SF6气体绝缘开关产品的特点

1SF6气体绝缘户外罐式断路器(GCB-T)日本AE帕瓦株式会社拥有“高电压、大功率输配电设备试验室”，是日本短路委员会(TSTC)成员，TSTC也是国际短路试验联合(STC)的正式成员。日本AE帕瓦株式会社具有很强的独立开发能力，在高电压，大容量断路器开发方面，取得很大的技术进步。1.1断路器开断容量不断增高，断口数量不断减少。减少断路器断口数量是提高断路器技术水平和提高技术经济指标的最重要措施。断口数的减少，简化了结构，实现了小型化、轻量化。降低了设备重量，降低了SF6气体的用量和排放量。同时也提高了设备运行可靠性。以550kV断路器为例：日本AE帕瓦株式会社自70年代开发了4断口断路器(见上图1)，经历了10年历程，80年代推出双断口断路器结构，又经历了10年历程，90年代发展为550kV单断口断路器，开断电流达63kA，开断时间达到了2周波，额定电流达4000/6300/8000A。已有10年以上的运行经验，从而实现了126～550kV单断口断路器系列化。1.2550kVGCB结构特点(1)断路器小型化由于采用了单断口结构(见图2)，断路器为卧式布置，重心低，抗震动能力强，并采用液压机构传动，灭弧性能优良。筒体上有检修孔，可就地更换触头等灭弧室零件等，所以维护检修方便。与双断口比较重量减轻至70%，零件数减至70%，充气量减至60%。(2)灭弧室技术进步高电压大容量灭弧室技术包含了日本AE帕瓦株式会社多项研究成果(见图3);采用轴向同步吹气方式，控制了最佳吹弧时机;采用拉瓦尔喷嘴技术，控制气体流量;新式喷嘴设计，避免了瞬时压力降低;阶段式静触头设计，降低了熄弧时电场强度;使用高耐弧材料喷嘴，延长了电气寿命;综合以上技术使压气效果获得最佳值，开断瞬间恢复电压特性大为提高。(3)采用液压操动机构分相操动，可靠性高，已分别通过机械寿命M1级和M2级试验，机械寿命达10000次，提高了可靠性和耐久性。液压机构为最新一代的产品，工作缸及相关的控制阀采用了集成化、模块式结构并完全浸没在油中，完全杜绝了渗漏油现象。(4)进出线可采用瓷套管或复合绝缘套管。(5)采用套管式电流互感器，便于安装和维护。1.3126kV、252kVGCB特点。(1)126kV、252kV灭弧室分别安装在一个共用支架上，实现了整体小型化，同时便于装配运输和现场安装.(见图4)(2)126kV采用一台弹簧操作机构进行三相联动操作。252kV采用三台弹簧机构进行分相操作也可以通过电气联锁进行三相同步操作。(3)本系列断路器用于户外-30℃以下低温时，均可在筒体上加装环形加热器，适应高寒环境使用。1.4126～550kVGCB-T技术参数(见表1)从表1中可以看出本系列断路器的性能特点：(1)开断容量大：126kV(40kA)、252kV(50kA)、550kV(63kA)均属目前最高水平。(2)可靠性高：550kV液压操作达可到M2(10000次)、126kV/252kV弹簧机构也达到5000次。(3)开断时间短：550kV达到2周波，126kV、252kV为3周波(4)一般性能参数能符合IEC、GB、DL等最新相关标准要求。2126～550kV系列SF6气体绝缘全封闭组合电器(GIS)(1)上海中发依帕超高压电器有限公司生产的126~550kVGIS是属于日本AE帕瓦株式会社的最新一代GIS系列，其突出特点是GIS小型化、性能指标高、可靠性高并有世界范围的优良业绩。GIS小型化汇集了日本AE帕瓦株式会社历年来的研究成果，主要技术进步有：通过减少断路器断口数，缩小了GIS体积，提高了技术水平和经济指标，126/252/550kVGIS的断路器均为单断口断路器，特别是550kVGIS实现了单断口技术后，技术经济指标尤为突出，与双断口技术相比，重量减少至70%，SF6气体减少至60%.。实现小型化另一有效措施是设计复合化，复合化主要是将电缆终端，隔离开关、接地开关、电流互感器等元件置于一个罐内。即减小了气罐数量、缩小了GIS体积、又减少了密封部位。如将隔离开关和接地开关组成“合”-“分”-“接地”，实现了隔离接地开关三工位一体化，简化了结构进一步缩小了体积，实现了元件的组合化。(2)126kVGIS特点(见图5)1)三相共箱式：三相共箱式结构，是指将主回路元件的三相组装在充气的公用接地壳体内，通过环氧树脂绝缘子加以支持和隔离。这种共箱式结构对126kVGIS(或145kVGIS)非常适合，是小型化又一有力措施。一般要比分相式结构占地面积缩小40%，相应的设备本身的重量和材料都有了大幅度的节省，同时由于三相共箱式结构的GIS可以做到整个间隔组装，以及整体运输使现场安装、调试时间和工作量有了大幅度的减少，进而也提高了设备运行的可靠性，同时也降低了生产成本。2)采用三相联动电动弹簧机构。(3)252kVGIS特点(见图6)1)形式为三相分相式结构，母线为三相共箱式。由于三相组合在同一底架上，实现了小型化设计，同样具有组装，运输方便等特点，现场安装、调试时间和工作量也有大幅度的减少，进而也提高了设备运行的可靠性，同时也降低了生产成本。其间隔宽度为1.8米，深度为5.05米，高度为3.6米。2)采用三只电动弹簧机构进行分相操作。也可以通过电气联锁控制，实现三相同步操作。(4)550kVGIS特点(见图7)1)采用分相式结构：由于采用了单断口断路器技术，又将隔离开关、接地开关、电流互感器、避雷器等进行复合化，使550kVGIS基本达到了小型化设计的要求。2)根据用户要求可以加装合闸电阻。3)灭弧室为卧式布置，且接近地面，极大的方便了安装和维修人员的工作。3)采用液压机构，三相分相操作，也可以实现电气三相联动电操作，通过了(M2)10000次机构寿命试验考核，提高了可靠性和耐久性。液压机构为最新一代的产品，工作缸及相关的控制阀采用了集成化、模块式结构并完全浸没在油中，完全杜绝了渗漏油现象。(5)产品可安装于户内或户外。(6)GIS产品系列主要技术参数(如表2)。3126～550kV系列SF6气体绝缘金属封闭式开关设备(H-GIS产品系列)(1)SF6气体绝缘金属封闭式开关设备也可称为混合式绝缘开关设备(H-GIS)，是以SF6气体绝缘封闭式组合电器(GIS)的制造技术为基础，以SF6断路器为核心，将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器等元件组合在SF6气体封闭罐内，通过绝缘套管与变电站进出线连接的户外高压开关设备。与GIS产品相比较,，H-GIS产品可采用空气绝缘(AIS)的方式布置(因为母线产生事故机率极低)，有时避雷器也可以采用敞开式，使得变电站现场结构清晰、简洁、紧凑，安装和维护方便;而主回路开关为封闭式，又可以大大提高运行可靠性，总的建造价格比GIS产品低。与AIS产品相比较,，H-GIS产品将隔离开关和接地开关封闭在充气罐体内，这样就避免了户外隔离开关经常出现的瓷瓶断裂，操作失灵、导电回路过热、锈蚀等4大问题，同时隔离接地开关又可以合二为一的三工位形式，实现自然联锁，简化结构和联锁线路等，使运行可能性提高。对于变电站来说，H-GIS产品的优势在于：开关元件封闭在罐体内，解决了运行可靠问题;由于元件组合节省了设备的布置尺寸，与AIS产品相比减少占地面积达40~60%(见图8);由于H-GIS产品在工厂整体组装调试，模块化运输，使现场施工安装简单，方便，快捷，节省费用与时间。H-GIS产品为模块化设计，可按用户要求增减模块数量，可以充分满足新站线路设计以及用老站的增容改造需要。图8(2)H-GIS产品主要技术性能参数与GIS产品相同(见表2)(3)126～550kVH-GIS产品的特点H-GIS产品系列可以满足系统各种接线方式，单母线、双母线、2/1接线等。信息请登陆:输配电设备网1)126kVH-GIS产品以三相共箱式断路器(CB)为基础的混合式开关装置，配置隔离接地开关组合，采用分相出线套管(BG);并可采用外置套管式电流互感器(CT)，便于安装检修。(见图9)以分相断路器组装在共用底架上为基础，配置隔离开关，接地开关或DS/ES组合成回路;采用敞开式套管及套管式电流互感器。(见图10)图103)550kVH-GIS产品以分相安装断路器为基础，断路器为卧式布置，重心低，便于维护，断路器上有维修手孔，可以在不拆卸情况下，更换灭弧室内的易损件;电流互感器(CT)采用封闭式(与GIS同);可采用隔离开关，接地开关分置或组合结构(DS/ES);出线套管可以根据用户要求，采用瓷瓶式或复合式套管。(见图11)4结束语上海中发依帕超高压电器有限公司生产经营的GCB-T、GIS、H-GIS三个系列的产品是属于小型化，技术指标高、可靠性高的新一代高压和超高压气体绝缘产品，能够很好的满足当前我国电力工业建设的各项要求。特别是其H-GIS产品，具有完整的典型系列产品可以提供与用户，这对于我国电网发展和电站的新设计以及庞大的旧站增容、改造等都具有非常重要的现实意义。作者简介曲培斌：教授级高工，海中发依帕超高压电器有限公司的总工程师，负责公司的全面技术管理。周毓清：高级工程师，上海中发依帕超高压电器有限公司的副总工程师、商务部部长。负责公司产品的销售及商务。