特别报道 气SpecialReports SVI一固体绝缘环网柜 在绝缘灭弧性能与SF。气体相当的绿色环保气体研制成功之前，在开断高电压大电流的半 导体开关设备未完善之前，真空开关是唯一的选择。采用全固体绝缘可使真空开关小型 化，全工况使用，免维护。 一相晓鹏／山西省电力公司运城供电公司 从京都、哥本哈根到德班，低碳减排已成为全世 递增8％。其对人类生存环境的影响将达数百代。其危 界关注的焦点。研制开发不用或少用SF6气体的高压 害性远大于CO：气体。所以在((京都议定书》中明 断路器设备，不仅是企业的责任，更是企业家的良心。 确规定SF6气体是6种温室气体之一。我国在1998年 真空开关技术成熟，使用安全可靠。在绝缘灭弧性能 颁布并实施的《国家危险废物名录》也将sF6气体列 与SF。气体相当的绿色环保气体研制成功之前，在开 入危险废物名单。 断高电压大电流的半导体开关设备未完善之前，线kV电力设备每年消耗的sF6气体 断路器是唯一的选择。采用全固体绝缘可使线气体排放。 器小型化，全工况使用，免维护。 sF6气体不仅是温室气体，而且在电弧、火花放电、 两种方案可供实施： 电晕放电的作用下能分解和离游SF。、SF：、s：、F：、S (1)全固体绝缘(俗称双黄蛋结构)。 和F等多种有害产物。 (2)固体一充干燥空气或氮气混合绝缘。 SF,气体的密度是空气的5倍。如果sF6电气设备 发生泄漏，夹杂有剧毒氟化物的SF6气体会沉积于底 1 SF。开关设备存在的问题 部，由于该气体无色、无味，运行和检修人员不易察觉， 同世界各国一样，我国10kV开关设备走过了一 容易造成人员受伤或死亡。 10 条从油断路器(多油断路器)到少油断路器再到真空 kV电气设备量大面广，使用分散。设备检修 断路器，sF6开关的发展之路。近10多年来ABB公和设备寿命期后，sF6气体很难回收。即便使用专用回 司、施耐德公司凭借其国际大公司的品牌的优势率先 收设备回收，过程很复杂，费用也很高。最终废气的 kV 处理更是一个难题。 将其10 SF。负荷开关，负荷开关—熔断器组合电器 产品打入中国市场，由于此类产品采用三相共箱结构， 从京都、哥本哈根到德班，低碳减排已成为全世 内充SF6气体保证灭弧和绝缘，体积较小，结构相对比较简单， 界关注的焦点。还地球绿水、青山、蓝天，还人类一 价格低，国内厂家竞相跟进，同种类型的产品纷纷进入市场。 个舒适的生存环境，给子孙后代留下一个赖以生存和 在10kV开闭站、电缆分接箱、箱式变电站、住宅小 可持续发展的地球已成为一个迫在眉睫的问题。 综上 区和楼宇变站等场合的使用中占据了垄断地位。 原因，用SF6气体作为灭弧及绝缘介质的中压开关设 但是近年来，科学研究结果证明，温室气体的大 备，市场由盛而衰，直至完全退出市场是必然的。作 量排放是造成全球变暖，气候异常的重要原因。sF。气 为一个高压开关制造厂商研制开发不用或少用SF6气 体分子地球温暖化系数是CO：气体分子地球温暖化系 体的高压开关设备，不仅是企业的责任，更是企业家 000～26 数的24 000倍。sF6气体分子既不能化学降解，的良心。当然，毋庸讳言，一个符合国家产业政策， 也不能光学降解，在大气中其寿命为3400年。对大 代表发展趋势，拥有非常良好社会效益的好产品，也必将 气污染造成累积效应。据测算大气中sF。的含量每年 获得丰厚的经济效益。基于上述认识，本公司开发研 32 I●气一■·2013年第1期 万方数据 特别报道 SpecialReports 制了固体绝缘真空开关柜系列新产品。 内充以很多压力的清洁干燥的氮气(或者空气)。氮气 作为绝缘介质保证了开关设备的绝缘性能。这就是所 2真空断路器的优点 谓的绿色环保充气柜。但是，无论是干燥空气还是氮 上世纪初人们开始了对真空电弧的研究。百年来 气其绝缘强度仅是sF6气体的l／3，为保证绝缘可靠要 真空电弧理论和技术日臻完善和成熟。以真空灭弧室 相应增大相间、相地距离、沿面爬距，柜体几何尺寸 为核心部件的真空断路器，真空负荷开关产品在各领 要比sF6气体柜大许多。当然，加大气体压力可以增 域的使用至今已有40多年的历史了。真空断路器技术 加绝缘强度，但相应带来柜体密封和强度问题，同时， 成熟，使用安全可靠，已是各领域广大新老用户的共识。 一旦泄漏，气体压力下降，绝缘强度急剧下降，可能 目前，国际国内真空灭弧室生产厂商又推出三工 引发重大事故。 位的隔离一接地开关管，四工位的开断一隔离一接地 3．2全固体绝缘柜 开关管，接地开关管。为取消作为开断灭弧，断121绝 用真空灭弧室作开关开断灭弧元件，用隔离一接 缘介质的sR气体提供了新的途径。 地开关管作隔离断口，接地断口绝缘。将两只开关管 线断路器比较有如下优点： 及一次导电回路固封在环氧树脂壳体中(俗称双黄蛋) 1)在真空灭弧室内开断电弧，无爆炸危险，无有 组成开关的一相，三只简体并列固定在支座上组成开 害介质产生，符合绿色环保要求。 关本体，配装操动机构及相关功能部件组成完整的开 2)常规使用的寿命长，开断次数多，适合频繁操作。 关。这种结构优点是断1：1全在线断路器相当，个别性能优于全不受外部环境影响。缺点是看不到隔离断口，不符 SF6开关。 合用户的使用习惯。 4)维护费用低，整个寿命期内的成本低于sF。3．3固体一充干燥空气或氮气混合绝缘柜 断路器。 用真空灭弧室作开关开断灭弧元件，采用传统的 5)制造真空断路器的材料寿命期后可以全部回收 隔离一接地开关。隔离断口，接地断IZl采用密封干燥 再利用，报废处理过程无需采取一定的措施，对环境无污染， 空气或氮气绝缘。真空灭弧室和一次导电回路固封在 对人员无伤害。 全密封的带有观察窗的环氧树脂壳体中，组成开关的 因此在中压领域淘汰sF。断路器后，在绝缘灭弧 一相，三只筒体并列固定在支座上组成开关本体，配 性能与SF6气体相当的绿色环保气体研制成功之前， 装操动机构及相关部件组成完整的开关。这种结构优 在开断高电压大电流的半导体开关设备未完善之前， 点是开关断口在线、接地断口在密封 真空断路器是唯一的选择。 的干燥气体中，一次带电体固封在环氧树脂中。完全 不受外部环境影响。而且隔离断口线 采用全固体绝缘使真空断路器小型 户的使用习惯。提高了设备正常运行的安全性。 化，全工况使用，免维护 sF6气体具有卓越的灭弧及绝缘性能。sF6断路器4 固体绝缘环网柜系列新产品的特点 (三相共箱的负荷开关，断路器，整体充气的组合电器) 国内一些民族企业本着取百家之长，走创新之路 体积小巧，结构相对比较简单，这是采用空气绝缘，固体一空 的原则，经过多年努力研制固体绝缘环网柜系列新产品。 气混合绝缘的传统真空断路器所无法比及的。除了价 具有多项专利技术的固体绝缘式环网开关柜产品，包 格低廉，这也是sF6开关设备在中压领域占主体地位 括断路器、负荷开关、负荷开关—熔断器组合电器柜、 的根本原因。真空断路器设备要想取而代之必须要小 计量柜、PT柜、母联柜等已通过型式试验，省部级鉴 型化。在性能相同(相当)的情况积与sF6断路定。并获多项科技成果奖。最近几年来获得业内人士 器相当或者更小。目前大体有三种技术方法在采用。 的关注和好评。 3．1充气柜 其特点如下： 用真空灭弧室作开关开断灭弧元件，将线)全绝缘全密封全屏蔽环氧树脂开关筒体，熔 室和其他一次电气元件全部封装在金属壳体中，壳体 断器简体。 201 33 ag第1期·●气一■I 万方数据 特别报道 SpecialRcpoi‘ts 环氧树脂具有优良的电气性能，力学性能，热的 业标准设计生产，建议有关部门尽快编制国家标准， 特性，很早用于电器设备，取得了良好的业绩。开关 以便有所遵循。 套筒，熔断器简体采用环氧树脂APG工艺成型。绝 (2)固体绝缘环网柜是一项新产品，新技术。有 缘筒体是固体绝缘开关的核心部件，它既是绝缘件又 很多新技术、新工艺、新材料、新的配套元件需要研 是承力件。要求同时满足耐热，耐候，抗开裂，机 究和解决。希望有关部门组织协调相关企业和技术人 械强度高，绝缘强度好等技术方面的要求。简体体积硕大， 员通力合作，共同攻关。搭建多种形式的交流平台， 嵌件多，形状复杂，制造是有一定难度的。经多年 以便企业互相交流，共同提高。 设计和不断论证，制造绝缘件的经验，从简体设计， (3)目前国内已有的几型固体绝缘环网柜均是各 材料配方，工艺流程多方努力保证了该部件优质批量 企业自主研发的专利产品。虽然结构及形式各有千秋， 生产。按照每个用户要求，可以提供外屏蔽接地可以触摸 优劣各有所长，但总体水平和国外知名公司同类产品 的简体。 比应该是相当或相近的，这是转变企业发展模式取得 (2)单体柜结构，采用专业电缆附件厂商生产的 的丰硕成果。希望有关部门在资金流向和市场准入等 通用绝缘母线，电缆插拔头。开关柜可现场组合，随 方面给予大力扶持，细心呵护，使这些民族品牌的产 意扩展，避免了多组组合柜带来的运输，安装的不便。 品不断完善，在国内立得住，在国际上叫得响。 当然，如果用户想要也可提供组合柜。 (4)最后，作为用户，我们更希望制造企业把精 (3)清晰可见真实隔离断H。 力放在产品质量的提高上，把心事放在国际，国内市 (4)开关可配装弹簧、永磁两种操动机构，方便 场的开发上。防止靠偷工减料，以次充好，假冒伪劣 用户选择。 牺牲产品质量杀价竞争的局面出现。 (5)全系列新产品统一设计，提供用户要的多种 据了解，国家电网公司计划到2015年新建和改 柜型(断路器、负荷开关、负荷开关—镕断器组合电器、 造项目中固体绝缘环网柜的使用量不低于新增总量的 计量、PT、母线、母联等)，而且外形几何尺寸完全一致。 25％，这将是电力设备生产厂商的机遇和福音，希望 (6)开关简体和隔离开关操动机构箱采用动静密 众生产企业加大产品的质量，注重操作的安全性及供 封结构形成密封腔体，内充零表压干燥氮气，与外部 电的可靠性，扩大市场开发力度，与各地供电公司和 环境完全隔离。保证开关柜全工况使用。 电力电气协会加强交流和沟通，为中国电气设备的发 (7)开关柜留有智能化接口和传感器安装位置

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