中壓氣體絕緣金屬封閉開關設備的設計.ppt

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中壓氣體絕緣金屬封閉開關設備的設計 中壓氣體絕緣金屬封閉開關設備是體現(xiàn)了新的設計理念 新的制造工藝的一類產品 主要包括二大類 C GIS和氣體絕緣二次配電開關設備 與常規(guī)開關柜有許多不同之處 發(fā)展的時間有限 需要進一步去探索設計 制造 檢驗 生產管理等諸多方面 增加產品品種 提高產品質量 降低成本 1 中壓氣體絕緣金屬封閉開關設備的主要技術基礎 1 1低壓力SF6氣體或混合氣體的絕緣技術1 1 1SF6氣體或混合氣體的絕緣特性高壓電器中絕緣件的設計和絕緣距離的確定是以絕緣件表面 內部 電極表面 或氣體間隙的許用場強為依據(jù)的 電場不均勻程度對SF6氣體擊穿電壓的影響遠比空氣為大 因此 在絕緣結構設計時應采取各種措施使之避免 SF6電器設備中要使電場設計的完全均勻幾乎是不可能的 因而在設計中大多采用稍不均勻的電場結構 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 但會受到強度 剛度 密封性的制約 稍不均勻電場中存在極性效應 負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極性 根據(jù)空氣中的結果 并假設SF6和空氣間的絕緣強度的某一倍數(shù)去設計SF6氣體系統(tǒng)不會得出滿意的結果 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 在可選用的范圍內即使讓壓力上升閃絡電壓也不上升 1 1 2SF6氣體絕緣性能與濃度的關系 1 1 3SF6氣體絕緣性能與壓力的關系 1 1 4三種物質接觸點的作用 三種物質接觸是指金屬電極與固體絕緣子接觸時 其周圍的絕緣介質是SF6氣體 而在金屬電極與固體絕緣子接觸線 點 上也與SF6相接觸 稱為三物質接觸 由于SF6氣體的介電常數(shù)比固體絕緣材料的小 在三種物質接觸點上介電常數(shù)小的一側電場強度升高 容易出現(xiàn)碰撞電離并發(fā)展成沿面閃絡 是絕緣上的薄弱環(huán)節(jié) 1 1 5支柱絕緣子的設計 對支柱絕緣子和絕緣拉桿的基本要求是 有足夠的絕緣強度 能夠長期承受運行電壓作用 無明顯局部放電和老化現(xiàn)象 并能短時耐受絕緣水平規(guī)定的工頻電壓和沖擊電壓 有足夠的機械強度 能承受開關操作的作用力 裝配中與運輸中的沖擊力 以及短路電流的電動力等 1 2低壓力壓縮空氣絕緣技術 由于壓縮空氣的獲得 處理要比SF6氣體經濟得多 也沒有SF6氣體的溫室效應問題 用其作絕緣介質對社會和用戶都有益 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報導過 但是能在設計中直接應用的數(shù)據(jù)還很少 需對各種電極形狀的絕緣特性做一些實驗研究 壓縮空氣中棒板間隙的直流閃絡電壓 1 3低壓力氣體中的載流與散熱 對于小電流C GIS 在溫升方面不存在問題 大電流C GIS溫升是難點 解決溫升主要是通過降低發(fā)熱量 降低電流密度 增強輻射和傳導來解決 可采取的措施 降低導體損耗 控制導體電阻率 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 1 4真空斷路器的開斷技術發(fā)展 經過十多年的發(fā)展 真空斷路器的開斷技術有了較大提高 開斷能力強 電壽命長 可靠性高 滅弧室部分免維護 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)點是其它斷路器無法比擬的 特別適合在中壓C GIS中配置 2 中壓C GIS的特點及設計 2 1概述2 1 1C GIS的發(fā)展簡史及特點柜式氣體絕緣金屬封閉開關設備 國際上簡稱C GIS或有稱GIS 是一種用于10 35kV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)正常運行和故障情況下實行控制 保護 測量 監(jiān)視 通訊等功能的新型開關設備 2 1 2C GIS是技術進步的產物 絕緣技術的進步高壓開關設備隨著時代的前進在不斷地發(fā)生變化 技術水平在不斷地提高 經歷了敞開式 柜式 金屬封閉 分相GIS 三相共箱GIS C GIS的變化過程 結構狀態(tài)也經歷了敞開 封閉 密封 元件復合化 設備復合化的變化過程 與之相應的絕緣技術也從空氣絕緣 油絕緣 大氣復合絕緣 高壓力SF6氣體絕緣 低壓力氣體絕緣 SF6復合絕緣的變革與發(fā)展 C GIS就是低壓力氣體絕緣 復合絕緣 固體絕緣技術發(fā)展的產物 密封箱體制造技術的進步密封箱體的制造充分利用現(xiàn)代先進的板材下料 折彎 焊接設備以及氦氣檢漏技術 使密封箱體的精度 剛度提高 漏氣率降低 密封箱體加工技術的提高給中壓C GIS的發(fā)展提供了基礎條件 工程實際的需要40 5kV及以下電壓等級的開關柜采用空氣和固體絕緣的復合絕緣技術 應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 隔一定時間要進行監(jiān)測 清掃和維護 近年來出現(xiàn)的中壓C GIS體積更加縮小 不需要維修或少維修 實際工程中需要使用小型化 不受環(huán)境條件影響 可靠性高的開關設備 工程建設的綜合經濟效益優(yōu)越 企業(yè)發(fā)展的需要中壓C GIS的技術含量高 是生產廠家掌握的先進設計 生產工藝 檢驗技術 管理水平的具體體現(xiàn) 增強了企業(yè)的競爭實力 對市場而言 中壓開關柜的用戶多 用量大 要求各不相同 用戶容易選用 現(xiàn)在國內使用的中壓C GIS產品以進口或合資企業(yè)生產的為主 每面柜子的售價在40萬元人民幣左右 國產產品僅占一小部分 每面柜子售價在30萬元人民幣左右 經過多年的研制 國內中壓C GIS產品在開發(fā) 生產 運行等各方面都有了長足的發(fā)展 積累了一定的生產 管理 運行 工程設計的實踐經驗 因生產C GIS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 2 2中壓C GIS的技術特點2 2 1中壓C GIS的總體結構因解決了絕緣插接和焊接工藝問題 7 2 40 5kVC GIS產品的柜體結構有了很大變化 綜合應用氣體絕緣 固體絕緣 界面絕緣等多種絕緣結構 很多元件是插接式的 甚至各氣室都是獨立的 斷路器氣室 母線氣室構成積木式結構 單母線 雙母線組合靈活 基本組成元件及柜型中壓C GIS按柜的用途可分為進線柜 出線柜 母聯(lián)柜 母線提升柜 測量柜等不同的柜型 對母線實現(xiàn)的主接線方式又細分為 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 包括母線或母線的一部分 氣室 電纜隔室 控制及儀表隔室 機構隔室 泄壓隔室 固體絕緣母線或母線聯(lián)接器等 密封殼體的結構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 進線柜主開關均配真空斷路器 除此外還配有三位置隔離開關 電流互感器 電壓互感器 避雷器 多條電纜進線 出線柜主開關多為配真空斷路器 也可以配負荷開關或負荷開關 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線柜基本一致 母聯(lián)柜主開關為真空斷路器 還配有三位置隔離開關 可以是左聯(lián)絡 也可以是右聯(lián)絡 實現(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 配有母線電流互感器 三位置隔離開關 根據(jù)工程需要可以選配電壓互感器 避雷器等 C GIS中非常重要的一個元件就是母線聯(lián)接器 其作用是 當產品現(xiàn)場安裝拼柜時 在不打開密封箱體上的密封蓋板的情況下采用插接結構使兩個柜體間的母線在電路上連通并承載額定電流 同時在兩柜之間的主母線導體與金屬外殼間建立固體的界面絕緣 用類似結構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 C GIS結構由箱式向鎧裝式發(fā)展 形成互不影響的獨立氣室 積木式結構 組合靈活 以低壓力SF6氣體作為絕緣介質 在諸多方面與空氣絕緣開關柜 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C GIS外形尺寸大大減小 專用的三位置隔離開關及其操動機構 將隔離 接地復合為一體 在實現(xiàn)接通 隔離 接地功能的同時 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C GIS 可以明顯的看出總體結構與母線的結構有密切關系 母線的結構對總體結構有限制要求 為了使母線在現(xiàn)場便于安裝 總體結構自然就順應母線結構來確定了 一次主回路僅母線 三位置隔離開關 斷路器三個主要模塊 按它們的相對位置總體結構可以劃分為三大類 上中下布置 下中上布置 后中前布置 總體結構給人感覺是更多地吸收了常規(guī)開關柜的技術 實際上是GIS技術與開關柜技術的有機結合 目前有三種類型母線結構并存 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品有日本三菱公司的HS X型 FUJIELECTRIC公司C GIS2100型 SIEMENS公司的NXPLUS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12 24kVC GIS 西高所開發(fā)的XGN46 40 5 Z T1250 25型C GIS結構示意圖 下中上布置的典型產品有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12 40 5kVC GIS 后中前布置的典型產品有AREVA公司的WS型12 40 5kVC GIS 非常適合于氣體絕緣母線 AREVAWS型12 40 5kVC GIS 2 2 2典型產品的主要技術參數(shù) 主要幾家公司典型產品的主要技術參數(shù)為 額定電流1250 2500A 40 5kV級1min工頻耐受電壓85kV或個別95kV 雷電沖擊耐受電壓185kV 額定短時耐受電流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 表壓 0 05MPa及以下 外形尺寸 當額定電流1250A及以下時柜寬600或以下 額定電流1250A以上時柜寬800 柜高2300左右 柜深1700左右 2 2 3絕緣結構 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 構成主回路導體 斷路器 隔離開關的電極等的帶電部分與密封箱體之間的對地絕緣或導體間的相間絕緣 SF6氣體中的沿面絕緣特性取決于最大電場 一產生電暈就很容易引起沿面的閃絡 所以即使在絕緣件的沿面上也必須有為實現(xiàn)電場衰減的結構 SF6氣體 電極以及絕緣件接觸的部分會出現(xiàn)電場上升現(xiàn)象 對電場產生影響 成為絕緣上的薄弱點 固體絕緣 采用環(huán)氧樹脂材料作絕緣介質 中間是高壓導體 澆注成形 表面通過液態(tài)金屬噴鍍法進行鋅噴鍍或通過涂敷半導電層等方法設置一接地的金屬層或半導電層 中間高壓導體與接地的金屬層或半導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 表面層萬一發(fā)生碰撞 剝落 其端部就會造成局部放電的發(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 2 2 4新型密封殼體結構及密封殼體的焊接 檢漏工藝技術 新的板金工藝應用 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 三維設計技術的成熟與普及 可以應用更加合理 美觀 成本低 質量高 工期短的設計新結構與新的工藝流程 新的焊接工藝應用 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 應用新焊接結構 加強筋結構與新的工藝流程 使焊接后的部件無變形或小變形 剛度大大提高 焊縫質量大大提高 外形美觀 螺柱焊接工藝的應用 即螺柱焊技術 由于螺柱焊結構簡單 熱影響區(qū)小 高的焊接強度以及靈活性好 應用于板上或筋上 容易實現(xiàn)無縫連接 螺紋尺寸M3 M20都可選用 焊后的部件無變形 焊縫質量可靠 外形美觀 同步抽真空工藝和氦檢漏技術的應用 中壓C GIS在生產 正常運行的中 承受的正壓力多在0 08MPa以下 而生產中抽真空的過程中承受的負壓力 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 密封箱體 密封容器同時抽真空 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 最后密封箱體不會因為生產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 中壓C GIS中配置的斷路器要求開斷能力強 電壽命長 可靠性高 滅弧室部分免維護 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 開斷時表面燒損輕微 因此 真空斷路器的機械壽命和電壽命都很高 通常機械壽命和開合負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C GIS中90 配置的是真空斷路器 2 2 6三位置隔離開關 三位置隔離開關的結構分為直動導電桿型與轉動閘刀型兩大類 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裝 均為三相機械聯(lián)動 聯(lián)動桿有兩種類型 轉動式三相聯(lián)動 可以是一根轉軸同時帶動三相刀閘轉動 也可以是三根轉軸通過變換成為同時分別帶動三相導電桿的直動 平動式三相聯(lián)動 可以是一根拉桿同時帶動三相刀閘轉動 也可以是由三根拉桿同時分別帶動三相刀閘轉動 2 2 7傳感技術 新型數(shù)字技術與軟件技術 采用了現(xiàn)代傳感技術 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 將新型科技成果應用于中壓C GIS 實現(xiàn)了傳感元件數(shù)字化 利用數(shù)字技術與軟件技術 以實現(xiàn)中壓C GIS產品的就地或遠程控制 保護 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 保護和計量電壓電流參量的一種新的技術方案 隨著電力系統(tǒng)向數(shù)字化 智能化 網(wǎng)絡化的方向發(fā)展 電子式互感器替代傳統(tǒng)電磁式互感器是一個必然的趨勢 2 3中壓C GIS產品發(fā)展趨勢 研究非SF6氣體的絕緣特性 新型絕緣結構設計 制造技術的研究 開斷技術的研究 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 實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測 建立計算機輔助維護系統(tǒng) 故障診斷系統(tǒng) 降低成本 專業(yè)化生產 流水線裝配 研究絕緣件老化的在線檢測與診斷系統(tǒng) 研究預防故障事故的保護監(jiān)控系統(tǒng) 強調模擬工具的開發(fā)與應用 3 1概述近十年來 新產品不斷涌現(xiàn) 可自由擴展的SF6環(huán)網(wǎng)柜得到進一步發(fā)展 配用新型SF6負荷開關 常將兩個進出線 一個變壓器保護的三單元做成間隔式或一體式結構 然后根據(jù)需要擴展為更多單元集成的二次配電用開關柜 密封殼體用2 5 3mm普通鋼板或不銹鋼焊接而成 壽命期內一次性密封 提高了設備運行的可靠性和穩(wěn)定性 減少了運行和維護費用 實現(xiàn)了設備的小型化 負荷開關即可電動亦可手動分 合閘 保護變壓器用的組合電器為電動或手動合閘 彈簧儲能脫扣分閘 3 環(huán)網(wǎng)柜與二次配電用多回路開關柜的設計 3 2環(huán)網(wǎng)柜與二次配電用多回路開關柜技術特點 3 2 1總體結構及參數(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 主要技術參數(shù)可以歸納如下 額定電壓 7 2 12 17 5 24 少數(shù)達36kV 額定電流 200 400 630 個別產品母線部分達1250A 額定短時耐受電流 16 20 25kA 額定峰值耐受電流 40 50 63kA 外形尺寸 柜寬多為350mm左右 最小柜寬為210mm 3 2 2密封箱體一次性密封 一般設計為密封壓力系統(tǒng) 殼體由2 5 3mm的鋼板或不銹鋼焊成 通過整板折彎可使得焊縫長度最短 壽命期內一次密封 在箱體上僅有連接高壓電纜和操動機構的孔 不需要維護充氣隔室 為了防止內部電弧故障引起爆炸 在殼體上裝有防爆膜片 3 2 3配用簡單開斷的負荷開關 配用負荷開關可實現(xiàn)如下功能 a 控制回路 開合負荷電流 過載電流 b 配合熔斷器實施故障電流和過載電流保護 c 用以開合并聯(lián)電抗器 電動機 配電線閉環(huán)電流 電容器組 空載電纜 d 實施配電線路 含環(huán)網(wǎng)配電 分段和重構功能 負荷開關有多種結構型式 有去離子柵式 真空式 壓氣式 但大多數(shù)公司都采用SF6作滅弧介質 這是因為SF6有優(yōu)良的滅弧性能且SF6負荷開關僅開斷額定電流 而不開斷短路電流 成本比較低廉 在壓氣式負荷開關中又有直動式和回轉式 直動式負荷開關導電桿上下直線運動 合 分電路 旋轉式負荷隔離開關 導電桿及其附件旋轉形成氣吹 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)絡的短路電流 去離子柵原理 在開關分斷時 閘刀的運動使電弧拉長 在電動力的驅動下 電弧移到去離子柵片中 并被分割成若干串聯(lián)的短電弧 但電弧被驅動到特別設計的去離子柵內時 電弧就被冷卻 當電流過零時 如果刀閘已經到達能承受暫態(tài)恢復電壓 TRV 的位置 電弧就熄滅了 依此原理 燃弧時間能被限制在10ms以內 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 負荷開關 限流熔斷器可實現(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 變壓器及低壓配電回路內的短路電流及過載電流進行保護 c 快速有效地在10ms以內切除變壓器內部故障 從而有效保護變壓器安全 組合電器較之斷路器有如下優(yōu)點 a 在配電網(wǎng)絡的應用場合 負荷開關斷口具有隔離斷口的性能 熔斷器有限制過電流產生的熱和電動效應的特性 保證與斷路器等同性能的情況下 結構簡單 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 并通過撞擊器動作觸發(fā) 可以不需要外圍的二次輔助設備和裝置 c 運行維護簡單 負荷開關結構簡單 熔斷器動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熔斷器及其撞擊器動作 而斷路器不能超越繼電保護響應和其機構的固有分閘時間 e 熔斷器的限流截斷和允通特性 降低了與之串聯(lián)的回路中所有元件的動熱穩(wěn)定性能要求 3 2 5配用輕型斷路器擴展使用場合 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 斷路器可實現(xiàn)如下功能 作為環(huán)網(wǎng)柜 開閉所等進線開關 有效承載和保護所轄中壓配電系統(tǒng)內較大故障電流 配合數(shù)字式綜合繼電器作為出線開關 有效承載所轄中壓配電系統(tǒng)內稍大的額定電流 有效承載和保護所轄中壓配電系統(tǒng)內較大故障電流 3 2 6通過柜型擴展實現(xiàn)開關柜其它功能 通過柜型擴展實現(xiàn)與一般開關柜相等的其他功能 設置繼電器 計量元件 通訊元件 補償電容器 避雷器 智能化單元可實施計量 保護 無功補償 遙訊 遙控 遙測等配電自動化功能 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 出線的聯(lián)接 一般做成全屏蔽型 安全可靠 電纜插頭有內錐式和外錐式兩種 其形狀有直式 彎角式和T型 額定電流一般在200 630A 美國 法國 德國等國家都制定有電纜插頭件的標準 3 2 8更多地采用數(shù)字化二次控制回路 二次控制回路 國外比較先進的產品 二次元件已采用了傳感技術和數(shù)字技術 二次控制回路采用集成方式就地或遠程控制 保護 計量 監(jiān)視 通訊為一體的微機控制管理系統(tǒng)模塊 使多回路配電開關柜向小型化 模塊化 智能化方向發(fā)展 3 2 9友好的操作界面 操動機構位于正面 設計了友好的操作界面 確保操作人員和維護人員的安全 設有觀察窗 可以監(jiān)視主開關 接地開關的觸頭運行狀態(tài) 一次線路模擬單線圖和模擬顯示器可以顯示開關內部狀態(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 使用了三工位負荷開關 有效地減少零部件數(shù)量 整體結構更緊湊 限流熔斷器也向小型化發(fā)展 兩者結合 柜體越來越小 柜體采用鎧裝結構 母線室與開關室之間 開關室與電纜室之間均有金屬隔板 防護等級可達IP67 3 2 11在全封閉系統(tǒng)中進行氣體處理 SF6氣體在制造過程和現(xiàn)場安裝時都有泄漏或排放倍受關注 現(xiàn)在通過設計可使SF6在制造過程和現(xiàn)場安裝的全部過程都處于一個總的封閉系統(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)柜放入一個特殊的容器中 此容器的作用是在抽真空過程中提供一個不變的壓差以及用作檢查泄漏和對箱體充入氣體 3 3組合電器設計中幾個典型問題的考慮 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 負荷開關 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設備 3 4 1產品特點 所有高壓帶電部件全部密封在低壓力SF6氣體中 實現(xiàn)小型化 輕量化 模塊化設計 由不同模塊組合實現(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系統(tǒng) 不受環(huán)境條件影響 采用不同界面絕緣結構 實現(xiàn)高壓部件的插接與柜體的擴展 全屏蔽電纜進出線 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 兩進一出環(huán)網(wǎng)柜 負荷開關柜 負荷開關 熔斷器組合電器柜 斷路器柜 高壓計量柜 母線提升柜 母線分段柜 還可派生成其它產品 戶外SF6環(huán)網(wǎng)柜 戶外開閉所 柱上SF6負荷開關 箱式變電站 3 4 2主要技術參數(shù) 環(huán)網(wǎng)柜主要技術參數(shù)額定電壓kV 12額定電流A 6301001min工頻耐受電壓kV 42雷電沖擊耐受電壓kV 75額定有功負載開斷電流A 630轉移電流開斷能力A 1700額定短路關合電流kA 50額定短路開斷電流kA 31 5 斷路器主要技術參數(shù) 額定電壓kV 12額定電流A 6301min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額定短路關合電流kA 50額定短時耐受電流kA 20額定短路持續(xù)時間s 4額定峰值耐受電流kA 50分閘時間ms 35 60合閘時間ms 40 80 3 4 3外形及尺寸 環(huán)網(wǎng)柜軸視圖 1050 1400 810 二進一出 350 1400 810 單柜 負荷開關柜軸視圖 組合電器柜軸視圖 負荷開關柜單獨使用情況側視圖 環(huán)網(wǎng)柜與負荷開關柜并柜正面示意圖 操動機構示意圖 負荷開關示意圖 斷路器柜側面剖視圖 斷路器柜正視圖 戶外環(huán)網(wǎng)柜 斷路器單獨使用情況 打開門板后軸視圖 計量柜正面剖視圖 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備之一 特別是可擴展式的SF6多回路配電設備逐漸成為主導設備 隨著數(shù)字技術 集成化技術和機電一體化技術的廣泛應用 多回路配電單元的二次控制技術將會得到很大的發(fā)展 小型化 模塊化 組合化 低成本 多功能 智能化 防水型 地埋型 4 中壓氣體絕緣金屬封閉開關設備的生產組織 國內現(xiàn)在具有的產品品種多種多樣 技術來源渠道各不相同 有自行開發(fā)的 有分別引進歐洲 日本 韓國及我國臺灣的 也有技術合作的 許多產品的技術水平代表著世界先進水平 但生產規(guī)模都不大 投資也較少 根據(jù)國內外的現(xiàn)狀 可將C GIS的生產規(guī)模大致劃分為3個層次 大規(guī)?，F(xiàn)代化生產 中等規(guī)模自動化生產 小規(guī)模半自動化生產 大規(guī)?，F(xiàn)代化生產 投資規(guī)模5000萬元以上 使用的關鍵設備主要包括激光切割機 激光焊接機 螺柱焊接機 氦檢漏裝置 焊接質量可靠性靠設備 工裝 工藝以及人員的素質保證 裝配方式為流水線裝配 按工位進行 完全靠工裝 夾具保證 配合氣動工具 裝配質量有工裝 夾具保證 人為因素得到改善和控制 生產效率高 國外大公司及其在國內的合資企業(yè)都采用這種方式 上海天靈開關廠已開始采用這種條件的生產方式 國內還有2 3家企業(yè)正在進行生產條件改造以能夠采用這種生產方式 中等規(guī)模自動化生產 投資規(guī)模2000萬元左右 使用的關鍵設備主要包括激光切割機 自動氬弧焊機 螺柱焊接機 鹵素檢漏儀 焊接質量可靠性部分靠設備 工裝 工藝保證 裝配方式為部裝后總裝 有主要的工裝 夾具 配以電動工具 生產效率居中 裝配質量與人員的素質 人為因素有較大的關系 國內個別大企業(yè)具備采用這種方式的條件 小規(guī)模半自動化生產 投資規(guī)模500萬元左右 使用的設備主要包括激光切割機 自動及手工氬弧焊機 螺柱焊接機 鹵素檢漏儀 焊接質量可靠性依靠人員的技能保證 設備 工裝 工藝所占成分較少 人員的素質所占成分很大 裝配方式為部裝后總裝 有少量的工裝 夾具 配以主要的電動工具 生產效率較低 裝配質量與人員的素質 情緒很大關系 國內一些剛介入C GIS生產的中小企業(yè)以這種方式生產少量的樣機 5 使用與維護 配變電設備維護方法的變革經歷了事后維護 檢查維護 預防維護 傳感技術和信息處理技術的進步發(fā)揮了重要作用 所謂預防維護是指按照計劃或特定的事件之后進行的活動 包括下列內容 與時間有關的項目 潤滑 檢查充氣水平 更換過濾器 與運動有關的項目 根據(jù)操作次數(shù) 分合電流的累計 檢查 更換觸頭 更換滅弧介質 與環(huán)境有關的項目 清掃 更換腐蝕零件 原則上 在確保安全的同時 盡可能地一邊繼續(xù)供電 一邊進行維護作業(yè) 推斷何時會出現(xiàn)故障計劃維護中非常重要