[说明]12KV固体绝缘环网柜材料[说明]12KV固体绝缘环网柜材料 开关柜 标称电压:12kV 1Min工频耐压:42/48kV 雷电冲击耐压:75/85kV 母线A 断路器 负荷开关 额定电流:630A 额定电流:630A 额定短路开断电流:20kA 额定短时耐受电流:20kA(4S) 额定短路电流开断次数:30次 配用熔断器最大电流:125A 隔离开关 接地开关 额定电流:630A 额定短时耐受电流:20KA(4S) 额定短时耐受电流:20KA(4S) ***基本方案结构原理 断路器/负荷开关和三工位隔离开关安装在一个环...

  [说明]12KV固体绝缘环网柜材料 开关柜 标称电压:12kV 1Min工频耐压:42/48kV 雷电冲击耐压:75/85kV 母线A 断路器 负荷开关 额定电流:630A 额定电流:630A 额定短路开断电流:20kA 额定短时耐受电流:20kA(4S) 额定短路电流开断次数:30次 配用熔断器最大电流:125A 隔离开关 接地开关 额定电流:630A 额定短时耐受电流:20KA(4S) 额定短时耐受电流:20KA(4S) ***基本方案结构原理 断路器/负荷开关和三工位隔离开关安装在一个环氧树脂浇注的绝缘件内，其操动机构也安装在此绝缘件上。形成断路器/负荷开关+三工位隔离的组合电器。自然形成断路器隔室。 柜体为2.0mm敷铝锌板曲弯组装而成，分隔成独立的母线室、仪

  室、机构室、电缆室。 三工位开关与主开关之间，开关与柜门之间均设有连锁装置。 环网柜发展历史 空气绝缘:配充油式、产气式及压气式负荷开关。 SF6绝缘:1978年汉诺威博览会上，由德国的Driescher公司首先展出了Minex型环网柜，由于具有众多的优点，许多国家的制造公司都纷纷开发出具有各自特点的SF6绝缘环网柜。 80年代末，产气式和压气式负荷开关柜、环网柜和终端柜在我国普遍的使用。 90年代后期，经济发展较快的沿海地区引进了国外的SF6环网柜及可扩展技术。出现了气箱式的负荷开 关环网柜; 近年来，我国环网柜制造公司发展到上千家，年产量增加到13万台。 *** 国内现状 引进产品:丹麦的ELC-24型空气环网柜、LK公司的HK型、意大利VEI公司的UNIFLUORG型、德国F&G公司GA和GE型、西班牙欧玛嘉公司的CGM型、ABB公司的Uniswitch和西门子公司等。 合资生产:苏州阿尔斯通开关有限公司的福乐M24型，北京施耐德公司的RM6，SM6型，北京ABB高压开关有限公司。 国内联合设计:HXGN6、HXGN9、XGN15、HXGN15A、MKH-12等。 自主开发:HXGN1、LMG-12、XGN58-12、HGN24，XGN70-12，HXGN26，XGN68等多种SF6环网柜，到目前为止，已颁发型号约70个。 *** SF6对环境的影响 SF6气体被列为受限制的六种温室气体之一; 地球的温暖化系数GWP: SF6气体分子是CO2的23900倍; 大气中的SF6气体既很难分解，在大气中存活的寿命是3200年; 在电力行业中的用量:我国每年生产7000多吨的六氟化硫气体，其中4500吨被用于电力工业;作为绝缘气体在电力领域大范围的应用超高压、高压、中压设备中; 危害:若不限制使用SF6，20年后其对温室效应的影响，将相当于25亿吨CO2气体----3600多台30万火电机组一年的排放量。 **** 国家政策 1992年中国签署《联合国气候平均状态随时间的变化框架公约》; 1998年我国签署《京都议定书》， SF6被列为受限制的温室气体; 2005年2月，旨在减少温室气体排放的《京都议定书》正式生效; 我国在1998年颁布并实施的《国家危险废物名录》中将SF6 气体列入危险废物名单; 目标是在2008年至2012年间，将二氧化碳等6种温室气体的排放量在1990年的基础上平均减少5.2, 。 **** 相关定义 固体绝缘:采用固体在允许电压下不导电的材料作为高压带电体相与相之间及对地间的主绝缘介质。 环网柜:即环网单元，指用于环网线路中或终端的开关设备，通常由断路器柜、负荷开关柜及负荷开关,熔断器组合电器柜等组合而成。有固体绝缘和少SF6气体或非SF6气体绝缘之分。 固体绝缘环网柜:是指用固体绝缘作为主绝缘的一种环网柜，其核心是固封技术，本质是固体绝缘。 核心技术:集灭弧室固封技术、三工位隔离开关固封技术、绝缘母线固封技术于一体，真空灭弧、小型化、不特意用任何气体、三相或完全独立。 本质:采用环氧树脂、硅橡胶或其它固体在允许电压下不导电的材料，依靠先进的工艺和设备，将环网柜的开关及其它高 压带电部件，采用浇注、压注、注射或其它工艺方法对整体或部件进行全固封、全绝缘加工，通过严格的工艺组装作业，最后完全保证带电体对地及相间绝缘的要求。 固体绝缘智能环网柜:具有自身故障的智能感知、智能识别、智能控制功能，具有信息的网络化交互、共享、控制能力的固体绝缘环网柜。 智能感知:设备自身各类故障的在线传感。 智能识别:设备自身各类故障的识别和定位。 智能控制:设备自身的状态评估，故障预测、预警，故障控制，寿命预测及管理。 信息的网络化:与电力地理信息系统的信息交互;信息链内的有效信息交互;达到远程诊断、远程控制、故障就地及远程恢复等功能。 **** 主要特征 全绝缘、全封闭、小型化; 无SF6气体，无有害化学气体排放，符合环保要求; 隔离开关状态三相独立可见，增强运行检修安全; 三相完全独立的相间绝缘结构，避免单相故障扩展为相间故障; 主开关与隔离开关可靠配合，极大提高检修维护人员安全; 完全取消SF6气体，避免气密部件的设计、制造和应用，提高可靠性; 完全满足高原、低温寒冷、强风沙、高污秽、低洼场所的使用上的要求; 具备绝缘、温升、机械特性等方面的在线检测功能。 国内状况 国内部分企业和科研机构对固体绝缘技术进行了系统的研究和实践，已有部分企业掌握了固体绝缘技术，正在研制和生产固体绝缘环网柜，少数企业的产品已通过型式试验。目前已有5-8家企业在开展该项技术的研究，产品已批量挂网运行。 国家电网:2010年6月国家电网科技部、生技部、物资部委托中国电力科学研究院开展固体绝缘环网柜 技术的调查和研究。 国家电网科[2011]1285号“关于发布《国家电网公司第一批重点推广新技术目录》的通知”，涉及8个技术领域、34项推广应用类新技术和14项示范应用类新技术，共48项新技术，固体绝缘环网柜属于推广应用类新技术。 推广计划:公司新建和改造项目中固体绝缘环网柜的使用量不低于新增总量的5%;2015年后，新建和改造项目中固体绝缘环网柜的使用量不低于新增总量的25%。 中国电科院起草了Q/GDW ,,,-201,《10kV固体绝缘环网柜技术条件》标准。 国外现状 欧美:美、德、法等国家近几年已经生产并应用固体绝缘环网柜 亚洲:韩国、日本近几年已更换了近三分之一的SF6气体绝缘环网柜 一、引言 随着电力网络的快速地发展，在提高对供电质量发展要求的同时，同样也要求降低设备长期的检修、维护运行的成本。此外，城市供电快速地发展，地铁、高层建筑等设施安装场所都对开关柜的绝缘技术方面的要求进一步提升。这样就对开关柜的可靠性和实用性提出了更加高的要求，固体绝缘技术成为一种发展的新趋势。 二、绝缘技术的重要性 高压金属封闭开关设备功能多样，其中的遮蔽功能、隔离功能、绝缘功能和控制、保护功能均需依靠绝缘结构实现。因此高压开关柜的绝缘技术在高压金属封闭开关设备中起着至关重要的作用。 根据日本对7.2kv、1200a、20ka馈线的高压金属封闭开关设备的价格统计，绝缘结构占总价格的48%。所以，仅仅从经济角度来看，选择合理的在允许电压下不导电的材料、设计出合理的绝缘结构和确定正确的绝缘方式对高压开关柜的价值来说是十分关键的。 从高压金属封闭开关设备的另一热点—小型化出发，欧洲自上个世纪四十年代初期以来不断推出新的绝缘方式并不断研究开发，也包括真空断路器等小型断路器的不断推出。根据日本的统计，高压金属封闭开关设备体积只有四十年前的五分之一，现今高压金属封闭开关设备的价格只为四十年前的五分之一。 在开关柜中，通常的绝缘结构形成不均匀电场。在这样的电场中，不能仅靠增大距离来提高绝缘强度，还需要优化电场结构，改善电场均匀性。 三、在允许电压下不导电的材料及结构 高压金属封闭开关常用的绝缘材料按形态大小可大致分为:气体在允许电压下不导电的材料、液体在允许电压下不导电的材料、半固体在允许电压下不导电的材料、固体在允许电压下不导电的材料和真空在允许电压下不导电的材料五类，其中固体在允许电压下不导电的材料应用最广，本文主要探讨高压开关柜的固体绝缘技术。 (一)环氧树脂的沿革 环氧树脂是固体绝缘高压金属封闭开关设备的主要绝缘材料，1930年环氧树脂在欧洲首先合成。环氧树脂以高绝缘强度、高机械强度、浇注硬化时体积变化小和便于机械加工等优点著称。 (二)对作为主绝缘的环氧树脂的要求 1、优良的耐长时期电压和短时间过电压的绝缘特性。 2、优良的抗拉伸、抗压缩和抗弯曲的机械特性，以满足操作力、电磁力和抗地震的要求。 3、优良的耐热、热膨胀和热传导特性。 4、耐水分及紫外线、不燃性或难燃性。 为满足不同的要求，在固体绝缘设计和制造工艺方面必须慎重加以考虑，如材料选择、电极及各种金具的设计、模具设计及制造、浇注工艺等。在材料选择方面由环氧树脂主材料、硬化剂、增韧剂、增塑剂、填充剂、着色剂等，此处不予详述。 四、固体绝缘技术 固体绝缘高压金属封闭开关设备的优点是抗外界环境、维修省里化及超小型化。其实，大气绝缘或气体绝缘高压金属封闭开关设备等也都是使用固体绝缘的支持绝缘子、绝缘拉杆、套管、灭弧室和屏障、覆盖等。固体绝缘高压金属封闭开关设备则指的是高压带电部分的绝缘几乎完全由浇注环氧树脂制品承担，并在浇注环氧树脂制品外喷涂锌层并接地。环氧树脂浇注高压电工产品在1960年开始投入市场。固体绝缘高压金属封闭开关设备则在1965年开始在市场出现。 (一)固体绝缘高压金属封闭开关设备的主要优点 1、固体绝缘高压金属封闭开关设备占用面积只为大气绝缘高压金属封闭开关设备的10%-20%，是超小型产品。 2、树脂浇注件的外表面用接地金属层覆盖，安全性好。 3、由于同样原因，无相间短路发生。 4、维修省力。 五、结论 固体绝缘、复合绝缘技术的应用使高压开关设备的小型化程度大为提高，环境适应能力得到了很大改善。局部放电、老化试验的研究提高了开关设备的可靠性。新技术、新材料、新工艺的采用将极大地改善高压开关设备的电气性能、提高绝缘的耐电压等级、大幅度的提升产品的寿命和可靠性，有力地促进电力工业的发展。 固体绝缘开关柜 近几年在国内外市场上出现了固体绝缘开关柜。这种开关柜出现是在目前已经广泛被使用的固封极柱技术的基础上对开关进行进一步的集成化、小型化的结果。所谓固体绝缘，与固封极柱不同的是它不仅仅固封每项的真空灭弧室，而是将数组开关和相关开关之间的部件采用环氧树脂进行整体浇注这样一来使开关内部相间及对地的安全绝缘距离从空气绝缘的1250mm缩短到几个毫米。大大减小了开关柜的体积。 与SF6充气柜相比，固体绝缘开关柜体积更小，性能更稳定。(表2表明了固体绝缘开关柜与其它开关柜的区别) 表2 不同开关柜的对比 1.2 绝缘介质 固体绝缘开关采用固化的环氧树脂实现相间以及对地间的绝缘，其固化体的主要性能参数请见下表。 能够正常的看到电气强度为22-28KV/mm，这在某种程度上预示着采用这种绝缘介质来制作10KV的开关，相间的绝缘只需要几毫米的距离，这是任何充气柜内的气体都做不到的。与此同时我们大家可以看到固化环氧树脂的机械强度也很好。 因此当开关内部所有连接部分使用环氧树脂进行浇注以后，与靠气体绝缘的开关相比连接部位的强度加强了很多，是不会因为运输或使用中的震动造成开关连接部位松动的。 环氧树脂浇注是将环氧树脂、固化剂和其他配合料浇注到设定的模具内，由热塑性流体交联固化成型的过程。由于环氧树脂浇注产品集优良的电性能和力学性能于一体，因此环氧树脂浇注在电器工业中得到了广泛的应用和快速的发展。 环氧树脂浇注的工艺方法，从不同的工艺条件去理解有不同的区分方法。从物料进入模具的方式来区分可分为浇注和压注。浇注指的是物料自流进入模具。它又分常压浇注和真空浇注。压注指物料在外界压力下进入模具，并且为了强制补缩，在物料固化过程中，仍保持着一定的外压，它由过去的简单加压凝胶法发展成现在成熟的自动压力凝胶法。 表3 固化体主要性能指标 从物料固化温度来区分可分为常温浇注法和高温浇注法。选用常温或高温浇注法由浇注材料的本身性质所决定的，其根本区别是浇注材料固化过程中所必需的温度条件。从物料固化的速度来区分可分为普通固化法和快速固化法。物料进入模具至拆模所需的时间为初固化时间，普通固化法需几个甚至十几个小时，快速固化法只需十几分钟至几十分钟。现代浇注工艺中，应用很成熟的浇注工艺方法主要是真空浇注法和自动压力凝胶法。 1.3 灭弧介质 在10kV开关中目前常用两种灭弧介质SF6气体和真空灭弧。其主要区别是真空开关操作时会产生较高的操作过电压，这点是其推广应用的一个主要缺点和障碍，也是用户选用开关时十分关心的一个问题。负载电感和电源电压的大小对真空开关的截流值没有大的影响，起作用的主要是真空泡内的触头材料。目前采用的铜铬触头材料已经大幅度降低了新一代真空开关的截流水平。国外正在研究用非金属碳作为触头材料，可将开关的截流值降低到1 A 以下。 真空开关开断容性负载时有无过电压，过电压大小一般取决于是否会发生触头间的重燃，只要触头间不发生重燃，正常情况下不会有危险的过电压。从表4 提供的材料看, 采用铜铬触头材料的真空断路器开断容性负载时一般都不可能会发生重燃。 国内电力系统很多科研单位对真空开关开断容性负载时的性能进行了较为详细的试验研究，得到了极为丰实的试验数据。浙江省电力试验所用ZN28型线次的开断电容器组试验，结果均未出现重燃，实测最大过电压为1.5倍相电压。因此在35KV以下的配电领域，真空开关完全 可以取代六氟化硫开关。详见表4。 表4 线 断路器操作性能比较 产品应用优势 环保地区应用:产品为固体绝缘真空灭弧技术，不含六氟化硫温室气体，运行后不会产生有害化学气体。 温差大的地区应用:因为不是充气柜，无须考虑温度对气箱气压影响。 防爆场所应用:产品采用真空灭弧室灭弧，为负压力产品，同时浇注在固体绝缘介质内部，强化了防爆性能。 污秽潮湿场所应用:产品采用固体绝缘技术，无带电体，因此不会因为灰尘和潮湿造成相间或对地的断路。

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