近日，中國電氣裝備所屬許繼電氣自主研發(fā)的40.5千伏4000安大容量氣體絕緣開關(guān)設(shè)備一次性通過型式試驗，標志著該產(chǎn)品研制成功，填補了中壓開關(guān)行業(yè)在40.5千伏4000安等級下氣體絕緣開關(guān)設(shè)備的空白，集團公司成為行業(yè)唯一具備40.5千伏4000安充氣柜設(shè)計制造能力的廠家。產(chǎn)品的各項性能指標均滿足標準要求，產(chǎn)品柜寬僅900mm、滿足1.1×4000A溫升，達到行業(yè)領(lǐng)先水平。它的研制成功為大容量新能源并網(wǎng)提供了設(shè)備基礎(chǔ)，助力“雙碳”戰(zhàn)略推進落實。
相比40.5千伏3150安氣體絕緣開關(guān)設(shè)備，該產(chǎn)品額定發(fā)熱功率增加60%(額定電流從3150安增加到4000安)，這對于產(chǎn)品的熱設(shè)計提出了更高的挑戰(zhàn)。在不增大氣箱體積的情況下，增大導(dǎo)體的散熱體積與維持絕緣距離之間存在著相互制約的關(guān)系。因此，在限定的體積內(nèi)解決內(nèi)部的絕緣和溫升問題，成為本次項目的關(guān)鍵點和難點。針對這些挑戰(zhàn)，許繼電氣進行了全面的優(yōu)化和創(chuàng)新。
絕緣可靠不放電
項目組對產(chǎn)品內(nèi)部電場進行了全面優(yōu)化，并采用了散熱—絕緣一體化設(shè)計，不僅提升了產(chǎn)品的內(nèi)部載流能力，同時針對絕緣薄弱點采用了屏蔽均壓優(yōu)化技術(shù)，顯著提升了產(chǎn)品的絕緣性能，確保絕緣可靠不放電。
額定自冷散熱好
為解決溫升問題，項目組聯(lián)合主被動散熱技術(shù)，深入研究電阻控制、輻射、對流強化散熱及相變散熱技術(shù)。通過仿真分析和實驗驗證，設(shè)計出散熱、絕緣兼具的組裝式極柱，載流能力較之前的40.5千伏3150安設(shè)備提升了27%(即從3150安提升到4000安)。針對關(guān)鍵溫升點，設(shè)計了快速傳熱組件，有效突破了氣室內(nèi)部傳熱的限制，使得產(chǎn)品在額定電流運行時，僅憑自然風(fēng)冷就能滿足溫升要求，大大提高了產(chǎn)品的可靠性和經(jīng)濟效益。
“超載”強冷退熱快
當電流超過額定值時，設(shè)備采用強迫冷卻技術(shù)，在滿足整柜防護等級的前提下，通過構(gòu)建氣箱外壁與框架之間的冷卻風(fēng)道，顯著提升了氣箱向外部環(huán)境的傳熱速率，成功解決了在1.1倍額定電流(即4400安)下的溫升問題，確保了設(shè)備在超負荷運行時的穩(wěn)定性和安全性。
隨著光伏、風(fēng)電等綠色清潔能源裝機規(guī)模的不斷擴大，新能源及工業(yè)領(lǐng)域?qū)?0.5千伏大容量氣體絕緣開關(guān)設(shè)備的需求日益迫切。許繼電氣新研制的4000安氣體絕緣開關(guān)設(shè)備負載容量可達240兆瓦，對于480兆瓦以下的新能源站，僅需采用2段母線即可滿足要求，大大簡化了升壓站的一次電氣布局，減少了設(shè)備數(shù)量，從而降低了建設(shè)和運維成本，為新能源升壓站提供了更加高效的解決方案。
安全可靠
該設(shè)備采用了氣體絕緣技術(shù)，使其不受外界環(huán)境影響，具有優(yōu)異的絕緣性能。現(xiàn)已通過1.1倍額定電流溫升測試，長期運行安全可靠。
結(jié)構(gòu)緊湊
市場現(xiàn)有40.5千伏充氣柜的最大額定電流通常為3150安，而這款新設(shè)備的額定電流達到了4000安，但柜寬僅900mm。相比同規(guī)格的空氣絕緣開關(guān)設(shè)備，其占地面積減小了50%以上。
智能控制
該設(shè)備采用先進的智能化控制方案，基于關(guān)聯(lián)規(guī)則和權(quán)重系數(shù)的評估方法，能夠精準地根據(jù)電流負荷大小和溫升狀態(tài)信號來判斷何時啟動風(fēng)機進行強制風(fēng)冷。同時，為了滿足不同應(yīng)用場景的實際最大電流負荷需求，設(shè)備支持分類分級定制不同的配置方案，從而實現(xiàn)社會經(jīng)濟效益的最優(yōu)化。(于 盟)
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