【摘要】中压箱式气体绝缘金属封闭开关设备(简称C-GIS)是将一次回路主元件装在密封的箱体中,内充稍高于大气压的SF6气体。并以电缆终端作为进出线,整个高压系统处于完全封闭的状态,不受外界环境条件影响,因此特别适用于港口、水电工地等作业环境变化迅速、安装位置要求极高的产品。

【关键词】充气柜 结构特点 关键工艺 技术优势 应用

充气柜带来许多优势,其最大优势是不受外界环境的影响,如凝露、污秽、小动物及化学物质等。另一个优势是因为使用压缩气体绝缘(如SF6),有利于向小型化方向发展。

SF6气体现于二十世纪初,它是硫在氟的气体中燃烧时所形成的气体,SF6气体在通常状态下是一种无色、无味、无毒、不燃烧、化学性能稳定的气态物质,它的密度大约是空气的5倍,是理想的灭弧介质,具有以下特点:

① 热化学性,即SF6气体具有良好的热传导特性。由于SF6气体具有较高的导热率,电弧燃烧时,弧心表面具有很高的温度,冷却效果显著,所以电弧直径比较小,有利于灭弧。

② 强负电性,由于SF6气体分子的负电性,具有很强的吸附自由电子而形成负离子的能力,因而其耐电强度高,具有优异的绝缘性能。

③ 离解温度低,且离解能量大,也是一种具有优异灭弧性能的气体。SF6气体以其优良的绝缘性能和灭弧性能以及不能燃烧的特性,逐步被人们作为新型绝缘介质用于电气设备。

鉴于SF6气体的显著特性,SF6充气柜具有着以下结构特点:

① 固定式结构技术,采用免维护真空断路器或负荷开关技术;

② 隔离开关与接地开关组合成3工位开关,以取代单个开关,大大减少了空间和联锁工作;

③ 电流互感器采用环芯式电流互感器;

④ 电缆连接采用全绝缘和防触电插入式结构,以取代普通电缆接头;

⑤ 防护等级可以达到IP67。

SF6充气柜关键工艺

① 充气柜壳体焊成完全气密式结构,这就排除了环境因素影响。SF6气体绝缘强度为空气2-3倍,由此获得了很大的节省空间优势,减少占用空间,节省材料;

② 采用先进的激光焊接技术,防止SF6绝缘气体逸出,防止潮气侵入。这种激光焊接充气柜满足IEC60698及VDE0670第1000部分标准对气密压力系统提出要求;

③ 气体气密性由集成在每个壳体上检漏装置(气压表)来例行检验;

④ 所需操作功从充气柜外部向内部传递,由波纹管进行;

⑤ 装入柜内的电气元件经过焊入的套管向外连至电缆线或母线;

⑥ 充气柜工作准备状态的显示,通过装入柜内的测量盒以磁耦合无接触地向外显示;

⑦ 为了确定有无电压,在焊入壳体内的套管上浇铸入电容芯片。在柜体面板上装有插座,可以在外面用电压测量装置来检验有无电压;

⑧ 一般在壳体内焊入同类型的释压装置。

上述结构工艺特点,保证了SF6充气柜具有如下性能:

① 安全、可靠性高,操作简单,免维护,安装方便;

② 不受外界环境条件的影响,如凝露、污秽、小动物及化学物质等,可用在环境恶劣场所;

③ 使用性能优异的SF6绝缘大大缩小了柜体的 外形尺寸,有利于向小型化方向发展,与空气绝缘相比,SF6充气柜安装面积为其26%,体积为其27%;充气柜不受外界环境的影响,免维护、结构紧凑;

④ 充气柜以它的结构优势,可用于一般空气绝缘柜不能用的地方,如温度变化大和高湿环境(如湿热带地区)、高温及低温地区(如沙漠地区和南北两极区),环境中含有自然物质(如沿海的盐雾,工业粉尘)或化学性腐蚀物质(化工厂,炼油厂)等地方,还有地震区、有振动的场合、高海拔地区以及安装受限制的窄狭地方等。

总之,对于在港口大量使用的起重机而言, 如果需要选用10kV的供配电系统,充气柜是极好的选择, 它可以极好的规避起重机运行的环境给10KV及24KV配电系统造成的安装、检修和维护不利条件,目前充气柜使用量剧增。以德国为例,前几年对工业电网使用中压开关设备做过调查,当时充气柜12kV占5%,24kV占9%3,6kV占19%,这里特别要提到,1998年捷克发生洪灾,2002年德国易北河泛滥,充气柜部分被淹,但又很快恢复供电。这充分证明了充气柜是整体小型化、高可靠性、免维护的气体绝缘开关设备。