崔樸奕

（安徽工程大學(xué)，安徽 蕪湖 241009）

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，工程建設(shè)復(fù)雜程度的不斷提升，不斷發(fā)展的開(kāi)關(guān)技術(shù)使得免維護(hù)、小型化、智能化的開(kāi)關(guān)產(chǎn)品受到業(yè)界的青睞，氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜便屬于其中代表。這類開(kāi)關(guān)柜技術(shù)、GiS技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物正是本文研究的焦點(diǎn)所在。

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的空氣絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備存在生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢(shì)，且設(shè)備在使用中不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體。但由于占地面積較大、設(shè)備體積較大，且周圍環(huán)境很容易對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響，使得這類傳統(tǒng)設(shè)備的實(shí)用性不高且需要經(jīng)常開(kāi)展維護(hù)。

SF6氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備屬于近年來(lái)廣泛應(yīng)用于我國(guó)的新型設(shè)備，這類設(shè)備具備節(jié)約占地空間、體積小、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。但值得注意的是，由于使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的溫室氣體，且SF6氣體的泄露很容易引發(fā)安全事故，因此這類設(shè)備在應(yīng)用中必須頻繁開(kāi)展泄漏檢測(cè)與防護(hù)，因此設(shè)備的實(shí)用性自然會(huì)受到影響。

對(duì)比上述設(shè)備，本文研究的N2絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備具備環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保、節(jié)約占地空間、設(shè)備體積小、使用安全等優(yōu)勢(shì)，且使用過(guò)程中基本不需要進(jìn)行維護(hù)，規(guī)模化生產(chǎn)后具備的較低成本也使得該設(shè)備屬于現(xiàn)階段較為理想的金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備。

因此，本工程35 kV開(kāi)關(guān)柜選用N2絕緣開(kāi)關(guān)柜。

1 氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜的定義和特點(diǎn)

1.1 氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜的定義

本文研究的氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜指的是在充有較低氣體壓力殼體內(nèi)，密封電力電纜、互感器、隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、母線等高壓元件的設(shè)備，由于不會(huì)受到外界環(huán)境條件變化影響，氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜可較好應(yīng)用于各類惡劣環(huán)境場(chǎng)所。

1.2 氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜的特點(diǎn)

相較于其他類型的開(kāi)關(guān)設(shè)備，氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜具備小型化、安全性和可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單、布置與應(yīng)用方便等優(yōu)勢(shì)。

小型化優(yōu)勢(shì)源于N2或SF6充入金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的空氣絕緣替代，開(kāi)關(guān)設(shè)備的小型化程度因此不斷提升。

較高的安全性和可靠性源于SF6等氣體實(shí)現(xiàn)的主回路導(dǎo)電部分密封，以及高壓帶電導(dǎo)體封閉，因此盡可能排除外界環(huán)境條件變化帶來(lái)的影響，設(shè)備在環(huán)境惡劣場(chǎng)所的長(zhǎng)期安全運(yùn)行也能夠由此得到保障。由于無(wú)火災(zāi)和觸電風(fēng)險(xiǎn)、可靠性較高，且氣密性較為優(yōu)秀，因此具備較高的可靠性和安全性。

由于采用金屬封閉或氣體密封的方式進(jìn)行各高壓元件的處理，零部件基本不會(huì)出現(xiàn)生銹、銹蝕問(wèn)題，需維修的工作量減少。對(duì)于性能穩(wěn)定、電壽命長(zhǎng)的真空斷路器來(lái)說(shuō)，使用過(guò)程中甚至可以實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。

由于將高壓元件分解成若干標(biāo)準(zhǔn)模塊，氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜可通過(guò)靈活的組合滿足不同場(chǎng)合及主接線要求。在裝配、運(yùn)輸、調(diào)試、安裝等環(huán)節(jié)，氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜均無(wú)須涉及氣體處理工作，且能夠根據(jù)需要擴(kuò)容，一般采用增加進(jìn)出線的方式，電纜也能夠較好服務(wù)于三相高壓元件設(shè)置，主變壓器與開(kāi)關(guān)柜的連接因此較為方便，開(kāi)關(guān)柜較小的占地面積與外形尺寸也使得其應(yīng)用、布置較為方便。

分相式與三相共筒式屬于圓筒式氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜的兩種主要結(jié)構(gòu)形式，一般采用鋼板、鑄鋁合金作為柜體材料。柜式 （板式） 氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜則存在多種結(jié)構(gòu)形式，如單氣室、兩氣室、三氣室的氣室設(shè)置，不同的真空斷路器、三工位隔離開(kāi)關(guān)、一次回路中母線排列方式也需要得到重視，如“前中后”“上中下”“下中上”均屬于等，“下中上”布置方式較為主流。氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜氣室中兩氣室的柜式氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜氣室設(shè)置較為主流，這是由于單氣室容易出現(xiàn)相互影響問(wèn)題，多氣室的成本較高，因此實(shí)現(xiàn)成本、制造難度、可靠性權(quán)衡的兩氣室設(shè)置便具備顯著優(yōu)勢(shì)。

2 氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜在黃山浩村變的應(yīng)用

2.1 浩村變N2絕緣開(kāi)關(guān)柜技術(shù)參數(shù)及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

采用上海天靈開(kāi)關(guān)廠有限公司所開(kāi)發(fā)的N2N-40.5型40.5 kV氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜，屬于典型的柜式氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜。開(kāi)關(guān)柜采用上下兩氣室設(shè)置，上氣室、下氣室分別設(shè)置三工位隔離開(kāi)關(guān)與真空斷路器，真空斷路器、三工位隔離開(kāi)關(guān)、母線采用“下中上”布置。開(kāi)關(guān)柜絕緣氣體采用N2氣體，壓力為0.04 MPa，開(kāi)關(guān)柜的參數(shù)為40.5 kV/1 250 A/25 kA。采用不銹鋼板焊接制成開(kāi)關(guān)柜，高、寬、深分別為2 450 mm、1 800 mm、800 mm，并采用插入式設(shè)計(jì)，采用帶外屏蔽層的單相固體絕緣母線插入柜體，母線T形連接套與十字連接套材質(zhì)為硅橡膠絕緣材質(zhì)，用于連接，母線的調(diào)整和擴(kuò)展無(wú)須涉及N2。

選用的小型化真空斷路器具備維護(hù)需求少、使用壽命長(zhǎng)、高開(kāi)斷性能等特點(diǎn)，同時(shí)采取水平布置的方式布置真空滅弧室，氣室內(nèi)部導(dǎo)體布置難度可由此大幅下降。在密封的N2氣體殼體內(nèi)放置三工位隔離開(kāi)關(guān)，接地開(kāi)關(guān)與隔離開(kāi)關(guān)結(jié)合一體。配置傳感器以滿足電纜連接絕緣子與母線絕緣子的高壓帶電顯示裝置運(yùn)行需要。采用直型電纜終端或T形外錐電纜終端連接電纜，每相1～3根電纜的進(jìn)出線需要可由此同時(shí)得到滿足。為直接連接分支母線，避雷器采用內(nèi)錐插接式，并針對(duì)性配置控制和保護(hù)單元于柜內(nèi)。

2.2 采用N2絕緣開(kāi)關(guān)柜平面布置優(yōu)化

為黃山浩村變35 kV配電裝置采用空氣絕緣35 kV金屬鎧裝移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜戶內(nèi)布置圖，采用《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)110（ 66） ～500 kV變電站分冊(cè)》（ 2013年版）方案110-C-7中35 kV配電裝置模塊，單層雙列布置。黃山浩村變35 kV配電裝置采用N2絕緣開(kāi)關(guān)柜戶內(nèi)布置，該開(kāi)關(guān)柜具有占地少、免維護(hù)、絕緣氣體環(huán)保等特點(diǎn)。由于采用小型化開(kāi)關(guān)柜，35 kV戶內(nèi)配電裝置占地面積由通用設(shè)計(jì)的226.2（ 17.4×13） m2優(yōu)化為施工圖階段88（ 11×8） m2，節(jié)省占地61%。

3 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的空氣絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，生產(chǎn)成本低，但設(shè)備體積大、占地面積大，并且容易受到周圍環(huán)境的影響。

SF6氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備雖然具有設(shè)備體積小、節(jié)約占地空間，并且環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但是會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，對(duì)環(huán)境有一定的危害性。

N2絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備具有綠色環(huán)保，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，設(shè)備體積小、節(jié)約占地空間，不需要對(duì)SF6氣體檢測(cè)與防護(hù)，安全可靠，不需要進(jìn)行維護(hù)，并且規(guī)模化生產(chǎn)后的設(shè)備成本較低，是現(xiàn)階段及將來(lái)比較理想的中壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備。