12kV环保气体绝缘环网柜
环保型气体绝缘环网柜
1、随着全球气温的升高，温室效应气体越来越受到重视， 作为电力开关柜中大量使用的SF6气体将被限制使用， 因此开发新型的气体绝缘柜越来越重要，N2气作为一种 方向将在电力设备中使用。而且N2气在全寿命周期内对 环境影响最小。
SafeRing Air N2气全绝缘环网柜 二 环保型环网柜结构设计
CF
CV
CCC
CCV
CCF
CCFF
CCVV
HSLM6-12(HB) SafeRing Air N2气全绝缘环网柜
四 环保型环网柜单元与组合方式
侧出方案连接
完全的模块化设计方案可 以和所有的功能单元合并 使用
可以是左,右或是双向 带电指示单元可用
HSLM6-12(HB) SafeRing Air N2气全绝缘环网柜
12kV
2018
SafeRing Air N2气全绝缘环网柜
二 环保型环网柜结构设计
C：负荷开关单元 V: 真空断路器单元
F：负荷开关-熔断器组合电器单元
D/De:母线提升/带接地开关单元 SL: 母线分段开关模块单元（负荷开关） SV：母线分段开关模块单元（真空开关） M：计量柜单元 PT：电压互感器柜单元
真空断路器/负荷开关
真空室灭弧室灭弧 630系列套管 N2气绝缘 3mm 304不锈钢 单独气室宽度仅430mm 三工位双簧操动机构 气箱体 IP67 开关柜 IP4X
HSLM6-12(HB) SafeRing Air N2气全绝 缘环网柜
二 环保型环网柜结构设计
断路器本体和三工位隔离开关
四 环保型环网柜单元与组合方式
可扩展连接
•最小的扩展空间需求 •可选择预扩展连接 •绝缘堵头 •左右两侧扩展 •独立的模块 •达到额定电流
Safe-12型 12 kV SF6绝缘环网柜和紧凑型开关柜 产品说明书
• 融入了ABB 十几年的环网柜制造经验• 针对12 kV 系统设计• 安装运维更方便—产品说明书Safe-12型12 kV SF 6绝缘环网柜和紧凑型开关柜4S a f e-12型12k V S F6绝缘环网柜和紧凑型开关柜产品说明书—1 概述ABB公司在2001年向中国市场推出了SafeRing/SafePlus系列SF6绝缘环网柜和紧凑型开关柜，广泛应用于城市配电网、住宅小区、工厂、高速铁路、风力发电等领域，得到了客户的认可。
在总结这十几年的产品应用经验基础上，ABB公司于2018年推出了专注于12 kV电压等级的SF6绝缘环网柜–Safe-12。
Safe-12产品保留了Safe系列产品的诸多优越性：• 高安全性和可靠性（1）全绝缘全密封结构，气箱防护等级为IP67。
所有高压带电部件均密封在气箱内，完全可以避免操作人员及运维人员触碰高压部件，确保运维人员的人身安全。
同时，可以避免外界环境中的潮气、灰尘等有害物质影响带电部件的绝缘水平和运行寿命，确保设备在整个寿命周期内可靠运行。
（2）可靠的机械和电气联锁，可以保证操作人员的人身安全。
（3）较低的SF6气体泄漏率，并可监视或远传气箱内的SF6气体压力，确保产品工作于安全状态。
（4）完善的防燃弧设计，可以防止在产品内部出现故障时，高温高压气体对人员的伤害。
• 紧凑的产品结构和免维护的设计Safe-12依然采用325 mm的间隔单元宽度，是目前市场上最紧凑的产品之一，可以使本产品安装于城市的道路两侧，也可以方便搬运到地下室，帮助客户节约土地使用成本带电部件密封于气箱内，整个寿命周期内这些部件是无需维护的，免维护的设计可以帮助客户节约运维成本。
• 模块化设计，功能选配灵活Safe-12也采用模块化设计，各功能单元可以按照项目要求灵活组合，还可以将各功能单元设计成共气箱的结构，也可以将各个功能单元设计成单独气箱技术参数5—2 技术参数技术参数•正常环境条件Safe-12一般在正常的室内条件下运行/服务，符合IEC 62271-1/GB/T 11022-2011。
12KV,24KV,40.5KV户内交流高压SF6环网柜技术参数
参数额定值表1序号名称单位数据1额定电压kV122440.56/7.2/10/1113/15/17/2033/35/36/382额定频率Hz50/6050/6050/603额定绝缘水平(所充SF6气体0.07Mpa/20℃时）雷电冲击耐压相间,相对地kV75125185断口85145215工频耐压1min相间,相对地kV426495断口50791104零表压下的绝缘水平工频耐压1minkV30反相耐压1min30最高相电压5min95额定电流A630(400)630(400)630(400) 6额定开断负荷电流（0.07Mpa/20℃时）A630(400)630(400)630(400) 7零表压下开断电流A630630630 8峰值耐受电流kA5031.531.5 9额定短时关合电流kA5031.531.5 11额定短时耐受电流KA/s20/420/420/4 12额定电缆充电开断电流A252525 13额定线路充电开断电流A161616 14额定闭环开断电流A630630630 15激磁电流A212121 16额定电流开断次数次≥400≥400≥400 17额定工作压力MPa0.070.070.25 18每相主回路电阻μΩ≤150≤150≤150 19气体相对泄漏率年≤1%≤1%≤1%20SF6气体水份含量出厂交接值ppm≤150≤150≤150开关运行值ppm≤300≤300≤30021机械稳定性操作次60006000600022额定操作电压及辅助回路额定电压VDC220/110/48/24DC220/110/48/24DC220/110/48/24 AC220/110AC220/110AC220/11023重量M型kg115125135 A型13514515524机构箱和控制器防护等级IP44。
环网柜(SF6气体绝缘)
7
负荷开关模块-F 操作面板示意图
气体压力表
主回路操作孔 带电显示器
接地回路操作孔
可视窗口
8
组合电器模块-R 操作面板示意图
气体压力表
主回路操作孔 主回路分闸器 接地回路操作孔
带电显示器
可视窗口
9
负荷开关模块-F 主回路/接地回路
负荷开关后部透视图
负荷开关有合闸、分闸及接地三个位置.当触头(梅花
防止带电挂(合)接地线(接地开关);防止带接地(开关)合闸;防止误入 带电间隔。）操作装置配备有挂锁装置，可实现互为闭锁， HSM6-12(SM6)-F
尤其是为避免误操作，通过可视窗可以清晰看到接地开关 和主开关的动静触头的合分状态位置。 2)触头系统 触头系统采用梅花瓣型触点，触头端部由耐弧材料（铜钨合金）制成，保证了触头的长寿命及关合大故障电流能 力。
公式中： （1-1） b ——O形圈密封圈周长，b=πD0（D0为O圈中径） δ—— O形圈与法兰分离间隙 l —— O形圈压紧时与法兰接触环面宽 η—— 流体的动力粘度 （在101.325KPa,0℃时为0.0142mPa·s） Δ p —— 壳体内外压差， Δ p=p0（压力表示数）
密封
影响密封效果的几个方面
触头)位于分闸位置时,它有足够的绝缘距离.用一个操作手 柄可以分别对主回路及接地回路进行合分操作,主回路和接 地回路之间有机械连锁.
主回路合闸
两回路分闸
接地回路合闸
10
气体绝缘环网开关设备—模块式方案
方案1 方案2 方案3
FFF
FFR
FRR
11
气体绝缘环网开关设备—模块式方案
HSM6-12(SM6)紧凑式开关柜
12KV环网柜使用说明书
产品介绍环网柜是俗称，一般指用于环网线路中或终端的SF6负荷开关及SF6负荷开关+熔断器组合电器。
SF6负荷开关是近年来不少用户体会到的一种优良负荷开关，除电寿命长，开断力强等与真空负荷开关有共同的优点外，其突出优点是容易实现三工作位(接通、断开和接地)，小电流(电感、电容)开断，抗严酷环境条件能力强。
适宜在城乡中压配电网推广应用。
负荷开关是带有简单灭弧装置的一种开关电器，使用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的负荷开关称为SF6负荷开关，它可以作为关合和开断负荷电流及过载电流用，亦可以作为关合和开断空载线路、空载变压器及电容器组等，凡具有接通、断开和接地功能的三工作位负荷开关，都有结构简单、价格便宜的特点。
只是负荷开关不能断开短路电流。
SF6负荷开关+熔断器组合电器是由SF6负荷开关来承担过载电流(此过载电流对SF6负荷开关来说仍在负荷开关额定开断电流的范围以内)和正常工作电流的关合和开断，并且还要求承担"转移电流"的开断。
而变压器高压侧的短路保护和过载保护由高压限流熔断器来承担。
这时一组SF6负荷开关及三个带触发器的熔断器，只要任何一个触发器动作，其联动机构会使负荷开关三相同时自动分闸。
两者有机的结合起来，就可满足配电系统各种正常和故障下运行操作保护的要求。
中置柜指的手车柜，如KYN18，KYN28（GZS1），目前主要指KYN28（GZS1），可靠墙安装，现已系列化，国内生产厂家多，五防齐全，可配VS1，VD4，ZN63等进口或国产断路器。
首先要看你这个水处理项目是不是很重要，按照常规来讲，水处理设备不属于Ⅰ类负荷，而且变压器才500KVA，从变压器的容量可以看出，你这个水处理应该是个比较小的污水处理站（可能是某个厂矿在环保的压力下新建的用来处理污水用的），所以用环网柜足够了，2台环网柜的投资远远小于你用2台中置柜的，业主（甲方对你给他省钱他应该很高兴），而且从实际来讲，安装环网柜一般都是因为一个原因：负荷侧（因为污水处理一般都建在市区的边上或工厂的边上）距离高低压配电室比较远，所以变压器的进线前要有刀闸和断路器，以便将高压配电室到变压器之间的这段长电缆用环网柜做个隔离，万一电缆发生事故使其不致于直接波及变压器，另外，当变压器临时检修时好做就近断开电源用，环网柜之上还有高压柜（本身有综合保护），环网柜之下的低压进线还有断路器（建议你选用施耐德的MT断路器，各种保护比较全），所以保护的重任几乎就不大用环网柜来承担（好的环网柜的保护能力还是很强的），所以用环网柜是完全可以的。
12kv充气式环网柜气箱的设计研究
12kv充气式环网柜气箱的设计研究发布时间：2021-01-15T06:55:37.156Z 来源：《中国科技人才》2020年第23期作者：袁权徐巧靖李恩霖詹华栋[导读] 气箱属于充气式环网柜的关键配件和核心元件，在环网柜中扮演着重要角色，气箱在工作压力的作用下或者是爆破压力下，可以形成巨大的能量，这种巨大的冲击波会造成设备的损伤，影响设备的使用性能和寿命，降低环网柜的运行效率，基于此，对气箱进行合理的优化升级是十分必要的，可以确保设备运行的质量与效率。
1默飓电气有限公司浙江温州 325000 2浙江飞达电器有限公司浙江温州 325000 3默飓电气有限公司浙江温州 325000 4万控智造股份有限公司浙江温州 325000摘要：气箱属于充气式环网柜的关键配件和核心元件，在环网柜中扮演着重要角色，气箱在工作压力的作用下或者是爆破压力下，可以形成巨大的能量，这种巨大的冲击波会造成设备的损伤，影响设备的使用性能和寿命，降低环网柜的运行效率，基于此，对气箱进行合理的优化升级是十分必要的，可以确保设备运行的质量与效率。
本文将重点研究气箱的优化设计措施，以便可以为环网柜的性能提升提供保障。
关键词：气箱；充气式环网柜；设计研究引言：在经济发展的推动下，开关柜行业得到了迅猛发展，应用前景十分广阔，12kV环网柜具有体积小、全天候、全封闭等显著特点，因此应用范围十分广阔。
一经研发成功，就得到了城市配电网的大范围使用，在目前的配电系统中发挥关键作用。
其稳定性可以对整个配电网络造成影响，气箱作为核心元件，其重要性不言而喻，气箱的结构将会影响环网柜的高效运行，因此，加大对气箱的研究力度十分必要。
1气箱工作原理在实际应用中，充气式环网柜属于重要的配电设备，在配电系统中地位非常突出，是主要设备之一,其使用性能和稳定性可以影响供电的能力和电力系统运行的状况，只有确保气箱处于平稳运行的状态，电网供电才可以更加安全和高效。
环网柜具有多种类型，其中充气式环网柜在众多类型中应用范围较广，具有体积小的显著优势，并且安全可靠系数高，因为其自身的优点获得了业界的高度一致认可。
SFG-12气体绝缘环网柜充气柜附件
独立创新的灭弧栅罩，灭弧能力强, 转移电流可达到1700A，满足大容量用 户需求。 负荷开关可以加过流保护装置,在0630A范围内实现过流跳闸。
五、 技术优势及主要元器件——技术优势
为了优化气箱内的电场分布，主母线设计为带 R5圆角的矩形铜排（40*8），组合电器回路 母线为Φ1 0铜棒；对可能引起的局部电场尖端 的部位，如母线连接及固定处，均装了金属屏 蔽罩，用以均匀电场，提高绝缘强度。
公司生产实力（充气柜）
公司生产实力（充气柜）
公司生产实力（公司大门）
充气柜中的铜母线
+V
六、生产设备——机器人焊接工作站工作流程
1
卸工件
工件装卡
焊接就绪
卷帘门放下
识别工件
机器人定位
2
调节姿态
卸工\ 件 在操作位 置卸下夹 具上焊接 完成的工 件返ຫໍສະໝຸດ 原点卷帘门打开恢复位置
焊接完成 步骤解析
工件\装卡
将点固好 的工件吊 装到夹具 上装卡
焊接就绪
按操作盒”就绪” 按钮，夹具滑台 动作，将变位机、 夹具、工件滑到 焊接 房内
12 50 630 42/48 75/95
630 630 31.5 31.5
T模块 组合电器
12 50 630 42/48 75/95
1700 31.5
V模块 断路器
12 50 630 42/48
75/95
四、 HSM6-12系列环网柜主要特点
简单优化的气箱结构
高性能,高可靠性的负荷开关
开关触头系统采用抗熔焊能力强的银 与石墨合金,有效防止短路时触头发生 熔焊,保证开关的分断、关合能力。 气箱内有干燥剂和稳定剂AL2O3,促 进SF6气体的加速还原并保持气箱干燥, 保持开关运行的最佳环境。 气室电场优化设计，大大提高绝缘强 度,零表压状态下仍可正常运行。
环保气体环网柜
环保气体环网柜随着双碳目标逐步推进，电气领域去SF6化发展迅速，低电压小电流的环网柜首当其冲，12kV环保气体环网柜已经不是新鲜的产品，超过百家企业可以供货，某省网招标130多家环保气体厂家参与投标。
LK、GDY等配套供应商均可提供开关机芯(断路器+三工位开关)及其操动机构，并提供柜体、气箱图纸，成套厂主要按图生产，组装开关单元就成为一套环保气体绝缘环网柜。
环保机芯主要有几种，一是GDY式，采用环保绝缘材料压铸的真空灭弧室极柱+绝缘主轴三工位开关。
二是LK式，绝缘屏蔽真空灭弧室，三工位开关加大电气间隙加绝缘罩，六角尼龙棒主轴。
三是在SF6开关的基础上适当加大开距、爬距，并增加均压环等措施实现环保气体绝缘开关单元。
环保气体绝缘环网柜国网标准柜宽度420mm，最新标准化标准统一为上隔离接地三工位开关，这也是结合实际情况定义的，下三工位开关需要具备接地关合能力，一般要求最少E1级2次关合，优质则要求E2级5次，对于SF6气体绝缘环网柜，SF6具有较强的绝缘性能、灭弧能力，因此首先接地开关的断口间隙很小，一般60mm左右，触臂长度短，接地开关转动惯量小，操动机构弹簧做功的能量转换为角速度，因此合闸速度大; 而干燥空气或氮气气体的绝缘强度只有SF6的1/3，需要很大的电气间隙即一般大于150mm，也就是说和空气绝缘开关柜使用的接地开关如JN15-12等尺寸接近，而环网柜操动机构弹簧远低于JN15合闸弹簧的做功能量，因此合闸速度低于关合短路电流所需要合闸速度。
其次空气中击穿距离大，关合过程很早会击穿引起触头烧蚀，电弧不易熄灭。
SF6绝缘性能、灭弧性能则使击穿距离很小，电弧快速熄灭。
因此关合短路电流更容易。
采用合成气体C4+CO2等混合气体，绝缘强度与SF6相近，因此接地开关开距可以很小，合闸速度快，但电弧会导致合成气体分解，从而绝缘强度降低，因此采用上三工位开关接地关合通过断路器实现短路是非常好的方案，真空灭弧室可以满足多达30次的短路关合能力，因此接地开关本身无需具备关合能力，只需满足动热稳定即可。
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产品整体外形
低压室
1、整体分为三个模块部件，三个模块 独立装配，整体组装：
开关 单元
① 开关单元（主回路+操作机构）； ② 低压室； ③ 柜体钣金部件； 2、并柜母线采用侧出上下布置；
柜体
泄压通道
3、柜壳尺寸：宽400*高1500*深850
开关单元——进线方案
气箱外 壳
1、开关单元包含气箱和操作机 构，与柜体通过拉铆固定连接； 2、气箱外壳采用不锈钢焊接密
主导电回路电场分析 三相对地电场计算结果（三相施加电压75kV）
施加条件： B相加电压75kv,A、C相加电压0v。屏蔽环加电压0v，柜壳加电压0v。 云图解释： 屏蔽环处电场最大，为1.18e+007V/M，但穿墙套管外表面电场较小， 大约0-7.3e+005，有效的将与外板结合处的电场强度降低。将标尺最 大值调整为3e+006(正常空气击穿强度)，发现刀头表面电场值较高， 通过查找发现，此处电场比较集中主要是因为A相横排距刀头较近 （距离为75mm）。由于A、B、C三相横排均包裹在环氧树脂中，环 氧树脂正常电场击穿为2e+007v/m,通过调整标尺，刀头处最大为 5e+006，小于环氧树脂击穿强度。其它部分电场均未超过正常空气 击穿强度。 结论： 相间电场未击穿。
四、本项目设计方案
• 固体绝缘环网柜三个典型方案： 进线、出线（带熔芯）、断路器 • 出线采用上隔离方案，电缆接地
本产品概述
• 一次主回路全部密封在封闭的不锈钢气箱中，内部充 0.13MPa氮气，一次回路完全免维护； • 并柜母线采用绝缘母线侧出、上中后布置； • 电缆出线采用标准电缆锥方案； • 熔断器放在熔芯筒中，方便更换，并设置有辅助接地； • 操作机构具备电动和手动操作功能；
三相对地电场计算结果（三相施加电压75kV）
三相对地电场计算结果（三相施加电压75kV）
三相隔离断口电场计算结果（隔离刀施加电压85kV，母线侧0V）
施加条件： A/B/C三相进线端加电压85kv，A/B/B出线端加电压0v。屏蔽环加电压0v，柜 壳加电压0v。 云图解释： A/C横排处电场最大，为4.6e+006V/M。主要是应为与两侧板距离较近，但 A/C横排均被环氧树脂包裹，且未达到环氧树脂击穿场强，因此最高点处判 定合格。将标尺调整至3e+006v/m，图2可以清楚看见A/C横排处电场比较集 中。另外刀头部分对外壳钣金电场场强为3.4e+006v/m（图3），通过实验论 证，可以满足实验要求。 结论： 断口处电场强度满足要求。
电动力计算
施加条件： B相施加50kA电流。 图片解释： 转矩为12N/M（根据换算，总转转矩为72N/M ） 结论： 拐臂的强度可以承受72N/M扭矩即可。
HSM6-12充气柜产品
DFW-12电缆分支箱产品
目录
一、研究背景介绍 二、其他企业产品介绍 三、本项目主要技术参数 四、本项目设计方案 五、产品成本预估 六、项目预算、进度及人员情况
一、研究背景介绍
一、研究背景介绍
一、研究背景介绍 固体绝缘环网柜待解决经济性问题
“更新换代是设备实现升级改造最直接、有效的途径。” 固 体绝缘环网柜是继SF6气体绝缘环网柜之后较早就研发出来的，具有 绿色环保功能的环网柜产品，占据了当前环网柜市场10~15%的份额。 事实上 ABB、西门子等国际名企，放弃了对固体柜的进一步研发，某 家国际电气设备巨头在改进环氧树脂等原材料后，试制出的产品的成 本，是SF6气体绝缘环网柜的3倍。这说明该产品的经济性很差。固体 柜从研发热潮到市场迅速回落，只用了4年左右的时间，这主要是因 为该产品在实际运行中还存在诸多的问题。 对此，国内部分专家认为，固体柜只是过渡性的产物，不能作为 长远的技术方向，新的环保型环网柜有待研发。 新近研发的干燥空气技术便创新性地实现了环网柜的环保功能。 此外，氮气绝缘环网柜也是近期研发的环保型产品之一。
断路器开 关机构
主回路布置
主回路结构
隔离位与合闸位、接地 位空气距离均为115mm；
熔芯筒安装
1、熔芯筒一端与绝缘腔 体滑动连接，采用硅橡 胶绝缘；另一端与气室 底板固定连接； 2、辅助接地与接地操作 机构联动；
辅助接地
电缆安装
1、采用标准电缆接头； 2、与绝缘腔体固定连接 和熔芯筒连接方式一样；
三工位 机构
封； 3、负荷开关机构与三工位机构 采用分体式操作机构，可单独
负荷开 关机构
操作；
Hale Waihona Puke 开关单元——带熔芯筒方案气箱单 元
三功位 机构
1.气箱单元 2.三功位机构 3.负荷开关机构 4.熔丝筒
断路器 机构
熔芯筒
开关单元——断路器方案
气箱外 壳
三功位 机构
1、与进线方案一致，负 荷真空管改为断路器真 空管； 2、负荷开关机构改为断 路器开关机构；
二、其他企业产品介绍 ABB环保气体绝缘环网柜
ABB环保气体绝缘环网柜
产品外形尺寸
三、本项目技术参数
1 .额定电压 2.额定电流 3.额定开断电流/热稳定时间: 4.工频耐压: 对地、相间: 5.隔离断口: 6.雷电冲击: 对地、相间: 7.隔离断口: 8.三相合闸不同期时间: 9.三相分闸不同期时间: 10.合闸持续弹跳时间: 11.绝缘介质: 12.环网柜额定充气压力（绝对值，20℃） 13.环网柜报警气压（绝对值，20℃): 14.最低工作气压（绝对值，20℃）: 15.气体含水量: 16.年漏气率: 12 kV 630A 20kA/4S 42 kV 1Min 48Kv 1Min 75 kV 85 kV ≤2ms ≤2ms ≤2ms N2 0.13MPa 0.11MPa 0.10MPa <500ppm（μL /L体积比） ≤0.1%