第7卷第i期1993年3月 东方电气评论 DONGFANG DIANQI pINGLUN VoJ.7 No.1 Mar.1 993 SFe绝缘的中压开关柜综述 天水长城开关厂李永文 摘要本文对SF*绝缘的中压开关柜主要产品的参数、结构和特点进行了分析和比较,概述了低压力SFs和空气的混合气 体的绝缘特性与充气方法. 关键词开关设备开关sF^气体绝缘 1前言 为了增强开关柜对安装环境的适应性.近年国外研究和开发了用sF'绝缘的中压开关柜. 这种开关柜配用的无油化真空和sFB开关等一次电器元件均安装在充低压力sFe气体密封的 柜体内.与空气绝缘的开关柜相比,其安装面积缩小至26%.体积缩小至27%. 这种开关柜因不受环境的影响,又无需维修,被称之为"全天候"开关柜.自1982年西门 子公司首先推出8DA.型配真空断路器的sFe绝缘的中压开关柜以后,国外许多公司已相继 研制和生产出这种开关柜. 2技术参数 sFe绝缘的中压开关柜的主要产品的技术参数见下表. 部分sR绝缘的中压开关柜的技术参数 国 公司名称 开关柜 断路嚣 瓶定 额定 额定开 额定工 额定冲 充气 开关拒尺寸mm 电压 电流 断电流 频电压 击电压 压力 别 型号 类型 kV A kPa 宽高深西德 西门子公司 8DAI o 真空 7.2--36 630--2500 16—3l 5 20—70 60一170 20 600 3l 20 1510 西瘟 西门于公司 8DBI o 真空 7.2 36 630 2500 16 31.5 20 70 60—179 90 600 2200 2430 西德 3alot Emag公司 ZV± 直空 7 2 36 630 2500 16 9l 5 20 750 2250 l 500 瑞士 ABB公司 SFs 7 2—2 4 12.5—20 90一50 60--125 150 500 1800 1200 Sprecher Energie PGⅢ 瑞士 真空 13--36 630--2500 16—91.5 29—70 75--170 17—2∈ 500 1800 1 200 公司 Concordia Sprechet C G TS 公司 真空 12--36 2500 35 70 170 30 600 2200 】420 明电舍公司 HICLAD一 日本 真空 2 4 1500--200C 95 60 】25 30 720 1900 i600 30G 日本 富士公司 C—GIS 真空 2 4--26 630--2000 35 50—70 i25--17 C 30 600 2200 1500 日本 东芝公可 真空 2 4 1250 25 40 30 收稿日期;1992 02 22 58 东方电气评论 第7巷 续表 嗣 公司名称 开关柜 惭路嚣 暂定 额定 耨定开 新定工 新定冲 宽气 开关拒足寸册m 电压 电流 断电靓 顿电压 击电压 压力 别 型号 类型 kV ^ kPa 宽高裸西德 hIo卜Em.g盐司 ZL· 7.2--2I 400、630 16、20 30 760 900 盘荷开美 墙士 ABB公司 DML SF· 12—24 400 20—16 28—50 75--125 120 920 1200 800 负荷开关 西蕾 西门于盐司 8DJIo gF- 7.2—24 00、630 16—25 20一50 60---125 50 756~ 790 1105一 负荷开关 l 420 1760 3结构和特点 sF.绝缘的中压开关柜的产品较多,其结构目前主要分为柜形结构及柜形与圆筒形组合 结构.其中大多数为柜形结构. 3.1柜形结构 这类开关柜的柜体是用薄钢板构件焊接或用螺栓组装而成.柜内分隔成多个小室.断路 器室、母线室(双母线为二个室)、互感器室或熔断器室是密封小室(内充SF·气体,设有气压的 监测装置),其他小室为封闭室.最典型的产品有三种: ①ZVz型SF,绝缘的中压开关柜(图1), 其各功能小室的位置与常规布设正相反:母 线室设在柜下部}断路器室设在拒上部,且倒 置安装f互感器室布设在拒体后上部,电缆可 从柜体后侧引出.密封小室的内表面设有保 护膜,当小室内产生故障电弧,压力增至 70kPa时,保护膜便开始起保护作用. 这种开关柜电缆装换方便,可省去常规 的地缆地沟,减少了建设费用. ②图2是东芝公司的C—GIs型SF·绝缘 的中压开关柜.柜体设计采用了CAD系统. 密封室用6ram厚的钢板焊接而成,在开口 处,还用较厚的钢板法兰加固.其密封分三 种t对盖板等构件的固定密封,采用了O型 密封圈.对转动密封,采用了唇型密封圈.对 轴向滑动密封,采用了Y型密封圈.这些密 封圈是选用性能优良的EP橡胶制作的,可保 证密封室SF6气体的漏气量一年不超过1蹦. ③DML型SFs绝缘的中压开关柜是一种 专用于环网供电的开关柜.拒内仅设三个室, 负荷开关一母线室(充sF'气体的密封室)、熔 断嚣室和控制室.柜内选用的sFe负荷开关 l,互感器室2断路器窒 3.母绔室1 4.母线室l 5.控制室 6、8.隔离开关与接地开关7.真空断蹄嚣 9.隔离开关搬动机构10.屯缱插接装置 结构简单新颖(图3),设接地和分一合二个工作位置,这样,可省去一个接地开关及其操动机构. 60 东方电气评论 第7毒 合金材料制成). 从上述几种典型产品来看,组合结构 的sn绝缘中压开关柜,虽结构新颖,构件 较少,但仍需用特制构件,制造工艺要求 高.柜形结构的sR绝缘中压开关柜,其柜 体与常规金属封闭式开关柜的柜体相似. 制造工艺相近.国外的zU型开关柜的结 构布置很值得我们借鉴.东芝公司C—GIS 型开关柜的柜悼设计方法和密封技术也值 得我们学习.. 4低压力SFe和空气的混合气 体的特性与充气方法. 圈5 H|CLAD一20G型SF,绝缘的中压开关柜 SFe气体是无色、无味、无毒、不活泼和 不燃烧的气体.它的比重是空气的5倍,其绝缘强度(在相同气压下)约是空气的3.7倍. 用纯sF.气体绝缘时,高压电器设备的高压部分必须处于均匀电场中,这样才不会发生电 场集中.但是,低压力SF.(90%)和空气(10%)的混合气体比纯SF,气体的极性效应小,用于 不均匀电场(sF.绝缘的开关柜属不均匀电场)中,其绝缘强度不会降低.据日本明电时报报 道,该公司的实验结果表明,当sF.气体中含lO"的空气时,其正?巾击击穿电压和交流工频击 穿电压均出现极大值(图6). 应用这种低压力的混合气体作绝缘的开关柜 外壳可采用薄钢板制成,所配用的电器元件可选 用通用件和标准件,对电彀表面的粗糙度的要求 V【kv) 也可适当降低,这样就降低了生产成本. 充气的方法一般采用自然置换法充气,即利 用空气与sFa气体的比重差,从柜体下部的充气 口慢慢充入sF.气体.柜内的空气则从柜体上部 的捧气口排出(采用这种充气法,在sF一气体中会 混入少量空气,约5%左右). 气体的监测通常使用气体密度计来监测开关 柜密封室内的SF6气体. 5结束语 f z..} 100 O 正冲击电压 图6 SFe与空气的混台气体的绝缘特性 近几年来,我国中压开关和开关柜的技术有 了长足的发展:自行研制的中压SFo断路器已产品化;自行设计的真空断路器,其参数已有很 大提高冲压开关和开关柜的品种增多,性能更趋完善. 但是,我国目前仍是少油断路器的"王国",中压开关柜也是12上空气绝缘、配少油断路器的 (下转48页) 48 东方电气评论 第7整 刷掉.而新厂取水口在取水头两侧,属立体多层取 水,水体中各层悬浮物皆可进入取水1:3,故吸取杂 物较多,表现在洪水期最为严重,由此,建议取水 头进水口由图6 a型改为b或c型. ④取水头已投入三年多,经水下检查发现,进 水拦污栅上游部分进水断面被青苔、破布、杂草等 图6取水断面堑式 杂物堵塞约1/3,下游部分进水断面堵塞约2/3. 因此,必须定期(最好一年一次)对拦污栅进行清扫. 8结论 白马发电厂水工系统存在的一系列问题,在科研、设计、生产、扩建等单位的共同努力下. 采用加挡沙板,流道改向——利用水流冲击进水问底部等改造方法,使系统运行基本趋于正 常,保证了200MW机组的安全、经济运行. (上接60贾1 产品为主.这些中压开关设备易发生爆炸、起火、或受环境影响.出现短路停电事故,而且检修 周期短、费用大. 因此,积搬开发国内新一代的"全天候驾R绝缘的中压开关拒是必要的.根据我国现有的 技术力量和生产能力,要研制生产这种sR绝缘的中压开关柜也是完全有可能的. 在开发国内的sR绝缘的中压开关柜的工作中,应注意以下几个问题; ①借鉴国外sF.绝缘的中压开关柜的设计与制造技术,白行研制开发适合我国国情的开 关柜.开关柜柜体应优先选用柜形结构,以缩短研制与产品化的时间,降低制造成本. ②加速开发大容量的真空和sR断路器产品}积极开发SFe负荷开关和sR接触器产品. ③进一步做好真空开关的电气和机械性能的完善化工作. ④继续改进隔离开关、电流与电压互感器等一次电器元件的设计,提高可靠性,并努力使 之更小型化. ⑤重视对密封技术的研究和研制密封性能更优良的密封材料和密封件. ⑥重视对中压开关柜同有制造技术的研究. 参考文献 Mfllkt G C J.Gas—InsulⅡled Medium-Switch D缸呷nec cor PachE曙/or Trsnstotmer Sub·tation.Brown Boveri Rev-,1955-72 (12),586—591 吉田哲堆Calor—Emag公司的sF·绝缘开关柜.OHMIK氖杂志,1985,72(6),79一a0 正木信男等.3F·绝缘开关柜.鼋氟学会杂志.1987.10?(2) 高丰t郎.2|kV SF,绝缘开关柜明蕾对报.1989t904(3)I 29—32 P1搿I A ed.Tcpe BE SF6 0苎一InstdatcdDisIHbution Swilehgear.^BB Rw..1999(4)117—24 蔷垣磬造.低压sFs气体的{皂缘特性.明鼋时报.1986.189(1),41--44
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第7卷第i期1993年3月 东方电气评论 DONGFANG DIANQI pINGLUN VoJ.7 No.1 Mar.1 993 SFe绝缘的中压开关柜综述 天水长城开关厂李永文 摘要本文对SF*绝缘的中压开关柜主要产品的参数、结构和特点进行了分析和比较,概述了低压力SFs和空气的混合气 体的绝缘特性与充气方法. 关键词开关设备开关sF^气体绝缘 1前言 为了增强开关柜对安装环境的适应性.近年国外研究和开发了用sF'绝缘的中压开关柜. 这种开关柜配用的无油化真空和sFB开关等一次电器元件均安装在充低压力sFe气体密封的 柜体内.与空气绝缘的开关柜相比,其安装面积缩小至26%.体积缩小至27%. 这种开关柜因不受环境的影响,又无需维修,被称之为"全天候"开关柜.自1982年西门 子公司首先推出8DA.型配真空断路器的sFe绝缘的中压开关柜以后,国外许多公司已相继 研制和生产出这种开关柜. 2技术参数 sFe绝缘的中压开关柜的主要产品的技术参数见下表. 部分sR绝缘的中压开关柜的技术参数 国 公司名称 开关柜 断路嚣 瓶定 额定 额定开 额定工 额定冲 充气 开关拒尺寸mm 电压 电流 断电流 频电压 击电压 压力 别 型号 类型 kV A kPa 宽高深西德 西门子公司 8DAI o 真空 7.2--36 630--2500 16—3l 5 20—70 60一170 20 600 3l 20 1510 西瘟 西门于公司 8DBI o 真空 7.2 36 630 2500 16 31.5 20 70 60—179 90 600 2200 2430 西德 3alot Emag公司 ZV± 直空 7 2 36 630 2500 16 9l 5 20 750 2250 l 500 瑞士 ABB公司 SFs 7 2—2 4 12.5—20 90一50 60--125 150 500 1800 1200 Sprecher Energie PGⅢ 瑞士 真空 13--36 630--2500 16—91.5 29—70 75--170 17—2∈ 500 1800 1 200 公司 Concordia Sprechet C G TS 公司 真空 12--36 2500 35 70 170 30 600 2200 】420 明电舍公司 HICLAD一 日本 真空 2 4 1500--200C 95 60 】25 30 720 1900 i600 30G 日本 富士公司 C—GIS 真空 2 4--26 630--2000 35 50—70 i25--17 C 30 600 2200 1500 日本 东芝公可 真空 2 4 1250 25 40 30 收稿日期;1992 02 22 58 东方电气评论 第7巷 续表 嗣 公司名称 开关柜 惭路嚣 暂定 额定 耨定开 新定工 新定冲 宽气 开关拒足寸册m 电压 电流 断电靓 顿电压 击电压 压力 别 型号 类型 kV ^ kPa 宽高裸西德 hIo卜Em.g盐司 ZL· 7.2--2I 400、630 16、20 30 760 900 盘荷开美 墙士 ABB公司 DML SF· 12—24 400 20—16 28—50 75--125 120 920 1200 800 负荷开关 西蕾 西门于盐司 8DJIo gF- 7.2—24 00、630 16—25 20一50 60---125 50 756~ 790 1105一 负荷开关 l 420 1760 3结构和特点 sF.绝缘的中压开关柜的产品较多,其结构目前主要分为柜形结构及柜形与圆筒形组合 结构.其中大多数为柜形结构. 3.1柜形结构 这类开关柜的柜体是用薄钢板构件焊接或用螺栓组装而成.柜内分隔成多个小室.断路 器室、母线室(双母线为二个室)、互感器室或熔断器室是密封小室(内充SF·气体,设有气压的 监测装置),其他小室为封闭室.最典型的产品有三种: ①ZVz型SF,绝缘的中压开关柜(图1), 其各功能小室的位置与常规布设正相反:母 线室设在柜下部}断路器室设在拒上部,且倒 置安装f互感器室布设在拒体后上部,电缆可 从柜体后侧引出.密封小室的内表面设有保 护膜,当小室内产生故障电弧,压力增至 70kPa时,保护膜便开始起保护作用. 这种开关柜电缆装换方便,可省去常规 的地缆地沟,减少了建设费用. ②图2是东芝公司的C—GIs型SF·绝缘 的中压开关柜.柜体设计采用了CAD系统. 密封室用6ram厚的钢板焊接而成,在开口 处,还用较厚的钢板法兰加固.其密封分三 种t对盖板等构件的固定密封,采用了O型 密封圈.对转动密封,采用了唇型密封圈.对 轴向滑动密封,采用了Y型密封圈.这些密 封圈是选用性能优良的EP橡胶制作的,可保 证密封室SF6气体的漏气量一年不超过1蹦. ③DML型SFs绝缘的中压开关柜是一种 专用于环网供电的开关柜.拒内仅设三个室, 负荷开关一母线室(充sF'气体的密封室)、熔 断嚣室和控制室.柜内选用的sFe负荷开关 l,互感器室2断路器窒 3.母绔室1 4.母线室l 5.控制室 6、8.隔离开关与接地开关7.真空断蹄嚣 9.隔离开关搬动机构10.屯缱插接装置 结构简单新颖(图3),设接地和分一合二个工作位置,这样,可省去一个接地开关及其操动机构. 60 东方电气评论 第7毒 合金材料制成). 从上述几种典型产品来看,组合结构 的sn绝缘中压开关柜,虽结构新颖,构件 较少,但仍需用特制构件,制造工艺要求 高.柜形结构的sR绝缘中压开关柜,其柜 体与常规金属封闭式开关柜的柜体相似. 制造工艺相近.国外的zU型开关柜的结 构布置很值得我们借鉴.东芝公司C—GIS 型开关柜的柜悼设计方法和密封技术也值 得我们学习.. 4低压力SFe和空气的混合气 体的特性与充气方法. 圈5 H|CLAD一20G型SF,绝缘的中压开关柜 SFe气体是无色、无味、无毒、不活泼和 不燃烧的气体.它的比重是空气的5倍,其绝缘强度(在相同气压下)约是空气的3.7倍. 用纯sF.气体绝缘时,高压电器设备的高压部分必须处于均匀电场中,这样才不会发生电 场集中.但是,低压力SF.(90%)和空气(10%)的混合气体比纯SF,气体的极性效应小,用于 不均匀电场(sF.绝缘的开关柜属不均匀电场)中,其绝缘强度不会降低.据日本明电时报报 道,该公司的实验结果表明,当sF.气体中含lO"的空气时,其正?巾击击穿电压和交流工频击 穿电压均出现极大值(图6). 应用这种低压力的混合气体作绝缘的开关柜 外壳可采用薄钢板制成,所配用的电器元件可选 用通用件和标准件,对电彀表面的粗糙度的要求 V【kv) 也可适当降低,这样就降低了生产成本. 充气的方法一般采用自然置换法充气,即利 用空气与sFa气体的比重差,从柜体下部的充气 口慢慢充入sF.气体.柜内的空气则从柜体上部 的捧气口排出(采用这种充气法,在sF一气体中会 混入少量空气,约5%左右). 气体的监测通常使用气体密度计来监测开关 柜密封室内的SF6气体. 5结束语 f z..} 100 O 正冲击电压 图6 SFe与空气的混台气体的绝缘特性 近几年来,我国中压开关和开关柜的技术有 了长足的发展:自行研制的中压SFo断路器已产品化;自行设计的真空断路器,其参数已有很 大提高冲压开关和开关柜的品种增多,性能更趋完善. 但是,我国目前仍是少油断路器的"王国",中压开关柜也是12上空气绝缘、配少油断路器的 (下转48页) 48 东方电气评论 第7整 刷掉.而新厂取水口在取水头两侧,属立体多层取 水,水体中各层悬浮物皆可进入取水1:3,故吸取杂 物较多,表现在洪水期最为严重,由此,建议取水 头进水口由图6 a型改为b或c型. ④取水头已投入三年多,经水下检查发现,进 水拦污栅上游部分进水断面被青苔、破布、杂草等 图6取水断面堑式 杂物堵塞约1/3,下游部分进水断面堵塞约2/3. 因此,必须定期(最好一年一次)对拦污栅进行清扫. 8结论 白马发电厂水工系统存在的一系列问题,在科研、设计、生产、扩建等单位的共同努力下. 采用加挡沙板,流道改向——利用水流冲击进水问底部等改造方法,使系统运行基本趋于正 常,保证了200MW机组的安全、经济运行. (上接60贾1 产品为主.这些中压开关设备易发生爆炸、起火、或受环境影响.出现短路停电事故,而且检修 周期短、费用大. 因此,积搬开发国内新一代的"全天候驾R绝缘的中压开关拒是必要的.根据我国现有的 技术力量和生产能力,要研制生产这种sR绝缘的中压开关柜也是完全有可能的. 在开发国内的sR绝缘的中压开关柜的工作中,应注意以下几个问题; ①借鉴国外sF.绝缘的中压开关柜的设计与制造技术,白行研制开发适合我国国情的开 关柜.开关柜柜体应优先选用柜形结构,以缩短研制与产品化的时间,降低制造成本. ②加速开发大容量的真空和sR断路器产品}积极开发SFe负荷开关和sR接触器产品. ③进一步做好真空开关的电气和机械性能的完善化工作. ④继续改进隔离开关、电流与电压互感器等一次电器元件的设计,提高可靠性,并努力使 之更小型化. ⑤重视对密封技术的研究和研制密封性能更优良的密封材料和密封件. ⑥重视对中压开关柜同有制造技术的研究. 参考文献 Mfllkt G C J.Gas—InsulⅡled Medium-Switch D缸呷nec cor PachE曙/or Trsnstotmer Sub·tation.Brown Boveri Rev-,1955-72 (12),586—591 吉田哲堆Calor—Emag公司的sF·绝缘开关柜.OHMIK氖杂志,1985,72(6),79一a0 正木信男等.3F·绝缘开关柜.鼋氟学会杂志.1987.10?(2) 高丰t郎.2|kV SF,绝缘开关柜明蕾对报.1989t904(3)I 29—32 P1搿I A ed.Tcpe BE SF6 0苎一InstdatcdDisIHbution Swilehgear.^BB Rw..1999(4)117—24 蔷垣磬造.低压sFs气体的{皂缘特性.明鼋时报.1986.189(1),41--44