12kV3150A充氣柜的研究與設計

王廣先

摘 ? 要：受復雜多樣的環境因素影響制約，中壓C-GIS充氣柜設備的普及應用范圍持續擴展，在持續變化的市場應用需求作用之下，最緊迫的任務在于開發形成大電流3150A充氣柜設備。基于現有的實踐工作經驗，在充氣柜設備設計開發工作過程中的初始時間階段，對于部分處理難度較大的技術項目，可以選擇運用ProE軟件展開模擬裝配處理過程，而對于強度技術因素、傳動技術因素、電場技術因素，以及發熱性能技術因素等，則可以選擇運用CAE技術展開仿真分析計算處理，在此基礎上開展針對模型機設備的投試環節和性能驗證環節。

關鍵詞：C-GIS充氣柜 ?電流3150A ?散熱技術裝置 ?研究與設計

中圖分類號：F407.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0106-02

伴隨著經濟社會建設發展事業的快速穩定持續組織推進，工程建設活動開展過程中實際面對的技術流程漸趨復雜，機電技術設備使用條件大幅度變化，地域覆蓋范圍持續擴展，尤其是在面對地下環境、高原環境、凍土環境、沿海環境，以及潮濕環境，面對人口密集分布地區、大規模工礦生產企業，以及高層建筑物施工建設場地等，受占地面積因素和空間環境限制因素的影響，其可以選擇運用的最佳中壓配電技術設備為C-GIS充氣柜。施工現場綜合性環境條件較差且施工技術要求水平較高的建筑工程項目、地下建筑工程項目、高原地域、空間狹小的高層建筑物，以及集中分布的工商業區是C-GIS充氣柜安裝使用過程中的最佳空間場所。在中國西部地區，受海拔較高因素和風沙大因素的影響制約，開展以高原變電站為代表的工程項目建設工作，C-GIS充氣柜設備是可供選擇運用的最佳類型的中壓配電技術設備。在沿海地區或者是污穢潮濕的空間場合之中，因環境條件中存在潮濕、鹽霧大、溫濕度參數變化幅度大且快速，以及污穢廣布等因素，因絕緣保護技術組件缺陷而引致發生的電氣安全隱患事故較為常見，因此在這些特殊化的環境空間之中，中壓C-GIS充氣柜設備也能發揮較為優質的使用價值。

1 ?12kV/3150A充氣柜設備設計工作的實施背景

開展12kV/3150A充氣柜設備設計工作的主要背景，在于電流參數2500.00A規格的C-GIS充氣柜設備，以及電流參數2500.00A規格以下的C-GIS充氣柜設備，已經得到了廣泛且充足的實際應用空間，且其在實際運用過程中技術性能表現狀態穩定，且各項技術參數指標項目均穩定處在正常狀態。

2 ?12kV/3150A充氣柜設備設計過程中的技術參數分布

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

（2）絕緣介質類型：N2;環保氣體額定工作壓力參數：0.03MPa;報警壓力參數：0.01MPa;閉鎖壓力參數：0.00MPa;N2氣體零表壓5min工頻耐受電壓參數：斷口48.00kV，對地42.00kV。

（3）整機局部放電量參數：1.10Ur：≤10.00pC。

（4）額定短路開斷電流參數：31.50kA，或者是40.00kA。目前市場招標3150.00A對應開斷最高為31.00kA，各競爭廠家試驗報告數值以40.00kA為主。

（5）額定短路關合電流參數：80.00kA或者是100.00kA。

（6）防護等級：氣箱IP67;柜體外殼IP4X，或者是IP41（限針對鐵路項目）。

（7）內部電弧等級：IAC AFLR 31.5kA，1s;1s（限針對國網、鐵路項目）。

（8）機械操作試驗：斷路器20000次，M2（限針對國網項目）;隔離開關5000次，接地開關5000次（限針對鐵路項目）。

（9）高海拔試驗：4000m或更高（限針對鐵路項目或者是高海拔地區）。

（10）高低溫試驗：-40.00℃～40.00℃（限針對鐵路項目）。

（11）抗震試驗：AG5（地震9度）（限針對海上平臺項目或者是鐵路項目）。

3 ?12kV/3150A充氣柜設備設計過程中的技術控制要點

3.1 設計與生產工藝缺陷問題的預防控制要點

（1）選擇運用激光焊接技術工藝，或者是冷金屬轉移焊接技術工藝，且控制和保障焊縫嚴格處在均勻狀態。

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

（3）對充氣柜設備氣箱部分所有焊縫按批次開展探傷抽檢技術環節。

（4）改善氣箱內部電場及絕緣間隙，提高零表壓技術設備運行過程可靠性。

（5）質檢部門應堅持以前端檢查和過程檢查為主，成品檢驗為輔。

3.2 設備運行中安全隱患問題的預防控制要點

（1）充氣柜設備氣箱結構的防護等級應達到IP65以上，控制室結構應達到IP4X防護等級。一次絕緣技術組件、二次導線技術組件選用阻燃材料，二次走線加裝金屬軟管部件或封板部件。

（2）充氣柜設備選型應將IAC等級水平作為關鍵指標，內部故障電弧允許持續時間應不小于0.50s（實際供貨開關柜結構與燃弧試驗報告上開關柜照片、結構保持一致）。

（3）充氣柜設備每個獨立氣箱結構必須安裝防爆膜組件，防爆膜組件應采用不銹鋼或鎳合金材質，壽命應與設備本體一致;防爆膜組件噴口嚴禁朝向巡視通道;防爆膜組件泄壓擋板的結構和方向應避免運行中發生誤碰、踩踏、堆物。

（4）充氣柜設備柜體結構緊固螺栓選用8.8級及以上高強度螺栓組件;氣箱結構應采用3.00mm及以上的304不銹鋼材質。柜體主框架結構部分制作材質為覆鋁鋅板，主框架結構及門板結構的板材厚度為2.00mm，尺寸參數允許偏差滿足GB/T708《冷軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差》的B級精度要求。

3.3 充氣柜檢修操作空間面積狹小問題的處置對策

（1）加強產品前端控制，母線連接器組件應選用組合電場結構，包括套管、硅橡膠套、銅導體、觸脂、接地線、法蘭或堵頭。避免選用外表面噴涂導電層或沒有接地功能的電纜頭，確保電纜接地導電橡膠層的接地通流能力。

（2）主要元器件盡量場內安裝發貨，保證安裝質量減少現場工作量;電壓互感器組件應自帶保護熔斷器模塊，經隔離開關組件與母線組件連接，方便現場檢修。

（3）開關柜組件配置試驗接頭，以便于現場定期檢修試驗。

（4）密度繼電器組件滿足不拆表校驗功能。

4 ?結語

本文基于多個角度，針對12kV/3150A充氣柜設備的研究與設計展開了簡要闡釋，在中壓C-GIS充氣柜設備使用范圍持續擴展背景之下，結合具體面對的使用需求，制定和運用適當措施做好對12kV/3150A充氣柜設備的技術設計工作，能獲取良好預期效果。

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