[發明專利]一種專用于海上風電的72.5kV環網柜

在審

• 申請號: 202110598106.6
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113422318A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 賈延超;國世錚;關鍵;蔡強;李丹;楊斯文
• 申請（專利權）人: 沈陽華德海泰電器有限公司
• 主分類號: H02B13/00
• 分類號: H02B13/00;H02B13/035;H02B13/045;H02B13/075;H02B1/28;H02B1/20;H02B1/04;H01H33/666;H01H33/66;H01H3/22;H01H1/58
• 代理公司: 沈陽世紀藍海專利事務所(普通合伙) 21232
• 代理人: 王勝利

一種專用于海上風電的72.5kV環網柜，屬于電力開關技術領域，克服了35kV的環網柜由于電壓等級的限制，無法應用到72.5kV系統，以及傳統的高壓氣體絕緣開關設備和干燥空氣絕緣高壓氣體絕緣開關設備漏氣問題較大，維護和維修非常不方便的問題，特征是包括作為斷路器氣箱的上氣箱和作為海纜連接氣箱的下氣箱,在上氣箱的外部安裝有第一密封式操作機構，在下氣箱的外部安裝有第二密封式操作機構和第三密封式操作機構，有益效果是一臺環網柜同時實現了與發電機側變壓器連接和與風塔兩側海纜的環網連接，且結構緊湊，密封式操作機構避免了海上鹽霧、潮濕環境對金屬表面的腐蝕，滿足了海上風電對電氣設備的運輸、安裝和維護的要求。

技術領域

本發明屬于電力開關技術領域，特別涉及一種專用于海上風電的72.5kV環網柜。

背景技術

海上風電作為一種清潔能源，近年來有了很大的發展，裝機容量逐年增大，從過去的2兆瓦逐步發展到8兆瓦、12兆瓦。海上風電所用的環網柜，安裝于風力發電塔內，適應海洋高鹽霧、高潮濕的運行環境，除需要滿足系統參數和接線要求外，由于塔身直徑的限制，還要求安裝在發電塔內的設備體積小、重量輕，易于安裝和拆卸,設備拆卸后能從橢圓形塔門運出。

現有應用于海上風電的開關設備分為三種：

第一種是傳統的35kV的環網柜，當裝機容量較小時，與風力發電機配套的開關設備通常為35kV的環網柜，如申請號為CN201020672980.7 的實用新型公開的“一種組裝式風電用35kV環網柜”，該實用新型由前側板、中側板、后側板、上側板、橫梁、豎梁組成基本柜體框架，由眉頭、儀表門、計數器面板、前門、左面板、右面板組成環網柜的正面，由上蓋板、下蓋板和后封板封閉整個環網柜；該實用新型采用完全拼裝的組裝式積木結構，保持其各個部件均能自由出入風力發電塔塔筒門，組合后的柜體滿足風力發電塔小安裝空間、方便安裝及快速更換故障部件的要求，適用于額定電壓為35kV的系統。這種與風力發電機配套的35kV的環網柜，在小裝機容量的風塔內是比較經濟的，但是，在海上風電領域，隨著裝機容量的不斷增大，遠海深水風場的逐步開發，為了更好的優化系統成本，對于7兆瓦及以上的風力發電機，最經濟的運行電壓為72.5kV, 且額定電流最大為1250A，開斷電流最大為25kA，傳統的35kV的環網柜由于電壓等級的限制，無法應用到72.5kV系統。因此需要研發滿足7兆瓦及以上的專用于海上風電的72.5kV環網柜。

第二種是傳統的高壓氣體絕緣開關設備（GIS），經結構改型和海上環境適應性設計后，應用到海上風電系統，雖然電壓等級能滿足要求，但由于這種GIS產品采用SF₆氣體絕緣斷路器，設備內部氣體壓力較高（0.6～0.7MPa）,漏氣問題較大。由于7兆瓦以上的風力發電機組一般都在遠海,因此維護和檢修的方便性、及時性很差且費用昂貴，一旦漏氣,產品將失去功能,會對發電機的連續運行產生較大的影響。此外，當使用以SF₆氣體為絕緣和滅弧介質的室內開關在使用過程中發生泄漏時，泄漏出來的SF₆氣體及其分解物會往室內低層空間積聚，且不易散發，造成局部缺氧和帶毒，對進入室內的檢修及巡視人員的安全構成嚴重危險，因此，傳統的高壓氣體絕緣開關設備（GIS）在整個使用生命周期內都需要小心處理，以避免SF₆氣體泄漏到大氣中。為了能夠對環網柜中的SF₆氣體是否泄漏進行檢測并進行導流處理，從而保證風力發電機組的正常運行和工作人員的生命安全。申請號為CN201920300516.6 的實用新型公開了“一種海上風電機組環網柜六氟化硫氣體泄漏的導流裝置”，該實用新型包含監測單元、控制單元、供電單元、導流執行單元，所述監測單元、導流執行單元分別安裝在裝有環網柜的塔筒內，控制單元安裝在塔筒外，供電單元為各器件提供電源，控制單元分別與監測單元、導流執行單元相連。該實用新型的導流裝置在環網柜內對SF₆氣體進行實施監測，發生泄漏時具有有效的導流功能。但是，該實用新型只能夠對環網柜中的SF₆氣體是否泄漏進行檢測，并進行導流處理，從而保證了工作人員的生命安全，但是不能保證不漏氣，因此不能保證風力發電機組的正常運行。