110kV空氣絕緣組合電器的應(yīng)用研究

呂賀倫

中國煤炭科工集團(tuán)沈陽煤礦設(shè)計研究院，北京 110015

0 引言

傳統(tǒng)的110 kV變電站配電裝置是采用各個電器元件依次安裝組成，不僅安裝周期較長，并且調(diào)試極為不方便，同時還具有體積大浪費(fèi)土地資源的弊端?？諝饨^緣組合電器是將斷路器部分、隔離開關(guān)部分、接地開關(guān)部分和互感器部分組合集成于一體，模塊化的組裝。各電氣設(shè)備除變壓器外均密封在一個接地的金屬外殼內(nèi)，在運(yùn)輸?shù)阶冸娝度胧褂弥?，就可以先對設(shè)備整體進(jìn)行裝配檢測。這樣在變電所建設(shè)的工程應(yīng)用中，保證了安全，縮短了安裝調(diào)試的周期?？諝饨^緣組合電器的突出優(yōu)點(diǎn)使其已廣泛應(yīng)用在城市配電網(wǎng)、冶金和機(jī)械加工行業(yè)的110kV電壓等級系統(tǒng)中。

1 空氣絕緣組合電器的功能特點(diǎn)

1.1 安裝方便

空氣絕緣組合電器是先將斷路器部分、隔離開關(guān)部分、接地開關(guān)部分和互感器部分組合集成于一體模塊化的裝配之后，再運(yùn)輸?shù)焦さ噩F(xiàn)場安裝。在安裝之前已經(jīng)完成調(diào)試檢測的工作，減少了現(xiàn)場的工作量，極大的縮短了安裝調(diào)試的周期。

1.2 體積美觀小巧

由于空氣絕緣組合電器是將各個電器元件組合集成安裝，與傳統(tǒng)的變電所配電裝置相比，體積有明顯的縮小，節(jié)約了電氣設(shè)備的占地面積和空間。具有良好的絕緣特性，其絕緣距離也可相對縮短。由于體積較小，一個裝配好的空氣絕緣組合電器可以采用簡單的車輛運(yùn)輸，十分方便。體積小的優(yōu)點(diǎn)十分有利于其應(yīng)用于重污染、鹽霧以及高海拔地區(qū)水電站變電所中。同時空氣絕緣組合電器的外殼采用金屬外殼，外形美觀視覺效果較好。金屬外殼可以直接接地，施工過程中安裝在地面上，節(jié)約了水泥鋼材等材料。

1.3 結(jié)構(gòu)簡化

空氣絕緣組合電器中的母線結(jié)構(gòu)不需要其他絕緣子或鋼架，為自支撐結(jié)構(gòu)。尺寸大小可根據(jù)變電所的實(shí)際要求標(biāo)準(zhǔn)制造?？諝饨^緣組合電器具有抽出式的結(jié)構(gòu)特征，所以檢修工作人員可以將空氣絕緣組合電器抽出降到地面進(jìn)行檢修維護(hù)。整個檢修工作過程中，檢修工作人員站在地面的一個金屬構(gòu)架內(nèi)對模塊進(jìn)行維修和對瓷件進(jìn)行清潔，金屬構(gòu)架接地，這樣不僅簡化了操作難度還保證了檢修工作人員的安全。即使空氣絕緣組合電器出現(xiàn)故障需要大修時，更換模塊的時間也非常短，這樣有故障引起的停電時間也大為縮短，從而降低損失。當(dāng)從車間大修完畢返回現(xiàn)場安裝時，安裝過程十分簡單快捷，從而降低了工程維修的費(fèi)用。

1.4 介電強(qiáng)度較高

由于高壓變電所采用空氣絕緣組合電器，介電強(qiáng)度試驗(yàn)不再是針對各個電器元件，而是對裝配集成后的整體進(jìn)行檢測試驗(yàn)。相比于傳統(tǒng)的變電所配電裝置，空氣絕緣組合電器分立元件較少，所以具有更高的絕緣性能和介電強(qiáng)度。

1.5 可靠性高

空氣絕緣組合電器由于整個設(shè)備密封于接地的金屬外殼之中，具有較好的防誤操作性，在不影響維護(hù)的情況下，整體設(shè)備運(yùn)行可靠，可以降低外部環(huán)境對設(shè)備的影響，保證了操作工作人員的安全。整個設(shè)備密封于接地的金屬外殼之中，金屬外殼屏蔽設(shè)備的導(dǎo)電部分，金屬外殼接地使得設(shè)備的電磁場輻射及電場干擾都有效的屏蔽在金屬外殼之內(nèi)，不會對其他設(shè)備如通信設(shè)備照成干擾。

2 空氣絕緣組合電器的主要電器

空氣絕緣組合電器為模塊化結(jié)構(gòu)，其中斷路器部分、隔離開關(guān)部分、接地開關(guān)部分和互感器部分等可根據(jù)用戶要求標(biāo)準(zhǔn)組合，適應(yīng)變電站的需要。

2.1 斷路器部分

空氣絕緣組合電器中均采用單壓式斷路器，這種壓氣式斷路器的壓力不到1Mpa，斷路器結(jié)構(gòu)相對簡單方便設(shè)置。斷路器斷口的設(shè)置沒有特殊要求，既可以水平設(shè)置也可以垂直設(shè)置。當(dāng)斷路器的斷口設(shè)置水平時，為于斷路器兩側(cè)的出線孔應(yīng)與其它元件以一定的距離正確連接。因?yàn)楫?dāng)進(jìn)行抽出檢修時，抽出方向?yàn)閿嗦菲鞯臏缁∈叶松w方向，這時雖然對斷路器的滅弧室高度沒有要求，但水平方向也就是斷路器兩側(cè)的出線孔應(yīng)與其它元件一定要預(yù)留出一定的距離，以方便抽出檢修。當(dāng)斷路器的斷口設(shè)置垂直時，以斷路器支座作為操作機(jī)構(gòu)。當(dāng)進(jìn)行抽出檢修時，抽出方向?yàn)閿嗦菲鞯臏缁∈业拇怪狈较?，將斷路器的滅弧室吊出，這時配電室及斷路器的滅弧室應(yīng)具有一定的高度，而兩側(cè)的出線孔設(shè)置可比照斷路器的斷口水平設(shè)置時距離減小。通過實(shí)踐應(yīng)用，建議斷路器的斷口采用垂直設(shè)置，這樣方便于其他元件的裝配。

2.2 隔離開關(guān)部分

空氣絕緣組合電器中的隔離開關(guān)部分，主要負(fù)責(zé)電路中無電流段的投切，相比其他元件比較復(fù)雜。隔離開關(guān)部分有兩種結(jié)構(gòu)設(shè)置，分別為直動式和轉(zhuǎn)動式。其中直動式結(jié)構(gòu)設(shè)置應(yīng)設(shè)置在直角轉(zhuǎn)角處，而轉(zhuǎn)動式應(yīng)同時設(shè)置在直角轉(zhuǎn)角處以及直線回路中。兩種結(jié)構(gòu)設(shè)置相比，直動式結(jié)構(gòu)設(shè)置分合速度快速，并且結(jié)構(gòu)布置更加簡單適于維修。實(shí)際應(yīng)用中通常在末端的變電站采用負(fù)荷開關(guān)以簡化接線，降低成本。負(fù)荷開關(guān)由隔離開關(guān)和滅弧裝置組成，負(fù)荷開關(guān)的不足之處在于，雖然尺寸大小與隔離開關(guān)相似，但負(fù)荷開關(guān)的操動機(jī)構(gòu)提及更大。

2.3 互感器部分

電流互感器在空氣絕緣組合電器中既可以與套管電纜組成聯(lián)合元件也可以獨(dú)立的設(shè)置在大直徑筒中，這時需要配以多個環(huán)形鐵芯，并且在環(huán)形鐵芯上進(jìn)行二次繞組。

電壓互感器包括兩種原理結(jié)構(gòu)，為電容分壓式及電磁式。采用環(huán)氧澆注式或氣體絕緣式絕緣方式。在實(shí)際應(yīng)用中110kV和220kV電壓等級通常選用環(huán)氧澆注式絕緣的電磁式電壓互感器，300kV及以上電壓等級通常選用電容式分壓互感器。

2.4 接地開關(guān)部分

在空氣絕緣組合電器中接地開關(guān)通常與隔離開關(guān)聯(lián)合起到工作接地型式開關(guān)、快速接地型式開關(guān)和保護(hù)接地型式開關(guān)。工作接地型式開關(guān)中動觸頭的速度不夠快速，通常采用手動或其他機(jī)械操機(jī)構(gòu)；快速接地型式開關(guān)中動觸頭速度很快，通常在具有匯流的母線上及在電纜引線使用。因該型式的速度很快，當(dāng)發(fā)生故障進(jìn)行停電檢修，通常投切快速接地型式開關(guān)，再關(guān)合工作接地型式開關(guān)，以保證檢修工作人員的人身安全；保護(hù)接地型式開關(guān)的閉合時間非常短，主要負(fù)責(zé)對去除閃絡(luò)電弧，這樣保護(hù)接地型式開關(guān)應(yīng)具有較高的可靠性，不能發(fā)生誤動作?？焖俳拥匦褪介_關(guān)和保護(hù)接地型式開關(guān)可采用彈簧或氣動機(jī)構(gòu)的預(yù)先儲能式操作機(jī)構(gòu)。

空氣絕緣組合電器應(yīng)按照電業(yè)安全工作規(guī)程要求進(jìn)行主回路的接地施工設(shè)計，并且主回路中的各個部分都應(yīng)采用接地開關(guān)或臨時地線設(shè)置接地，以保證整套設(shè)備的可靠性。

3 結(jié)論

110kV變電站設(shè)計中采用了具有先進(jìn)水平的空氣絕緣組合電器技術(shù)，結(jié)合其自身優(yōu)點(diǎn)改善了變電站的設(shè)備水平，提高了供電的安全性及可靠性。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，通過空氣絕緣組合電器在實(shí)際應(yīng)用中的不斷總結(jié)，應(yīng)用前景一定會越來越好。

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