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成套电器—低压成套开关设备和高压开关柜技术的发展情况
[  发布时间:2020-11-27 09:35:00    信息来源:全德电气股份  ]

成套电器主要有四大类产品:成套电器主要有四大类产品:低压成套开关设备、高压开关柜、预装式变电站和GIS 。本节仅对低压成套开关设备和高压开关柜的技术水平进行简要介绍。低压成套开关设备箱式变压器、高压开关柜、预装式变电站和GIS 。本节仅对低压成套开关设备和高压开关柜的技术水平进行简要介绍。


 

一、低压成套开关设备


1.

设计手段的提高


许多生产厂家巳广泛采用三维CAD 设计软件,如目。IE 、IDEAS 、SOLIDWO胀。这些设计软件将设计、数据库、计算分析以及加工等有机地结合起来,大大加快了产品的设计速度和可靠性,降低了技术人员的劳动强度。国外一些跨国公司,如西门子、ABB 等,不仅将设计、制造有机地联系在一起,而且可以通过互联网随时与分布在世界各地的分公司制造厂联系,大大提高了产品更新的速度,可以最大限度地满足市场的需要。


2.

内部故障电弧防护能力

低压成套配电设备中的电弧故障一直是困扰着设备制造厂及用户的一个重要问题。国外在开展故障电弧防护的研究方面,已取得了一些进展。欧洲一些国家已建议把故障电弧防护列人IEC 439.1 标准的正式条款中,从根本上将人身安全放在首要位置。


目前,国外对成套开关设备内的电弧故障采取了主动防护和被动防护两种防护措施。主动防护解决的是电弧故障的发生,也就是预防和避免电弧的发生;被动防护解决的是电弧故障发生后如何应对的问题。欧洲许多厂商巳主动对自己的成套开关设备进行电弧故障防护能力的试验,这无疑增加了用户对其产品的信任度,增强了产品的竞争力。


3.

加工工艺


在柜体方面,普遍采用元螺母连接,即所有连接都采用自攻螺钉,在承重部位采用哪蝇、母。采用自攻螺钉,除了加工方便,可提高加工速度外,在靠墙安装的柜体中还可实现正面装配和维修。在板材加工方面,除使用异型骨架之外,许多公司采用整体板材成型,这样不仅减少了许多过搜件,还提高了柜体强度。


4.

开关设备的智能化


随着工业中生产手段的复杂化和功能要求的不断提高,对配电系统的要求也越来越高。除了提高容量和可靠性外,对数据传输、远程控制、故障检测等也提出了更高的要求。智能化开关柜能够实现远程测量,即可查看各回路、控制单元(子站)的电量参数;远程调节,即对各子站可远距离上传、下载各种保护设定值和恃性曲线;远程控制,即对各子站实现远程储能(万能式断路器)、合闸、分闸、起动、停车(电动机控制回路)等操作;还可进行信息查询,即对系统各种信息资源进行查询,如故障记录、日常报表、电网管理、成本分析、电网质量和负荷分析等。目前,现场总线技术已应用到低压配电系统中。



 

二、高压开关柜


1.

柜内主开关元件无油化


高压开关柜根据柜内主开关元件的不同可分为通用型高压开关柜(主开关元件为断路器,即断路器柜)、F-C 柜(高压限流熔断器+高压接触器)和环网柜(高压负荷开关+高压限流熔断器)。


断路器柜内可配少油断路器、真空断路器或SF6 断路器。占主导地位几十年的少油断路器存在电寿命短、维修频繁和易燃易爆的缺陷。20 世纪ω 年代后期开始掀起元油化高潮,目前少油断路器柜生产量已很少,而无油化断路器柜已占主导地位。由于真空断路器6在35kV电压等级能满足电力系统各项技术要求,其灭弧室由专业化厂家大批量生产,能保证质量,降低成本,生产的断路器技术指标先进,故真空断路器已占据主流。


国外厂商生产的高压开关柜选用高可靠性的一次电器元件,如免维修小型断路器、长寿命断路器组件、小型高可靠'性的隔离开关和接地开关。


2.

性能逐步提高


近几年来,高压开关柜技术发展很快,性能逐年提高。主要体现在技术参数和寿命的逐步提高,体积减小,故障率降低。


(1)容量西门子、ABB、美国通用(GE) 、西屋公司等国外厂商的产品,最大容量指标为:


12kV 柜:额定电流5ωA,额定短路开断电流63 kA。


36 (40.5) kV 柜:额定电流25∞A ,额定短路开断电流40kA。


西门子公司8BK40 型开关柜,带抽出式断路器,额定电压17 .SkV,额定电流5000A,额定开断电流63kA o ABB 公司153.2 型36kV 开关柜,额定电流25∞A ,额定开断电流40kA。


又如西门子公司8BK41 型移开式发电机组真空开关柜,额定电流可达到2(削A,额定短路开断电流80kA。


(2) 开关柜机械寿命美国GE 公司凹型12町、3000A、48kA双层真空开关柜,机械寿命为4 万次,满容量开断电流次数达ω 次。荷兰HoI回公司12kV 盯4 柜配用附U12 真空断路器手车,机械寿命为3 万次,短路开断电流次数达1∞次。


(3) 体积减小ABB、AEG(德国通用电力公司)、GE、日本三菱、富士等公司12 17.5kV断路器柜宽仅 570-7仙1 m。


(4) 故障率降低可靠性的提高特别以真空开关柜最为显著,国外一些厂商,如GE 公司生产的真空开关柜故障率已减至o. ∞ 1 -0. ∞15/柜·年。


3.

结构特点


(1)组装式结构20 世纪90 年代以来,高压开关柜的柜体结构经历了从焊装式到组装式体的变迁。开关柜的柜体均以金属板或敷铝钵板以CNC 机床加工折弯成形,再用螺栓螺母或拉娜螺母组装而成,具有加工精度高、变形量小、互换性好等特点。


(2) 绝缘选用优质阻燃性绝缘材料,应用复合绝缘技术,将母排用固体绝缘材料封闭起来。良好的绝缘可防潮、防尘,减少运行故障。


(3)内部故障电弧防护开关柜的主开关室、母线室、电缆室均在顶部设置压力释放通道,在发生内部电弧故障时,自动打开压力释放金属板,排世压力和气体,以确保设备和人身安全。开关柜的门和隔板均采用高强度密封,可以保证在发生内部电弧故障时不会喷射危及相邻开关柜和运行人员安全的电弧及气体。


4.

高压开关柜智能化


智能化开关柜是新一代的机电一体化产品,它是在高压开关柜上配用智能型保护控制单元。保护控制单元是利用计算机技术、数字处理技术、传感器技术、网络通信技术而构成的集控制、保护、测量和通信于一体的装置。


5.

充气柜异军突起


1982 年西门子公司率先推出充气柜8DA lO (单母线柜)和8DB lO (双母线柜)后,世界上各大制造公司纷纷仿效,开发出自己的产品。西门子公司在1982 -1999 年的17 年间生产了22222 台充气柜。我国充气柜的生产还刚刚起步, 2002 年,西安高压电器研究所(简称西高所)和平顶山天鹰集团已通过型式试验。


却世纪90 年代以来,国外有实力的公司都开发出了自己的高压开关柜"精品",它们的共同特点是:提高绝缘、改变开关柜的结构、具有高可靠性,如日本三菱公司的MA-EC型落地式手车柜,荷兰Holec 公司的UniωIe 盯4 型落地式柜。德国西门子公司在推出7.2 36kV的8BK20 系列中置柜后,近年又推出了结构和性能更先进的NXAIR 型断路器组件式开关柜。ABB 公司除推出ZSI 型中置柜外,同时还推出了ZS3.2 、Z现1 、ZS8 .2 等结构先进、可靠性更高的铠装式开关柜和箱式开关柜。法国Schneider 电器公司制造的Mcset 铠装式开关柜、GEC 抽出om 公司的VISAX 型开关柜,设计独具特色,结构非常简单,是性能优良、可靠性高的智能型高压开关柜。美国GE 公司的PV 型双层铠装式断路器柜、日本研制的四层断路器柜已技放市场D 在中置式开关柜品种中,姐G 萨克森的AHA 型、Alston 的PID 型、东芝公司VE 型、富土公司VC 型都具有结构紧凑、性能可靠、长寿命和操作安全的特点,不失为开关柜中的"精品"。

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