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隨著如今電力系統(tǒng)的發(fā)展和電器制作技術(shù)的提升，對于電力系統(tǒng)作業(yè)的穩(wěn)定性要求進一步提升,因此高壓開關(guān)設(shè)備的作業(yè)穩(wěn)定性受到了特別關(guān)注。在慣例空氣絕緣金屬關(guān)閉開關(guān)設(shè)備GIS)獲得提升的基礎(chǔ)上,從20世紀(jì)80年代初步推出了柜式氣體絕緣金屬關(guān)閉開關(guān)設(shè)備簡稱C-GS或高壓充氣柜，也有稱為SF高壓充氣柜)。典型的高壓充氣柜是以SF6氣體作為絕緣介質(zhì)而選用真空滅弧的方法，是一種新式組合式配電電器。其接線原理和功能與慣例空氣絕緣開關(guān)柜根柢相同，首要差異在于選用了SF,氣體關(guān)閉氣室，一般有母線室包括隔絕開關(guān))、斷路器室包括電纜終端)等,每個氣室均為一個無缺內(nèi)部元件的模塊,各模塊間以錐形接頭聯(lián)接，SF6氣體充氣壓力約為0.05MPa表壓)。此外,設(shè)有不充氣的電纜出線隔室和控制室,并安排有斷路器和隔絕開關(guān)的操動安排。柜之間母線聯(lián)接一般選用插接式固體絕緣聯(lián)接頭,沒有暴露在空氣中的一次帶電體。
1高壓充氣柜特征及運用
1.1特征
①體積小。開關(guān)柜內(nèi)母線和各分支回路導(dǎo)體均選用SF6氣體絕緣,與一般開關(guān)柜的空氣或固體絕緣比較,大大緊縮了規(guī)范。以35KV開關(guān)柜為例,一般空氣絕緣柜寬間隔寬度)在1818mm以上,選用固體復(fù)合絕緣如導(dǎo)體包裹固體資料絕緣可將柜寬緊縮至1200~1400mm,而選用SE氣體絕緣的高壓充氣柜柜寬緊縮至600mm左右。因此,在柜深根柢相同的情況下,可節(jié)約占地12以上。
②穩(wěn)定性高。因為首要電氣元件是在類似GS結(jié)構(gòu)的氣室中,因此根柢不受灰塵、濕潤.腐蝕、小動物等環(huán)境要素的影響,設(shè)備作業(yè)穩(wěn)定性明顯提升。
③設(shè)備保護簡練。因為開關(guān)柜除柜體結(jié)構(gòu)外，主體部分均為模塊化規(guī)劃,所以現(xiàn)場設(shè)備方便簡練，作業(yè)保護作業(yè)量也較慣例配電設(shè)備大為削減。
④性價比較高。雖然選用了SF6氣體絕緣全密封結(jié)構(gòu),相對空氣絕緣和固體復(fù)合絕緣開關(guān)柜,本錢相對較高。但如與GS設(shè)備比較，高壓充氣柜選用真空斷路器為開斷元件,而沒有選用GIS中那種獨立的SE滅弧室和凌亂的操作安排,故其本錢低于相應(yīng)的GIS設(shè)備。
1.2運用及分析
高壓充氣柜雖然是一種規(guī)劃新穎、結(jié)構(gòu)先進的開關(guān)設(shè)備，但現(xiàn)在國內(nèi)運用還不遍及，其首要原因有:(1)技術(shù)較新,工藝要求較高,出產(chǎn)此類產(chǎn)品的首要是幾家國際知名企業(yè),且價格昂貴，以35kV單間隔為例,報價在50萬~70萬元,而國產(chǎn)或合資企業(yè)出產(chǎn)的固體復(fù)合絕緣開關(guān)柜單間隔報價不跨越30萬元;②現(xiàn)在國產(chǎn)35kV電壓等級固體復(fù)合絕緣開關(guān)柜的技術(shù)較成熟,對慣例變電所其穩(wěn)定性、占地上積等技術(shù)指標(biāo)均能滿足要求,而高壓充氣柜的規(guī)劃和出產(chǎn)前史較短,還不能代替固體復(fù)合絕緣開關(guān)柜。跟著我國城市化程度的不斷提升,特別在經(jīng)濟發(fā)達區(qū)域,因城市和周邊開發(fā)區(qū)土地價格的快速增長,使變電所征地費用直線上升,征地拆遷作業(yè)成為變電所建造新難點。因此，高壓充氣柜設(shè)備占地少穩(wěn)定性高、少保護的優(yōu)勢將逐步表現(xiàn)出來。江蘇省近年來高壓充氣柜的運用也越來越廣泛,除電力系統(tǒng)內(nèi)城市戶內(nèi)站外,一些作業(yè)環(huán)境特別的大型企業(yè)如地鐵、石化、冶金等也在逐步推廣運用。
2規(guī)劃方案及首要問題的處理
2.1接線挑選
在220kV變電所中，10~35kV配電設(shè)備作為變電所低壓側(cè)首要對變電所鄰近負(fù)荷供電。SF高壓充氣柜在接線方面的考慮與一般開關(guān)柜根柢相同,但一般選用單母線分段接線,而不是選用獨立電氣元件組裝式配電設(shè)備慣用的雙母線帶旁路母線。這是因為設(shè)備集成化程度高,母線為全關(guān)閉狀況,而不像敞開式安登時雙母線可輪番停電檢修,而且高壓充氣柜設(shè)備穩(wěn)定性高,故可簡化接線。
220kV變電所中,35kV電壓等級一般用于城郊或開發(fā)區(qū)等供電規(guī)劃較大或有大用戶的區(qū)域供電，因為進出線回路往往不跨越12回,一般選用單母線單分段兩段母線),典型接線如圖1。
而10kV電壓等級一般用于城市中心等供電規(guī)劃較小、但負(fù)荷密度較大區(qū)域，可以挑選多分段接線方法,例如出線回路較多時可接成單母線四分段。
2.2進出線方法挑選。
受結(jié)構(gòu)約束，SE高壓充氣柜進出線僅能選用柜下進出線方法,具體有電纜和絕緣硬母線2種。2種方案比較:絕緣硬母線通流容量較大,但本錢較高,且對設(shè)備要求嚴(yán)厲，全部制成段都有必要在工廠加工成形,現(xiàn)場設(shè)備時不容許有過失，所以很少選用;電纜本體本錢較低、設(shè)備較簡練,現(xiàn)場可根據(jù)需求曲折，調(diào)整鋪設(shè)路途便當(dāng),但大載流量時因為并聯(lián)電纜較多,敷設(shè)比較困難。歸納考慮本錢及工期等要素，高壓充氣柜一般選用電纜進出線。
2.3平面安排
與一般開關(guān)柜安排方法類似，SF高壓充氣柜可選用單列或雙列安排,因為高壓充氣柜的斷路器系固定封裝,所以不需像手車柜或中置柜那樣考慮斷路器抽出間隔,對部件拼裝、操作空間要求較小。以某廠家產(chǎn)品為例，要求柜前最小操作通道1000mm、柜后通道50mm、柜上空間300mm.對照高壓配電設(shè)備規(guī)劃規(guī)程要求,高壓充氣柜對空間要求遠(yuǎn)低于規(guī)程對慣例開關(guān)柜要求,特別是在220kV城市變電所中10~35kV高壓充氣柜所占空間較小，可與110kV中壓側(cè)配電設(shè)備一致考慮，在同一建筑中分層安排,設(shè)備空間不會有問題，圖2是典型的安排方案。
2.4柜體基礎(chǔ)規(guī)劃
因為SF高壓充氣柜進出線全部在下部進行,而柜寬寬度僅600mm,故其基礎(chǔ)進出線密集,對規(guī)劃要求較高。圖3是某廠家提供的高壓充氣柜基礎(chǔ)安排。圖3中點狀陰影部分為高壓充氣柜底部在地上上的投影,其間疊加斜線部分為高壓充氣柜底部與地上觸摸部分,其余部分與地上不觸摸。高壓充氣柜每一間隔寬度為600mm,質(zhì)量約700kg柜體質(zhì)量實踐分布在斜線部分。由圖3可見,一次電纜孔與二次電纜孔間隔很近，兩孔邊距僅80mm，兩孔中均有很多電纜穿過，尤其是主變進線間隔一次電纜孔。
以電壓等級為220kV/110kV/35kV的三相電力變壓器為例，如其各電壓側(cè)容量為180/180/90MV.A,則低壓側(cè)作業(yè)電流預(yù)算為:
按經(jīng)濟電流密度挑選導(dǎo)體，設(shè)j=1.2Afmm,則主變35kV回路電纜經(jīng)濟的截面為S=π/j=15591.213006m),參照現(xiàn)有電纜規(guī)格系列，每相可以選取3x(YJV-35-400)電力電纜，總截面3x400=1200nm)較契合經(jīng)濟性。由此可見，在1145mmx510mm孔中需穿過9根YJV-35-400電纜，并要在電纜孔下方考慮插接式電纜留有必定的操作空間。別的,一次電纜孔與二次電纜孔之間只需80mm寬的基礎(chǔ)卻有必要接受柜體近一半的荷重，這也是高壓充氣柜設(shè)備規(guī)劃的難點。歸納起來,規(guī)劃高壓充氣柜基礎(chǔ)應(yīng)確保:①)確保一次、二次電纜合理的進出途徑;②確保一次電纜插接操作必要的空間;③一期工程設(shè)備結(jié)束后應(yīng)確保今后擴建、保護作業(yè)尤其是對高壓充氣柜底部進出線電纜的保護、擴建)的可行性;④為到達上述要求,相應(yīng)土建結(jié)構(gòu)有必要緊湊有用。
3典型規(guī)劃方案
以金橋變電所為例,介紹高壓充氣柜及其基礎(chǔ)規(guī)劃方案，規(guī)劃中首要選用了如下方法。
一次、二次電纜進出途徑規(guī)劃方面,考慮到進出線工藝的順利性,總平面安排將35kV戶內(nèi)配電設(shè)備安排在主變和35kV首要出線方向之間，見圖4.這樣35kV電壓等級的主變進線與出線電纜分別引向相反方向,走線清楚、不易構(gòu)成部分電纜過火密集。各柜二次電纜集聚后引至主控樓方向，在開關(guān)柜屏前規(guī)劃安排一條二次電纜溝，各柜的二次電纜均經(jīng)過電纜管引至二次電纜溝,將來在擴建時二次電纜放線不會影響已有作業(yè)間隔。
(2)在高壓充氣柜下方規(guī)劃了一個電纜半層，一次電纜支架設(shè)于高壓充氣柜開孔正下方，這首要是考慮35kV電纜本體較重,應(yīng)該盡量削減電纜盤曲，一同便于電纜頭向上插接。電纜層高度為2.2m,加上高壓充氣柜電纜終端距底面間隔為0.6m,可以確保一次電纜最上層曲折半徑到達60(YJV-35-400外徑)X20=1200mm,一同也能確保插接電纜操作空間。
③電纜層平面如圖4共設(shè)置了4個檢修人孔，首要考慮電纜排架對空間切開,避免出現(xiàn)檢修保護無法進入的死角。
④電纜排管的運用。在高壓充氣柜下面規(guī)劃一個類似加寬電纜溝部分電纜層。這一方法可削減土建工程量,不必將高壓充氣柜室地坪抬高另做一層電纜層。但下挖部分電纜層存在防水問題，特別是與室外電纜溝聯(lián)接處，因為電纜層地勢較低，簡單積水倒灌。規(guī)劃選用了一段電纜排管聯(lián)接室內(nèi)電纜層與室外電纜溝，相對而言，電纜排管較易選用防水方法，且規(guī)劃有必定斜度,便于施工放電纜。
5高壓充氣柜基礎(chǔ)一、二次電纜孔間承重基礎(chǔ)的處理。規(guī)劃的一、二次電纜孔間一段土建梁跨度較大,梁寬不易做小,初步做成鋼筋混凝土梁后因過寬影響一次電纜施工，現(xiàn)場選用部分用工字鋼代替的暫時方法。
4總結(jié)
(1)高壓充氣柜具有占地小、穩(wěn)定性優(yōu)勢，在土地資源嚴(yán)峻區(qū)域,正在得到日益廣泛的運用。
②高壓充氣柜的運用規(guī)劃在接線、總安排方面與慣例開關(guān)柜根柢類似,但因為結(jié)構(gòu)規(guī)范十分緊湊，對設(shè)備基礎(chǔ)要求較高,給規(guī)劃帶來必定困難。經(jīng)總結(jié)已投運的幾個變電所的經(jīng)歷，規(guī)劃時應(yīng)留心:①高壓充氣柜進出線一般選用電纜方法,規(guī)劃應(yīng)按前景規(guī)劃做好電纜溝管的預(yù)留,做好一、二次電纜途徑的規(guī)劃。
②高壓充氣柜下方電纜層應(yīng)確保滿足的高度和空間，要求充分與廠家溝通。條件容許宜首要考慮選用地上電纜層,如選用地下電纜層則應(yīng)充分考慮防水、通風(fēng)等問題。
③高壓充氣柜對基礎(chǔ)承重結(jié)構(gòu)要求較高,主張有條件部分可選用鋼結(jié)構(gòu)支撐，以免對后期電氣設(shè)備產(chǎn)生阻礙。
