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中壓充氣柜是近年來在工作里新開展起來的小型、智能化的中壓開關(guān)設(shè)備，且已逐步成為現(xiàn)在金屬封閉開關(guān)設(shè)備的一個(gè)重要品種。工作中各個(gè)國(guó)際大公司也紛繁推出相應(yīng)產(chǎn)品，并快速的在市場(chǎng)上推行。

1特征和用途

中壓充氣柜是將一次回路主元件裝在密封的金屬箱體中，內(nèi)充稍高于大氣壓的SF6氣體或其混合氣體作為絕緣介質(zhì)，并以電纜終端作為進(jìn)出線，整個(gè)高壓體系處于完全封閉的情況，不受外界環(huán)境條件影響。它是全體小型化高安穩(wěn)性、免保護(hù)的氣體絕緣開關(guān)設(shè)備。

1.1特征

(1)小型化，如40kV電壓等級(jí)的充氣柜占地面積、體積與12kV的空氣絕緣柜恰當(dāng)。

(2)可靠性高，不受環(huán)境影響。

(3)免保護(hù)或少保護(hù)。

(4)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備便利。

1.2用途

在環(huán)境條件比較惡劣的區(qū)域和污染嚴(yán)峻的地方，最佳的中壓配電設(shè)備就是—z因占地面的區(qū)域，大型工礦企業(yè)，高層建筑等場(chǎng)合，因占地面積、空間限制，需求運(yùn)用這種設(shè)備。如北京、上海、廣州、南京、西安等數(shù)十個(gè)城市正在建設(shè)或籌建的地鐵、輕軌，每條地鐵線路需求充氣柜約200面。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)嚴(yán)酷環(huán)境下運(yùn)用的開關(guān)設(shè)備往往運(yùn)用高出一級(jí)電壓的國(guó)產(chǎn)設(shè)備或從國(guó)外進(jìn)口充氣柜。因此開發(fā)充氣柜具有很高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

從國(guó)外產(chǎn)品的開展情況可以看出充氣柜的市場(chǎng)占有率在不斷上升。西門子公司的8DA10/8DB10型充氣柜在1982~1999年的17年中已出產(chǎn)2000O面(恰當(dāng)于每年出產(chǎn)1700多面)，向國(guó)際上54個(gè)國(guó)家的400多個(gè)用戶供貨。德國(guó)對(duì)工業(yè)電網(wǎng)用的中壓開關(guān)設(shè)備作過大規(guī)模查詢，查詢結(jié)果閃現(xiàn)，現(xiàn)時(shí)中壓充氣柜在12kV占5%，24kV占9%，而在36kV占19%。從往后運(yùn)用看，充氣柜在12kV等級(jí)以上將會(huì)占到90%以上。

開展進(jìn)程及開展前景

1開展進(jìn)程

起先開發(fā)的充氣柜是充0.25MPa以上額外壓力的SF6氣體，與此充氣壓力相適應(yīng)選用圓簡(jiǎn)形外殼。1980年，日本開發(fā)了充氣壓力為0.2MPa以下并選用柜形外殼的84kV電壓等級(jí)的充氣柜。1982年，西門子公司首要研宣布配真空斷路器的8DA10/8DB1O型充氣柜。其結(jié)構(gòu)安頓很像高壓充氣柜，是單相圓筒式結(jié)構(gòu)。以后，各大電氣公司紛繁推出自己不同系列的中壓C-充氣柜。如ABB公司的Zxo、Zx1，ZX2型;三菱公司的20-cx，30-GX型;西門子公司的8DH10、NXPLUS型等。

從國(guó)外中壓充氣柜開展進(jìn)程可以看出以下特征。

(1)箱體從圓簡(jiǎn)型轉(zhuǎn)向柜型:西門子、三菱、AEG公司前期產(chǎn)品是圓筒形。但其后期研制的產(chǎn)品都改為柜式結(jié)構(gòu)。這是由框式結(jié)構(gòu)充氣柜具有體積小、占地面積小、保護(hù)功用好﹑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略等特征決議的。

(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化:前期研制的充氣柜分紅許多氣室，如母線、阻隔開關(guān)、斷路器、電流互感器及電纜進(jìn)出線等氣體距離。但由于充氣柜具有不受環(huán)境影響、可靠性高、不易保護(hù)等特征，所以現(xiàn)國(guó)外研制的中壓充氣柜都只剩下1個(gè)或2個(gè)氣室。

(3)元件組合化:幾乎悉數(shù)的中壓充氣柜都是把阻隔開關(guān)和接地開關(guān)組合成一體成為三工位阻隔接地開關(guān)?，F(xiàn)在ABB公司的ZX1、ZXO型C-充氣柜，AEG公司的ECO2型充氣柜，都將三工位阻隔開關(guān)同斷路器組合成一體，電壓互感器、電流互感器組合成一體，使得元件愈加簡(jiǎn)略，操作調(diào)試更為簡(jiǎn)練。

(4)簡(jiǎn)化主接線方法:現(xiàn)在的開關(guān)柜主接線在斷路器兩邊都有阻隔和接地開關(guān)?，F(xiàn)國(guó)外將線路側(cè)的阻隔和接地開關(guān)撤消，簡(jiǎn)化了開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)下降了制造本錢。

(5)完畢操控、監(jiān)測(cè)、保護(hù)、確診、閃現(xiàn)等智能化:將傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器、電流互感器改為新式的傳感器。如ABB公司的ZX1、ZXO把電流互感器用Rogowski線圈代替。元器件體積小、動(dòng)態(tài)丈量規(guī)模大、可靠性高、本錢低。

2開展前景

(1)研討非SF6氣體中的絕緣技術(shù)，完畢無SF6化。

(2)開發(fā)缺點(diǎn)確診體系。

(3)智能化，完畢情況監(jiān)測(cè)，建立計(jì)算機(jī)輔佐保護(hù)體系。

(4)通過模塊化、小型化規(guī)劃，下降成本。

充氣柜的開發(fā)技術(shù)和制造基礎(chǔ)

1技術(shù)基礎(chǔ)

(1)真空斷路器可靠性的跋涉為將真空斷路器密封在SF6氣體中供給了條件。

(2)對(duì)SF6氣體的研討得出跋涉氣體壓力對(duì)不均勻電場(chǎng)耐受電壓的跋涉沒有太大效果。由此標(biāo)明可按挨近大氣壓的充氣壓力規(guī)劃，有利于處理密封殼體的強(qiáng)度.剛度、密封性等問題。

(3)相等壓力下SF6氣體的分子量大、黏度小，故對(duì)流傳熱比一般氣體更為有用。只需選用一些散熱方法，如下降導(dǎo)體損耗、下降渦流損耗、跋涉輻射率、增大散熱面積、選用冷卻技術(shù)等，就可處理溫升問題。

(4)跟著計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展，簡(jiǎn)略完畢開關(guān)柜的智能化。

2制造基礎(chǔ)

(1)殼體焊接是密封箱體制造的關(guān)鍵工藝。國(guó)外先進(jìn)的激光焊接已許多引入，使殼體焊接工藝得以處理。

(2)為確保產(chǎn)品的密封性、電場(chǎng)均勻性、零部件的方位精度和規(guī)范精度，需求選用先進(jìn)的數(shù)控加工設(shè)備。我國(guó)近些年加工數(shù)控化水平有了長(zhǎng)足跋涉，數(shù)控機(jī)床擁有量已明顯增加。激光切開技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。

(3)框體的飯金工藝近幾年來已有長(zhǎng)足跋涉，GZS1拼裝式開關(guān)柜選用敷鋁鋅板制造，不只省去了表面處理工序，并且成型性，定型性和沖剪性都非常好。用敷鋁鋅板制造的開關(guān)柜，選用多重折彎工藝，使2mm的板材具有4mm角鋼的強(qiáng)度;用拉鉚工藝處理板料的聯(lián)接。

國(guó)外首要產(chǎn)品

現(xiàn)在國(guó)外出產(chǎn)充氣柜的廠家有ABB、西門子、東芝、三菱、AEG、SE(瑞士)，MG(意大利)、Alstom。下面介紹ABB和西門子的代表產(chǎn)品。

1西門子公司NXPLUS型充氣柜

NXPLUS型C-充氣柜是西門子公司1998年推出的，如圖1所示。它將充氣柜概念與常規(guī)固定式開關(guān)

柜概念在現(xiàn)代絕緣技術(shù)、加工技術(shù)、數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)上有機(jī)地結(jié)合，充分利用了SF6出色的絕緣功用和充分發(fā)揮了空氣絕緣固定式開關(guān)框的靈活性。選用多樣化的模塊化結(jié)構(gòu)，可拼接成各種單母線主接線計(jì)劃?？梢罁?jù)需求將氣室劃分紅二氣室或三氣室，各氣室之間用規(guī)范的固體絕緣聯(lián)接器聯(lián)接，聯(lián)接器外面依據(jù)需求可設(shè)備穿心式電流互感器。固體絕緣聯(lián)接器模塊還作為柜與柜之間的母線聯(lián)接。母線室裝有一個(gè)翻滾閘刀式三工位阻隔開關(guān)。悉數(shù)充氣外殼由不銹鋼板焊接。電壓等級(jí)24kV，40.5kV。SF6氣體額外壓力為0.O5MPa(20℃表壓)，額外電流2500A，額外短路開斷電流31.5kA;外形尺寸為寬600mm×高2450mm×深1600mm。一體小型化真空斷路器水平臥式擺放，功用安穩(wěn)、可靠、免保護(hù)。三工位阻隔開關(guān)為翻滾閘刀式，沿柜深方向安頓，由絕緣連桿完畢三相聯(lián)動(dòng)，并完畢三個(gè)工位。

氣室分為母線氣室和斷路器氣室。母線氣室裝有三工位阻隔開關(guān)。斷路器氣室除裝有斷路器外，還裝有外錐式電纜插接件，并帶有外錐式電壓互感器聯(lián)接插座，電纜在柜體下方前部出線。母線氣室和斷路器氣室間可設(shè)備電流互感器，外錐式電纜插接件處也可設(shè)備電流互感器。各氣室都是由不銹鋼板焊接而成，均裝防爆安全膜。數(shù)字式操控器設(shè)備于面板上，可編程、閃現(xiàn)、操控，用于操控和保護(hù)。多條電纜并聯(lián)，柜體下方出線。

2ABB公司ZX2型充氣柜

ZX2型中壓充氣柜是新一代智能化高新技術(shù)產(chǎn)品，如圖2所示。單母線為二氣室，雙母線為三氣室。雙母線時(shí)母線前后擺放。各母線氣室裝有一個(gè)直動(dòng)式三工位阻隔開關(guān)。悉數(shù)充氣外殼由不銹鋼板焊接。各部件、元件規(guī)范化，數(shù)量少，組合便利。母線氣室與斷路器氣室間用氣阻隔緣子聯(lián)接。柜與柜之間用復(fù)合絕緣母線聯(lián)接器聯(lián)接。電壓等級(jí)12~36kV，額外電流2500A，額外短路開斷電流31.5kA;充氣壓力為0.02MPa(表壓);柜體外形尺寸為寬600mm×高2300×深1710mm。1250A以上柜寬800mm。

一體小型化真空斷路器水平臥式擺放，功用安穩(wěn)、可靠、免保護(hù)。配有光纖方位傳感器，與密封蓋板一起作為一個(gè)部件獨(dú)立設(shè)備、調(diào)試。

三工位阻隔開關(guān)為直動(dòng)式，圓形導(dǎo)電桿，絕緣絲杠翻滾使導(dǎo)電桿直動(dòng)完畢三個(gè)工位。氣阻隔緣子既作支撐絕緣子又做絕緣套管。零件數(shù)量很少，電場(chǎng)分布均勻。配有光纖方位傳感器，完畢方位信號(hào)的傳輸與切換。

運(yùn)用電流/電壓組合式傳感器，體積大大縮小，本錢下降。可時(shí)間精確地對(duì)體系的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并依據(jù)情況信息在需求保護(hù)時(shí)可供給必要的信息和提示，減少了保護(hù)本錢，增強(qiáng)了體系的可靠性。

智能型二次體系。操控和保護(hù)單元自身履行悉數(shù)開關(guān)操作和實(shí)行任何方法的誤操作的聯(lián)鎖?？砷W現(xiàn)悉數(shù)設(shè)備的情況和測(cè)定值。

國(guó)內(nèi)首要產(chǎn)品

GZX系列充氣柜，該系列電壓等級(jí)為12~40.5kV，電流等級(jí)為630~200OA。

首要技術(shù)參數(shù)見表1。外形尺寸見圖3、圖4。

選用單氣室結(jié)構(gòu)和模塊化規(guī)劃，由外表箱、充氣箱、瀉壓通道、電纜室四部分組成。首要元件為:母線聯(lián)接器、蘭工位開關(guān)和斷路器組合單元、避雷器、電流互感器等。柜殼材料為敷鋁鋅板。操控部分選用自行開發(fā)的智能操控單元。12kV和40.5kV充氣柜結(jié)構(gòu)及組成如圖5、圖6所示。

充氣箱體由3mm不銹鋼板焊接而成，通過內(nèi)部加強(qiáng)筋、加強(qiáng)板確保箱體的強(qiáng)度;斷路器以VS1為藍(lán)本進(jìn)行改善。三工位阻隔開關(guān)設(shè)備在水平安頓的絕緣筒上，與斷路器構(gòu)成一體，并與操動(dòng)組織設(shè)備在同一塊鋁合金板上。這種結(jié)構(gòu)使設(shè)備和調(diào)試作業(yè)變得簡(jiǎn)略。

靜密封選用氟橡膠密封圈。動(dòng)密封一般選用金屬波紋管密封，對(duì)多圈旋轉(zhuǎn)的三工位阻隔開關(guān)，專門規(guī)劃了一種波紋管翻滾密封結(jié)構(gòu)來處理動(dòng)密封的問題。

三工位開關(guān)導(dǎo)電部分選用繃簧觸指做導(dǎo)電元件。母線聯(lián)接選用固體絕緣母線?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備時(shí)不觸及SF6氣體操作。