国家重点节能低碳技术：开关柜替代SF6环网柜/开关柜技术-北极星输配电网

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一、技术名称：紧凑小型常压空气绝缘密封开关柜替代SF6环网柜/开关柜技术

二、技术类别：减碳技术

三、所属领域及适用范围：电力行业输配电系统电力开关

四、该技术应用现状及产业化情况

全球生产的SF6主要用于电力行业，其中80%用于开关设备。我国电力开关设备年使用SF6气体6万t左右，2015年12kV中压环网柜\开关柜需要量达30万台以上，其中绝大部分为SF6环网柜\开关柜。紧凑小型常压空气绝缘密封开关柜具有小型化、免维护、节省设备用地、适用性广等特点，通过综合采用均匀电场、真空灭弧和常压密封箱体空气绝缘等技术，使空气绝缘成套设备具有与SF6环网柜相同的性能，可完全替代SF6环网柜/开关柜。目前，该技术已在电力、交通运输、公共建筑、石油化工、通讯等行业的多个项目进行应用，项目涉及机场、轨道交通、国防工程建设等领域；同时，产品已出口到欧洲，在瑞典、挪威等国应用，碳减排效果显著。

五、技术内容

1.技术原理

采用均匀电场、真空灭弧和常压密封箱体空气绝缘等技术，实现空气绝缘成套设备具有与SF6环网柜相同的性能，完全替代传统SF6开关柜/环网柜；同时，通过常压密封技术使产品具有可靠性高、免维护、紧凑小型化（与SF6充气式气体绝缘设备尺寸相同）等特性。该技术完全替代了传统SF6环网柜，实现SF6零排放，也不产生环氧树脂等固体废弃物，碳减排潜力较大，经济和环境效益良好。

2.关键技术

（1）均匀电场一体化开关架构技术

以空气作为带电体对地及相间的主绝缘介质，采用纵向单相隔离布置、大空气绝缘间距、大爬距设计的多倍安全裕度绝缘和真空断路器模块与隔离开关模块等技术，实现五工位一体均匀电场架构。

（2）带均压过滤器常压空气密封箱体制造技术

箱体具有空气密封箱体类干燥的工况，有效隔离运行环境的粉尘、污秽、潮湿，杜绝污秽闪络事故；并通过带均压过滤器实现密封箱体的内外均压，从根本上解决了充气类的环网柜\开关柜容易发生泄漏的问题。

（3）分离式、简洁的弹簧操作机构的设计技术

通过分离式、简洁的弹簧操作机构，降低零部件数量（仅为传统产品十分之一），可实现开关模块拆分、升级和更换等，解决了断路器高机械性故障问题。

3.工艺流程

常压空气绝缘密封开关柜结构见图1，空气绝缘常压密封箱体结构图见图2。

1.常压空气绝缘密封箱体2.真空灭弧室3.五工位一体开关架构 1.钣金密封箱体2.箱体内常压空气绝缘3.均压过滤器

图1常压空气绝缘密封开关柜正视图图2空气绝缘常压密封箱体结构图

六、主要技术指标

1.常压空气绝缘密封环网开关柜额定电压为12kV,额定电流≤630A时，开断电流≤20~25kA；常压空气绝缘密封通用开关柜额定电压12kV，额定电流≥630A时，开断电流≥20~25kA；

2．SF6排放为零；

3.固体绝缘材料废弃物≤10%；

4.设备材料可回率≥90%。

七、技术鉴定情况

该技术已获得国家发明专利9项，实用新型专利45项；于2010年7月通过欧洲WARSAW试验站的全部型式试验；于2011年3月通过西安高压电器研究院国家高压电器质量监督检验中心的全部型式试验，同年通过广东省经济和信息委员会组织的新产品技术鉴定；2016年通过中国电力企业联合会组织的成果鉴定。

八、典型用户及投资效益

典型用户：国家电网公司、中国南方电网、海南三亚凤凰机场、南海舰队等。

典型案例1

案例名称：广东电网某供电局生产调度大楼配电改造工程

建设规模：5台套开关柜成套设备。建设条件：原配电房进行提高供电可靠性的改造，原产品两回路场地增容至五回路。主要建设内容：原独立两路进出线维护型设备改造为两路进线备自投、两路出线的工程；紧凑小型化、免维护设备替代SF6开关设备的应用。主要设备为4台630/25和1台双层电压互感器柜的12kV紧凑型空气绝缘常压密封箱式开关柜。项目总投资65万元，建设期为3个月，年减排量约16tCO2，碳减排成本为-120～-80元/tCO2。产生的年经济效益约35万元，投资回收期约2年。

典型案例2

案例名称：广东兴宁某商贸物流城用电工程

建设规模：32台套开关柜成套设备。建设条件：新建大型商业物流城的用电工程1#、2#开闭所。主要建设内容：原设计的两个独立建设配电开闭所，通过采用免维护紧凑型产品代替SF6开关设备，配电房并合为一间两层，主要设备为32台630/2512kV紧凑型空气绝缘常压密封箱式开关柜。项目总投资291万元，建设期为6个月。年减排量约102tCO2，碳减排成本为-120～-80元/tCO2。产生的年经济效益约200万元，投资回收期约1.5年。

九、推广前景和减排潜力

预计未来5年，该技术的推广比例可达12kV中压环网柜/开关柜需求量的35%,约35万台，项目总投资约340亿元，可形成的年碳减排潜力约110万tCO2。

国家重点节能低碳技术：低电压隔离式分组接地技术

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