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1、RURAL ELECTRIFICATION充气式环网柜在低温条件下的应用姚钦绪（呼兰农电有限责任公司，黑龙江 呼兰 150050）由于我国地域辽阔，运行环境差别很大，充气式环网 柜在一些极端的环境下，例如在冬季气温低于零下 40 的东北、蒙东等地区，是否还能适用呢？极低温对户外开 闭所、环网室、箱式变电站里的环网柜的安全运行是一个 严酷的考验。本文针对这种气温极低环境下能够安全运行 的低温环网柜进行了阐述，并详细介绍了在低温环境下可 靠运行的低温环网柜大量试验验证工作。1低温环网柜的应用背景目前，国内各种配电环网柜一般都有两个壳体，一个 密封的内壳，另外一个罩在外面的金属或环保型复合材料 的外
2、壳。在低温使用条件下，一般把环网柜作为户内设备 使用，因此，各供电公司在配电环网柜招标时产品技术条 件都参照国标 GB 3906 2006、GB 11022 2011 或行 业标准 DLT 593 2006，按照正常使用条件招标使用， 个别地区在 40 +40 。 事实上， 在黑龙江、 蒙东、 吉林、 辽北地区冬天的较低温度会持续一段时间，最低气温平均 在 35 50 ，而气温极值甚至达到 55 。在这种严 寒的条件下，需要适应低温环境的专用环网柜。2低温环网柜应具备户外运行的基本特征对于低温条件下户外运行的设备来说，其较之户内 运行的设备有更高的要求。一般来说，影响设备低温条 件下户外运行的
3、主要因素有密封问题、内壳体变形、机 构凝露结霜拒动、二次设备误动或拒动等因素。因此， 低温环网柜应具备如下特征： 在结构上，低温环网柜内壳体要采用全密封全绝缘全 屏蔽的结构，操作机构内置，避免机构在低温下由于 凝露结冰造成卡滞； 机构、电机等部位采用耐-55 低温的润滑材料， 保证低温状态下的可靠动作； 辅助开关、接点等密封在气箱内部，保证控制信号、 状态信号可靠传输； 电机密封，以免低温凝露结冰，保证电动操作可靠； 低温环网柜内壳采用6 mm厚的锅炉钢制造，机械强度 较高，较低温情况下不易产生变形； 采用耐低温密封圈，保证-55 下的密封性能； 二次元件如保护、控制器、辅助开关等具有耐低温运
4、行条件； 辅助元件如电流互感器、密度表等低温条件下保证 精度； 电缆附件耐低温运行； 外壳材料缓解温差变化。近些年来，运行中的普通环网柜经常因低温下机构 卡涩，而使其合分闸操作受到影响。而低温环网柜都经受 住了考验，没有因机构卡涩而发生停电事故。这与低温环 网柜全密封全绝缘全屏蔽的结构，以及操作机构内置有着 直接的关系。从内壳体的材料来讲，低温环网柜内壳采用 6 mm 厚的锅炉钢制造，机械强度较高，较低温情况下不易 产生变形。从安全性上讲，内壳体即使在内部短路电弧情况下， 壳体也足以承受燃弧压力，这样安全性能大大提高。现有 的欧式环网柜产品采用 2.5 3.0 mm 不锈钢加防爆膜的 方式，在
5、温度较低时，防爆膜本体的膜片材料性能会产生 细微变化，由于防爆膜为精密元件，这种细微的变化极有 可能造成其爆破压力产生变化，可能造成误爆破。对运行 人员和周围设备的安全也可能造成一定的影响。3 低温条件的技术分析、验证3.1 技术分析、论证由于适应较低温度的产品属于特殊使用条件，需要对 低温环网柜的极低温条件可能出现的问题进行严格分析、 论证。低温环网柜特点分析 ： 一是共箱结构 ； 二是内壳采 用 6 mm 厚锅炉钢 ； 三是机构、辅助开关、接点、合分闸 指示等内置于气箱内部 ； 四是防凝露、冰冻 ； 这些特点都 有利于低温环境下的运行。而且，环网柜内部采用 SF6 气 体绝缘，从其液态曲线
6、看，当充气压力 0.1 MPa 时，其液 化温度为 62 。而中压充气式环网柜一般充气压力仅为0.06 MPa 左右，因此，其液化温度要低于 62 。就是说 环网柜运行温度在 55 时，SF6 气体没有发生液化，其 绝缘性能没有发生变化，一次设备绝缘基本不受影响。综合分析认为低温对环网柜的主要影响因素有以下 几方面 ：一是密封，在极低气温下，密封是否良好是最 大的难点 ；二是绝缘件低温下的绝缘性能 ；三是润滑系 统 ； 四是保护装置（电子元器件） ； 五是元器件精度（如 电流互感器、密度表等） ；六是电缆附件 ；七是外壳材542014年第02期 总第321期RURAL ELECTRIFICAT
7、IONEquipment 电气设备料及保温性能 ； 为了确保产品运行可靠，需要专门对低 温环网柜按 55 +50进行验证。3.2 方案确定验证方式 ： 采用在高低温试验箱中高低温交变的方 式模拟低温条件下产品运行是否可靠。试验执行标准 ： GB/T 2423.12008 试验 A 低温试 验方法，GB/T 2423.2-2008 试验 B 高温试验方法。试验设备 ：高低温湿热交变试验箱两台， 温度范 围： 70 +150 ， 一台用于环网柜整机验证。 另一台， 用于部分部件验证。整机验证 ： 做一台环网柜整机验证，从 40 开始， 降温梯度为 5 ，以确定现有产品能适应的最低温度。然 后，发现
8、哪个环节有问题，单独采取改进措施，分别进行 验证。保护装置 ：按军工标准采用优质工业级电子元器 件，以保证整机性能。外壳体 ：采用 GRC 环保抗凝露保温材料，再采取 措施提高保温性能。工作总结及部署 ： 每一个项目验证完成后，进行总 结，从中选取合理方案，然后组织讨论下一步工作。 3.3 验证过程3.3.1 内壳整机验证将一台按正常产品装配的低温环网柜内壳放在试验箱 中， 在 55 时检测所有密封情况， 发现所有密封圈漏气： 包括套管、航插、轴封、充气阀等密封圈。经技术论证， 确认更换密封圈材料，重新计算压缩比，到货后重新进行 验证。新材料密封圈到货后装配好环网柜内壳，重新进 行 55 +5
9、0 的密封性验证，结果所有静密封部位均 效果良好，泄漏率极低。运动部位动密封元件经过相应的 机械寿命操作，再次进行密封检查，效果良好。至此，极 寒情况下环网柜动、静密封问题均得以有效解决。3.3.2 断路器、负荷开关本体验证分别将两台开关安装在工装上，放进高低温试验箱 内。两台开关润滑系统均采用航天专用高、低温润滑脂， 以避免在低温环境下润滑脂凝固造成机构卡死。经过低温 保持，在 55 时，断路器过流保护不能够可靠动作，原 因为低温状态下，过流线圈出现异常，经过论证，找出问 题原因。改进后的过流保护线圈经过 55 +50 循环验 证， 动作可靠， 从而断路器、 负荷开关本体得到可靠验证。3.3
10、.3 RDCU-1F保护装置验证首先，验证 45 +50 ，一台断路器与 RDCU 1F 保护装置同时放置在高低温试验箱内，断路器机械操作正 常，过流保护试验不能正常动作。就是说在 45 时，保护 装置与断路器配合已经出现问题，无法实现保护可靠动作。为了查找究竟是保护装置还是断路器的问题，分别将两者一 个放在高低温试验箱外面，一个放在内部，以准确确认问题 归属，发现问题产生在保护装置上。经过技术论证，保护装 置内元器件按照工业级和军工标准选型。改进后，再次进 行此温度的验证，试验通过。继续降低温度至 50 ，保护 装置在过流保护试验时，再次不能够可靠动作。经过专家组 论证，最后改进二次回路的设
11、计，增加低温时的能量，通过 蓄能保证可靠动作。经过验证，此方案可靠合理。继续降温 至 55 ，保护装置仍然动作可靠。至此，保护装置经过改进达到了在 55 +50 的范围内可靠运行。3.3.4 密度表验证随机抽选 ZMJ60 型密度表进行验 证， 高温设定 50 ，低温分别为 45、50、55 分四个阶段每个阶 段三个高低温循环进行试验。试验整个过程没有发现漏 气，指示正常，此密度表符合 55 +50 的运行条件。3.3.5 带电显示器验证随机抽选 DXN7 T2 型带电显示器进行验证，高温 设定 50 ，低温分别从 45、50、55 分四个阶段 每个阶段三个高低温循环进行试验。起辉 电压 在标
12、 准 DL/T 538 2006 范 围内且温 度变化时没有产生影响。 同时， 在整个过程中带电显 示闪烁频率和亮度没有发生变化， 此带电显示装置符 合 55 +50 的运行条件。3.3.6 辅助开关、接插件验证随机抽取几个辅助开关和二次回路接插件，高温设定 50 ，低温分别为 45、50、55 分四个阶段，每个 阶段三个高低温循环进行试验。在 45、50 时辅助开 关、接插件均正常。在 55 时发现辅助开关接触电阻很大，说明此辅助开关不适宜在低温 55 下使用。经过技 术论证，辅助开关采取耐低温产品，重新进行验证。新的 辅助开关到货后重新验证，在 55 情况下辅助开关接触 电阻与常温下几乎无变化， 旋转操作正常。 说明辅助开关、 接插件等具备 55 +50 的运行条件。3.4 验证结论经过整机、元器件等反复验证、改进、再验证，低温 环网柜产品整机符合 55 +50运行条件， 验证全部通过。 结束语截止到 2013 年 5 月， 蒙东、 黑龙江、 吉林、 辽宁 等几个极寒地区运行的耐低温环网柜 60 多台，产品整 体运行情况良好。低温环网柜产品已经在蒙东、东北等 极寒地区取得了良好的运行经验，受到了客户的一致好 评。保证了低温环网柜能在极寒地区安全运行。（责任编辑：刘艳玲）2014年第02期 总第321期 55
