高寒地区空气绝缘高压配电装置探究

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1、高寒地区空气绝缘高压配电装置探究　　[内容摘要]本文通过对断路器等设备的技术介绍，分析了高寒地区空气绝缘高压配电装置的可行性。阐述电力设备如何克服低温。[关键词]混合气体断路器高寒地区中图分类号：TM421文献标识码：A概述发电厂的高压配电装置作为电厂电能输出的一环在整个电网所处的位置尤为重要。配电装置可靠性决定电厂电能能否安全可靠稳定的输送到系统。同时对于电厂安全生产和经济效益也起到决定性的作用。目前国内电厂的高压配电装置型式可分为两大类：一类是敞开型配电装置，母线及设备均外置，依靠空气绝缘（以下简称AIS）；一类是全封闭组合电器（以下简称GIS）,SF6气体绝缘，母线及设

2、备均封闭于金属外壳中。另外，近年来还出现了一种复合电器（以下简称HGIS），将一次设备组合在一个封闭的充满SF6绝缘气体的金属壳内，出线由绝缘套管引出，母线外置。12高压空气绝缘配电装置又可分为户内布置和户外布置，但由于户内布置的高压配电装置其占地面积大，接线复杂，土建施工难度大，综合造价过高，所以还没有在实际工程中应用。空气绝缘高压配电装置一下均称作户外敞开式配电装置。户外敞开式配电装置具有很多的优点，在国内具有非常多的设计和运行经验。户外敞开式配电装置具有初投资低、设备布置清晰明朗、设备已标准化、设备的互换性和灵活性高；架空进线方便；扩建灵活；运行经验丰富等优点。但占地面

3、积大，土建工程量大，施工安装周期长；电气设备暴露在空气中，防污能力较差；运行和维护时工作量很大、检修周期短等缺点。就目前而言，因受到环境温度的影响，户外敞开式配电装置的使用范围有一定的限制。其主要受温度限制的瓶颈为断路器内的绝缘气体。目前断路器的绝缘气体为SF6气体。按照《高压开关设备和控制设备共用标准的共用技术要求》DL/T593-2006中的规定及向国内断路器制造厂了解的情况，500kVSF6柱式断路器使用环境温度最低可达到－40℃。对于环境最低温度超过－40℃的地区，户外敞开式配电装置均不适用。随着制造工艺和设备的发展，近年来出现的混合气体断路器使得高寒地区应用户外敞开

4、式配电装置变得可能。地理区域的划分12对于电厂所处位置极端温度未达到-40℃的区域，采用空气绝缘的超高压户外敞开式配电装置在电气设备的环境温度上并没有任何的特殊限制，户外布置的电气设备，如断路器、电流互感器、电压互感器、隔离开关等等，使用的温度范围一般为-40℃至+40℃。只是通过经济技术比较分析确定采用户外敞开式配电装置还是GIS。对于高寒地区，即超过-40摄氏度的区域，常规的高压配电装置限于环境温度，均不采用户外布置，普遍采用户内GIS的型式。SF6气体的特性配电装置内包括断路器、隔开开关、电压互感器、电流互感器及避雷器等电气设备。断路器是主要的操作及保护设备，是配电装置

5、的核心设备。断路器的应用条件就决定了配电装置的使用条件。由于六氟化硫（SF6）气体介质强度恢复速度快，开断近区故障的性能好，开断电容电流时不产生重燃，通常不加并联电阻就能够可靠地切断各种故障而不产生过电压，可降低设备的绝缘水平等诸多优点，所以目前高压及超高压断路器绝大部分均为六氟化硫（SF6）气体断路器。3.1六氟化硫（SF6）气体的物理特性在标准条件下，六氟化硫（SF6）气体为无色、无味的气体，难溶于水和油，容易液化，六氟化硫（SF6）的工作压力为0.2～0.7MPa。六氟化硫（SF6）气体比空气重，有向低处积聚的倾向。3.2六氟化硫（SF6）气体的化学特性12六氟化硫（S

6、F6）气体在常温（低于500℃）下是一种化学性能非常稳定的惰性气体。在通常条件下对电气设备中常用的金属和绝缘材料是不起化学作用的，它不侵蚀与它接触的物质。3.3六氟化硫（SF6）气体的电气特性具有优异的绝缘性能，在均匀电场中，六氟化硫（SF6）气体的绝缘强度为空气的2.5～3倍；具有优异灭弧性能，六氟化硫（SF6）气体的灭弧能力为空气的100倍，开断能力大约为空气的2～3倍。这是由于六氟化硫（SF6）气体及其分解物具有极强的电负性，它不仅具有优良的绝缘特性，还具有独特的热特性和电特性。电流过零前的截流小，能避免产生较高的过电压。3.4六氟化硫（SF6）气体的分解特性纯六氟化硫

7、（SF6）气体无腐蚀，但其分解物遇水后会变成腐蚀性强的电解质，会对设备内部某些材料造成损害及运行故障。（玻璃、瓷、绝缘纸及类似材料易受损害）六氟化硫（SF6）气体在断路器操作中和出现内部故障时，会产生不同量的分解物，高毒性的分解物：SF6→S+6F→SF4+F2，若有水分参加反应，SF4会进一步水解：SF4+H20→SOF2+2HFSOF2+H2O→SO2+2HFSOF2+F2→SOF412SO2+H2O→SO2F2+2HF如果有氧参加，还会发生下面的氧化反应2SF4+O2→2SOF42SOF2+O2→