成套开关设备技术及空气绝缘中压开关设备介绍

1、乐发清乐发清2013年年11月月成套开关设备技术成套开关设备技术 &空气绝缘中压开关设备介绍空气绝缘中压开关设备介绍电压等级的划分与送电能力电压等级的划分与送电能力低压：低压：220/380、380/660、1000(1140) V；中压：中压：3、6、10、20、35 kV ；高压：高压：66、110、220、330、500、750、1000kV。开关柜基础知识定义开关柜基础知识定义正式名称：金属封闭开关设备正式名称：金属封闭开关设备结构形式：一种组合电器，可以集断路器、负荷开关、接触器、隔离结构形式：一种组合电器，可以集断路器、负荷开关、接触器、隔离开关、熔断器、互感器、避雷器等电

2、器设备于金属外壳中。开关、熔断器、互感器、避雷器等电器设备于金属外壳中。开关柜的分类：开关柜的分类：1.1.按电压等级分：中压开关柜（按电压等级分：中压开关柜（10kV10kV，35kV35kV），低压开关柜），低压开关柜 （380V380V，690V690V）。）。2.2.按绝缘介质分：空气绝缘开关柜，气体绝缘开关柜（按绝缘介质分：空气绝缘开关柜，气体绝缘开关柜（SF6SF6气体）气体）3.3.按功能分：环网柜，配电柜按功能分：环网柜，配电柜4.4.按结构分：可移开式，固定式按结构分：可移开式，固定式开关设备的应用开关设备的应用中压开关设备的功能中压开关设备的功能可靠？可靠？灵活？灵活？经济

3、？经济？电力行业中压开关设备的类型电力行业中压开关设备的类型ZS8N -12/24 kV12/24 kV智能型中置式金属铠装开关柜智能型中置式金属铠装开关柜 UniConnect12/24 kVUniConnect12/24 kV间隔式金属封闭开关柜间隔式金属封闭开关柜 GIR 12/24 kVGIR 12/24 kVSF6 SF6 充气式全绝缘环网柜充气式全绝缘环网柜 CPS- 12/24/40.5 kVCPS- 12/24/40.5 kV 智能型箱式变电站智能型箱式变电站 ZS33-40.5kV手车式金属铠装开关柜手车式金属铠装开关柜GIR-CDGIR-CD10kV10kV电缆分接箱电缆分

4、接箱中置式金属铠装开柜柜型结构图（中置式金属铠装开柜柜型结构图（ZS8N）产品结构及优点产品结构及优点1、母线、母线2、静触座、静触座3、断路器、断路器4、接地开关、接地开关5、电流互感器、电流互感器6、二次接插件、二次接插件母线室母线室手车室手车室电缆终端室电缆终端室二次测量继保室二次测量继保室移动式金属铠装开柜柜型结构图（移动式金属铠装开柜柜型结构图（ZS33）A低压室低压室B断路器室断路器室C母线室母线室D电缆室电缆室1活门活门2断路器断路器3二次插头二次插头4主母线主母线5母线套管母线套管6 接地开关接地开关7 静触头盒静触头盒8 支持绝缘子支持绝缘子 (可选配带电显示装置可选配带电显

5、示装置)9 绝缘隔板绝缘隔板10 电缆连接终端电缆连接终端11 板式加热器板式加热器12 电流互感器电流互感器13 泄压板泄压板SF6气体全绝缘开关柜柜型结构图（气体全绝缘开关柜柜型结构图（GIR）SF6气体全绝缘开关柜柜型结构图（气体全绝缘开关柜柜型结构图（GIR）断路器模块断路器模块 电缆开关模块电缆开关模块熔断器组合电器模块熔断器组合电器模块间隔式封闭开关柜柜型结构图（间隔式封闭开关柜柜型结构图（Uniconnect）上部单元上部单元下部单元下部单元间隔式封闭开关柜柜型结构图（间隔式封闭开关柜柜型结构图（Uniconnect）接地触头接地触头环氧树脂壳体，环氧树脂壳体，SFSF6 6压力

6、压力1.4bar1.4bar带电指示器分压电容带电指示器分压电容静触头静触头动触头动触头冷却栅冷却栅主轴主轴电力行业开关设备的要求电力行业开关设备的要求安全可靠性高安全可靠性高产品生命周期长（长寿命）产品生命周期长（长寿命）占地面积小方案灵活占地面积小方案灵活更易于操作及维护更易于操作及维护专业的工程技术服务专业的工程技术服务开关设备的安全可靠性开关设备的安全可靠性安全可靠性安全可靠性最好的开关柜的选材最好的开关柜的选材最安全的联锁设计最安全的联锁设计优化柜体结构设计优化柜体结构设计可靠的元器件可靠的元器件全面的试验验证全面的试验验证最好的开关柜选材覆铝锌钢板最好的开关柜选材覆铝锌钢板安全可靠

7、安全可靠选材选材n防腐蚀能力为同等条件的镀锌钢板的防腐蚀能力为同等条件的镀锌钢板的4 4倍以上；倍以上；敷铝锌钢板表面镀层是由敷铝锌钢板表面镀层是由55%55%铝、铝、43.4%43.4%锌与锌与1.6%1.6%硅在高温下固化而成硅在高温下固化而成，其整个结构是铝，其整个结构是铝- -铁铁- -硅硅- -锌四元结晶体锌四元结晶体n其敷铝锌层对钢板表面具有双重保护作用；其敷铝锌层对钢板表面具有双重保护作用；n锌的牺牲阳极保护功能锌的牺牲阳极保护功能n铝的障碍保护功能铝的障碍保护功能即当覆铝锌钢板表面损伤发生氧化时，锌层起到牺牲阳极保护作即当覆铝锌钢板表面损伤发生氧化时，锌层起到牺牲阳极保护作用以

8、保护钢板表面；同时铝形成稳定的氧化铝层，覆盖氧化部位用以保护钢板表面；同时铝形成稳定的氧化铝层，覆盖氧化部位以隔绝空气，双重保护功能阻止了进一步氧化发生以隔绝空气，双重保护功能阻止了进一步氧化发生n铝锌合金粉末对钢板切口断面具有保护功能铝锌合金粉末对钢板切口断面具有保护功能n敷铝锌钢板在金加工时，覆在其表面的铝锌合金粉末会将冲切的敷铝锌钢板在金加工时，覆在其表面的铝锌合金粉末会将冲切的端口覆盖端口覆盖1/31/3以上；以上；n由于切口端面周边覆盖粉末开始溶解，形成氧化锌、和氢氧化铝由于切口端面周边覆盖粉末开始溶解，形成氧化锌、和氢氧化铝等致密保护皮膜，保护皮膜将慢慢覆盖整个切口端面，阻止切口等

9、致密保护皮膜，保护皮膜将慢慢覆盖整个切口端面，阻止切口端面的进一步氧化。端面的进一步氧化。最好的开关柜选材高纯度无氧铜材最好的开关柜选材高纯度无氧铜材安全可靠安全可靠选材选材n高纯度的无氧铜保证了更高的电导率和更低的温升高纯度的无氧铜保证了更高的电导率和更低的温升n高机械强度的铜排才能保证足够的抗电动力强度，减少支持绝缘高机械强度的铜排才能保证足够的抗电动力强度，减少支持绝缘子，从而减少了可能发生的故障点。子，从而减少了可能发生的故障点。n较好的延展性保证了铜排在折弯的时候不发生桔皮开裂较好的延展性保证了铜排在折弯的时候不发生桔皮开裂n高压开关柜矩形铜排均带高压开关柜矩形铜排均带R5倒角，局部

10、电场均匀，不产生尖端倒角，局部电场均匀，不产生尖端放电放电 n铜排标准铜排标准 （GB/T 5585.12005）n纯度纯度 n矩形铜排抗拉强度矩形铜排抗拉强度(N/mm2)材料性能材料性能高纯无氧铜高纯无氧铜 99.95 240T2铜铜 99.90206最好的开关柜选材最好的开关柜选材-RAYCHEM绝缘热缩套绝缘热缩套安全可靠安全可靠选材选材Fillers / Additives for Polymers / Elastomers 碳黑碳黑使用使用: 导电率导电率 UV 屏蔽屏蔽 增强剂增强剂 颜料颜料热稳定剂热稳定剂使用使用: UV 吸收剂吸收剂 长时间老化长时间老化使用使用: 抗热效应

11、抗热效应 长时间老化长时间老化使用使用: 降低成本降低成本 UV 屏蔽屏蔽 增强剂增强剂使用使用: 混合添加混合添加 加工速度加工速度 表面完整表面完整 紫外线稳定剂紫外线稳定剂其他填充剂其他填充剂加工添加剂加工添加剂使用使用: 色素色素 紫外线屏蔽紫外线屏蔽 抗电痕抗电痕氧化铁氧化铁抗电痕添加剂抗电痕添加剂使用使用: 抗电痕抗电痕 焰阻焰阻油油使用使用: 添加剂配合添加剂配合 绝缘强度绝缘强度 粘稠性调和剂粘稠性调和剂聚合材料聚合材料有四十多年实际运行经验的有四十多年实际运行经验的RAYCHEM 绝缘热缩套采用的是针绝缘热缩套采用的是针对开关行业特殊配方的填充剂对开关行业特殊配方的填充剂 /

12、 添加剂添加剂绝缘热缩套管加速热老化寿命验证绝缘热缩套管加速热老化寿命验证安全可靠安全可靠选材选材热缩套管热缩套管基于基于Arrhenius 时间时间-温度关系曲的试温度关系曲的试验结果：在验结果：在900C并保持并保持40%延伸率和延伸率和电气性能的前提下寿命超过电气性能的前提下寿命超过40年；年；温度温度(0C) 900C40 年年到达到达40延伸率特性的时间延伸率特性的时间(h) n不良配方的热缩套管的不良配方的热缩套管的长期热效应长期热效应开关柜内部结构模拟开关柜内部结构模拟安全可靠性安全可靠性生命周期成本生命周期成本安全可靠性安全可靠性初设初设/协议协议详设详设/生产生产产品寿命周期

13、累计成本产品寿命周期累计成本依据依据IEC 60300-3-3 生命周期成本及帕莱托曲线生命周期成本及帕莱托曲线对于产品生命周期各阶段的定义对于产品生命周期各阶段的定义产品寿命周期阶段决策产品寿命周期阶段决策点对点对LCC影响的累积影响的累积20 %10 %处置处置60 %10 %运行、维护、更换运行、维护、更换可行性可行性/立项立项85%70%99%30 %最好的开关柜选材环氧树脂最好的开关柜选材环氧树脂安全可靠安全可靠选材选材玻璃态：结构材料（性能比较刚硬），如塑料制品玻璃态：结构材料（性能比较刚硬），如塑料制品高弹态：弹性材料，如橡胶制品高弹态：弹性材料，如橡胶制品粘流态：粘结剂；如环氧

14、胶制品粘流态：粘结剂；如环氧胶制品最好的开关柜选材环氧树脂最好的开关柜选材环氧树脂安全可靠安全可靠选材选材n开关柜内部元件运行的极限温度及故障情况下的机械特性开关柜内部元件运行的极限温度及故障情况下的机械特性n环境温度：环境温度：40 40 0 0C Cn银银搭接面的允许温升：银银搭接面的允许温升：65K65Kn那么，开关柜内高压元器件所须耐受的可能最高温度是那么，开关柜内高压元器件所须耐受的可能最高温度是105 105 0 0C C n所以支持绝缘子环氧树脂的玻璃化温度必须高于该温度所以支持绝缘子环氧树脂的玻璃化温度必须高于该温度! !n环保产品环保产品 符合欧盟符合欧盟RoHsRoHs指令

15、指令环氧氯丙烷（致癌物质）残留量低于环氧氯丙烷（致癌物质）残留量低于5ppm5ppm在加工过程中（加热）不会产生对人体有害的气体在加工过程中（加热）不会产生对人体有害的气体n稳定性高稳定性高生产出来的产品配方性能稳定生产出来的产品配方性能稳定寿命长，可以保证寿命长，可以保证2020年以上使用寿命年以上使用寿命最安全的联锁设计最安全的联锁设计安全可靠安全可靠联锁设计联锁设计n内容：防止带负荷分合隔离开关内容：防止带负荷分合隔离开关 防止带电误操作断路器防止带电误操作断路器 负荷开关负荷开关 防止地刀闭合时操作断路器防止地刀闭合时操作断路器 负荷开关负荷开关 防止断路器防止断路器 负荷开关闭合时接

16、地刀合闸负荷开关闭合时接地刀合闸 防止误入带电隔室防止误入带电隔室n意义：防止不正确的操作意义：防止不正确的操作 保证电气设备和操作人员的安全保证电气设备和操作人员的安全n实现方式：机械闭锁实现方式：机械闭锁 或者或者 电气闭锁电气闭锁最安全的联锁设计最安全的联锁设计安全可靠安全可靠联锁设计联锁设计挂锁（可选）挂锁（可选） 最安全的联锁设计最安全的联锁设计安全可靠安全可靠联锁设计联锁设计断路器室门及其闭锁断路器室门及其闭锁断路器手车只有在试验或移开断路器手车只有在试验或移开位置，才能打开断路器室门位置，才能打开断路器室门断路器室门打开时，断路器推进断路器室门打开时，断路器推进机构被闭锁，断路器

17、手车无法推机构被闭锁，断路器手车无法推进进长行程紧急分闸按钮长行程紧急分闸按钮最安全的联锁设计最安全的联锁设计安全可靠安全可靠联锁设计联锁设计电缆室门及其闭锁电缆室门及其闭锁 接地开关合闸后，电缆室接地开关合闸后，电缆室门门 才能打开才能打开 只有电缆室门关闭后，接只有电缆室门关闭后，接地开关才能分闸地开关才能分闸不良闭锁设计举例不良闭锁设计举例优化柜体设计母线室举例优化柜体设计母线室举例安全可靠安全可靠柜体设计柜体设计n母线室没有支持绝缘子，不存在避免绝缘子因表面污秽而产母线室没有支持绝缘子，不存在避免绝缘子因表面污秽而产生的沿面闪络故障。生的沿面闪络故障。n采用三相一体化设计的母线套管采用

18、三相一体化设计的母线套管, ,避免了涡流效应避免了涡流效应, ,保证了电保证了电场均匀场均匀, ,大大增强了绝缘性能。大大增强了绝缘性能。安全可靠的柜体设计？安全可靠的柜体设计？安全可靠安全可靠柜体设计柜体设计n分支母线绝缘子水平方向支撑，易积累灰尘，增加母线室故障点。分支母线绝缘子水平方向支撑，易积累灰尘，增加母线室故障点。n母线套管分相安装，电场不均匀。母线套管分相安装，电场不均匀。全面的安全可靠性验证全面的安全可靠性验证安全可靠性安全可靠性验证验证全面的安全可靠性验证全面的安全可靠性验证安全可靠性安全可靠性验证验证全面的安全可靠性验证全面的安全可靠性验证内部燃弧试验内部燃弧试验安全可靠性

19、安全可靠性验证验证依据：依据：GB3906-2006 的规定，抗内部的规定，抗内部故障电弧试验为强制型式试验要求，故障电弧试验为强制型式试验要求，防护等级为：防护等级为： IAC AFLR 通过内部燃弧试验所要求的通过内部燃弧试验所要求的6项判据：项判据：判据判据1: 门、盖板等应正确地固定好且没有开启；门、盖板等应正确地固定好且没有开启；判据判据2: 设备中可能产生危险的零部件不应飞出；设备中可能产生危险的零部件不应飞出；判据判据3: 不应由于燃烧或其他效应致使电弧将设备不应由于燃烧或其他效应致使电弧将设备易触及的外壳表面易触及的外壳表面烧穿；烧穿；判据判据4：垂直布置的指示器不应点燃；：垂

20、直布置的指示器不应点燃；判据判据5：水平布置的指示器不应点燃；：水平布置的指示器不应点燃；判据判据6：所有接地连接仍然是可靠的；：所有接地连接仍然是可靠的；影响寿命的因素影响寿命的因素长寿命长寿命1、环境因素：环境因素：高湿度可能引起绝缘件的局放和劣化；高湿度可能引起绝缘件的局放和劣化；长期高温满负载运行加速了热老化过程；长期高温满负载运行加速了热老化过程；2、元器件故障：、元器件故障：虽然一些不可预知的故障可能发生，通过质量控制，定虽然一些不可预知的故障可能发生，通过质量控制，定期检验和维护，可大大降低发生的风险；期检验和维护，可大大降低发生的风险；3、机械磨损：、机械磨损：由于操作次数的增

21、加而造成的机械磨损问题在配电设备由于操作次数的增加而造成的机械磨损问题在配电设备并不多见，按照维护手册进行维护、保养，可及时发现并不多见，按照维护手册进行维护、保养，可及时发现并解决问题；并解决问题；关键元件的加速热老化关键元件的加速热老化长寿命长寿命反应活化能可按反应活化能可按IEC 60216定义定义T1 5000h 和和T2 20,000h 数据核算。数据核算。定义加速热老化温度与等效寿命关系定义加速热老化温度与等效寿命关系(Arrhenius 公式公式)；ettTTkTT21)12/()12(nt1= 运行寿命（天）运行寿命（天）nt2= 加速热老化周期（天）加速热老化周期（天）nT1

22、= 运行温度运行温度 （0K）nT2= 加速热老化试验温度（加速热老化试验温度（0K） n = 反应活化能反应活化能nk= Boltzmann 常数常数 8.616 x 10-5 eV/ 0K产品方案灵活性产品方案灵活性方案灵活方案灵活明翰提供全系列的中低压配电成套产品，明翰提供全系列的中低压配电成套产品，产品方案灵活，满足客户的不同需要！产品方案灵活，满足客户的不同需要！uZS33 40.5kV ZS33 40.5kV 铠装式金属封闭开关设备铠装式金属封闭开关设备uZS8N 10kV ZS8N 10kV 铠装式金属封闭开关设备铠装式金属封闭开关设备uAoTo 0.4kV AoTo 0.4kV

23、 低压开关设备低压开关设备uGIR 10kV SF6 GIR 10kV SF6 气体绝缘环网柜和紧凑型开关柜气体绝缘环网柜和紧凑型开关柜uUniConnect 10kV UniConnect 10kV 间隔式金属封闭开关设备间隔式金属封闭开关设备uLTD 0.4kV LTD 0.4kV 低压配电箱低压配电箱uCPS CPS 欧式箱变欧式箱变主要断路器产品主要断路器产品3 31212kVkV系列系列安全可靠安全可靠元器件元器件真空断路器真空断路器( (配弹簧操动机构配弹簧操动机构) ) VM1真空断路器真空断路器( (配永磁操动机构配永磁操动机构) ) VC 熔断器真空接触器熔断器真空接触器主回

24、路核心部件可选配主回路核心部件可选配真空断路器与真空接触器真空断路器与真空接触器安全可靠安全可靠元器件元器件真空接触器真空接触器真空断路器真空断路器真空断路器与真空接触器真空断路器与真空接触器安全可靠安全可靠元器件元器件全绝缘极柱可靠性设计全绝缘极柱可靠性设计安全可靠安全可靠元器件元器件第一代第一代真空灭弧室整体裸真空灭弧室整体裸露在空气中露在空气中以绝缘隔板作为相以绝缘隔板作为相间隔离间隔离第二代第二代真空灭弧室及上下触真空灭弧室及上下触头由绝缘套筒防护头由绝缘套筒防护相间绝缘套筒绝缘相间绝缘套筒绝缘 并能均衡电场并能均衡电场第三代第三代真空灭弧室及上下真空灭弧室及上下触头整体浇注式触头整体

25、浇注式完善的相间绝缘防完善的相间绝缘防护，极柱下端会受护，极柱下端会受灰尘、潮气影响灰尘、潮气影响新一代新一代真空灭弧室及上下真空灭弧室及上下触头整体浇注式触头整体浇注式完善的相间绝缘防完善的相间绝缘防护，极柱免维护护，极柱免维护V-Sa真空断路器真空断路器安全可靠安全可靠元器件元器件V-Sa 12kVV-Sa 12kVV-Sa 40.5kVV-Sa 40.5kVV-Sa真空断路器真空断路器安全可靠安全可靠元器件元器件真空断路器的组成真空断路器的组成V-Sa真空断路器真空断路器安全可靠安全可靠元器件元器件LSRLSR缓冲层缓冲层密封垫密封垫环氧树脂浇铸环氧树脂浇铸体带裙边体带裙边全绝缘的极柱设

26、计全绝缘的极柱设计开断与绝缘开断与绝缘部分部分真空灭弧室真空灭弧室V-Sa真空断路器真空断路器安全可靠安全可靠元器件元器件操动机构操动机构完全模块化的操动机构完全模块化的操动机构V-Sa真空断路器真空断路器安全可靠安全可靠元器件元器件 新一代压簧式梅花触头新一代压簧式梅花触头旧捆绑式梅花触头：在运行当中会遇到弹簧钩子张开或弹簧脱掉现象，造成连接处局部发热，触头烧损的问题。新一代压簧式梅花触头：装配简单，解决了传统的梅花触头因弹簧松动，连接处温度升高，触头烧损的问题。VC真空接触器真空接触器安全可靠安全可靠元器件元器件交流真空接触器适用于交交流真空接触器适用于交流流50Hz50Hz60Hz60H

27、z、额定工作、额定工作电压至电压至1140V1140V的电力系统的电力系统中，供远距离接通与分断中，供远距离接通与分断电路及频繁地起动和控制电路及频繁地起动和控制交流电动机之用。交流电动机之用。 适宜适宜与热继电器等各种保护装与热继电器等各种保护装置组成电磁起动器，特别置组成电磁起动器，特别适宜于组成隔爆型电磁起适宜于组成隔爆型电磁起动器，以及各种电力控制动器，以及各种电力控制装置。装置。 VCVC真空接触器真空接触器安全可靠安全可靠元器件元器件交流真空接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧系统及其它部分组交流真空接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧系统及其它部分组成。成。电磁系统：电磁系统包括电磁线圈和铁心，是真空接触器的