中压气体绝缘金属封闭开关设备的设计课件

1、中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 1 中压气体绝缘金属封闭开关中压气体绝缘金属封闭开关 设备的设计设备的设计 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 2 中压气体绝缘金属封闭开关设备 是体现了新的设计理念、新的制造工 艺的一类产品，主要包括二大类： C-GIS和气体绝缘二次配电开关 设备。 与常规开关柜有许多不同之处， 发展的时间有限，需要进一步去探索 设计、制造、检验、生产管理等诸多 方面，增加产品品种、提高产品质量、 降低成本。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 3 1.中压气体绝缘金属封闭开关设备的 主要技术基础 1.1 低压力SF6气体或混合气体的绝缘技术 1.1.1 SF6气体

2、或混合气体的绝缘特性 高压电器中绝缘件的设计和绝缘距离的 确定是以绝缘件表面、内部，电极表面， 或气体间隙的许用场强为依据的。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 4 电场不均匀程度对SF6气体击穿电压的 影响远比空气为大。因此，在绝缘结构设 计时应采取各种措施使之避免。SF6电器设 备中要使电场设计的完全均匀几乎是不可 能的，因而在设计中大多采用稍不均匀的 电场结构。需要指出的是： 随着间隙距离的增加，电场不均匀 程度亦增加，击穿电压的增加愈来愈慢， 电压增加出现饱和现象。因此SF6电器设备 中不能单纯依靠加大间隙距离来提高击穿 电压，改善电场分布更为重要。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的

3、 设计 5 提高SF6气体的压力是提高击穿电压 的有效措施，但会受到强度、刚度、密封 性的制约。 稍不均匀电场中存在极性效应，负 极性的击穿电压低于正极性。 不均匀电场中正极性的击穿电压低 于负极性。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 6 根据空气中的结果，并假设SF6和空 气间的绝缘强度的某一倍数去设计SF6气体 系统不会得出满意的结果。 不均匀电场的情况下，在冲击中， 由于形成空间电荷所需的时间几乎是没有 的，所以不取决于气体压力，在可选用的 范围内即使让压力上升闪络电压也不上升。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 7 1.1.2 SF6气体绝缘性能与浓度的关系气体绝缘性能与浓度的

4、关系 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 8 1.1.3 SF6气体绝缘性能与压力的关系气体绝缘性能与压力的关系 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 9 1.1.4三种物质接触点的作用三种物质接触点的作用 三种物质接触是指金属电极与固体绝缘 子接触时，其周围的绝缘介质是SF6气体， 而在金属电极与固体绝缘子接触线（点） 上也与SF6相接触，称为三物质接触。 由于SF6气体的介电常数比固体绝缘材 料的小，在三种物质接触点上介电常数小 的一侧电场强度升高，容易出现碰撞电离 并发展成沿面闪络，是绝缘上的薄弱环节。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 10 1.1.5支柱绝缘子的设计支柱绝缘子的

5、设计 对支柱绝缘子和绝缘拉杆的基本要求是： 有足够的绝缘强度，能够长期承受 运行电压作用，无明显局部放电和老化现 象，并能短时耐受绝缘水平规定的工频电 压和冲击电压。 有足够的机械强度，能承受开关操 作的作用力，装配中与运输中的冲击力， 以及短路电流的电动力等。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 11 1.2 低压力压缩空气绝缘技术低压力压缩空气绝缘技术 由于压缩空气的获得、处理要比SF6气 体经济得多，也没有SF6气体的温室效应问 题，用其作绝缘介质对社会和用户都有益。 各种电极形状在较低压力的压缩空气中的 绝缘特性有一些参考文献报导过，但是能 在设计中直接应用的数据还很少，需对各 种电

6、极形状的绝缘特性做一些实验研究。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 12 压缩空气中棒板间隙的直流闪络电压压缩空气中棒板间隙的直流闪络电压 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 13 1.3 低压力气体中的载流与散热低压力气体中的载流与散热 对于小电流CGIS，在温升方面不存在问题。 大电流CGIS温升是难点。解决温升主要是通过 降低发热量、降低电流密度、增强辐射和传导来 解决，可采取的措施： 降低导体损耗，控制导体电阻率，降低电 流密度，降低回路电阻，提高接触压力； 降低涡流损耗； 提高辐射率； 增大散热表面积以及使用散热器； 提高耐热性能； 采用冷却技术。 中压气体绝缘金属封闭开关设备

7、的 设计 14 1.4 真空断路器的开断技术发展真空断路器的开断技术发展 经过十多年的发展，真空断路器 的开断技术有了较大提高，开断能力 强、电寿命长、可靠性高，灭弧室部 分免维护，允许开合额定短路开断电 流的次数多在20次以上，特别适合于 要求频繁操作的场所。这些优点是其 它断路器无法比拟的，特别适合在中 压CGIS中配置。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 15 2.中压中压C-GIS的特点及设计的特点及设计 2.1概述 2.1.1 CGIS的发展简史及特点 柜式气体绝缘金属封闭开关设备，国 际上简称 CGIS或有称GIS，是一种用于 1035kV或更高电压输配电系统以接受或 分配电能

8、并能对电力系统正常运行和故障 情况下实行控制、保护、测量、监视、通 讯等功能的新型开关设备。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 16 2.1.2 CGIS是技术进步的产物是技术进步的产物 绝缘技术的进步 高压开关设备随着时代的前进在不断地发生变 化，技术水平在不断地提高；经历了敞开式、柜式 （金属封闭）、分相GIS、三相共箱GIS、 CGIS的变化过程，结构状态也经历了敞开、封 闭、密封、元件复合化、设备复合化的变化过程， 与之相应的绝缘技术也从空气绝缘、油绝缘、大气 复合绝缘、高压力SF6气体绝缘、低压力气体绝缘、 SF6复合绝缘的变革与发展。 CGIS就是低压力气体绝缘、复合绝缘、固

9、体绝缘技术发展的产物。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 17 密封箱体制造技术的进步 密封箱体的制造充分利用现代先 进的板材下料、折弯、焊接设备以及 氦气检漏技术，使密封箱体的精度、 刚度提高，漏气率降低。密封箱体加 工技术的提高给中压CGIS的发展提 供了基础条件。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 18 工程实际的需要 40.5kV及以下电压等级的开关柜采用 空气和固体绝缘的复合绝缘技术，应用中 虽没有大的问题，但仍存在大气状态的影 响，体积较大，隔一定时间要进行监测、 清扫和维护。近年来出现的中压CGIS体 积更加缩小、不需要维修或少维修。实际 工程中需要使用小型化、不受环境条

10、件影 响、可靠性高的开关设备。工程建设的综 合经济效益优越。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 19 企业发展的需要 中压CGIS的技术含量高，是生产厂家掌握 的先进设计、生产工艺、检验技术、管理水平的 具体体现，增强了企业的竞争实力。对市场而言； 中压开关柜的用户多、用量大，要求各不相同， 用户容易选用。 现在国内使用的中压CGIS产品以进口或合 资企业生产的为主，每面柜子的售价在40万元人 民币左右；国产产品仅占一小部分，每面柜子售 价在30万元人民币左右。 经过多年的研制，国内中压CGIS产品在开 发、生产、运行等各方面都有了长足的发展，积 累了一定的生产、管理、运行、工程设计的实践

11、 经验。因生产CGIS所需的专用装备还未完全到 位或完善，目前仍处于小批量生产。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 20 2.2中压C-GIS的技术特点 2.2.1中压C-GIS的总体结构 因解决了绝缘插接和焊接工艺问题， 7.240.5kV CGIS产品的柜体结构有了 很大变化，综合应用气体绝缘、固体绝缘、 界面绝缘等多种绝缘结构，很多元件是插 接式的，甚至各气室都是独立的，断路器 气室、母线气室构成积木式结构，单母线、 双母线组合灵活。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 21 基本组成元件及柜型 中压CGIS按柜的用途可分为进线柜、出线 柜、母联柜、母线提升柜、测量柜等不同的柜型。

12、 对母线实现的主接线方式又细分为：a. 单母线及 单母线分段，b. 双母线及双母线分段。按气室的 多少细分为：a. 单气室，b. 二气室，c. 三气室或 多气室。 各柜型中按气隔功能及主要组成部件可分为： 断路器气室、三位置隔离开关（包括母线或母线 的一部分）气室、电缆隔室、控制及仪表隔室、 机构隔室，泄压隔室、固体绝缘母线或母线联接 器等。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 22 密封壳体的结构类型主要分为三大类： a. 钢板封闭方箱型，b. 铝筒或钢筒封闭圆 筒型，c. 部分圆筒、部分方箱型。 进线柜主开关均配真空断路器，除此 外还配有三位置隔离开关、电流互感器、 电压互感器、避雷器，

13、多条电缆进线。 出线柜主开关多为配真空断路器，也 可以配负荷开关或负荷开关+熔断器组合电 器。出线柜其他元件的配置在很多情况下 与进线柜基本一致。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 23 母联柜主开关为真空断路器，还配有 三位置隔离开关。可以是左联络，也可以 是右联络，实现母线分段。根据工程需要 可以选配电压互感器、避雷器等。 母线提升柜需与母联柜配合使用，不 再配主开关，配有母线电流互感器、三位 置隔离开关。根据工程需要可以选配电压 互感器、避雷器等。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 24 CGIS中非常重要的一个元件就是 母线联接器，其作用是：当产品现场安 装拼柜时，在不打开密封

14、箱体上的密封 盖板的情况下采用插接结构使两个柜体 间的母线在电路上连通并承载额定电流， 同时在两柜之间的主母线导体与金属外 壳间建立固体的界面绝缘。用类似结构 也可解决其它高压元件的绝缘插接。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 25 总体布置 采用了新型的硅橡胶连接头， CGIS结构 由箱式向铠装式发展，形成互不影响的独立气室、 积木式结构，组合灵活；以低压力SF6气体作为绝 缘介质，在诸多方面与空气绝缘开关柜、GIS存 在较大的区别；利用方形容器布置高压元件；专 用的真空灭弧室，使中压CGIS外形尺寸大大减 小；专用的三位置隔离开关及其操动机构，将隔 离、接地复合为一体，在实现接通、隔离

15、、接地 功能的同时，减少了元件数、降低了制造成本， 提高了可靠性；按智能化的要求配置新型传感元 件。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 26 纵观各种类型的中压CGIS，可以明 显的看出总体结构与母线的结构有密切关 系，母线的结构对总体结构有限制要求。 为了使母线在现场便于安装，总体结构自 然就顺应母线结构来确定了。一次主回路 仅母线、三位置隔离开关、断路器三个主 要模块，按它们的相对位置总体结构可以 划分为三大类：上中下布置、下中上布置、 后中前布置。总体结构给人感觉是更多地 吸收了常规开关柜的技术，实际上是GIS技 术与开关柜技术的有机结合。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 27

16、 目前有三种类型母线结构并存： 气体绝缘母线；插接式固体绝缘母线； 充气母线室+母线连接器。充气绝缘母 线+母线连接器或插接式固体绝缘母线 的使用解决了现场不用抽真空、充气 等处理SF6气体的问题。优点除了不受 尘埃和凝露的影响外，便于母线连接、 分段或改接。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 28 上中下布置的典型产品有日本三 菱公司的HS-X型、FUJI ELECTRIC 公司CGIS 2100型、SIEMENS公司 的 NX PLUS型、ABB公司ZX2 型。非 常适合于插接式固体绝缘母线，或者 充气母线室+母线连接器。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 29 三菱公司三菱公司

17、HS-X型型1224kV C-GIS 西高所开发的西高所开发的XGN46-40.5(Z)/T125025型型 C-GIS结构示意图结构示意图 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 30 下中上布置的典型产品有ABB公司的ZX1.2， 非常适合于充气母线室+母线连接器。 ABB公司公司ZX1.2 型型1240.5kV C-GIS 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 31 后中前布置的典型产品有AREVA公司的 WS型1240.5kV CGIS，非常适合于气体 绝缘母线。 AREVA WS型型1240.5kV C-GIS 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 32 2.2.2典型产品的主要技术参

18、数 主要几家公司典型产品的主要技术参 数为：额定电流12502500A；40.5kV级 1min工频耐受电压85kV或个别95kV，雷电 冲击耐受电压185kV；额定短时耐受电流 31.5kA，额定峰值耐受电流80kA，额定短 路开断电流31.5kA，SF6气体额定压力 （20时、表压）：0.05MPa及以下；外 形尺寸：当额定电流1250A 及以下时柜宽 600或以下，额定电流1250A以上时柜宽 800，柜高2300左右，柜深1700左右。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 33 2.2.3绝缘结构 使用的绝缘类型有气体绝缘、沿面绝缘、固体绝 缘、界面绝缘。 气体绝缘：在主回路导体与密

19、封箱体之间用SF6 气体绝缘。 沿面绝缘：用固体绝缘件作介质，构成主回路导 体、断路器、隔离开关的电极等的带电部分与密封 箱体之间的对地绝缘或导体间的相间绝缘。SF6气 体中的沿面绝缘特性取决于最大电场，一产生电晕 就很容易引起沿面的闪络，所以即使在绝缘件的沿 面上也必须有为实现电场衰减的结构。SF6气体、 电极以及绝缘件接触的部分会出现电场上升现象， 对电场产生影响，成为绝缘上的薄弱点。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 34 固体绝缘：采用环氧树脂材料作绝缘介质， 中间是高压导体，浇注成形，表面通过液态金属 喷镀法进行锌喷镀或通过涂敷半导电层等方法设 置一接地的金属层或半导电层。中间高

20、压导体与 接地的金属层或半导电层间靠固体绝缘材料耐受 电压。表面层粘合力大小与喷镀的种类、粒度、 金属喷镀枪、膜厚等有关。表面层万一发生碰撞、 剥落，其端部就会造成局部放电的发生。 界面绝缘：将硅橡胶等弹性材料压接在环氧 树脂的面上，用该界面维持绝缘。与表面压力、 界面光洁度、V-t特性有关。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 35 2.2.4新型密封壳体结构及密封壳体 的焊接、检漏工艺技术 新的板金工艺应用，即激光切割+折弯+焊接/ 铆焊。由于激光切割的高灵活性、高精度，三维 设计技术的成熟与普及，可以应用更加合理、美 观、成本低、质量高、工期短的设计新结构与新 的工艺流程。 新的焊接工

21、艺应用，即激光焊接。由于激光 焊接的高精度、非常小的热影响区、高的穿透性， 应用新焊接结构、加强筋结构与新的工艺流程， 使焊接后的部件无变形或小变形、刚度大大提高， 焊缝质量大大提高，外形美观。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 36 螺柱焊接工艺的应用，即螺柱焊技术。由于 螺柱焊结构简单、热影响区小、高的焊接强度以 及灵活性好，应用于板上或筋上，容易实现无缝 连接，螺纹尺寸M3M20都可选用，焊后的部件 无变形，焊缝质量可靠，外形美观。 同步抽真空工艺和氦检漏技术的应用。中压 CGIS在生产、正常运行的中，承受的正压力多 在0.08MPa以下，而生产中抽真空的过程中承受 的负压力，约为0

22、.1MPa。为了减少密封箱体在制 造过程中受到较大压力差的不利影响，采用了抽 真空工艺，即；密封箱体放入比其略大的密封容 器内，密封箱体、密封容器同时抽真空，维持二 者间的压力差小于0.03MPa，最终二者都抽至真 空。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 37 氦检漏技术就是利用抽真空工艺在二 者同步都抽至真空的条件下，向密封箱体 注入氦气，在密封容器内收集氦气的数量， 快速、高精度测量密封箱体的年泄漏率。 在确定密封箱体的年泄漏率合格的情况下， 回收氦气。然后，同时向密封箱体充入绝 缘气体（SF6或N2）、向密封容器充入空气， 并维持二者间的压力差小于0.03MPa，密 封容器充大气压后

23、，密封箱体充至额定压 力。采用这种工艺首先对环境没有污染； 其次检测精度高，可检测年泄漏率0.01； 再者检测效率高；最后密封箱体不会因为 生产过程收受大于额定充气压力的压力， 不至使密封箱体过于变形。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 38 2.2.5真空断路器和真空灭弧技术 中压CGIS中配置的断路器要求开断能力强、 电寿命长、可靠性高，灭弧室部分免维护。真空 灭弧室的绝缘性能好，触头开距小，电弧电压低， 电弧能量小，开断时表面烧损轻微。因此，真空 断路器的机械寿命和电寿命都很高。通常机械寿 命和开合负载电流的寿命都在万次以上。允许开 合额定短路开断电流的次数多在20次以上，特别 适合

24、于要求频繁操作的场所。这是其它断路器无 法比拟的，因此中压CGIS中90配置的是真空 断路器。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 39 2.2.6三位置隔离开关 三位置隔离开关的结构分为直动导电 杆型与转动闸刀型两大类。布置方式有沿 柜宽布置三相的正装和沿柜深方向布置三 相的侧装，均为三相机械联动。联动杆有 两种类型：转动式三相联动，可以是一根 转轴同时带动三相刀闸转动，也可以是三 根转轴通过变换成为同时分别带动三相导 电杆的直动；平动式三相联动，可以是一 根拉杆同时带动三相刀闸转动，也可以是 由三根拉杆同时分别带动三相刀闸转动。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 40 2.2.7传感

25、技术、新型数字技术与软 件技术 采用了现代传感技术，配置了多种传感器，如 电流/电压传感器、位置传感器、密度传感器等，将 新型科技成果应用于中压CGIS，实现了传感元件 数字化。 利用数字技术与软件技术，以实现中压CGIS 产品的就地或远程控制、保护、测量、通讯、显示、 监视、故障录波和事件记录等功能以及智能化。 电子式电流电压互感器是电力系统中测量、保 护和计量电压电流参量的一种新的技术方案。随着 电力系统向数字化、智能化、网络化的方向发展， 电子式互感器替代传统电磁式互感器是一个必然的 趋势。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 41 2.3中压 CGIS产品发展趋势 研究非SF6气体的

26、绝缘特性 新型绝缘结构设计、制造技术的研究 开断技术的研究 重要零部件装配前的无损探伤检测，如 绝缘子无损探伤检测、密封箱体探伤检测 等。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 42 智能化，实现状态监测，建立计算机辅 助维护系统、故障诊断系统 降低成本 专业化生产，流水线装配 研究绝缘件老化的在线检测与诊断系统。 研究预防故障事故的保护监控系统。 强调模拟工具的开发与应用 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 43 3.1 概述 近十年来，新产品不断涌现。可自由扩展的SF6 环网柜得到进一步发展，配用新型SF6负荷开关，常 将两个进出线+一个变压器保护的三单元做成间隔式 或一体式结构，然后根

27、据需要扩展为更多单元集成的 二次配电用开关柜，密封壳体用2.53mm普通钢板或 不锈钢焊接而成，寿命期内一次性密封，提高了设备 运行的可靠性和稳定性，减少了运行和维护费用，实 现了设备的小型化，负荷开关即可电动亦可手动分、 合闸，保护变压器用的组合电器为电动或手动合闸， 弹簧储能脱扣分闸。 3. 环网柜与二次配电用多回路开关 柜的设计 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 44 3.2 环网柜与二次配电用多回路开关 柜技术特点 3.2.1总体结构及参数 国外多回路配电柜品种较多、且系列化，因是限 定在配电网使用参数上基本相差不大。从表中可以看 出，主要技术参数可以归纳如下： 额定电压：7.2、

28、12、17.5、24、少数达36kV； 额定电流：200、400、630、个别产品母线部分 达1250A； 额定短时耐受电流：16、20、25kA； 额定峰值耐受电流：40、50、63kA； 外形尺寸：柜宽多为350 mm左右，最小柜宽为 210mm。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 45 3.2.2 密封箱体一次性密封 一般设计为密封压力系统，壳体由 2.53mm的钢板或不锈钢焊成，通过整板 折弯可使得焊缝长度最短。寿命期内一次 密封，在箱体上仅有连接高压电缆和操动 机构的孔，不需要维护充气隔室。为了防 止内部电弧故障引起爆炸，在壳体上装有 防爆膜片。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的

29、设计 46 3.2.3 配用简单开断的负荷开关 配用负荷开关可实现如下功能： a.控制回路、开合负荷电流、过载电流； b.配合熔断器实施故障电流和过载电流保 护； c.用以开合并联电抗器、电动机、配电线闭 环电流、电容器组、空载电缆； d.实施配电线路（含环网配电）分段和重 构功能。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 47 负荷开关有多种结构型式：有去离子 栅式、真空式、压气式。但大多数公司都 采用SF6作灭弧介质，这是因为SF6有优良 的灭弧性能且SF6负荷开关仅开断额定电流， 而不开断短路电流，成本比较低廉。在压 气式负荷开关中又有直动式和回转式；直 动式负荷开关导电杆上下直线运动，合

30、、 分电路；旋转式负荷隔离开关，导电杆及 其附件旋转形成气吹，并形成单断口或双 断口，一般行程较短。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 48 依靠联合使用的高压熔断器可以开断 大到网络的短路电流。去离子栅原理，在 开关分断时，闸刀的运动使电弧拉长，在 电动力的驱动下，电弧移到去离子栅片中， 并被分割成若干串联的短电弧。但电弧被 驱动到特别设计的去离子栅内时。电弧就 被冷却。当电流过零时，如果刀闸已经到 达能承受暂态恢复电压（TRV）的位置， 电弧就熄灭了。依此原理，燃弧时间能被 限制在10ms以内。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 49 3.2.4 使用限流熔断器对终端变压器 或馈电

31、线路出线保护 负荷开关+限流熔断器可实现如下功能： a.控制、开合、隔离变压器及其配送回路； b.对中压变压器的中压侧、变压器及低压 配电回路内的短路电流及过载电流进行保 护； c.快速有效地在10ms以内切除变压器内部 故障，从而有效保护变压器安全。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 50 组合电器较之断路器有如下优点： a.在配电网络的应用场合，负荷开关断口 具有隔离断口的性能，熔断器有限制过电 流产生的热和电动效应的特性，保证与断 路器等同性能的情况下，结构简单、体积 小、制造成本低； b.熔断器对过载或短路电流具有感识性能， 并通过撞击器动作触发，可以不需要外围 的二次辅助设备和装

32、置； c.运行维护简单。负荷开关结构简单，熔断 器动作后仅限于更换熔断件； 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 51 d.对故障的反映速度快。故障电流直接自 能地启动熔断器及其撞击器动作，而断路 器不能超越继电保护响应和其机构的固有 分闸时间； e.熔断器的限流截断和允通特性，降低了 与之串联的回路中所有元件的动热稳定性 能要求。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 52 3.2.5 配用轻型断路器扩展使用场合配用轻型断路器扩展使用场合 二次配电的首端，容量较大，额定电流、短路电 流更大，需要配用断路器。 二次配电中配用的断路器容量都不大，额定电流 1250A，额定短路开断电流25kA。

33、断路器可实现如下功能： 作为环网柜、开闭所等进线开关，有效承载和保 护所辖中压配电系统内较大故障电流。 配合数字式综合继电器作为出线开关，有效承载 所辖中压配电系统内稍大的额定电流，有效承载 和保护所辖中压配电系统内较大故障电流。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 53 3.2.6 通过柜型扩展实现开关柜其它通过柜型扩展实现开关柜其它 功能功能 通过柜型扩展实现与一般开关柜相等的其 他功能。 设置继电器、计量元件、通讯元件、补偿 电容器、避雷器、智能化单元可实施计量、 保护、无功补偿、遥讯、遥控、遥测等配 电自动化功能。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 54 3.2.7 便于现场安装

34、的电缆插接件便于现场安装的电缆插接件 电缆插接件，用于线路进、出线的联 接，一般做成全屏蔽型，安全可靠。电缆 插头有内锥式和外锥式两种，其形状有直 式、弯角式和T型。额定电流一般在 200630A。美国、法国、德国等国家都制 定有电缆插头件的标准。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 55 3.2.8 更多地采用数字化二次控制回更多地采用数字化二次控制回 路路 二次控制回路：国外比较先进的产品， 二次元件已采用了传感技术和数字技术， 二次控制回路采用集成方式就地或远程控 制、保护、计量、监视、通讯为一体的微 机控制管理系统模块，使多回路配电开关 柜向小型化、模块化、智能化方向发展。 中压气体

35、绝缘金属封闭开关设备的 设计 56 3.2.9 友好的操作界面友好的操作界面 操动机构位于正面，设计了友好的操 作界面，确保操作人员和维护人员的安全。 设有观察窗，可以监视主开关、接地开关 的触头运行状态，一次线路模拟单线图和 模拟显示器可以显示开关内部状态，使操 作简捷、正确、安全。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 57 3.2.10 柜体的小型化柜体的小型化 柜体的小型化。使用了三工位负荷开关， 有效地减少零部件数量，整体结构更紧凑； 限流熔断器也向小型化发展，两者结合， 柜体越来越小。 柜体采用铠装结构，母线室与开关室之间， 开关室与电缆室之间均有金属隔板，防护 等级可达IP67。

36、 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 58 3.2.11 在全封闭系统中进行气体处在全封闭系统中进行气体处 理理 SF6气体在制造过程和现场安装时都有 泄漏或排放倍受关注。现在通过设计可使 SF6在制造过程和现场安装的全部过程都处 于一个总的封闭系统中，消除了制造中SF6 的泄漏或排放，消除了现场气体的处理问 题。采取的工艺措施是把焊接完成后的环 网柜放入一个特殊的容器中，此容器的作 用是在抽真空过程中提供一个不变的压差 以及用作检查泄漏和对箱体充入气体。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 59 3.3 组合电器设计中几个典型问题的组合电器设计中几个典型问题的 考虑考虑 3.3.1 额定

37、短路开断电流 3.3.2 额定电流 3.3.3 转移电流的确定 3.3.4交接电流的确定 3.3.5熔断器的低过电流特性 3.3.6熔断器、负荷开关、变压器的配合 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 60 3.4 西高所开发的固定式气体绝缘二西高所开发的固定式气体绝缘二 次配电开关设备次配电开关设备 3.4.1产品特点 所有高压带电部件全部密封在低压力 SF6气体中，实现小型化、轻量化。 模块化设计，由不同模块组合实现各种 主接线，并可根据需要变换组合方式形成 多回路开关系统。 不受环境条件影响。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 61 采用不同界面绝缘结构，实现高压部件 的插接与柜体的

38、扩展。 全屏蔽电缆进出线。 可配用断路器或断路器柜。 可配用高压监视元件、综合数字式继电 器。 可配高压计量柜。 可加装遥控和监控单元。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 62 具有以下几种基本柜型： 两进一出环网柜， 负荷开关柜， 负荷开关+熔断器组合电器柜， 断路器柜， 高压计量柜， 母线提升柜， 母线分段柜。 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 63 还可派生成其它产品： 户外SF6环网柜 户外开闭所 柱上SF6负荷开关 箱式变电站 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 64 3.4.2 主要技术参数 环网柜主要技术参数 额定电压 kV： 12 额定电流 A ：630 100 1m

39、in工频耐受电压kV ：42 雷电冲击耐受电压kV ：75 额定有功负载开断电流A ：630 转移电流开断能力A ：1700 额定短路关合电流kA ：50 额定短路开断电流kA ：31.5 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 65 断路器主要技术参数 额定电压 kV： 12 额定电流 A ：630 1min工频耐受电压kV ：42 雷电冲击耐受电压kV ：75 额定短路开断电流kA ：20 额定短路关合电流kA ：50 额定短时耐受电流 kA ：20 额定短路持续时间 s：4 额定峰值耐受电流 kA ：50 分闸时间ms：3560 合闸时间 ms：4080 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设

40、计 66 3.4.3 外形及尺寸 环网柜轴视图 10501400810（二进一出） 3501400810（单柜） 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 67 负荷开关柜轴视图 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 68 组合电器柜轴视图 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 69 负荷开关柜单独使用情况侧视图 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 70 环网柜与负荷开关柜并柜正面示意图 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 71 操动机构示意图 负荷开关示意图 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 72 断路器柜侧面剖视图 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 73 断路器柜正视图 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 74 户外环网柜(断路器单独使用情况)打开门板后轴视图 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 75 计量柜正面剖视图 中压气体绝缘金属封闭开关设备的 设计 76 母线分段柜（带电流互感器）正面剖视图 中压气体绝缘金属封闭