110kV空气绝缘组合电器的应用研究
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0引言
传统的110 kV变电站配电装置是采用各个电器元件依次安装组成，不仅安装周期较长，并且调试极为不方便，同时还具有体积大浪费土地资源的弊端。空气绝缘组合电器是将断路器部分、隔离开关部分、接地开关部分和互感器部分组合集成于一体，模块化的组装。各电气设备除变压器外均密封在一个接地的金属外壳内，在运输到变电所投入使用之前，就可以先对设备整体进行装配检测。这样在变电所建设的工程应用中，保证了安全，缩短了安装调试的周期。空气绝缘组合电器的突出优点使其已广泛应用在城市配电网、冶金和机械加工行业的110kv电压等级系统中。
1.1 安装方便
空气绝缘组合电器是先将断路器部分、隔离开关部分、接地开关部分和互感器部分组合集成于一体模块化的装配之后，再运输到工地现场安装。在安装之前已经完成调试检测的工作，减少了现场的工作量，极大的缩短了安装调试的周期。
1.2 体积美观小巧
由于空气绝缘组合电器是将各个电器元件组合集成安装，与传统的变电所配电装置相比，体积有明显的缩小，节约了电气设备的占地面积和空间。具有良好的绝缘特性，其绝缘距离也可相对缩短。由于体积较小，一个装配好的空气绝缘组合电器可以采用简单的车辆运输，十分方便。体积小的优点十分有利于其应用于重污染、盐雾以及高海拔地区水电站变电所中。同时空气绝缘组合电器的外壳采用金属外壳，外形美观视觉效果较好。金属外壳可以直接接地，施工过程中安装在地面上，节约了水泥钢材等材料。
1.3 结构简化
空气绝缘组合电器中的母线结构不需要其他绝缘子或钢架，为自支撑结构。尺寸大小可根据变电所的实际要求标准制造。空气绝缘组合电器具有抽出式的结构特征，所以检修工作人员可以将空气绝缘组合电器抽出降到地面进行检修维护。整个检修工作过程中，检修工作人员站在地面的一个金属构架内对模块进行维修和对瓷件进行清洁，金属构架接地，这样不仅简化了操作难度还保证了检修工作人员的安全。即使空气绝缘组合电器出现故障需要大修时，更换模块的时间也非常短，这样有故障引起的停电时间也大为缩短，从而降低损失。当从车间大修完毕返回现场安装时，安装过程十分简单快捷，从而降低了工程维修的费用。
1.4 介电强度较高
由于高压变电所采用空气绝缘组合电器，介电强度试验不再是针对各个电器元件，而是对装配集成后的整体进行检测试验。相比于传统的变电所配电装置，空气绝缘组合电器分立元件较少，所以具有更高的绝缘性能和介电强度。
1.5 可靠性高
空气绝缘组合电器由于整个设备密封于接地的金属外壳之中，具有较好的防误操作性，在不影响维护的情况下，整体设备运行可靠，可以降低外部环境对设备的影响，保证了操作工作人员的安全。整个设备密封于接地的金属外壳之中，金属外壳屏蔽设备的导电部分，金属外壳接地使得设备的电磁场辐射及电场干扰都有效的屏蔽在金属外壳之内，不会对其他设备如通信设备照成干扰。
2 空气绝缘组合电器的主要电器
空气绝缘组合电器为模块化结构，其中断路器部分、隔离开关部分、接地开关部分和互感器部分等可根据用户要求标准组合，适应变电站的需要。
2.1 断路器部分
空气绝缘组合电器中均采用单压式断路器，这种压气式断路器的压力不到1Mpa，断路器结构相对简单方便设置。断路器断口的设置没有特殊要求，既可以水平设置也可以垂直设置。当断路器的断口设置水平时，为于断路器两侧的出线孔应与其它元件以一定的距离正确连接。因为当进行抽出检修时，抽出方向为断路器的灭弧室端盖方向，这时虽然对断路器的灭弧室高度没有要求，但水平方向也就是断路器两侧的出线孔应与其它元件一定要预留出一定的距离，以方便抽出检修。当断路器的断口设置垂直时，以断路器支座作为操作机构。当进行抽出检修时，抽出方向为断路器的灭弧室的垂直方向，将断路器的灭弧室吊出，这时配电室及断路器的灭弧室应具有一定的高度，而两侧的出线孔设置可比照断路器的断口水平设置时距离减小。通过实践应用，建议断路器的断口采用垂直设置，这样方便于其他元件的装配。
2.2 隔离开关部分
空气绝缘组合电器中的隔离开关部分，主要负责电路中无电流段的投切，相比其他元件比较复杂。隔离开关部分有两种结构设置，分别为直动式和转动式。其中直动式结构设置应设置在直角转角处，而转动式应同时设置在直角转角处以及直线回路中。两种结构设置相比，直动式结构设置分合速度快速，并且结构布置更加简单适于维修。实际应用中通常在末端的变电站采用负荷开关以简化接线，降低成本。负荷开关由隔离开关和灭弧装置组成，负荷开关的不足之处在于，虽然尺寸大小与隔离开关相似，但负荷开关的操动机构提及更大。
2.3 互感器部分
电流互感器在空气绝缘组合电器中既可以与套管电缆组成联合元件也可以独立的设置在大直径筒中，这时需要配以多个环形铁芯，并且在环形铁芯上进行二次绕组。
电压互感器包括两种原理结构，为电容分压式及电磁式。采用环氧浇注式或气体绝缘式绝缘方式。在实际应用中110kV和220kV电压等级通常选用环氧浇注式绝缘的电磁式电压互感器，300kV及以上电压等级通常选用电容式分压互感器。
2.4 接地开关部分
在空气绝缘组合电器中接地开关通常与隔离开关联合起到工作接地型式开关、快速接地型式开关和保护接地型式开关。工作接地型式开关中动触头的速度不够快速，通常采用手动或其他机械操机构；快速接地型式开关中动触头速度很快，通常在具有汇流的母线上及在电缆引线使用。因该型式的速度很快，当发生故障进行停电检修，通常投切快速接地型式开关，再关合工作接地型式开关，以保证检修工作人员的人身安全；保护接地型式开关的闭合时间非常短，主要负责对去除闪络电弧，这样保护接地型式开关应具有较高的可靠性，不能发生误动作。快速接地型式开关和保护接地型式开关可采用弹簧或气动机构的预先储能式操作机构。
空气绝缘组合电器应按照电业安全工作规程要求进行主回路的接地施工设计，并且主回路中的各个部分都应采用接地开关或临时地线设置接地，以保证整套设备的可靠性。
3 结论
110kV变电站设计中采用了具有先进水平的空气绝缘组合电器技术，结合其自身优点改善了变电站的设备水平，提高了供电的安全性及可靠性。随着电力系统的发展，通过空气绝缘组合电器在实际应用中的不断总结，应用前景一定会越来越好。
参考文献
[1]陈宇鹏，邓雪梅，陈徽，张厚勇.高压组合电器及其智能化变电站[J].现代制造技术与装备，2009-11-15.
[2]伍爱莲，文康珍.高压电器[M].武汉水利电力大学出版社，2000.