中壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的設(shè)計.ppt

中壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān) 設(shè)備的設(shè)計,中壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備是體現(xiàn)了新的設(shè)計理念、新的制造工藝的一類產(chǎn)品，主要包括二大類： C-GIS和氣體絕緣二次配電開關(guān)設(shè)備。 與常規(guī)開關(guān)柜有許多不同之處，發(fā)展的時間有限，需要進一步去探索設(shè)計、制造、檢驗、生產(chǎn)管理等諸多方面，增加產(chǎn)品品種、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。,1.中壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的 主要技術(shù)基礎(chǔ),1.1 低壓力SF6氣體或混合氣體的絕緣技術(shù) 1.1.1 SF6氣體或混合氣體的絕緣特性 高壓電器中絕緣件的設(shè)計和絕緣距離的確定是以絕緣件表面、內(nèi)部，電極表面，或氣體間隙的許用場強為依據(jù)的。,電場不均勻程度對SF6氣體擊穿電壓的影響遠(yuǎn)比空氣為大。因此，在絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)采取各種措施使之避免。SF6電器設(shè)備中要使電場設(shè)計的完全均勻幾乎是不可能的，因而在設(shè)計中大多采用稍不均勻的電場結(jié)構(gòu)。需要指出的是： 隨著間隙距離的增加，電場不均勻程度亦增加，擊穿電壓的增加愈來愈慢，電壓增加出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。因此SF6電器設(shè)備中不能單純依靠加大間隙距離來提高擊穿電壓，改善電場分布更為重要。,提高SF6氣體的壓力是提高擊穿電壓的有效措施，但會受到強度、剛度、密封性的制約。 稍不均勻電場中存在極性效應(yīng)，負(fù)極性的擊穿電壓低于正極性。 不均勻電場中正極性的擊穿電壓低于負(fù)極性。,根據(jù)空氣中的結(jié)果，并假設(shè)SF6和空氣間的絕緣強度的某一倍數(shù)去設(shè)計SF6氣體系統(tǒng)不會得出滿意的結(jié)果。 不均勻電場的情況下，在沖擊中，由于形成空間電荷所需的時間幾乎是沒有的，所以不取決于氣體壓力，在可選用的范圍內(nèi)即使讓壓力上升閃絡(luò)電壓也不上升。,1.1.2 SF6氣體絕緣性能與濃度的關(guān)系,1.1.3 SF6氣體絕緣性能與壓力的關(guān)系,1.1.4 三種物質(zhì)接觸點的作用,三種物質(zhì)接觸是指金屬電極與固體絕緣子接觸時，其周圍的絕緣介質(zhì)是SF6氣體，而在金屬電極與固體絕緣子接觸線（點）上也與SF6相接觸，稱為三物質(zhì)接觸。 由于SF6氣體的介電常數(shù)比固體絕緣材料的小，在三種物質(zhì)接觸點上介電常數(shù)小的一側(cè)電場強度升高，容易出現(xiàn)碰撞電離并發(fā)展成沿面閃絡(luò)，是絕緣上的薄弱環(huán)節(jié)。,1.1.5支柱絕緣子的設(shè)計,對支柱絕緣子和絕緣拉桿的基本要求是： 有足夠的絕緣強度，能夠長期承受運行電壓作用，無明顯局部放電和老化現(xiàn)象，并能短時耐受絕緣水平規(guī)定的工頻電壓和沖擊電壓。 有足夠的機械強度，能承受開關(guān)操作的作用力，裝配中與運輸中的沖擊力，以及短路電流的電動力等。,1.2 低壓力壓縮空氣絕緣技術(shù),由于壓縮空氣的獲得、處理要比SF6氣體經(jīng)濟得多，也沒有SF6氣體的溫室效應(yīng)問題，用其作絕緣介質(zhì)對社會和用戶都有益。各種電極形狀在較低壓力的壓縮空氣中的絕緣特性有一些參考文獻(xiàn)報導(dǎo)過，但是能在設(shè)計中直接應(yīng)用的數(shù)據(jù)還很少，需對各種電極形狀的絕緣特性做一些實驗研究。,壓縮空氣中棒板間隙的直流閃絡(luò)電壓,1.3 低壓力氣體中的載流與散熱,對于小電流CGIS，在溫升方面不存在問題。大電流CGIS溫升是難點。解決溫升主要是通過降低發(fā)熱量、降低電流密度、增強輻射和傳導(dǎo)來解決，可采取的措施： 降低導(dǎo)體損耗，控制導(dǎo)體電阻率，降低電流密度，降低回路電阻，提高接觸壓力； 降低渦流損耗； 提高輻射率； 增大散熱表面積以及使用散熱器； 提高耐熱性能； 采用冷卻技術(shù)。,1.4 真空斷路器的開斷技術(shù)發(fā)展,經(jīng)過十多年的發(fā)展，真空斷路器的開斷技術(shù)有了較大提高，開斷能力強、電壽命長、可靠性高，滅弧室部分免維護，允許開合額定短路開斷電流的次數(shù)多在20次以上，特別適合于要求頻繁操作的場所。這些優(yōu)點是其它斷路器無法比擬的，特別適合在中壓CGIS中配置。,2.中壓C-GIS的特點及設(shè)計,2.1 概述 2.1.1 CGIS的發(fā)展簡史及特點 柜式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備，國際上簡稱 CGIS或有稱GIS，是一種用于1035kV或更高電壓輸配電系統(tǒng)以接受或分配電能并能對電力系統(tǒng)正常運行和故障情況下實行控制、保護、測量、監(jiān)視、通訊等功能的新型開關(guān)設(shè)備。,2.1.2 CGIS是技術(shù)進步的產(chǎn)物, 絕緣技術(shù)的進步 高壓開關(guān)設(shè)備隨著時代的前進在不斷地發(fā)生變化，技術(shù)水平在不斷地提高；經(jīng)歷了敞開式、柜式（金屬封閉）、分相GIS、三相共箱GIS、 CGIS的變化過程，結(jié)構(gòu)狀態(tài)也經(jīng)歷了敞開、封閉、密封、元件復(fù)合化、設(shè)備復(fù)合化的變化過程，與之相應(yīng)的絕緣技術(shù)也從空氣絕緣、油絕緣、大氣復(fù)合絕緣、高壓力SF6氣體絕緣、低壓力氣體絕緣、SF6復(fù)合絕緣的變革與發(fā)展。 CGIS就是低壓力氣體絕緣、復(fù)合絕緣、固體絕緣技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。, 密封箱體制造技術(shù)的進步 密封箱體的制造充分利用現(xiàn)代先進的板材下料、折彎、焊接設(shè)備以及氦氣檢漏技術(shù)，使密封箱體的精度、剛度提高，漏氣率降低。密封箱體加工技術(shù)的提高給中壓CGIS的發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件。, 工程實際的需要 40.5kV及以下電壓等級的開關(guān)柜采用空氣和固體絕緣的復(fù)合絕緣技術(shù)，應(yīng)用中雖沒有大的問題，但仍存在大氣狀態(tài)的影響，體積較大，隔一定時間要進行監(jiān)測、清掃和維護。近年來出現(xiàn)的中壓CGIS體積更加縮小、不需要維修或少維修。實際工程中需要使用小型化、不受環(huán)境條件影響、可靠性高的開關(guān)設(shè)備。工程建設(shè)的綜合經(jīng)濟效益優(yōu)越。, 企業(yè)發(fā)展的需要 中壓CGIS的技術(shù)含量高，是生產(chǎn)廠家掌握的先進設(shè)計、生產(chǎn)工藝、檢驗技術(shù)、管理水平的具體體現(xiàn)，增強了企業(yè)的競爭實力。對市場而言；中壓開關(guān)柜的用戶多、用量大，要求各不相同，用戶容易選用。 現(xiàn)在國內(nèi)使用的中壓CGIS產(chǎn)品以進口或合資企業(yè)生產(chǎn)的為主，每面柜子的售價在40萬元人民幣左右；國產(chǎn)產(chǎn)品僅占一小部分，每面柜子售價在30萬元人民幣左右。 經(jīng)過多年的研制，國內(nèi)中壓CGIS產(chǎn)品在開發(fā)、生產(chǎn)、運行等各方面都有了長足的發(fā)展，積累了一定的生產(chǎn)、管理、運行、工程設(shè)計的實踐經(jīng)驗。因生產(chǎn)CGIS所需的專用裝備還未完全到位或完善，目前仍處于小批量生產(chǎn)。,2.2中壓C-GIS的技術(shù)特點 2.2.1中壓C-GIS的總體結(jié)構(gòu) 因解決了絕緣插接和焊接工藝問題，7.240.5kV CGIS產(chǎn)品的柜體結(jié)構(gòu)有了很大變化，綜合應(yīng)用氣體絕緣、固體絕緣、界面絕緣等多種絕緣結(jié)構(gòu)，很多元件是插接式的，甚至各氣室都是獨立的，斷路器氣室、母線氣室構(gòu)成積木式結(jié)構(gòu)，單母線、雙母線組合靈活。,基本組成元件及柜型 中壓CGIS按柜的用途可分為進線柜、出線柜、母聯(lián)柜、母線提升柜、測量柜等不同的柜型。對母線實現(xiàn)的主接線方式又細(xì)分為：a. 單母線及單母線分段，b. 雙母線及雙母線分段。按氣室的多少細(xì)分為：a. 單氣室，b. 二氣室，c. 三氣室或多氣室。 各柜型中按氣隔功能及主要組成部件可分為：斷路器氣室、三位置隔離開關(guān)（包括母線或母線的一部分）氣室、電纜隔室、控制及儀表隔室、機構(gòu)隔室，泄壓隔室、固體絕緣母線或母線聯(lián)接器等。,密封殼體的結(jié)構(gòu)類型主要分為三大類：a. 鋼板封閉方箱型，b. 鋁筒或鋼筒封閉圓筒型，c. 部分圓筒、部分方箱型。 進線柜主開關(guān)均配真空斷路器，除此外還配有三位置隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器，多條電纜進線。 出線柜主開關(guān)多為配真空斷路器，也可以配負(fù)荷開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器。出線柜其他元件的配置在很多情況下與進線柜基本一致。,母聯(lián)柜主開關(guān)為真空斷路器，還配有三位置隔離開關(guān)。可以是左聯(lián)絡(luò)，也可以是右聯(lián)絡(luò)，實現(xiàn)母線分段。根據(jù)工程需要可以選配電壓互感器、避雷器等。 母線提升柜需與母聯(lián)柜配合使用，不再配主開關(guān)，配有母線電流互感器、三位置隔離開關(guān)。根據(jù)工程需要可以選配電壓互感器、避雷器等。,CGIS中非常重要的一個元件就是母線聯(lián)接器，其作用是：當(dāng)產(chǎn)品現(xiàn)場安裝拼柜時，在不打開密封箱體上的密封蓋板的情況下采用插接結(jié)構(gòu)使兩個柜體間的母線在電路上連通并承載額定電流，同時在兩柜之間的主母線導(dǎo)體與金屬外殼間建立固體的界面絕緣。用類似結(jié)構(gòu)也可解決其它高壓元件的絕緣插接。,總體布置 采用了新型的硅橡膠連接頭， CGIS結(jié)構(gòu)由箱式向鎧裝式發(fā)展，形成互不影響的獨立氣室、積木式結(jié)構(gòu)，組合靈活；以低壓力SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，在諸多方面與空氣絕緣開關(guān)柜、GIS存在較大的區(qū)別；利用方形容器布置高壓元件；專用的真空滅弧室，使中壓CGIS外形尺寸大大減?。粚Ｓ玫娜恢酶綦x開關(guān)及其操動機構(gòu)，將隔離、接地復(fù)合為一體，在實現(xiàn)接通、隔離、接地功能的同時，減少了元件數(shù)、降低了制造成本，提高了可靠性；按智能化的要求配置新型傳感元件。,縱觀各種類型的中壓CGIS，可以明顯的看出總體結(jié)構(gòu)與母線的結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，母線的結(jié)構(gòu)對總體結(jié)構(gòu)有限制要求。為了使母線在現(xiàn)場便于安裝，總體結(jié)構(gòu)自然就順應(yīng)母線結(jié)構(gòu)來確定了。一次主回路僅母線、三位置隔離開關(guān)、斷路器三個主要模塊，按它們的相對位置總體結(jié)構(gòu)可以劃分為三大類：上中下布置、下中上布置、后中前布置?？傮w結(jié)構(gòu)給人感覺是更多地吸收了常規(guī)開關(guān)柜的技術(shù)，實際上是GIS技術(shù)與開關(guān)柜技術(shù)的有機結(jié)合。,目前有三種類型母線結(jié)構(gòu)并存：氣體絕緣母線；插接式固體絕緣母線；充氣母線室+母線連接器。充氣絕緣母線+母線連接器或插接式固體絕緣母線的使用解決了現(xiàn)場不用抽真空、充氣等處理SF6氣體的問題。優(yōu)點除了不受塵埃和凝露的影響外，便于母線連接、分段或改接。,上中下布置的典型產(chǎn)品有日本三菱公司的HS-X型、FUJI ELECTRIC 公司CGIS 2100型、SIEMENS公司的 NX PLUS型、ABB公司ZX2 型。非常適合于插接式固體絕緣母線，或者充氣母線室+母線連接器。,三菱公司 HS-X型1224kV C-GIS,西高所開發(fā)的XGN46-40.5(Z)/T125025型 C-GIS結(jié)構(gòu)示意圖,下中上布置的典型產(chǎn)品有ABB公司的ZX1.2，非常適合于充氣母線室+母線連接器。,ABB公司ZX1.2 型1240.5kV C-GIS,后中前布置的典型產(chǎn)品有AREVA公司的 WS型1240.5kV CGIS，非常適合于氣體絕緣母線。,AREVA WS型1240.5kV C-GIS,2.2.2典型產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù),主要幾家公司典型產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)為：額定電流12502500A；40.5kV級1min工頻耐受電壓85kV或個別95kV，雷電沖擊耐受電壓185kV；額定短時耐受電流31.5kA，額定峰值耐受電流80kA，額定短路開斷電流31.5kA，SF6氣體額定壓力（20時、表壓）：0.05MPa及以下；外形尺寸：當(dāng)額定電流1250A 及以下時柜寬600或以下，額定電流1250A以上時柜寬800，柜高2300左右，柜深1700左右。,2.2.3絕緣結(jié)構(gòu),使用的絕緣類型有氣體絕緣、沿面絕緣、固體絕緣、界面絕緣。 氣體絕緣：在主回路導(dǎo)體與密封箱體之間用SF6氣體絕緣。 沿面絕緣：用固體絕緣件作介質(zhì)，構(gòu)成主回路導(dǎo)體、斷路器、隔離開關(guān)的電極等的帶電部分與密封箱體之間的對地絕緣或?qū)w間的相間絕緣。SF6氣體中的沿面絕緣特性取決于最大電場，一產(chǎn)生電暈就很容易引起沿面的閃絡(luò)，所以即使在絕緣件的沿面上也必須有為實現(xiàn)電場衰減的結(jié)構(gòu)。SF6氣體、電極以及絕緣件接觸的部分會出現(xiàn)電場上升現(xiàn)象，對電場產(chǎn)生影響，成為絕緣上的薄弱點。,固體絕緣：采用環(huán)氧樹脂材料作絕緣介質(zhì)，中間是高壓導(dǎo)體，澆注成形，表面通過液態(tài)金屬噴鍍法進行鋅噴鍍或通過涂敷半導(dǎo)電層等方法設(shè)置一接地的金屬層或半導(dǎo)電層。中間高壓導(dǎo)體與接地的金屬層或半導(dǎo)電層間靠固體絕緣材料耐受電壓。表面層粘合力大小與噴鍍的種類、粒度、金屬噴鍍槍、膜厚等有關(guān)。表面層萬一發(fā)生碰撞、剝落，其端部就會造成局部放電的發(fā)生。 界面絕緣：將硅橡膠等彈性材料壓接在環(huán)氧樹脂的面上，用該界面維持絕緣。與表面壓力、界面光潔度、V-t特性有關(guān)。,2.2.4新型密封殼體結(jié)構(gòu)及密封殼體的焊接、檢漏工藝技術(shù),新的板金工藝應(yīng)用，即激光切割+折彎+焊接/鉚焊。由于激光切割的高靈活性、高精度，三維設(shè)計技術(shù)的成熟與普及，可以應(yīng)用更加合理、美觀、成本低、質(zhì)量高、工期短的設(shè)計新結(jié)構(gòu)與新的工藝流程。 新的焊接工藝應(yīng)用，即激光焊接。由于激光焊接的高精度、非常小的熱影響區(qū)、高的穿透性，應(yīng)用新焊接結(jié)構(gòu)、加強筋結(jié)構(gòu)與新的工藝流程，使焊接后的部件無變形或小變形、剛度大大提高，焊縫質(zhì)量大大提高，外形美觀。,螺柱焊接工藝的應(yīng)用，即螺柱焊技術(shù)。由于螺柱焊結(jié)構(gòu)簡單、熱影響區(qū)小、高的焊接強度以及靈活性好，應(yīng)用于板上或筋上，容易實現(xiàn)無縫連接，螺紋尺寸M3M20都可選用，焊后的部件無變形，焊縫質(zhì)量可靠，外形美觀。 同步抽真空工藝和氦檢漏技術(shù)的應(yīng)用。中壓CGIS在生產(chǎn)、正常運行的中，承受的正壓力多在0.08MPa以下，而生產(chǎn)中抽真空的過程中承受的負(fù)壓力，約為0.1MPa。為了減少密封箱體在制造過程中受到較大壓力差的不利影響，采用了抽真空工藝，即；密封箱體放入比其略大的密封容器內(nèi)，密封箱體、密封容器同時抽真空，維持二者間的壓力差小于0.03MPa，最終二者都抽至真空。,氦檢漏技術(shù)就是利用抽真空工藝在二者同步都抽至真空的條件下，向密封箱體注入氦氣，在密封容器內(nèi)收集氦氣的數(shù)量，快速、高精度測量密封箱體的年泄漏率。在確定密封箱體的年泄漏率合格的情況下，回收氦氣。然后，同時向密封箱體充入絕緣氣體（SF6或N2）、向密封容器充入空氣，并維持二者間的壓力差小于0.03MPa，密封容器充大氣壓后，密封箱體充至額定壓力。采用這種工藝首先對環(huán)境沒有污染；其次檢測精度高，可檢測年泄漏率0.01；再者檢測效率高；最后密封箱體不會因為生產(chǎn)過程收受大于額定充氣壓力的壓力，不至使密封箱體過于變形。,2.2.5真空斷路器和真空滅弧技術(shù),中壓CGIS中配置的斷路器要求開斷能力強、電壽命長、可靠性高，滅弧室部分免維護。真空滅弧室的絕緣性能好，觸頭開距小，電弧電壓低，電弧能量小，開斷時表面燒損輕微。因此，真空斷路器的機械壽命和電壽命都很高。通常機械壽命和開合負(fù)載電流的壽命都在萬次以上。允許開合額定短路開斷電流的次數(shù)多在20次以上，特別適合于要求頻繁操作的場所。這是其它斷路器無法比擬的，因此中壓CGIS中90配置的是真空斷路器。,2.2.6三位置隔離開關(guān),三位置隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)分為直動導(dǎo)電桿型與轉(zhuǎn)動閘刀型兩大類。布置方式有沿柜寬布置三相的正裝和沿柜深方向布置三相的側(cè)裝，均為三相機械聯(lián)動。聯(lián)動桿有兩種類型：轉(zhuǎn)動式三相聯(lián)動，可以是一根轉(zhuǎn)軸同時帶動三相刀閘轉(zhuǎn)動，也可以是三根轉(zhuǎn)軸通過變換成為同時分別帶動三相導(dǎo)電桿的直動；平動式三相聯(lián)動，可以是一根拉桿同時帶動三相刀閘轉(zhuǎn)動，也可以是由三根拉桿同時分別帶動三相刀閘轉(zhuǎn)動。,2.2.7傳感技術(shù)、新型數(shù)字技術(shù)與軟件技術(shù),采用了現(xiàn)代傳感技術(shù)，配置了多種傳感器，如電流/電壓傳感器、位置傳感器、密度傳感器等，將新型科技成果應(yīng)用于中壓CGIS，實現(xiàn)了傳感元件數(shù)字化。 利用數(shù)字技術(shù)與軟件技術(shù)，以實現(xiàn)中壓CGIS產(chǎn)品的就地或遠(yuǎn)程控制、保護、測量、通訊、顯示、監(jiān)視、故障錄波和事件記錄等功能以及智能化。 電子式電流電壓互感器是電力系統(tǒng)中測量、保護和計量電壓電流參量的一種新的技術(shù)方案。隨著電力系統(tǒng)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，電子式互感器替代傳統(tǒng)電磁式互感器是一個必然的趨勢。,2.3中壓 CGIS產(chǎn)品發(fā)展趨勢,研究非SF6氣體的絕緣特性 新型絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造技術(shù)的研究 開斷技術(shù)的研究 重要零部件裝配前的無損探傷檢測，如絕緣子無損探傷檢測、密封箱體探傷檢測等。,智能化，實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測，建立計算機輔助維護系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng) 降低成本 專業(yè)化生產(chǎn)，流水線裝配 研究絕緣件老化的在線檢測與診斷系統(tǒng)。 研究預(yù)防故障事故的保護監(jiān)控系統(tǒng)。 強調(diào)模擬工具的開發(fā)與應(yīng)用,3.1 概述 近十年來，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。可自由擴展的SF6環(huán)網(wǎng)柜得到進一步發(fā)展，配用新型SF6負(fù)荷開關(guān)，常將兩個進出線+一個變壓器保護的三單元做成間隔式或一體式結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)需要擴展為更多單元集成的二次配電用開關(guān)柜，密封殼體用2.53mm普通鋼板或不銹鋼焊接而成，壽命期內(nèi)一次性密封，提高了設(shè)備運行的可靠性和穩(wěn)定性，減少了運行和維護費用，實現(xiàn)了設(shè)備的小型化，負(fù)荷開關(guān)即可電動亦可手動分、合閘，保護變壓器用的組合電器為電動或手動合閘，彈簧儲能脫扣分閘。,3. 環(huán)網(wǎng)柜與二次配電用多回路開關(guān)柜的設(shè)計,3.2 環(huán)網(wǎng)柜與二次配電用多回路開關(guān)柜技術(shù)特點,3.2.1總體結(jié)構(gòu)及參數(shù) 國外多回路配電柜品種較多、且系列化，因是限定在配電網(wǎng)使用參數(shù)上基本相差不大。從表中可以看出，主要技術(shù)參數(shù)可以歸納如下： 額定電壓：7.2、12、17.5、24、少數(shù)達(dá)36kV； 額定電流：200、400、630、個別產(chǎn)品母線部分達(dá)1250A； 額定短時耐受電流：16、20、25kA； 額定峰值耐受電流：40、50、63kA； 外形尺寸：柜寬多為350 mm左右，最小柜寬為210mm。,3.2.2 密封箱體一次性密封,一般設(shè)計為密封壓力系統(tǒng)，殼體由2.53mm的鋼板或不銹鋼焊成，通過整板折彎可使得焊縫長度最短。壽命期內(nèi)一次密封，在箱體上僅有連接高壓電纜和操動機構(gòu)的孔，不需要維護充氣隔室。為了防止內(nèi)部電弧故障引起爆炸，在殼體上裝有防爆膜片。,3.2.3 配用簡單開斷的負(fù)荷開關(guān),配用負(fù)荷開關(guān)可實現(xiàn)如下功能： a.控制回路、開合負(fù)荷電流、過載電流； b.配合熔斷器實施故障電流和過載電流保護； c.用以開合并聯(lián)電抗器、電動機、配電線閉環(huán)電流、電容器組、空載電纜； d.實施配電線路（含環(huán)網(wǎng)配電）分段和重構(gòu)功能。,負(fù)荷開關(guān)有多種結(jié)構(gòu)型式：有去離子?xùn)攀?、真空式、壓氣式。但大多?shù)公司都采用SF6作滅弧介質(zhì)，這是因為SF6有優(yōu)良的滅弧性能且SF6負(fù)荷開關(guān)僅開斷額定電流，而不開斷短路電流，成本比較低廉。在壓氣式負(fù)荷開關(guān)中又有直動式和回轉(zhuǎn)式；直動式負(fù)荷開關(guān)導(dǎo)電桿上下直線運動，合、分電路；旋轉(zhuǎn)式負(fù)荷隔離開關(guān)，導(dǎo)電桿及其附件旋轉(zhuǎn)形成氣吹，并形成單斷口或雙斷口，一般行程較短。,依靠聯(lián)合使用的高壓熔斷器可以開斷大到網(wǎng)絡(luò)的短路電流。去離子?xùn)旁?，在開關(guān)分?jǐn)鄷r，閘刀的運動使電弧拉長，在電動力的驅(qū)動下，電弧移到去離子?xùn)牌?，并被分割成若干串?lián)的短電弧。但電弧被驅(qū)動到特別設(shè)計的去離子?xùn)艃?nèi)時。電弧就被冷卻。當(dāng)電流過零時，如果刀閘已經(jīng)到達(dá)能承受暫態(tài)恢復(fù)電壓（TRV）的位置，電弧就熄滅了。依此原理，燃弧時間能被限制在10ms以內(nèi)。,3.2.4 使用限流熔斷器對終端變壓器或饋電線路出線保護,負(fù)荷開關(guān)+限流熔斷器可實現(xiàn)如下功能： a.控制、開合、隔離變壓器及其配送回路； b.對中壓變壓器的中壓側(cè)、變壓器及低壓配電回路內(nèi)的短路電流及過載電流進行保護； c.快速有效地在10ms以內(nèi)切除變壓器內(nèi)部故障，從而有效保護變壓器安全。,組合電器較之?dāng)嗦菲饔腥缦聝?yōu)點： a.在配電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合，負(fù)荷開關(guān)斷口具有隔離斷口的性能，熔斷器有限制過電流產(chǎn)生的熱和電動效應(yīng)的特性，保證與斷路器等同性能的情況下，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、制造成本低； b.熔斷器對過載或短路電流具有感識性能，并通過撞擊器動作觸發(fā)，可以不需要外圍的二次輔助設(shè)備和裝置； c.運行維護簡單。負(fù)荷開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，熔斷器動作后僅限于更換熔斷件；,d.對故障的反映速度快。故障電流直接自能地啟動熔斷器及其撞擊器動作，而斷路器不能超越繼電保護響應(yīng)和其機構(gòu)的固有分閘時間； e.熔斷器的限流截斷和允通特性，降低了與之串聯(lián)的回路中所有元件的動熱穩(wěn)定性能要求。,3.2.5 配用輕型斷路器擴展使用場合,二次配電的首端，容量較大，額定電流、短路電流更大，需要配用斷路器。 二次配電中配用的斷路器容量都不大，額定電流1250A，額定短路開斷電流25kA。 斷路器可實現(xiàn)如下功能： 作為環(huán)網(wǎng)柜、開閉所等進線開關(guān)，有效承載和保護所轄中壓配電系統(tǒng)內(nèi)較大故障電流。 配合數(shù)字式綜合繼電器作為出線開關(guān)，有效承載所轄中壓配電系統(tǒng)內(nèi)稍大的額定電流，有效承載和保護所轄中壓配電系統(tǒng)內(nèi)較大故障電流。,3.2.6 通過柜型擴展實現(xiàn)開關(guān)柜其它功能,通過柜型擴展實現(xiàn)與一般開關(guān)柜相等的其他功能。 設(shè)置繼電器、計量元件、通訊元件、補償電容器、避雷器、智能化單元可實施計量、保護、無功補償、遙訊、遙控、遙測等配電自動化功能。,3.2.7 便于現(xiàn)場安裝的電纜插接件,電纜插接件，用于線路進、出線的聯(lián)接，一般做成全屏蔽型，安全可靠。電纜插頭有內(nèi)錐式和外錐式兩種，其形狀有直式、彎角式和T型。額定電流一般在200630A。美國、法國、德國等國家都制定有電纜插頭件的標(biāo)準(zhǔn)。,3.2.8 更多地采用數(shù)字化二次控制回路,二次控制回路：國外比較先進的產(chǎn)品，二次元件已采用了傳感技術(shù)和數(shù)字技術(shù)，二次控制回路采用集成方式就地或遠(yuǎn)程控制、保護、計量、監(jiān)視、通訊為一體的微機控制管理系統(tǒng)模塊，使多回路配電開關(guān)柜向小型化、模塊化、智能化方向發(fā)展。,3.2.9 友好的操作界面,操動機構(gòu)位于正面，設(shè)計了友好的操作界面，確保操作人員和維護人員的安全。設(shè)有觀察窗，可以監(jiān)視主開關(guān)、接地開關(guān)的觸頭運行狀態(tài)，一次線路模擬單線圖和模擬顯示器可以顯示開關(guān)內(nèi)部狀態(tài)，使操作簡捷、正確、安全。,3.2.10 柜體的小型化,柜體的小型化。使用了三工位負(fù)荷開關(guān)，有效地減少零部件數(shù)量，整體結(jié)構(gòu)更緊湊；限流熔斷器也向小型化發(fā)展，兩者結(jié)合，柜體越來越小。 柜體采用鎧裝結(jié)構(gòu)，母線室與開關(guān)室之間，開關(guān)室與電纜室之間均有金屬隔板，防護等級可達(dá)IP67。,3.2.11 在全封閉系統(tǒng)中進行氣體處理,SF6氣體在制造過程和現(xiàn)場安裝時都有泄漏或排放倍受關(guān)注?，F(xiàn)在通過設(shè)計可使SF6在制造過程和現(xiàn)場安裝的全部過程都處于一個總的封閉系統(tǒng)中，消除了制造中SF6的泄漏或排放，消除了現(xiàn)場氣體的處理問題。采取的工藝措施是把焊接完成后的環(huán)網(wǎng)柜放入一個特殊的容器中，此容器的作用是在抽真空過程中提供一個不變的壓差以及用作檢查泄漏和對箱體充入氣體。,3.3 組合電器設(shè)計中幾個典型問題的考慮,3.3.1 額定短路開斷電流 3.3.2 額定電流 3.3.3 轉(zhuǎn)移電流的確定 3.3.4交接電流的確定 3.3.5熔斷器的低過電流特性 3.3.6熔斷器、負(fù)荷開關(guān)、變壓器的配合,3.4 西高所開發(fā)的固定式氣體絕緣二次配電開關(guān)設(shè)備,3.4.1產(chǎn)品特點 所有高壓帶電部件全部密封在低壓力SF6氣體中，實現(xiàn)小型化、輕量化。 模塊化設(shè)計，由不同模塊組合實現(xiàn)各種主接線，并可根據(jù)需要變換組合方式形成多回路開關(guān)系統(tǒng)。 不受環(huán)境條件影響。, 采用不同界面絕緣結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)高壓部件的插接與柜體的擴展。 全屏蔽電纜進出線。 可配用斷路器或斷路器柜。 可配用高壓監(jiān)視元件、綜合數(shù)字式繼電器。 可配高壓計量柜。 可加裝遙控和監(jiān)控單元。,具有以下幾種基本柜型： 兩進一出環(huán)網(wǎng)柜， 負(fù)荷開關(guān)柜， 負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器柜， 斷路器柜， 高壓計量柜， 母線提升柜， 母線分段柜。,還可派生成其它產(chǎn)品： 戶外SF6環(huán)網(wǎng)柜 戶外開閉所 柱上SF6負(fù)荷開關(guān) 箱式變電站,3.4.2 主要技術(shù)參數(shù),環(huán)網(wǎng)柜主要技術(shù)參數(shù) 額定電壓 kV： 12 額定電流 A ：630 100 1min工頻耐受電壓kV ：42 雷電沖擊耐受電壓kV ：75 額定有功負(fù)載開斷電流A ：630 轉(zhuǎn)移電流開斷能力A ：1700 額定短路關(guān)合電流kA ：50 額定短路開斷電流kA ：31.5,斷路器主要技術(shù)參數(shù),額定電壓 kV： 12 額定電流 A ：630 1min工頻耐受電壓kV ：42 雷電沖擊耐受電壓kV ：75 額定短路開斷電流kA ：20 額定短路關(guān)合電流kA ：50 額定短時耐受電流 kA ：20 額定短路持續(xù)時間 s：4 額定峰值耐受電流 kA ：50 分閘時間ms：3560 合閘時間 ms：4080,3.4.3 外形及尺寸,環(huán)網(wǎng)柜軸視圖,10501400810（二進一出） 3501400810（單柜）,負(fù)荷開關(guān)柜軸視圖,組合電器柜軸視圖,負(fù)荷開關(guān)柜單獨使用情況側(cè)視圖,環(huán)網(wǎng)柜與負(fù)荷開關(guān)柜并柜正面示意圖,操動機構(gòu)示意圖,負(fù)荷開關(guān)示意圖,斷路器柜側(cè)面剖視圖,斷路器柜正視圖,戶外環(huán)網(wǎng)柜(斷路器單獨使用情況)打開門板后軸視圖,計量柜正面剖視圖,母線分段柜（帶電流互感器）正面剖視圖,3.4.4 發(fā)展趨勢,隨著城市用電負(fù)荷的不斷增長，對供電可靠性的要求越來越高，高性能的環(huán)網(wǎng)配電、多回路配電、開閉所等已成為二次配電系統(tǒng)中不可替代的重要設(shè)備之一，