对ＳＦ６全绝缘开关柜结构及特点的一些探讨-SF6开关sf6负荷开关网

对ＳＦ６全绝缘开关柜结构及特点的一些探讨

发布时间：2011.01.04 新闻来源： 浏览次数：

10KV、SF6全绝缘开关设备较SF6半绝缘开关设备更具有安全、维修少、体积小、安全可靠等优点，同时由于全绝缘开关设备具有多种组合方案以及灵活的扩展性，因此在国内已得到普遍使用。本文主要针对SF6全绝缘开关设备的结构和特点进行了探讨。　　[关键词]10KV SF6全绝缘半绝缘开关　　10KV、SF6全绝缘开关设备较SF6半绝缘开关设备更具有安全、维修少、体积小、安全可靠等优点，同时由于全绝缘开关设备具有多种组合方案以及灵活的扩展性．因此在国内已得到普遍使用。SF6全绝缘开关设备按开关主要分为断路器和负荷开关两种形式，断路器主要用于一次配电，而负荷开关用于二次配电。随着我国电力市场的飞速发展，SF6全绝缘开关设备在10KV配电系统的环网供电和终端送电的应用也越来越多，近几年相继从广东、北京、上海逐步向全国推广。目前，10KV SF6全绝缘开关设备的市场主要还是由国外公司占据，近期，部分国内厂家也开始了对SF6全绝缘开关设备的研发。　　现阶段，电力部门主要选用ABB、施耐德、F&G、欧玛嘉宝、西门子等厂家提供的进口SF6全绝缘开关设备，综合以上设备的结构和特点作以下介绍。　　　　一、外壳不锈钢全封闭设计　　　　前几年，国内大量使用了SF6半绝缘负荷开关设备，而SF6半绝缘负荷开关设备只是将断路器、负荷开关、接地开关密封在环氧树脂压制的绝缘壳体内．母线还是裸露在空气中，容易受环境影响，特别在广州、深圳等湿度较大，早晚温差大的地区会发生“凝露”和“爬闪”等现象。SF6全绝缘开关设备侧是将母线、断路器、负荷开关、接地开关、互感器等密封在充有较低压力(0．2巴)的SF6气体的壳体内，壳体采用不锈钢钢板全密封闭焊接而成，达到IP67的防护等级。因此，该设备不受外界环境的影响，适用于环境恶劣的地区，如高温、高湿、低温、高污染、高海拔以及地震地区。　　由于不锈钢壳体同时承担了气密、机械支撑的功能，使得它机械性能及精度要求都很高，无疑对制造工艺过程提出了严格的要求。1、外壳选用不锈钢材料，具有防锈、不导磁的特点，但是由于价格较贵．一般选用1．5～2mm厚度较薄的钣料，设计时要考虑刚度问题，少部分喷涂件(如门板)选用优质冷轧钢板。　　2、所有钣金加工均采用进口数控加工设备加工，保证加工质量。　　3、壳体采用氩弧焊焊接成型，采用激光焊接技术，由于要防止SF6绝缘气体逸出，防止潮气侵入，焊接工艺要求很高，焊缝必须均匀严密，一般使用机械手焊接。　　4、依据国家标准GB／11022-1999，高压开关设备通用技术条件5．2要求和DL／T596-1996电力设备预防性试验规程要求，需要对SF6负荷开关实施了微量水分控制。生产时，需要严格控制装配一抽真空一充SF6气体一检测各环节衍接工艺，使用国家计量院标定好的数字式精密露点仪进行测试。　　　　二、模块化设计、组合灵活。　　　　SF6全绝缘开关设备以基本模块为基础，可以根据设计需要组合成不同的方案。以AAB公司生产的SafeRing全绝缘开关设备为例，典型模块的一次系统方案有：　　C(负荷开关模块)、F(负荷开关熔断器组合电器模块)、CB(真空断路器模块)、M(计量模块)、D(不带接地刀的电缆连接模块)等11种模块，可以组合成：DF、CCC、CCCC、CCCCC、FCC、CFC等15种标准组合，各单元可以配置电动弹簧操作机构，可以实现手动／电动储能、手动／电动合闸、手动／电动分闸等操作，各单元之间也可以实现电气机械联锁。　　　　三、连接配件灵活，安装方便。　　　　扩展母线采用插拔式硅橡胶连接器，全绝缘和屏蔽，确保导电可靠性，且不受周围环境影响，可以根据用户要求进行任意的连接及组合。目前插拔式硅橡胶连接器主要有以下几种方式：　　1、“公母型”结构：该类型的连接件两端内含环型镀银金属触头，双头凹型结构，拼柜时置于两柜之间，通过柜内的凸型触指压紧连接，连接器利用其表面的半导体层来控制电场的分布。目前施耐德、欧玛嘉宝、F&G公司均采用这种设计。　　2、“∏型”结构：按使用要求，柜体顶部在左侧或者右侧设有主回路引上连接点，之间通过插接式的硅橡胶绝缘配件连接。该类型连接方式安装特别方便，但是在防护等级方面要低于前一种结构。目前只有ABB公司选用该种方案。　　　　四、保护方式多样化　　　　负荷开关用于分合额定负荷电流，具有结构简单、价格便宜等特点。但不能开断短路电流，高遮断容量后备式限流熔断器作为保护元件，可开断短路电流，如将两者有机地结合起来，可满足配电系统各种正常和故障运行方式下操作保护的要求。由于负荷开关熔断器组合方式造价便宜，而且又能很好地对设备起保护作用，因此在配网中被广泛使用，以下重点介绍一下负荷开关熔断器组合单元。　　1、结构特点：熔断器先安装在支架上，再自动导人熔断器小室，保证熔丝接触可靠。一般有水平放置、垂直放置、“品”字形排列和“一”字形排列等多种方式，熔断器更换极为方便。熔断器小室由硅橡胶绝缘密封，安全可靠，防护等级可达IP67。　　可以选择带温度保护的熔断器，同时配置脱钩机构，发热严重时自动跳闸，及时保护变压器设备。　　2、技术优点：①开合空载变压器的性能好。环网柜的负荷种类，绝大部分为配电变压器．一般容量不大于1250 kVA，配电变压器空载电流一般为额定电流的2％左右，较大的配电变压器空载电流较小。环网柜开合空载变压器小电流时，不会产生较高过电压。②有效保护配电变压器．特别是对于油浸变压器，试验表明，当变压器内部发生故障，电弧产生的压力升高和油气化形成的气泡会占据原属于油的空间，油会将压力传给变压器油箱体，随短路状态的继续，压力进一步上升，致使油箱体变形和开裂，为使油箱不爆炸，必须在20 ms内切除故障。采用断路器保护的话，断路器最快全开断时间(继电保护动作时间断路器同有动作时间燃弧时间)一般需要2～3个周波(40mes～60ms)左右，而限流熔断器则可保证在10ms以内切除故障。③采用负荷开关熔断器组合单元可对其后所接设备，如电流互感器、电缆等都可提供保护。负荷开关熔断器组合设备的保护范围可在最小熔化电流(通常为熔断器额定电流的2～3倍)到****开断容量之间。④负荷开关与熔断器的配合负荷开关熔断器组合单元将控制和保护功能分开，大量经常发生的切负荷工作由负荷开关来完成。而极少发生的短路开断则由熔断器来完成(见下图)。由于熔断器是一次性开断元件，负荷开关可连续多次“合、分”，因此，一般原则是尽可能延伸负荷开关动作范围，使负荷开关多动作，而熔断器少动作。　　　　区域I：(I≤Ink)为工作电流范围，Ink为组合电器的额定电流，它小于熔断器的额定电流InHH，组合电器的额定电流开断由负荷开关单独完成。负荷开关_一相开断，三相熄弧。　　区域Ⅱ：(Ink＜I＜3×InHHl时，在此范围内器承受超过其额定电流的过电流，从2×InHH起，熔体动作，但熔断器尚不能熄弧。熔断器撞击器触发，使负荷开关动作，三相开断并熄弧。区域Ⅲ：转移电流范围内(3×InHH＜I＜15×In-HH)，从3×InHH起，三相熔断器之一首先动作，同时撞击器触发负荷开关分闸。另外两相线路可能由负荷开关切断，也可能由熔断器开断，即熔断器与负荷开关配合共同完成开断任务。　　区域Ⅳ：限流范围。当故障电流更大时(大约从20倍熔断器额定电流起)，熔断器在电流的第一个半波就已动作，并使故障电流的峰值限制到它的允许通流电流ID，熔断器在过半波后，已开断三相电路，三相短路电流全由熔断器开断，负荷开关是无电流开断。　　由上可见，在采用负荷开关＋熔断器组合方式时，两者之间要很好地配合，当熔断器非三相同时熔断时，会产生转移电流，对负荷开关产生冲击，为了克服以上负荷开关和熔断器的配合问题。满足实际运行的需要，厂家可以提供在负荷开关中配置分励脱扣器，作为远距离操作和过载保护跳闸用。　　　　结束语：　　　　SF6全绝缘环网柜的技术特点是非常明显的，为电力网络的正常运行提供了可靠保证，同时大大地节约了电力部门的维护费用，目前全绝缘开关设备已被越来越多的用户接受，逐渐成为当今电力部门的****。　　注：本文中所涉及到的“图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”。本文为全文原貌　未安装PDF浏览器下载安装　原版全文对ＳＦ６全绝缘开关柜结构及特点的一些探讨符海韬　王乙伊