[发明专利]一种专用于海上风电的72.5kV环网柜

说明书

一种专用于海上风电的72.5kV环网柜，属于电力开关技术领域，克服了35kV的环网柜由于电压等级的限制，无法应用到72.5kV系统，以及传统的高压气体绝缘开关设备和干燥空气绝缘高压气体绝缘开关设备漏气问题较大，维护和维修非常不方便的问题，特征是包括作为断路器气箱的上气箱和作为海缆连接气箱的下气箱,在上气箱的外部安装有第一密封式操作机构，在下气箱的外部安装有第二密封式操作机构和第三密封式操作机构，有益效果是一台环网柜同时实现了与发电机侧变压器连接和与风塔两侧海缆的环网连接，且结构紧凑，密封式操作机构避免了海上盐雾、潮湿环境对金属表面的腐蚀，满足了海上风电对电气设备的运输、安装和维护的要求。

技术领域

本发明属于电力开关技术领域，特别涉及一种专用于海上风电的72.5kV环网柜。

背景技术

海上风电作为一种清洁能源，近年来有了很大的发展，装机容量逐年增大，从过去的2兆瓦逐步发展到8兆瓦、12兆瓦。海上风电所用的环网柜，安装于风力发电塔内，适应海洋高盐雾、高潮湿的运行环境，除需要满足系统参数和接线要求外，由于塔身直径的限制，还要求安装在发电塔内的设备体积小、重量轻，易于安装和拆卸,设备拆卸后能从椭圆形塔门运出。

现有应用于海上风电的开关设备分为三种：

第一种是传统的35kV的环网柜，当装机容量较小时，与风力发电机配套的开关设备通常为35kV的环网柜，如申请号为CN201020672980.7 的实用新型公开的“一种组装式风电用35kV环网柜”，该实用新型由前侧板、中侧板、后侧板、上侧板、横梁、竖梁组成基本柜体框架，由眉头、仪表门、计数器面板、前门、左面板、右面板组成环网柜的正面，由上盖板、下盖板和后封板封闭整个环网柜；该实用新型采用完全拼装的组装式积木结构，保持其各个部件均能自由出入风力发电塔塔筒门，组合后的柜体满足风力发电塔小安装空间、方便安装及快速更换故障部件的要求，适用于额定电压为35kV的系统。这种与风力发电机配套的35kV的环网柜，在小装机容量的风塔内是比较经济的，但是，在海上风电领域，随着装机容量的不断增大，远海深水风场的逐步开发，为了更好的优化系统成本，对于7兆瓦及以上的风力发电机，最经济的运行电压为72.5kV, 且额定电流最大为1250A，开断电流最大为25kA，传统的35kV的环网柜由于电压等级的限制，无法应用到72.5kV系统。因此需要研发满足7兆瓦及以上的专用于海上风电的72.5kV环网柜。

第二种是传统的高压气体绝缘开关设备（GIS），经结构改型和海上环境适应性设计后，应用到海上风电系统，虽然电压等级能满足要求，但由于这种GIS产品采用SF₆气体绝缘断路器，设备内部气体压力较高（0.6～0.7MPa）,漏气问题较大。由于7兆瓦以上的风力发电机组一般都在远海,因此维护和检修的方便性、及时性很差且费用昂贵，一旦漏气,产品将失去功能,会对发电机的连续运行产生较大的影响。此外，当使用以SF₆气体为绝缘和灭弧介质的室内开关在使用过程中发生泄漏时，泄漏出来的SF₆气体及其分解物会往室内低层空间积聚，且不易散发，造成局部缺氧和带毒，对进入室内的检修及巡视人员的安全构成严重危险，因此，传统的高压气体绝缘开关设备（GIS）在整个使用生命周期内都需要小心处理，以避免SF₆气体泄漏到大气中。为了能够对环网柜中的SF₆气体是否泄漏进行检测并进行导流处理，从而保证风力发电机组的正常运行和工作人员的生命安全。申请号为CN201920300516.6 的实用新型公开了“一种海上风电机组环网柜六氟化硫气体泄漏的导流装置”，该实用新型包含监测单元、控制单元、供电单元、导流执行单元，所述监测单元、导流执行单元分别安装在装有环网柜的塔筒内，控制单元安装在塔筒外，供电单元为各器件提供电源，控制单元分别与监测单元、导流执行单元相连。该实用新型的导流装置在环网柜内对SF₆气体进行实施监测，发生泄漏时具有有效的导流功能。但是，该实用新型只能够对环网柜中的SF₆气体是否泄漏进行检测，并进行导流处理，从而保证了工作人员的生命安全，但是不能保证不漏气，因此不能保证风力发电机组的正常运行。