成套开关设备技术及空气绝缘中压开关设备介绍

乐发清2013年11月成套开关设备技术&空气绝缘中压开关设备介绍电压等级的划分与送电能力典型中、高压线路的送电能力标称电压kV送电容量MW送电距离km60.1～1.215～4100.2～220～6352～850～20633.5～20100～2511010～30150～50低压：220/380、380/660、1000(1140)V；中压：3、6、10、20、35kV；高压：66、110、220、330、500、750、1000kV。开关柜基础知识定义正式名称：金属封闭开关设备结构形式：一种组合电器，可以集断路器、负荷开关、接触器、隔离开关、熔断器、互感器、避雷器等电器设备于金属外壳中。开关柜的分类：1.按电压等级分：中压开关柜（10kV，35kV），低压开关柜（380V，690V）。2.按绝缘介质分：空气绝缘开关柜，气体绝缘开关柜（SF6气体）3.按功能分：环网柜，配电柜4.按结构分：可移开式，固定式开关设备的应用中压开关设备的功能可靠？灵活？经济？电力行业中压开关设备的类型ZS8N--12/24kV智能型中置式金属铠装开关柜UniConnect—12/24kV间隔式金属封闭开关柜GIR–12/24kVSF6充气式全绝缘环网柜CPS--12/24//40.5kV智能型箱式变电站ZS33-40.5kV手车式金属铠装开关柜GIR-CD10kV电缆分接箱中置式金属铠装开柜柜型结构图（ZS8N）产品结构及优点1、母线2、静触座3、断路器4、接地开关5、电流互感器6、二次接插件母线室手车室电缆终端室二次测量继保室移动式金属铠装开柜柜型结构图（ZS33）A低压室B断路器室C母线室D电缆室1活门2断路器3二次插头4主母线5母线套管6接地开关7静触头盒8支持绝缘子(可选配带电显示装置)9绝缘隔板10电缆连接终端11板式加热器12电流互感器13泄压板SF6气体全绝缘开关柜柜型结构图（GIR）SF6气体全绝缘开关柜柜型结构图（GIR）断路器模块电缆开关模块熔断器组合电器模块间隔式封闭开关柜柜型结构图（Uniconnect）上部单元下部单元间隔式封闭开关柜柜型结构图（Uniconnect）接地触头环氧树脂壳体，SF6压力1.4bar带电指示器分压电容静触头动触头冷却栅主轴电力行业开关设备的要求安全可靠性高产品生命周期长（长寿命）占地面积小方案灵活更易于操作及维护专业的工程技术服务开关设备的安全可靠性安全可靠性最好的开关柜的选材最安全的联锁设计优化柜体结构设计可靠的元器件全面的试验验证最好的开关柜选材－覆铝锌钢板安全可靠选材防腐蚀能力为同等条件的镀锌钢板的4倍以上；敷铝锌钢板表面镀层是由55%铝、43.4%锌与1.6%硅在高温下固化而成，其整个结构是铝-铁-硅-锌四元结晶体其敷铝锌层对钢板表面具有双重保护作用；锌的牺牲阳极保护功能铝的障碍保护功能即当覆铝锌钢板表面损伤发生氧化时，锌层起到牺牲阳极保护作用以保护钢板表面；同时铝形成稳定的氧化铝层，覆盖氧化部位以隔绝空气，双重保护功能阻止了进一步氧化发生铝锌合金粉末对钢板切口断面具有保护功能敷铝锌钢板在金加工时，覆在其表面的铝锌合金粉末会将冲切的端口覆盖1/3以上；由于切口端面周边覆盖粉末开始溶解，形成氧化锌、和氢氧化铝等致密保护皮膜，保护皮膜将慢慢覆盖整个切口端面，阻止切口端面的进一步氧化。最好的开关柜选材－高纯度无氧铜材安全可靠选材高纯度的无氧铜保证了更高的电导率和更低的温升高机械强度的铜排才能保证足够的抗电动力强度，减少支持绝缘子，从而减少了可能发生的故障点。较好的延展性保证了铜排在折弯的时候不发生桔皮开裂高压开关柜矩形铜排均带R5倒角，局部电场均匀，不产生尖端放电铜排标准（GB/T5585.1—2005）纯度矩形铜排抗拉强度(N/mm2)材料性能高纯无氧铜≥99.95％≥240T2铜≥99.90％≥206最好的开关柜选材-RAYCHEM绝缘热缩套安全可靠选材Fillers/AdditivesforPolymers/Elastomers碳黑使用:导电率UV屏蔽增强剂颜料热稳定剂使用:UV吸收剂长时间老化使用:抗热效应长时间老化使用:降低成本UV屏蔽增强剂使用:混合添加加工速度表面完整紫外线稳定剂其他填充剂加工添加剂使用:色素紫外线屏蔽抗电痕氧化铁抗电痕添加剂使用:抗电痕焰阻油使用:添加剂配合绝缘强度粘稠性调和剂聚合材料有四十多年实际运行经验的RAYCHEM绝缘热缩套采用的是针对开关行业特殊配方的填充剂/添加剂绝缘热缩套管加速热老化寿命验证安全可靠选材热缩套管基于Arrhenius时间-温度关系曲的试验结果：在900C并保持40%延伸率和电气性能的前提下寿命超过40年；温度(0C)900C40年到达40％延伸率特性的时间(h)不良配方的热缩套管的长期热效应开关柜内部结构模拟安全可靠性生命周期成本安全可靠性初设/协议详设/生产产品寿命周期累计成本依据IEC60300-3-3生命周期成本及帕莱托曲线对于产品生命周期各阶段的定义产品寿命周期阶段决策点对LCC影响的累积20%10%处置时间成本60%10%运行、维护、更换可行性/立项85%70%99%30%最好的开关柜选材－环氧树脂安全可靠选材玻璃态：结构材料（性能比较刚硬），如塑料制品高弹态：弹性材料，如橡胶制品粘流态：粘结剂；如环氧胶制品最好的开关柜选材－环氧树脂安全可靠选材开关柜内部元件运行的极限温度及故障情况下的机械特性环境温度：400C银－银搭接面的允许温升：65K那么，开关柜内高压元器件所须耐受的可能最高温度是1050C所以支持绝缘子环氧树脂的玻璃化温度必须高于该温度!环保产品符合欧盟RoHs指令环氧氯丙烷（致癌物质）残留量低于5ppm在加工过程中（加热）不会产生对人体有害的气体稳定性高生产出来的产品配方性能稳定寿命长，可以保证20年以上使用寿命最安全的联锁设计安全可靠联锁设计内容：防止带负荷分合隔离开关防止带电误操作断路器负荷开关防止地刀闭合时操作断路器负荷开关防止断路器负荷开关闭合时接地刀合闸防止误入带电隔室意义：防止不正确的操作保证电气设备和操作人员的安全实现方式：机械闭锁或者电气闭锁最安全的联锁设计安全可靠联锁设计挂锁（可选）最安全的联锁设计安全可靠联锁设计断路器室门及其闭锁断路器手车只有在试验或移开位置，才能打开断路器室门断路器室门打开时，断路器推进机构被闭锁，断路器手车无法推进长行程紧急分闸按钮最安全的联锁设计安全可靠联锁设计电缆室门及其闭锁接地开关合闸后，电缆室门才能打开只有电缆室门关闭后，接地开关才能分闸不良闭锁设计举例优化柜体设计－母线室举例安全可靠柜体设计母线室没有支持绝缘子，不存在避免绝缘子因表面污秽而产生的沿面闪络故障。采用三相一体化设计的母线套管,避免了涡流效应,保证了电场均匀,大大增强了绝缘性能。安全可靠的柜体设计？？安全可靠柜体设计分支母线绝缘子水平方向支撑，易积累灰尘，增加母线室故障点。母线套管分相安装，电场不均匀。全面的安全可靠性验证安全可靠性验证国网高压开关柜技术规范全面的安全可靠性验证安全可靠性验证国网高压开关柜技术规范全面的安全可靠性验证－内部燃弧试验安全可靠性验证依据：GB3906-2006的规定，抗内部故障电弧试验为强制型式试验要求，防护等级为：IACAFLR通过内部燃弧试验所要求的6项判据：判据1:门、盖板等应正确地固定好且没有开启；判据2:设备中可能产生危险的零部件不应飞出；判据3:不应由于燃烧或其他效应致使电弧将设备易触及的外壳表面烧穿；判据4：垂直布置的指示器不应点燃；判据5：水平布置的指示器不应点燃；判据6：所有接地连接仍然是可靠的；影响寿命的因素长寿命1、环境因素：高湿度可能引起绝缘件的局放和劣化；长期高温满负载运行加速了热老化过程；2、元器件故障：虽然一些不可预知的故障可能发生，通过质量控制，定期检验和维护，可大大降低发生的风险；3、机械磨损：由于操作次数的增加而造成的机械磨损问题在配电设备并不多见，按照维护手册进行维护、保养，可及时发现并解决问题；关键元件的加速热老化长寿命反应活化能可按IEC60216定义T15000h和T220,000h数据核算。定义加速热老化温度与等效寿命关系(Arrhenius公式)；ettTTkTT21)12/()12(t1=运行寿命（天）t2=加速热老化周期（天）T1=运行温度（0K）T2=加速热老化试验温度（0K）=反应活化能k=Boltzmann常数8.616x10-5eV/0K产品方案灵活性方案灵活明翰提供全系列的中低压配电成套产品，产品方案灵活，满足客户的不同需要！ZS3340.5kV铠装式金属封闭开关设备ZS8N10kV铠装式金属封闭开关设备AoTo0.4kV低压开关设备GIR10kVSF6气体绝缘环网柜和紧凑型开关柜UniConnect10kV间隔式金属封闭开关设备LTD0.4kV低压配电箱CPS欧式箱变主要断路器产品－3～12kV系列安全可靠元器件真空断路器(配弹簧操动机构)VM1真空断路器(配永磁操动机构)VC熔断器－真空接触器主回路核心部件可选配真空断路器与真空接触器安全可靠元器件真空接触器真空断路器真空断路器与真空接触器安全可靠元器件主要性能参数V-Sa真空断路器VC真空接触器最大额定电流（A)4000A400A最大短路开断电流(kA)50kA6kA机械寿命30,000次1,000,000次(电气自保持）250,000次(机械自保持）截流值3～5A0.5A额定短路耐受电流50kA/3s6kA/1s额定电压12kV12kV(7.2kV)额定绝缘水平42/75kV42/75kV(32/60kV)全绝缘极柱－可靠性设计安全可靠元器件第一代真空灭弧室整体裸露在空气中以绝缘隔板作为相间隔离第二代真空灭弧室及上下触头由绝缘套筒防护相间绝缘套筒绝缘并能均衡电场第三代真空灭弧室及上下触头整体浇注式完善的相间绝缘防护，极柱下端会受灰尘、潮气影响新一代真空灭弧室及上下触头整体浇注式完善的相间绝缘防护，极柱免维护V-Sa真空断路器安全可靠元器件V-Sa12kVV-Sa40.5kVV-Sa真空断路器安全可靠元器件真空断路器的组成V-Sa真空断路器安全可靠元器件LSR缓冲层密封垫环氧树脂浇铸体带裙边全绝缘的极柱设计开断与绝缘部分真空灭弧室V-Sa真空断路器安全可靠元器件操动机构完全模块化的操动机构V-Sa真空断路器安全可靠元器件新一代压簧式梅花触头旧捆绑式梅花触头：在运行当中会遇到弹簧钩子张开或弹簧脱掉现象，造成连接处局部发热，触头烧损的问题。新一代压簧式梅花触头：装配简单，解决了传统的梅花触头因弹簧松动，连接处温度升高，触头烧损的问题。VC真空接触器安全可靠元器件交流真空接触器适用于交流50Hz～60Hz、额定工作电压至1140V的电力系统中，供远距离接通与分断电路及频繁地起动和控制交流电动机之用。适宜与热继电器等各种保护装置组成电磁起动器，特别适宜于组成隔爆型电磁起动器，以及各种电力控制装置。VC真空接触器安全可靠元器件交流真空接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧系统及其它部分组成。电磁系统：电磁系统包括电磁线圈和铁心，是真空接触器的重要组成部分，依靠它带动触点的闭合与断开。触点系统：触点是真空接触器的执行部分，包括主触点和辅助触点。主触点的作用是接通和分断主回路，控制较大的电流，而辅助触点是在控制回路中，以满足各种控制方式的要求。灭弧系统：灭弧装置用来保证触点断开电路时，产生的电弧可靠的熄灭，减少电弧对触点的损伤。为了迅速熄灭断开时的电弧，通常真空接触器都装有灭弧装置，一般采用半封式纵缝陶土灭弧罩，并配有强磁吹弧回路。其它部分：有绝缘外壳、弹簧、短路环、传动机构等。综合微机保护继电器安全可靠元器件综合微机保护继电器:集多种不同功能继电器的综合体，将各项功能通过采集的信号（电流、电压）通过集成芯片进行计算后，触发微型继电器发出相应的信号。保护功能：过流、速断、