环保型金属封闭开关设备技术报告(橙皮书).doc

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1、环保型金属封闭开关设备技术报告（橙皮书）编写工作组王承玉刘兆林霍凤鸣张交锁谭燕何建庄建煌魏杰吴超徐斌雷小强丁荣谢建波高林兰剑等一、环保型金属封闭开关设备的研究背景2二、环保型金属封闭开关设备的定义和分类2三、环保型金属封闭开关设备的发展现状与技术特点31•固体绝缘环网柜32.环保气体绝缘开关柜43.两者的技术性能比较5四、环保型金属封闭开关设备存在的问题及建议61•固体绝缘环网柜62.环保气体绝缘开关柜93.其他讨论议题111一、环保型金属封闭开关设备的研究背景中压开关设备量大面广，大量运用于电网配电系统和广大的中压用户中，是坚强智能电网中不可或缺的产品，直接关系到电网的安全可靠运行。20

2、世纪50年代以來，中压开关设备发展经历了敞开式、箱式、金属封闭式等阶段，在满足设备的功能性使用耍求方面己经不存在问题，而且产品早己系列化和使用范围全覆盖。目前，创新和技术进步主要围绕着开关设备在安全性、可靠性、小型化、环保等市场和社会及时代的需求不断展开。为了保护地球环境，1997年日本京都议定书上，SF6被列为具有温室效应的气体。其中CO2的影响最大，占60%以上，SF6为0.1%,其影响目前虽小，但潜在的危害性很大。因为SF6的一个分子对温室效应的影响是一个CO2分子的23900倍，而且SF6分子的衰减周期很长，约为3200年。全球生产的SF6约50%用于电力行业，这其中的80%是用于

3、开关设备。40.5RV及以下电压等级采用真空作为绝缘和灭弧介质的开关设备己得到市场的广泛认同，采用真空灭弧室作为主要开断元器件的真空断路器、真空负荷开关等开关设备产品取代SF6介质的开关设备已经基本成定局。同时，采用非SF6的环保气体作为灭弧介质也正在研究中。因此，随着开断技术的不断进步和完善，现阶段倡导和研发环保型开关设备，已经具备了坚实的理论、技术和经济基础。二、环保型金属封闭开关设备的定义和分类提到环保，人们通常会联想到减少温室效应气体的排放，其实这只是环保的多个指标中的一个指标。环保是一个相对的概念，环保型开关设备,既需要评判防止地球温室效应的指标，也需要从一些其他2材料资源的循环

4、利用（如最大限度减少热固性材料的使用）、降低目标活动所需能量（节能）、减小产品的重量和体积（节材节地）、产品标称寿命后的再利用以及回收物质的循环处理能力和能耗等产品全寿命周期内对环境影响的指标。此外，还应考虑开关设备的环境适应性，其主耍体现在不易受周围环境的影响，包括污秽、湿热、盐雾、高海拔和大气污染等。因此，可以将环保型金属封闭开关设备暂时定义为“极少使用或者不使用对环境影响较大的介质(如SF6气体)，在产品全寿命周期内对环境影响小的并具有环境适应性的开关设备”。具体可分为三类：①固体绝缘金属封闭开关设备(SIS)；②不使用SF6的气体绝缘金属封闭开关设备，如干燥空气绝缘开关设备或N2绝

5、缘开关设备；③极少使用SF6的气体绝缘金属封闭开关设备，即在充气压力和SF6充气比例上应加以限制，例如SF6和N2的混合气体绝缘开关设备。环保型金属封闭开关设备产品主要分为两大类：①环网开关柜一额定电流630A及以下，开断电流20~25kA及以下；②通用开关柜一额定电流630A及以上，开断电流25kA及以上。三、环保型金属封闭开关设备的发展现状与技术特点1.固体绝缘环网柜固体绝缘金属封闭开关设备，通常定义为“对高压导电体相间及相对地之间主绝缘介质采用固体材料的开关设备”。常见的固体材料为环氧树脂、硅橡胶、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、三元乙丙、尼龙等高分子材料。随着环氧树脂材料制造工艺的技术进步，

6、对环保更加严格的耍3求，近年来固体绝缘开关设备成为国、内外中压开关领域的研发热点。最早应用该类型产品的是日本，紧跟的是欧洲，后來是我国。日本东芝公司在1999年研发出高性能环氧树脂材料和浇注技术后，2002年开发出了24kV固体绝缘环网柜，现在己有72kV及84kV的产品问世。在欧洲，荷兰Holec公司（现已被美国伊顿收购）采用固体绝缘材料作为环网柜产品的绝缘以减小尺寸的设计起步较早。伊顿公司将该结构产品定义为真空型环网柜，成为最先进入我国市场的此类产品。我国于2007年开始在北京出现了此类产品的首台应用。固体绝缘环网柜，其断路器断口的绝缘与灭弧采用真空介质，外绝缘釆用固体材料，由绝缘封闭

7、母线连接各个回路。绝缘筒釆用固封极柱技术,将真空灭弧室、主导电回路和绝缘支撑等有机结合为一个整体，实现全绝缘、全密封和免维护结构，体积缩小的同时也实现单元可拆换结构，扩展灵活。绝缘筒采用环氧树脂材料制成，母线采用硅橡胶材料进行封装。这种结构除了具有很好的环境适应性外还从根本上解决了SF6气体在高温地区膨胀造成的影响，因此适用于高温地区应用。固体绝缘环网柜取消了压力气箱部件，避免了高海拔地区气箱变形和放气处理问题，特别适合