灭弧室

为缩小配网线路停电影响范围，大幅缩短停电时户数，提升配网自动化水平，宏力达研发了一二次融合12kv支柱式智能真空断路器。在2019年中国电力企业联合会组织召开的“一二次融合12kv支柱式智能真空断路器HLD-ZW3212JG/630-20”产品鉴定会上，鉴定委员会一致认为，该产品综合性能达到国际先进水平，其中超低功耗控制终端、集交流传感器/电容取电/真空灭弧室一体化固封极柱达到国际领先水平。 该产品将交流传感器及取电模块与一次本体深度融合，支持电量采集、就地型馈线自动化、单相接地故障就地检测和隔离等功能。其产品特点有：具有远方/就地工作方式的自动切换；集高精度交流采样、短路/接地故障处置、线损测量、无线通信等于一体的超低功耗控制终端；集交流传感器、电容取电、真空灭弧室 于一体的固封极柱；基于接地电流基准突变暂态判据，结合三相电压电流、故障电流方向、零序电流和零序电压的稳态判据，进行小电流单相接地故障区域研判及其就地隔离。该类型智能开关具有自适应综合型就地馈线自动化功能，不依赖主站和通信通过短路/接地故障检测和级差保护等技术，自适应多分支、多联络配电网架，实现线路故障选择性保护，短路和单相接地故障就地隔离，不影响非故障区域供电，可以大幅提升供电可靠性。自2017年起在浙江省、福建省、陕西省等地区挂网运行，设备运行状况良好。

根据国际大电网会议（CIGRE）统计结果，高压断路器的电寿命是影响断路器使用年限的主要因素之一，而弧触头与喷口是决定电寿命长短的关键部件。 随着我国西电东送“八交十一直”投运以及跨区域联网的工程不断建设运行，电力系统容量不断增长，短路容量不断增加，对断路器开断短路电流的能力提出了更高要求。其中，交流滤波器断路器需根据系统负荷波动进行频繁投切，投入容性负载的关合涌流对灭弧室弧触头、喷口有明显的烧蚀累积效应，对断路器的电气性能造成影响。线路断路器在多次开断短路电流，弧触头、喷口承受多次电弧烧蚀的累积效应后，是否满足继续运行的要求，也需要对其电气性能状态进行正确评估。 但是由于喷口材料的特殊性（聚四氟乙烯），无法通过离线或者在线的电气试验手段检测喷口的状态，业内常规做法均是在断路器大修时解体灭弧室并对喷口进行检查或者更换，但是存在以下问题： 在灭弧室大修解体前，无法提前得到喷口的损耗数据，无法预知喷口在大修前的隐患。即使对灭弧室状态存在怀疑并进行解体检查，设备停电、更换处理等措施也需消耗大量资源。 因此，在不解体的情况下准确评估断路器灭弧室喷口的烧蚀状态是亟需解决的问题。 传统组分测试只能乍为断路器发生击穿放电的辅助手段，传统气体组分不能正确反映开合额定电流时断路器烧蚀情况，而且目前国内外尚无相关文献提出在非解体的条件下检测断路器喷口烧蚀状态的方法，也缺乏对气体组分CF4所包含的特征信息进行解码，本成果采用双氦离于气相色谱法，持续检测$F6气体中H2、Air、CO、CO2、CH4、CF4、C2F6、C3F8、 H2S、SO2、SOF2、SO2F2、COS、CS2等杂质组分含量，提出以CF4特征气体的演化规律有效评估断路器喷口烧蚀程度的方法。 本成果主要针对自能压气式SF6柱式断路器开合电流累积效应开展研究，结合开合电流过程中气体组分变化以及喷口解体检查结果，提出喷口烧蚀状态评估方法，并研制相应的测量仪器。

《南方电网35kV~ 500kV变电站装备技术导则及电力设备检修规程》对高压断路器、GIS 及变压器等高压电力设备也提出了规范化检修要求，要求瓷柱式断路器及GIS应在环境满足检修要求条件下开展灭弧室大修检查。 然而，由于技术条件及环境条件限制，断路器及GIS解体大修工作大多只能在工厂内部开展，无法在现场开展，导致工作延期、超期情况时有发生:且即使在现场开展检修，后期水分超标、局部放电试验不合格等二次处理也为检修人员造成了极大负担。设备的可靠性也无法得到保证。因此，无论从经济的角度还是从提高检修设备可靠性的角度来看，推广一种可拆装的无尘检修车间很有必要。 2015年开展110kV黑山站I段GIS解体大修工程，返厂检修方式，耗时17天，耗资98万，电网运行风险大，一旦II段母线电源点发生故障，将发生大面积停电事件，影响用户衣食住行，其造成的直接经济损失及社会影响将无法预估。 多功能便携式无尘检修车间彻底解决了上述问题，针对今后设备规范化检修的要求也具有重大推广价值。

固体绝缘开关柜（以下简称开关单元）是一种全密封的供电单元，使用真空灭弧室做为负荷开关、断路器的主开关元件，采用固封极柱技术，真空灭弧室及与其连接的导电体全部固封在环氧树脂壳体内，隔离/接地开关也被密封在环氧树脂壳体里，机构以及90%的传动部件都密封在机构箱内，达到极佳的防腐效果，杜绝了产品因腐蚀而造成故障的可能性。彻底杜绝使用S6气体，防护等级达到IP67，确保了运行可靠性和人身安全，并且实现了免维护。 环网单元适用于12kV、50Hz的三相交流配电系统，用于环网供电或终端供电。可装入紧凑型箱式变电站中，用于配电变压器的控制和保护。

ZH3-72.5型环保型气体绝缘组合电器（CGIS）为我公司自主研发、填补国内空白、技术水平国际领先的环保型新产品。适用于额定电压72.5kV、三相交流50Hz的电力系统，能够接受和分配网络电能，并实现系统正常运行的测量、监控、通讯、控制及故障状态保护等。 Z3-72.5型环保型气体绝缘组合电器首次将真空灭弧室的固封技术应用于72.5kV电压等级的产品中，是集真空灭弧技术、固封极柱技术、气体绝缘技术和界面绝缘技术于一体的新一代高压成套组合电器。产品采用智能控制和保护单元，具有完善的控制、保护、测量功能，完全可以满足配电网络小型化、智能化、绿色环保的需求。产品通过了国家高压电器产品检测中心的型式试验验证，获得多项国家发明专利和实用新型专利，拥有自主知识产权。

ZWHG-12/T630-20型户外高压交流真空隔离断路器具有独特的灭弧室结构设计，本体和操纵机构均采用SF6绝缘气体全密封的结构，体积小，防凝露免维护，开关主要特点是将隔离断口与断路器断口同时内置于壳体，采用曲线导板轨迹联动的弹簧操纵机构保证双断口时间间隔≥25ms，从而保证该隔离断路器关合与短路开断的可靠性与安全性。同时符合国家电网公司发布的配网标准化物资固化技术规范对一二次融合成套柱上断路器制定的标准，顺应泛在电力物联网的发展趋势。

本断路器采用一体化结构，操动机构与主导电回路分别前后布局设计。操动机构可选模块化结构，结构紧凑性能稳定。主导导电回路可选三种不同形式的极柱，有固体绝缘环保型的高强度尼龙固封极柱，固体绝缘APG工艺生产的环氧树脂固封极柱，复合绝缘环保型普通绝缘筒极柱。固体绝缘与复合绝缘的极柱均大大减少粉尘对灭弧室外表面的聚积，特别是固体绝缘型的极柱起到保护真空灭弧室及抗外弧电功能。

大容量换流变压器用6000kVA有载分接开关，实现了超（特）高压直流工程换流变压器（柔直变压器）全产业链自有化，解决了耐烧蚀真空灭弧室触头、长寿命波纹管等制造难题，性能指标达到同类产品国际领先水平。成果正在申报国家能源局能源领域首台（套）重大技术装备，项目成果可应用于国内外新建直流工程换流变压器，可对在运换流变压器有载分接开关进行自有化替换，保障西电东送主网架安全稳定运行，实现我国特高压电网建设关键装备自有化，带动国内产业技术升级。

本户内真空断路器是12kV产品规格系列齐全的第三代固封式真空断路器，其极柱将超低阻型真空灭弧室及一次回路主导电件固封在环氧树脂内可适用于恶劣工作环境。固封极柱中缓冲层的应用保证了固封极柱在各种运行环境下更为可靠。固封极柱固体绝缘从一定程度上替代了SF6气体作为外绝缘的需要，因而更加环保。创新型的模块化弹簧操动机构可靠性高，维护方便。

本专利具有完全自主知识产权，依据本发明研制的断路器产品，为国家电网坚强智能电网提供了重要零件，为国家电网重点工程的建设做出了突出贡献。本专利提高了电网技术和装备水平，推动了行业技术升级，提升了高压开关的可靠性，为我国占领高压开关领域的制高点提供了技术支撑。依据本发明研制的灭弧室和断路器产品，开发设计了满足耐振性、热容量要求的电阻串结构，和轴向尺寸最小化的灭弧室。实现了电阻断口与主断口最简化连接结构形式，确保了断路器操作可靠性的问题。对提高断路器自身及电力系统的稳定性有重要意义，对保障国家和公共安全提供了一定的科技基础，对构建和谐社会、实现可持续发展带来巨大的社会和经济效益。在研制该灭弧室和使用该灭弧室断路器的基础上，利用该专利技术还能推广到其他电压等级的断路器灭弧室布置上，形成了公司超高压、特高压等级产品技术系列，有效地支持了电网的建设。随着使用该专利技术的产品推广和应用，有效促进了相关结构设计技术的升级和发展，促进了加工及装配技术水平的明显提升，且推动了相关行业规模的迅速扩大。随着国家电网公司电网建设的快速推进,新的建设需求必然要求配套产品性能更优越、性能更可靠,基于此国网公司提出了着力推进电网高质量发展的战略思路。实现“系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体”为目标，以功能需求为导向，远近结合，既有创新又有可操作性。电站内一系列设备需要技术升级，始终坚持把建设以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网，打造广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控的新一代电力系统作为核心任务。而断路器是电网系统中重要部件之一。本专利中的合闸电阻布置在主断口动端组件侧的灭弧室结构为断路器的核心部件，依据本专利生产的断路器产品有力地支持着特高压坚强智能电网的建设，该技术属于国家明确鼓励和重点支持的技术，对于促进国网新的电站建设及人民生活水准和电力行业的快速发展有较好的促进作用。