12kV3150A充氣柜的研究與設(shè)計(jì)

王廣先

摘 ? 要：受復(fù)雜多樣的環(huán)境因素影響制約，中壓C-GIS充氣柜設(shè)備的普及應(yīng)用范圍持續(xù)擴(kuò)展，在持續(xù)變化的市場(chǎng)應(yīng)用需求作用之下，最緊迫的任務(wù)在于開(kāi)發(fā)形成大電流3150A充氣柜設(shè)備?；诂F(xiàn)有的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，在充氣柜設(shè)備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作過(guò)程中的初始時(shí)間階段，對(duì)于部分處理難度較大的技術(shù)項(xiàng)目，可以選擇運(yùn)用ProE軟件展開(kāi)模擬裝配處理過(guò)程，而對(duì)于強(qiáng)度技術(shù)因素、傳動(dòng)技術(shù)因素、電場(chǎng)技術(shù)因素，以及發(fā)熱性能技術(shù)因素等，則可以選擇運(yùn)用CAE技術(shù)展開(kāi)仿真分析計(jì)算處理，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展針對(duì)模型機(jī)設(shè)備的投試環(huán)節(jié)和性能驗(yàn)證環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：C-GIS充氣柜 ?電流3150A ?散熱技術(shù)裝置 ?研究與設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：F407.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）05（a）-0106-02

伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)發(fā)展事業(yè)的快速穩(wěn)定持續(xù)組織推進(jìn)，工程建設(shè)活動(dòng)開(kāi)展過(guò)程中實(shí)際面對(duì)的技術(shù)流程漸趨復(fù)雜，機(jī)電技術(shù)設(shè)備使用條件大幅度變化，地域覆蓋范圍持續(xù)擴(kuò)展，尤其是在面對(duì)地下環(huán)境、高原環(huán)境、凍土環(huán)境、沿海環(huán)境，以及潮濕環(huán)境，面對(duì)人口密集分布地區(qū)、大規(guī)模工礦生產(chǎn)企業(yè)，以及高層建筑物施工建設(shè)場(chǎng)地等，受占地面積因素和空間環(huán)境限制因素的影響，其可以選擇運(yùn)用的最佳中壓配電技術(shù)設(shè)備為C-GIS充氣柜。施工現(xiàn)場(chǎng)綜合性環(huán)境條件較差且施工技術(shù)要求水平較高的建筑工程項(xiàng)目、地下建筑工程項(xiàng)目、高原地域、空間狹小的高層建筑物，以及集中分布的工商業(yè)區(qū)是C-GIS充氣柜安裝使用過(guò)程中的最佳空間場(chǎng)所。在中國(guó)西部地區(qū)，受海拔較高因素和風(fēng)沙大因素的影響制約，開(kāi)展以高原變電站為代表的工程項(xiàng)目建設(shè)工作，C-GIS充氣柜設(shè)備是可供選擇運(yùn)用的最佳類型的中壓配電技術(shù)設(shè)備。在沿海地區(qū)或者是污穢潮濕的空間場(chǎng)合之中，因環(huán)境條件中存在潮濕、鹽霧大、溫濕度參數(shù)變化幅度大且快速，以及污穢廣布等因素，因絕緣保護(hù)技術(shù)組件缺陷而引致發(fā)生的電氣安全隱患事故較為常見(jiàn)，因此在這些特殊化的環(huán)境空間之中，中壓C-GIS充氣柜設(shè)備也能發(fā)揮較為優(yōu)質(zhì)的使用價(jià)值。

1 ?12kV/3150A充氣柜設(shè)備設(shè)計(jì)工作的實(shí)施背景

開(kāi)展12kV/3150A充氣柜設(shè)備設(shè)計(jì)工作的主要背景，在于電流參數(shù)2500.00A規(guī)格的C-GIS充氣柜設(shè)備，以及電流參數(shù)2500.00A規(guī)格以下的C-GIS充氣柜設(shè)備，已經(jīng)得到了廣泛且充足的實(shí)際應(yīng)用空間，且其在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中技術(shù)性能表現(xiàn)狀態(tài)穩(wěn)定，且各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)項(xiàng)目均穩(wěn)定處在正常狀態(tài)。

2 ?12kV/3150A充氣柜設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中的技術(shù)參數(shù)分布

（1）額定電流參數(shù)：3150.00A;溫升試驗(yàn)電流參數(shù)：1.10×3150.00A。

（2）絕緣介質(zhì)類型：N2;環(huán)保氣體額定工作壓力參數(shù)：0.03MPa;報(bào)警壓力參數(shù)：0.01MPa;閉鎖壓力參數(shù)：0.00MPa;N2氣體零表壓5min工頻耐受電壓參數(shù)：斷口48.00kV，對(duì)地42.00kV。

（3）整機(jī)局部放電量參數(shù)：1.10Ur：≤10.00pC。

（4）額定短路開(kāi)斷電流參數(shù)：31.50kA，或者是40.00kA。目前市場(chǎng)招標(biāo)3150.00A對(duì)應(yīng)開(kāi)斷最高為31.00kA，各競(jìng)爭(zhēng)廠家試驗(yàn)報(bào)告數(shù)值以40.00kA為主。

（5）額定短路關(guān)合電流參數(shù)：80.00kA或者是100.00kA。

（6）防護(hù)等級(jí)：氣箱IP67;柜體外殼IP4X，或者是IP41（限針對(duì)鐵路項(xiàng)目）。

（7）內(nèi)部電弧等級(jí)：IAC AFLR 31.5kA，1s;1s（限針對(duì)國(guó)網(wǎng)、鐵路項(xiàng)目）。

（8）機(jī)械操作試驗(yàn)：斷路器20000次，M2（限針對(duì)國(guó)網(wǎng)項(xiàng)目）;隔離開(kāi)關(guān)5000次，接地開(kāi)關(guān)5000次（限針對(duì)鐵路項(xiàng)目）。

（9）高海拔試驗(yàn)：4000m或更高（限針對(duì)鐵路項(xiàng)目或者是高海拔地區(qū)）。

（10）高低溫試驗(yàn)：-40.00℃～40.00℃（限針對(duì)鐵路項(xiàng)目）。

（11）抗震試驗(yàn)：AG5（地震9度）（限針對(duì)海上平臺(tái)項(xiàng)目或者是鐵路項(xiàng)目）。

3 ?12kV/3150A充氣柜設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中的技術(shù)控制要點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝缺陷問(wèn)題的預(yù)防控制要點(diǎn)

（1）選擇運(yùn)用激光焊接技術(shù)工藝，或者是冷金屬轉(zhuǎn)移焊接技術(shù)工藝，且控制和保障焊縫嚴(yán)格處在均勻狀態(tài)。

（2）氣箱部分選擇運(yùn)用氦氣檢漏技術(shù)工藝，氣體年泄漏率嚴(yán)格控制在≤0.01%范圍之內(nèi)。

（3）對(duì)充氣柜設(shè)備氣箱部分所有焊縫按批次開(kāi)展探傷抽檢技術(shù)環(huán)節(jié)。

（4）改善氣箱內(nèi)部電場(chǎng)及絕緣間隙，提高零表壓技術(shù)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程可靠性。

（5）質(zhì)檢部門應(yīng)堅(jiān)持以前端檢查和過(guò)程檢查為主，成品檢驗(yàn)為輔。

3.2 設(shè)備運(yùn)行中安全隱患問(wèn)題的預(yù)防控制要點(diǎn)

（1）充氣柜設(shè)備氣箱結(jié)構(gòu)的防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到IP65以上，控制室結(jié)構(gòu)應(yīng)達(dá)到IP4X防護(hù)等級(jí)。一次絕緣技術(shù)組件、二次導(dǎo)線技術(shù)組件選用阻燃材料，二次走線加裝金屬軟管部件或封板部件。

（2）充氣柜設(shè)備選型應(yīng)將IAC等級(jí)水平作為關(guān)鍵指標(biāo)，內(nèi)部故障電弧允許持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于0.50s（實(shí)際供貨開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)與燃弧試驗(yàn)報(bào)告上開(kāi)關(guān)柜照片、結(jié)構(gòu)保持一致）。

（3）充氣柜設(shè)備每個(gè)獨(dú)立氣箱結(jié)構(gòu)必須安裝防爆膜組件，防爆膜組件應(yīng)采用不銹鋼或鎳合金材質(zhì)，壽命應(yīng)與設(shè)備本體一致;防爆膜組件噴口嚴(yán)禁朝向巡視通道;防爆膜組件泄壓擋板的結(jié)構(gòu)和方向應(yīng)避免運(yùn)行中發(fā)生誤碰、踩踏、堆物。

（4）充氣柜設(shè)備柜體結(jié)構(gòu)緊固螺栓選用8.8級(jí)及以上高強(qiáng)度螺栓組件;氣箱結(jié)構(gòu)應(yīng)采用3.00mm及以上的304不銹鋼材質(zhì)。柜體主框架結(jié)構(gòu)部分制作材質(zhì)為覆鋁鋅板，主框架結(jié)構(gòu)及門板結(jié)構(gòu)的板材厚度為2.00mm，尺寸參數(shù)允許偏差滿足GB/T708《冷軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差》的B級(jí)精度要求。

3.3 充氣柜檢修操作空間面積狹小問(wèn)題的處置對(duì)策

（1）加強(qiáng)產(chǎn)品前端控制，母線連接器組件應(yīng)選用組合電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，包括套管、硅橡膠套、銅導(dǎo)體、觸脂、接地線、法蘭或堵頭。避免選用外表面噴涂導(dǎo)電層或沒(méi)有接地功能的電纜頭，確保電纜接地導(dǎo)電橡膠層的接地通流能力。

（2）主要元器件盡量場(chǎng)內(nèi)安裝發(fā)貨，保證安裝質(zhì)量減少現(xiàn)場(chǎng)工作量;電壓互感器組件應(yīng)自帶保護(hù)熔斷器模塊，經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)組件與母線組件連接，方便現(xiàn)場(chǎng)檢修。

（3）開(kāi)關(guān)柜組件配置試驗(yàn)接頭，以便于現(xiàn)場(chǎng)定期檢修試驗(yàn)。

（4）密度繼電器組件滿足不拆表校驗(yàn)功能。

4 ?結(jié)語(yǔ)

本文基于多個(gè)角度，針對(duì)12kV/3150A充氣柜設(shè)備的研究與設(shè)計(jì)展開(kāi)了簡(jiǎn)要闡釋，在中壓C-GIS充氣柜設(shè)備使用范圍持續(xù)擴(kuò)展背景之下，結(jié)合具體面對(duì)的使用需求，制定和運(yùn)用適當(dāng)措施做好對(duì)12kV/3150A充氣柜設(shè)備的技術(shù)設(shè)計(jì)工作，能獲取良好預(yù)期效果。

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