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浅谈固体高压开关柜绝缘技术

2020-1-14 9:56:07

随着电力网络的高度发展,在提供对供电质量要求的同时,同样也要求降低设备长期的检修、维护运行费用。此外,测试供电迅速发展。地铁、高层建筑等设备安装场所都对于开关柜的绝缘技术要求进一步提高。这样就对开关柜的可靠性和实用性提出了更高要求,固体绝缘技术成为了一种发展趋势。


 一、绝缘技术的重要性

   高压金属封闭开关设备功能多样,其中的遮蔽功能、隔离功能、绝缘功能和控制、保护功能均需依靠结构实现。因此高压开关柜的绝缘技术在高压金属封闭开关设备中起着至关重要的作用。

   根据日本对7.kv、1200a、20ka馈线的高压金属封闭开关设备的价格统计,绝缘结构占总价格的48%。所以,仅仅从经济角度来看,选择合理的绝缘材料、设计出合理的绝缘结构以及确定正确的绝缘方式对高压开柜的价值来说是十分关键的。

   从高压金属封闭开关设备的另一热点一小型化出发,欧洲自上个实际四十年代初期以来不断推出新的绝缘方式并不断研究开发,也包括真空断路器等小型断路器的不断推出。根据日本的统计,高压金属封闭开关设备体积只有四十年前的五分之一,现今高压金属封闭开关设备的价格和只为四十年前的五分之一。

 在开关柜中,通常的绝缘结构形成不均匀电场。在这样的电场中,不能仅靠增大距离来提高绝缘强度,还需要优化电场结构,改善电场均匀性。


 二、绝缘材料及结构

  高压金属封闭开关常用的绝缘材料按形态大小可以分为:气体绝缘材料、液体绝缘材料、半固体绝缘材料、固体绝缘材料和真空绝缘材料五类,其中固体绝缘材料应用广,本文主要探讨高压开关柜的固体绝缘技术。

  (1)环氧树脂的沿革

   环氧树脂是固体绝缘高压金属封闭开关设备的主要绝缘材料,1930年环氧树脂在欧洲首先合成。环氧树脂以高绝缘强度、高机械强度、浇注硬化时体积变化小和便于机械加工等优点著称。

  (2)对作为主绝缘的环氧树脂的要求

   1.优良的耐长时期电压和短时间过电压的绝缘特性。

   2.优良的抗拉伸、抗压缩和抗弯曲的机械特性,以满足操作力、电磁力和抗地震的要求。

   3.优良的耐热,热膨胀和热传导特性。

   4.耐水分及紫外线照射

   5.不燃性和难燃性

     为了满足不同的要求,在固体绝缘设计和制造工艺方面必须慎重加以考虑,如材料选择、电极及各种金具的设计、模具设计及制造、浇注工艺等。在材料选择方面由环氧树脂主材料、硬化剂、增韧剂、增塑剂、填充剂、着色剂等,此处不予详述。

   (3)固体绝缘技术

     固体绝缘高压金属封闭开关设备的优点是抗外界环境、维修省里化及超小型化。其实,大气绝缘或气体绝缘高压金属封闭开关设备等也都是使用固体绝缘的支持绝绝缘子、绝缘拉杆、套管、灭弧室和屏障、覆盖等。固体绝缘金属封闭式开关设备则指的是高压带电部分的绝缘几乎完全由浇注环氧树脂制品承担,并在浇注环氧树脂制品外喷涂锌层并接地。环氧树脂浇注高压电工才在1960年开始投入市场。固体绝缘高压金属封闭开关设备则在1965年开始在市场出现。


  三、固体绝缘高压金属封闭开关设备的主要优点

   1.固体绝缘高压金属封闭开关设备占用面积只为大气绝缘高压金属封闭开关设备的10%-20%,是超小型产品、

   2.树脂浇注件的外表面用接地金属层覆盖,安全性好

   3.由于同样的原因,无相间短路发生。

   4.维修省力


  四、固体绝缘高压金属封闭开关设备也有下述不足

    1、主回路完全由浇注件构成,柔性不足

    2、高电压时,高压金属封闭开关设备重量过大

  

  五、结论

   固体绝缘、复合绝缘技术的应用使高压开关设备的小型化程度大为提高,环境适应能力得到了很大的改善。局部放电、老化试验的研究提高了开关设备的可靠性。新技术、新材料、新工艺的采用将极大地改善高压开关设备的电气性能、提高绝缘的耐电压等级、大大提高产品的寿命和可靠性,有力地促进电力工业的发展。


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