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    環保氣體櫃的研發原因和過程

    2018-05-28 15:24:00

    環保氣體櫃操作方便,控製和保護相對簡單,成本較低,目前的環網櫃大都采用六氟化硫(SF6)氣體作為絕緣和開斷介質。而SF6氣體雖是一種優良的電工氣體,但也是一種被《京都議定書》列為限製排放的溫室氣體,近年來一些國家甚至對SF6的使用征收碳稅。因此,對於開關設備,特別是對於中壓等級的開關設備,去除SF6是具有重要的環境保護意義的,並成為發展方向。所以環網開關櫃絕緣氣體環保化的研究非常重要。        

        在現在的環保型氣體中,主要以氮氣和幹燥壓縮空氣為主,這類氣體易於獲取,成本低廉,安全可靠,綠色環保。但考慮到空氣中有氧氣、水分對電接觸位置具有氧化、腐蝕隱患,優選氮氣作為環網櫃配套的環保氣體。但氮氣在絕緣性能、熱傳導性、滅弧性能等方麵,與六氟化硫相對,還存在很大的問題。

    氣箱內的絕緣性:

        根據氮氣和六氟化硫的物理特性比較,可發現氮氣的耐電強度是六氟化硫氣體的三分之一,絕緣強度是六氟化硫的二分之一。再結合空氣中氮氣的含量,表麵,氮氣與空氣的特性很類似,因此要實現環保氣體絕緣環網開關櫃的功能以及類似的外形尺寸,需要重點考慮從以下幾方麵實現,但同時也要考慮可能出現的不足之處

    氣箱的強度:

        氣箱內部的結構因充注氮氣,而產生新的設計理念,對氣箱整體的強度需要進行分析研究,以免因強度不足,引起氣箱嚴重變形或者漏氣。采用計算機輔助設計軟件對氣箱強度進行分析,結果如下:

    (1)氣箱橫向加強筋最大變形量1.79mm

    (2)氣箱豎向加強筋最大變形量1.14mm

    (3)氣箱後蓋板最大變形量6.36mm

    (4)氣箱前麵板最大變形量2.81mm

        由以上可知熱傳導與材料導熱係數以及有效導熱麵積、長度和溫差有關係;熱對流與熱容、有效散熱麵積、風道和溫差有關;熱輻射與導體表麵塗覆材料、色彩和絕對溫度有關。因此在布局內部發熱的導體、核心部件時,應當注意溫升點的控製。在具體結構設計時,應有意識的將高溫升點的熱量向低溫升點傳遞,實現氣箱內部熱量的風道式散熱。

    氣箱的焊接:

        采用氮氣作為絕緣氣體的環網櫃,其內部結構設計與六氟化硫充氣櫃有較大的區別,在有限的空間內,采用薄鋼板焊接,對焊接工藝提出了較高的新要求。主要原因在於焊縫的間隙和飽和程度,對後續壓力差檢漏和充氣有較大影響,因焊接熱影響所導致的應力主要集中在焊接位置。長期設備運行過程中,可能會出現焊縫應力分布集中,局部區域疲勞開裂,氣箱溫差引起變形量等,因此必須要嚴格選擇優異的焊接工藝和焊接參數。針對這一問題,特地引進了冷焊接技術。冷金屬過渡焊在氣箱焊接過程中降低工件熱輸入量,確保氣箱變形量小,確保開關與其操動機構可靠配合,從而解決了氣箱焊接存在的隱患。

    型式試驗分析:

        通過優化設計所獲得的的環保氣體絕緣環網開關櫃,完成了樣機研製。上海電氣輸配電試驗中心有限公司和機械工業高壓輸配電設備質量檢測中心,按照GB3906標準,對產品進行了包括工頻耐壓、雷電衝擊、局放試驗、凝露試驗、回路電阻、溫升試驗、機械特性試驗、機械壽命試驗、密封試驗、壓力耐受試驗、短時與峰值耐受電流試驗、開斷和關合試驗、內燃弧試驗等項目鑒定,所有項目一次性順利通過了全部型式試驗。

        通過合理的布局帶電體以及絕緣體,優化帶電體以及絕緣體的形狀和配合,結合嚴格的加工工藝和裝配工藝,采用氮氣絕緣,可以研製出環保氣體絕緣環網開關櫃,不但可以滿足電網運行要求,還可以實現綠色環保的方針和思路。綜合采用各種經濟合理安全的方式,不但可以解決溫升的問題,也可以實現合理的散熱通道,該項技術已經達到了國際領先水平。環保氣體櫃不采用六氟化硫,采用氮氣作為絕緣氣體,在設計上和生產上都是可行的,可以逐步批量的推向市場,通過這種低碳環保綠色的方式,更好的服務於社會。