王廣先

摘 ? 要：受復雜多樣的環(huán)境因素影響制約，中壓C-GIS充氣柜設(shè)備的普及應用范圍持續(xù)擴展，在持續(xù)變化的市場應用需求作用之下，最緊迫的任務在于開發(fā)形成大電流3150A充氣柜設(shè)備?；诂F(xiàn)有的實踐工作經(jīng)驗，在充氣柜設(shè)備設(shè)計開發(fā)工作過程中的初始時間階段，對于部分處理難度較大的技術(shù)項目，可以選擇運用ProE軟件展開模擬裝配處理過程，而對于強度技術(shù)因素、傳動技術(shù)因素、電場技術(shù)因素，以及發(fā)熱性能技術(shù)因素等，則可以選擇運用CAE技術(shù)展開仿真分析計算處理，在此基礎(chǔ)上開展針對模型機設(shè)備的投試環(huán)節(jié)和性能驗證環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：C-GIS充氣柜 ?電流3150A ?散熱技術(shù)裝置 ?研究與設(shè)計

中圖分類號：F407.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0106-02

伴隨著經(jīng)濟社會建設(shè)發(fā)展事業(yè)的快速穩(wěn)定持續(xù)組織推進，工程建設(shè)活動開展過程中實際面對的技術(shù)流程漸趨復雜，機電技術(shù)設(shè)備使用條件大幅度變化，地域覆蓋范圍持續(xù)擴展，尤其是在面對地下環(huán)境、高原環(huán)境、凍土環(huán)境、沿海環(huán)境，以及潮濕環(huán)境，面對人口密集分布地區(qū)、大規(guī)模工礦生產(chǎn)企業(yè)，以及高層建筑物施工建設(shè)場地等，受占地面積因素和空間環(huán)境限制因素的影響，其可以選擇運用的最佳中壓配電技術(shù)設(shè)備為C-GIS充氣柜。施工現(xiàn)場綜合性環(huán)境條件較差且施工技術(shù)要求水平較高的建筑工程項目、地下建筑工程項目、高原地域、空間狹小的高層建筑物，以及集中分布的工商業(yè)區(qū)是C-GIS充氣柜安裝使用過程中的最佳空間場所。在中國西部地區(qū)，受海拔較高因素和風沙大因素的影響制約，開展以高原變電站為代表的工程項目建設(shè)工作，C-GIS充氣柜設(shè)備是可供選擇運用的最佳類型的中壓配電技術(shù)設(shè)備。在沿海地區(qū)或者是污穢潮濕的空間場合之中，因環(huán)境條件中存在潮濕、鹽霧大、溫濕度參數(shù)變化幅度大且快速，以及污穢廣布等因素，因絕緣保護技術(shù)組件缺陷而引致發(fā)生的電氣安全隱患事故較為常見，因此在這些特殊化的環(huán)境空間之中，中壓C-GIS充氣柜設(shè)備也能發(fā)揮較為優(yōu)質(zhì)的使用價值。

1 ?12kV/3150A充氣柜設(shè)備設(shè)計工作的實施背景

開展12kV/3150A充氣柜設(shè)備設(shè)計工作的主要背景，在于電流參數(shù)2500.00A規(guī)格的C-GIS充氣柜設(shè)備，以及電流參數(shù)2500.00A規(guī)格以下的C-GIS充氣柜設(shè)備，已經(jīng)得到了廣泛且充足的實際應用空間，且其在實際運用過程中技術(shù)性能表現(xiàn)狀態(tài)穩(wěn)定，且各項技術(shù)參數(shù)指標項目均穩(wěn)定處在正常狀態(tài)。

2 ?12kV/3150A充氣柜設(shè)備設(shè)計過程中的技術(shù)參數(shù)分布

（1）額定電流參數(shù)：3150.00A;溫升試驗電流參數(shù)：1.10×3150.00A。

（2）絕緣介質(zhì)類型：N2;環(huán)保氣體額定工作壓力參數(shù)：0.03MPa;報警壓力參數(shù)：0.01MPa;閉鎖壓力參數(shù)：0.00MPa;N2氣體零表壓5min工頻耐受電壓參數(shù)：斷口48.00kV，對地42.00kV。

（3）整機局部放電量參數(shù)：1.10Ur：≤10.00pC。

（4）額定短路開斷電流參數(shù)：31.50kA，或者是40.00kA。目前市場招標3150.00A對應開斷最高為31.00kA，各競爭廠家試驗報告數(shù)值以40.00kA為主。

（5）額定短路關(guān)合電流參數(shù)：80.00kA或者是100.00kA。

（6）防護等級：氣箱IP67;柜體外殼IP4X，或者是IP41（限針對鐵路項目）。

（7）內(nèi)部電弧等級：IAC AFLR 31.5kA，1s;1s（限針對國網(wǎng)、鐵路項目）。

（8）機械操作試驗：斷路器20000次，M2（限針對國網(wǎng)項目）;隔離開關(guān)5000次，接地開關(guān)5000次（限針對鐵路項目）。

（9）高海拔試驗：4000m或更高（限針對鐵路項目或者是高海拔地區(qū)）。

（10）高低溫試驗：-40.00℃～40.00℃（限針對鐵路項目）。

（11）抗震試驗：AG5（地震9度）（限針對海上平臺項目或者是鐵路項目）。

3 ?12kV/3150A充氣柜設(shè)備設(shè)計過程中的技術(shù)控制要點

3.1 設(shè)計與生產(chǎn)工藝缺陷問題的預防控制要點

（1）選擇運用激光焊接技術(shù)工藝，或者是冷金屬轉(zhuǎn)移焊接技術(shù)工藝，且控制和保障焊縫嚴格處在均勻狀態(tài)。

（2）氣箱部分選擇運用氦氣檢漏技術(shù)工藝，氣體年泄漏率嚴格控制在≤0.01%范圍之內(nèi)。

（3）對充氣柜設(shè)備氣箱部分所有焊縫按批次開展探傷抽檢技術(shù)環(huán)節(jié)。

（4）改善氣箱內(nèi)部電場及絕緣間隙，提高零表壓技術(shù)設(shè)備運行過程可靠性。

（5）質(zhì)檢部門應堅持以前端檢查和過程檢查為主，成品檢驗為輔。

3.2 設(shè)備運行中安全隱患問題的預防控制要點

（1）充氣柜設(shè)備氣箱結(jié)構(gòu)的防護等級應達到IP65以上，控制室結(jié)構(gòu)應達到IP4X防護等級。一次絕緣技術(shù)組件、二次導線技術(shù)組件選用阻燃材料，二次走線加裝金屬軟管部件或封板部件。

（2）充氣柜設(shè)備選型應將IAC等級水平作為關(guān)鍵指標，內(nèi)部故障電弧允許持續(xù)時間應不小于0.50s（實際供貨開關(guān)柜結(jié)構(gòu)與燃弧試驗報告上開關(guān)柜照片、結(jié)構(gòu)保持一致）。

（3）充氣柜設(shè)備每個獨立氣箱結(jié)構(gòu)必須安裝防爆膜組件，防爆膜組件應采用不銹鋼或鎳合金材質(zhì)，壽命應與設(shè)備本體一致;防爆膜組件噴口嚴禁朝向巡視通道;防爆膜組件泄壓擋板的結(jié)構(gòu)和方向應避免運行中發(fā)生誤碰、踩踏、堆物。

（4）充氣柜設(shè)備柜體結(jié)構(gòu)緊固螺栓選用8.8級及以上高強度螺栓組件;氣箱結(jié)構(gòu)應采用3.00mm及以上的304不銹鋼材質(zhì)。柜體主框架結(jié)構(gòu)部分制作材質(zhì)為覆鋁鋅板，主框架結(jié)構(gòu)及門板結(jié)構(gòu)的板材厚度為2.00mm，尺寸參數(shù)允許偏差滿足GB/T708《冷軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差》的B級精度要求。

3.3 充氣柜檢修操作空間面積狹小問題的處置對策

（1）加強產(chǎn)品前端控制，母線連接器組件應選用組合電場結(jié)構(gòu)，包括套管、硅橡膠套、銅導體、觸脂、接地線、法蘭或堵頭。避免選用外表面噴涂導電層或沒有接地功能的電纜頭，確保電纜接地導電橡膠層的接地通流能力。

（2）主要元器件盡量場內(nèi)安裝發(fā)貨，保證安裝質(zhì)量減少現(xiàn)場工作量;電壓互感器組件應自帶保護熔斷器模塊，經(jīng)隔離開關(guān)組件與母線組件連接，方便現(xiàn)場檢修。

（3）開關(guān)柜組件配置試驗接頭，以便于現(xiàn)場定期檢修試驗。

（4）密度繼電器組件滿足不拆表校驗功能。

4 ?結(jié)語

本文基于多個角度，針對12kV/3150A充氣柜設(shè)備的研究與設(shè)計展開了簡要闡釋，在中壓C-GIS充氣柜設(shè)備使用范圍持續(xù)擴展背景之下，結(jié)合具體面對的使用需求，制定和運用適當措施做好對12kV/3150A充氣柜設(shè)備的技術(shù)設(shè)計工作，能獲取良好預期效果。

參考文獻

[1] 隋秀華，陳宏志，梁澤華，等.基于數(shù)值模擬法的六氟化硫充氣柜焊接順序優(yōu)化[J].科學技術(shù)與工程，2019，19（36）：117-122.

[2] 邵淑敏，張英杰，賈華景，等.12 kV環(huán)保充氣柜用三工位隔離開關(guān)操作機構(gòu)的研發(fā)[J].高壓電器，2019，55（9）：236-240.

[3] 李曉輝，崔文霞，譚愷陽，等.充氣柜斷路器二次接線回路優(yōu)化與微機保護裝置的對接方案[J].內(nèi)燃機與配件，2018（5）：131-133.

[4] 張海，李偉令，胡小民，等.關(guān)于充氣柜ZFN13-40.5（Z）雙隔離結(jié)構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].民營科技，2015（9）：67.

[5] 蔣成博，潘明，費翔.40.5 kV環(huán)保型充氣柜三工位隔離接地開關(guān)絕緣分析[J].電氣制造，2014（12）：51-53.

[6] 張紅恩，趙建磊，史鴻威.光纖激光在充氣柜制造中的應用[J].焊接技術(shù)，2012，41（6）：28-29，57.