10kV小型化固体绝缘开关设备关键技术探究

1、lokv小型化固体绝缘开关设备关键技术探摘要纵观中压开关的历史应用和发展方向，通 过对国内外固体绝缘技术水平的对比分析，结合固体绝缘技 术的理论和实践依据，提出了 lokv小型化固体绝缘开关设 备关键技术的研究方向和解决实施方案，为该技术在我国的 推广和应用指明了方向。【关键词】电机与电器开关柜综述应用目前我国lokv电网中以真空开关应用为主，因环境等 诸多原因真空开关又受到空间和绝缘的限制，因此，随着固 封技术的发展和新材料的应用以及环保的迫切要求，开关的 发展将趋向于小型化、全绝缘、全密封、免维护、环保、智 能化方向发展。1国内外研究水平综述真空断路器的极柱绝缘经历了（空气-复合-固封）绝

2、缘 时代。前两代产品因环境及生产中存在较大隐患，逐步被淘 汰了，固封绝缘：只指固封极柱，通过（apg用环氧树脂把 进线端、出线端、灭弧室等包封。这样缩小了灭弧室尺寸， 而且不受灰尘、潮气等的影响，提高了耐气候性，此时环氧 树脂不仅作为一次部分的主绝缘，而又是它的机械支撑，其 电场分布和应力分布优于各种形状的绝缘隔板结构。极柱固封是新技术，国外制造公司掌握这种技术的也很 少。如：如日本东芝公司24kv-1250a -25ka固体绝缘开关 柜。03年，我国研制出两种固封极柱真空断路器：一是西高 所与厦门华电开关公司研制成vep型固封式真空断路器；另 一是西安森源开关技术研究所研制成vsm型固封式真

3、空断路 器。前者参数做到12 kv 6304 000 a, 2040 ka,后者 参数做到12kv 6303150 a, 2540kao固封式真空断路器 的研制成功，体现了我国真空断路器技术进步。为了设计和 制造出完全国产化的固封极柱产品，由西安森源开关技术研 究所牵头，组织8家企业成立了 apg协作组，对固封技术进 行攻关。协作组的第一个试制项目为12 kv户内真空断路器 用固封极柱。这个研制项目由西安森源开关技术研究所负责 总体设计和协调，整个研制工作于2003年下半年完成，逐 步实现了国产化。目前，国内12kv电压等级大电流尚无全固体绝缘开关 柜出现，与国外产品（进口产品）相比，本开关柜

4、外形尺寸 较小，若开发成功其价格会比进口产品大大降低。因此，全 固体绝缘开关柜的开发可填补国内空白，并逐步取代进口产 品。同时，也可代替常规的开关柜使用，以提高电力系统运 行的可靠性。2固体绝缘技术的理论和实践依据固封极柱采用apg技术，其特点为：将环氧绝缘制品的 生产周期缩短，由原来几十个小时缩短到几分钟，有效的控 制放热效应，有利于补偿固化反应而引起的收缩，且具有极 好稳定性和机械强度等优势。apg工艺所需设备主要有模具、 前期混料装量、移动式注射专用压力容器、全液压自动压力 凝胶成型机、空气压缩机、固化后所需的烘箱以及必备的辅 机等。浇注材料对固封极柱的可靠性和稳定性影响很大。如 厦门华

5、电开关有限公司采用瑞士 vantic。的树脂材料，按照 不同的电流等极采用不同的配方来满足不同的工作环境，如 -4(tc250°c,固封极柱研制出新的浇注材料。该材料由环 氧树脂和带两种或多种直径分布的球形硅石组成。它具有高 的强度，热阻性及韧性。同时，它具有高的流动性。这种新 型材料的热阻性和强度分别为普通树脂的1.3倍和1.5倍。 固封极柱技术的技术难点主要是固封极柱的温升问题和固 封极柱的开裂问题，由于极柱被环氧树脂固封，散热性差， 易出现温升问题。同时真空灭弧室的陶瓷壳与环氧树脂的膨 胀系数不同会引起开裂问题，同时同为操作振动、撞击、动 热稳定或环境温度也会产生开裂。3固体绝

6、缘开关设备的主要研究内容和实施方案3. 1主要研究内容(1) 新型固封极柱制造与检测关键技术研究。新型固 封极柱用树脂材料选型研究；新型固封极柱用真空灭弧室 的设计、优化与检测研究；新型固封极柱的局放、温度等参 数的检测装置的研制；新型固封极柱的结构优化与可靠性提 高技术的研究；新型固封极柱的生产工艺研究。（2）开关柜的模块化设计技术研究。（3）10kv小型固体绝缘开关柜研制。3.2实施方案由国家电网公司牵头，组织具备该项目科研及制造能力 的公司实施，在原有小型化固体绝缘开关柜样机基础上通过 创新和改造，研制出更加先进、性能更加稳定可靠的新一代 小型化固体绝缘开关柜（包括站用型和环网型两种），

7、样机 设计和制作可以由几家公司共同进行，通过样机型式试验 后，由国家电网公司组织挂网试运行和后期的产品鉴定和推 广。下面介绍一种装空气绝缘隔离/接地开关的固体绝缘开 关柜具体实施方式：本具体实施例的运行连续性级别为lsc2a）级，供电连 续性为中等，比现有产品大大提高。当需要进行柜内维护和 检修时，只需要本柜停电；一旦发生内部电弧故障，事故一 般仅限制在本隔室内。本标准柜的外形尺寸是：（宽x深x高，mm） 375x750x1500,负荷开关一熔断器组合电器柜的外形尺寸 是：（宽 x 深 x 高，mm） 450 （500） x750x1500o4结束语小型化固体绝缘开关设备是一种各项性能指标都很优 秀的中压产品，而且环保可靠，如能提高研发制造能力将技 术性能进一步提高，降低生产成本、价格适中，不远的将