固体迷宫式绝缘结构真空组合电器 - 文章

固体迷宫式绝缘结构真空组合电器

newmaker

欢迎访问e展厅
展厅 8	开关/断路器/接触器展厅熔断器, 断路器, 保险丝, 接触器, 过载保护器, ...

在中压开关领域，特别在12 kV 级，由于真空断路器无任何有害物质的排放，加上其优良的电器性能，逐步成为这个领域的主流产品。据统计资料，2002年真空断路器所占比例已攀升到92.27%，产量达133 519台。我国继美国、德国和日本之后，已进入真空断路器生产大国的行列。但是，SF6开关在小电流领域市场有很高的市场占有率。这是由于SF6开关在小电流（800A以下）产品上，特别是负荷开关方面，具有体积小，结构简单，成本低的优势，这两年挤占了真空开关市场，使真空开关的市场占有率有所下降。仔细分析，中压开关市场的主流，仍然是真空开关。目前，急需研制一种小电流等级的真空组合电器产品。类似于现在110kV的组合电器，不允许充有SF6气体，以替代目前的SF6开关小电流产品。这是由于，真空开关可以做到不检修，不排放有毒气体，寿命上做到数倍于SF6开关的寿命，而SF6开关却做不到。

除了永磁驱动机构技术之外，真空断路器同时还采用了一项固封极柱技术，使真空断路器技术从空气绝缘-复合绝缘过渡到固体绝缘。现在又有一种新的技术就叫做固体迷宫式绝缘结构。

在第一代空气绝缘的真空电器中中，带电部分完全裸露在空气中，它的绝缘水平随着空气中的湿度、灰尘以及运输过程的磕碰而变化，并易受小动物等异物的影响。在第二代复合绝缘中，将灭弧室保护在环氧树脂套筒内。但这种套筒没有完全把高压带电部分包起来，里面还会受灰尘、潮气、昆虫等影响。固封极柱，通过 APG 工艺，利用环氧树脂将灭弧室及上下出线端全部包封。这样做，不仅缩小了灭弧室尺寸，而且不受外界环境（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。

110kV级以上电压等级，现在使用组合电器已经很普遍了，这不仅仅因为是体积小，更主要的是封闭绝缘，有很高的使用可靠性。来自外界的不可靠因素都排除了。因此，有些工程技术人员，试图把3-36kV电压等级也搞成组合电器。于是就出现了充气的中压组合电器。但在中压领域，这不是发展方向，脱离使用SF6气体，将现在的固封技术发扬光大，完全实现不充任何气体的真空组合电器，这已经实现了。

这里介绍一种固体迷宫式结构的真空组合电器。真空灭弧室固封技术已经突破了，进入到成熟的批量生产阶段，将电压互感器，电流互感器，隔离开关，接地开关，避雷器，统统采用固封，就相当于给各个单独的元件加上了充有绝缘气体的容器，但这还不够，结合部位如何达到绝缘要求？固体迷宫式绝缘结构，解决了这个难题，而且在绝缘体表面还完全可以包上一层半导体或金属层，与地相接，达到完全可以触摸，而且完全避免了充气组合电器的泄漏问题。这样的组合电器，其使用寿命中，完全可以做到免维护。

这项工作是这样完成的，把固封脊柱的出线和封闭母线连在一起，固封脊柱的进线就是隔离开关静触头，同时向电压互感器和避雷器引线，因为，电压互感器和避雷器电流很小，这部分导线，还起到了散热的作用。隔离开关采用双断口，这就减少了隔离开关动触头的行程，隔离开关的另一个静触头连结电流互感器，电流互感器的另一端作为出线端。这样的结构，电流的路径最短，把省下来的铜材加粗导电截面，使封闭在绝缘材料里的导体减少发热。

请参考图1：

图1

其中：1.真空断路器2.永磁机构3.硅橡胶出线系统4.封闭母线室5.隔离开关6.避雷器7.电压互感器8.综保室9.电流互感器。

由于全部导体封闭，相与相之间，带电体与地之间都有良好的绝缘，就像高压电力电缆那样，导体被保护在钢壳里面，因此整个柜体的尺寸大为减小。开关柜的体积也变得很小。

在解决大电流组合电器的问题上，关键是要解决发热问题。迷宫式绝缘结构真空组合电器的大电流的问题是如何解决的呢？一是尽量少产生热量，二是该散热的时候把热量散出去。在高压电器中，最棘手的两个问题，一个是绝缘问题，一个是发热问题。由于固封脊柱减小了整个结构的尺寸，导体之间的连接变得很紧凑，距离也很短，因此基本的办法是将导体的导电电截面放大，使导电回路电阻降低。使整个回路少发热。因为结构很小，即使这样作也不必担心增加材料。另一方面，还要考虑散热，现在有一种叫做热管的技术，西藏铁路解决永久冻土层，就用了这项技术。就是在进行APG注射的时候，将热管放到容易发热的地方，当这个地方发热的时候，热管就会起作用，把热量吸收出来，散发到固封部位的体外，使发热点降温。当然，热管本身也是要做绝缘处理的。热管技术还有一个特性，温度不到一定程度，他不散热，可以给电器本身保温。使设备经常处于一种温度变化不大的近于恒温的状态。这样就改善了设备的运行环境，避免了忽冷忽热，延长使用寿命。目前，额定电流在1600A及以下电流等级，没有采取热管技术，靠自然通风。额定电流在1600A以上—3150A采取热管技术，靠自然通风。4000A以上，考虑强冷。笔者目前正在做这方面的试验和研究工作。

组合电器采用两种结构，固定式结构和手车式结构。这是考虑不同用户的不同要求。大多数情况下，开断短路电流的次数很少，固定式结构完全可以满足使用，一些特殊用途的用户，还是要考虑用手车是结构，比较方便。像那些炼钢，化工行业的用户，开关的短路故障是经常发生的。因此，在考虑短路故障频繁发生的条件下，还是用手车式结构比较实际，这样对于用户来说，作更换部件的工作方便一些。

真空组合电器的运行控制保护电源来自于本身的电压互感器，无需增添备用的直流电源。自动控制及远程信号数据的传输采集采用光缆，不受任何气候，任何信号效应的干扰，运行可靠性高。

迷宫式绝缘结构真空组合电器和SF6组合电器相比有以下优点：

第一，有利于环保，没有有害气体的排放，也没有热效应气体的排放。

第二，适应性强，从南方到北方的各种气候条件都能够使用，而SF6组合电器在高纬度时不适合使用。

第三，自动化程度高，无需维护，无需检修，节省运行费用。

第四，安全性强，由于组合电器内部所有带电部位不裸露，所以基本杜绝了触电事故。就操作而言，不按操作规程操作，一是发出警告，二是自动闭锁，另外同时采用机械闭锁。

第五，体积小，重量轻，可以按整机配套供应，无需现场安装调试，只需现场接线，就可以使用，提高了工作效率。

第六，由于结构紧凑，所用原材料有所降低，元件都是积木式拼装，单独元件的数量很少，有利于工业化大批量生产。

综上所述，迷宫式绝缘结构真空组合电器有着良好的市场发展前景，这是继固封脊柱技术之后的对真空电器的又一项重大技术发展。在中压电器领域里必将结出丰硕的成果。迷宫式绝缘结构已经申报发明专利，这项技术将逐步向中压电器领域的其他产品方面扩展。同样有着良好的发展前景。
(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/22/2006)


您的位置：首页 > 电子元器件及材料展区 > 开关/断路器/接触器展厅 > 产品库 > 技术论文 > 正文	产品库会展人才帮助 \| 注册登录