高压开关柜发展分析

高压开关柜的发展与分析电气工程系胡飞跃一、概述随着我国经济的快速发展，作为基础的电力工业也得到了长期快速的发展。作为电力建设中的重要设备之一，高压开关柜市场需求量很大，同时也对高压开关设备提出了更高的要求。以国内外高压开关柜技术对比入手，找出我国的差别以及今后国内生产厂家努力的方向。二、国外高压开关柜的总体发展现状国外总体技术水平国外许多有实力的高压开关柜制造商都开发了自有的竞争力产品，提高了绝缘水平，改变了开关柜的结构，使得高压开关柜发展很快，水平逐年提高。如日本三菱公司的MA-EC型下置式手车柜，德国西门子公司的8BK20系列中置柜。ABB公司最近又推出更先进永磁操动机构断路器的组件式开关柜。美国GE公司的PV型双层铠装式断路器和日本研制的四层断路器柜。高压开关柜向着智能化、高可靠性、少维护方向发展，如ABB公司采用REF542plus智能型控制保护单元以及无铁芯传感器，不仅可以使开关柜智能化，而且还可以实现开关柜的生产过程标准化。从开关柜的设计类别上看，铠装式是主流，间隔式日趋减少。二、国外高压开关柜的总体发展现状从开关柜的结构型式样看，中置式开关柜的生产厂家越来越多。从开关柜的外绝缘介质上说，空气绝缘柜占中压开关柜的绝大多数。气体绝缘开关柜是以惰性气体（主要是SF6或N2）为绝缘开关柜（C-GIS）。由于其主要的电气元器件装在密闭的惰性气体中，完全与外界环境相隔离，免受外界环境因素影响，设备的运行更为稳定、可靠，而且缩小了相间和相对地距离，从而使开关柜小型化，并实现了真正意义上的全工况、免维护。二、国外高压开关柜的总体发展现状作为高压开关柜的主要元件之一真空断路器，继续朝着小型化、高可靠性、少维护的方向发展，在断路器的结构设计方面，更多的产品采用本体与操动机构一体化的设计方案。随着真空技术和嵌入技的发展，ABB公司率先将免维护的真空灭弧室直接浇铸在环氧树脂中，形成了一个独立的断路器极柱。这种形式的断路器，使真空天弧室和其他导电件与外界环境完全隔离，避免外力和外界环境对灭弧室和其他导电件的影响，增强了外绝缘强度，而且浇铸式极柱大大减少了手工装配工作量，最大限度减少极柱装配过程中可能出现的误差，从而使断路器的安全可靠性大大提高。操动机构方面，ABB公司率先推出永磁操动机构，具有永磁铁保持，电容放电驱动，感应式接近开关、节能等显著的创新点，并可以很容易与电子控制设备配合，还可能实现选相操动、同步开断等复杂功能。主要技术参数有：1.额定电压、额定电流、额定频率、额定工频耐受电压、额定雷击冲击耐受电压；2.断路器额定适中开断电流、额定关合峰值电流、额定短时耐受电流、额定峰值耐受电流；3.接地开关额定关合峰值电额定短时耐受电流、额定峰值耐受电流；4操动机构分合闸线圈额定电压、直流电阻、功率，储能电机额定电压、功率；5.柜体防护等级及符合的国家标准编号。三、国内高压开关柜的总体发展现状国内高压开关柜发展情况我国开关柜经过了仿苏→仿欧美产品→自主开发的漫长过程。高压开关柜由最初单一的GG1A固定式高关发展到现在的手车柜与固定柜并存。目前市场广泛应用的KYN28中置式手车柜，能满足各种不同的使用要求。柜体结构也逐渐由焊接式框架向组装式过度，加工设备由普机床被数控车床代替，加工工艺水平得到了很大的提高。高压开关柜的总体技术水平得到很大的提高。ＫＹＮ２８中置式开关柜。手车的断路器安装位置比电缆室高，可以通过转运小车移出柜外检修，手车操作一般采用螺杆驱动装置，比直接采用推、拉方式省力。目前已开发出的在每台手车均附有转运小车的中置式开关柜。由于中置式手车的断路器室体积小，因此中置式开关柜采用真空断路器或SF6断路器，操动机构采用弹簧操作机构。ＫＹＮ２８中置式中压开关柜是金属铠装，空气绝缘加热缩材料绝缘，带可移开式断路器手车、电压互感器手车、避雷器手车、分段隔离手车等的户内配电装置。开关柜采用单母线分段，额定电压12kv；可抽出的断路器手车上装置ＶＳ１型真空断路器，断路器手车为中置式，按功能不同可分馈线断路器、主变压器断路器、分段断路器手车等；电缆室一般为前开门开关柜柜体使用敷铝锌板并重复折边，有较高的机械强度，柜体平整，断路器手车钢度好，结构结实，加工精度高，断路器手车进、出及活动帘门开、闭灵活。开关柜分隔为母线室、电缆室、断路器室、低压室，导电回路除线路接地开关、电缆终端连接装置外，采用复合绝缘方式，连接螺栓使用绝缘罩，整个导电回路由母线，分支母线，母线侧、线路侧瓣形插头及断路器，电流互感器，线路接地开关，电缆终端连接装置组成。断路器室断路器手车有工作、试验隔离、检修三个位置，以配合开关柜工作于运行、热备用、冷备用、检修四种工作状态。由于采用了插头方式，开关柜不设隔离开关。断路器和开关柜的控制、信号、储能系统由二次接插件相连。插头的针头有柔韧性，插入时有导向作用，有利于接触良好，防止损坏。开关柜附有检修转运小车，断路器在检修时可将断路器拉出转移到检修转运小车上，再移动检修转运手车将断路器运至检修地点。ＫＹＮ２８高压开关柜的“五防”功能1、防止误分、误合断路器；2、防止带负荷将手车拉出或者推进3、防止带电将接地开关合闸；4、防止接地开关合闸位置合断路器5、防止进入带电的开关柜内部。四、国内高压开关柜与国外先进高压开关柜的差距（1）智能化方面智能技术在于将数字技术，在线监测技术，网络技术和通讯技术应用于高压开关柜中。如ABB公司采用REF542plus智能型控制保护单元，使开关柜智能化，操作“傻瓜化”。而我国的高压开关目前还达不到这样的先进水平。四、国内高压开关柜与国外先进高压开关柜的差距（2）小型化的差距国外在绝缘间距和工频耐压等各方面的要求比中国国内低。例如ABB公司在开关柜小型化做了相当的研究。采用了复合绝缘和小型化真空灭弧室，使柜的体积大大减小。四、国内高压开关柜与国外先进高压开关柜的差距（3）加工工艺方面的差距国外一些先进的生产厂家，都有先进的加工设备和加工所用的模具，而我们国家引进的数控加工设备与国外没有大的差异，而生产用的模具差异就大了，再加上员工的培训方面的差距，使得开关柜的整体精度就大大降低了。五、结束语虽然国内高压开关柜与国外先进高压开关柜的有一定的差距。但是我们国家出台了一些政策，鼓励内生产厂家加大科技投入力度，引进先进技术，经过消化吸收，并在此基础上进行创新来摆脱核心技术对外方的依赖；真正实现高压开关柜由中国制造到中国创造造的飞跃。