SF充气柜在城市220kV变电所中的实际应用

发布时间：2022-05-06 10:43:35

随着如今电力系统的发展和电器制作技术的提升，对于电力系统作业的稳定性要求进一步提升,因此高压开关设备的作业稳定性受到了特别关注。在惯例空气绝缘金属关闭开关设备GIS)获得提升的基础上,从20世纪80年代初步推出了柜式气体绝缘金属关闭开关设备简称C-GS或充气柜，也有称为SF充气柜)。典型的充气柜是以SF6气体作为绝缘介质而选用真空灭弧的方法，是一种新式组合式配电电器。其接线原理和功能与惯例空气绝缘开关柜根柢相同，首要差异在于选用了SF,气体关闭气室，一般有母线室包括隔绝开关)、断路器室包括电缆终端)等,每个气室均为一个无缺内部元件的模块,各模块间以锥形接头联接，SF6气体充气压力约为0.05MPa表压)。此外,设有不充气的电缆出线隔室和控制室,并安排有断路器和隔绝开关的操动安排。柜之间母线联接一般选用插接式固体绝缘联接头,没有暴露在空气中的一次带电体。

1充气柜特征及运用

1.1特征

①体积小。开关柜内母线和各分支回路导体均选用SF6气体绝缘,与一般开关柜的空气或固体绝缘比较,大大紧缩了规范。以35KV开关柜为例,一般空气绝缘柜宽间隔宽度)在1818mm以上,选用固体复合绝缘如导体包裹固体资料绝缘可将柜宽紧缩至1200~1400mm,而选用SE气体绝缘的充气柜柜宽紧缩至600mm左右。因此,在柜深根柢相同的情况下,可节约占地12以上。

②稳定性高。因为首要电气元件是在类似GS结构的气室中,因此根柢不受灰尘、湿润.腐蚀、小动物等环境要素的影响,设备作业稳定性明显提升。

③设备保护简练。因为开关柜除柜体结构外，主体部分均为模块化规划,所以现场设备方便简练，作业保护作业量也较惯例配电设备大为削减。

④性价比较高。虽然选用了SF6气体绝缘全密封结构,相对空气绝缘和固体复合绝缘开关柜,本钱相对较高。但如与GS设备比较，充气柜选用真空断路器为开断元件,而没有选用GIS中那种独立的SE灭弧室和凌乱的操作安排,故其本钱低于相应的GIS设备。

1.2运用及分析

充气柜虽然是一种规划新颖、结构先进的开关设备，但现在国内运用还不遍及，其首要原因有:(1)技术较新,工艺要求较高,出产此类产品的首要是几家国际知名企业,且价格昂贵，以35kV单间隔为例,报价在50万~70万元,而国产或合资企业出产的固体复合绝缘开关柜单间隔报价不跨越30万元;②现在国产35kV电压等级固体复合绝缘开关柜的技术较成熟,对惯例变电所其稳定性、占地上积等技术指标均能满足要求,而充气柜的规划和出产前史较短,还不能代替固体复合绝缘开关柜。跟着我国城市化程度的不断提升,特别在经济发达区域,因城市和周边开发区土地价格的快速增长,使变电所征地费用直线上升,征地拆迁作业成为变电所建造新难点。因此，充气柜设备占地少稳定性高、少保护的优势将逐步表现出来。江苏省近年来充气柜的运用也越来越广泛,除电力系统内城市户内站外,一些作业环境特别的大型企业如地铁、石化、冶金等也在逐步推广运用。

2规划方案及首要问题的处理

2.1接线挑选

在220kV变电所中，10~35kV配电设备作为变电所低压侧首要对变电所邻近负荷供电。SF充气柜在接线方面的考虑与一般开关柜根柢相同,但一般选用单母线分段接线,而不是选用独立电气元件组装式配电设备惯用的双母线带旁路母线。这是因为设备集成化程度高,母线为全关闭状况,而不像敞开式安登时双母线可轮番停电检修,而且充气柜设备稳定性高,故可简化接线。

220kV变电所中,35kV电压等级一般用于城郊或开发区等供电规划较大或有大用户的区域供电，因为进出线回路往往不跨越12回,一般选用单母线单分段两段母线),典型接线如图1。

而10kV电压等级一般用于城市中心等供电规划较小、但负荷密度较大区域，可以挑选多分段接线方法,例如出线回路较多时可接成单母线四分段。

2.2进出线方法挑选。

受结构约束，SE充气柜进出线仅能选用柜下进出线方法,具体有电缆和绝缘硬母线2种。2种方案比较:绝缘硬母线通流容量较大,但本钱较高,且对设备要求严厉，全部制成段都有必要在工厂加工成形,现场设备时不容许有过失，所以很少选用;电缆本体本钱较低、设备较简练,现场可根据需求曲折，调整铺设路途便当,但大载流量时因为并联电缆较多,敷设比较困难。归纳考虑本钱及工期等要素，充气柜一般选用电缆进出线。

2.3平面安排

与一般开关柜安排方法类似，SF充气柜可选用单列或双列安排,因为充气柜的断路器系固定封装,所以不需像手车柜或中置柜那样考虑断路器抽出间隔,对部件拼装、操作空间要求较小。以某厂家产品为例，要求柜前最小操作通道1000mm、柜后通道50mm、柜上空间300mm.对照高压配电设备规划规程要求,充气柜对空间要求远低于规程对惯例开关柜要求,特别是在220kV城市变电所中10~35kV充气柜所占空间较小，可与110kV中压侧配电设备一致考虑，在同一建筑中分层安排,设备空间不会有问题，图2是典型的安排方案。

2.4柜体基础规划

因为SF充气柜进出线全部在下部进行,而柜宽宽度仅600mm,故其基础进出线密集,对规划要求较高。图3是某厂家提供的充气柜基础安排。图3中点状阴影部分为充气柜底部在地上上的投影,其间叠加斜线部分为充气柜底部与地上触摸部分,其余部分与地上不触摸。充气柜每一间隔宽度为600mm,质量约700kg柜体质量实践分布在斜线部分。由图3可见,一次电缆孔与二次电缆孔间隔很近，两孔边距仅80mm，两孔中均有很多电缆穿过，尤其是主变进线间隔一次电缆孔。

以电压等级为220kV/110kV/35kV的三相电力变压器为例，如其各电压侧容量为180/180/90MV.A,则低压侧作业电流预算为:

按经济电流密度挑选导体，设j=1.2Afmm,则主变35kV回路电缆经济的截面为S=π/j=15591.213006m),参照现有电缆规格系列，每相可以选取3x(YJV-35-400)电力电缆，总截面3x400=1200nm)较契合经济性。由此可见，在1145mmx510mm孔中需穿过9根YJV-35-400电缆，并要在电缆孔下方考虑插接式电缆留有必定的操作空间。别的,一次电缆孔与二次电缆孔之间只需80mm宽的基础却有必要接受柜体近一半的荷重，这也是充气柜设备规划的难点。归纳起来,规划充气柜基础应确保:①)确保一次、二次电缆合理的进出途径;②确保一次电缆插接操作必要的空间;③一期工程设备结束后应确保今后扩建、保护作业尤其是对充气柜底部进出线电缆的保护、扩建)的可行性;④为到达上述要求,相应土建结构有必要紧凑有用。

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3典型规划方案

以金桥变电所为例,介绍充气柜及其基础规划方案，规划中首要选用了如下方法。

一次、二次电缆进出途径规划方面,考虑到进出线工艺的顺利性,总平面安排将35kV户内配电设备安排在主变和35kV首要出线方向之间，见图4.这样35kV电压等级的主变进线与出线电缆分别引向相反方向,走线清楚、不易构成部分电缆过火密集。各柜二次电缆集聚后引至主控楼方向，在开关柜屏前规划安排一条二次电缆沟，各柜的二次电缆均经过电缆管引至二次电缆沟,将来在扩建时二次电缆放线不会影响已有作业间隔。

(2)在充气柜下方规划了一个电缆半层，一次电缆支架设于充气柜开孔正下方，这首要是考虑35kV电缆本体较重,应该尽量削减电缆盘曲，一同便于电缆头向上插接。电缆层高度为2.2m,加上充气柜电缆终端距底面间隔为0.6m,可以确保一次电缆最上层曲折半径到达60(YJV-35-400外径)X20=1200mm,一同也能确保插接电缆操作空间。

③电缆层平面如图4共设置了4个检修人孔，首要考虑电缆排架对空间切开,避免出现检修保护无法进入的死角。

④电缆排管的运用。在充气柜下面规划一个类似加宽电缆沟部分电缆层。这一方法可削减土建工程量,不必将充气柜室地坪抬高另做一层电缆层。但下挖部分电缆层存在防水问题，特别是与室外电缆沟联接处，因为电缆层地势较低，简单积水倒灌。规划选用了一段电缆排管联接室内电缆层与室外电缆沟，相对而言，电缆排管较易选用防水方法，且规划有必定斜度,便于施工放电缆。

5充气柜基础一、二次电缆孔间承重基础的处理。规划的一、二次电缆孔间一段土建梁跨度较大,梁宽不易做小,初步做成钢筋混凝土梁后因过宽影响一次电缆施工，现场选用部分用工字钢代替的暂时方法。

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4总结

(1)充气柜具有占地小、稳定性优势，在土地资源严峻区域,正在得到日益广泛的运用。

②充气柜的运用规划在接线、总安排方面与惯例开关柜根柢类似,但因为结构规范十分紧凑，对设备基础要求较高,给规划带来必定困难。经总结已投运的几个变电所的经历，规划时应留心:①充气柜进出线一般选用电缆方法,规划应按前景规划做好电缆沟管的预留,做好一、二次电缆途径的规划。

②充气柜下方电缆层应确保满足的高度和空间，要求充分与厂家沟通。条件容许宜首要考虑选用地上电缆层,如选用地下电缆层则应充分考虑防水、通风等问题。