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          馳雅新聞資訊

          高壓充氣柜的結構特點

          發布時間:2021-04-14 10:20:00 來源:馳雅電氣科技有限公司

          高壓充氣柜的絕緣主要有空氣絕緣(AIS)和氣體絕緣(GIS)??諝饨^緣的應用歷史悠久,且技術已經非常成熟,但空氣絕緣的開關柜體積較大,且易受環境影響,不穩定因素較多;氣體絕緣當前主要是SF6氣體,也有一部分SF6與N2或CO2的混合氣體(基本處于試驗階段,未能大規模應用)。SF6氣體化學性質非常穩定,具有優異的絕緣和滅弧性能,在電力設備中應用十分廣泛,SF6氣體絕緣開關柜的體積小,結構緊湊,不受外界環境因素的影響,適應性極強。

          但是,SF6氣體是國際公認六種溫室氣體之一,SF6氣體一個分子對溫室效應的影響為CO2分子的25000倍,同時,排放在大氣中的SF6氣體壽命約為3400年,它對環境的影響不容小視,因此,從環境保護的角度,應當少用或不用SF6氣體;從國際義務的看,《聯合國氣候變化公約》和《京都議定書》對溫室氣體排放均有明確的限制要求和減排目標,我國作為簽約國,在減少溫室氣體排放方面所面臨的國際壓力越來越大,SF6氣體的使用會受到越來越多的限制,逐步減少并最終停止使用SF6氣體是國際社會的共識。

          國內外的科技人員在尋找合適的絕緣材料方面付出了辛勤的勞動,做了大量的試驗,如將CO2或氮氣與SF6混合使用,以減少SF6氣體的用量,雖取得了一定的進展,但效果還不盡如意。但迄今為止,大家尚未找到比SF6氣體性能更好的氣體和混合氣體。由于近幾年對絕緣材料研究取得很大的成就,固體澆注工藝和設備也大為改進,于是,人們把目光投向固體絕緣材料和技術,采用固封極柱技術,將真空滅弧室、隔離開關、主導電回路、絕緣支撐等有機結合為一整體,實現全絕緣、全密封、免維護結構。這就是高壓充氣柜(SIS)。高壓充氣柜選用環氧樹脂作為主要的絕緣材料,它體積小,結構緊湊,符合環保要求,是開關柜制造行業的發展方向。

          環氧樹脂具有眾多其他絕緣材料無法比擬的優異性能:它具有很強的內聚力,分子結構致密,力學性能高于酚醛樹脂和不飽和聚酯等通用型熱固性樹脂;它粘接性能優異,固化收縮率?。?%~2%),產品尺寸穩定,內應力小,不易開裂;環氧樹脂固化時基本上不產生低分子揮發物,配方設計靈活,便于設計出適合各種工藝性要求的配方;環氧樹脂的電氣性能好,是熱固性樹脂中介電性能最好的品種之一;環氧固化物具有優良的化學穩定性,耐熱品種可達200℃或更高。而環氧樹脂對環境沒有影響。

          國外各大電力設備制造商均在固體絕緣材料和工藝方面進行了不懈的探索,取得了許多經驗,如ABB、EATON、日本東芝等公司開發的高性能環氧樹脂及高效能環氧澆注技術已經應用于戶內或戶外真空斷路器,高壓充氣柜的生產,獲得了良好的社會和經濟效益,開關柜系列化逐步完善,配套性逐步增強,并從24kV向更高的電壓等級發展。國內在此方面的研究起步較晚,但近幾年發展較快,已有國產高壓充氣柜掛網運行。

          縱觀各廠家高壓充氣柜,在整體上大多采用分相式結構,各相獨立澆注成型,這種結構大大降低了相間發生故障的概率,另外,在三相結構設計上,盡可能采用相同的結構,各相主要部件可以互換,這不僅減低設計費用和模具成本,而且降低了生產和備貨的難度,同時,避免了因單一回路或單一相故障直接造成整臺裝置報廢的問題,這也是使用部門對高壓充氣柜最為擔心的問題之一。

          高壓充氣柜的具體布局方案多種多樣,各有特點,如EATON公司的SVS環網柜,采用下母線的方式,隔離開關前后垂直布置;韓國英泰克的高壓充氣柜也是母線下置,但它采用了水平布置的真空接地開關,這一點在其它高壓充氣柜是沒有的,其優勢是帶電誤合接地開關時,可以確保足夠的短路關合能力,但這種設計必然帶來成本的增加,這種設計是否為國內市場所接受還有待觀察。

          高壓充氣柜的母線通常為圓型,一般采用銅管。母線的絕緣有二種:一是硅橡膠絕緣或三元乙丙橡膠絕緣,表面敷以半導體層;二是采用環氧樹脂澆鑄方式。母線兩端均有全絕緣的連接措施,確保與各相主回路的鏈接的可靠性。

          與普通環網柜一樣,高壓充氣柜的主要開關元件有:負荷開關、斷路器、熔斷器、隔離開關。高壓充氣柜均采用真空負荷開關和斷路器均,真空滅弧室外層有真空澆注填充物,外部以環氧樹脂澆注密封,這種結構加強了對真空滅弧室的保護。斷路器操作機構可采用彈簧操作機構或永磁機構。真空滅弧室應選用知名企業產品,嚴把產品質量關,在澆注前后分別對滅弧室進行全面檢驗,進行耐壓試驗。

          對于隔離開關,一般采取直動式,三相分立。大多數高壓充氣柜采用二工位隔離開關,也有部分采用三工位隔離開關,或配置獨立的接地開關。采用三工位隔離開關可以很好的解決全絕緣設備的接地問題,但將導致動觸頭行程過長,設備高度或深度增加。為了縮短動觸頭的行程,國內一些廠家設計了雙斷口的隔離開關,這種雙斷口隔離開關不僅確保了斷口的絕緣水平滿足設計需要,而且可以減少動觸頭的行程,這是一個很巧妙的設計思路,可以實現二工位或三工位隔離開關功能。

          在高壓充氣柜的發展過程中,有一種固體絕緣和空氣絕緣相結合的環網柜,準確地說,它屬于復合絕緣的范疇,是高壓充氣柜發展中的一個過渡產品。這種環網柜以EATON的xirui系列產品為代表,其母線、斷路器為固體絕緣,但隔離開關為空氣絕緣,用于絕緣的介質為密封的干燥的1個大氣壓的空氣,也就是說,密封氣箱內外壓力相同,即表壓為零,這大大降低了對氣箱強度和密封性能的要求,泄漏率大大降低。

          終上所述,與氣體或空氣絕緣環網柜相比,高壓充氣柜的優勢明顯,小型化,免維護,環保,而且其技術越來越成熟,代表了中壓環網柜的發展方向,并在實際運行中取得了可貴的實際經驗,必將成為中壓環網柜的主流產品。

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