充气柜的技术进步与产品发展

发布时间:2021-07-24 10:57:06

充气柜C-GS技术的进步,国外主要表现在减少产品中SF6气体用量和研发非充SF6气体充气柜。如在欧洲,主要是减少新产品中SF6气体的用量。而在日本,一方面减少新产品中SF6气体的用量,另一方面,开发非SF6充气柜,如用于干压空气绝缘或用固体绝缘。SF6气体具有最优异的灭弧和绝缘性能,但被列为温室效应气体之一,因而被限制使用。为此要减少或不用SF6气体。

1减少新品中SF6气体的用量为寻找SF6的替代产品,科学家已研发了40多年。直到如今,所有检验过的可替代气体的性能远不如SF6气体的绝缘和灭弧性能。类似于SF6特性的可替代气体,如氯化物、氟化物或各种卤化碳混合物的缺点很多:GWP系数(全球变暖系数〉很高。②CO2对臭氧层有害。③CF混合物在分解时(电弧、局部放电>生成导电的积炭层。

现已发现的CF3I气体,其绝缘性能很好,在均匀电场中的绝缘水平是SF6气体的1.2倍,SLF的开断性能均为SF6气体的0.9倍,但价格昂贵,是SF6气体的100倍,因此进入实际应用还很不现实。为此,SF6开关设备制造厂家可行的办法是在产品设计中尽量减少SF6气体用量、泄漏量和排放量。采用先进的设计和焊接工艺及高性能密封材料,在减少SF6气体用量方面取得明显成效。例如世界三大输配电制造商之一的Areva(阿海法)公司SF6充气柜一代又一代从WI-WS-GWA发展中SF6充气量从100%(WI)-90%(WS)-40%(GWA)。又如富士新开发的C-GIS200024kV充气柜的用气量从12kg减少为4.4kg(减少63%)还有新开发的72/84kV充气柜,SF6用量从老产品的100%减少为36%(减少64%)

2混合气体C-GIs

1)绿色环保。12~24kV产品可用氮气和用N2+SF6混合气体绝缘,以技术创新和精确设计确保在提高产品性能的同时,减少产品对环境的危害。

2)体积更小。N2X-24kV单气箱柜在采用氮气或N2+SF6混合气体绝缘后,并没有因为气体绝缘强度的降低而增加尺寸,而是更小。N2X-24kV单气柜柜体尺寸为500mm×1050mm×2250mm,柜宽仅为空气柜的一半,大大缩小了电站的占地面积。

3)维护量小。高压带电体全被密封,高压绝缘不受大气环境影响,不易老化。绝缘和载流可靠性高,高压部分终生免维护。可降低设备的全寿命周期成本。

4)能耗更低。开关柜主回路电阻低,载流能力高,长期运行节约能耗。5)高模块化。灵活组合,拼接方便。用户现场不需处理气体。

3干式空气充气柜

C-GIS中,虽然多数仍使用具有优异灭弧和绝缘性能的SF6气体,但也出现了非充SF6充气柜。如用氮气或干压缩空气取代SF6,现还出现固体绝缘柜及复合绝缘柜。如富士于20044月开发出C-GIS210024kV干缩压空气充气柜。该产品采用0.05MPa(表压)的压缩空气绝缘。该公司减少SF6充气量的C-GIS2000型和充干压空气充气柜的结构及外形尺寸。

4复合绝缘开关柜

高压等级开关柜是以绝缘介质使用SF6气体的箱型气体绝缘金属封闭开关设备(C-GIS)为主流产品,但SF6气体作为温室效应气体(全球变暖系数为23900)而被指定为限制排放气体,因此在削减SF6气体排放量的同时,期望使用无SF6气体的开关柜。在这一背景下,2000年以后,在24~36kV等级实现了无SF6气体开关柜的商品化。

5固体绝缘柜

日本东芝公司于1999研发出高性能环氧树脂及高效的环氧树脂浇注技术,于2002年开发出24kV固体绝缘开关柜(SIS)。之后又进行了系列化,于2005年开发出36kVSIS,现又进行更高电压等级72kV84kVSIS的开发.24kVSIS的主要参数为24kV/630-1250A/25kA

固体绝缘柜带来一系列优势。这里将24kVSF6充气柜(C-GIS)和固体绝缘柜(SIS加以比较:C-GISSF6气体用量5kg,而SIS为零,有利于环保;C-GIS体积为2.7m3SIS1.7m3,仅为其63%C-GIS零件数为2500个,而SIS1200个,为其48%.一面固体绝缘柜(SIS)省下5kgSF6气体,相当于120tCO温室效果。