超脱力医院兰帕斯在哪:中压C-GIS的原理与设计.
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中压C-GIS 的原理与设计.
【浏览次数】 1182 【供稿】 中国电气论文网 【作者】 王平 【中文关键词】 中压C-GIS 的原理与设计. 王平 【添加日期】 2005-9-1 【更新日期】 2005-9-1 【全部正文】 1 概述 1.1 C─GIS 的发展简史及特点柜式气体绝缘金属封闭开关设备,国际上简称C-GIS或有称GIS,是一种用于10~35kV或更高电压输配电系统以接受或分配电能并能对电力系统正常运行和故障情况下实行控制、保护、测量、监视、通讯等功能的新型开关设备。把GIS的SF6的绝缘技术、密封技术与空气绝缘的金属封闭开关设备制造技术有机地相结合,将各高压元件设置在箱形密封容器内,使之充入较低压力的绝缘气体,利用现代加工手段而制成的成套系列化产品称之为柜式气体绝缘金属封闭开关设备,简称C-GIS(Cubicle type Gas Insulated Switchgear),俗称的充气柜往往指的是C-GIS 与充气环网柜的统称。在上世纪70 年代末、80 年代初日本首先开发了84kV C-GIS,当时采用厚钢板焊接的密封箱体。随后,有更多的公司开发C-GIS产品,电压等级7.2~126kV;起初母线全部置于SF6气体中;有配真空断路器,也有配SF6断路器;上下隔离开关、接地开关、快速接地开关一一配齐,主接线与常规高压GIS基本一致;方箱形、圆筒形密封箱体均有;内置电流互感器、电压互感器、避雷器等元件。那时的绝缘技术主要是应用低压力SF6气体绝缘,充气压力一般在0.2MPa(表压)以下。现场安装需要进行抽真空、充气。到了90年代中期,C-GIS在24~36kV电压等级上有了更快的发展,以配真空断路器为主,且以方箱形密封箱体占多数;在圆筒形密封箱体中也是以三相共筒为主;对部分元件已开始外置,如:电压互感器通过电缆连接到密封箱体外部;在一次主接线方面已开始简化,下隔离逐渐开始取消;充气压力一般在0.07MPa以下,密封箱体钢板厚度多在6mm及以下。这时除了应用低压力SF6气体绝缘技术外,固体的界面绝缘技术已开始在高压元件的插接上进行运用。到了2000年左右,中压C-GIS的发展有了一个飞跃,新的技术、结构、工艺、装备进入推广使用阶段,引入计算机技术、传感技术使产品进入智能化时代。产品的技术参数、可靠性进一步得到提高,尺寸进一步小型化。采用新型的固体界面绝缘插接技术,并推广应用于各气室的连接、柜体间的连接,以及电压互感器、避雷器等高压元件连接。有的产品使用了固体绝缘母线或充气母线室+母线连接器;现场安装已开始不需要抽真空、充气。一次主接线得到了简化,新问世的产品均无线路侧隔离开关。传感器大量使用,如电流/电压传感器、位置传感器、密度传感器等;密封箱体采用薄不锈钢板焊接结构,并开始采用激光焊接技术。采用压缩空气作绝缘介质的24kVC-GIS问世,并在电网上运行。国内于1996年下半年由西高所组织六厂一所开始研发40.5kVC-GIS,着手时就研制现场不需抽真空、充气的产品。于1999年制造出第一台样机,2000年制造出改进的第二台样机,于2001年首家产品的样机通过了全部型式试验,2002、2003年陆续又有多家企业通过了型式试验。低压力SF6气体的绝缘技术、散热技术、密封技术,真空灭弧室的开断技术,激光焊接技术以及数字化控制、保护、监视技术,为中压C-GIS的生产提供了可靠的、先进的技术基础。现代化的加工装备、加工工艺、焊接工艺为中压C-GIS的生产提供了必要的加工基础。中压C-GIS近几年在国际上发展速度很快,形成了系列化、信息化的高新技术产品,逐渐成为金属封闭开关设备的一个重要分支。ABB、西门子、Althom、日立、三菱等各大电气公司都有7.2~40.5kVC-GIS,产品已经系列化。现代的C-GIS逐渐形成自己的体系,摆脱了高压GIS以及常规开关柜的许多设计常规和习惯的束缚,形成了自己独特设计思想和设计风格。不再采用高压力而用较低压力(一般小于0.25MPa,20℃时绝对值,下同)的SF6气体、N2、混合气体(SF6+N2)或压缩空气作为一次主回路的的绝缘介质。由于解决了绝缘的连接和焊接工艺问题,C-GIS产品的柜体结构已发展为具有灵活组合、性能更好的铠装式柜体,各气室都是独立的,断路器气室、母线气室构成积木式结构,单母线、双母线组合灵活。一般以真空断路器为主开关,将真空断路器、三位置隔离开关、电流/电压传感器(或互感器)等高压元件及其之间的连接导体分别装于各功能充气室或集装于箱式的充气容器内。通过柜体上预留的插座孔由插接式电缆终端实现进出线,预留的插孔座也可插接避雷器、电压互感器等高压元件。当预留的插座孔或柜体连接的插座孔不需插接时则用专用的绝缘闷头堵上。所有的高压带电部件或置于SF6气体中,或采用固体绝缘介质并由接地屏蔽层或金属外壳封闭可靠接地。可以采用新型组合式电流/电压传感器,也可以采用传统的电流互感器、电压互感器进行一次主回路电流、电压的测量与监视,通过控制和保护单元遥控、遥测。这种开关柜的其它部分,如操动机构、控制和保护单元、气室外的二次回路、电缆室、泄压通道等仍置于大气中,便于监视与维护。就我国自行开发的40.5kVC-GIS产品而言,柜体结构为箱式单母线,一气体隔室或二气体隔室,其主要技术参数为:额定电流1250~1600A,1min工频耐受电压95kV,雷电冲击耐受电压185kV,额定短时耐受电流31.5kA,额定峰值耐受电流80kA,额定短路开断电流31.5kA,额定短路关合电流(峰值)80kA,SF6气体额定压力(20℃时、表压):0.04MPa,外形尺寸:柜宽800,柜高2300左右,柜深1500左右。对于12kVC-GIS则在40.5kVC-GIS的基础上,将40.5kV部件更换为12kV相应的部件、调整相关的尺寸,基本结构不变。经过多年的研制,国内中压C-GIS产品在开发、生产、管理、运行等各方面都有了长足的发展。众多企业为了迅速占有市场,除了自行开发外,有分别引进欧洲、日本、韩国等国家和地区的技术的,也有技术合作的,产品品种多种多样,技术水平参差不齐,有的代表着世界先进水平,有的还处在上世纪九十年代初的水平,还需要技术改进。 1.2 C─GIS是技术进步的产物 1.2.1 绝缘技术的进步高压开关设备随着时代的前进在不断地发生变化,技术水平在不断地提高;经历了敞开式、柜式(金属封闭)、分相GIS、三相共箱GIS、C-GIS的变化过程,结构状态也经历了敞开、封闭、密封、元件复合化、设备复合化的变化过程,与之相应的绝缘技术也从空气绝缘、油绝缘、大气复合绝缘、高压力SF6气体绝缘、低压力气体绝缘、SF6复合绝缘的变革与发展。 C-GIS就是低压力气体绝缘、复合绝缘、固体绝缘技术发展的产物。 1.2.2 密封箱体制造技术的进步密封箱体的制造充分利用现代先进的板材下料、折弯、焊接设备以及氦气检漏技术,使密封箱体的精度、刚度提高,漏气率降低。密封箱体加工技术的提高给中压C-GIS的发展提供了基础条件。 1.2.3 工程实际的需要 40.5kV及以下电压等级的开关柜采用空气和固体绝缘的复合绝缘技术,应用中虽没有大的问题,但仍存在大气状态的影响,体积较大,隔一定时间要进行监测、清扫和维护。近年来出现的中压C-GIS体积更加缩小、不需要维修或少维修。实际工程中需要使用小型化、不受环境条件影响、可靠性高的开关设备。工程建设的综合经济效益优越。 1.2.4 企业发展的需要中压C-GIS的技术含量高,是生产厂家掌握的先进设计、生产工艺、检验技术、管理水平的具体体现,增强了企业的竞争实力。对市场而言;中压开关柜的用户多、用量大,要求各不相同,用户容易选用。 1.3 中压C─GIS的优点 a.小型化由于采用了先进的绝缘结构及非大气中的气体作绝缘介质,高压元件尺寸得以缩小,在箱形容器内排列方便、集装程度高,这就使得设备小型化。12kV级的C-GIS比一般的开关柜安装面积缩小了约1/3;40.5kV级的安装面积、体积也大大缩小,比目前12kV级的空气绝缘开关柜略大一点或相当。表1.1 C-GIS与空气绝缘开关柜尺寸、占地面积、体积的比较
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