一、内容简介

在我国北方寒冷地区,SF6气体在超低温环境下产生液化,导致SF6气体压力及密度下降,影响断路器的性能,引发运行故障。罐式断路器可在金属罐体上加装加热保温套,能够有效的避免SF6气体液化和密度降低,因此罐式断路器在寒冷地区得到了广泛的应用。文中对罐式断路器加热装置的设计方法进行介绍。


二、主要内容

  40.5kV罐式断路器使用在-40℃~-50℃低温环境,报警压力0.40MPa对应的液化温度为-38℃。若保证产品不报警,需要在断路器罐体外壳上加装加热保温装置,通过热传导,使得产品内部SF6气体的温度升高,满足在-50℃外部运行温度下SF6气体不液化。利用三维模型进行了仿真。建立的对称模型,保证内部腔体SF6气体体积相同和加热面积与原结构相同;去掉断路器罐体两端对流动和传热基本无影响的结构;不考虑断路器内部的发热量。


仿真判定标准,在低温、强风的环境下,需保证满足灭弧室室内SF6气体温度不低于-38℃,同时壳体外表面温度不高于100℃。

仿真分析过程:


1)工况1:罐体加热功率1500W,-50℃环境温度,10m/s风速,不加保温棉。


2)工况2:罐体加热功率1500W,-50℃环境温度,34m/s风速,不加保温棉。


3)工况3:罐体加热功率1500W,-50 ℃环境温度,34m/s风速,加20mm保温棉。


罐体加热装置的结构,由镍铬合金丝和绝缘材料组成,采用耐高低温、防腐、高绝缘、耐老化的硅橡胶及无缄纤维布,保温材料内置,并配有二次接线板。为了验证加热装置的加热效果,对其进行了相应的温升试验。

三、结论

40.5kV电压等级罐式断路器为研究对象通过Icepak软件仿真分析得出使用于-50℃环境温度、34m/s风速的极低温条件下,伴热带功率选1500W,并且裸露罐体外部、伴热带外部均加20mm的保温棉。


对罐体加热装置的结构进行详细设计,将保温棉内置在不锈钢罩壳内部,结构更为合理;二次控制部分设置了环境温度控制器与罐体温度控制器串联使用,确保伴热带投入运行时间可控,同时避免了罐体过热。


通过热电偶温升试验的验证,验证罐体加热装置的加热效果符合设计要求。


上述罐体加热装置的设计过程对各电压等级罐式断路器解决SF6气体低温液化问题具有借鉴作用。


2018年10月08日

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来源:华阳技术部

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