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隨著如今電力系統(tǒng)的發(fā)展和電器制作技能的前進(jìn)，對于電力系統(tǒng)作業(yè)的牢靠性要求進(jìn)一步前進(jìn),因此高壓開關(guān)設(shè)備的作業(yè)牢靠性受到了特別關(guān)注。在慣例空氣絕緣金屬關(guān)閉開關(guān)設(shè)備GIS)獲得前進(jìn)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(gè)氣室均為一個(gè)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(yùn)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牢靠性高。因?yàn)槭滓姎庠窃陬愃?/span>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)牢靠性明顯前進(jìn)。
③設(shè)備保護(hù)簡練。因?yàn)殚_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(hù)作業(yè)量也較慣例配電設(shè)備大為削減。
④性價(jià)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(dú)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(yùn)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(jìn)的開關(guān)設(shè)備，但現(xiàn)在國內(nèi)運(yùn)用還不遍及，其首要原因有:(1)技能較新,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(jià)格昂貴，以35kV單間隔為例,報(bào)價(jià)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(bào)價(jià)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)柜的技能較成熟,對慣例變電所其牢靠性、占地上積等技能指標(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前進(jìn),特別在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域,因城市和周邊開發(fā)區(qū)土地價(jià)格的快速增長,使變電所征地費(fèi)用直線上升,征地拆遷作業(yè)成為變電所建造新難點(diǎn)。因此，高壓充氣柜設(shè)備占地少牢靠性高、少保護(hù)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(yùn)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(yùn)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(dú)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?yàn)樵O(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(shí)雙母線可輪番停電檢修,而且高壓充氣柜設(shè)備牢靠性高,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?yàn)檫M(jìn)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(shí)可接成單母線四分段。
2.2進(jìn)出線方法挑選。
受結(jié)構(gòu)約束，SE高壓充氣柜進(jìn)出線僅能選用柜下進(jìn)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(shí)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(shí)因?yàn)椴⒙?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(jìn)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?yàn)楦邏撼錃夤竦臄嗦菲飨倒潭ǚ庋b,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?yàn)?/span>SF高壓充氣柜進(jìn)出線全部在下部進(jìn)行,而柜寬寬度僅600mm,故其基礎(chǔ)進(jìn)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(diǎn)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(shí)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(jìn)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(jì)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(jì)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(jì)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(diǎn)。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(jìn)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(kuò)建、保護(hù)作業(yè)尤其是對高壓充氣柜底部進(jìn)出線電纜的保護(hù)、擴(kuò)建)的可行性;④為到達(dá)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(jìn)出途徑規(guī)劃方面,考慮到進(jìn)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(jìn)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(kuò)建時(shí)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(gè)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(dá)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(gè)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(hù)無法進(jìn)入的死角。
④電纜排管的運(yùn)用。在高壓充氣柜下面規(guī)劃一個(gè)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?yàn)殡娎|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(shí)方法。
4總結(jié)
(1)高壓充氣柜具有占地小、牢靠性優(yōu)勢，在土地資源嚴(yán)峻區(qū)域,正在得到日益廣泛的運(yùn)用。
②高壓充氣柜的運(yùn)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?yàn)榻Y(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(yùn)的幾個(gè)變電所的經(jīng)歷，規(guī)劃時(shí)應(yīng)留心:①高壓充氣柜進(jìn)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。
