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充氣柜的技術進步與產品發展

發布時間:2021-07-24 10:57:06

充氣柜C-GS技術的進步,國外主要表現在減少產品中SF6氣體用量和研發非充SF6氣體充氣柜。如在歐洲,主要是減少新產品中SF6氣體的用量。而在日本,一方面減少新產品中SF6氣體的用量,另一方面,開發非SF6充氣柜,如用于干壓空氣絕緣或用固體絕緣。SF6氣體具有最優異的滅弧和絕緣性能,但被列為溫室效應氣體之一,因而被限制使用。為此要減少或不用SF6氣體。

1減少新品中SF6氣體的用量為尋找SF6的替代產品,科學家已研發了40多年。直到如今,所有檢驗過的可替代氣體的性能遠不如SF6氣體的絕緣和滅弧性能。類似于SF6特性的可替代氣體,如氯化物、氟化物或各種鹵化碳混合物的缺點很多:GWP系數(全球變暖系數〉很高。②CO2對臭氧層有害。③CF混合物在分解時(電弧、局部放電>生成導電的積炭層。

現已發現的CF3I氣體,其絕緣性能很好,在均勻電場中的絕緣水平是SF6氣體的1.2倍,SLF的開斷性能均為SF6氣體的0.9倍,但價格昂貴,是SF6氣體的100倍,因此進入實際應用還很不現實。為此,SF6開關設備制造廠家可行的辦法是在產品設計中盡量減少SF6氣體用量、泄漏量和排放量。采用先進的設計和焊接工藝及高性能密封材料,在減少SF6氣體用量方面取得明顯成效。例如世界三大輸配電制造商之一的Areva(阿海法)公司SF6充氣柜一代又一代從WI-WS-GWA發展中SF6充氣量從100%(WI)-90%(WS)-40%(GWA)。又如富士新開發的C-GIS200024kV充氣柜的用氣量從12kg減少為4.4kg(減少63%)還有新開發的72/84kV充氣柜,SF6用量從老產品的100%減少為36%(減少64%)

2混合氣體C-GIs

1)綠色環保。12~24kV產品可用氮氣和用N2+SF6混合氣體絕緣,以技術創新和精確設計確保在提高產品性能的同時,減少產品對環境的危害。

2)體積更小。N2X-24kV單氣箱柜在采用氮氣或N2+SF6混合氣體絕緣后,并沒有因為氣體絕緣強度的降低而增加尺寸,而是更小。N2X-24kV單氣柜柜體尺寸為500mm×1050mm×2250mm,柜寬僅為空氣柜的一半,大大縮小了電站的占地面積。

3)維護量小。高壓帶電體全被密封,高壓絕緣不受大氣環境影響,不易老化。絕緣和載流可靠性高,高壓部分終生免維護。可降低設備的全壽命周期成本。

4)能耗更低。開關柜主回路電阻低,載流能力高,長期運行節約能耗。5)高模塊化。靈活組合,拼接方便。用戶現場不需處理氣體。

3干式空氣充氣柜

C-GIS中,雖然多數仍使用具有優異滅弧和絕緣性能的SF6氣體,但也出現了非充SF6充氣柜。如用氮氣或干壓縮空氣取代SF6,現還出現固體絕緣柜及復合絕緣柜。如富士于20044月開發出C-GIS210024kV干縮壓空氣充氣柜。該產品采用0.05MPa(表壓)的壓縮空氣絕緣。該公司減少SF6充氣量的C-GIS2000型和充干壓空氣充氣柜的結構及外形尺寸。

4復合絕緣開關柜

高壓等級開關柜是以絕緣介質使用SF6氣體的箱型氣體絕緣金屬封閉開關設備(C-GIS)為主流產品,但SF6氣體作為溫室效應氣體(全球變暖系數為23900)而被指定為限制排放氣體,因此在削減SF6氣體排放量的同時,期望使用無SF6氣體的開關柜。在這一背景下,2000年以后,在24~36kV等級實現了無SF6氣體開關柜的商品化。

5固體絕緣柜

日本東芝公司于1999研發出高性能環氧樹脂及高效的環氧樹脂澆注技術,于2002年開發出24kV固體絕緣開關柜(SIS)。之后又進行了系列化,于2005年開發出36kVSIS,現又進行更高電壓等級72kV84kVSIS的開發.24kVSIS的主要參數為24kV/630-1250A/25kA

固體絕緣柜帶來一系列優勢。這里將24kVSF6充氣柜(C-GIS)和固體絕緣柜(SIS加以比較:C-GISSF6氣體用量5kg,而SIS為零,有利于環保;C-GIS體積為2.7m3SIS1.7m3,僅為其63%C-GIS零件數為2500個,而SIS1200個,為其48%.一面固體絕緣柜(SIS)省下5kgSF6氣體,相當于120tCO溫室效果。