无/少SF6气体金属封闭开关设备技术交流会

时间:2015-07-02 16:21来源: 作者:admin 点击: 收藏
会议综述
为落实《国家电网公司新技术目录(2014)版》中针对环保气体绝缘金属封闭开关设备的推广应用,经电力科学研究院配合实际调研沈阳华利电器集团、平高集团上海天灵开关厂有限公司、苏州朗格电气有限公司、北京ABB高压开关设备有限公司研制单位研发的12kV、40.5kV、72.5kV电压等级的环保气体绝缘金属封闭开关设备均已通过国家能源局认可的第三方试验检测机构的产品型式试验检测,并有千余台产品已在电网中运行长达4-10年的经历,从实际调研结果看,目前此类产品从技术和工艺上都已渐成熟,现已初步具备推广应用条件,全国输配电技术协作网(简称EPTC)于2015年3月31日组织召开挂网试运行技术评审会。
会议由徐勇、李化强主持,国网科技部、国网运检部、国网物资部、国网基建部、EPTC专家、中国电力科学研究院、国网北京电力科学研究院电网技术中心、上海市电力公司、辽宁省电力公司、河南省电力公司、北京市电力公司、沈阳供电公司、平顶山供电公司、株洲供电公司、义乌供电公司,以及制造商沈阳华利电器集团、平高集团上海天灵、苏州朗格电气、北京ABB、北京思威驰等派出代表参加了会议,参会人员共50人,参会代表名单见附件二。
会议纪要
国家电网科技部、运检部、物资部、基建部分别对2015年新技术推广应用工作开展情况进行介绍:科技部罗雪军处长解读《国家电网公司新技术目录》、《国家电网公司重点推广新技术目录》以及国家电网[2014]421号《新技术推广实施细则》等通用制度、管理办法、全过程流程控制措施、以及成立新技术应用协调小组等国家电网正在逐步完善和实施有关新技术征集、评估、挂网试运行制度等内容;彭江处长就新技术发展方向对无/低SF6气体绝缘开关设备给与肯定,从运维使用角度提出要求,关注设备的可靠性、易操作、免维护等;物资处王培龙处长发言,强调物资采购设备必须保证质量,只要满足省(市)网公司使用需要,总部支持申报采购事宜;基建部已在基建技术[2014]48号变电站通用设计开关柜选型技术原则中明确体现在选用气体绝缘开关柜时应优先环保气体作为绝缘介质。
一、  中国电力科学研究院(EPTC开关专业技术委员会委员)兰剑解读《环保气体绝缘金属封闭开关设备报告》;
二、  上海市电力公司、沈阳供电公司、平顶山供电公司等运行单位代表汇报新产品实际运行情况;
三、  沈阳华利电器集团、平高集团上海天灵开关厂有限公司、苏州朗格电气有限公司、北京ABB高压开关设备有限公司等各研制单位介绍无/低SF6气体绝缘开关设备技术方案;
四、  全体与会人员互动讨论无/低SF6气体绝缘开关设备的新技术推广应用具体实施计划及推广建议;
会议结论与建议
通过会议交流与实地调研,将无/低SF6气体绝缘开关设备与SF6 气体绝缘金属封闭开关设备、空气绝缘金属封闭开关设备的各项性能指标进行归纳总结以及对比分析,如下表所示。
序号 性能指标 空气绝缘金属封闭开关设备 SF6气体绝缘金属封闭开关设备 /SF6气体绝缘开关设备
1 灭弧介质 真空 真空/SF6气体 真空
2 绝缘介质 空气 SF6气体 干燥空气/N2/混合气体
3 体积、占地 体积大、占地大 体积小、节约占地 体积小、节约占地
4 环境适应性 易受环境影响 不受环境影响 不受环境影响
5 维护性 维护量大 维护量小,但需SF6泄漏检测与防护 免维护
6 制造工艺 工艺成熟 简单成熟 简单成熟
7 制造成本 成本低 成本较低 规模化生产后成本较低
8 温室气体排放 对环境有危害
9 安全性 较为安全可靠 SF6易泄漏,若开断过电弧,会有毒性。 安全可靠
10 寿命终结后的回收利用 可回收利用 SF6回收费用大,其他材料可回收 可回收利用
从表中可以看出传统的空气绝缘金属封闭开关设备无温室气体排放,成本低,但体积大、占地大,且易受周围环境的影响,为非免维护型产品; SF6气体绝缘金属封闭开关设备虽然体积小、节约占地,环境适应性强,但是其温室气体的排放对环境有危害,并且在设备的运行中需要对 SF6气体进行泄漏检测与防护;无/低SF6气体绝缘开关设备与前两者相比较,绿色环保,环境适应性强,体积小、节约占地,无需SF6气体检测与防护,安全可靠,免维护,并且规模化生产后成本较低,是现阶段比较理想的中压金属封闭开关设备。
因此,与会专家领导对无/低SF6气体绝缘开关设备产品做出如下建议:
(1)  无/低SF6气体绝缘开关设备已经具备批量生产及   安全使用的条件;
(2)  为该产品在国内市场的大力推广及出口国外市场提供政策上支持;
(3)  为该类产品在电力系统的推广应用,在管理机制及价格上给予支持,保证企业后续持续改进创新;
(4)  进一步加强该产品的研制力度,在市场逐步扩大的同时,需要修制定规范/标准等,确保健康有序发展;
(5)  更深层次加强企业、用户和管理部门的交流与沟通,推进对该产品的认识。
 2015年3月31日无/低SF6气体绝缘开关设备技术交流会
2015年3月31日无/低SF6气体绝缘开关设备技术交流会 2015年3月31日无/低SF6气体绝缘开关设备技术交流会
      
                                                                                      会场照片

  
 
附件一:无/低SF6气体绝缘开关设备产品介绍
附件二:会议签到表



附件一:无/低SF6气体绝缘开关设备产品介绍
一、  无/低SF6气体绝缘开关设备研究背景
众所周知,SF6气体是导致全球气候变暖的重要因素之一,SF6气体的削减和替代是电力开关行业需要急迫解决的问题,也是电力开关设备研究和制造领域不可推卸的责任和义务。为确保电网运行安全、可靠性水平的不断提升,积极适应新型能源的大规模接入及优化电网资源配置,建设更加符合经济社会要求的节能、环保型电网,持续提升智能电网建设水平,全面落实电网建设、运行全寿命投资最省理念,需要持续、广泛地开展电网创新成果的推广应用工作,国内已有设备制造企业研制出无/低SF6气体绝缘开关设备,部分产品通过了型式试验并挂网运行。
二、  无/低SF6气体绝缘开关设备产品优势
无/低SF6气体绝缘开关设备的优势除了绿色环保外还主要体现在以下几个方面:①体积小。采用无/低SF6气体绝缘保留了气体绝缘开关设备尺寸上的优势,柜体尺寸小,节约占地;②维护量小。高压绝缘不受外界环境的影响,不易老化,用户在现场无需处理气体等,可降低设备的全寿命周期成本;③高模块化。灵活组合,拼接方便;④安全可靠。所有高压元件密封在充气的金属壳体内,金属壳体可靠接地,保证了运行维护人员的安全。
三、  技术难点
1. 绝缘优化
采用新型环保气体后,如干燥空气或 N2,由于绝缘性能低于 SF6,特别是 N2,其绝缘性能仅为SF6气体的 1/3,因此需要对开关设备的绝缘进行重新研究。为确保绝缘强度,在检漏补气以及焊接工艺等方面应加强研究,如采用自动检漏及充气设备以及机器人焊接设备等。
此外,还应进行电场的优化设计,使场强尽量均匀,并采用降低电场的元器件,如金属屏蔽等。
同时要考虑采用无/低SF6气体作为开关设备的绝缘介质后,如何使之与SF6气体绝缘产品的外形尺寸和制造成本基本保持不变、用户界面和操作方式基本类同等问题。
2. 开断能力的保证
对于环网柜中的负荷开关单元,如采用无/低SF6气体,其开断能力会受到影响。采用真空灭弧室来增强开断能力是一个成熟的替代方案。但是用真空灭弧室作为隔离断口目前还很难被接受,因为真空断口在高电压作用下存在 NSDD 的可能,真空触头的冷焊现象也容易导致冲击水平的下降,直接威胁人身安全。所以,现有的真空负荷开关需要与三工位隔离/接地开关相匹配,但成本高,产品尺寸大。
因此,研究新型的开关结构,使无/低SF6气体既可以做绝缘介质又可以做灭弧介质。
3. 温升与散热
气体绝缘金属封闭开关设备的特点就是将高压元件密封于不锈钢气箱内,密闭的气箱对于负载电流产生的热量只能通过有限的对流、传导和辐射方式进行散热,因此它的设计电流密度相对于传统式(或敞开式)空气绝缘需要适当降低。不同气体相同的设计,其温升裕度有很大的差别,同样条件下 SF 6 与 N2 或干燥空气相差 10K 以上。因此,温升控制在紧凑的环保气体绝缘开关柜设计中是一个挑战。
4. 混合气体的回收
设计时不同比例的混合气体回收装置的研发,漏气发生时如何补气措施,产品维护维修措施,产品废弃后的有害物质的处理等都应在理论上加强研究,制度上加以规范。
5. 无/低SF6气体的工业化生产
无/低SF6气体已有研究单位研究,绝缘性能与 SF6 基本相当,对环境没有污染,其研究成果需要工业化。能够工业化提供这种气体后,开关设备制造企业可研制使用无/低SF6气体的开关设备。
四、  国内外发展现状
1、    国外现状
国外很多公司早年就研究开发无/低SF6气体绝缘开关设备,按结构特征主要分为欧洲模式和日本模式。欧洲模式是将真空灭弧室作为快速合接地以达到免维护功能,并取消空气绝缘柜通常下接地开关快速接地的设计模式,以简化设计,依据简单就是可靠的原理,提高产品的可靠性和竞争力;日本模式是断路器上下和电缆侧均具有三位置隔离刀,且电缆侧具有快速接地开关,并具有电缆试验套管。断路器上下刀具有检修断路器功能,即 LSC-2B 的运行连续性,电缆侧三工位具有电缆试验功能。电缆试验套管为电缆高压试验引入端。日本的设计安全性更高,但整机设计和机械联锁过于复杂,产品经济性差。在箱体设计上,欧洲普遍采用激光焊接的3mm不锈钢薄板;日本则普遍采用氩弧焊接涂漆防腐处理的8mm 及以上厚碳钢板。
2、    国内现状
国内开关设备制造企业从2004 年开始研制无/低SF6气体绝缘开关设备,到目前为止,完成产品型式试验以及挂网运行的企业非常有限。国内起步比较早的企业如沈阳华利电器集团、上海天灵开关厂有限公司、江苏朗格电力科技集团苏州朗格电气有限公司、北京ABB高压开关设备有限公司等已有产品通过了型式试验和挂网运行。此外,已有十余家企业的产品正在研制中。
无/低SF6气体绝缘开关设备从研制到运行只有几年时间。由于人们对SF6气体绝缘的根深蒂固认识,加之环保气体与 SF6 气体在绝缘性能上的差距,故而,到目前为止应用较少。
无/低SF6气体绝缘开关设备不使用 SF6,不需要气体回收及防护装置,充气简单,不存在有毒电弧分解物,是真正的环保产品。环保型气体绝缘金属封闭开关设备不受大气条件限制,也特别适合于污秽和潮湿环境,是免维护产品。经过近十年的发展进程,从产品的设计制造到运行经验的积累,都取得了长足的进步,已得到用户和市场的初步认可。
3、    使用单位调研情况介绍
根据国家电网公司新技术目录及基建部[2014]228 号文件以及南网科技成果新技术应用管理办法,推广使用节能环保产品的需求,全国输配电技术协作网组织报告编写组成员和专家对设备制造企业和使用单位进行了函调和实地调研。
为保证报告的真实性、准确性和较强的参考性,通过前期对设备制造企业和使用单位的信息采集数据分析,根据设备制造企业的产品结构特点、工艺水平、测试手段、通过型式试验等因素以及产品使用数量的多少、使用环境的不同等确定调研对象。此次调研共走访5家设备制造企业,7家使用单位。对沈阳华利电器集团、上海天灵开关厂有限公司、江苏朗格电力科技集团苏州朗格电气有限公司、北京ABB高压开关设备有限公司、北京思威驰电力技术有限公司等设备制造企业开展了函调和实地走访;对国网辽宁省电力公司沈阳供电公司、沈阳三一重装国际控股有限公司、新疆巴州敦德矿业有限责任公司、国网上海市电力公司城区供电公司、国网河南省电力公司平顶山供电公司、国网四川省电力公司内江供电公司、国网福建省公司厦门供电局等使用单位开展了实地调研,并得到上述企业和单位的大力支持。
从实际调研的情况看,目前已有上千台无/低SF6气体绝缘开关设备在运行单位使用,运行时间长达十年、高寒、高海拔、高盐雾、高凝露等运行环境下运行情况良好,质量可靠,且体积小、占地小、功能全、免维护。

 附件二:会议签到表
 
 


 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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