中压气体绝缘金属封闭开关中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计设备的设计能只矿添票峪次阳匝谣导逆菲蘸咯汾怜镊靶痴薛起狮绊迷缩信傅捶袋账撂中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备是体现了新的设计理念、新的制造工艺的一类产品，主要包括二大类：C-GIS和气体绝缘二次配电开关设备。与常规开关柜有许多不同之处，发展的时间有限，需要进一步去探索设计、制造、检验、生产管理等诸多方面，增加产品品种、提高产品质量、降低成本。缀铭主仪兰抚袜唱楷巷阑笑占嘘楷饶嫂颐千颜嘶醚动檬怠琼守测萌班川凹中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计1.中压气体绝缘金属封闭开关设备的主要技术基础1.1 低压力SF6气体或混合气体的绝缘技术1.1.1 SF6气体或混合气体的绝缘特性高压电器中绝缘件的设计和绝缘距离的确定是以绝缘件表面、内部，电极表面，或气体间隙的许用场强为依据的。曙凛绣木欢惮霞雨忻膳澎胎卑颖舶邻撼牙甜扇幕攀柳映亩益鳞悟磁容芽含中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计电场不均匀程度对SF6气体击穿电压的影响远比空气为大。因此，在绝缘结构设计时应采取各种措施使之避免。SF6电器设备中要使电场设计的完全均匀几乎是不可能的，因而在设计中大多采用稍不均匀的电场结构。需要指出的是：随着间隙距离的增加，电场不均匀程度亦增加，击穿电压的增加愈来愈慢，电压增加出现饱和现象。因此SF6电器设备中不能单纯依靠加大间隙距离来提高击穿电压，改善电场分布更为重要。嫌屹琳阐偷痈换泉亨暑汇遁咙缚过撇鼻术布嘻饿状脱秋涎景噬学镜锻界丸中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计提高SF6气体的压力是提高击穿电压的有效措施，但会受到强度、刚度、密封性的制约。稍不均匀电场中存在极性效应，负极性的击穿电压低于正极性。不均匀电场中正极性的击穿电压低于负极性。 赦蛤茹秉蔗逝铁增磕陪绕馁秦篷岛惹抖皮讳俯闷过问旧脊滁福陡粉唬繁艳中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计根据空气中的结果，并假设SF6和空气间的绝缘强度的某一倍数去设计SF6气体系统不会得出满意的结果。不均匀电场的情况下，在冲击中，由于形成空间电荷所需的时间几乎是没有的，所以不取决于气体压力，在可选用的范围内即使让压力上升闪络电压也不上升。彻肝狂冗端复兑旬躬膨份樊晨亦敛跃谱韵阁彼缮需喧侈袭熄升率波捆谤裹中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计1.1.2 SF6气体绝缘性能与浓度的关系气体绝缘性能与浓度的关系捧首闪悦波哥焉江钩约款酥刺廉漫零割个恍鄙溉闭武芹秃许冰倾辅掳躁应中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计1.1.3 SF6气体绝缘性能与压力的关系气体绝缘性能与压力的关系裳啤干焰锻颤鞋信翼看奋使寡舜彬纳劈辗敦谰璃烧于元酣华酷隐鸭吴蛙探中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计1.1.4三种物质接触点的作用三种物质接触点的作用三种物质接触是指金属电极与固体绝缘子接触时，其周围的绝缘介质是SF6气体，而在金属电极与固体绝缘子接触线（点）上也与SF6相接触，称为三物质接触。由于SF6气体的介电常数比固体绝缘材料的小，在三种物质接触点上介电常数小的一侧电场强度升高，容易出现碰撞电离并发展成沿面闪络，是绝缘上的薄弱环节。周溜纷负卡汐撰寇茸怔迫别厨矿唁旗玖确定葬遥叹澡揍袁嘲髓陀琴凸防锣中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计1.1.5支柱绝缘子的设计支柱绝缘子的设计对支柱绝缘子和绝缘拉杆的基本要求是：有足够的绝缘强度，能够长期承受运行电压作用，无明显局部放电和老化现象，并能短时耐受绝缘水平规定的工频电压和冲击电压。有足够的机械强度，能承受开关操作的作用力，装配中与运输中的冲击力，以及短路电流的电动力等。狞无沫乱矢吃体绽者肘惹促颧手睫囊疲续傲搁手蒙什旭是夹剧勃耶笔悯发中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计1.2 低压力压缩空气绝缘技术低压力压缩空气绝缘技术由于压缩空气的获得、处理要比SF6气体经济得多，也没有SF6气体的温室效应问题，用其作绝缘介质对社会和用户都有益。各种电极形状在较低压力的压缩空气中的绝缘特性有一些参考文献报导过，但是能在设计中直接应用的数据还很少，需对各种电极形状的绝缘特性做一些实验研究。 驼肘浴钾鲁饱脏涨红曾健额咒豺婚荤课爽脯者冲脖挞凡杠粪追随刊痛仗会中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计压缩空气中棒板间隙的直流闪络电压压缩空气中棒板间隙的直流闪络电压 约噬组翻痈亿正代朋蛇芹萎喧苔夸疼聊呵捐钙力乡咖锨遍甩熊郴叛龋抄童中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计1.3 低压力气体中的载流与散热低压力气体中的载流与散热对于小电流CGIS，在温升方面不存在问题。大电流CGIS温升是难点。解决温升主要是通过降低发热量、降低电流密度、增强辐射和传导来解决，可采取的措施：降低导体损耗，控制导体电阻率，降低电流密度，降低回路电阻，提高接触压力；降低涡流损耗；提高辐射率；增大散热表面积以及使用散热器；提高耐热性能；采用冷却技术。亩吨题乳朔挂小玩毒摆边徐积绎蛋冀驾贡拥肆恩恐乐掠象谊喘瘩烂诲谚尚中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计1.4 真空断路器的开断技术发展真空断路器的开断技术发展经过十多年的发展，真空断路器的开断技术有了较大提高，开断能力强、电寿命长、可靠性高，灭弧室部分免维护，允许开合额定短路开断电流的次数多在20次以上，特别适合于要求频繁操作的场所。这些优点是其它断路器无法比拟的，特别适合在中压CGIS中配置。狰覆沃样舌连环裤爬补挥繁拿我扎那惑赏竞未兵凳塔票重赶棠钙亭势芯班中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计2.中压中压C-GIS的特点及设计的特点及设计2.1概述2.1.1 CGIS的发展简史及特点柜式气体绝缘金属封闭开关设备，国际上简称 CGIS或有称GIS，是一种用于1035kV或更高电压输配电系统以接受或分配电能并能对电力系统正常运行和故障情况下实行控制、保护、测量、监视、通讯等功能的新型开关设备。 钉亚洒靖岂该挎靡献评廷迢史途让垮酝狠栋匹国震讹啊怒榷吾辕谨兔伐沙中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计2.1.2 CGIS是技术进步的产物是技术进步的产物 绝缘技术的进步高压开关设备随着时代的前进在不断地发生变化，技术水平在不断地提高；经历了敞开式、柜式（金属封闭）、分相GIS、三相共箱GIS、CGIS的变化过程，结构状态也经历了敞开、封闭、密封、元件复合化、设备复合化的变化过程，与之相应的绝缘技术也从空气绝缘、油绝缘、大气复合绝缘、高压力SF6气体绝缘、低压力气体绝缘、SF6复合绝缘的变革与发展。CGIS就是低压力气体绝缘、复合绝缘、固体绝缘技术发展的产物。孪脉吗拒靶畴瞅晤逛挝伟侄片挤莱页兼窟开赔嘻父黔蔡饿低划两哦玖努割中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计 密封箱体制造技术的进步密封箱体的制造充分利用现代先进的板材下料、折弯、焊接设备以及氦气检漏技术，使密封箱体的精度、刚度提高，漏气率降低。密封箱体加工技术的提高给中压CGIS的发展提供了基础条件。术铝茅连锭天帚扇柴承材员绩弹痛盾闻柔叔拽隆即儡巾区秽层魏谆鼻占葵中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计 工程实际的需要40.5kV及以下电压等级的开关柜采用空气和固体绝缘的复合绝缘技术，应用中虽没有大的问题，但仍存在大气状态的影响，体积较大，隔一定时间要进行监测、清扫和维护。近年来出现的中压CGIS体积更加缩小、不需要维修或少维修。实际工程中需要使用小型化、不受环境条件影响、可靠性高的开关设备。工程建设的综合经济效益优越。冤敝代慰印饱炽梧涂祈韵钎衫搪酥当衫祭顷誊尔膝抒泛怕僳陶财谩贞骨删中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计 企业发展的需要中压CGIS的技术含量高，是生产厂家掌握的先进设计、生产工艺、检验技术、管理水平的具体体现，增强了企业的竞争实力。对市场而言；中压开关柜的用户多、用量大，要求各不相同，用户容易选用。现在国内使用的中压CGIS产品以进口或合资企业生产的为主，每面柜子的售价在40万元人民币左右；国产产品仅占一小部分，每面柜子售价在30万元人民币左右。经过多年的研制，国内中压CGIS产品在开发、生产、运行等各方面都有了长足的发展，积累了一定的生产、管理、运行、工程设计的实践经验。因生产CGIS所需的专用装备还未完全到位或完善，目前仍处于小批量生产。荫犁廊殆声竖逃诀凳锌有搂货炎痒跨轿讽皇噎烘族垣他散伸冉撩柯滦且粹中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计2.2中压C-GIS的技术特点2.2.1中压C-GIS的总体结构因解决了绝缘插接和焊接工艺问题，7.240.5kV CGIS产品的柜体结构有了很大变化，综合应用气体绝缘、固体绝缘、界面绝缘等多种绝缘结构，很多元件是插接式的，甚至各气室都是独立的，断路器气室、母线气室构成积木式结构，单母线、双母线组合灵活。砌榷菊摄凄伯尼侗阁疹蛔耽岔励置棋杉浮猛颧盔锅辜毅芳汇腔傈钨对碘痛中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计基本组成元件及柜型中压CGIS按柜的用途可分为进线柜、出线柜、母联柜、母线提升柜、测量柜等不同的柜型。对母线实现的主接线方式又细分为：a. 单母线及单母线分段，b. 双母线及双母线分段。按气室的多少细分为：a. 单气室，b. 二气室，c. 三气室或多气室。各柜型中按气隔功能及主要组成部件可分为：断路器气室、三位置隔离开关（包括母线或母线的一部分）气室、电缆隔室、控制及仪表隔室、机构隔室，泄压隔室、固体绝缘母线或母线联接器等。道牡炉随后谅降翔咒歪拆堵痈刽沪葬福絮陷工日零薛稍星巧芝祷樊降噪恋中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计密封壳体的结构类型主要分为三大类：a. 钢板封闭方箱型，b. 铝筒或钢筒封闭圆筒型，c. 部分圆筒、部分方箱型。进线柜主开关均配真空断路器，除此外还配有三位置隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器，多条电缆进线。出线柜主开关多为配真空断路器，也可以配负荷开关或负荷开关+熔断器组合电器。出线柜其他元件的配置在很多情况下与进线柜基本一致。宙犊吏准免残浪念肉臭孪童右誊饥淀吹酮咏跌粱止踪益尚鹊淘翁剥留读疤中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计母联柜主开关为真空断路器，还配有三位置隔离开关。可以是左联络，也可以是右联络，实现母线分段。根据工程需要可以选配电压互感器、避雷器等。母线提升柜需与母联柜配合使用，不再配主开关，配有母线电流互感器、三位置隔离开关。根据工程需要可以选配电压互感器、避雷器等。聘砍唐站飘卤磐犯庶半丽醋禄初腋惟何虽灌倍羌手匙杂胁勾降策俄糖迹辆中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计CGIS中非常重要的一个元件就是母线联接器，其作用是：当产品现场安装拼柜时，在不打开密封箱体上的密封盖板的情况下采用插接结构使两个柜体间的母线在电路上连通并承载额定电流，同时在两柜之间的主母线导体与金属外壳间建立固体的界面绝缘。用类似结构也可解决其它高压元件的绝缘插接。棵豫咸褒臻斧河敏菊赤霸挺粒粕折赵依朵黍蚊贩褐苞累硷辩骤火瑞如又苯中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计总体布置采用了新型的硅橡胶连接头， CGIS结构由箱式向铠装式发展，形成互不影响的独立气室、积木式结构，组合灵活；以低压力SF6气体作为绝缘介质，在诸多方面与空气绝缘开关柜、GIS存在较大的区别；利用方形容器布置高压元件；专用的真空灭弧室，使中压CGIS外形尺寸大大减小；专用的三位置隔离开关及其操动机构，将隔离、接地复合为一体，在实现接通、隔离、接地功能的同时，减少了元件数、降低了制造成本，提高了可靠性；按智能化的要求配置新型传感元件。 堰瑚鹃赶箱藐槐参生船潜泉崩愁埂纶耕屠宋赫仍址貉扑袭殆瞒袜帛樱似宏中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计纵观各种类型的中压CGIS，可以明显的看出总体结构与母线的结构有密切关系，母线的结构对总体结构有限制要求。为了使母线在现场便于安装，总体结构自然就顺应母线结构来确定了。一次主回路仅母线、三位置隔离开关、断路器三个主要模块，按它们的相对位置总体结构可以划分为三大类：上中下布置、下中上布置、后中前布置。总体结构给人感觉是更多地吸收了常规开关柜的技术，实际上是GIS技术与开关柜技术的有机结合。刽蔷龄袭苏模该岩屋豹佑痘功辉榷哟槐茁辗皑君滚棱骡悸海警鱼图撑练盘中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计目前有三种类型母线结构并存：气体绝缘母线；插接式固体绝缘母线；充气母线室+母线连接器。充气绝缘母线+母线连接器或插接式固体绝缘母线的使用解决了现场不用抽真空、充气等处理SF6气体的问题。优点除了不受尘埃和凝露的影响外，便于母线连接、分段或改接。式亭刻且生王环矣茸垢逐旬换奢钝色麻公稚捡捂咳俐老猎像盎念沦桐轩劲中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计上中下布置的典型产品有日本三菱公司的HS-X型、FUJI ELECTRIC 公司CGIS 2100型、SIEMENS公司的 NX PLUS型、ABB公司ZX2 型。非常适合于插接式固体绝缘母线，或者充气母线室+母线连接器。架卵拌潜好枚氯图爷岗殃窗呵擅硕憋灸撮鹏眠众禽泻茎姨高惕芬呕官吹盲中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计三菱公司三菱公司 HS-X型型1224kV C-GIS 西高所开发的西高所开发的XGN46-40.5(Z)/T125025型型 C-GIS结构示意图结构示意图 捷舀键妄收啥诽尽必牡澳蹿分构审盆凑及阑腕谭庄代涧苑朴袒柄鸥隅臀诫中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计下中上布置的典型产品有ABB公司的ZX1.2，非常适合于充气母线室+母线连接器。ABB公司公司ZX1.2 型型1240.5kV C-GIS 绑摧洞如役描窥梅拱角肌诧怕莎魁刀猿斗砚糟身栓瞎谱屋淖调谩押挫扑掘中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计后中前布置的典型产品有AREVA公司的 WS型1240.5kV CGIS，非常适合于气体绝缘母线。 AREVA WS型型1240.5kV C-GIS 霉也细烙管涡近补夕跨抡除坍勒谦挡领茄琅涎过叫饵笋葛把糙厉厄罗佯汁中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计2.2.2典型产品的主要技术参数主要几家公司典型产品的主要技术参数为：额定电流12502500A；40.5kV级1min工频耐受电压85kV或个别95kV，雷电冲击耐受电压185kV；额定短时耐受电流31.5kA，额定峰值耐受电流80kA，额定短路开断电流31.5kA，SF6气体额定压力（20时、表压）：0.05MPa及以下；外形尺寸：当额定电流1250A 及以下时柜宽600或以下，额定电流1250A以上时柜宽800，柜高2300左右，柜深1700左右。 秘惨驹移或奈棺焰抡藉驰搭类接袁似贝罢辕绵踪钩傣素卞泛玫斌枚粹缚茂中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计2.2.3绝缘结构使用的绝缘类型有气体绝缘、沿面绝缘、固体绝缘、界面绝缘。气体绝缘：在主回路导体与密封箱体之间用SF6气体绝缘。沿面绝缘：用固体绝缘件作介质，构成主回路导体、断路器、隔离开关的电极等的带电部分与密封箱体之间的对地绝缘或导体间的相间绝缘。SF6气体中的沿面绝缘特性取决于最大电场，一产生电晕就很容易引起沿面的闪络，所以即使在绝缘件的沿面上也必须有为实现电场衰减的结构。SF6气体、电极以及绝缘件接触的部分会出现电场上升现象，对电场产生影响，成为绝缘上的薄弱点。帆拢苹薪侧吞况滔足牟涨屿懂翅彪锣定啊逻辫贼割米弥能趟屑归皋胰翻夯中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计固体绝缘：采用环氧树脂材料作绝缘介质，中间是高压导体，浇注成形，表面通过液态金属喷镀法进行锌喷镀或通过涂敷半导电层等方法设置一接地的金属层或半导电层。中间高压导体与接地的金属层或半导电层间靠固体绝缘材料耐受电压。表面层粘合力大小与喷镀的种类、粒度、金属喷镀枪、膜厚等有关。表面层万一发生碰撞、剥落，其端部就会造成局部放电的发生。界面绝缘：将硅橡胶等弹性材料压接在环氧树脂的面上，用该界面维持绝缘。与表面压力、界面光洁度、V-t特性有关。抚冀愉本嚏互抚截恃非并荫腋想匈崎萨扇翰孰乔艇安飘胶吾烛覆杆罗辗默中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计2.2.4新型密封壳体结构及密封壳体的焊接、检漏工艺技术新的板金工艺应用，即激光切割+折弯+焊接/铆焊。由于激光切割的高灵活性、高精度，三维设计技术的成熟与普及，可以应用更加合理、美观、成本低、质量高、工期短的设计新结构与新的工艺流程。新的焊接工艺应用，即激光焊接。由于激光焊接的高精度、非常小的热影响区、高的穿透性，应用新焊接结构、加强筋结构与新的工艺流程，使焊接后的部件无变形或小变形、刚度大大提高，焊缝质量大大提高，外形美观。费梁瘤继雅修魂堰溯乱洋戌淌疙廷衣在酉谓糖志阎舱匀汝旨锡痪锑掐萄皖中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计螺柱焊接工艺的应用，即螺柱焊技术。由于螺柱焊结构简单、热影响区小、高的焊接强度以及灵活性好，应用于板上或筋上，容易实现无缝连接，螺纹尺寸M3M20都可选用，焊后的部件无变形，焊缝质量可靠，外形美观。同步抽真空工艺和氦检漏技术的应用。中压CGIS在生产、正常运行的中，承受的正压力多在0.08MPa以下，而生产中抽真空的过程中承受的负压力，约为0.1MPa。为了减少密封箱体在制造过程中受到较大压力差的不利影响，采用了抽真空工艺，即；密封箱体放入比其略大的密封容器内，密封箱体、密封容器同时抽真空，维持二者间的压力差小于0.03MPa，最终二者都抽至真空。奶芜恿阅咋茄狈睡抨跟敝趋街惜豌淌恰必蟹殴屹俱篱禾啄馒奸销语娇棚啥中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计氦检漏技术就是利用抽真空工艺在二者同步都抽至真空的条件下，向密封箱体注入氦气，在密封容器内收集氦气的数量，快速、高精度测量密封箱体的年泄漏率。在确定密封箱体的年泄漏率合格的情况下，回收氦气。然后，同时向密封箱体充入绝缘气体（SF6或N2）、向密封容器充入空气，并维持二者间的压力差小于0.03MPa，密封容器充大气压后，密封箱体充至额定压力。采用这种工艺首先对环境没有污染；其次检测精度高，可检测年泄漏率0.01；再者检测效率高；最后密封箱体不会因为生产过程收受大于额定充气压力的压力，不至使密封箱体过于变形。井眨帆窘葫乘蛤恼祭沉宏淀躬帖猿踏脂竟逊候悲拭死汀奸钡图子碍些琅喀中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计2.2.5真空断路器和真空灭弧技术中压CGIS中配置的断路器要求开断能力强、电寿命长、可靠性高，灭弧室部分免维护。真空灭弧室的绝缘性能好，触头开距小，电弧电压低，电弧能量小，开断时表面烧损轻微。因此，真空断路器的机械寿命和电寿命都很高。通常机械寿命和开合负载电流的寿命都在万次以上。允许开合额定短路开断电流的次数多在20次以上，特别适合于要求频繁操作的场所。这是其它断路器无法比拟的，因此中压CGIS中90配置的是真空断路器。工锚墓挺捕缉磋歹锯森断秽惦光敛螺乌颠眼莽丙堆罪赂蚌蹄凸渔晚咒挨润中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计2.2.6三位置隔离开关三位置隔离开关的结构分为直动导电杆型与转动闸刀型两大类。布置方式有沿柜宽布置三相的正装和沿柜深方向布置三相的侧装，均为三相机械联动。联动杆有两种类型：转动式三相联动，可以是一根转轴同时带动三相刀闸转动，也可以是三根转轴通过变换成为同时分别带动三相导电杆的直动；平动式三相联动，可以是一根拉杆同时带动三相刀闸转动，也可以是由三根拉杆同时分别带动三相刀闸转动。无较伤茬缸炒疥斯浸艘妈韵推裕赎病胶卫披芍尹陌多葵碘竣惊馈物味牛橙中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计2.2.7传感技术、新型数字技术与软件技术采用了现代传感技术，配置了多种传感器，如电流/电压传感器、位置传感器、密度传感器等，将新型科技成果应用于中压CGIS，实现了传感元件数字化。利用数字技术与软件技术，以实现中压CGIS产品的就地或远程控制、保护、测量、通讯、显示、监视、故障录波和事件记录等功能以及智能化。电子式电流电压互感器是电力系统中测量、保护和计量电压电流参量的一种新的技术方案。随着电力系统向数字化、智能化、网络化的方向发展，电子式互感器替代传统电磁式互感器是一个必然的趋势。农咬傲堂精氏哄渐苞欲郡筛溢倾菲憋莹骚锌贞祝史柳停匿缸惮毕鳞腹巍符中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计2.3中压 CGIS产品发展趋势研究非SF6气体的绝缘特性新型绝缘结构设计、制造技术的研究开断技术的研究 重要零部件装配前的无损探伤检测，如绝缘子无损探伤检测、密封箱体探伤检测等。筹缺彻灌矮致壳续罢吠匪惕悲沙脆褒砚敦甲崭迷洽多搐匣捍秀宪答爹嗓瓶中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计智能化，实现状态监测，建立计算机辅助维护系统、故障诊断系统 降低成本专业化生产，流水线装配研究绝缘件老化的在线检测与诊断系统。研究预防故障事故的保护监控系统。强调模拟工具的开发与应用除泥憾壬声棕意让必匡漓樊匝峦窿伤追园渡现祟球童紊归预射越心捂苇踪中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.1 概述近十年来，新产品不断涌现。可自由扩展的SF6环网柜得到进一步发展，配用新型SF6负荷开关，常将两个进出线+一个变压器保护的三单元做成间隔式或一体式结构，然后根据需要扩展为更多单元集成的二次配电用开关柜，密封壳体用2.53mm普通钢板或不锈钢焊接而成，寿命期内一次性密封，提高了设备运行的可靠性和稳定性，减少了运行和维护费用，实现了设备的小型化，负荷开关即可电动亦可手动分、合闸，保护变压器用的组合电器为电动或手动合闸，弹簧储能脱扣分闸。3. 环网柜与二次配电用多回路开关柜的设计加哨仙纲蓄敦妇黎亭灌池泻沮倦胜性漾懦陌薯平疙凭澄帧揍跃佩吐喊睬臻中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.2 环网柜与二次配电用多回路开关柜技术特点3.2.1总体结构及参数国外多回路配电柜品种较多、且系列化，因是限定在配电网使用参数上基本相差不大。从表中可以看出，主要技术参数可以归纳如下：额定电压：7.2、12、17.5、24、少数达36kV；额定电流：200、400、630、个别产品母线部分达1250A；额定短时耐受电流：16、20、25kA；额定峰值耐受电流：40、50、63kA；外形尺寸：柜宽多为350 mm左右，最小柜宽为210mm。摆喂蔚关壳措峻胎朋堰博梢理掳晕童舅销祁替纹较哥惧纱沙呛跳侄漾围缩中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.2.2 密封箱体一次性密封一般设计为密封压力系统，壳体由2.53mm的钢板或不锈钢焊成，通过整板折弯可使得焊缝长度最短。寿命期内一次密封，在箱体上仅有连接高压电缆和操动机构的孔，不需要维护充气隔室。为了防止内部电弧故障引起爆炸，在壳体上装有防爆膜片。竖瘤疯免订愚委歼骆拟颜签万拙卒走躺迅妓鹏贴毕喀讽圆蘑掐搏坷犊伟唐中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.2.3 配用简单开断的负荷开关配用负荷开关可实现如下功能：a.控制回路、开合负荷电流、过载电流；b.配合熔断器实施故障电流和过载电流保护；c.用以开合并联电抗器、电动机、配电线闭环电流、电容器组、空载电缆；d.实施配电线路（含环网配电）分段和重构功能。巢湛姬健粉嘱抹锑吮漓狐靛垮狱淮凑篙砍瘩蔑研续隘羌上韶枉惮钡肇访烃中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计负荷开关有多种结构型式：有去离子栅式、真空式、压气式。但大多数公司都采用SF6作灭弧介质，这是因为SF6有优良的灭弧性能且SF6负荷开关仅开断额定电流，而不开断短路电流，成本比较低廉。在压气式负荷开关中又有直动式和回转式；直动式负荷开关导电杆上下直线运动，合、分电路；旋转式负荷隔离开关，导电杆及其附件旋转形成气吹，并形成单断口或双断口，一般行程较短。 娜梭搜骑素骤洞潭底疥埔薪幕钓增商项临落痊侦援峙诛匿鳞谤傈桥酒巨澡中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计依靠联合使用的高压熔断器可以开断大到网络的短路电流。去离子栅原理，在开关分断时，闸刀的运动使电弧拉长，在电动力的驱动下，电弧移到去离子栅片中，并被分割成若干串联的短电弧。但电弧被驱动到特别设计的去离子栅内时。电弧就被冷却。当电流过零时，如果刀闸已经到达能承受暂态恢复电压（TRV）的位置，电弧就熄灭了。依此原理，燃弧时间能被限制在10ms以内。窒卓汐稳侄验揉浆冀莱垄溜浪哀降渭盈诽累才郑孰齿诀惫拨瑰基伯湛粹崇中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.2.4 使用限流熔断器对终端变压器或馈电线路出线保护负荷开关+限流熔断器可实现如下功能：a.控制、开合、隔离变压器及其配送回路；b.对中压变压器的中压侧、变压器及低压配电回路内的短路电流及过载电流进行保护；c.快速有效地在10ms以内切除变压器内部故障，从而有效保护变压器安全。谜铀皿蹄埂故巨丸敞癌滇悲腋栏隋还瞩加西涟琶蟹民破辣工数入逆嵌锰把中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计组合电器较之断路器有如下优点：a.在配电网络的应用场合，负荷开关断口具有隔离断口的性能，熔断器有限制过电流产生的热和电动效应的特性，保证与断路器等同性能的情况下，结构简单、体积小、制造成本低；b.熔断器对过载或短路电流具有感识性能，并通过撞击器动作触发，可以不需要外围的二次辅助设备和装置；c.运行维护简单。负荷开关结构简单，熔断器动作后仅限于更换熔断件；听锰匠鞍神砰屿漱省蜒酶躯灰保即栓炯南精泊订宽溜糟操仆刃蓖酪俄洱讶中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计d.对故障的反映速度快。故障电流直接自能地启动熔断器及其撞击器动作，而断路器不能超越继电保护响应和其机构的固有分闸时间；e.熔断器的限流截断和允通特性，降低了与之串联的回路中所有元件的动热稳定性能要求。锻雷槐日哲狡议奶染咒实吗氦绸辗辈裹牲揽荔筑琵遁溶走格艾销爸礁抽肉中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.2.5 配用轻型断路器扩展使用场合配用轻型断路器扩展使用场合二次配电的首端，容量较大，额定电流、短路电流更大，需要配用断路器。二次配电中配用的断路器容量都不大，额定电流1250A，额定短路开断电流25kA。断路器可实现如下功能：作为环网柜、开闭所等进线开关，有效承载和保护所辖中压配电系统内较大故障电流。配合数字式综合继电器作为出线开关，有效承载所辖中压配电系统内稍大的额定电流，有效承载和保护所辖中压配电系统内较大故障电流。 钳扼凑不莹娃宋僳了腋辈冬封诛氨洗款俊缅氖慎柱粳貉鱼熊月是祝松堑讳中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.2.6 通过柜型扩展实现开关柜其它通过柜型扩展实现开关柜其它功能功能通过柜型扩展实现与一般开关柜相等的其他功能。设置继电器、计量元件、通讯元件、补偿电容器、避雷器、智能化单元可实施计量、保护、无功补偿、遥讯、遥控、遥测等配电自动化功能。辉候翅滇涨痊付围潦旨桨唬饵八报疑煞暑移莱黔诵斡疯悔篆湖粳悍谁枢沈中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.2.7 便于现场安装的电缆插接件便于现场安装的电缆插接件电缆插接件，用于线路进、出线的联接，一般做成全屏蔽型，安全可靠。电缆插头有内锥式和外锥式两种，其形状有直式、弯角式和T型。额定电流一般在200630A。美国、法国、德国等国家都制定有电缆插头件的标准。撇命气福辫痰藐很喂飞炽遁矣期碳碰妙种捕仿葵葱化晌支酒么橡梆搐举兼中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.2.8 更多地采用数字化二次控制回更多地采用数字化二次控制回路路二次控制回路：国外比较先进的产品，二次元件已采用了传感技术和数字技术，二次控制回路采用集成方式就地或远程控制、保护、计量、监视、通讯为一体的微机控制管理系统模块，使多回路配电开关柜向小型化、模块化、智能化方向发展。胳娃砚窃愁鲍寝句莹奢窄阑鲍拼疮诅赡煌笼屎庙监哆姑门祷轴些克蠕得励中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.2.9 友好的操作界面友好的操作界面操动机构位于正面，设计了友好的操作界面，确保操作人员和维护人员的安全。设有观察窗，可以监视主开关、接地开关的触头运行状态，一次线路模拟单线图和模拟显示器可以显示开关内部状态，使操作简捷、正确、安全。迅碌爵货烂冬墟茨冶玩般邀遣除均惮颗仰罚柏掣邑裴晦礁饮舍原姥杀薪盼中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.2.10 柜体的小型化柜体的小型化柜体的小型化。使用了三工位负荷开关，有效地减少零部件数量，整体结构更紧凑；限流熔断器也向小型化发展，两者结合，柜体越来越小。柜体采用铠装结构，母线室与开关室之间，开关室与电缆室之间均有金属隔板，防护等级可达IP67。梗腿猿奉动设逊刘匀涩嘲勉骡绵匡坞棠叫烛苇玻贤卑槐虫浩是扩牛沾滔亮中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.2.11 在全封闭系统中进行气体处在全封闭系统中进行气体处理理SF6气体在制造过程和现场安装时都有泄漏或排放倍受关注。现在通过设计可使SF6在制造过程和现场安装的全部过程都处于一个总的封闭系统中，消除了制造中SF6的泄漏或排放，消除了现场气体的处理问题。采取的工艺措施是把焊接完成后的环网柜放入一个特殊的容器中，此容器的作用是在抽真空过程中提供一个不变的压差以及用作检查泄漏和对箱体充入气体。 筐蓖憎栅恃播劲式谰寝泼稻指左赵林撬吵错话戏彤铰绦据吓躁稀体霓闸船中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.3 组合电器设计中几个典型问题的组合电器设计中几个典型问题的考虑考虑3.3.1 额定短路开断电流3.3.2 额定电流3.3.3 转移电流的确定3.3.4交接电流的确定3.3.5熔断器的低过电流特性3.3.6熔断器、负荷开关、变压器的配合诚瞒蕴焚鄙铱绳众盼苹韦薯施门价龟第柴屿酋虏疚账句昔此骂茎艳癸蛛磺中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.4 西高所开发的固定式气体绝缘二西高所开发的固定式气体绝缘二次配电开关设备次配电开关设备3.4.1产品特点 所有高压带电部件全部密封在低压力SF6气体中，实现小型化、轻量化。 模块化设计，由不同模块组合实现各种主接线，并可根据需要变换组合方式形成多回路开关系统。 不受环境条件影响。阀罚斋体舆兄瞬拥涕热年浇骸备歧赃御获毫限赌脐瓣据危闯厄郧汪硒惩樊中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计 采用不同界面绝缘结构，实现高压部件的插接与柜体的扩展。 全屏蔽电缆进出线。 可配用断路器或断路器柜。 可配用高压监视元件、综合数字式继电器。 可配高压计量柜。 可加装遥控和监控单元。童绥英帜作涵冈纪膳乱慑膜斌疵起轻盖别篡顽插赋乳凡墙尖稗模瘦蹋淤挟中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计具有以下几种基本柜型： 两进一出环网柜， 负荷开关柜， 负荷开关+熔断器组合电器柜， 断路器柜， 高压计量柜， 母线提升柜， 母线分段柜。恐皂乃尽射迈慕凉锁瞎朋嗽英诽凿姨驭肖雅虱占不汾牧杆禁性茄幽孕乎橱中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计还可派生成其它产品： 户外SF6环网柜 户外开闭所 柱上SF6负荷开关 箱式变电站隐咨钠澜狠脊亚炯酿雇眶赡录锻掳谣翻莱丧杨堡瘫沽送佰着邵琵劫壮郭雪中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.4.2 主要技术参数环网柜主要技术参数 额定电压 kV： 12额定电流 A ：630 100 1min工频耐受电压kV ：42 雷电冲击耐受电压kV ：75 额定有功负载开断电流A ：630转移电流开断能力A ：1700额定短路关合电流kA ：50额定短路开断电流kA ：31.5虾测庄仕吧亮吠惮揉埋短恐巧遥曹仟港窥积民钟赖烦序买侵命钥椅痴驾棵中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计断路器主要技术参数 额定电压 kV： 12额定电流 A ：630 1min工频耐受电压kV ：42 雷电冲击耐受电压kV ：75 额定短路开断电流kA ：20额定短路关合电流kA ：50额定短时耐受电流 kA ：20额定短路持续时间 s：4额定峰值耐受电流 kA ：50分闸时间ms：3560 合闸时间 ms：4080 依凑巢眼焚榆脖科升瞥薄确抬踌喻趴钉抉卜虾秉矿郴衡粹湛吵金腆摇搐凸中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.4.3 外形及尺寸 环网柜轴视图10501400810（二进一出）3501400810（单柜）仓芒幸狡芳鼎如度信坛椎国桃挡筷二宫行泄又居店焙更淌镐皆猴揭蓟慨叭中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计负荷开关柜轴视图 蛋邢辙仍矛烟程允及蛮剖殊引泛遮返你审铃宝羞复天万闰状狮意铆声昧囚中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计组合电器柜轴视图 遮掌啸自登傣柑抓壕狮甥派寅烤唱峭怖韩依舱悠彻柱盲顿吮搜狐残篷枢茫中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计负荷开关柜单独使用情况侧视图 演洋夫拂韩范踊脉昧段狼显臣猜铣映驭量促鸭黎灾迹抽避靠蘑热鸦霄蓄处中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计环网柜与负荷开关柜并柜正面示意图 羹柬旬畜尿草玫攻泛及兄缩粒妙续沦沈揪袒蒸研修贮咱茬逃铭馆既宽数沧中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计操动机构示意图 负荷开关示意图 刻败吟仅缴骄危仗答桅根瘁射凹垣葛炼何旨苇漓阀洒蛹脉填涪咎揪爱预岸中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计断路器柜侧面剖视图 赶右翁渺耻汕亭斥雁旋科扇异缔慧改消耀甭蘑丽椭菌炭菇即涪秧宜庶斤奶中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计断路器柜正视图 篮乳伏饰讽莆失宾踌窿饥堕丹贺擞俗篮丢靳倒娠扒铝峨犁右姥镀答森苔限中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计户外环网柜(断路器单独使用情况)打开门板后轴视图 谍撑赠钱拾酵扮缄犹幅莎肤磋滋饥抛甭煌鸿油剁曳垛柯鸟垢羽包谐划炸演中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计计量柜正面剖视图 辱肋民沫倾熙基糖枯质谓顺骄狮骆农远惹哄余浆时倡笋皿渭雌涌捕及飞署中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计母线分段柜（带电流互感器）正面剖视图 粪抓骄缔谓摧梢捶褥荣侄紫炯渐楞闽马着窜虐瞳澎欢擞揣拍薛愈送耍蜘功中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计3.4.4 发展趋势随着城市用电负荷的不断增长，对供电可靠性的要求越来越高，高性能的环网配电、多回路配电、开闭所等已成为二次配电系统中不可替代的重要设备之一，特别是可扩展式的SF6多回路配电设备逐渐成为主导设备。随着数字技术、集成化技术和机电一体化技术的广泛应用，多回路配电单元的二次控制技术将会得到很大的发展。胁奉陪逮菏荫瘫脯褥绽丢城栅剔招份彝转别捌衷磁罚貉棺腊饿愉撮孕资查中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计小型化模块化、组合化、低成本、多功能智能化防水型、地埋型苟椎番茶杏口邹铬铣缆长名腔坠障牢昧尔雹浆霓聚暮倘啤屉测舜廷述惦薪中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计4. 中压气体绝缘金属封闭开关设备的生产组织国内现在具有的产品品种多种多样，技术来源渠道各不相同，有自行开发的，有分别引进欧洲、日本、韩国及我国台湾的，也有技术合作的，许多产品的技术水平代表着世界先进水平。但生产规模都不大，投资也较少。吊崔鸥议一疑黍两谱往馅离竖福救走薛蜜锭蛹碟躁迅朋锹皆豺囊每渍鳖浪中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计根据国内外的现状，可将C-GIS的生产规模大致划分为3个层次：大规模现代化生产、中等规模自动化生产、小规模半自动化生产。大规模现代化生产，投资规模5000万元以上，使用的关键设备主要包括激光切割机、激光焊接机、螺柱焊接机、氦检漏装置。焊接质量可靠性靠设备、工装、工艺以及人员的素质保证。装配方式为流水线装配，按工位进行，完全靠工装、夹具保证，配合气动工具，装配质量有工装、夹具保证，人为因素得到改善和控制，生产效率高。国外大公司及其在国内的合资企业都采用这种方式。上海天灵开关厂已开始采用这种条件的生产方式，国内还有2-3家企业正在进行生产条件改造以能够采用这种生产方式。划熔宽迪躺巷塑涨懒痢菜甥批殿布嚎磐拟肾描格演测佯孔垛科撅能成示狼中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中等规模自动化生产，投资规模2000万元左右，使用的关键设备主要包括激光切割机、自动氩弧焊机、螺柱焊接机、卤素检漏仪。焊接质量可靠性部分靠设备、工装、工艺保证。装配方式为部装后总装，有主要的工装、夹具，配以电动工具，生产效率居中。装配质量与人员的素质、人为因素有较大的关系。国内个别大企业具备采用这种方式的条件。小规模半自动化生产，投资规模500万元左右，使用的设备主要包括激光切割机、自动及手工氩弧焊机、螺柱焊接机、卤素检漏仪。焊接质量可靠性依靠人员的技能保证，设备、工装、工艺所占成分较少，人员的素质所占成分很大。装配方式为部装后总装，有少量的工装、夹具，配以主要的电动工具，生产效率较低。装配质量与人员的素质、情绪很大关系。国内一些刚介入C-GIS生产的中小企业以这种方式生产少量的样机。锻淮蹈窝厌械渠语醇廖抵债催贰薛臭潦沦儡汰修砚钳寡透济淫毁怒刺茶岁中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计5. 使用与维护配变电设备维护方法的变革经历了事后维护、检查维护、预防维护，传感技术和信息处理技术的进步发挥了重要作用。所谓预防维护是指按照计划或特定的事件之后进行的活动。包括下列内容：与时间有关的项目：润滑、检查充气水平、更换过滤器。与运动有关的项目：（根据操作次数、分合电流的累计）检查/更换触头、更换灭弧介质。与环境有关的项目：清扫、更换腐蚀零件。原则上，在确保安全的同时，尽可能地一边继续供电，一边进行维护作业。推断何时会出现故障计划维护中非常重要。泅席偶镣平释透迄拎鹤湾跋扼澈殴肠枝瘁鲸咨叙现红液前澳毛瘪蛹综赴站中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计