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固体绝缘技术在中压领域的应用(1)

北极星电力网技术频道    作者:冯嵩   2012/6/25 11:15:40   

摘要:本文简单介绍了中压领域常用开关柜的种类和各自的特点,阐述了固体绝缘的含义,通过与其它开关柜的对比,指出了固体绝缘开关柜在中压领域的优势。并介绍了沈阳昊诚电力科技有限公司一系列节能环保的固体绝缘中压设备。

引言

目前在12-24KV电压范围内各种SF6充气柜(GIS,较高气压时用钢板或铸铝容器,较低气压时用焊接金属柜),和传统空气绝缘开关柜(AIS,金属铠装或较简单的箱式柜)两种开关柜并存。因此 几乎世界上大的电器公司都有品种齐全的两种开关柜如ABB的UNISWITCH系列开关柜(空气绝缘开关柜)和Safe系列开关柜(SF6充气柜);施耐德的SM6系列开关柜(空气绝缘开关柜)和RM6系列开关柜(SF6充气柜)。近几年随着开关柜技术的发展,一种新的固体绝缘开关柜出现了,下面介绍下三种开关柜的对比,并分别介绍下国内外生产的两种固体绝缘开关柜。

1、空气绝缘开关柜:这种开关柜主要有两种,一种是铠装中置柜如KYN28,一种是像是固定柜XGN。所谓空气绝缘开关柜,是因为柜内的各种开关之间的连接部位是靠空气绝缘的。大家都知道10KV在空气中的安全绝缘距离是125mm,因此以空气作为绝缘介质的开关柜体积都比较大,箱体内有很多浪费的空间。通常条件下,间隙的击穿电压随空气压力、密度、湿度的变化而变化,在高海拔地区、潮湿、日夜温差大易形成凝雾、灰尘多以及常有小动物出现的地区,都会使安全绝缘距离加大(海拔每增1000m,绝缘距离加大10%)。可以看出,在不同的使用环境下对以空气为绝缘介质的开关柜在设计、制造、安装和使用上都有着不同的要求。在某些环境恶劣的地区,是不适合使用这种开关柜的。

2、SF6充气柜:这种开关柜将数组开关和相关带电部件整体上封闭于SF6气箱中,每个单元充入4-5公斤的SF6气体作为带电体对地及相间绝缘介质(如ABB公司的Safe柜,施耐德的RM6)。SF6气体优异的绝缘性能不但能有效地缩小了开关柜的体积,这种开关柜壳体良好的密封性使它排除了外界环境的影响,特别适用于环境条件恶劣场所。

       但是SF6气体作为六种温室气体之一已经受到社会各界人士的广泛关注。据美国科技调查数据显示,近几年全球,尤其是北半球大气中SF6气体浓度呈直线上升趋势。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。据2000年数据显示,全球每年生产的大约8500吨SF6气体中,约有一半以上用于电力工业。而在电力工业中,高压开关设备约占用气量的80%以上。电器设备内的SF6气体在高温电弧发生作用时而产生SF2、SF4以及S2F2、S2F10、SOF2、HF、SiF4等剧毒和毒性物质。 电器设备内的SF6气体分解物与其杂质和电极金属材料产生氢氟酸、二氧化硫、硫酸、WF6等有毒产物。在某些地区,对于需要人员进出的电缆室上面为防止工作人员中毒,是不允许放置SF6充气柜的。对于已投入使用的SF6充气柜,也应作定期检查,查看封闭气箱的气压是否变化,若有变化说明有气体泄漏。近期,中央一套晚间新闻对此也进行过报道。因此,合理、正确的使用管理SF6气体,已经成为电力行业必须正视的问题和社会责任。

3、固体绝缘开关柜: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(图5表明了固体绝缘开关柜与SF6充气柜的区别),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1250mm缩短到6-8mm,大大减小了开关柜的体积,图5的一次方案所对应的组合电器外形尺寸只有420×860×580(宽、深、高)。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。表1给出了这种开关柜与其它两种开关柜的详细对比。

来源:电力设备
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