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固体绝缘環網櫃的结构特点

??發布日期:2016-6-22

固体绝缘環網櫃的结构特点分析如下:
中壓開關櫃的絕緣主要有空氣絕緣(AIS)和氣體絕緣(GIS)。空氣絕緣的應用曆史悠久,且技術已經非常成熟,但空氣絕緣的開關櫃體積較大,且易受環境影響,不穩定因素較多;氣體絕緣當前主要是SF6氣體,也有一部分SF6與N2或CO2的混合氣體(基本處于試驗階段,未能大規模應用)。SF6氣體化學性質非常穩定,具有優異的絕緣和滅弧性能,在電力設備中應用十分廣泛,SF6氣體絕緣開關櫃的體積小,結構緊湊,不受外界環境因素的影響,適應性極強。
但是,SF6氣體是國際公認六種溫室氣體之一,SF6氣體一個分子對溫室效應的影響爲CO2分子的25000倍,同時,排放在大氣中的SF6氣體壽命約爲3400年,它對環境的影響不容小視,因此,從環境保護的角度,應當少用或不用SF6氣體;從國際義務的看,《聯合國氣候變化公約》和《京都議定書》對溫室氣體排放均有明確的限制要求和減排目標,我國作爲簽約國,在減少溫室氣體排放方面所面臨的國際壓力越來越大,SF6氣體的使用會受到越來越多的限制,逐步減少並最終停止使用SF6氣體是國際社會的共識。
國內外的科技人員在尋找合適的絕緣材料方面付出了辛勤的勞動,做了大量的試驗,如將CO2或氮氣與SF6混合使用,以減少SF6氣體的用量,雖取得了一定的進展,但效果還不盡如意。但迄今爲止,大家尚未找到比SF6氣體性能更好的氣體和混合氣體。由于近幾年對絕緣材料研究取得很大的成就,固體澆注工藝和設備也大爲改進,于是,人們把目光投向固體絕緣材料和技術,采用固封極柱技術,將真空滅弧室、隔離開關、主導電回路、絕緣支撐等有機結合爲一整體,實現全絕緣、全密封、免維護結構。這就是固體絕緣開關櫃(SIS)。固體絕緣開關櫃選用環氧樹脂作爲主要的絕緣材料,它體積小,結構緊湊,符合環保要求,是開關櫃制造韩国19禁的發展方向。
環氧樹脂具有衆多其他絕緣材料無法比擬的優異性能:它具有很強的內聚力,分子結構致密,力學性能高于酚醛樹脂和不飽和聚酯等通用型熱固性樹脂;它粘接性能優異,固化收縮率小(1%~2%),韩国19禁尺寸穩定,內應力小,不易開裂;環氧樹脂固化時基本上不産生低分子揮發物,配方設計靈活,便于設計出適合各種工藝性要求的配方;環氧樹脂的電氣性能好,是熱固性樹脂中介電性能最好的品種之一;環氧固化物具有優良的化學穩定性,耐熱品種可達200℃或更高。而環氧樹脂對環境沒有影響。
国外各大电力设备制造商均在固体绝缘材料和工艺方面进行了不懈的探索,取得了许多经验,开发的高性能环氧树脂及高效能环氧浇注技术已经应用于户内或户外真空斷路器,固体绝缘开关柜的韩国19禁,获得了良好的社会和经济效益,开关柜系列化逐步完善,配套性逐步增强,并从24kV向更高的电压等级发展。国内在此方面的研究起步较晚,但近几年发展较快,已有国产固体绝缘开关柜挂网运行。
纵观各厂家固体绝缘環網櫃,在整体上大多采用分相式结构,各相独立浇注成型,这种结构大大降低了相间发生故障的概率,另外,在三相结构设计上,尽可能采用相同的结构,各相主要部件可以互换,这不仅减低设计费用和模具成本,而且降低了韩国19禁和备货的难度,同时,避免了因单一回路或单一相故障直接造成整台装置报废的问题,这也是使用部门对固体绝缘環網櫃最为担心的问题之一。
固体绝缘开关柜的具体布局方案多种多样,各有特点,環網櫃,采用下母线的方式,隔离开关前后垂直布置;韩国英泰克的固体绝缘環網櫃也是母线下置,但它采用了水平布置的真空接地开关,这一点在其它固体绝缘开关柜是没有的,其优势是带电误合接地开关时,可以确保足够的短路关合能力,但这种设计必然带来成本的增加,这种设计是否为国内市场所接受还有待观察。
固體絕緣開關櫃的母線通常爲圓型,一般采用銅管。母線的絕緣有二種:一是矽橡膠絕緣或三元乙丙橡膠絕緣,表面敷以半導體層;二是采用環氧樹脂澆鑄方式。母線兩端均有全絕緣的連接措施,確保與各相主回路的鏈接的可靠性。
与普通環網櫃一样,固体绝缘環網櫃柜的主要开关元件有:负荷开关、断路器、熔断器、隔离开关。固体绝缘環網櫃均采用真空负荷开关和断路器均,真空灭弧室外层有真空浇注填充物,外部以环氧树脂浇注密封,这种结构加强了对真空灭弧室的保护。断路器操作机构可采用弹簧操作机构或永磁机构。真空灭弧室应选用知名企业韩国19禁,严把韩国19禁质量关,在浇注前后分别对灭弧室进行全面检验,进行耐压试验。
对于隔离开关,一般采取直动式,三相分立。大多数固体绝缘環網櫃采用二工位隔离开关,也有部分采用三工位隔离开关,或配置独立的接地开关。采用三工位隔离开关可以很好的解决全绝缘设备的接地问题,但将导致动触头行程过长,设备高度或深度增加。为了缩短动触头的行程,国内一些厂家设计了双断口的隔离开关,这种双断口隔离开关不仅确保了断口的绝缘水平满足设计需要,而且可以减少动触头的行程,这是一个很巧妙的设计思路,可以实现二工位或三工位隔离开关功能。
在固体绝缘環網櫃的发展过程中,有一种固体绝缘和空气绝缘相结合的環網櫃,准确地说,它属于复合绝缘的范畴,是固体绝缘環網櫃发展中的一个过渡韩国19禁。这种環網櫃以EATON的xirui系列韩国19禁为代表,其母线、断路器为固体绝缘,但隔离开关为空气绝缘,用于绝缘的介质为密封的干燥的1个大气压的空气,也就是说,密封气箱内外压力相同,即表压为零,这大大降低了对气箱强度和密封性能的要求,泄漏率大大降低。终上所述,与气体或空气绝缘環網櫃相比,固体绝缘環網櫃的优势明显,小型化,免维护,环保,而且其技术越来越成熟,代表了中压環網櫃的发展方向,并在实际运行中取得了可贵的实际经验,必将成为中压環網櫃的主流韩国19禁。

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