周灵威、戴瑶好
华仪电气股份有限公司浙江省温州市 325600
摘要：作为常用设备，环网开关柜具有操作简单、成本低廉的显著优势，因此被供电部门广泛用于二次配电系统中。但据调查，环网开关柜内部绝缘气体主要是六氟化硫，由于这是一种受限制的温室气体，在使用过程中存在的泄漏问题会严重损害人体身体健康，故此加快环保型气体的研发，是目前电力企业实现可持续发展的重要基础问题。
关键词：环保；预装式；配网开关站；成套开关设备
引言
六氟化硫（SF6）最早由法国化学家Moissan和Lebeau于1900年合成，是一种人造惰性气体，具有优秀的电气性能，以六氟化硫（SF6）作为绝缘介质的气体绝缘开关柜因其紧凑、少维护、不受外界环境影响等性能成为中心城区以及空间受限或环境恶劣地区的优选解决方案。然而，六氟化硫（SF6）是《京都议定书》确定的6种被限制的温室气体之一，其GWP高达23900，一旦释放到大气中需要3200年才能彻底降解。近年来，随着对国家对环保的重视、公众环保意识的提高以及绿水青山理念深入人心，六氟化硫（SF6）的环保替代呼声渐高，如何让气体绝缘开关柜在发挥其独特优势的同时也能对运维人员、公众及环境友好变得迫切而有意义。
1环境友好型中压开关设备概述
研究表明，六氟化硫（SF6）分子的温室效应是二氧化碳（CO2）分子温室效应的24万倍，而且六氟化硫（SF6）分子很难分解才能在自然环境中生存约3200年。全球大约50%的六氟化硫（SF6）气体生产用于电力行业，开关设备约占80%。我国六氟化硫（SF6）气体污染更加严重，由于维修人员缺乏环保意识，在用电器修复六氟化硫（SF6）充电设备时，六氟化硫（SF6）的回收不足，因此六氟化硫（SF6）的平均压机位置虽然很合适，但由于不环保，研制不带六氟化硫（SF6）气体的中性压力开关设备技术已成为研究热点，二氧化碳（CO2）、六氟化硫（SF6）和氮气(N2)的固体隔离开关、干燥空气或氮气(N2)隔离开关或混合气体隔离开关。
2隔离气体开关柜结构的环境方面
根据《京都议定书》，研究机构近年来加快了其他无害环境气体的开发，尽管它们在性能方面具有重大优势，因为它们限制排放，将其作为渗漏造成的安全风险。虽然与氯化硫相比，某些地区氮素流失有一定的弊端，但工作人员必须完成以下任务，以确保最大限度地利用优势，即根据不同的结构位置和功能优化极形设计；复合绝缘是降低氮介质电磁场强度的有效方法，其中要求采用厚度和强度相结合的绝缘降低电场强度。要减小力场的不等式，请选择大直径母线。为了降低氮气介质中电场的强度，需要真空和保护。
3环保型预装式成套开关设备方案
环保型预装式成套开关设备方案主要借助预装（制）式、模块化等技术，把环保气体柜、二次设备、辅控系统等组合安装在舱体内，构建一种新型电气设备，因不含电力变压器，故该设备只能称为成套开关设备。依据《国家电网公司配电网工程典型设计１０ｋＶ配电站房分册》（以下称“国网典设”）中１０ｋＶ开关站的典型设计，本方案采用两段独立母线，主母线和进出线断路器额定电流选择为１２５０Ａ，开断电流为２５ｋＡ。站用变采用负荷开关熔断器柜，ＰＴ柜设置三工位＋熔断器，进线互感器变比为６００／５A，出线互感器变比为４００／５A，充气柜共２０面。
4中压环保气体绝缘开关设备关键技术应用策略
4.1选择正确绝缘气体
目前最热的气体是氮气(N2)、干燥空气、六氟化硫（SF6）以及一些较新的合成气体。但是，六氟化硫（SF6）-氮气(N2)混合是几乎与大气具有相同绝缘性能的氮气(N2)和六氟化硫（SF6）的相结合，考虑到在发生重大泄漏时六氟化硫（SF6）绝缘方程会收敛到通风不足的空间，可能会使人员受伤。从这个意义上说，空气是保护环境和安全环境的更好选择。当电压为40.5kV或更高时，干燥空气和氮气(N2)绝缘障碍在两个方向突出，以提供无害环境的替代方案。1)继续使用干燥空气或氮气，并通过重新设计设备，增加设备体积或增加气体压力。2)选择另一种隔热性能较好的气体。本文基于第二章所述的设计思想，即在不改变设备体设计、关键部件和参数的情况下满足环境要求。根据90%温室气体的环境影响、绝缘能力和合理化性能，测试了基于干燥空气(干空气+C5F10O)的新型混合气体的研制。
4.2用环境气体取代六氟化硫（SF6）
六氟化硫（SF6）气体的回收处理更差，废气一般经过简单的过滤吸附或直接排放到大气中，而且再国内目前还没有针对六氟化硫（SF6）气体再生处理的回收抓鬼年至，在环境保护方面，最好从根本上消除氟氯烃的产生，而不是被动地回收它们。在欧洲，由于越来越严格的环境保护努力，氟氯烃的使用日益受到限制。许多欧洲国家，包括德国、西班牙、意大利、挪威、瑞典和其他国家，现在也在使用含有尼安德特硫化氢的新技术，不仅维持产品的原始外观和尺寸，而且改善用户应用。施耐德电气可以将开关设备与数字技术连接起来，以取得更好的效果。热风箱开关的新技术已成功应用于几个试验项目。
4.3建筑燃气压力和环境保护绝缘
绝缘设计直接关系到开关柜的尺寸和气体压力，无论干燥空气还是空气加其他惰性气体 ，更换配件的整体绝缘性能均低于六氟化硫（SF6），特别是干燥空气约有一个。隔热性能降低50%。当混合料和水的混合量较小时，有两种简单且技术上简单的方法可确保绝缘性能。1)增加距离。2)增加气体压力，但增加间隙会增加开关柜的尺寸，这与气体绝缘开关的紧凑特性相矛盾；将气体压力提高到1.6 bar或更高，意味着对气体外壳的要求更高，这既影响了泄漏控制，也影响了设备的成本。上述因素考虑在均匀力场中，通过抑制、冷却气体和优化极谱仪来改善空气间隙的电气分布，从而增加空域的输入电压。
4.4电气技术控制的应用
当前电气控制中使用的人工智能有三种类型:神经网络控制、模糊控制和专家控制。例如，神经网络控制系统通过模拟人类神经活动和在互联网技术不断发展的信息时代，成为有效控制的基石；而专家控制则是一种专业智能，通过理论技术的有效结合，大大提高了电气设备运行的安全性和可靠性。模糊控制基于模糊语言和模糊推理，并严格遵循专业知识
结束语
预装式成套开关设备采用干燥空气绝缘的充气柜，环境耐受能力强，具备免维护特点，现场施工量少，减少了建筑垃圾的产生，设备和建站模式都符合绿色环保的要求。预装式成套开关设备整体占地面积约为30m2，大幅缩小。充气柜采用两段母线或单母分段，固化外形尺寸和接线方案，降低了非标设计，方便运输与安装；设备一体化设计、整站交付、二次隐藏式接线，对外只有通信线，减少了现场施工量和对外接口。本文提出的解决方案对配网领域10kV开关站的建设具有推进意义，是配网领域新的建站模式。
参考文献
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