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环保型金属封闭开关设备存在的问题及建议

发表时间:2020-07-18 10:37作者:固体绝缘环网柜来源:信阳平高电气网址:http://www.xypg999.com

环保型金属封闭开关设备存在的问题及建议

(1) 局放问题

固体绝缘环网柜的设计与生产主要需解决的问题是屏蔽及其接地连续性、绝缘材料表面金属化、电场优化等技术,目的是使绝缘介质外表面包覆屏蔽层并可直接可靠接地,降低、排除使用环境对产品的影响。目前,国内现有产品中很大一部分绝缘件表面均未做屏蔽与金属化处理,局放指标不稳定。由于固体绝缘与气体绝缘的不同在于气体泄漏可告警监视、放电可自行恢复;而固体绝缘一旦发生放电,绝缘将不可恢复,同时在寿命期内,放电会持续增长和发展,最终出现绝缘击穿和发生相间短路故障。更重要的是,因表面未可靠接地,对人身安全构成很大的威胁。

因此,需从固体绝缘技术的原理入手,对绝缘件的电场、磁场和 温度场以及屏蔽、表面接地等进行科学计算和优化设计。如使用体积最优化的环氧树脂结构,并辅以三元乙丙橡胶(EPDM)的全屏蔽式固 体绝缘技术。同时,应加强对局部放电的监测。

(2)“假断口”问题

固体绝缘环网柜的隔离断口和接地断口一般采用干燥空气实现,其实质是将断口二端的静触座、动触座安装在同一个绝缘件上,通常 称这种断口为“假断口”。当开关处于分闸状态时,动、静触座之间 的绝缘性能由动、静触座间的空气、绝缘件的沿面爬电距离共同决定。由于这种断口存在绝缘件的沿面闪络因素,大大增加了断口击穿的几率。这种结构的隔离断口击穿或闪络将会使主回路的停电线段带电,有可能增加人员伤亡的几率。随环境的影响,绝缘材料的老化,该沿 面的泄漏电流会增加、绝缘性能会下降,对产品可靠性的影响需要有充分的认识和验证。

另一个问题是,隔离断口和接地断口如果采用干燥空气,如何监测其在使用寿命期间的干燥程度,也是用户非常关心的问题。伊顿公司采用PH试纸的颜色来确定干湿度,有些国内厂家采用气体密封的 方法,还有些厂家带气体压力表,用以指示断口的压力以保证空气的 干燥度。但是,这些措施无疑都会增加产品的制造成本。而采用真空断口,由于非保持性击穿放电(NSDD)的影响,目前很难被用户接受。有韩国公司的固体绝缘产品隔离和接地断口采用充高燃点的环保油的方式,以解决上述“假断口”问题,但充油又带来 了无油化的问题。如何取舍,仍需要进一步研究。有美国公司正在研 究一种液体—萤石酮(CF3C(O)CF(CF3)2),这种材料常用在消防设备 中。经证明,萤石酮在均匀电场中的绝缘性能要优于SF6,但在电场 极不均匀的开关设备中不适用。截至目前,萤石酮尚无实际运行经验。

(3)密封问题

固体绝缘环网柜是属于配网系统末端的配电设备,大部分设备安装在户外的金属或非金属箱体内,环境恶劣程度悬殊不一,由于箱体 的密封性一般,设备的性能和可靠性很容易受环境因素的影响。受潮 气、灰尘、温差和空气中化学物质的作用,会出现产品零件的锈蚀、表面氧化、凝露等现象,从而带来固体绝缘环网柜操作机构与传动部 分卡涩、绝缘件表面的电场破坏、积水等,使得设备出现拒分、拒合、绝缘件沿面放电、短路、接地等故障。

因此,应注重产品适应户外环境方面的结构研究和工艺改进,例 如对真空断路器/负荷开关、隔离/接地开关用操动机构进行整体结构 设计及优化,从而解决因潮气、灰尘、凝露等锈蚀、卡涩现象带来的 拒动、绝缘下降等质量问题。

(4)成本控制问题


目前,对于固体绝缘环网柜的研发主要集中在24kV及以下电压 等级,其主要的技术难度是如何提升大电流下的经济性。此外,固体绝缘环网柜由于环氧材料用量大、成本较高,所以采用自动化生产以提高合格率非常必要。

(5)环氧树脂的回收、开裂与易燃问题

固体绝缘环网柜中的主绝缘材料—环氧树脂,其生产过程和报废后的处理都会有有毒物质产生。目前对环氧材料本身的环保性仍存在 争议,环氧材料的降解处理仍未见技术性的突破。因此,开发高性能环氧树脂,实现可回收再利用是亟待研究的课题。

据了解,韩国早期投运的固体绝缘环网柜,由于长期的工频振动,已经开始出现固体绝缘开裂或局部放电升高导致事故多发的现象。应尽快进行深入了解、沟通和借鉴。

此外,开关设备在非正常运行时,由于过热、短路等引起的内部 电弧、局部放电、外部着火等原因,开关设备的可燃材料可能被点燃, 从而导致火灾。人们将在一个物体燃烧时所释放的能量,称为火灾荷 载。火灾荷载取决于可燃材料的数量和种类,通常以能量/平方米(kW·h/m2)来表示。而由环氧树脂制成的绝缘材料就是最主要的火 灾荷载,应当引起注意。

(6)标准问题

固体绝缘环网柜,原则上应该满足GB/T3906和DL/T404标准 的要求,同时,IEC62271-201也对具有绝缘外壳的开关设备的定义和试验方式进行了描述。截至目前,我国还没有一个对固体绝缘环网柜的国家标准发布。国家电网公司2012年3月发布的Q/GDW730-2012《12kV 固体绝缘环网柜技术条件》作为企业标准,对固体绝缘环网柜进行了定义和规范。


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