鋁合金空氣絕緣母線槽的研究

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20世紀(jì)90年代后期，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的沿海地區(qū)及一些較發(fā)達(dá)的內(nèi)陸地區(qū)廣泛采用了環(huán)網(wǎng)結(jié)線及多回路配電的開閉所、開關(guān)站模式，以優(yōu)化電纜配電電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。SF6全絕緣開關(guān)柜具有全封閉、免維護(hù)、尺寸小、性能優(yōu)異、安全可靠的特點(diǎn)，深受用戶的歡迎。環(huán)網(wǎng)柜由最初的空氣絕緣環(huán)網(wǎng)配電單元發(fā)展到緊湊型SF6環(huán)網(wǎng)配電單元，最近發(fā)展到可擴(kuò)展的SF6全絕緣環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜，使SF6全絕緣開關(guān)技術(shù)獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、光纖通訊技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜中，使產(chǎn)品更加小型化、智能化。

　　SF6全絕緣環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜的技術(shù)特點(diǎn)

　　SF6全絕緣環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜的技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　（1）模塊化設(shè)計(jì)，各單元模塊可任意組合和擴(kuò)展而無需充放氣，便于方案組合及高壓計(jì)量的設(shè)計(jì)，適應(yīng)范圍廣。SF6全絕緣斷路器進(jìn)出線柜（真空或SF6滅?。?、負(fù)荷開關(guān)進(jìn)出線柜、母聯(lián)柜、計(jì)量柜、負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器柜，以及TV柜（帶開關(guān)或不帶開關(guān)），組合方案可為單單元、兩單元、三單元、四單元等緊湊組合，為SF6全絕緣環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜提供了廣闊的應(yīng)用前景。

　　（2）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，全絕緣結(jié)構(gòu)的一次部分防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP67.

　?。?）具有三工位的負(fù)荷開關(guān)焊接在充SF6氣體的密封不銹鋼殼內(nèi)，氣密性非常好，用氣量少，可保證30年不漏氣，符合環(huán)保的要求，既適合戶內(nèi)也可在戶外配置金屬或非金屬外殼使用，或放入地下、半地下變電所使用。

　?。?）操動(dòng)機(jī)構(gòu)采用耐腐蝕金屬，轉(zhuǎn)動(dòng)部分的軸承均為自潤(rùn)滑設(shè)計(jì)，產(chǎn)品不受環(huán)境影響，免除定期保養(yǎng)，并與外界連接方便，這樣使操作功小、可靠性高、壽命更長(zhǎng)。

　?。?）擴(kuò)展母線采用插拔式硅橡膠連接器，全絕緣和屏蔽，確保導(dǎo)電可靠性，且不受周圍環(huán)境影響。組合連接及擴(kuò)展方便，便于今后用戶或變電所的增容改造。

　?。?）采用預(yù)制式硅橡膠絕緣的電纜終端在正面插接，免除了負(fù)荷開關(guān)柜由于體積小、空間窄，帶來的電纜安裝不方便的缺點(diǎn)。檢修時(shí)可拆卸、快速恢復(fù)、安裝方便；外表面使用新型半導(dǎo)體材料作屏蔽層，運(yùn)行時(shí)外表面接地，不受潮濕、凝露、塵埃、污穢等的影響，安全性更高；免維護(hù)；外觀多樣、新穎、美觀，可分支或并聯(lián)；具有防洪水功能，可在水下4.5m短時(shí)運(yùn)行。

　　（7）為了適應(yīng)配電網(wǎng)自動(dòng)化及提高配電可靠性要求，新型多回路配電柜可以根據(jù)需要加裝電動(dòng)機(jī)構(gòu)、TV及配電網(wǎng)控制終端單元等，具備三遙功能?？蓪?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方對(duì)主元件運(yùn)行狀態(tài)及故障監(jiān)視、遠(yuǎn)方抄表、遠(yuǎn)方操作等。

　?。?）柜體小型化設(shè)計(jì)，使用了三工位旋轉(zhuǎn)式負(fù)荷開關(guān)，有效地減少零部件數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械五防聯(lián)鎖。真空斷路器充以SF6氣體絕緣，利用真空滅弧和SF6氣體絕緣的各自優(yōu)勢(shì)，使整體結(jié)構(gòu)更加緊湊；限流熔斷器也向小型化、大容量、高分?jǐn)嗄芰?、快速熔斷方向發(fā)展，兩者結(jié)合，使柜體越來越小。

　?。?）友好的操作界面，確保操作人員和維護(hù)人員的安全。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(jiǎn)捷、正確、安全。

　　SF6全絕緣負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器

　　2.1技術(shù)特點(diǎn)

　　SF6負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器除上述技術(shù)特點(diǎn)外，另有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：（1）全絕緣結(jié)構(gòu)的SF6負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器，熔斷器小室由硅橡膠及絕緣子雙層絕緣密封并帶機(jī)械聯(lián)鎖，安全可靠、防洪水、防凝露，防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP67.

　?。?）熔斷器先安裝在支架上，再自動(dòng)導(dǎo)入熔斷器小室，保證熔絲接觸可靠。熔斷器直接從正面與左、中、右三相接觸，便于快速更換熔絲。（3）具有熔斷器過熱保護(hù)，熔斷器發(fā)熱嚴(yán)重時(shí)自動(dòng)跳閘，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器事故隱患。

　?。?）熔斷器支座置于SF6氣體中，并水平布置，極大地均勻了電場(chǎng)、并減小了體積。

　　（5）可配置微機(jī)實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)，變壓器過流故障由負(fù)荷開關(guān)開斷，短路故障由熔斷器開斷，對(duì)變壓器的保護(hù)更合理，可取代斷路器對(duì)1250kVA及以下的變壓器進(jìn)行全范圍保護(hù)。

　　2.2保護(hù)變壓器的應(yīng)用

　　負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器保護(hù)變壓器可以限制短路電流值，使變壓器免于承受突發(fā)短路故障電流，并在10ms以內(nèi)快速切除變壓器內(nèi)部短路故障，防止由于內(nèi)部電弧引起的壓力升高而導(dǎo)致變壓器油箱變形、開裂，使變壓器得到更為可靠合理的保護(hù)。而對(duì)于變壓器低壓側(cè)端部短路，合理地選用高壓熔絲，由高壓側(cè)熔斷器切除低壓側(cè)端部短路故障，可以有效地保護(hù)變壓器。

　　無論采用SF6負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器的結(jié)構(gòu)形式，還是斷路器的結(jié)構(gòu)形式，都可以對(duì)變壓器起到保護(hù)作用，但比較而言，負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器對(duì)變壓器保護(hù)更具其獨(dú)到的一面：

　?。?）SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器比斷路器結(jié)構(gòu)形式造價(jià)更便宜；若斷路器的價(jià)格為100%，則SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器的價(jià)格僅為20%，進(jìn)口SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器與國(guó)產(chǎn)斷路器柜的價(jià)格相比也僅為1/3左右。

　?。?）SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器的制造相對(duì)斷路器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料消耗少、可靠性高，其關(guān)鍵制造工藝為殼體焊接密封技術(shù)和檢漏技術(shù)。變壓器得到更為可靠合理的保護(hù)。而對(duì)于變壓器低壓側(cè)端部短路，合理地選用高壓熔絲，由高壓側(cè)熔斷器切除低壓側(cè)端部短路故障，可以有效地保護(hù)變壓器。

　　無論采用SF6負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器的結(jié)構(gòu)形式，還是斷路器的結(jié)構(gòu)形式，都可以對(duì)變壓器起到保護(hù)作用，但比較而言，負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器對(duì)變壓器保護(hù)更具其獨(dú)到的一面：

　?。?）SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器比斷路器結(jié)構(gòu)形式造價(jià)更便宜；若斷路器的價(jià)格為100%，則SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器的價(jià)格僅為20%，進(jìn)口SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器與國(guó)產(chǎn)斷路器柜的價(jià)格相比也僅為1/3左右。

　?。?）SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器的制造相對(duì)斷路器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料消耗少、可靠性高，其關(guān)鍵制造工藝為殼體焊接密封技術(shù)和檢漏技術(shù)。

　?。?）根據(jù)歐洲一些電力公司的實(shí)踐，負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器保護(hù)變壓器的特性比斷路器更好，帶繼電保護(hù)的斷路器開斷時(shí)間要60ms以上，而熔斷器在大電流時(shí)10ms就可以快速熔斷，而且還限制了短路電流的升高，免除了變壓器受突發(fā)短路的損害。

　　（4）SF6負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器帶無電源的繼電保護(hù)裝置，彌補(bǔ)了熔斷器在變壓器過流部分無保護(hù)的缺陷。負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器的無電源繼電保護(hù)裝置與斷路器的繼電保護(hù)裝置相比，不用外加電源，省去了為斷路器的繼電保護(hù)提供電源的TV柜或直流屏，保護(hù)更簡(jiǎn)單，造價(jià)更便宜。一臺(tái)負(fù)荷開關(guān)進(jìn)線，一臺(tái)計(jì)量，一臺(tái)負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器柜，不需外加電源，就可完成對(duì)用戶變壓器的保護(hù)。而傳統(tǒng)斷路器設(shè)計(jì)方案，需要一臺(tái)斷路器進(jìn)線柜，一臺(tái)計(jì)量柜，一臺(tái)TV柜，一臺(tái)斷路器出線柜，兩臺(tái)斷路器都需要繼電保護(hù)及高性能TA，而且每臺(tái)開關(guān)柜都需要加熱器，因此造價(jià)和耗能高，故障環(huán)節(jié)多。

　?。?）實(shí)際運(yùn)行中變壓器以1250kVA及以下的容量占大多數(shù)，其額定電流大部分在72A以下，而斷路器的額定電流一般都設(shè)計(jì)在1250A～3150A范圍，保護(hù)1250kVA及以下的變壓器顯然是大馬拉小車，結(jié)構(gòu)不甚合理。使用負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器結(jié)構(gòu)，高壓熔斷器保護(hù)各自管轄的變壓器，簡(jiǎn)化了與上級(jí)斷路器配合關(guān)系，調(diào)試及維護(hù)要方便得多。

　　結(jié)束語

　　SF6負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器取代斷路器保護(hù)1250kVA及以下的變壓器是完全可行的，既可對(duì)變壓器有一個(gè)全面的、合理的保護(hù)，又造價(jià)合理，保護(hù)簡(jiǎn)單。同樣的條件下，用戶有能力購買性能檔次更高的免維護(hù)產(chǎn)品。所以SF6全絕緣環(huán)網(wǎng)柜或多回路配電柜的技術(shù)特點(diǎn)是非常明顯的，而且負(fù)荷開關(guān)廠熔斷器組合電器不失為一種保護(hù)配電變壓器的理想產(chǎn)品。