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中壓開關(guān)柜的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展方向
發(fā)布時(shí)間:2017/7/10 10:21:13    被閱覽數(shù): 669

  1 中壓開關(guān)柜的現(xiàn)狀
  中壓開關(guān)柜是指3.6~40.5kV電壓等級(jí)的高壓成套開關(guān)設(shè)備,簡(jiǎn)稱中壓開關(guān)柜。目前我國(guó)生產(chǎn)的中壓開關(guān)柜主要分為手車式和固定式兩大類。固定式開關(guān)柜的主要一次元件(如斷路器、隔離開關(guān)等)為固定安裝;手車式即斷路器(或其它主要一次元件)做成可移動(dòng)手車。按柜體結(jié)構(gòu)還可分為金屬封閉鎧裝式、金屬封閉間隔式和金屬封閉箱式結(jié)構(gòu)。鎧裝式:即母線室、斷路器室、電纜室、儀表室之間全部用接地的金屬封板隔離,安全性較好;間隔式:即斷路器室或其它隔室用絕緣板封隔,安全性次之;箱式:即柜的四周及上下用金屬板封閉,除儀表室外,柜內(nèi)部卻沒有分隔,安全性較差。
  目前各制造廠生產(chǎn)的各類型中壓開關(guān)柜主要問(wèn)題如下:
  (1) 10kV主流產(chǎn)品中置式手車柜,其主要缺點(diǎn)是小車的一次插頭接觸發(fā)熱。由于一次插頭在觸頭盒內(nèi),其散熱性差,普遍存在在額定容量下不能保證長(zhǎng)期安全運(yùn)行,特別是大電流的一次插頭發(fā)熱更嚴(yán)重,曾多次發(fā)生崩燒、干式PT爆炸等重大設(shè)備事故。造成這種嚴(yán)重發(fā)熱的原因是:一次插頭偏移——接觸電阻增大——局部發(fā)熱——接觸電阻再增大——擴(kuò)大發(fā)熱面積惡性循環(huán),發(fā)熱越來(lái)越嚴(yán)重,最終造成開關(guān)柜崩燒。
  其次是機(jī)械聯(lián)鎖不可靠,有的小車在斷路器儲(chǔ)能或合閘狀態(tài)也能強(qiáng)行推進(jìn)。另外,中置式手車柜普遍未裝設(shè)緊急脫扣裝置,并且無(wú)關(guān)上前門后才能操作的機(jī)械聯(lián)鎖裝置。
  (2) 10kV固定柜以XGN2-12為代表,其主要的缺陷是體積過(guò)大,機(jī)械聯(lián)鎖操作板可靠性差,特別是操作1600A以上隔離開關(guān)時(shí),操作力過(guò)大,因是雙斷口,扭矩大,有時(shí)造成瓷套扭斷的事故;配一體化斷路器時(shí)參數(shù)檢測(cè)困難,斷路器的拆裝都很不方便;電纜室無(wú)排氣通道,不能靠墻安裝,沒有小母線室,只能將小母線裝在儀表室上方,也不安全。
  (3) 35kV手車柜中目前以KYN61-40.5和JYN1-40.5為代表,JYN1-40.5柜存在手車定位不準(zhǔn),活門撞開后,手車退出時(shí)鴨嘴撞塊與活門發(fā)生倒掛,所以在安裝現(xiàn)場(chǎng),用戶常將活門取掉。鴨嘴易與靜刀發(fā)生偏移,且最主要的是ZN12-35斷路器所配的手車可以在斷路器合閘狀態(tài)將手車推入,其機(jī)械聯(lián)鎖無(wú)法進(jìn)行可靠聯(lián)鎖。另外,此柜的靜刀一部分是裝在電流互感器上,不同的電流互感器廠家,電流互感器的高度就不一樣,使得靜刀與斷路器動(dòng)臂不能標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),即造成互換性差;且手車靠人力推進(jìn),車進(jìn)人跟進(jìn),安全性差;柜體為焊接結(jié)構(gòu),精度差,也是導(dǎo)致手車定位差的原因。
  (4) KYN61-40.5柜的主要問(wèn)題是:觸頭盒及穿墻套管易產(chǎn)生電暈放電,目前各制造廠正采用屏蔽的方法予以解決。有的手車的二次插頭在車的左邊,使用不方便,軟管在車體推入時(shí)會(huì)發(fā)生多次摩擦而損壞。
  柜內(nèi)母線室的三相母線呈三角形排列,但B相觸頭盒的分支線一定在A、C母線之間,且距離較近,易造成電場(chǎng)不均勻放電,C相母線對(duì)封板底部距離太近(約220mm),絕緣距離太小,應(yīng)布置成水平式排列。ZN85型斷路器推進(jìn)絲桿下面的“舌頭”(超越離合器)有時(shí)在途中掛住絲桿,使手車并未到工作位置或試驗(yàn)位置時(shí)產(chǎn)生絲桿空轉(zhuǎn)。另外,ZN85斷路器手車沒有手車位置輔助觸頭,只能在柜內(nèi)安裝行程開關(guān)來(lái)代替S8、S9輔助位置開關(guān),既不方便又不可靠,需反復(fù)調(diào)試。
  (5) 40.5kV的固定柜如XGN17體積偏大,母線無(wú)隔室,無(wú)專門的泄壓通道,隔離開關(guān)操作力大,也無(wú)專門的小母線室,小母線只能混裝在儀表室內(nèi);斷路器與隔離開關(guān)操作板聯(lián)鎖不可靠,聯(lián)鎖環(huán)節(jié)太多。
  以上歸結(jié)起來(lái)為三大類問(wèn)題:
  (1) 絕緣事故
  主要是柜內(nèi)放電、CT閃絡(luò)和相間閃絡(luò)、絕緣尺寸不夠(包括爬電距離和空氣凈距、隔板間距)、柜內(nèi)隔板吸潮等,占所有事故14.3%左右,開關(guān)柜及斷路器占其中73.2%(根據(jù)《高壓開關(guān)行業(yè)通訊》2006第3期“國(guó)家電網(wǎng)公司高壓開關(guān)運(yùn)行分析”)。
  (2) 載流故障
  載流故障占所有事故的2.3%,開關(guān)柜占其中77.8%。主要集中在3.6~40.5kV中壓開關(guān)柜上,觸頭過(guò)熱、引線過(guò)熱,常擴(kuò)大為絕緣事故。主要是一次插頭接觸不良,插頭偏心等原因?qū)е逻^(guò)熱,以致起弧燒壞設(shè)備。
  (3) 機(jī)械故障
  主要表現(xiàn)為斷路器的操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠性差,五防機(jī)械聯(lián)鎖穩(wěn)定性差,操作次數(shù)較多就發(fā)生損壞或變形,不能正常操作。
  2 未來(lái)的發(fā)展方向
  (1) 用戶的需求已經(jīng)從對(duì)基本的功能、參數(shù)等要求逐漸轉(zhuǎn)向?qū)Ω呖煽啃浴⒎奖悴僮骶S護(hù)性和降低運(yùn)行成本的要求。
  (2) 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定角度,從保證用戶運(yùn)行連續(xù)性、使用安全性和可維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性來(lái)考慮,這在GB3906-2006《3.6~40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》附錄E中就指出:前版標(biāo)準(zhǔn)主要圍繞可抽出式的空氣絕緣外殼而編寫的,現(xiàn)在的趨勢(shì)是朝著固定式和GIS方向發(fā)展,需要本標(biāo)準(zhǔn)代表這些設(shè)備。
  因此該標(biāo)準(zhǔn)及斷路器新標(biāo)準(zhǔn)增加了運(yùn)行連續(xù)性分類(LSC)、內(nèi)部電弧故障分類(IAC)、機(jī)械壽命分類(M1M2)、電壽命分類(E1E2)和容性小電流分類(C1C2),這樣就使用戶能按照實(shí)際需求來(lái)選擇安全經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)品。
  (3) 固封技術(shù)在開關(guān)柜中將得到大發(fā)展
  從目前來(lái)看,進(jìn)一步提高中壓開關(guān)柜的絕緣可靠性和小型化只有充氣柜(C-GIS)和固體絕緣柜(SIS)這兩條路,但SF6氣體作為“聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約”公布的六種溫室氣體之一,受到了限制使用,并逐步減少使用,因?qū)Νh(huán)境及造成的溫室效應(yīng)是其它氣體效應(yīng)的上萬(wàn)倍,所以充氣柜的發(fā)展受到了上述因素的制約。
  SIS是一種用環(huán)氧樹脂將一次回路包封起來(lái)作為主絕緣,真空滅弧室及操作桿沿表面絕緣,柜內(nèi)元件的界面絕緣方式連接的開關(guān)設(shè)備。由于環(huán)氧樹脂具有比空氣高5~6倍的絕緣強(qiáng)度,因此可實(shí)現(xiàn)小型化以及達(dá)到環(huán)境保護(hù)的要求(環(huán)氧樹脂可回收)。
  (4) 固定柜將和固封技術(shù)結(jié)合起來(lái)形成“小型固定柜”
  由于斷路器的可靠性提高,手車柜抽出維修的優(yōu)勢(shì)將逐漸弱化,而固定柜簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)勢(shì)將逐漸凸現(xiàn),因此固定柜將發(fā)展成與手車柜并存,并逐漸超越手車柜的趨勢(shì),唯一的是大電流固定柜如何取得突破,目前還有一些難點(diǎn)。
  (5) 固定柜是未來(lái)的發(fā)展方向
  當(dāng)斷路器成為真正的免維護(hù)的產(chǎn)品時(shí),手車斷路器抽出隔離的意義已不大,在固封技術(shù)長(zhǎng)足發(fā)展日趨成熟后,各個(gè)功能復(fù)合化的開關(guān)元件也會(huì)有較快的發(fā)展,比如真空滅弧室具有合位置、隔離位置、接地位置——集斷開、隔離、接地為一體的三工位,形成三工位固封真空斷路器,將使開關(guān)柜變得更簡(jiǎn)單和可靠。GB3906-2006在8.2條“設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)選擇”中明確指出:固定式的總裝,尤其是采用了少維護(hù)元件的總裝,可以提供終生低投入高收益的布置。
  (6) 縱向結(jié)構(gòu)將是固定柜發(fā)展的主要結(jié)構(gòu)
  縱向結(jié)構(gòu)減少了連接線,節(jié)省了有色金屬,也便于觀察。
  (7) 24kV高壓開關(guān)柜的開發(fā)勢(shì)在必行
  在東西亞地區(qū),如越南、老撾、泰國(guó),以及歐州地區(qū),如英國(guó)、法國(guó)等,都使用24kV高壓供電,根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于推廣24kV電壓等級(jí)的通知精神,目前各省都在紛紛試點(diǎn),由于采用24kV輸電比12kV輸電可大大降低線路損耗,并且在同樣的輸電線路上,可提高輸電容量1倍。另外我國(guó)青藏高原、云貴高原、西北高原等,24kV柜也可作為12kV高原型高壓柜使用,即提高一個(gè)電壓等級(jí)的絕緣水平,因此比一般的高原型產(chǎn)品更加可靠,可用于12kV,4000m高海拔,所配斷路器、電流互感器、接地開關(guān)、觸頭盒等,均符合24kV電壓等級(jí)的技術(shù)要求。
  (8) 40.5kV高原型高壓開關(guān)柜滿足特殊環(huán)境的需要
  40.5kV高原型鎧裝手車式高壓開關(guān)柜,是滿足海拔高度3000m以上4000m以下高原地區(qū)使用的主導(dǎo)產(chǎn)品,在我國(guó)青藏地區(qū),西南三省很多處于高海拔地區(qū),空氣稀薄,自然環(huán)境惡劣,需要更安全更可靠的高原型新產(chǎn)品,滿足輸配電的特殊環(huán)境技術(shù)要求,同時(shí)又針對(duì)國(guó)電網(wǎng)十八反事故措施中要求40.5kV高原型手車柜滿足國(guó)電網(wǎng)這一要求,并超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,因此絕緣更加可靠,其所配N85GY真空斷路器已通過(guò)國(guó)家型式試驗(yàn),電壓電流互感器、接地開關(guān)、觸頭盒等均符合40.5kV高原型電器的技術(shù)要求。
  (9) 新型真空環(huán)網(wǎng)柜
  由于對(duì)SF6在環(huán)保方面問(wèn)題的不斷深入研究,加上我國(guó)是“京都協(xié)議”締約國(guó)之一,因此預(yù)計(jì)清潔、環(huán)保型的“真空環(huán)網(wǎng)柜”將會(huì)得到持續(xù)研究和發(fā)展,其技術(shù)特點(diǎn)是:
 、俨捎霉谭鈽O柱技術(shù);
 、诓捎萌の徽婵諟缁∈,即:合閘、隔離、接地三位置滅弧室與絕緣一體化;
 、鄯窒嗍浇^緣避免了相間放電的可能;
 、軒щ姴考棵芊庠诃h(huán)氧樹脂套筒和硅橡膠封閉母線之中;
 、菰谔厥猸h(huán)境下也能正常工作,而無(wú)需另外設(shè)計(jì),即低溫寒冷地區(qū)、高原地區(qū)、高溫地區(qū)及防爆場(chǎng)所。

新聞來(lái)源: 電氣世界 2009年第5期


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