淺析固體絕緣環網柜的技術

馬興端

(浙江省電力公司舟山啟明電力設計院,浙江舟山 316000)

淺析固體絕緣環網柜的技術

馬興端

(浙江省電力公司舟山啟明電力設計院,浙江舟山 316000)

固體絕緣環網柜在環網柜技術發展過程中是一個重要的節點,有著里程碑式的意義。本文介紹了固體絕緣環網柜產生的背景,固體絕緣環網柜的定義以及固體絕緣環網柜的特點,針對固體絕緣環網柜產業發展過程遇到的問題進行認真分析,并指出了固體絕緣環網柜今后發展的方向。

固體絕緣 環網柜 固封極柱 溫度測量

環網供電的主要方式是將供電網連接成環形,這種方式的優點是用戶獲得電源時可以從兩個方向獲得,同時配用電系統的可靠性也得到了很大的提高。環網供電的實現依靠的關鍵設備是環網柜,環網柜在實際應用中遇到了很多問題,為了解決這些問題,固體絕緣環網柜誕生,這種網柜已經取得了小范圍的應用和推廣。

1 固體絕緣環網柜的定義與特點

1.1 固體絕緣環網柜的定義

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

1.2 固體絕緣環網柜的特點

固體絕緣環網柜的特點有以下幾點:

(1)固體絕緣環網柜的外殼結構比較簡單,同時將壓力氣箱部件取消,與傳統柜相比不會產生SF6導致環境被污染;

(2)通過使用固體絕緣環網柜可以提升電網的智能化水平;(3)通過采用拼裝和組合結構,實現模塊化設計;(4)固體絕緣環網柜可在多種惡劣環境下使用。

2 固體絕緣環網柜的關鍵技術

固體絕緣環網柜的關鍵技術包括固封極柱技術、三工位隔離開關、絕緣母線和連接技術、測點溫度在線監測、滅弧介質、觸頭材料與絕緣的材料等,通過研究和應用這些關鍵技術,可以推進固體絕緣環網柜的升級換代。

2.1 固封極柱技術的研究

為了將真空滅弧室、主導電回路以及絕緣支撐等結構有機結合為一個整體,同時也為了使得周圍環境無法影響真空滅弧室,固體絕緣環網柜采用固封極柱技術,通過該技術可以達到上述效果,同時也極大的提高了環網柜的絕緣性能和防污穢、防凝露能力。保證固封極柱封裝質量的措施有:檢驗外形尺寸、工頻耐壓和局放;開展固封極柱的樹脂材料的檢測、X光探傷、高低溫試驗、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的難題和使得固封后的電場均勻分布。

2.2 三工位隔離開關技術的研究

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,隔離位置是指主斷口在分開狀態,接地位置是指接地刀合入。對于環網柜中的負荷開關同樣要求需要有切斷負荷、隔離電路、可靠接地的三工位。固體絕緣環網柜使用的是真空滅弧室,真空滅弧室只能開斷不能隔離,為了達到隔離的作用,可以采用在負荷開關前架上一個三工位的隔離開關,一次來形成明顯的斷開點。這就提出了開發三工位隔離開關和三工位滅弧室的課題,還需要進一步加強研究。

2.3 絕緣母線和連接技術的研究

環網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不利用安全和節省空間,這主要是因為現在的配電設備越來越朝著小型化、免維護和環保的方向發展。絕緣母線和連接技術的研究還需要進一步開拓和研究。

2.4 測點溫度在線監測技術研究

由于固體絕緣網柜柜內的空間比較狹小,而由此帶來了各個元器件的發熱無法有效的散去,導致固體絕緣網柜柜內的發熱較為嚴重,對環網柜的運行造成威脅。由此就需要進行環網柜內測點溫度的在線監測技術研究,從而實現環網柜內的測點溫度檢測,并傳輸到遠控計算機上。

2.5 操作機構的技術研究

固體絕緣環網柜使用過程中發現由于彈簧操作機構帶來了很多不便。需要對操作機構進行進一步的研究。比較適合環網柜的操作機構是永磁操作機構,該操作機構的特點是處理大、重量輕、操控方便和動作可靠,同時其所需的電源容量也較小。與彈簧機構相比較,永磁操作機構的零件數量也大大減少,同時結構也大大的簡化。當環網柜在合閘位置時,可以通過永久磁鐵將動靜鐵芯提高的低磁阻抗通道將動鐵心保持在合閘位置,當環網柜在分閘位置時通過分閘彈簧保持,因此機械傳動非常簡潔。

2.6 滅弧介質、觸頭材料與絕緣介質的研究

我們電氣開關的滅弧介質通常使用的是SF6氣體和真空。使用真空滅弧室存在以下兩個問題,一是真空開關的觸頭材料直接影響到截流值。銅鉻觸頭材料時目前經常采用的觸頭材料,該材料已經明顯的降低了真空開關的截流水平,開斷容性負載時候通常不會發生重燃現象。非金屬碳做觸頭材料可以降低開關的截流值更小,這還有待進一步研究和試驗。二是使用真空滅弧時容易出現較高的操作過電壓。避免操作過電壓是需要進一步研究的問題。同時更好的絕緣材料也是需要進一步研究的問題。

3 當前固體絕緣環網柜產業面對與需要解決的問題

(1)品牌優勢不明顯。固體絕緣環網柜的國內自主品牌處于模仿階段,沒有較大的優勢。

(2)產品價格上處于劣勢。與SF6間隔單元的價格相比,固體絕緣環網柜的價格較高,這就使得購買的客戶較少。

(3)產品使用壽命上沒有得以充分檢驗。固體絕緣環網柜使用壽命的檢驗目前還是個難題。而對于其他類型的合格環網柜,基本都能確保產品使用壽命在20年以上。因此有必要在固體絕緣環網柜的使用壽命檢驗上進行大量試驗。

4 結語

從技術可靠性和環保要求來看,固體絕緣環網柜具有全面取代SF6氣體絕緣環網柜的趨勢。而且國家電網公司規定在新增的環網柜投資中,固體絕緣環網柜需要達到一定的比例。如果不斷深入相關研究,進行技術創新,提高產品技術水平,制定更合理的技術標準,降低材料及工藝成本,固體絕緣環網柜產業將會蓬勃發展,固體絕緣環網柜也將在智能配電網的建設中扮演更加突出的角色,大量生產并大面積的應用推廣,成為智能電網建設的新興主力軍。

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馬興端(1979—),男,本科,工程師,舟山啟明電力設計院線路室主任兼配網室主任,220以下輸變電工程項目設計總負責人。