新产品DCFLN型24kV六氟化硫负荷开关的技术特点
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1 概述
江苏省电力公司在2007年开始全面推广20kV配电电压等级,将对节能降耗提高电网送电能力等方面带来极大好处,对电网发展将起到积极的作用。随着20kV电网项目推广采用,相应的电气设备的需求将不断增加。
对于24kV电压等级开关设备,国外多家知名企业起步较早,已有成熟产品供应市场,但其技术性能和很多技术参数不符合我国国家标准和行业标准的规定。国内很多企业已经或正在开发的新产品主要集中在断路器和开关柜。为了满足市场需求,常州市德春电器有限公司于2008年3月开始,自行研制开发24kV高压交流六氟化硫负荷开关。目前,型号为dcfln-24D的新产品已研制成功,其个形结构如图1所示。经试验和用户的运行实践证明,该产品具有优良的技术性能,各项技术参数满足有关国标和行业标准规定,能适应广大电力系统和电力用户的运行要求。该产品还获得一项授权实用新型专利和新型灭弧装置发明专利,以下简单介绍该产品的结构特点和性能。
2 主要技术参数
(1)额定电压:24kv
(2)额定电流:630A
(3)额定短时工频耐受电压(相间及对地/断口间):65kV/79kV
(4)额定雷电冲击耐受电压(相间及对地/断口间):125kV/145kV
(5)额定短时耐电流:20kA
(6)额定峰值耐受电流和关合电流:50kA
(7)机械寿命(负荷开关/接地开关):3000/2000次
(8)额定转移电流:1400A
3 产品结构特点
经研究,产品基本形式确定为环氧树脂浇注外壳充低压力SF6气体的结构方案,研制工作重点是灭弧结构、导电回路、环氧树脂外壳及绝缘配置。
(1)采用磁吹加隔弧栅的双重灭弧原理,灭弧能力强。
由钢铜合金制作成隔弧栅,并在静触头处设有永久磁铁。开断回路电流时,随着动触头的运动,电弧被拉长,同时在磁场作用下,迅速向隔弧栅移动,并被吹入隔弧栅的狭缝中,被分割成多个相串联的小电弧段。电弧被拉长变细,同时与隔弧栅的内壁紧密接触,使电弧冷却和吸附,产生强烈的去游离作用,弧隙电阻加速增大,电弧温度下降,电流过零灭弧后,间隙的介质强度迅速恢复,从而能可靠地开断回路电流。经型式试验验证,产品灭弧性能强,稳定性好,能正常开断负荷电流,还能可靠开断1400A转移电流。
(2)合理选择触头材料,导电性能和机械性能优良。
经过反复研究,设计选用以紫铜作为基本触头材料,并在接触面处焊接块状的银碳化钨石墨合金(AgWCC)。银碳化钨石墨硬度高,机械磨损小,熔焊倾向小,接触电阻低而且稳定,耐弧性能好。
(3)外壳环氧树脂整体浇注。
产品设计为环氧树脂整体浇注外壳,采用环氧树脂自动压力凝胶工艺(APG),从材质、外壳厚度、加强筋布局、防爆设置、动静密封面等方面做了周密的设计,制订了相关的工艺流程。采用的APGI艺技术消除了大型浇注件的表面缺陷和内应力,提高了材质的致密性、机电性及其化学稳定性,所生产的环氧制品尺寸精度高,表面和内在质量好,具有优良的机械性能和电气性能,外壳整体浇注具有优质、高效、节能、节材、污染小、成本低等一系列优点。
上下壳体问采用多唇口的M型氟橡胶密封圈,橡胶原材料采用优质进口材料。产品密封性能良好,使用寿命长。
负荷开关主回路密封在环氧树脂外壳内,并充有相对压力为0.045MPa的SF6气体,作为绝缘和灭弧介质。
在外壳内壁设有吸附剂盒装置,吸收剂选用KDHF-03,并制订有相应的干燥和组装工艺规程,确保开关内部的干燥状态。
(4)配合主轴转动,实现负荷开关合闸、隔离、接地三工位功能。
由主轴旋转实现主开关的合闸、隔离、接地三工位功能,从而具有可靠的机械防误操作功能,如图2所示。主轴选用绝缘性能极佳的PC料,选定特异的截面结构,设计有合理的加强筋,保证其优良的机械强度,并在原材料中添加了阻燃剂,具有良好的阻燃效果。
结合电场计算,优化触头形状,合理选择触头开距,使产品具有优良的绝缘性能,断口间的耐压水平满足有关国标和行业标准的最高要求。
(5)精巧设计的操动机构,操作方便灵活,机械寿命长,保证规定的分、合闸速度。常规为手动操作,也可按用户要求供应电动操作机构。
4 试验验证
研制的新产品在西安高压电器研究院有限责任公司试验认证中心按有关标准进行了全面的型式试验考核,试验项目包括温升和回路电阻测量、机械试验、绝缘试验、开断和关合试验、动热稳定试验等。型式试验一次性顺利通过,共取得4份型式试验证书(证书号分别为NO:090722G、NO:090723G、NO:090724G、NO:090725G)。绝缘试验按中性点不接地系统标准进行,主回路相间、对地以及断口的短时工频耐压和雷电冲击耐压水平分别为65/79kV(有效值)和125/145kV(峰值),组合电器试验方式4(转移电流试验)达到24kV、1400A。试验表明,产品的技术性能达到了目前的先进水平。