| 单词 | 充SF6气体绝缘开关柜 |
| 释义 | 【充SF6气体绝缘开关柜】 简称充气柜(C-GIS)，是将高压GIS技术推广应用到中压领域，采用SF6气体作为绝缘介质的新型金属封闭开关设备。包括配真空断路器、配负荷开关、接触器充SF6气柜，外壳需制成密封结构，充以一定压力的SF6气体。SF6气体具有优异的绝缘特性，是广泛应用的、最有前途的灭弧－绝缘介质。在充压为100kPa的均匀电场下，SF6的绝缘强度比空气高2．5～3倍。G-GIS在原理上与高压GIS无多大差别，但其设计、结构与高压GIS有很大不同。它是国际上70年代末期的新产品，Calor-Emag公司将此充气柜称为全天候开关设备。主要理由为：维修工作少，SF6是化学性能稳定、不老化、无毒、无害、不会燃烧、不爆炸的气体，因此用SF6密封，可保护导体和绝缘部件，提高其寿命，使维修工作大为减少。能适应各种环境条件具有防止环境影响的全面的保护，如对污秽、雨、雾等。因主导电系统封闭在SF6气体中，所以不受尘埃、潮湿、虫害和化学活性杂质及有害气体的影响。充气外壳内保持着“不变”的气候，既没有潮气也没有氧气存在，这样接触腐蚀和污染就不会发生。新型充气柜以如下几点为设计目标： 1．保障人身安全。(1)防止触电：由于主导电系统封闭在SF6气体前壳体内，且采取其它结构措施，防止人们接触带电部分。金属壳体符合保护等级IP65要求，电缆插头和母线接头没有人触及的可能性。设备操作和工作的准备都可在壳体封闭情况下进行。经过电容式分压器检测电压，在面板上用无触电危险的仪表显示。操动机构、辅助开关和电流互感器装在壳体外面，接近时无危险。(2)由于壳体能耐受压力但内装有防爆薄膜，用SF6气体灭弧和绝缘不会燃烧。即使出现故障，电弧也无火灾危险，可高度保障人身安全。2．运行可靠和利用率高。措施有采用不需检修的真空断路器或负荷开关；一次元件壳体封闭；采用介电性能稳定的SF6绝缘气体；采用无偶然故障的电流和电压互感器(环芯式电流互感器和电容式分压器)；电流互感器不承受介电负荷；电容式电压互感器不承受热负荷；用三工位开关减少功能元件数并通过真空断路器使支路接地；对于断路器和三工位开关的操动机构，在壳体内选用不需检修的直动式机构，从而可靠地操动元件；借助联锁，达到简单而误操作保护；每个气室每年的漏气量小于1%；备有气压监视，而且每个气室有一只补气阀；整个充气柜必须被分成几个独立的间隔，使一个间隔中的无论什么电弧故障都不会影响任何别的间隔；隔离开关必须有独立气密封间隔，以限制由于过会的漏气引起事故蔓延。3．不受环境影响。采用壳体封闭设计方案，完全排除了安装地点诸因素的影响，对于海拔高度在1000m以上，仍能保证可靠的绝缘特性。4．造价低；尺寸小。目前国外生产的SF6充气柜品种繁多，就其总体结构而言，已问世的SF6式开关柜有AIO及RMU两种形式，其高度和宽度都较小。其中，AIO充气式开关柜为全封闭式，外壳结构由角钢框架3mm厚的薄钢板焊接而成，内充120～130kPa的SF6气体，置母线、断路器、隔离开关、接地开关、电流及电压互感器配电装置于一体。柜内的电气设备一般不需检修或很少检修，有很高的可靠性，因而需选用真空或SF6气体断路器为断路器。前联邦德国BBC公司生产的EAK2型充气式开关柜，Siemens公司生产的DB10型充气式开关柜就属此类。RMU环网供电单元为全封闭组合型，主要使用于城市小区配电站或用户大楼配电室，提高供电可靠性用的环形供电回路。它是负荷开关与熔断器的结合，具有结构简单、制造容易、价格低廉的特点。每个RMU充气柜一般有2个出线回路和一个变压器回路。所谓环网供电单元，一般是将母线和负荷开关等元件密封在金属壳体内，内充微正压的SF6气体(120～130kPa)，但其操作结构及高压熔断器则装在外面隔舱内，便于操作及更换熔丝。为降低造价，采用负荷开关代替断路器操作，并用熔断器作为配电变压器的故障保护。目前世界上有许多制造厂生产RMU充气式开关柜，如西德BBC公司的DML、AEG公司的FI型，法国MG公司的RM6型，日本明电舍的VRING10型、Siemens公司的8DJ10型等。各柜具有各自的特点，但其结构大同小异。以上2种形式的SF6充气式开关柜设计、结构的主要特点如下：1．充气压力低。C-CIS的充气气压(20℃时)一般为120～130kPa(绝对气压)，因为柜中气压随温度而变化，故必须保证在最小允许工作气压下，最低环境温度时，柜中气体不小于一个大气压，以免周围空气进入开关柜。另外，对用于配电等级的GGIS，采用低气压较为经济的原因是由于压力低，可用3mm钢铁焊成柜式外壳，便于制造；气压较低时SF6气体对局部电场集中较不敏感，可对35kV及以下G-GIS中隔离开关、接地开关、母线等有可能采用标准而不必另行设计，同时对电极表面光洁度可以降低，以减少制造成本；工作气压较低时漏气率小，故运行多年后绝缘能力下降不多。只有当SF6气体保持在一个适当的压力值时，其绝缘水平才能保证。因此持续的气压监视是必要的，它是这种充气柜的一个特点。2．采用循环充气法。由于G-GIS的外壳为柜式，机械强度低，因此不能象高压GIS那样在充SF6前先抽真空，而必须采用循环充气法来实现，即(气体取代法)按“位移原则”来进行，先将箱内空气抽到箱体能承受的压力，然后从底部慢慢充入比空气重5倍的SF6气体，利用比重差将箱内空气从箱体上部赶走，使比例达到90%是SF6气体，10%是干燥空气。这少量空气的存在，还可以改善SF6的绝缘强度。3．断路器及隔离开关。在36kV以下电压等级，目前的趋势是采用真空开关，因为真空开关具有设计紧凑、行程短、操作力小等特点，适用于频繁操作而不需检修。隔离开关可以和接地开关做成一体(三位置开关)。36kV及以下的隔离开关常采用简单的刀闸式，72kV级则采用可动触头作直线运动的插入式隔离开关。隔离开关被密封在金属的壳体内，因此它们的绝缘间隙不容易观察到，而且耐电强度有赖于气体的质量和压力。故为了人身安全，检修工作须在隔离开关两侧用适当的接地开关接地以后才能进行。此外还必须设置观察窗，以确定触头的分开位置。4．负荷开关及负载隔离开关。RMU几乎都采用SF6负荷开关加限流熔断器，在一个操作元件均可实现切负荷、隔离和接地功能，从而不需联锁，可用简单的操动机构。经过分析对比，对负荷开关决定不用真空负荷开关而用SF6负荷开关。在电力网中压配电的用户端，用负载隔离开关代替断路器，可节省开支的80%。新一代负载隔离开关与断路器作用基本相同，只有一个例外，它不能断开短路(也不要求它)。结果负载隔离开关带有高遮容量熔丝，也可一次性地断开短路，这就与断路器作用一样。配真空断路器或配负荷开关的充SF6气体绝缘开关设备，以其适用性强，安全、可靠性及无需维修等优异的特性及价格效益而著称。预计将在世界范围内替代老式的配断路器或负荷金属封闭开关柜而获得广泛应用。SF6充气柜将向智能式的机电一体化金属封闭开关设备发展，这是将现代化充气柜制造技术与传感器制造技术、微电子技术、电子计算机、信息处理技术、光纤传导技术等结合起来，使开关设备具有自动监测和诊断的功能。通过传感器或其它测量元件，可经常监测主导电回路的电压和电流值，温升、断路器的开断和接通性能，设备的绝缘性能，真空断路器的真空度，SF6断路器的充气压力，液压操动机构贮压简压力，监测回路的运行情况等。再将检测出的参数转换成数字，并与微处理机内贮存的标准参数逐一进行比较，经过判断处理后再用光纤传送到主控制室。如属正常运行情况，只定期显示或打印出数据供运行人员备查。如属不正常情况，立即报警或对开关设备进行操作。这种智能一体化的金属封闭开关设备使用性能好，具有多种功能、操作简便、可靠性高的优点。(上海电器厂赖颖撰) |
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