中壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì).pptVIP

中壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān) 設(shè)備的設(shè)計(jì),中壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備是體現(xiàn)了新的設(shè)計(jì)理念、新的制造工藝的一類產(chǎn)品，主要包括二大類： C-GIS和氣體絕緣二次配電開關(guān)設(shè)備。 與常規(guī)開關(guān)柜有許多不同之處，發(fā)展的時(shí)間有限，需要進(jìn)一步去探索設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、生產(chǎn)管理等諸多方面，增加產(chǎn)品品種、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。,1.中壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的 主要技術(shù)基礎(chǔ),1.1 低壓力SF6氣體或混合氣體的絕緣技術(shù) 1.1.1 SF6氣體或混合氣體的絕緣特性 高壓電器中絕緣件的設(shè)計(jì)和絕緣距離的確定是以絕緣件表面、內(nèi)部，電極表面，或氣體間隙的許用場強(qiáng)為依據(jù)的。,電場不均勻程度對SF6氣體擊穿電壓的影響遠(yuǎn)比空氣為大。因此，在絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取各種措施使之避免。SF6電器設(shè)備中要使電場設(shè)計(jì)的完全均勻幾乎是不可能的，因而在設(shè)計(jì)中大多采用稍不均勻的電場結(jié)構(gòu)。需要指出的是： 隨著間隙距離的增加，電場不均勻程度亦增加，擊穿電壓的增加愈來愈慢，電壓增加出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。因此SF6電器設(shè)備中不能單純依靠加大間隙距離來提高擊穿電壓，改善電場分布更為重要。,提高SF6氣體的壓力是提高擊穿電壓的有效措施，但會(huì)受到強(qiáng)度、剛度、密封性的制約。 稍不均勻電場中存在極性效應(yīng)，負(fù)極性的擊穿電壓低于正極性。 不均勻電場中正極性的擊穿電壓低于負(fù)極性。,根據(jù)空氣中的結(jié)果，并假設(shè)SF6和空氣間的絕緣強(qiáng)度的某一倍數(shù)去設(shè)計(jì)SF6氣體系統(tǒng)不會(huì)得出滿意的結(jié)果。 不均勻電場的情況下，在沖擊中，由于形成空間電荷所需的時(shí)間幾乎是沒有的，所以不取決于氣體壓力，在可選用的范圍內(nèi)即使讓壓力上升閃絡(luò)電壓也不上升。,1.1.2 SF6氣體絕緣性能與濃度的關(guān)系,1.1.3 SF6氣體絕緣性能與壓力的關(guān)系,1.1.4 三種物質(zhì)接觸點(diǎn)的作用,三種物質(zhì)接觸是指金屬電極與固體絕緣子接觸時(shí)，其周圍的絕緣介質(zhì)是SF6氣體，而在金屬電極與固體絕緣子接觸線（點(diǎn)）上也與SF6相接觸，稱為三物質(zhì)接觸。 由于SF6氣體的介電常數(shù)比固體絕緣材料的小，在三種物質(zhì)接觸點(diǎn)上介電常數(shù)小的一側(cè)電場強(qiáng)度升高，容易出現(xiàn)碰撞電離并發(fā)展成沿面閃絡(luò)，是絕緣上的薄弱環(huán)節(jié)。,1.1.5支柱絕緣子的設(shè)計(jì),對支柱絕緣子和絕緣拉桿的基本要求是： 有足夠的絕緣強(qiáng)度，能夠長期承受運(yùn)行電壓作用，無明顯局部放電和老化現(xiàn)象，并能短時(shí)耐受絕緣水平規(guī)定的工頻電壓和沖擊電壓。 有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能承受開關(guān)操作的作用力，裝配中與運(yùn)輸中的沖擊力，以及短路電流的電動(dòng)力等。,1.2 低壓力壓縮空氣絕緣技術(shù),由于壓縮空氣的獲得、處理要比SF6氣體經(jīng)濟(jì)得多，也沒有SF6氣體的溫室效應(yīng)問題，用其作絕緣介質(zhì)對社會(huì)和用戶都有益。各種電極形狀在較低壓力的壓縮空氣中的絕緣特性有一些參考文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)過，但是能在設(shè)計(jì)中直接應(yīng)用的數(shù)據(jù)還很少，需對各種電極形狀的絕緣特性做一些實(shí)驗(yàn)研究。,壓縮空氣中棒板間隙的直流閃絡(luò)電壓,1.3 低壓力氣體中的載流與散熱,對于小電流CGIS，在溫升方面不存在問題。大電流CGIS溫升是難點(diǎn)。解決溫升主要是通過降低發(fā)熱量、降低電流密度、增強(qiáng)輻射和傳導(dǎo)來解決，可采取的措施： 降低導(dǎo)體損耗，控制導(dǎo)體電阻率，降低電流密度，降低回路電阻，提高接觸壓力； 降低渦流損耗； 提高輻射率； 增大散熱表面積以及使用散熱器； 提高耐熱性能； 采用冷卻技術(shù)。,1.4 真空斷路器的開斷技術(shù)發(fā)展,經(jīng)過十多年的發(fā)展，真空斷路器的開斷技術(shù)有了較大提高，開斷能力強(qiáng)、電壽命長、可靠性高，滅弧室部分免維護(hù)，允許開合額定短路開斷電流的次數(shù)多在20次以上，特別適合于要求頻繁操作的場所。這些優(yōu)點(diǎn)是其它斷路器無法比擬的，特別適合在中壓CGIS中配置。,2.中壓C-GIS的特點(diǎn)及設(shè)計(jì),2.1 概述 2.1.1 CGIS的發(fā)展簡史及特點(diǎn) 柜式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備，國際上簡稱 CGIS或有稱GIS，是一種用于1035kV或更高電壓輸配電系統(tǒng)以接受或分配電能并能對電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和故障情況下實(shí)行控制、保護(hù)、測量、監(jiān)視、通訊等功能的新型開關(guān)設(shè)備。,2.1.2 CGIS是技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物, 絕緣技術(shù)的進(jìn)步 高壓開關(guān)設(shè)備隨著時(shí)代的前進(jìn)在不斷地發(fā)生變化，技術(shù)水平在不斷地提高；經(jīng)歷了敞開式、柜式（金屬封閉）、分相GIS、三相共箱GIS、 CGIS的變化過程，結(jié)構(gòu)狀態(tài)也經(jīng)歷了敞開、封閉、密封、元件復(fù)合化、設(shè)備復(fù)合化的變化過程，與之相應(yīng)的絕緣技術(shù)也從空氣絕緣、油絕緣、大氣復(fù)合絕緣、高壓力SF6氣體絕緣、低壓力氣體絕緣、SF6復(fù)合絕緣的變革與發(fā)展。 CGIS就是低壓力氣體絕緣、復(fù)合絕緣、固體絕緣技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。, 密封箱體制造技術(shù)的進(jìn)步 密封箱體的制造充分利用現(xiàn)代先進(jìn)的板材下料、折彎、焊接設(shè)備以及氦氣檢漏技術(shù)，使密封箱體的精度、剛度提高，漏氣率降低。密封箱體加工技術(shù)的提高給中壓CGIS的發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件。, 工程實(shí)際的需要 40.5kV及以下電壓等級的開關(guān)柜采用空氣和固體絕緣的復(fù)合絕緣技術(shù)，應(yīng)用中雖沒有大的問題，但仍存在大氣狀態(tài)的影響，體積較大，隔一定時(shí)間要進(jìn)行監(jiān)測、清掃和維護(hù)。近年來出現(xiàn)的中壓CGIS體積更加縮小、不需要維修或少維修。實(shí)際工程中需要使用小型化、不受環(huán)境條件影響、可靠性高的開關(guān)設(shè)備。工程建設(shè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)越。, 企業(yè)發(fā)展的需要 中壓CGIS的技術(shù)含量高，是生產(chǎn)廠家掌握的先進(jìn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、檢驗(yàn)技術(shù)、管理水平的具體體現(xiàn)，增強(qiáng)了企業(yè)的競爭實(shí)力。對市場而言；中壓開關(guān)柜的用戶多、用量大，要求各不相同，用戶容易選用。 現(xiàn)在國內(nèi)使用的中壓CGIS產(chǎn)品以進(jìn)口或合資企業(yè)生產(chǎn)的為主，每面柜子的售價(jià)在40萬元人民幣左右；國產(chǎn)產(chǎn)品僅占一小部分，每面柜子售價(jià)在30萬元人民幣左右。 經(jīng)過多年的研制，國內(nèi)中壓CGIS產(chǎn)品在開發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)行等各方面都有了長足的發(fā)展，積累了一定的生產(chǎn)、管理、運(yùn)行、工程設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因生產(chǎn)CGIS所需的專用裝備還未完全到位或完善，目前仍處于小批量生產(chǎn)。,2.2中壓C-GIS的技術(shù)特點(diǎn) 2.2.1中壓C-GIS的總體結(jié)構(gòu) 因解決了絕緣插接和焊接工藝問題，7.240.5kV CGIS產(chǎn)品的柜體結(jié)構(gòu)有了很大變化，綜合應(yīng)用氣體絕緣、固體絕緣、界面絕緣等多種絕緣結(jié)構(gòu)，很多元件是插接式的，甚至各氣室都是獨(dú)立的，斷路器氣室、母線氣室構(gòu)成積木式結(jié)構(gòu)，單母線、雙母線組合靈活。,基本組成元件及柜型 中壓CGIS按柜的用途可分為進(jìn)線柜、出線柜、母聯(lián)柜、母線提升柜、測量柜等不同的柜型。對母線實(shí)現(xiàn)的主接線方式又細(xì)分為：a. 單母線及單母線分段，b. 雙母線及雙母線分段。按氣室的多少細(xì)分為：a. 單氣室，b. 二氣室，c. 三氣室或多氣室。 各柜型中按氣隔功能及主要組成部件可分為：斷路器氣室、三位置隔離開關(guān)（包括母線或母線的一部分）氣室、電纜隔室、控制及儀表隔室、機(jī)構(gòu)隔室，泄壓隔室、固體絕緣母線或母線聯(lián)接器等。,密封殼體的結(jié)構(gòu)類型主要分為三大類：a. 鋼板封閉方箱型，b. 鋁筒或鋼筒封閉圓筒型，c. 部分圓筒、部分方箱型。 進(jìn)線柜主開關(guān)均配真空斷路器，除此外還配有三位置隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器，多條電纜進(jìn)線。 出線柜主開關(guān)多為配真空斷路器，也可以配負(fù)荷開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器。出線柜其他元件的配置在很多情況下與進(jìn)線柜基本一致。,母聯(lián)柜主開關(guān)為真空斷路器，還配有三位置隔離開關(guān)。可以是左聯(lián)絡(luò)，也可以是右聯(lián)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)母線分段。根據(jù)工程需要可以選配電壓互感器、避雷器等。 母線提升柜需與母聯(lián)柜配合使用，不再配主開關(guān)，配有母線電流互感器、三位置隔離開關(guān)。根據(jù)工程需要可以選配電壓互感器、避雷器等。,CGIS中非常重要的一個(gè)元件就是母線聯(lián)接器，其作用是：當(dāng)產(chǎn)品現(xiàn)場安裝拼柜時(shí)，在不打開密封箱體上的密封蓋板的情況下采用插接結(jié)構(gòu)使兩個(gè)柜體間的母線在電路上連通并承載額定電流，同時(shí)在兩柜之間的主母線導(dǎo)體與金屬外殼間建立固體的界面絕緣。用類似結(jié)構(gòu)也可解決其它高壓元件的絕緣插接。,總體布置 采用了新型的硅橡膠連接頭， CGIS結(jié)構(gòu)由箱式向鎧裝式發(fā)展，形成互不影響的獨(dú)立氣室、積木式結(jié)構(gòu)，組合靈活；以低壓力SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，在諸多方面與空氣絕緣開關(guān)柜、GIS存在較大的區(qū)別；利用方形容器布置高壓元件；專用的真空滅弧室，使中壓CGIS外形尺寸大大減??；專用的三位置隔離開關(guān)及其操動(dòng)機(jī)構(gòu)，將隔離、接地復(fù)合為一體，在實(shí)現(xiàn)接通、隔離、接地功能的同時(shí)，減少了元件數(shù)、降低了制造成本，提高了可靠性；按智能化的要求配置新型傳感元件。,縱觀各種類型的中壓CGIS，可以明顯的看出總體結(jié)構(gòu)與母線的結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，母線的結(jié)構(gòu)對總體結(jié)構(gòu)有限制要求。為了使母線在現(xiàn)場便于安裝，總體結(jié)構(gòu)自然就順應(yīng)母線結(jié)構(gòu)來確定了。一次主回路僅母線、三位置隔離開關(guān)、斷路器三個(gè)主要模塊，按它們的相對位置總體結(jié)構(gòu)可以劃分為三大類：上中下布置、下中上布置、后中前布置?？傮w結(jié)構(gòu)給人感覺是更多地吸收了常規(guī)開關(guān)柜的技術(shù)，實(shí)際上是GIS技術(shù)與開關(guān)柜技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。,目前有三種類型母線結(jié)構(gòu)并存：氣體絕緣母線；插接式固體絕緣母線；充氣母線室+母線連接器。充氣絕緣母線+母線連接器或插接式固體絕緣母線的使用解決了現(xiàn)場不用抽真空、充氣等處理SF6氣體的問題。優(yōu)點(diǎn)除了不受塵埃和凝露的影響外，便于母線連接、分段或改接。,上中下布置的典型產(chǎn)品有日本三菱公司的HS-X型、FUJI ELECTRIC 公司CGIS 2100型、SIEMENS公司的 NX PLUS型、ABB公司ZX2 型。非常適合于插接式固體絕緣母線，或者充氣母線室+母線連接器。,三菱公司 HS-X型1224kV C-GIS,西高所開發(fā)的XGN46-40.5(Z)/T125025型 C-GIS結(jié)構(gòu)示意圖,下中上布置的典型產(chǎn)品有ABB公司的ZX1.2，非常適合于充氣母線室+母線連接器。,ABB公司ZX1.2 型1240.5kV C-GIS,后中前布置的典型產(chǎn)品有AREVA公司的 WS型1240.5kV CGIS，非常適合于氣體絕緣母線。,AREVA WS型1240.5kV C-GIS,2.2.2典型產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù),主要幾家公司典型產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)為：額定電流12502500A；40.5kV級1min工頻耐受電壓85kV或個(gè)別95kV，雷電沖擊耐受電壓185kV；額定短時(shí)耐受電流31.5kA，額定峰值耐受電流80kA，額定短路開斷電流31.5kA，SF6氣體額定壓力（20時(shí)、表壓）：0.05MPa及以下；外形尺寸：當(dāng)額定電流1250A 及以下時(shí)柜寬600或以下，額定電流1250A以上時(shí)柜寬800，柜高2300左右，柜深1700左右。,2.2.3絕緣結(jié)構(gòu),使用的絕緣類型有氣體絕緣、沿面絕緣、固體絕緣、界面絕緣。 氣體絕緣：在主回路導(dǎo)體與密封箱體之間用SF6氣體絕緣。 沿面絕緣：用固體絕緣件作介質(zhì)，構(gòu)成主回路導(dǎo)體、斷路器、隔離開關(guān)的電極等的帶電部分與密封箱體之間的對地絕緣或?qū)w間的相間絕緣。SF6氣體中的沿面絕緣特性取決于最大電場，一產(chǎn)生電暈就很容易引起沿面的閃絡(luò)，所以即使在絕緣件的沿面上也必須有為實(shí)現(xiàn)電場衰減的結(jié)構(gòu)。SF6氣體、電極以及絕緣件接觸的部分會(huì)出現(xiàn)電場上升現(xiàn)象，對電場產(chǎn)生影響，成為絕緣上的薄弱點(diǎn)。,固體絕緣：采用環(huán)氧樹脂材料作絕緣介質(zhì)，中間是高壓導(dǎo)體，澆注成形，表面通過液態(tài)金屬噴鍍法進(jìn)行鋅噴鍍或通過涂敷半導(dǎo)電層等方法設(shè)置一接地的金屬層或半導(dǎo)電層。中間高壓導(dǎo)體與接地的金屬層或半導(dǎo)電層間靠固體絕緣材料耐受電壓。表面層粘合力大小與噴鍍的種類、粒度、金屬噴鍍槍、膜厚等有關(guān)。表面層萬一發(fā)生碰撞、剝落，其端部就會(huì)造成局部放電的發(fā)生。 界面絕緣：將硅橡膠等彈性材料壓接在環(huán)氧樹脂的面上，用該界面維持絕緣。與表面壓力、界面光潔度、V-t特性有關(guān)。,2.2.4新型密封殼體結(jié)構(gòu)及密封殼體的焊接、檢漏工藝技術(shù),新的板金工藝應(yīng)用，即激光切割+折彎+焊接/鉚焊。由于激光切割的高靈活性、高精度，三維設(shè)計(jì)技術(shù)的成熟與普及，可以應(yīng)用更加合理、美觀、成本低、質(zhì)量高、工期短的設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)與新的工藝流程。 新的焊接工藝應(yīng)用，即激光焊接。由于激光焊接的高精度、非常小的熱影響區(qū)、高的穿透性，應(yīng)用新焊接結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)與新的工藝流程，使焊接后的部件無變形或小變形、剛度大大提高，焊縫質(zhì)量大大提高，外形美觀。,螺柱焊接工藝的應(yīng)用，即螺柱焊技術(shù)。由于螺柱焊結(jié)構(gòu)簡單、熱影響區(qū)小、高的焊接強(qiáng)度以及靈活性好，應(yīng)用于板上或筋上，容易實(shí)現(xiàn)無縫連接，螺紋尺寸M3M20都可選用，焊后的部件無變形，焊縫質(zhì)量可靠，外形美觀。 同步抽真空工藝和氦檢漏技術(shù)的應(yīng)用。中壓CGIS在生產(chǎn)、正常運(yùn)行的中，承受的正壓力多在0.08MPa以下，而生產(chǎn)中抽真空的過程中承受的負(fù)壓力，約為0.1MPa。為了減少密封箱體在制造過程中受到較大壓力差的不利影響，采用了抽真空工藝，即；密封箱體放入比其略大的密封容器內(nèi)，密封箱體、密封容器同時(shí)抽真空，維持二者間的壓力差小于0.03MPa，最終二者都抽至真空。,氦檢漏技術(shù)就是利用抽真空工藝在二者同步都抽至真空的條件下，向密封箱體注入氦氣，在密封容器內(nèi)收集氦氣的數(shù)量，快速、高精度測量密封箱體的年泄漏率。在確定密封箱體的年泄漏率合格的情況下，回收氦氣。然后，同時(shí)向密封箱體充入絕緣氣體（SF6或N2）、向密封容器充入空氣，并維持二者間的壓力差小于0.03MPa，密封容器充大氣壓后，密封箱體充至額定壓力。采用這種工藝首先對環(huán)境沒有污染；其次檢測精度高，可檢測年泄漏率0.01；再者檢測效率高；最后密封箱體不會(huì)因?yàn)樯a(chǎn)過程收受大于額定充氣壓力的壓力，不至使密封箱體過于變形。,2.2.5真空斷路器和真空滅弧技術(shù),中壓CGIS中配置的斷路器要求開斷能力強(qiáng)、電壽命長、可靠性高，滅弧室部分免維護(hù)。真空滅弧室的絕緣性能好，觸頭開距小，電弧電壓低，電弧能量小，開斷時(shí)表面燒損輕微。因此，真空斷路器的機(jī)械壽命和電壽命都很高。通常機(jī)械壽命和開合負(fù)載電流的壽命都在萬次以上。允許開合額定短路開斷電流的次數(shù)多在20次以上，特別適合于要求頻繁操作的場所。這是其它斷路器無法比擬的，因此中壓CGIS中90配置的是真空斷路器。,2.2.6三位置隔離開關(guān),三位置隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)分為直動(dòng)導(dǎo)電桿型與轉(zhuǎn)動(dòng)閘刀型兩大類。布置方式有沿柜寬布置三相的正裝和沿柜深方向布置三相的側(cè)裝，均為三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)。聯(lián)動(dòng)桿有兩種類型：轉(zhuǎn)動(dòng)式三相聯(lián)動(dòng)，可以是一根轉(zhuǎn)軸同時(shí)帶動(dòng)三相刀閘轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以是三根轉(zhuǎn)軸通過變換成為同時(shí)分別帶動(dòng)三相導(dǎo)電桿的直動(dòng)；平動(dòng)式三相聯(lián)動(dòng)，可以是一根拉桿同時(shí)帶動(dòng)三相刀閘轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以是由三根拉桿同時(shí)分別帶動(dòng)三相刀閘轉(zhuǎn)動(dòng)。,2.2.7傳感技術(shù)、新型數(shù)字技術(shù)與軟件技術(shù),采用了現(xiàn)代傳感技術(shù)，配置了多種傳感器，如電流/電壓傳感器、位置傳感器、密度傳感器等，將新型科技成果應(yīng)用于中壓CGIS，實(shí)現(xiàn)了傳感元件數(shù)字化。 利用數(shù)字技術(shù)與軟件技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)中壓CGIS產(chǎn)品的就地或遠(yuǎn)程控制、保護(hù)、測量、通訊、顯示、監(jiān)視、故障錄波和事件記錄等功能以及智能化。 電子式電流電壓互感器是電力系統(tǒng)中測量、保護(hù)和計(jì)量電壓電流參量的一種新的技術(shù)方案。隨著電力系統(tǒng)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，電子式互感器替代傳統(tǒng)電磁式互感器是一個(gè)必然的趨勢。,2.3中壓 CGIS產(chǎn)品發(fā)展趨勢,研究非SF6氣體的絕緣特性 新型絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的研究 開斷技術(shù)的研究 重要零部件裝配前的無損探傷檢測，如絕緣子無損探傷檢測、密封箱體探傷檢測等。,智能化，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測，建立計(jì)算機(jī)輔助維護(hù)系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng) 降低成本 專業(yè)化生產(chǎn)，流水線裝配 研究絕緣件老化的在線檢測與診斷系統(tǒng)。 研究預(yù)防故障事故的保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)。 強(qiáng)調(diào)模擬工具的開發(fā)與應(yīng)用,3.1 概述 近十年來，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)?？勺杂蓴U(kuò)展的SF6環(huán)網(wǎng)柜得到進(jìn)一步發(fā)展，配用新型SF6負(fù)荷開關(guān)，常將兩個(gè)進(jìn)出線+一個(gè)變壓器保護(hù)的三單元做成間隔式或一體式結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)需要擴(kuò)展為更多單元集成的二次配電用開關(guān)柜，密封殼體用2.53mm普通鋼板或不銹鋼焊接而成，壽命期內(nèi)一次性密封，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，減少了運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的小型化，負(fù)荷開關(guān)即可電動(dòng)亦可手動(dòng)分、合閘，保護(hù)變壓器用的組合電器為電動(dòng)或手動(dòng)合閘，彈簧儲(chǔ)能脫扣分閘。,3. 環(huán)網(wǎng)柜與二次配電用多回路開關(guān)柜的設(shè)計(jì),3.2 環(huán)網(wǎng)柜與二次配電用多回路開關(guān)柜技術(shù)特點(diǎn),3.2.1總體結(jié)構(gòu)及參數(shù) 國外多回路配電柜品種較多、且系列化，因是限定在配電網(wǎng)使用參數(shù)上基本相差不大。從表中可以看出，主要技術(shù)參數(shù)可以歸納如下： 額定電壓：7.2、12、17.5、24、少數(shù)達(dá)36kV； 額定電流：200、400、630、個(gè)別產(chǎn)品母線部分達(dá)1250A； 額定短時(shí)耐受電流：16、20、25kA； 額定峰值耐受電流：40、50、63kA； 外形尺寸：柜寬多為350 mm左右，最小柜寬為210mm。,3.2.2 密封箱體一次性密封,一般設(shè)計(jì)為密封壓力系統(tǒng)，殼體由2.53mm的鋼板或不銹鋼焊成，通過整板折彎可使得焊縫長度最短。壽命期內(nèi)一次密封，在箱體上僅有連接高壓電纜和操動(dòng)機(jī)構(gòu)的孔，不需要維護(hù)充氣隔室。為了防止內(nèi)部電弧故障引起爆炸，在殼體上裝有防爆膜片。,3.2.3 配用簡單開斷的負(fù)荷開關(guān),配用負(fù)荷開關(guān)可實(shí)現(xiàn)如下功能： a.控制回路、開合負(fù)荷電流、過載電流； b.配合熔斷器實(shí)施故障電流和過載電流保護(hù)； c.用以開合并聯(lián)電抗器、電動(dòng)機(jī)、配電線閉環(huán)電流、電容器組、空載電纜； d.實(shí)施配電線路（含環(huán)網(wǎng)配電）分段和重構(gòu)功能。,負(fù)荷開關(guān)有多種結(jié)構(gòu)型式：有去離子?xùn)攀?、真空式、壓氣式。但大多?shù)公司都采用SF6作滅弧介質(zhì)，這是因?yàn)镾F6有優(yōu)良的滅弧性能且SF6負(fù)荷開關(guān)僅開斷額定電流，而不開斷短路電流，成本比較低廉。在壓氣式負(fù)荷開關(guān)中又有直動(dòng)式和回轉(zhuǎn)式；直動(dòng)式負(fù)荷開關(guān)導(dǎo)電桿上下直線運(yùn)動(dòng)，合、分電路；旋轉(zhuǎn)式負(fù)荷隔離開關(guān)，導(dǎo)電桿及其附件旋轉(zhuǎn)形成氣吹，并形成單斷口或雙斷口，一般行程較短。,依靠聯(lián)合使用的高壓熔斷器可以開斷大到網(wǎng)絡(luò)的短路電流。去離子?xùn)旁?，在開關(guān)分?jǐn)鄷r(shí)，閘刀的運(yùn)動(dòng)使電弧拉長，在電動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下，電弧移到去離子?xùn)牌?，并被分割成若干串?lián)的短電弧。但電弧被驅(qū)動(dòng)到特別設(shè)計(jì)的去離子?xùn)艃?nèi)時(shí)。電弧就被冷卻。當(dāng)電流過零時(shí)，如果刀閘已經(jīng)到達(dá)能承受暫態(tài)恢復(fù)電壓（TRV）的位置，電弧就熄滅了。依此原理，燃弧時(shí)間能被限制在10ms以內(nèi)。,3.2.4 使用限流熔斷器對終端變壓器或饋電線路出線保護(hù),負(fù)荷開關(guān)+限流熔斷器可實(shí)現(xiàn)如下功能： a.控制、開合、隔離變壓器及其配送回路； b.對中壓變壓器的中壓側(cè)、變壓器及低壓配電回路內(nèi)的短路電流及過載電流進(jìn)行保護(hù)； c.快速有效地在10ms以內(nèi)切除變壓器內(nèi)部故障，從而有效保護(hù)變壓器安全。,組合電器較之?dāng)嗦菲饔腥缦聝?yōu)點(diǎn)： a.在配電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合，負(fù)荷開關(guān)斷口具有隔離斷口的性能，熔斷器有限制過電流產(chǎn)生的熱和電動(dòng)效應(yīng)的特性，保證與斷路器等同性能的情況下，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、制造成本低； b.熔斷器對過載或短路電流具有感識性能，并通過撞擊器動(dòng)作觸發(fā)，可以不需要外圍的二次輔助設(shè)備和裝置； c.運(yùn)行維護(hù)簡單。負(fù)荷開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，熔斷器動(dòng)作后僅限于更換熔斷件；,d.對故障的反映速度快。故障電流直接自能地啟動(dòng)熔斷器及其撞擊器動(dòng)作，而斷路器不能超越繼電保護(hù)響應(yīng)和其機(jī)構(gòu)的固有分閘時(shí)間； e.熔斷器的限流截?cái)嗪驮释ㄌ匦?，降低了與之串聯(lián)的回路中所有元件的動(dòng)熱穩(wěn)定性能要求。,3.2.5 配用輕型斷路器擴(kuò)展使用場合,二次配電的首端，容量較大，額定電流、短路電流更大，需要配用斷路器。 二次配電中配用的斷路器容量都不大，額定電流1250A，額定短路開斷電流25kA。 斷路器可實(shí)現(xiàn)如下功能： 作為環(huán)網(wǎng)柜、開閉所等進(jìn)線開關(guān)，有效承載和保護(hù)所轄中壓配電系統(tǒng)內(nèi)較大故障電流。 配合數(shù)字式綜合繼電器作為出線開關(guān)，有效承載所轄中壓配電系統(tǒng)內(nèi)稍大的額定電流，有效承載和保護(hù)所轄中壓配電系統(tǒng)內(nèi)較大故障電流。,3.2.6 通過柜型擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜其它功能,通過柜型擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)與一般開關(guān)柜相等的其他功能。 設(shè)置繼電器、計(jì)量元件、通訊元件、補(bǔ)償電容器、避雷器、智能化單元可實(shí)施計(jì)量、保護(hù)、無功補(bǔ)償、遙訊、遙控、遙測等配電自動(dòng)化功能。,3.2.7 便于現(xiàn)場安裝的電纜插接件,電纜插接件，用于線路進(jìn)、出線的聯(lián)接，一般做成全屏蔽型，安全可靠。電纜插頭有內(nèi)錐式和外錐式兩種，其形狀有直式、彎角式和T型。額定電流一般在200630A。美國、法國、德國等國家都制定有電纜插頭件的標(biāo)準(zhǔn)。,3.2.8 更多地采用數(shù)字化二次控制回路,二次控制回路：國外比較先進(jìn)的產(chǎn)品，二次元件已采用了傳感技術(shù)和數(shù)字技術(shù)，二次控制回路采用集成方式就地或遠(yuǎn)程控制、保護(hù)、計(jì)量、監(jiān)視、通訊為一體的微機(jī)控制管理系統(tǒng)模塊，使多回路配電開關(guān)柜向小型化、模塊化、智能化方向發(fā)展。,3.2.9 友好的操作界面,操動(dòng)機(jī)構(gòu)位于正面，設(shè)計(jì)了友好的操作界面，確保操作人員和維護(hù)人員的安全。設(shè)有觀察窗，可以監(jiān)視主開關(guān)、接地開關(guān)的觸頭運(yùn)行狀態(tài)，一次線路模擬單線圖和模擬顯示器可以顯示開關(guān)內(nèi)部狀態(tài)，使操作簡捷、正確、安全。,3.2.10 柜體的小型化,柜體的小型化。使用了三工位負(fù)荷開關(guān)，有效地減少零部件數(shù)量，整體結(jié)構(gòu)更緊湊；限流熔斷器也向小型化發(fā)展，兩者結(jié)合，柜體越來越小。 柜體采用鎧裝結(jié)構(gòu)，母線室與開關(guān)室之間，開關(guān)室與電纜室之間均有金屬隔板，防護(hù)等級可達(dá)IP67。,3.2.11 在全封閉系統(tǒng)中進(jìn)行氣體處理,SF6氣體在制造過程和現(xiàn)場安裝時(shí)都有泄漏或排放倍受關(guān)注。現(xiàn)在通過設(shè)計(jì)可使SF6在制造過程和現(xiàn)場安裝的全部過程都處于一個(gè)總的封閉系統(tǒng)中，消除了制造中SF6的泄漏或排放，消除了現(xiàn)場氣體的處理問題。采取的工藝措施是把焊接完成后的環(huán)網(wǎng)柜放入一個(gè)特殊的容器中，此容器的作用是在抽真空過程中提供一個(gè)不變的壓差以及用作檢查泄漏和對箱體充入氣體。,3.3 組合電器設(shè)計(jì)中幾個(gè)典型問題的考慮,3.3.1 額定短路開斷電流 3.3.2 額定電流 3.3.3 轉(zhuǎn)移電流的確定 3.3.4交接電流的確定 3.3.5熔斷器的低過電流特性 3.3.6熔斷器、負(fù)荷開關(guān)、變壓器的配合,3.4 西高所開發(fā)的固定式氣體絕緣二次配電開關(guān)設(shè)備,3.4.1產(chǎn)品特點(diǎn) 所有高壓帶電部件全部密封在低壓力SF6氣體中，實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化。 模塊化設(shè)計(jì)，由不同模塊組合實(shí)現(xiàn)各種主接線，并可根據(jù)需要變換組合方式形成多回路開關(guān)系統(tǒng)。 不受環(huán)境條件影響。, 采用不同界面絕緣結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高壓部件的插接與柜體的擴(kuò)展。 全屏蔽電纜進(jìn)出線。 可配用斷路器或斷路器柜。 可配用高壓監(jiān)視元件、綜合數(shù)字式繼電器。 可配高壓計(jì)量柜。 可加裝遙控和監(jiān)控單元。,具有以下幾種基本柜型： 兩進(jìn)一出環(huán)網(wǎng)柜， 負(fù)荷開關(guān)柜， 負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器柜， 斷路器柜， 高壓計(jì)量柜， 母線提升柜， 母線分段柜。,還可派生成其它產(chǎn)品： 戶外SF6環(huán)網(wǎng)柜 戶外開閉所 柱上SF6負(fù)荷開關(guān) 箱式變電站,3.4.2 主要技術(shù)參數(shù),環(huán)網(wǎng)柜主要技術(shù)參數(shù) 額定電壓 kV： 12 額定電流 A ：630 100 1min工頻耐受電壓kV ：42 雷電沖擊耐受電壓kV ：75 額定有功負(fù)載開斷電流A ：630 轉(zhuǎn)移電流開斷能力A ：1700 額定短路關(guān)合電流kA ：50 額定短路開斷電流kA ：31.5,斷路器主要技術(shù)參數(shù),額定電壓 kV： 12 額定電流 A ：630 1min工頻耐受電壓kV ：42 雷電沖擊耐受電壓kV ：75 額定短路開斷電流kA ：20 額定短路關(guān)合電流kA ：50 額定短時(shí)耐受電流 kA ：20 額定短路持續(xù)時(shí)間 s：4 額定峰值耐受電流 kA ：50 分閘時(shí)間ms：3560 合閘時(shí)間 ms：4080,3.4.3 外形及尺寸,環(huán)網(wǎng)柜軸視圖,10501400810（二進(jìn)一出） 3501400810（單柜）,負(fù)荷開關(guān)柜軸視圖,組合電器柜軸視圖,負(fù)荷開關(guān)柜單獨(dú)使用情況側(cè)視圖,環(huán)網(wǎng)柜與負(fù)荷開關(guān)柜并柜正面示意圖,操動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖,負(fù)荷開關(guān)示意圖,斷路器柜側(cè)面剖視圖,斷路器柜正視圖,戶外環(huán)網(wǎng)柜(斷路器單獨(dú)使用情況)打開門板后軸視圖,計(jì)量柜正面剖視圖,母線分段柜（帶電流互感器）正面剖視圖,3.4.4 發(fā)展趨勢,隨著城市用電負(fù)荷的不斷增長，對供電可靠性的要求越來越高，高性能的環(huán)網(wǎng)配電、多回路配電、開閉所等已成為二次配電系統(tǒng)中不可替代的重要設(shè)備之一，