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固体绝缘环网柜的结构特点

??发布日期:2016-6-22

固体绝缘环网柜的结构特点分析如下:
中压开关柜的绝缘主要有空气绝缘(AIS)和气体绝缘(GIS)??掌档挠τ美酚凭?,且技术已经非常成熟,但空气绝缘的开关柜体积较大,且易受环境影响,不稳定因素较多;气体绝缘当前主要是SF6气体,也有一部分SF6与N2或CO2的混合气体(基本处于试验阶段,未能大规模应用)。SF6气体化学性质非常稳定,具有优异的绝缘和灭弧性能,在电力设备中应用十分广泛,SF6气体绝缘开关柜的体积小,结构紧凑,不受外界环境因素的影响,适应性极强。
但是,SF6气体是国际公认六种温室气体之一,SF6气体一个分子对温室效应的影响为CO2分子的25000倍,同时,排放在大气中的SF6气体寿命约为3400年,它对环境的影响不容小视,因此,从环境?;さ慕嵌?,应当少用或不用SF6气体;从国际义务的看,《联合国气候变化公约》和《京都议定书》对温室气体排放均有明确的限制要求和减排目标,我国作为签约国,在减少温室气体排放方面所面临的国际压力越来越大,SF6气体的使用会受到越来越多的限制,逐步减少并最终停止使用SF6气体是国际社会的共识。
国内外的科技人员在寻找合适的绝缘材料方面付出了辛勤的劳动,做了大量的试验,如将CO2或氮气与SF6混合使用,以减少SF6气体的用量,虽取得了一定的进展,但效果还不尽如意。但迄今为止,大家尚未找到比SF6气体性能更好的气体和混合气体。由于近几年对绝缘材料研究取得很大的成就,固体浇注工艺和设备也大为改进,于是,人们把目光投向固体绝缘材料和技术,采用固封极柱技术,将真空灭弧室、隔离开关、主导电回路、绝缘支撑等有机结合为一整体,实现全绝缘、全密封、免维护结构。这就是固体绝缘开关柜(SIS)。固体绝缘开关柜选用环氧树脂作为主要的绝缘材料,它体积小,结构紧凑,符合环保要求,是开关柜制造行业的发展方向。
环氧树脂具有众多其他绝缘材料无法比拟的优异性能:它具有很强的内聚力,分子结构致密,力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂;它粘接性能优异,固化收缩率?。?%~2%),产品尺寸稳定,内应力小,不易开裂;环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物,配方设计灵活,便于设计出适合各种工艺性要求的配方;环氧树脂的电气性能好,是热固性树脂中介电性能最好的品种之一;环氧固化物具有优良的化学稳定性,耐热品种可达200℃或更高。而环氧树脂对环境没有影响。
国外各大电力设备制造商均在固体绝缘材料和工艺方面进行了不懈的探索,取得了许多经验,开发的高性能环氧树脂及高效能环氧浇注技术已经应用于户内或户外真空断路器,固体绝缘开关柜的生产,获得了良好的社会和经济效益,开关柜系列化逐步完善,配套性逐步增强,并从24kV向更高的电压等级发展。国内在此方面的研究起步较晚,但近几年发展较快,已有国产固体绝缘开关柜挂网运行。
纵观各厂家固体绝缘环网柜,在整体上大多采用分相式结构,各相独立浇注成型,这种结构大大降低了相间发生故障的概率,另外,在三相结构设计上,尽可能采用相同的结构,各相主要部件可以互换,这不仅减低设计费用和模具成本,而且降低了生产和备货的难度,同时,避免了因单一回路或单一相故障直接造成整台装置报废的问题,这也是使用部门对固体绝缘环网柜最为担心的问题之一。
固体绝缘开关柜的具体布局方案多种多样,各有特点,环网柜,采用下母线的方式,隔离开关前后垂直布置;韩国英泰克的固体绝缘环网柜也是母线下置,但它采用了水平布置的真空接地开关,这一点在其它固体绝缘开关柜是没有的,其优势是带电误合接地开关时,可以确保足够的短路关合能力,但这种设计必然带来成本的增加,这种设计是否为国内市场所接受还有待观察。
固体绝缘开关柜的母线通常为圆型,一般采用铜管。母线的绝缘有二种:一是硅橡胶绝缘或三元乙丙橡胶绝缘,表面敷以半导体层;二是采用环氧树脂浇铸方式。母线两端均有全绝缘的连接措施,确保与各相主回路的链接的可靠性。
与普通环网柜一样,固体绝缘环网柜柜的主要开关元件有:负荷开关、断路器、熔断器、隔离开关。固体绝缘环网柜均采用真空负荷开关和断路器均,真空灭弧室外层有真空浇注填充物,外部以环氧树脂浇注密封,这种结构加强了对真空灭弧室的?;?。断路器操作机构可采用弹簧操作机构或永磁机构。真空灭弧室应选用知名企业产品,严把产品质量关,在浇注前后分别对灭弧室进行全面检验,进行耐压试验。
对于隔离开关,一般采取直动式,三相分立。大多数固体绝缘环网柜采用二工位隔离开关,也有部分采用三工位隔离开关,或配置独立的接地开关。采用三工位隔离开关可以很好的解决全绝缘设备的接地问题,但将导致动触头行程过长,设备高度或深度增加。为了缩短动触头的行程,国内一些厂家设计了双断口的隔离开关,这种双断口隔离开关不仅确保了断口的绝缘水平满足设计需要,而且可以减少动触头的行程,这是一个很巧妙的设计思路,可以实现二工位或三工位隔离开关功能。
在固体绝缘环网柜的发展过程中,有一种固体绝缘和空气绝缘相结合的环网柜,准确地说,它属于复合绝缘的范畴,是固体绝缘环网柜发展中的一个过渡产品。这种环网柜以EATON的xirui系列产品为代表,其母线、断路器为固体绝缘,但隔离开关为空气绝缘,用于绝缘的介质为密封的干燥的1个大气压的空气,也就是说,密封气箱内外压力相同,即表压为零,这大大降低了对气箱强度和密封性能的要求,泄漏率大大降低。终上所述,与气体或空气绝缘环网柜相比,固体绝缘环网柜的优势明显,小型化,免维护,环保,而且其技术越来越成熟,代表了中压环网柜的发展方向,并在实际运行中取得了可贵的实际经验,必将成为中压环网柜的主流产品。

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