高電壓全絕緣環網開關柜的應用及原理

能源是社會生產力的重要基矗隨著社會生產的不斷發展，人類使用的能源不僅在數量上越來越大，在品種上及構成上也有了很大的變化。
　　十八世紀蒸汽機的發明使人們掌握了把熱能轉化成機械能的技術，導致了具有劃時代意義的工業革命。電能出現之后，由于它具有轉換容易、輸送方便、控制靈活以及潔凈、經濟等許多獨特的特點，從十九世紀七十年代開始已逐步取代了蒸汽機，使社會進入了電氣化的嶄新時期，促使生產力得到空前的發展。如今，電能已成為工業、農業、國防、交通等部門不可缺少的動力，成了改善和提高人們物質、文化生活的重要因素，并且一個國家的電力工業的發展水平已成為反映其國民經濟發達程度的重要標志之一。
　　一．應用領域及原理簡介
　　在電力系統中，10KV配網擔負著分配電能的重要職能，起著異常重要的作用。近年來，我國經濟飛速發展，同時也帶動了電網的發展。為了提高供電可靠性、降損節能，1998年，國家投入2500多億元巨資，全面啟動城鄉電網建設改造，利用三年時間，對全國2400個縣的農村電網和280個城市電網進行建設改造。在城鄉農網改造過程中，為了提高用戶供電可靠率和電能質量，確定了城網裝備向無油化、絕緣化、組合化方向發展的方向和簡化電壓等級，建設雙環網，高電壓深入負荷中心，加強城網結構的技術方案。因此，10KV全絕緣環網開關柜以其全絕緣、結構緊湊、體積孝可擴展、全天候、安裝方便、無需維護等優越的性能和特點成了城農網改造的首眩
　　二．現有技術的技術方案
　　目前，電網中存在的10KV環網柜大體可分為三類，一類是充氣柜，一類是普通單元柜，再一類是全絕緣型單元柜。
　　1.充氣柜
　　充氣柜采用不銹鋼鋼板作為絕緣氣體的封閉外殼，以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質。此種充氣柜通常生產出一路、兩路、三路、四路、五路、六路等開關柜柜型。有的廠家還可以將其中的兩種或三種柜型通過聯結套管相互聯結，以達到可擴展的需求。充氣柜內的連接匯流母排由于處于絕緣氣體的包圍之中，同電纜連接采用標準錐度面的電纜聯結座，所以能形成全絕緣的電氣結構，適用于室外。
　　2.普通單元柜
　　普通單元柜中匯流排通常為裸銅排或外加熱縮套管，單純的以空氣或絕緣強度不高的熱縮套管作為絕緣介質。這種開關柜由于設計成單元柜，因此可以任意的擴展聯結。組裝簡單，組合方便。
　　3.全絕緣型單元柜
　　此種開關柜兼顧了以上兩種開關柜的優點。采用不銹鋼鋼板作為絕緣氣體的封閉外殼，以SF6氣體作為匯流母排間的絕緣介質，采用電纜插座可與電纜方便聯結。單元柜間采用密封聯結套管，結構緊湊，擴展方便。
　　三、現有技術的優缺點
　　三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環網柜具有模塊化、結構緊湊、可擴展、全絕緣、密封性能好的優點。
　　1、模塊化
　　三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環網柜采用模塊化結構，不同柜型采用相同的相間距離、母排高度、柜體高度。以實現相互聯結，快速組裝。
　　充氣柜由于各負荷開關或斷路器單元是封閉在共同的殼體之中，其聯結排布位置及各單元的數目在產品下線后是固定不變的。所以開關單元間組合的靈活性差。尤其是產品在運行之后，不方便甚至無法滿足擴展的需求。另外，充氣柜由于受到空間的限制，不可能設計成側進出線柜的模式，無法滿足多路電纜進出線的要求。再有，充氣柜由于受到電流互感器和電壓互感器維護的限制，無法把電壓互感器和電流互感器裝進封閉氣箱內，故也沒有雙電源間的計量。
　　2、結構緊湊
　　三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環網柜可以將電壓互感器單獨做成一個單元柜，給環網柜提供電源?；蜃龀捎嬃抗駥€路進行計量。
　　充氣柜由于受到電壓互感器維護的限制，只能將電壓互感器放置于環網柜的角落里，由此以來，部件分布比較分散，而且由于電壓互感器的走線而非常凌亂。
　　3、可擴展，密封性能好
　　三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環網柜采用標準模塊化設計，每個功能模塊安裝尺寸一致，功能模塊間都能自由方便的實現聯結，為電網的增容升級創造了有利條件。其次，三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環網柜采用了三元乙丙橡膠固體絕緣層緊密包裹的匯流母線管，擴展過程中不存在母線間聯結時的密封問題，因此密封性能好，擴展方便。
　　4、綠色環保
　　三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環網柜由于采用的是環氧樹脂澆注的氣包，有效體積較小,約為充氣柜有效體積的20%～30%，故所用SF6氣體少，減少了溫室氣體的排放，有益于環保。
　　5、全絕緣
　　三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環網柜采用了三元乙丙橡膠固體絕緣層緊密包裹的匯流母線管,并通過過盈配合的絕緣性能好、抗老化、耐紫外線的三元乙丙絕緣丁字頭同電纜插座相連，配合緊密，全絕緣，密封性能好，具備防潮防洪的能力，免維護，適用于互外。只需在給環網柜加一金屬殼體，無需興建專門的配電建筑。節約興建成本。
　　全絕緣型單元柜由于各單元柜間需要使用中間聯結裝置，勢必引起類似柜體間聯結松脫，氣體泄漏，聯結不方便等問題。
　　普通單元柜的母線只是采用熱縮套管進行了簡單的包裹，容易遭到小動物的損壞，容易引起因小動物進入而發生雙相短路或單相接地故障，大大降低了供電的可靠性。并且，使用普通開關柜必須要興建專門的配電房，還要加裝防潮用的加熱器，由此以來，不但占用土地面積，還增加了投入費用。
　　四、開關柜全絕緣化過程中解決的技術問題
　　為了做到環網柜的全絕緣化，采用獨具創新的方法，最終完成了全絕緣負荷開關柜、全絕緣熔斷器負荷開關組合電器柜、全絕緣電纜側進柜、全絕緣斷路器柜和全絕緣計量柜五大類全絕緣環網柜單元。在設計研發過程中，公司資深工程師迂工巧妙構思，突破了層層技術關口，最終完成了設計。
　　三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環網柜所以解決的關鍵的技術問題就是匯流母排的絕緣化和密封化。以使環網柜既具有普通單元柜模塊化、組合方便、擴展靈活的優勢，還具有充氣柜全絕緣、可用于室外、全天候運行的特點。
　　五、解決方案
　　1.為了克服交流電在流經導體時特有的集膚效應現象，和解決匯流導體在安裝過程中的摩擦力過大，不易安裝問題，迂工姘棄了傳統的矩形面母排，選用銅管作為匯流排。
　　2、為了方便安裝并增強絕緣外套的電氣特性，迂工和龐工將絕緣外套設計成具有中間絕緣層、內半導層的圓管狀。圓形具有相同截面面積條件下最小的周長的特點，因此表面面積最小，也就是摩擦面積最小，安裝時比較方便。絕緣外套由于具有中間絕緣層、內半導層三層結構，均衡了電場，增強了電氣性能。
　　3．為了使環網柜適用于室外，提高匯流母線的密封性能，工程師們經過多次計算和實踐，最終確定了比較理想的絕緣外套和丁字頭間的過盈配合數據。