固体绝缘环网柜

2024-11-30

固体绝缘环网柜(共4篇)

固体绝缘环网柜 篇1

1 引言

10kV中压环网柜常用的绝缘方式有:气体绝缘、固体绝缘和空气绝缘三大类。气体绝缘多数采用SF6作为绝缘介质,但是一个SF6气体分子对大气的温室效应是CO2分子的25000倍,SF6气体在大气中存活的寿命是3400年,对环境存在很大的潜在危害。中压环网柜使用较分散,SF6气体回收较困难,倘若负责任地全部回收SF6气体,费用较高。而空气绝缘要求的绝缘距离较大,无法缩小开关柜尺寸。城市环网供电迅速发展,高层建筑、轨道交通等用电场所都对环网柜要求进一步提高,提出了占地而积小、安全可靠性高、维护工作量少、环保适用性好等要求,中压固体绝缘环网柜成为一种发展趋势。最近,福州亿力电器设备有限公司组织国内部分开关制造企业和使用单位联合开发出了一种采用固体绝缘技术的10kV中压环网柜。该柜不使用SF6气体,体积是空气绝缘同类设备的30%的小型化产品,绝缘性能更为可靠,得到了专家和用户的一致认可。

2 绝缘材料及设计

根据我们对中压固体绝缘环网柜的成本统计,绝缘结构占总价格的40%以上。选择合理的绝缘材料、设计出合理的绝缘结构以及确定正确的绝缘方式对中压环网柜的价值来说是十分关键。

1930年首次合成环氧树脂以来,人们不断尝试各种添加剂进行改良。环氧树脂以高绝缘强度、高机械强度、浇注硬化时体积变化小和便于机械加工等优点著称。因此我们将它作为中压环网柜的主绝缘材料,附加硬化剂、增韧剂、增塑剂、填充剂、着色剂等,形成了高性能环氧树脂。在耐热、热膨胀和热传导特性方面得到了改良,使其具有难燃性,并且具备耐长时期电压和短时间过电压的绝缘特性。在环网柜中,通常的绝缘结构会形成不均匀电场。在这样的电场中,不能仅靠增大距离来提高绝缘强度,我们还通过优化电场结构,改善电场均匀性。环氧树脂的电气强度为22-28kV/mm,这意味着采用这种绝缘介质来制作经改善绝缘结构的产品,相间的绝缘只需要几毫米的距离,大幅度地缩小了产品的体积。

3 中压固体绝缘环网柜结构设计

将真空灭弧室、隔离开关、接地开关等所有导电部件置入模具内,通过自动压力凝胶技术,使用高性能环氧树脂材料一体浇注成型。产品灭弧介质为真空灭弧,通过高性能环氧树脂进行绝缘。

柜体结构采用模块化设计,易于标准化批量生产。每个间隔环网柜均以金属隔板分离,阻止故障电弧延伸,从而使可能产生的故障限制在每个模块范围内。并设计了集成式母线连接器、集成式触头连接器,主母线为分段封闭绝缘母线与可伸缩的集成式母线连接器连接而成,便于现场安装调试。柜门采取防止内部燃弧的结构设计,并实现关门操作断路器合、分、接地三工位操作,透过观察窗可方便观察到开关位置状态,运行安全可靠。

4 中压固体绝缘环网柜优点及型式试验分析

4.1 中压固体绝缘环网柜主要优点如下:

(1)采用高性能环氧树脂材料,绝缘性能可靠,局部放电量低。

(2)产品为全绝缘全密封的结构,无裸露带电体,不受灰尘、污秽物的影响。不受环境限制,可广泛应用于高温、低温、高原、防爆场所、污秽场所和地区。可解决高温运行时SF6气箱气压影响、温度过低SF6气体液化的问题。例如福州地处沿海地区,距海岸线较近,为高盐雾地区,该产品不受盐雾影响,具有较大优势。

(3)不使用SF6气体,无任何有害气体,是环保型产品。产品不存在泄漏,无需定期维护,是免维护产品。强化了其防爆性能,适于防爆场所应用,三相之间全绝缘的结构,无相间短路发生,是安全可靠的产品。

(4)中压固体绝缘环网柜设备占用面积只为空气绝缘中压环网柜设备的30%,是超小型产品。

4.2 中压固体绝缘环网柜型式试验分析

根据上面提到的各项优点,我们进行了相应的型式试验。包括绝缘试验(耐受电压42kV/48kV)、局部放电量测量(≤5pC)、高低温试验(+80°/-45°)、凝露试验(Ⅱ级污秽)、内部燃弧试验(0.5S)等型式试验。试验结果表明产品完全满足参数要求,充分验证了该产品的上述各项优点。

同时我们进行了国家标准要求的其它型式试验项目[1]:温升试验、主回路电阻测量、额定峰值耐受电流和短时耐受电流试验、额定短路关合能力试验、额定短路开断能力试验及电寿命、机械试验、异相接地故障试验、额定有功负载电流开合试验、额定容性电流开合试验等。试验结果证明产品完全符合国家标准要求。

国家电网公司曾多次召开会议讨论中压固体绝缘环网柜的型式试验项目及参数要求,对部分项目讨论较多,包括局部放电量测量≤5pC还是≤20pC更合适等细节内容。我们认为,国家标准要求型式试验项目是必须的,确定要做的;根据产品优点进行的试验项目也是必要的,这能够充分验证产品优异性;最后根据产品的使用环境,选择振动试验、严酷气候条件下的试验等特殊试验项目。参数方面,国家电网公司只规定了基础的要求,我们可以根据产品自身性能,适当提高参数,例如局部放电量测量我们提高要求为≤5pC,高低温试验的温度范围也提高了要求。

5 结论

固体绝缘比气体绝缘和空气绝缘都具有较大优势,绝缘性能可靠,无任何有害气体,是环保型产品,不存在泄漏问题。固体绝缘技术的应用使中压环网柜的小型化程度大为提高,环境适应能力得到了很大改善,可广泛应用于高温、低温、高原、防爆场所、污秽场所和地区,各项优点经过型式试验的验证。

迈入2013年,国家电网公司重点推广新技术目录,加大了中压固体绝缘环网柜的推广力度,且将逐年加大力度,要求2015年后公司新建改造项目中的中压固体绝缘环网柜使用量不低于新增总容量的25%。中压固体绝缘环网柜,广泛使用于居民小区、城市配网,具有良好的市场潜力。

参考文献

[1]中国电器工业协会.GB 3906-2006 3.6kV-40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备[S].北京:中国国家标准化管理委员会,2006:16.

电力环网柜绝缘方面的问题研究 篇2

一、10k V电力环网柜的结构特性与供电模式

(一) 结构特性

现今电力系统的电力环网柜与传统环网柜不同, 它在自身基本结构特性上已经发生了巨大改变, 其所表现出的结构性、安全性与适用性更高。就比如说在负荷开关的体积与性能方面都有较大幅度改进, 这些都促进和带动了环网柜技术的全面革新。从结构角度看, 环网柜与开关柜之间是紧密相连的, 其中开关柜与环网柜共用同一条环形干线, 并与环网柜的母线相连, 所以也可以将出线柜视为是环网柜。一般来说, 供电系统中的环网柜其特点都相当明显, 一方面它的额定电流较小, 可以选择配置结构简单的断路器作为高压开关主要元件, 一方面它所配备对应的带高压熔断器也强化了对电力设备的控制, 形成了多项组合模式。这相比传统电力环网柜断路器而言, 在性能与实践操作方式方面都更加优越。

(二) 供电模式

目前的电力环网柜为了保证输配电的稳定性运作, 在设计中都采用了环形设计, 这让用电户能够从不同的渠道正常获取并应用电能。另外, 电力环网柜的供电设计还考虑到了其所运用场合的规模, 例如大型施工现场与大型居民住宅区对环网柜的供电需求就不一样。对居民区来说, 负载容较小且由真空接触器控制高压回路的技术运用比较普遍。

如果从供电绝缘特性的角度来看, 环网柜可以被划分为SF6绝缘及空气绝缘两大类, 但两种环网柜的使用范围是基本相同的, 而且他们对变压器空载电流、开断短路电路的运用相对较多。其中空气绝缘负荷开关主要存在真空、压气与产气3种形式, 而SF6绝缘则存在分配负荷、接地调控和划分电路等形式。所以这也决定了两种电力环网柜的不同绝缘设计要求。

二、10k V电力环网柜的绝缘性能设计分析

基于不同的电力输配电环境, 许多电力企业也对自身的10k V环网柜在绝缘结构设计上进行了多方面改造。它不但实现了对设备内部结构的良好优化, 也在运行过程中保证了其绝缘性能的正常有效发挥。就目前的设计研究状况来看, 电力设备在绝缘方面非常重视外在条件影响因素, 所以这也为设计过程中对绝缘标准的把握提出了更高的要求。本文从绝缘结构角度简单探讨了目前10k V电力环网柜在绝缘性能方面的相关设计。

(一) 调档设计

传统电力环网柜由于受到技术、环境等多方面条件的影响限制, 在产品选择上多采用IEC 12k V档。但就现代眼光来看, 这种绝缘设计已经明显无法达到现有电气设备的实际需求。所以在绝缘部分的调档设计环节, 主要将原有标准改为IEC 17.5k V档, 并同时将电力环网柜的冲击耐压调节到38k V以上。总体而言, 对电力环网柜的设计应该基于电力系统的早期绝缘效果, 并在其技术基础上加以改进完善, 这样做也能够长期维持10k V电力环网柜的运行稳定性和绝缘特性优势。

(二) 母线设计

10k V电力环网柜的母线设计应该注意两点内容, 第一是材料, 在设计电力环网柜时一定要充分考虑绝缘部分的材料选择, 应该结合环网柜所处的实际环境来进行相应选择考量。通常情况下, 会在母线室采用全绝缘母线和特性良好的包裹层材料, 以期达到良好的绝缘效果。另外第二点是空间方面, 需要确保一次导电体在面向对地时其与空气的净距离始终处于正常状态 (>150mm) 。最后, 要注意材料及空间这两大要素的设计能够有效促进母线在电力环网柜中的正确连接。

(三) 分布设计

有机绝缘材料设计也是10k V电力环网柜中的重点, 其设计操作难度也相对最大。如今的技术让有机绝缘材料的分布设计要求更加多样化, 例如电压互感器出线套管、母线支持绝缘子、静态隔离插头支持套管、灭弧室动触头拉杆绝缘子等等都是比较常见的设计对象。考虑到绝缘子所分布的规律, 应该参照标准设计操作来把握绝缘子的具体位置, 从而达到优化分布设计的目的。

三、10k V电力环网柜的绝缘性能设计方面所存在的问题

电力环网柜无论是在产品种类、运用场合、技术参数还是结构形式上都有较大差别, 所以在绝缘设计过程中应该做到对设计内容方案的综合性考虑, 以确保电力环网柜的绝缘效果达到最佳水平。考虑到电力设备在机构设计上需要顾及整个供电系统的运行状态, 所以应该对10k V电力环网柜中相对较薄弱的位置进行关注与技术强化。根据供电企业的10k V电力环网柜的工作实践经验, 本文总结了几点在绝缘设计方面所存在的问题。

(一) 10k V电力环网柜绝缘设计水平的基本要求

首先, 应该选择IEC17.5k V档, 且现场验收试验需要按照38k V电压取值。

其次, 要求母线使用带有PVC材料包裹层的全绝缘母线, 而且环网柜的一次导电体对地相间隔空气净距离保持在130mm以上。

第三, 有机绝缘材料的爬距应该至少达到220mm以上, 而瓷件部分也应该达到210mm左右。在绝缘设计过程中, 应该明确提出符合设计要求的位置, 诸如电压互感器出线套管、灭弧室动触头拉杆绝缘子、静隔离插头支持套管、接地刀静触头支座绝缘子等的设计位置需要特别关注。

(二) 10k V电力环网柜所存在的绝缘问题

一般情况下, 供电企业的10k V电力环网柜在环网开关方面都是按照24k V电压等级标准来进行绝缘设计的, 所以正常来说它在绝缘方面的裕度应该相对较大, 但它依然还是存在一些绝缘薄弱环节的。

1. 电缆头连接部位的爬距问题

电缆头连接结构属于供电设备中的小型构造, 主要分为“烟斗型”和“通用型”两种电缆头。按照实践经验和数据分析, 通用型电缆头是容易在热缩头运行后出现立刻放电现象的, 其原因主要是因为出现套管圆锥缺少烟斗自身控制所导致的。如果选择烟斗型则可以较大程度缓解电缆头立刻放电问题。由此可见, 电力设备具有相当复杂的结构形式, 所以在设计过程中有必要考虑它的每个细节部分, 注意对诸如电缆头这样小型结构形式的及时调整和改进, 以期达到较为满意的整体设备绝缘效果。

2. 故障指示器感知TA的绝缘问题

考虑到目前全球尤其是欧洲地区使用单芯电缆较多, 所以在故障指示器感知TA部分设计就主要附于电缆护皮外, 与缆芯之间设置了完整的电缆绝缘层。整体来看, TA的绝缘部分设计是相当单薄的。而在我国国内则多用三芯电缆, 其故障指示器感知TA是随意套放于电缆绝缘层上的, 其目的也是为了达到热缩绝缘套分隔效果, 但是在如此设计状况下会存在以下3个问题。

第一, 在热缩绝缘套上存在游离电荷的积聚现象。当这种积聚达到一定程度时, 它就会对TA进行铁芯放电。

第二, 当长时间运行以后, 铁芯的锐利边缘会出现热缩绝缘套或主绝缘层的割破现象, 最终导致高压对地电路的短路现象。

第三, 当计算机实现了配电网自动化场合后, 对设备及人身安全会存在一定威胁。所以可以改用外皮接地可触摸式电缆头, 配合绝缘支架对TA实施固定。而在实施配网自动化场合时, 也可以将感知TA改造到套装在柜的出线套管上。

3. 均压罩问题

利用均压罩可以解决电缆头的连接处相间距离不足问题, 并按照它所提供的计算机模拟电场分布状况来实施设计。但如果出现电力环网柜的烧爆故障问题, 则会造成两相表面严重的放电现象。从安全角度来看, 对诸如SF6这样类型的环网柜来说, 应该采用负荷开关配合熔断器的组合来取代断路器作为配电变压器的基本保护设施。在这里, 负荷开关即为开断负荷电流, 它能够开断相比于交接电流更小的故障电流。因此, SF6开关电器在零表压状态下其性能直接会影响到设备的安全运行状态, 绝对要加以重视。

结语

综上所述, 10k V电力环网柜目前在城市电网建设中已经越来越重要, 所以为了确保它能够有效发挥性能, 应该在其绝缘性设计方面予以高度重视, 针对环网柜的内部实际结构特性及运行需求来做好相关的绝缘设计工作, 从而达到最基本的绝缘设计需求, 确保电力设备的长期稳定运行。

参考文献

[1]蔡伟.10k V环网柜运用时绝缘部分的设计[J].中国高新技术企业, 2011 (3) :33-34.

[2]秦建.10k V开关柜、环网柜引进中有关绝缘方面的几个问题[J].科技资讯, 2008 (2) :36.

固体绝缘环网柜 篇3

关键词:10 kV,气体绝缘,共箱式环网柜,措施

0 引言

10 k V共箱式环网柜的应用非常广泛, 它具有全封闭、绝缘性高、免维护、体积小、安装方便灵活等诸多的优点, 现阶段已经逐渐成为城市配电网环网供电中的重要节点, 在配电系统中担任重要的角色。环网柜出现问题将会对整个配电网络造成严重影响, 为了保证供电的可靠性, 必须认真对待10 k V环网柜出现的问题并且采取相应的解决措施, 以达到提高供电可靠性的目的。

1 10 k V气体绝缘共箱式环网柜简介

10 k V气体绝缘共箱式环网柜 (常称为:共箱式环网柜、全绝缘柜) , 它具有结构紧凑、体积小、重量轻、全天候、扩展性好、组合灵活、免维护等特点。按功能分类, 可以分为负荷开关柜、断路器柜、组合电器柜、电缆连接柜、高压计量柜等。

共箱式环网柜由于采用了SF6气体作为绝缘介质, 绝缘性能远强于空气, 全绝缘柜的电气间隙远小于半绝缘柜, 因电气间隙小, 全绝缘柜尺寸远小于同电压等级的半绝缘柜, 占地面积小。

全绝缘的开关和所有带电部件被永久性封闭在充有SF6气体的不锈钢壳体中, 压力恒定, 不受海拔影响。同时, 可以在地下室等潮湿空间内使用。

由于共箱式环网柜具备上述这些特点, 使得其广泛应用于户外电缆分支箱、预装式箱式变电站。

2 10 k V气体绝缘共箱式环网柜常见问题

当前, 10 k V共箱式环网柜在城市配电网的占有率较其他环网柜高, 就汕尾地区的情况而言, 除了早期投运的极少数半绝缘柜外, 2007年后投产的户外电缆分支箱采用的都是共箱式环网柜。其所担任的重要角色不言而喻, 其安全可靠运行直接关系用户的可靠供电。10 k V共箱式环网柜在运维过程中较常见的问题有环网柜套管与电缆的连接问题、潮湿工作环境对环网柜的影响和SF6气箱故障等。

2.1 环网柜套管与电缆的连接问题

10 k V共箱式环网柜方案源于欧洲, 欧洲大多使用单芯电缆, 因此, 共箱式环网柜的电缆室普遍较低。使用单芯电缆的话, 固定和安装都很方便, 电缆的接线端子和环网柜的套管连接紧密。因此, 不会发生热故障, 而且单芯电缆不会向套管施加扭曲力。

国内普遍采用的是三芯电缆, 三芯电缆安装过程难度比单芯电缆增加不少。三芯电缆使用抱箍等对外护套进行相关的固定, 3根电缆芯之间无法保证绝对的固定。由于三芯电缆相对较粗, 即使是三芯电缆已经连接好了, 在自重或其他外力的影响下会产生扭曲力矩将直接传递到套管部位。从汕尾地区近些年来发生的一些环网柜故障分析来看, 环网柜套管与电缆的连接不良而出现的问题不在少数。

2.2 潮湿工作环境下的常见问题

10 k V共箱式环网柜虽具有可全天候工作的特性, 但长时间在潮湿环境下工作, 尤其是在汕尾这种沿海地区, 柜体等金属部件还是比较容易锈蚀。

环网柜与电缆沟之间的封堵不严密, 电缆沟内的湿气容易进入环网柜, 进而水分凝结, 面板上的故障指示器、带电指示器和操作机构容易生锈, 操作时容易出现卡死等现象, 同时由于湿气进入环网柜, 柜体、底板容易腐蚀生锈, 降低环网柜的使用寿命。

2.3 SF6气箱故障

SF6气箱故障的主要情况为全密封的SF6气箱因为各种原因发生气体泄漏, 造成气全密封气箱内SF6气体密度不够, 最终导致开关在正常运行或操作过程中, 开关动、静触头间发生短路故障, 引发事故。

气箱发生泄漏的位置多位于电缆桩头, 主要是电缆安装过程中的不规范, 造成桩头受力较大, 造成气箱与电缆桩头处出现裂纹, 导致SF6气体泄漏, 因此, 气箱故障还是施工工艺不良的一种表现;另一种原因是由于环网柜本身的工艺问题, 某些位置密封不良, 引起的泄露。

2.4 电缆终端头故障

现阶段, 10 k V共箱式环网柜常见的故障还由于电缆终端头的制作工艺或质量问题而引起电缆终端头击穿, 从而引起环网柜故障。

3 应对和预防措施

针对上面提到的一系列问题, 可以采取以下几个方法进行解决和预防。

3.1 提高10 k V环网柜电缆室的高度

为解决共箱式环网柜电缆室空间窄且高度较低的问题, 绝大部分厂家采用了加高电缆室高度的方法。

某欧洲品牌进入中国市场后, 根据中国市场的习惯将接线桩从以往的阶梯状排列优化为水平排列, 以增加电缆室的利用空间。

在安装过程中, 室内环网柜可以直接在底部加装合适高度的箱式底座;户外电缆分支箱可以采取抬高基础高度的办法。

3.2 采取自然通风手段或安装除湿装置

目前, 防止湿气进入环网柜, 比较有效的方法是在电缆室底板上用密封防火材料进行封堵, 既可以防止潮湿空气, 还能实现防止小动物的功能, 可谓一举两得。

室内环网柜采用除湿设备进行除湿;户外电缆分支箱可以适当的增加基础高度, 在基础的四周设置一定数量的散热透气孔, 便于电缆沟井内的湿气排出, 但开孔不宜过大, 同时要考虑防小动物措施;如电缆分支箱设有PT且现场条件允许, 可装设除湿装置。

3.3 加强施工、运维管理, 避免气箱故障

SF6气箱故障可能引发重大事故, 因此, 应选用质量稳定的设备, 并在施工过程中加强施工管理。

南方电网公司的相关技术条件书中也明确要求气箱箱体应采用>2 mm不锈钢板制造, 应能耐受在使用中遇到的正常和瞬态的压力, 并应带SF6气体压力计和充气孔。

在日常运维中, 运行人员应注意检查箱体气压。尤其是在开关操作前, 应确认箱体气压是否正常, 避免由于漏气引发事故。一旦发现泄漏, 应及时消除。

3.4 做好电缆终端头制作工艺管控和日常管理

为避免电缆终端头发生故障引发环网柜故障, 首先应选择质量合格的电缆终端头。在电缆终端头制作过程中, 施工人员必要严格遵守有关工艺要求, 验收人员要严把验收关, 避免电缆头带病投运。同时, 运维单位应建立电缆终端头台账, 对运行过程中出现问题的电缆终端头进行归类分析, 这样可及时发现产品的家族性缺陷, 避免同类型问题再次出现。

4 结语

10 k V气体绝缘共箱式环网柜凭借自身的诸多优点已经逐渐成为城市配电网环网供电中的重要节点, 在配电系统中担任重要的角色。本文对10 k V气体绝缘共箱式环网柜较常见的几类问题进行了叙述, 同时针对问题提出了应对和预防措施, 希望能够达到降低10 k V气体绝缘共箱式环网柜在运行中的故障率, 提高供电可靠性的目的。

参考文献

[1]孙成宝, 苑微微, 黑晓红, 等.配电技术 (10~35 kV部分) [M].北京:中国电力出版社, 2005.

[2]魏柱, 刘轶峰.环网柜应用实例[M].北京:科技出版社, 2006.

[3]李建基.新型中压开关设备选型手册[M].北京:中国水利水电出版社, 2007.

[4]李永文, 颜莉萍.环网柜的现状与发展[J].高压电器技术经济信息, 1999 (1) .

[5]王世才.电工基础[M].北京:中国电力出版社, 2007.

[6]伍家良.10 kV开关柜、环网柜引进中有关绝缘方面的几个问题[J].肇庆电力, 2005.

[7]林立轩.10 kV SF6环网柜与电缆连接存在的问题及对策[J].供用电, 2007, 24 (6) .

[8]罗建民.关于环网柜与10 kV电缆连接问题的探讨及其解决措施[J].广东科技:电力建设, 2009 (5) :212.

[9]张东斐.10 kV环网柜电缆T型连接头使用中有关问题的探讨[J].供用电, 2005 (12) :10.

中压充气柜及固体绝缘柜发展探讨 篇4

充气柜(C-GIS)以占用空间小、不受环境影响及运行安全可靠而被广泛应用于城网、地铁、高层建筑及环境恶劣的场所。虽然充气柜使用的SF6气体绝缘和灭弧性能优异,但SF6气体被定为受限制使用的温室气体,应尽量少用或不用。现已出现了少用SF6的改型柜、SF6气体混合气体体柜、不用SF6气体的固体绝缘柜。

1 充气柜简介

我国天灵开关厂遵循尽量少用或不用SF6气体的原则,相继开发出了充氮(N2)或SF6/N2混合气体的C-GIS。24kV和40.5kV C-GIS使用混合气体(SF6/N2混合气体),减少了SF6气体用量,如24kV级产品的SF6气体含量小于10%,40.5kV级产品SF6气体含量小于50%。

我国华利电器公司推出了环保型72.5kV C-GIS。该产品的SF6气体用量仅为传统产品的1/10。这样,单台产品使用的SF6气体相当于减少5 000t CO2气体。该公司还先后开发出不用SF6气体的40.5、24、121kV干燥空气/N2绝缘的C-GIS。其中40.5kV C-GIS为国内首次采用干燥空气作为绝缘介质,是集真空灭弧,APG、气体绝缘和界面绝缘于一体的新一代环保型C-GIS(如图1所示),单台产品减少的SF。气体相当于120t CO2。

国外公司也在大力减少SF6气体的用量。如Alstom公司不断改进产品结构,使C-GIS的用气量从W型的100%减到WS型的90%,再减到GWA型的40%。富士公司开发的24kV C-GIS SF6气体用量从12kg减为4.4kg;新开发的72/84kV C-GIS将SF6气体用量从100%减为36%,其结构如图2所示。

2 固体绝缘柜简介

固体绝缘柜是一种完全不用SF6气体的中压开关柜。它以真空开断,采用固体材料绝缘。因固体绝缘的绝缘强度是SF6气体的3倍,故可实现开关柜小型化、轻量化。由此可知,固体绝缘柜是一种新型环保柜。

日本东芝公司于1999年开发出高性能环氧树脂及高效的环氧树脂浇注技术,并于2002年开发出24kV固体绝缘柜(SIS)。之后又进行了系列化,于2005年开发出36kV SIS,现正进行72kV及84kV SIS的开发,其中24kV SIS的主要参数为24kV/630~2000A/25kA。

东芝固体绝缘柜主要采用的新技术有:新的高性能环氧树脂,;高效率浇注技术;采用真空绝缘的隔离开关;元件采用界面连接方式;断路器隔离采用永久磁铁保持电磁操动结构。

新材料与原材料的组成对比见表1,材料性能比较见表2。由于新材料填充了球状硅石粉和橡胶粒子,因此提高了机械强度耐电痕性能及绝缘击穿强度。

将24kV SF6充气柜(C-GIS)和固体绝缘柜(SIS)相比:SF6C-GIS气体用气量为5kg,而SIS为0;SF6 C-GIS体积为2.7m3,而SIS为1.7m3;SF6 C-GIS零件数为2 500个,而SIS为1 200个。

固体绝缘柜(SIS)的结构如图3所示。该产品采用真空断路器(VCB)和真空隔离开关(VDS),并将包括VCB和VDS在内的主电路部分用新开发的环氧树脂浇注成型;在各相浇注表面涂敷导电层的分相式外层屏蔽,实现了小型、轻量化,抑制了相间短路故障,可防止触电,提高了安全性;采用结构简单的永久磁铁保持式永磁操动机构,易于维护;另外,VCB和VDS的可动件采用复合绝缘。

固体绝缘柜的技术参数见表3。

参考文献

[1]文霞.开关设备的固体绝缘及其机械电气可靠性研讨[J].高压开关行业通讯,2010(8):41~46

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