《环境友好型中压金属封闭开关设备研制及工程应用》

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1、主要技术内容:项目的研究内容属于中压交流配电设备技术,研究成果被广泛应用于中压配电网工程中。由于中压气体绝缘环网柜、气体绝缘开关柜普遍采用温室气体SF6,存在气体泄漏的隐患,不满足环保要求,国内外厂家都在探索研究SF6的替代方案,但由于存在各种技术难题,很少有成熟的产品推出。该项目采用固体绝缘材料和非SF6气体-100%纯氮气作为绝缘介质的两种绝缘方案,项目所研制的产品完全舍弃SF6,并兼有小体积、高性能、免维护的特性。主要技术内容包括:

在环保型固体绝缘环网柜方面:(1)依据模块化、标准化、小型化设计理念,采用进线与出线对称布置结构的双真空固封极柱设计技术,实现了主导电回路的全固体绝缘;(2)研究大嵌件、复杂形状的固封组件的制造工艺方法,最终研制出应用于环保型固体绝缘环网柜的绝缘件,实现单件局部放电量<5pC,整机小于20pC。(3)结合动力学仿真分析,研制了三款适用于固体绝缘环网柜的操动机构。

在环保型气体绝缘充气柜方面:(1)构建了典型电极在氮气环境下的放电特性数据库,提出了氮气绝缘的经验公式与电场仿真计算相结合的设计方法,攻克了开关柜主要元件氮气绝缘结构设计的技术难题,实现了0.02MPa(相对值)微正压氮气绝缘充气柜的绝缘设计。(2)提出了大电流低压力氮气绝缘开关柜温升控制技术路线和载流散热技术,攻克了环保气体绝缘开关柜的结构布置难点,最终研制出环保型纯氮气绝缘金属封闭开关设备。

2、知识产权情况:

项目研究过程中取得发明专利7项,实用新型2项,并发表论文6篇。

3、经济技术指标关键技术指标:

固体绝缘柜:负荷开关开合有功负荷次数200次,关合短路电流达到E3级,实现单件局部放电量<5pC,整机小于20pC。

充气柜方面:满足同等的技术参数,实现了100%纯氮气绝缘。额定电流1250A开关柜柜宽仅500mm深1050mm。

经济指标:

该项目产品的应用和推广,可替代西门子、ABB、阿海珐等国际跨国公司的进口产品,带动了同行业气体绝缘开关设备向更高品质、环保型气体和固体材料作为绝缘介质的方向探索和发展,实现中压金属封闭开关设备去SF6化,大幅减少SF6排放。

4、应用推广、经济效益和社会效益:项目成果已经累计为公司增加销售额超过5.9亿元,并且销售额逐年上升,主要用在面积狭小、对可靠性要求高的区域,以及环境恶劣的地区,已成功应用于上海、河南、湖南、安徽等全国多个地区。项目产品实现了温室气体SF6零排放,由于SF6气体分解难且为公认的温室气体,其每个分子对温室效应的影响是CO2的23900倍,每台充气柜可以减少使用SF6大约5kg,相当于减少排放3.6吨CO2,具有明显的环保效益。

成果说明

12kV固体环网金属封闭开关设备柜型齐全、各项技术参数均等于或优于国内同类产品,具有很强的市场竞争力。该产品比SF6型气体绝缘环网柜价格更便宜、装配更方便,是一款环境友好型的中压配电开关设备。2015年投运以来,广泛应用到上海、河南等地区。 12kV纯氮气绝缘金属封闭开关设备在全国上百座220kV/112kV变电站及电站中大量使用,同时还在上海青草沙水库、北京未来城220千伏输变电工程、湖南七区110千伏变电站扩建工程等一大批公用事业和重点工程中得到运用,受到用户好评。另外,该产品

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