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浅谈SF6负荷开关、充气柜开关设备

SF6呈现于二十世纪初,它是硫在氟的气体中熄灭时所构成的气体。SF6气体在通常状态下是一种无色、无味、无毒、不熄灭化学性能稳定的气态物质,它的密度大约是空气的5倍。由于其分子的负电性,具有很强的吸附自在电子而构成负离子的才能,因此其耐电强度高,具有优良的绝缘性能。它的离解温度低,且离解能量大,也是一种具有优良灭弧性能的气体。SF6气体以其优秀的绝缘性能和灭弧性能以及其气体具有不能熄灭的特性,逐渐被人们作为新型绝缘介质用于电气设备。
  SF6负荷开关
  SF6负荷开关是一种将负荷开关、隔分开关、接地开关为一体,密封在一个充溢SF6气体的箱体内,应用SF6优良的绝缘、灭弧性能,满足关合、隔离、接地三工位功用的开关设备。具有构造简单、联锁牢靠、体积小、维修少、平安易装置等优点,适用于不同的应用场所。
  由于SF6负荷开关与限流熔断器配合能更好地维护变压器,在国外己得到普遍运用。在工业兴旺国度(如欧洲、日本),断路器与负荷开关之比为1:5~6。在我国,随着城网建立和改造的不时深化开展,负荷开关设备在12kV配电系统的环网供电和终端送电的应用也越来越多。目前,国内SF6负荷开关的大局部市场主要还是由国外公司(如ABB、施耐德等)占领,国内已有几十家消费厂家开发、消费各种不同型号的SF6负荷开关(如温州开元、宁波天安、镇江龙源等)。国内消费厂家经过消化、吸收国外丰厚的设计、制造、运转经历,对SF6负荷开关有了愈加全面深入的认识,国产SF6负荷开关的数量和质量已稳步进步。
  C-GIS充气柜
  柜式SF6气体绝缘开关设备(简称C-GIS充气柜),是近十几年来国外新开展起来的高新技术系列产品,逐步成为金属封锁开关设备的一个重要种类。我国在近几年才开端起步。
  C-GIS充气柜是将一切高压元件诸如母线、断路器(或负荷开关)、隔分开关、互感器等封锁在充有较低压力SF6气体的不锈钢壳体内的中压成套设备。其突出特性是平安、牢靠性高,操作简单,免维护、装置便当等。其最大特性是不受外界环境条件的影响,如凝露、污秽、小动物及化学物质等,可用在环境恶劣的场所。还有一个重要的特性是,由于运用性能优良的SF6绝缘大大减少了柜体的外形尺寸,有利于向小型化方向开展。与空气绝缘相比,SF6充气柜的装置面积为其26%,体积为其27%,同时,由于充气柜配用性能良好的无油开关,大大减少了维修和检修工作量。既合适网络节点或用户终端的请求,又满足各种二次变电站对紧凑型开关柜灵敏运用的需求。特别适用于机场、地铁、铁路等用电请求较高的场所,C-GIS顺应了小型化、智能化的请求。
  目前,国内几家大型研讨所、开关制造厂经过引进、消化、协作,研制出了新型柜式SF6气体绝缘开关设备,如西高所、西安森源、镇江龙源、天水长城开关厂、上海天灵开关厂、广东顺德开关厂等。一切产品都已经过了型式实验,现已进入小批量试消费及产品完善、系列化阶段。由于C-GIS充气柜对工艺配备请求极高、加工难度很大,目前在国内的推行面不是很大。
  SF6气体在开关设备中的大量运用,推进了开关制造业快速开展的步伐。但SF6气体在电弧放电时,合成构成硫的低氟化物,这些合成物既有毒又对许多绝缘资料和金属资料有腐蚀作用。另外SF6气体对环境温度也有一定的影响(温室效应)。原机电部于1991年为保证消费SF6开关设备的质量颁发了《SF6高压开关设备消费厂必备条件》的通知。对35kV及以下SF6高压开关消费厂必备条件提出有关请求。扼要的说:
  a、应有空气清净度为100万级以上,相对湿度低于75%的场地装配,并且有良好的通风换气条件。
  b、设有SF6检漏小室、零部件清洗间、枯燥安装。
  c、有牢靠的SF6充放气及回收安装。
  d、水压实验和气密性实验安装。
  e、必备的检测条件及设备:1、理化检测;2、绝缘检测;3、SF6气体检测;
  f、健全质量管理、工艺管理制度。
  高压开关消费厂要消费SF6负荷开关及充气柜开关设备,主要处理以下几个方面的技术难题:
  1、密封问题:
  漏气率不断是各消费厂家和用户关注的焦点。SF6负荷开关及充气柜年走漏率都在1%/年以下。开关运用寿命普通都在30年左右。密封要思索到密封元件的紧缩量、寿命、老化、牢靠性方面的要素。
  当箱体内SF6气体压力降落到大气压力时,似乎内外压力相等,气体不存在走漏。但从浸透角度思索,箱体内SF6气体浓度显然高于柜外,SF6气体仍向外渗出,反之箱体外空气浓度高于箱体内,空气又将经过缝隙进入箱体内。时间一长,固然箱体内气体压力仍为大气压强,但气体成分发作变化。SF6气体所占百分比减少,待SF6比例降到40%时,有可能由于绝缘性能降落而招致事故,因而密封问题必需注重。
  SF6负荷开关普遍采用密封圈来完成气体的动静密封(如ABB的SFG、施耐德的SM6开关);也有极个别采用了不锈钢焊接和密封圈相分离的密封方式(VEI的SF6开关);C-GIS充气柜的密封方式有焊接密封、密封圈密封及金属波纹管密封等。采用了焊接密封,要保证焊缝的气密性,普通焊接设备和焊接技术达不到请求,至少要用氩弧焊或激光焊接设备停止焊接(目前国内也有几家从国外引进了焊接机械手消费设备),以保证焊接质量。
  常用的SF6气体检漏办法有两种:一是定性检漏即查漏点;二是定量检漏即密封24h后丈量密封容积内的气体浓度来推算年走漏率。
  另外还要思索环境要素对密封性能的影响,如高温或低温条件下密封性能能否满足请求。
  2、气体水份含量问题:
  SF6气体水分含量是SF6开关质量的主要检测指标之一,其大小直接影响了开关的绝缘程度。
  SF6气体中的水份,当其含量低于该状态温度下的饱和值时,水份以气体状态存在于SF6气体中,实验证明此时SF6开关的绝缘性能根本不受影响;若气体水份含量超越饱和值时,局部水汽会凝结于开关内部固体绝缘物的外表,进而降低其沿面闪络电压,关于开关的灭弧性能也有影响。因而DL/T596-1996《电力设备预防性实验规程》规则,新投运和大修后SF6开关水份含量不得超越150ppm,运转中则不得超越300ppm。
  关于新SF6气体,首先要检验气体自身水份含量,不超越规则值(普通水份含量为15 ppm)。
  密封箱体放入适量枯燥后的吸附剂,吸附剂主要用来吸附水份以保证密封箱体内的水分含量不致超出规范规则。密封箱体内一切的零部件(包括密封箱体、传动件、触头刀片等)、规范件都要严厉按各元件的烘烤温度、烘烤时间停止烘烤,严厉控制零部件自身的水份含量,并且保证零部件的封装时间。
  SF6开关设备抽真空、充气时,用高纯氮气或六氟化硫气体清洗充气管道,控制管道中水分的含量,制定标准的SF6开关设备消费工艺流程。
  3、零部件质量问题:
  零部件质量好坏直接关系产质量量的好坏。SF6负荷开关及充气柜都是免维护或少维护的开关设备,一旦密封箱体内的零部件有质量问题,将极有可能遭成整台开关设备的报废。
  保证零部件质量就要严厉控制零部件的资料、加工工艺和检验办法,其机械强度、电气性能等各方面参数满足产品的请求。对请求装入的零部件停止愈加严厉的检查,对整个装配过程请求给以愈加严厉的工艺过程控制和工序检验的控制,以保证装配的正确性和分歧性。特别是密封箱体内的传动环节和触头的外表的光滑应该是在整个产品寿命周期内永世有效的,触头的接触压力应该严厉控制,开关主回路电阻值寿命周期内满足产品技术请求。
  随着社会经济的快速开展,城市用电负荷的不时增长,对供电牢靠性的请求越来越高,高性能的环网配电、多回路配电、开闭所等已成为二次配电系统中不可替代的重要设备之一,特别是紧凑型、可扩展的SF6开关设备已成为二次配电系统中的主导设备。随着数字技术、集成化技术和机电一体化技术的普遍应用,SF6开关设备将会得到更大的开展。

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