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摘要：对环保气体绝缘开关柜的特点、结构做了简单介绍，陈述了环保气体绝缘开关柜在轨道交通供电系统的实际应用情况。
关键词：环保气体绝缘开关柜；轨道交通
随着国内轨道交通日益发展，尤其是北京、上海、广州等一线城市更是迅速。环保气体绝缘环网柜是适用于配网自动化的关键一次配电设备，该设备采用干燥空气绝缘，真空灭弧，不使用对环境有影响的材料，不需回收气体，对环境没有任何危害，属于生产、运行全生命周期环保设备。
环保气体绝缘环网柜目前已顺利通过国家级鉴定，标志着电力行业一个新起点，为电力行业突破更高的技术领域、生产更加稳定可靠的产品奠定了坚强的基础。
1.环保气体绝缘开关柜的特点和结构特征
※参数
1.额定频率/电压/电流：50Hz/12kV/630A
2.额定短时耐受电流：25kA/4s
3.额定工频耐受电压：42/48kV
4.额定雷电冲击耐受电压：75/85kV
5.运行连续性丧失类别：LSC 2B
6.内部燃弧等级：
靠墙排列 IAC A FL 20kA/1S
离墙排列 IAC A FLR 20kA/1S
开关/柜体防护等级：IP67/IP41
※运行环境
1.环境温度：-40℃～60℃。
2.相对湿度：≦95%
3.海拔≦4000米。
4.抗震：8级。
5.特别适应于高原、沿海、高寒、污秽高的区域应用。
6.不会存在像SF6开关在低温时气压逐渐变小，最后在-40℃时液化，整个过程绝缘不断下降，最后导致绝缘失效。
采用成熟方案真空断路器。真空灭弧室具有开断能力强、电寿命长、可靠性高、灭弧室部分免维护等特点，真空断路器在开断过程中不会产生很高的压力，因而爆炸的危险性较小，开断短路电流时也不会有很大的噪声。目前在普通空气绝缘开关柜中也大都采用真空断路器。
小型化。由于采用了气体绝缘介质以及合理的绝缘结构，使高压元件尺寸得以缩小；在箱形容器内布置高压元件，排列方便、集装程度高，使设备得以小型化。比空气绝缘开关柜占地面积减小了约1／3，体积减小了约1／2；35kV等级的占地面积、体积减小得更加显著。
结构模块化。采用积木方式，模块化设计，使结构简化、统一、灵活，各气室之间互不影响，通过密封箱体上预留的插座孔插接避雷器、电压互感器、电缆终端以及进行密封箱体间的插接。根据需要，可很方便地通过预留的电缆插座来增加进出线电缆的数量，也可以很方便地向柜体两边扩展。全屏蔽电缆终端进出线，采用电缆作为电源的引入、引出。插接式电缆终端可配用不同截面的电缆。
免维护。因在柜内配置了电寿命长、可靠性高的真空断路器。断路器机构采用永磁操动机构与K900控制器完美结合后，在整个寿命期主回路可以做到不检修；同时又由于密封技术的提高，在寿命期内无需维护（图1）。
信息化。正朝着信息化、智能化方向发展，同现代计算机技术进行了有机结合，具有控制、保护、测量、通信、显示、故障录波和事件记录等功能，并可实现运行状况的实时监测和故障预测。
2.环保气体绝缘开关柜与空气绝缘、SF6气体绝缘的开关设备相比，具有以下特点
体积小，仅为空气绝缘的金属封闭开关设备的1/2，大大减少土建面积，降低工程综合成本；相比SF6开关柜既包含了SF6充气柜的小型化、模块化、环境适应性强，又能够更好的保证持续供电性能等特点，并且是环保型产品，杜绝了SF6的使用，还可以适应高温、严寒的使用环境。
高可靠性，高压部分全封闭，完全避免外界环境气候对开关柜的影响，防止小动物进入，防止运行人员误入带电间隔。
免维护性，全密封、全绝缘，断路器配备永磁断路器机构可实现免维护。
安装简单方便，现场不需要在对开关柜进行任何装配。
智能化一体化，集保护、控制、计量、在线监测、通讯功能一体，可以完全实现无人值守。
3.环保气体绝缘开关柜的应用
目前SF6气体绝缘的开关设备在国内城市轨道交通工程供电系统应用已经非常广泛，上海明珠线二期、莘闵线、共和新路、广州地铁二号线、深圳地铁一期、二期工程等工程。其产品运行、维修、试验场所都有SF6气体排放。10多年前，大气中SF6浓度几乎为0，而现在预计已超过8PPT，且成直线上升的趋势。
采用环保气体绝缘开关柜主要考虑以下因素：1）运营维护工作量减少，减少了运营费用；2）防止了人流密集地区有害气体的泄漏和对环境的保护；3）运行可靠性提高，设备故障率低；4）智能化的控制，可实现无人值守；5）与SF6气体绝缘开关柜同等体积，大幅度的减小了变电所土建规模，符合城市地铁和轻轨的占地面积、空间限制等因素；6）便于扩建，可扩展性高。
4环保气体的发展趋势
空气绝缘环网柜由于体积大，受外界影响因素比较多，进而被SF6气体绝缘开关柜慢慢取代，但SF6气体在大气中的寿命约为3200年，此外，SF6通过电弧放电，分解后会产生如SF4、S2F10等多种有毒的含氟化物，严重危害人类健康、破坏生态环境。
SF6是《联合国气候变化框架公约——京东议定书》规定的六种减排温室气体之一，是导致全球气候变暖的重要因素之一，其全球增温潜势值是CO2的23900倍，是《蒙特利尔议定书》控制的温室气体中全球增温潜势值最大的气体。《京东议定书》中明确规定SF6气体作为温室气体之一，在2030年后禁止使用。所以环保型的开关柜推广是迫在眉睫。
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7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。
参考文献
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[2]周桂平.10kV柜式环保气体绝缘金属封闭开关柜的关键技术研究，《东北电力技术》 , 2015 , 36 (11) :17-19
[3]鲁诗速.配电网10kV新型智能开关柜技术研究，《电子世界》, 2015 (14) :46-49
[4]鲁诗速.配电网10kV新型智能开关柜技术研究，《电子世界》, 2015 (14) :46-49
论文作者:袁战刚
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/13
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