马兴端
(浙江省电力公司舟山启明电力设计院,浙江舟山 316000)
浅析固体绝缘环网柜的技术
马兴端
(浙江省电力公司舟山启明电力设计院,浙江舟山 316000)
固体绝缘环网柜在环网柜技术发展过程中是一个重要的节点,有着里程碑式的意义。本文介绍了固体绝缘环网柜产生的背景,固体绝缘环网柜的定义以及固体绝缘环网柜的特点,针对固体绝缘环网柜产业发展过程遇到的问题进行认真分析,并指出了固体绝缘环网柜今后发展的方向。
固体绝缘 环网柜 固封极柱 温度测量
环网供电的主要方式是将供电网连接成环形,这种方式的优点是用户获得电源时可以从两个方向获得,同时配用电系统的可靠性也得到了很大的提高。环网供电的实现依靠的关键设备是环网柜,环网柜在实际应用中遇到了很多问题,为了解决这些问题,固体绝缘环网柜诞生,这种网柜已经取得了小范围的应用和推广。
1 固体绝缘环网柜的定义与特点
1.1 固体绝缘环网柜的定义
固体绝缘环网柜是采用固体绝缘材料作为主绝缘介质的环网柜,是将真空灭弧室及其导电连接、隔离开关、接地开关、主母线、分支母线等主导电回路单一或者组合后用固体绝缘介质包覆封装为一个或者几个具有一定功能、可再次组合或者扩展的具备全绝缘、全密封性能的模块,人可触及模块表面涂覆有导电或者半导电屏蔽层的环网柜。
1.2 固体绝缘环网柜的特点
固体绝缘环网柜的特点有以下几点:
(1)固体绝缘环网柜的外壳结构比较简单,同时将压力气箱部件取消,与传统柜相比不会产生SF6导致环境被污染;
(2)通过使用固体绝缘环网柜可以提升电网的智能化水平;(3)通过采用拼装和组合结构,实现模块化设计;(4)固体绝缘环网柜可在多种恶劣环境下使用。
2 固体绝缘环网柜的关键技术
固体绝缘环网柜的关键技术包括固封极柱技术、三工位隔离开关、绝缘母线和连接技术、测点温度在线监测、灭弧介质、触头材料与绝缘的材料等,通过研究和应用这些关键技术,可以推进固体绝缘环网柜的升级换代。
2.1 固封极柱技术的研究
为了将真空灭弧室、主导电回路以及绝缘支撑等结构有机结合为一个整体,同时也为了使得周围环境无法影响真空灭弧室,固体绝缘环网柜采用固封极柱技术,通过该技术可以达到上述效果,同时也极大的提高了环网柜的绝缘性能和防污秽、防凝露能力。保证固封极柱封装质量的措施有:检验外形尺寸、工频耐压和局放;开展固封极柱的树脂材料的检测、X光探伤、高低温试验、固封极柱的抗开裂、高效率的浇注等研究,通过采取上述措施可以有效的解决固封极柱技术的难题和使得固封后的电场均匀分布。
2.2 三工位隔离开关技术的研究
三工位具体是指合闸位置、隔离位置、接地位置。合闸位置是指主断口在接通状态,隔离位置是指主断口在分开状态,接地位置是指接地刀合入。对于环网柜中的负荷开关同样要求需要有切断负荷、隔离电路、可靠接地的三工位。固体绝缘环网柜使用的是真空灭弧室,真空灭弧室只能开断不能隔离,为了达到隔离的作用,可以采用在负荷开关前架上一个三工位的隔离开关,一次来形成明显的断开点。这就提出了开发三工位隔离开关和三工位灭弧室的课题,还需要进一步加强研究。
2.3 绝缘母线和连接技术的研究
环网柜目前的母线连接不能有效的充分利用空间,主要原因在于母线连接的形式是直线型的。单一的直线型母线的排列方式已经不利用安全和节省空间,这主要是因为现在的配电设备越来越朝着小型化、免维护和环保的方向发展。绝缘母线和连接技术的研究还需要进一步开拓和研究。
2.4 测点温度在线监测技术研究
由于固体绝缘网柜柜内的空间比较狭小,而由此带来了各个元器件的发热无法有效的散去,导致固体绝缘网柜柜内的发热较为严重,对环网柜的运行造成威胁。由此就需要进行环网柜内测点温度的在线监测技术研究,从而实现环网柜内的测点温度检测,并传输到远控计算机上。
2.5 操作机构的技术研究
固体绝缘环网柜使用过程中发现由于弹簧操作机构带来了很多不便。需要对操作机构进行进一步的研究。比较适合环网柜的操作机构是永磁操作机构,该操作机构的特点是处理大、重量轻、操控方便和动作可靠,同时其所需的电源容量也较小。与弹簧机构相比较,永磁操作机构的零件数量也大大减少,同时结构也大大的简化。当环网柜在合闸位置时,可以通过永久磁铁将动静铁芯提高的低磁阻抗通道将动铁心保持在合闸位置,当环网柜在分闸位置时通过分闸弹簧保持,因此机械传动非常简洁。
2.6 灭弧介质、触头材料与绝缘介质的研究
我们电气开关的灭弧介质通常使用的是SF6气体和真空。使用真空灭弧室存在以下两个问题,一是真空开关的触头材料直接影响到截流值。铜铬触头材料时目前经常采用的触头材料,该材料已经明显的降低了真空开关的截流水平,开断容性负载时候通常不会发生重燃现象。非金属碳做触头材料可以降低开关的截流值更小,这还有待进一步研究和试验。二是使用真空灭弧时容易出现较高的操作过电压。避免操作过电压是需要进一步研究的问题。同时更好的绝缘材料也是需要进一步研究的问题。
3 当前固体绝缘环网柜产业面对与需要解决的问题
(1)品牌优势不明显。固体绝缘环网柜的国内自主品牌处于模仿阶段,没有较大的优势。
(2)产品价格上处于劣势。与SF6间隔单元的价格相比,固体绝缘环网柜的价格较高,这就使得购买的客户较少。
(3)产品使用寿命上没有得以充分检验。固体绝缘环网柜使用寿命的检验目前还是个难题。而对于其他类型的合格环网柜,基本都能确保产品使用寿命在20年以上。因此有必要在固体绝缘环网柜的使用寿命检验上进行大量试验。
4 结语
从技术可靠性和环保要求来看,固体绝缘环网柜具有全面取代SF6气体绝缘环网柜的趋势。而且国家电网公司规定在新增的环网柜投资中,固体绝缘环网柜需要达到一定的比例。如果不断深入相关研究,进行技术创新,提高产品技术水平,制定更合理的技术标准,降低材料及工艺成本,固体绝缘环网柜产业将会蓬勃发展,固体绝缘环网柜也将在智能配电网的建设中扮演更加突出的角色,大量生产并大面积的应用推广,成为智能电网建设的新兴主力军。
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马兴端(1979—),男,本科,工程师,舟山启明电力设计院线路室主任兼配网室主任,220以下输变电工程项目设计总负责人。
