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四点浅述固体绝缘环网柜发展现状

2015-4-25 22:09:48      点击:
2012年9月20日,“2012固体绝缘环网柜新技术应用交流会”在广州圆满落幕。会上,国家电网电力科学研究院高级工程师易平就固体绝缘环网柜的发展现状进行了四方面的综合论述。

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(国家电网电力科学研究院高级工程师 易平正在会上演讲)
 

  一、 技术条件及采购技术规范标准编写的情况

  首先我们来回顾一下就固体绝缘环网柜开展的一系列活动:

  ■ 2010年6月国家电网公司科技部、生技部、物资部委托中国电力科学研究院开展固体绝缘环网柜技术的调查和研究。

  ■ 2011年8月,国家电网公司下文委托中国电科院编制国家电网公司企业标准《固体绝缘环网柜技术条件》

  ■ 2011年8月31日,国家电网公司下文将固体绝缘环网柜列入第一批重点推广新技术目录。

  ■ 2011年9月,中国电科院组织召开了《固体绝缘环网柜技术条件》的讨论会

  ■ 2011年10月22日,国内第一条自动化技术最高、年产能最大的固体绝缘环网柜的自动化生产线在中国电科院产业公司,北京电研华源公司建成投产。

  ■ 2012年3月2日,国家电网公司发布了企业标准 Q/GDW730-2012《12kV 固体绝缘环网柜技术条件》,起草单位有中国电力科学研究院、北京市电力 公司、上海市电力公司、浙江省电力公司。

  ■ 2012年5月4日,国家电网公司科技部、生技部、物资部组织召开固体绝缘环网柜招标技术规范编写启动会。

  ■ 2012年5月28日,国家电网公司科技部、生技部、物资部组织召开固体绝缘环网柜招标技术规范讨论会。

  ■ 2012年6月7日,中国电力企业联合会科技开发服务中心、全国输配电技术协作网成立了固体绝缘环网柜专业委员会

  ■ 2012年7月23日,国家电网公司物资部、中国电科院、国网电科院、北京电力公司、上海电力公司、天津电力公司、相关制造单位,对固体绝缘环网柜招标技术规范进行了最终版的讨论。

  从2010年6月到2012年7月,在两年时间内的一系列活动,使固体绝缘环网柜从基层走到了备受关注的新生事物,速度应该说是很快的。同时,通过过程我们也知道技术条件和招标技术规范的编制情况及国网公司的一系列推广的政策(如:列入新技术推广目录,按比例推广、统一招投标等)。

  本产品系列标准的形成由三个阶段构成:

  第一阶段,国网公司物资部环网柜物资采购标准的成形。09年物资部编写完成了10~35kV系列产品的物资采购标准。作为集中采购的标准之一,环网柜标准主要确定了五个功能单元及三个接口,至于技术要求及通用规则重点体现在参数的高低和要求的准确及全面程度方面,其实大家在省级招标中均有体会,有些问题今天依然存在。

  第二阶段,在保持与采购标准一致的前提下,结合固封极柱标准,相关开关设备、尤其是负荷开关-熔断器等产品标准编写完成了国网公司固体绝缘环网柜企业标准。其中试验部分多以定性规定为主,其余章节则结合环网柜物资采购标准较多,目的在于容易和国网物资标准体系保持一致,便于标准化实施,不足在于对专用性问题研究不够深入。

  第三阶段:重点进行依据国网公司固体绝缘环网柜企业标准,并将其转化为国网物资采购标准。这次标准构成分为通用部分和技术专用部分两部分内容。这些内容将是我们大家引以为用的确定内容,将对大家的研发,制造和应用产生重大影响,也对社会资源和行业发展产生影响。在编制的过程中广泛地征求了各方面的意见,与技术条件区别还很大。比如:局放指标、试验项目等。

  来自不同的声音也对我们带来新的思考!这些问题不能很好地解决,就难以促进固体绝缘环网柜的定型发展。虽然这个会不能确定这些问题,但我还是希望在协会搭建的这一平台上,在固体绝缘环网柜方面已有深度实践的企业如伊顿、东芝、华源、双杰、新概念等企业、用户、专家和研发精英们来共同探讨和解决。

  二、 目前国内固体绝缘环网柜技术情况

  目前国内国体绝缘环网主要有两大派系

  第一派系:以伊顿开关的技术派生出来的产品:

  真空断路器或真空负荷开关+空气绝缘的隔离/接地开关

  空气绝缘的隔离/接地开关又分:刀闸式的和直动式的、快速的和匀速运动的。

  第二派系:以日本开关的技术派生出来的产品:

  真空断路器或真空负荷开关+固体绝缘的真空隔离/接地开关。

  两大派系的区别:

  主要在隔离接地开关的方式。由于隔离开关的不同带来了环网柜的结构、成本、应用方面的不同。

  两大派系的比较:

  真空开关 +刀闸式隔离开关的方式结构简单,为空气绝缘,受外界环境影响较大 。

  真空开关 +直线式 隔离开关的方式结构复杂,为空气绝缘受外界环境影响较大 。

  真空开关 +真空式隔离开关的方式结构简单, 机构复杂 成本高,不受各种环境影响 。

  目前用户接收的基本上是第一派系,从技术方面看但第二派系较第一派系进步,目前,有些企业进一步研究真空技术的三工位隔离接地开关以及环氧浇注件的外屏蔽技术,并以通过型式试验,试验结果非常好,局放指标在5pC以下,使固体绝缘环网柜得到了发展;我个人认为第二派系是固体绝缘环网柜发展的方向。

  三、 应用优势

  1、 技术特点

  ■ 优化电场设计:局放1.2额定电压小于10pC;

  ■ 密封、可触摸、安全性能好;可触摸的地方都接地处理了;

  ■ 具有关合能力的三工位合闸、隔离/接地技术 ;

  ■ 驱动机构设计:可配永磁机构、弹簧机构 ;

  ■ 在线监测技术,智能化程度高;

  ■ 屏蔽软母线技术,单元结构,免维护,使用方便;

  2、与SF6环网柜的比较

对比项目

固体环网柜

SF6环网柜

绝缘介质

固体绝缘

SF6气体

灭弧介质

真空

SF6气体

 

对环境的影响

绿色环保,适用于高海拔、高寒、高热地区,重污染地区,高潮湿地区,盐雾地区等

 

危害环境和人体健康

安全性

无爆炸危险

SF6易泄漏和发生电弧爆炸

机械寿命

10000次及以上

5000次以下

维护管理

不需要检查气体泄漏,30年免维护,可节省管理费用

需气体泄漏监视、气体压力上升防爆装置、充气阀、压力表、低压闭锁装置等

寿命到期可回收性

可回收

SF6难回收,回收费用巨大

应用范围

应用范围广

高温、高寒地区不适用

体积

更小或与SF6体积相当,

  3、 与无SF6气体环网柜的比较

 

绝缘距离

零件个数

维护性

安全性

价格

真空和环氧树脂浇注

 

   ★

 

   ★

 

   ★

 

   ★

 

  ○

干燥空气和隔板绝缘和空气

 

   ▲

 

   ▲

 

   ▲

 

   ○

 

  ○

CO2气体和真空

   ○

   ▲

   ▲

   ▲

  ○

  ★---很好 ○---良好 ▲--- 一般

  4、结构优势

  优势项目

 

与环境协调

主回路固体绝缘化
隔离开关采用真空绝缘或空气绝缘后后彻底不使用SF6气体

小型  轻量化

高性能环氧树脂的应用
简化的主回路结构
采用分相式外层屏蔽实现小型、轻量化

提高安全性、可靠性

采用分相式外层屏蔽抑制短路故障、可触摸

省力维护

省去平常的气体压力监视
采用固体绝缘外层屏蔽以减少维护量
新型操作机构的设计,零件数量少,免维护

  通过比较我们可以看到固体绝缘环网柜应用优势非常特出。

  四、 推广应用情况

  优势:

  1、优越的外部环境

  国家电网对环网柜推广采取的一些政策,如统一招投标、制定统一技术条件和招标技术规范、每年按一定比例的数量推广,还有就是固体绝缘环网柜专业委员会搭建的交流平台。这些举措将有力地推动固体绝缘的技术发展和市场应用。

  2、技术在不断的进步

  与固体绝缘环网柜相关的关键技术,如:绝缘材料的研究、屏蔽技术、在线监测技术、多工位专用驱动机构技术等发展都很快。绝缘材料方面,如ABB推出的新型绝缘材料在固体绝缘环网柜上的应用,目前有厂家在研究;屏蔽技术的应用将更好地解决环网柜的局放指标;在线监测技术目前在很多电器产品上在应用;真空技术就更不用说了,2011年产量是160多万只,用于固封断路器的有50万只,且固封技术通过固封断路器的推广应用,大家都已接受。所以,通过个方面技术的综合应用固体绝缘环网柜将会更安全、可靠。

  存在的问题:

  1、挂网运行的量还不够多,运行经验不足;特别是挂网运行的区域不够全面,如:高温地区、高寒地区、高海拔地区、沿海地区、多雨和温差变化大的地区等,要积累不同地区的运行经验,对环网柜进行改进。目前使用区域应该说还比较集中。(目前产量比较大的企业集中在北京双杰、北京华源、扬州新概念、沈阳昊成等,如果把这4家企业的用户集中起来,我觉得使用区域就比较全面了。)

  2、成本与价格;对于用户来说,尽管非常看重固体柜的紧凑尺寸、良好安全性能、免维护特性等,但是较高的价格使其放弃固体柜采用充气柜,因此降低制造成本是其大规模应用的前提条件。

  3、生产制造工艺有待进一步提高;固体绝缘环网柜的重要指标是局放指标,而该指标与生产制造工艺关系密切,每个零件、每个细节都是关键。

  4、标准的宣贯和统一;电网运行安全是第一位,新的产品用户需要一个认识和熟练的过程,需要做大量的对运行技术人员的培训工作。行业标准需要加快推进,在产品本身的标准化上还需要做更多的工作,如接地的问题、隔离开关的位置问题等都需要统一的标准。

  亟待解决的问题

  1、 新的高性能环氧树脂的开发;

  2、 高效率浇注技术的开发;

  3、 采用真空绝缘的隔离开关的技术优化;

  4、 元件连接用界面连接方式的开发;

  5、 断路器、隔离开关用操动机构的开发;

  总结:

  由于对固体绝缘环网柜的充分认识很有限,业内还有一些争议。总之,固体绝缘环网柜的发展方兴未艾,其前途广阔,国内外各大电气设备制造公司都在研制或进一步完善。