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              四點淺述固體絕緣環網柜發展現狀

              2015-4-25 22:09:48??????點擊:
              2012年9月20日,“2012固體絕緣環網柜新技術應用交流會”在廣州圓滿落幕。會上,國家電網電力科學研究院高級工程師易平就固體絕緣環網柜的發展現狀進行了四方面的綜合論述。

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              (國家電網電力科學研究院高級工程師 易平正在會上演講)
               

                一、 技術條件及采購技術規范標準編寫的情況

                首先我們來回顧一下就固體絕緣環網柜開展的一系列活動:

                ■ 2010年6月國家電網公司科技部、生技部、物資部委托中國電力科學研究院開展固體絕緣環網柜技術的調查和研究。

                ■ 2011年8月,國家電網公司下文委托中國電科院編制國家電網公司企業標準《固體絕緣環網柜技術條件》

                ■ 2011年8月31日,國家電網公司下文將固體絕緣環網柜列入第一批重點推廣新技術目錄。

                ■ 2011年9月,中國電科院組織召開了《固體絕緣環網柜技術條件》的討論會

                ■ 2011年10月22日,國內第一條自動化技術最高、年產能最大的固體絕緣環網柜的自動化生產線在中國電科院產業公司,北京電研華源公司建成投產。

                ■ 2012年3月2日,國家電網公司發布了企業標準 Q/GDW730-2012《12kV 固體絕緣環網柜技術條件》,起草單位有中國電力科學研究院、北京市電力 公司、上海市電力公司、浙江省電力公司。

                ■ 2012年5月4日,國家電網公司科技部、生技部、物資部組織召開固體絕緣環網柜招標技術規范編寫啟動會。

                ■ 2012年5月28日,國家電網公司科技部、生技部、物資部組織召開固體絕緣環網柜招標技術規范討論會。

                ■ 2012年6月7日,中國電力企業聯合會科技開發服務中心、全國輸配電技術協作網成立了固體絕緣環網柜專業委員會

                ■ 2012年7月23日,國家電網公司物資部、中國電科院、國網電科院、北京電力公司、上海電力公司、天津電力公司、相關制造單位,對固體絕緣環網柜招標技術規范進行了最終版的討論。

                從2010年6月到2012年7月,在兩年時間內的一系列活動,使固體絕緣環網柜從基層走到了備受關注的新生事物,速度應該說是很快的。同時,通過過程我們也知道技術條件和招標技術規范的編制情況及國網公司的一系列推廣的政策(如:列入新技術推廣目錄,按比例推廣、統一招投標等)。

                本產品系列標準的形成由三個階段構成:

                第一階段,國網公司物資部環網柜物資采購標準的成形。09年物資部編寫完成了10~35kV系列產品的物資采購標準。作為集中采購的標準之一,環網柜標準主要確定了五個功能單元及三個接口,至于技術要求及通用規則重點體現在參數的高低和要求的準確及全面程度方面,其實大家在省級招標中均有體會,有些問題今天依然存在。

                第二階段,在保持與采購標準一致的前提下,結合固封極柱標準,相關開關設備、尤其是負荷開關-熔斷器等產品標準編寫完成了國網公司固體絕緣環網柜企業標準。其中試驗部分多以定性規定為主,其余章節則結合環網柜物資采購標準較多,目的在于容易和國網物資標準體系保持一致,便于標準化實施,不足在于對專用性問題研究不夠深入。

                第三階段:重點進行依據國網公司固體絕緣環網柜企業標準,并將其轉化為國網物資采購標準。這次標準構成分為通用部分和技術專用部分兩部分內容。這些內容將是我們大家引以為用的確定內容,將對大家的研發,制造和應用產生重大影響,也對社會資源和行業發展產生影響。在編制的過程中廣泛地征求了各方面的意見,與技術條件區別還很大。比如:局放指標、試驗項目等。

                來自不同的聲音也對我們帶來新的思考!這些問題不能很好地解決,就難以促進固體絕緣環網柜的定型發展。雖然這個會不能確定這些問題,但我還是希望在協會搭建的這一平臺上,在固體絕緣環網柜方面已有深度實踐的企業如伊頓、東芝、華源、雙杰、新概念等企業、用戶、專家和研發精英們來共同探討和解決。

                二、 目前國內固體絕緣環網柜技術情況

                目前國內國體絕緣環網主要有兩大派系

                第一派系:以伊頓開關的技術派生出來的產品:

                真空斷路器或真空負荷開關+空氣絕緣的隔離/接地開關

                空氣絕緣的隔離/接地開關又分:刀閘式的和直動式的、快速的和勻速運動的。

                第二派系:以日本開關的技術派生出來的產品:

                真空斷路器或真空負荷開關+固體絕緣的真空隔離/接地開關。

                兩大派系的區別:

                主要在隔離接地開關的方式。由于隔離開關的不同帶來了環網柜的結構、成本、應用方面的不同。

                兩大派系的比較:

                真空開關 +刀閘式隔離開關的方式結構簡單,為空氣絕緣,受外界環境影響較大 。

                真空開關 +直線式 隔離開關的方式結構復雜,為空氣絕緣受外界環境影響較大 。

                真空開關 +真空式隔離開關的方式結構簡單, 機構復雜 成本高,不受各種環境影響 。

                目前用戶接收的基本上是第一派系,從技術方面看但第二派系較第一派系進步,目前,有些企業進一步研究真空技術的三工位隔離接地開關以及環氧澆注件的外屏蔽技術,并以通過型式試驗,試驗結果非常好,局放指標在5pC以下,使固體絕緣環網柜得到了發展;我個人認為第二派系是固體絕緣環網柜發展的方向。

                三、 應用優勢

                1、 技術特點

                ■ 優化電場設計:局放1.2額定電壓小于10pC;

                ■ 密封、可觸摸、安全性能好;可觸摸的地方都接地處理了;

                ■ 具有關合能力的三工位合閘、隔離/接地技術 ;

                ■ 驅動機構設計:可配永磁機構、彈簧機構 ;

                ■ 在線監測技術,智能化程度高;

                ■ 屏蔽軟母線技術,單元結構,免維護,使用方便;

                2、與SF6環網柜的比較

              對比項目

              固體環網柜

              SF6環網柜

              絕緣介質

              固體絕緣

              SF6氣體

              滅弧介質

              真空

              SF6氣體

               

              對環境的影響

              綠色環保,適用于高海拔、高寒、高熱地區,重污染地區,高潮濕地區,鹽霧地區等

               

              危害環境和人體健康

              安全性

              無爆炸危險

              SF6易泄漏和發生電弧爆炸

              機械壽命

              10000次及以上

              5000次以下

              維護管理

              不需要檢查氣體泄漏,30年免維護,可節省管理費用

              需氣體泄漏監視、氣體壓力上升防爆裝置、充氣閥、壓力表、低壓閉鎖裝置等

              壽命到期可回收性

              可回收

              SF6難回收,回收費用巨大

              應用范圍

              應用范圍廣

              高溫、高寒地區不適用

              體積

              更小或與SF6體積相當,

                3、 與無SF6氣體環網柜的比較

               

              絕緣距離

              零件個數

              維護性

              安全性

              價格

              真空和環氧樹脂澆注

               

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              干燥空氣和隔板絕緣和空氣

               

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              CO2氣體和真空

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                ★---很好 ○---良好 ▲--- 一般

                4、結構優勢

                優勢項目

               

              與環境協調

              主回路固體絕緣化
              隔離開關采用真空絕緣或空氣絕緣后后徹底不使用SF6氣體

              小型  輕量化

              高性能環氧樹脂的應用
              簡化的主回路結構
              采用分相式外層屏蔽實現小型、輕量化

              提高安全性、可靠性

              采用分相式外層屏蔽抑制短路故障、可觸摸

              省力維護

              省去平常的氣體壓力監視
              采用固體絕緣外層屏蔽以減少維護量
              新型操作機構的設計,零件數量少,免維護

                通過比較我們可以看到固體絕緣環網柜應用優勢非常特出。

                四、 推廣應用情況

                優勢:

                1、優越的外部環境

                國家電網對環網柜推廣采取的一些政策,如統一招投標、制定統一技術條件和招標技術規范、每年按一定比例的數量推廣,還有就是固體絕緣環網柜專業委員會搭建的交流平臺。這些舉措將有力地推動固體絕緣的技術發展和市場應用。

                2、技術在不斷的進步

                與固體絕緣環網柜相關的關鍵技術,如:絕緣材料的研究、屏蔽技術、在線監測技術、多工位專用驅動機構技術等發展都很快。絕緣材料方面,如ABB推出的新型絕緣材料在固體絕緣環網柜上的應用,目前有廠家在研究;屏蔽技術的應用將更好地解決環網柜的局放指標;在線監測技術目前在很多電器產品上在應用;真空技術就更不用說了,2011年產量是160多萬只,用于固封斷路器的有50萬只,且固封技術通過固封斷路器的推廣應用,大家都已接受。所以,通過個方面技術的綜合應用固體絕緣環網柜將會更安全、可靠。

                存在的問題:

                1、掛網運行的量還不夠多,運行經驗不足;特別是掛網運行的區域不夠全面,如:高溫地區、高寒地區、高海拔地區、沿海地區、多雨和溫差變化大的地區等,要積累不同地區的運行經驗,對環網柜進行改進。目前使用區域應該說還比較集中。(目前產量比較大的企業集中在北京雙杰、北京華源、揚州新概念、沈陽昊成等,如果把這4家企業的用戶集中起來,我覺得使用區域就比較全面了。)

                2、成本與價格;對于用戶來說,盡管非??粗毓腆w柜的緊湊尺寸、良好安全性能、免維護特性等,但是較高的價格使其放棄固體柜采用充氣柜,因此降低制造成本是其大規模應用的前提條件。

                3、生產制造工藝有待進一步提高;固體絕緣環網柜的重要指標是局放指標,而該指標與生產制造工藝關系密切,每個零件、每個細節都是關鍵。

                4、標準的宣貫和統一;電網運行安全是第一位,新的產品用戶需要一個認識和熟練的過程,需要做大量的對運行技術人員的培訓工作。行業標準需要加快推進,在產品本身的標準化上還需要做更多的工作,如接地的問題、隔離開關的位置問題等都需要統一的標準。

                亟待解決的問題

                1、 新的高性能環氧樹脂的開發;

                2、 高效率澆注技術的開發;

                3、 采用真空絕緣的隔離開關的技術優化;

                4、 元件連接用界面連接方式的開發;

                5、 斷路器、隔離開關用操動機構的開發;

                總結:

                由于對固體絕緣環網柜的充分認識很有限,業內還有一些爭議??傊?,固體絕緣環網柜的發展方興未艾,其前途廣闊,國內外各大電氣設備制造公司都在研制或進一步完善。 

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