淺析固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的技術(shù)

馬興端

(浙江省電力公司舟山啟明電力設(shè)計(jì)院,浙江舟山 316000)

淺析固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的技術(shù)

馬興端

(浙江省電力公司舟山啟明電力設(shè)計(jì)院,浙江舟山 316000)

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)發(fā)展過程中是一個(gè)重要的節(jié)點(diǎn),有著里程碑式的意義。本文介紹了固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)生的背景,固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的定義以及固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的特點(diǎn),針對(duì)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程遇到的問題進(jìn)行認(rèn)真分析,并指出了固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜今后發(fā)展的方向。

固體絕緣 環(huán)網(wǎng)柜 固封極柱 溫度測(cè)量

環(huán)網(wǎng)供電的主要方式是將供電網(wǎng)連接成環(huán)形,這種方式的優(yōu)點(diǎn)是用戶獲得電源時(shí)可以從兩個(gè)方向獲得,同時(shí)配用電系統(tǒng)的可靠性也得到了很大的提高。環(huán)網(wǎng)供電的實(shí)現(xiàn)依靠的關(guān)鍵設(shè)備是環(huán)網(wǎng)柜,環(huán)網(wǎng)柜在實(shí)際應(yīng)用中遇到了很多問題,為了解決這些問題,固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜誕生,這種網(wǎng)柜已經(jīng)取得了小范圍的應(yīng)用和推廣。

1 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的定義與特點(diǎn)

1.1 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的定義

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜是采用固體絕緣材料作為主絕緣介質(zhì)的環(huán)網(wǎng)柜,是將真空滅弧室及其導(dǎo)電連接、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、主母線、分支母線等主導(dǎo)電回路單一或者組合后用固體絕緣介質(zhì)包覆封裝為一個(gè)或者幾個(gè)具有一定功能、可再次組合或者擴(kuò)展的具備全絕緣、全密封性能的模塊,人可觸及模塊表面涂覆有導(dǎo)電或者半導(dǎo)電屏蔽層的環(huán)網(wǎng)柜。

1.2 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的特點(diǎn)

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn):

(1)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的外殼結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,同時(shí)將壓力氣箱部件取消,與傳統(tǒng)柜相比不會(huì)產(chǎn)生SF6導(dǎo)致環(huán)境被污染;

(2)通過使用固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜可以提升電網(wǎng)的智能化水平;(3)通過采用拼裝和組合結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì);(4)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜可在多種惡劣環(huán)境下使用。

2 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的關(guān)鍵技術(shù)

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的關(guān)鍵技術(shù)包括固封極柱技術(shù)、三工位隔離開關(guān)、絕緣母線和連接技術(shù)、測(cè)點(diǎn)溫度在線監(jiān)測(cè)、滅弧介質(zhì)、觸頭材料與絕緣的材料等,通過研究和應(yīng)用這些關(guān)鍵技術(shù),可以推進(jìn)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的升級(jí)換代。

2.1 固封極柱技術(shù)的研究

為了將真空滅弧室、主導(dǎo)電回路以及絕緣支撐等結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合為一個(gè)整體,同時(shí)也為了使得周圍環(huán)境無法影響真空滅弧室,固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜采用固封極柱技術(shù),通過該技術(shù)可以達(dá)到上述效果,同時(shí)也極大的提高了環(huán)網(wǎng)柜的絕緣性能和防污穢、防凝露能力。保證固封極柱封裝質(zhì)量的措施有:檢驗(yàn)外形尺寸、工頻耐壓和局放;開展固封極柱的樹脂材料的檢測(cè)、X光探傷、高低溫試驗(yàn)、固封極柱的抗開裂、高效率的澆注等研究,通過采取上述措施可以有效的解決固封極柱技術(shù)的難題和使得固封后的電場(chǎng)均勻分布。

2.2 三工位隔離開關(guān)技術(shù)的研究

三工位具體是指合閘位置、隔離位置、接地位置。合閘位置是指主斷口在接通狀態(tài),隔離位置是指主斷口在分開狀態(tài),接地位置是指接地刀合入。對(duì)于環(huán)網(wǎng)柜中的負(fù)荷開關(guān)同樣要求需要有切斷負(fù)荷、隔離電路、可靠接地的三工位。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜使用的是真空滅弧室,真空滅弧室只能開斷不能隔離,為了達(dá)到隔離的作用,可以采用在負(fù)荷開關(guān)前架上一個(gè)三工位的隔離開關(guān),一次來形成明顯的斷開點(diǎn)。這就提出了開發(fā)三工位隔離開關(guān)和三工位滅弧室的課題,還需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。

2.3 絕緣母線和連接技術(shù)的研究

環(huán)網(wǎng)柜目前的母線連接不能有效的充分利用空間,主要原因在于母線連接的形式是直線型的。單一的直線型母線的排列方式已經(jīng)不利用安全和節(jié)省空間,這主要是因?yàn)楝F(xiàn)在的配電設(shè)備越來越朝著小型化、免維護(hù)和環(huán)保的方向發(fā)展。絕緣母線和連接技術(shù)的研究還需要進(jìn)一步開拓和研究。

2.4 測(cè)點(diǎn)溫度在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

由于固體絕緣網(wǎng)柜柜內(nèi)的空間比較狹小,而由此帶來了各個(gè)元器件的發(fā)熱無法有效的散去,導(dǎo)致固體絕緣網(wǎng)柜柜內(nèi)的發(fā)熱較為嚴(yán)重,對(duì)環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)行造成威脅。由此就需要進(jìn)行環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)測(cè)點(diǎn)溫度的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究,從而實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的測(cè)點(diǎn)溫度檢測(cè),并傳輸?shù)竭h(yuǎn)控計(jì)算機(jī)上。

2.5 操作機(jī)構(gòu)的技術(shù)研究

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜使用過程中發(fā)現(xiàn)由于彈簧操作機(jī)構(gòu)帶來了很多不便。需要對(duì)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。比較適合環(huán)網(wǎng)柜的操作機(jī)構(gòu)是永磁操作機(jī)構(gòu),該操作機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是處理大、重量輕、操控方便和動(dòng)作可靠,同時(shí)其所需的電源容量也較小。與彈簧機(jī)構(gòu)相比較,永磁操作機(jī)構(gòu)的零件數(shù)量也大大減少,同時(shí)結(jié)構(gòu)也大大的簡(jiǎn)化。當(dāng)環(huán)網(wǎng)柜在合閘位置時(shí),可以通過永久磁鐵將動(dòng)靜鐵芯提高的低磁阻抗通道將動(dòng)鐵心保持在合閘位置,當(dāng)環(huán)網(wǎng)柜在分閘位置時(shí)通過分閘彈簧保持,因此機(jī)械傳動(dòng)非常簡(jiǎn)潔。

2.6 滅弧介質(zhì)、觸頭材料與絕緣介質(zhì)的研究

我們電氣開關(guān)的滅弧介質(zhì)通常使用的是SF6氣體和真空。使用真空滅弧室存在以下兩個(gè)問題,一是真空開關(guān)的觸頭材料直接影響到截流值。銅鉻觸頭材料時(shí)目前經(jīng)常采用的觸頭材料,該材料已經(jīng)明顯的降低了真空開關(guān)的截流水平,開斷容性負(fù)載時(shí)候通常不會(huì)發(fā)生重燃現(xiàn)象。非金屬碳做觸頭材料可以降低開關(guān)的截流值更小,這還有待進(jìn)一步研究和試驗(yàn)。二是使用真空滅弧時(shí)容易出現(xiàn)較高的操作過電壓。避免操作過電壓是需要進(jìn)一步研究的問題。同時(shí)更好的絕緣材料也是需要進(jìn)一步研究的問題。

3 當(dāng)前固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)業(yè)面對(duì)與需要解決的問題

(1)品牌優(yōu)勢(shì)不明顯。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的國內(nèi)自主品牌處于模仿階段,沒有較大的優(yōu)勢(shì)。

(2)產(chǎn)品價(jià)格上處于劣勢(shì)。與SF6間隔單元的價(jià)格相比,固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的價(jià)格較高,這就使得購買的客戶較少。

(3)產(chǎn)品使用壽命上沒有得以充分檢驗(yàn)。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜使用壽命的檢驗(yàn)?zāi)壳斑€是個(gè)難題。而對(duì)于其他類型的合格環(huán)網(wǎng)柜,基本都能確保產(chǎn)品使用壽命在20年以上。因此有必要在固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的使用壽命檢驗(yàn)上進(jìn)行大量試驗(yàn)。

4 結(jié)語

從技術(shù)可靠性和環(huán)保要求來看,固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜具有全面取代SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的趨勢(shì)。而且國家電網(wǎng)公司規(guī)定在新增的環(huán)網(wǎng)柜投資中,固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜需要達(dá)到一定的比例。如果不斷深入相關(guān)研究,進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,提高產(chǎn)品技術(shù)水平,制定更合理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),降低材料及工藝成本,固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)業(yè)將會(huì)蓬勃發(fā)展,固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜也將在智能配電網(wǎng)的建設(shè)中扮演更加突出的角色,大量生產(chǎn)并大面積的應(yīng)用推廣,成為智能電網(wǎng)建設(shè)的新興主力軍。

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[2] 王季梅.真空電弧理論研究及其測(cè)試[M].西安:西安交通人學(xué)出版社,1993.

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[4] 俞慧忠.環(huán)網(wǎng)柜的選型及應(yīng)用[J].電工技術(shù),2005(5):71-72.

[5] 鐘恒強(qiáng).固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在配網(wǎng)中壓領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景分析[J].電力電氣,2011,30(17):60-62.

馬興端(1979—),男,本科,工程師,舟山啟明電力設(shè)計(jì)院線路室主任兼配網(wǎng)室主任,220以下輸變電工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人。