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固体绝缘环网柜的前期调研

??发布日期:2016-6-22

一、概述
空气绝缘的应用历史悠久,且技术已经非常成熟,空气资源丰富,但因空气的绝缘性能所限,空气绝缘开关柜体积较大,占地面积大,且易受环境影响,不稳定因素较多。所以,空气绝缘开关柜通常应用于户内环境。
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,从环境?;さ慕嵌?,应当少用或不用SF6气体;另外,《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也承担着义不容辞的责任与义务,因此,国内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。另外,SF6绝缘开关柜的泄漏问题也是一个不可回避的现实问题。
为了弥补SF6充气柜的缺点,近几年在国内外市场上出现了固体绝缘开关柜。所谓固体绝缘就是将数组开关和相关带电部件整体采用环氧树脂进行浇注,通过自动压力凝胶技术设计制造了固体绝缘供电设备。该种供电设备无任何有毒物质的排放,完全符合环保要求。这样一来使开关内部相间及对地的安全绝缘距离从空气绝缘的125mm缩短到6-8mm,大大减小了开关柜的体积。 由于开关内部部所有连接部分采用环氧树脂浇注,与前两种开关柜相比连接部位的强度加强了很多。这种开关柜和SF6充气柜一样,可用在环境恶劣的地方使用,并且真正做到了免维护。
二、国家电网对固体绝缘环网柜的政策法规
2011年8月31号,国家电网公司发布了《国家电网公司第一批重点推广新技术目录》(国家电网科[2011]1285号),文件指出:“从技术可靠性和环保要求更加严格的发展趋势看,固体绝缘环网柜具有全面取代SF6气体绝缘环网柜的趋势。但是,固体绝缘环网柜的工艺要求高于SF6气体绝缘环网柜,若工艺手段不完善,则绝缘隐患、故障概率、危害性高于SF6气体绝缘环网柜,需要确保原材料质量及工艺水平”。
10月22日,中国电科院产业公司北京电研华源电力技术有限公司建设的国内首条智能固体绝缘环网柜自动生产线建成投产。智能固体绝缘环网柜自动化生产线是中国电科院智能配电产业产能提升项目的核心部分,是目前国内技术水平最高、规模最大、工艺最先进的环网柜自动化生产线,专业生产华源公司自主研发、具有完全知识产权的新一代智能环保型环网柜。
2012年3月2日,国家电网公司发布了企业标准Q/GDW730-2012《12kV固体绝缘环网柜技术条件》,起草单位有中国电力科学研究院、北京市电力公司、上海市电力公司、浙江省电力公司。
三、国内外行业对固体绝缘环网柜的分析
随着国家电网公司企业标准《12kV固体绝缘环网柜技术条件》的出炉,作为国家电网公司“十二五”的一大技术革新推广,固体绝缘环网柜越来越受到行业的关注和青睐。业内专家探寻固体绝缘环网柜对上一代的通用产品——SF6环网柜的超越与革新。
3.1实现全绝缘
SF6气体环网柜是以六氟化硫作为绝缘介质的,虽然经过数年的发展,不断提高质量,但实际运行过程中,经?;嵊龅铰┢奈侍?,气体泄漏会对开关的运行造成极大的隐患和危险。而漏气这个问题受限于产品的设计原理,是无法根本解决的。而相对高压GIS设备集中便于管理,充气环网柜因其分布广,实际运行中难以进行全方位的监督管理,也给运行带来隐患。固体绝缘环网柜在结构原理上完全取消了SF6气体及相应气箱部件,采用绝缘套筒固化开关部件,由封闭母线连接各个回路,整体实现全封闭全绝缘。从制造上来讲,相与相是分隔的;从电气学来讲,相间不会短路。它没有压力气箱、泄压阀、防滑部件等,真正实现了免维护。
3.2智能升级
随着2010年智能电网被写入《政府工作报告》,智能电网建设正式成为国家的基本发展战略。配网自动化的改造,自动化控制必须要实现电动控制。充气环网柜手动与电动结构完全不一样,将手动模式改为电动模式,极为困难。目前诸多的充气SF6环网柜无法适应配网自动化改造的需要。固体绝缘环网柜极具智能性,现场可以根据用户需求引接PT电源。电缆接头可实现在线监测,给用户现场的温度值,同时数据到达控制终端,运行维护加强,为用户解决很多实用问题。双杰固体绝缘环网柜的负荷开关采用三工位负荷开关,传统模式是先储能再利用弹簧去释放能量,而储能是一个过程,实现配网自动化是不合理的。固体绝缘环网柜负荷开关瞬时分断,为多级配网自动化提供保障。
3.3杜绝SF6污染
据统计,现在所运行中压全密封环网柜90%以上都依靠SF6气体作为绝缘介质,这种气体在充气、运行、回收中不可避免地会存在泄漏和排放,成为大气环境中的一大污染源。根据《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》,在导致全球变暖的六种温室气体中,以SF6的温室效应值(GWP)最高,是CO2对大气影响的23900倍。世界各国纷纷立法,减少甚至禁止在电力设备中的SF6的使用。固体绝缘环网柜从原理制造上完全与六氟化硫气体无关,在配电网设备领域的减排环保提供基础保证。
3.4灵活方便
传统的SF6的环网柜是把几组开关封装在一个气箱里面,如有一个回路有问题或者某一回路回路的一项有问题,那就意味着这个SF6环网柜不能再使用了,造成用户的极大浪费。传统的环网柜中,充气环网柜和单元环网柜都各有优点。而固体绝缘环网柜具有拼装组合结构,灵活性非常强,兼具充气环网柜和单元环网柜的优点。运行中,任意环网柜发生问题,都可以及时设计回路更改方案,当场进行回路更换,对用户的使用提供了极大的方便性和灵活性,降低客户的运营和维护成本。
3.5抗恶劣环境
固体绝缘环网柜相比SF6环网柜具有突出的抗恶劣环境能力,在严寒、高原、潮湿、强风沙等恶劣环境下,适应性优势明显。如在零下40多度的严寒地带SF6气压会降低,容易出现气体液化,用户想在寒冷期继续使用就必须在冬天来临时及时充气保证箱体内气压在正常值范围内。固体绝缘环网柜因为不使用SF6气体,所以完全没有这方面的顾虑。在高原地区,传统的SF6环网柜由于大气压力的减小箱体会自动膨胀,容易导致漏气,只能保障在海拔1500-2000米以内使用,一旦在海拔超过3500米充气环网柜则不能正常使用。而固体绝缘环网柜无压力气箱,即使在超过海拔4000米以上的高原都能稳定运行。在强风沙地带,风沙很容易破坏气体环网柜的传动设备,如将齿轮和链条卡死,导致柜子固化,影响设备的使用。而固体绝缘环网柜把整个机构全封装,外面没有传动部件,在强风沙环境中可放心使用。在沿?;蛘吒叱笔厍吠褡钆碌?、齿轮等生锈导致设备的无法使用,固体绝缘环网柜通过盐雾试验箱,模仿高盐高潮湿情况下的生锈测试,最后证明二十年、三十年内不会出现生锈状况。

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