12kV3150A充气柜的研究与设计

王广先

摘   要：受复杂多样的环境因素影响制约，中压C-GIS充气柜设备的普及应用范围持续扩展，在持续变化的市场应用需求作用之下，最紧迫的任务在于开发形成大电流3150A充气柜设备。基于现有的实践工作经验，在充气柜设备设计开发工作过程中的初始时间阶段，对于部分处理难度较大的技术项目，可以选择运用ProE软件展开模拟装配处理过程，而对于强度技术因素、传动技术因素、电场技术因素，以及发热性能技术因素等，则可以选择运用CAE技术展开仿真分析计算处理，在此基础上开展针对模型机设备的投试环节和性能验证环节。

关键词：C-GIS充气柜  电流3150A  散热技术装置  研究与设计

中图分类号：F407.6                                 文献标识码：A                       文章編号：1674-098X（2020）05（a）-0106-02

伴随着经济社会建设发展事业的快速稳定持续组织推进，工程建设活动开展过程中实际面对的技术流程渐趋复杂，机电技术设备使用条件大幅度变化，地域覆盖范围持续扩展，尤其是在面对地下环境、高原环境、冻土环境、沿海环境，以及潮湿环境，面对人口密集分布地区、大规模工矿生产企业，以及高层建筑物施工建设场地等，受占地面积因素和空间环境限制因素的影响，其可以选择运用的最佳中压配电技术设备为C-GIS充气柜。施工现场综合性环境条件较差且施工技术要求水平较高的建筑工程项目、地下建筑工程项目、高原地域、空间狭小的高层建筑物，以及集中分布的工商业区是C-GIS充气柜安装使用过程中的最佳空间场所。在中国西部地区，受海拔较高因素和风沙大因素的影响制约，开展以高原变电站为代表的工程项目建设工作，C-GIS充气柜设备是可供选择运用的最佳类型的中压配电技术设备。在沿海地区或者是污秽潮湿的空间场合之中，因环境条件中存在潮湿、盐雾大、温湿度参数变化幅度大且快速，以及污秽广布等因素，因绝缘保护技术组件缺陷而引致发生的电气安全隐患事故较为常见，因此在这些特殊化的环境空间之中，中压C-GIS充气柜设备也能发挥较为优质的使用价值。

1  12kV/3150A充气柜设备设计工作的实施背景

开展12kV/3150A充气柜设备设计工作的主要背景，在于电流参数2500.00A规格的C-GIS充气柜设备，以及电流参数2500.00A规格以下的C-GIS充气柜设备，已经得到了广泛且充足的实际应用空间，且其在实际运用过程中技术性能表现状态稳定，且各项技术参数指标项目均稳定处在正常状态。

2  12kV/3150A充气柜设备设计过程中的技术参数分布

（1）额定电流参数：3150.00A;温升试验电流参数：1.10×3150.00A。

（2）绝缘介质类型：N2;环保气体额定工作压力参数：0.03MPa;报警压力参数：0.01MPa;闭锁压力参数：0.00MPa;N2气体零表压5min工频耐受电压参数：断口48.00kV，对地42.00kV。

（3）整机局部放电量参数：1.10Ur：≤10.00pC。

（4）额定短路开断电流参数：31.50kA，或者是40.00kA。目前市场招标3150.00A对应开断最高为31.00kA，各竞争厂家试验报告数值以40.00kA为主。

（5）额定短路关合电流参数：80.00kA或者是100.00kA。

（6）防护等级：气箱IP67;柜体外壳IP4X，或者是IP41（限针对铁路项目）。

（7）内部电弧等级：IAC AFLR 31.5kA，1s;1s（限针对国网、铁路项目）。

（8）机械操作试验：断路器20000次，M2（限针对国网项目）;隔离开关5000次，接地开关5000次（限针对铁路项目）。

（9）高海拔试验：4000m或更高（限针对铁路项目或者是高海拔地区）。

（10）高低温试验：-40.00℃～40.00℃（限针对铁路项目）。

（11）抗震试验：AG5（地震9度）（限针对海上平台项目或者是铁路项目）。

3  12kV/3150A充气柜设备设计过程中的技术控制要点

3.1 设计与生产工艺缺陷问题的预防控制要点

（1）选择运用激光焊接技术工艺，或者是冷金属转移焊接技术工艺，且控制和保障焊缝严格处在均匀状态。

（2）气箱部分选择运用氦气检漏技术工艺，气体年泄漏率严格控制在≤0.01%范围之内。

（3）对充气柜设备气箱部分所有焊缝按批次开展探伤抽检技术环节。

（4）改善气箱内部电场及绝缘间隙，提高零表压技术设备运行过程可靠性。

（5）质检部门应坚持以前端检查和过程检查为主，成品检验为辅。

3.2 设备运行中安全隐患问题的预防控制要点

（1）充气柜设备气箱结构的防护等级应达到IP65以上，控制室结构应达到IP4X防护等级。一次绝缘技术组件、二次导线技术组件选用阻燃材料，二次走线加装金属软管部件或封板部件。

（2）充气柜设备选型应将IAC等级水平作为关键指标，内部故障电弧允许持续时间应不小于0.50s（实际供货开关柜结构与燃弧试验报告上开关柜照片、结构保持一致）。

（3）充气柜设备每个独立气箱结构必须安装防爆膜组件，防爆膜组件应采用不锈钢或镍合金材质，寿命应与设备本体一致;防爆膜组件喷口严禁朝向巡视通道;防爆膜组件泄压挡板的结构和方向应避免运行中发生误碰、踩踏、堆物。

（4）充气柜设备柜体结构紧固螺栓选用8.8級及以上高强度螺栓组件;气箱结构应采用3.00mm及以上的304不锈钢材质。柜体主框架结构部分制作材质为覆铝锌板，主框架结构及门板结构的板材厚度为2.00mm，尺寸参数允许偏差满足GB/T708《冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》的B级精度要求。

3.3 充气柜检修操作空间面积狭小问题的处置对策

（1）加强产品前端控制，母线连接器组件应选用组合电场结构，包括套管、硅橡胶套、铜导体、触脂、接地线、法兰或堵头。避免选用外表面喷涂导电层或没有接地功能的电缆头，确保电缆接地导电橡胶层的接地通流能力。

（2）主要元器件尽量场内安装发货，保证安装质量减少现场工作量;电压互感器组件应自带保护熔断器模块，经隔离开关组件与母线组件连接，方便现场检修。

（3）开关柜组件配置试验接头，以便于现场定期检修试验。

（4）密度继电器组件满足不拆表校验功能。

4  结语

本文基于多个角度，针对12kV/3150A充气柜设备的研究与设计展开了简要阐释，在中压C-GIS充气柜设备使用范围持续扩展背景之下，结合具体面对的使用需求，制定和运用适当措施做好对12kV/3150A充气柜设备的技术设计工作，能获取良好预期效果。

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