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固體絕緣技術(shù)

時間:2017-5-27閱讀:181
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以下介紹的以固體絕緣開關(guān)為核心的中壓變配電設(shè)備全部申請了證書,并于2008年通過了國家電網(wǎng)公司高壓強電流實驗室的型式試驗。 并且在科技成果鑒定會上得到諸多專家的*,Z終給出了*、國內(nèi) 的鑒定結(jié)論。

目前在12-24KV電壓范圍內(nèi)各種SF6充氣柜(GIS,較高氣壓時用鋼板或鑄鋁容器,較低氣壓時用焊接金屬柜),和傳統(tǒng)空氣絕緣開關(guān)柜(AIS,金屬鎧裝或較簡單的箱式柜)兩種開關(guān)柜并存。因此 幾乎世界上大的電器公司都有品種齊全的兩種開關(guān)柜如ABB的UNISWITCH系列開關(guān)柜(空氣絕緣開關(guān)柜)和Safe系列開關(guān)柜(SF6充氣柜);施耐德的SM6系列開關(guān)柜(空氣絕緣開關(guān)柜)和RM6系列開關(guān)柜(SF6充氣柜)。近幾年隨著開關(guān)柜技術(shù)的發(fā)展,一種新的固體絕緣開關(guān)柜出現(xiàn)了,下面介紹下三種開關(guān)柜的對比,并分別介紹下國內(nèi)外生產(chǎn)的兩種固體絕緣開關(guān)柜。

  1、空氣絕緣開關(guān)柜:這種開關(guān)柜主要有兩種,一種是鎧裝中置柜如KYN28,一種是像是固定柜XGN。所謂空氣絕緣開關(guān)柜,是因為柜內(nèi)的各種開關(guān)之間的連接部位是靠空氣絕緣的。大家都知道10KV在空氣中的安全絕緣距離是125mm,因此以空氣作為絕緣介質(zhì)的開關(guān)柜體積都比較大,箱體內(nèi)有很多浪費的空間。通常條件下,間隙的擊穿電壓隨空氣壓力、密度、濕度的變化而變化,在高海拔地區(qū)、潮濕、日夜溫差大易形成凝霧、灰塵多以及常有小動物出現(xiàn)的地區(qū),都會使安全絕緣距離加大(海拔每增1000m,絕緣距離加大10%)。可以看出,在不同的使用環(huán)境下對以空氣為絕緣介質(zhì)的開關(guān)柜在設(shè)計、制造、安裝和使用上都有著不同的要求。在某些環(huán)境惡劣的地區(qū),是不適合使用這種開關(guān)柜的。

  2、SF6充氣柜:這種開關(guān)柜將數(shù)組開關(guān)和相關(guān)帶電部件整體上封閉于SF6氣箱中,每個單元充入4-5公斤的SF6氣體作為帶電體對地及相間絕緣介質(zhì)(如ABB公司的Safe柜,施耐德的RM6)。SF6氣體優(yōu)異的絕緣性能不但能有效地縮小了開關(guān)柜的體積,這種開關(guān)柜殼體良好的密封性使它排除了外界環(huán)境的影響,特別適用于環(huán)境條件惡劣場所。但是SF6氣體作為六種溫室氣體之一已經(jīng)受到社會各界人士的廣泛關(guān)注。據(jù)美國科技調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,近幾年,尤其是北半球大氣中SF6氣體濃度呈直線上升趨勢。SF6氣體一個分子對溫室效應(yīng)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。據(jù)2000年數(shù)據(jù)顯示,每年生產(chǎn)的大約8500噸SF6氣體中,約有一半以上用于電力工業(yè)。而在電力工業(yè)中,高壓開關(guān)設(shè)備約占用氣量的80%以上。電器設(shè)備內(nèi)的SF6氣體在高溫電弧發(fā)生作用時而產(chǎn)生SF2、SF4以及S2F2、S2F10、SOF2、HF、SiF4等劇毒和毒性物質(zhì)。 電器設(shè)備內(nèi)的SF6氣體分解物與其雜質(zhì)和電極金屬材料產(chǎn)生氫氟酸、二氧化硫、硫酸、WF6等有毒產(chǎn)物。在某些地區(qū),對于需要人員進出的電纜室上面為防止工作人員中毒,是不允許放置SF6充氣柜的。對于已投入使用的SF6充氣柜,也應(yīng)作定期檢查,查看封閉氣箱的氣壓是否變化,若有變化說明有氣體泄漏。近期,中央一套晚間新聞對此也進行過報道。因此,合理、正確的使用管理SF6氣體,已經(jīng)成為電力行業(yè)必須正視的問題和社會責(zé)任。

  3、固體絕緣開關(guān)柜:為了彌補SF6充氣柜的缺點,近幾年在國內(nèi)外市場上出現(xiàn)了固體絕緣開關(guān)柜。所謂固體絕緣就是將數(shù)組開關(guān)和相關(guān)帶電部件整體采用環(huán)氧樹脂進行澆注(圖5表明了固體絕緣開關(guān)柜與SF6充氣柜的區(qū)別),這樣一來使開關(guān)內(nèi)部相間及對地的安全絕緣距離從空氣絕緣的1250mm縮短到6-8mm,大大減小了開關(guān)柜的體積,圖5的一次方案所對應(yīng)的組合電器外形尺寸只有420×860×580(寬、深、高)。所有連接部分采用環(huán)氧樹脂澆注,與前兩種開關(guān)柜相比連接部位的強度加強了很多。這種開關(guān)柜和SF6充氣柜一樣,可用在環(huán)境惡劣的地方使用,并且真正做到了免維護。表1給出了這種開關(guān)柜與其它兩種開關(guān)柜的詳細對比。

  環(huán)氧樹脂澆注是將環(huán)氧樹脂、固化劑和其他配合料澆注到設(shè)定的模具內(nèi),由熱塑性流體交聯(lián)固化成型的過程。由于環(huán)氧樹脂澆注產(chǎn)品集優(yōu)良的電性能和力學(xué)性能于一體,因此環(huán)氧樹脂澆注在電器工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展。 環(huán)氧樹脂澆注的工藝方法,從不同的工藝條件去理解有不同的區(qū)分方法。從物料進入模具的方式來區(qū)分可分為澆注和壓注。澆注指的是物料自流進入模具。它又分常壓澆注和真空澆注。壓注指物料在外界壓力下進入模具,并且為了強制補縮,在物料固化過程中,仍保持著一定的外壓,它由過去的簡單加壓凝膠法發(fā)展成現(xiàn)在成熟的自動壓力凝膠法。

  從物料固化溫度來區(qū)分可分為常溫澆注法和高溫澆注法。選用常溫或高溫澆注法由澆注材料的本身性質(zhì)所決定的,其根本區(qū)別是澆注材料固化過程中所必需的溫度條件。 從物料固化的速度來區(qū)分可分為普通固化法和快速固化法。物料進入模具至拆模所需的時間為初固化時間,普通固化法需幾個甚至十幾個小時,快速固化法只需十幾分鐘至幾十分鐘。現(xiàn)代澆注工藝中,應(yīng)用比較成熟的澆注工藝方法主要是真空澆注法和自動壓力凝膠法。

  4、下面介紹幾種沈陽昊誠電力科技有限公司研制的中式固體絕緣設(shè)備。圖6表明了負荷開關(guān)和熔斷器組合方案的結(jié)構(gòu)示意圖。可以看出這種固體絕緣開關(guān)主要分為三個腔室沖上到下分別是:隔離開關(guān)腔室;負荷開關(guān)腔室(內(nèi)部澆注的是陜西寶光的真空滅弧室);插拔式熔斷器腔室(采用COOPER公司為此開關(guān)開發(fā)的小型全范圍保護熔斷器)。

  所謂全范圍保護熔斷器是指既能夠保護短路電流,也能保護過載電流。這種開關(guān)的外形尺寸只有420×860×580(寬、深、高),若安裝下部單元組成開關(guān)柜,尺寸為420×860×1200(寬、深、高),下部單元為電纜室可加裝線卡式電流互感器。圖7為開關(guān)柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和外觀。

  我們?yōu)榱藢崿F(xiàn)開關(guān)柜真正的全絕緣全密封,開發(fā)了與其配套絕緣母線和穿墻套管。進出線都通過電纜頭連接,從而實現(xiàn)了開關(guān)柜整體無裸露10KV帶電體,將柜子的體積壓縮到了極限。

  以固體絕緣開關(guān)為核心昊誠電力科技有限公司以開發(fā)出中式變電站、中式固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜、中式開閉站、中式電纜分接箱等多種中壓領(lǐng)域的變配電設(shè)備。這些設(shè)備的共同特點就是體積小,不含任何有害氣體,可以深入負荷中心, 從而不但減少了低壓電纜的使用量降低了配電工程的投資,還能節(jié)省日后設(shè)備運行時的低壓電纜損耗,降低低壓線損率。圖8展示了兩種分別用在戶內(nèi)和戶外的中式變電站,其中戶內(nèi)型箱變占地面積不到1.5平方米。以容量400KVA的為例,戶內(nèi)箱變尺寸只有(1200×970×2250)(寬、深、高);戶外箱變尺寸為(1600×1750×1450)(寬、深、高))。戶內(nèi)型箱變打破了傳統(tǒng)箱變平面布局的思想,是箱式變電站發(fā)展的又一次創(chuàng)新。

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