关于充气柜的未来发展分析

发布时间:2021-12-23 11:20:02

随着开关技术的不断发展,小型化、智能化开关越来越遭到用户的青睐。近年来,各开关制造厂也纷繁把小型化、智能化开关作为发展方向。在这种发展方向的指引下,一种新的开关设备C-GIS问世了。本文首要讨论充气柜发展

1.数年前,上海电力部门在人口稠密的静安寺邻近建一座252/126/40.5kV降压站,经拆迁征地50m×60m。但开关设备需要35面,若用惯例开关设备根本无法排布,最后选用西门子8DA10/8DB10型充气柜,才建成一座降压容量为540MV·A的变电站。上海集装箱海港、货品吞吐量很大,运用西门子充气柜,从未断过电,保证了供电安全。

2.充气柜的结构

充气柜现有两种外形上差异很大的结构形式。一种为圆筒形结构,另一种为柜式结构,前者很像高压GIS,后者却很像一般金属关闭开关柜。

圆简形充气柜有三相共筒式和分相式两种结构。柜体资料有铸铝合金,也有钢板卷制,西门子8DA10/8DB10型为铝简分相式,ArevaW1型为钢板三相共筒式。平高公司40.5kV充气柜为铝简分相式,平开华明公司的40.5kV充气柜也为金属筒分相式。

充气柜式结构有各种形式,其首要差异在于:①气室的设置,有3气室、两气室和单气室。一次回路中母线、3工位开关和真空断路器的排布方法,大致可分为3:一类上中下安置,二类下中上安置,三类后中前安置。以第一类安置居多。

3.结构及工艺特色

与空气绝缘开关设备不同,气体绝缘开关设备的带电元件不是装在抽屉里,而是装在防腐蚀的焊接密封壳体内。断路器或母线和三工位开关也可装在两个分隔的隔室内。而操动组织及所带脱扣器、辅佐开关及电流、电压互感器和低压控制箱装在气室之外。

开断功能在真空开关管内进行。真空中的开距仅有十几毫米。由于电弧电压极低且电弧旋转,故触头熔焊极微小。固定在壳体壁上的焊接波纹管使之可从外部操动开关。三工位开关摇摆操作,而断路器轴向操动。操动组织选用电动机储能的绷簧操动组织。所储能量足够二次重合闸之用。

除壳体的后壁外,壳体的一切外壁,包括加强横档、紧固件和套管均用激光全自动焊接,向内呈拱形的防爆模盒与壳体壁焊在一起。气体绝缘开关设备为保证产品功能和增加竞争能力,如西门子构成4大中心工艺,即钣金工艺、激光焊接工艺、浇注树脂工艺及铜件加工工艺。

 

4. 充气柜的技术前进

充气柜C-GS技术的前进,国外首要表现在削减产品中SF6气体用量和研制非充SF6气体充气柜。如在欧洲,首要是削减新产品中SF6气体的用量。而在日本,一方面削减新产品中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功能,但被列为温室效应气体之一,因而被约束运用。为此要削减或不必SF6气体。

4.1削减新品中SF6气体的用量为寻找SF6的代替产品,科学家已研制了40多年。直到如今,一切查验过的可代替气体的功能远不如SF6气体的绝缘和灭弧功能。类似于SF6特性的可代替气体,如氯化物、氟化物或各种卤化碳混合物的缺陷很多:①GWP系数(全球变暖系数〉很高。②CO2对臭氧层有害。③CF混合物在分化时(电弧、部分放电>生成导电的积炭层。

现已发现的CF3I气体,其绝缘功能很好,在均匀电场中的绝缘水平是SF6气体的1.2倍,SLF的开断功能均为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规划中尽量削减SF6气体用量、走漏量和排放量。选用先进的规划和焊接工艺及高功能密封资料,在削减SF6气体用量方面获得明显成效。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削减为4.4kg(削减63%),还有新开发的72/84kV充气柜,将SF6用量从老产品的100%削减为36%(削减64%)

4.2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,以技术创新和准确规划保证在进步产品功能的同时,削减产品对环境的损害。

2)体积更小。N2X-24kV单气箱柜在选用氮气或N2+SF6混合气体绝缘后,并没有由于气体绝缘强度的降低而增加尺度,而是更小。N2X-24kV单气柜柜体尺度为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)保护量小。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,高压部分终生免保护。可降低设备的全寿数周期本钱。

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。

4.3干式空气充气柜

C-GIS中,尽管多数仍运用具有优异灭弧和绝缘功能的SF6气体,但也出现了非充SF6充气柜。如用氮气或干压缩空气替代SF6,现还出现固体绝缘柜及复合绝缘柜。如富士于20044月开宣布C-GIS210024kV干缩压空气充气柜。该产品选用0.05MPa(表压)的压缩空气绝缘。该公司削减SF6充气量的C-GIS2000型和充干压空气充气柜的结构及外形尺度。

4.4复合绝缘开关柜

高压等级开关柜是以绝缘介质运用SF6气体的箱型气体绝缘金属关闭开关设备(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)而被指定为约束排放气体,因此在削减SF6气体排放量的同时,希望运用无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。4.5固体绝缘柜

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

固体绝缘柜带来一系列优势。这儿将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。

 

结束语

综上所诉,充气柜在我国发展方兴未艾。当时首要运用SF6气体绝缘,为了削减SF6气体运用量,出现了干压缩空气绝缘充气柜、复合绝缘充气柜以及固体绝缘充气柜等。这些代表了充气柜发展方向,值得重视。