開關成套設備現(xiàn)狀與趨勢

一、開關成套設備現(xiàn)狀與趨勢

1、隨著電網(wǎng)設備自動化時代到來，傳統(tǒng)電氣開關設備由人工操作向自動化操作轉(zhuǎn)型。

2、一二次融合技術成套設備是電氣開關柜具有發(fā)生故障自動告警、 現(xiàn)場應急處置、 運行實時監(jiān)測、維保檢驗和信息的監(jiān)察、后臺數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析等功能?！?/p>

3、物聯(lián)網(wǎng)+電氣設備”研發(fā)和改進過程控制系統(tǒng)、通信解決方案、傳感器和軟件，實現(xiàn)“一二次”融合成套設備制造工藝。

4、一次和二次融合解決了施工困難。

原來施工方法是現(xiàn)場零件組裝，受戶外天氣影響和工作場地的限制，給施工帶來諸多難題。經(jīng)過我們的對施工流程的優(yōu)化后，90%的改裝返廠進行，把所需的各種元器件都進行提前預置，這樣做極大方便了現(xiàn)場施工，也明顯提升了改裝設備的質(zhì)量。

二、開關設備標準化設計與應用

1、一二次融合設備標準化設計

有以下六個基本特征：

（1）、結(jié)構(gòu)簡化、（2）、使用統(tǒng)一化、（3）、產(chǎn)品系列化（4）、配件通用化、（5）、組合模塊化

2、解決電操驅(qū)動電路設計：

電動機控制分合閘的機械傳動部分是整個智能開關柜的核心部分，如何能準確驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動影響著整個開關柜的安全。重新設計驅(qū)動電路不僅能夠用最可靠的電路進行控制，而且做到了無差錯安全控制，提高了操作的安全性。

3、解決設備信息接口匹配問題，

在上傳報文采用定制地址代碼，完成一二次信息的融合。研究設計信息數(shù)字接口定義標準化，包含測量接口、控制接口電壓、通訊接口端口電壓協(xié)議。接口功能標準化設計主要指的是接口尺寸定義、接口容量及接口電平匹配等標準化設計，通訊規(guī)約標準化設計。一二次設備融合制定接口定義、傳感器變比、負載阻抗、操作功耗等相關標準，再進行產(chǎn)品實現(xiàn)融合技術。

三、環(huán)保開關設備技術突破

1、新型環(huán)保絕緣氣體

使用新型絕緣氣體混合物替代六氟化硫（SF6），將氣體絕緣開關設備的碳排放減少50%；在開關技術領域?qū)崿F(xiàn)重大突破。這一替代型氣體混合物與目前用于開關設備中的六氟化硫氣體具有類似的絕緣性能，但由于其具有極低的溫室效應，會極大地降低對環(huán)境的影響。

2、繼續(xù)氣體絕緣的介電強度特性

氣體比其它絕緣介質(zhì)具有更高的介電強度，這有助于氣體絕緣開關設備安全可靠地運行，同時大大減小開關設備的尺寸，滿足有限空間下的安裝使用。然而，六氟化硫是一種典型的溫室氣體，電網(wǎng)和企業(yè)用戶需要在整個使用周期中小心處理。規(guī)范管理和使用六氟化硫的成本很高，特別是當變電站老化退役時所需要的處理費用。未來將在中壓氣體絕緣開關設備中應用這種新氣體混合物。

3、固體絕緣開關柜的應用

隨著智能電網(wǎng)建設的深入推進，配網(wǎng)成為電網(wǎng)建設的重點，配電開關成為配網(wǎng)中不可或缺的產(chǎn)品，直接關系到電網(wǎng)的安全性和可靠性。市場、社會及時代對配電開關設備在安全性、可靠性、小型化、智能化、創(chuàng)新性、環(huán)保性等方面的需求不斷發(fā)展。。目前，開關設備創(chuàng)新和技術進步主要圍繞著安全性、可靠性、小型化、環(huán)保性等市場的終端需求不斷展開。產(chǎn)品的架構(gòu)必將在較短的時間內(nèi)發(fā)生根本性變化。其一是結(jié)構(gòu)應該更為簡單，其二是發(fā)展適合市場的創(chuàng)新型產(chǎn)品，企業(yè)要在市場競爭中發(fā)展，必須采取技術創(chuàng)新來實現(xiàn)自己的市場份額，而環(huán)保型開關設備無疑將成為此輪科技創(chuàng)新的焦點。

四、成套開關設備一二次融合

1、一次設備

一次設備是指直接用于生產(chǎn)、輸送和分配電能的生產(chǎn)過程的高壓電氣設備。它包括斷路器、隔離開關、自動開關、接觸器、刀開關、母線、輸電線路、電力電纜等。由一次設備相互連接，構(gòu)成配電設備開關或進行其分合閘操作過程的電氣設備稱為一次設備。也稱為無源組件。

負荷開關柜大部分是手動操作。一次設備分有源組件和無源組件。

2、二次設備

二次設備是指對一次設備的工作進行監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)、保護以及為運行、維護人員提供運行工況或生產(chǎn)指揮信號所需的低壓電氣設備。由二次設備相互連接，構(gòu)成對一次設備進行監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)和保護的電氣設備稱為二次設備。也稱為有源組件。

3、一二次融合設備

（1）、堅強智能電網(wǎng)計劃的實施，變電站將向智能變電站發(fā)展，一次設備要升級為智能電力設備，二次設備則成為智能控制單元。

（2）、一二次設備融合發(fā)展是一次設備融合二次設備， 二次設備在融合過程中僅僅起到輔助作用。重點實現(xiàn)配電一二次設備接口標準化，成套化招標采購與檢測等要求。第二階段是在第一階段目標的基礎上，實現(xiàn)一二次設備的高度融合、裝置級互換、工廠化維修等

（3）、一二次融合技術成套設備是電氣開關柜具有自動告警、 應急處置、 運行實時監(jiān)測、維保檢驗和信息的監(jiān)察、后臺數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析等功能。“物聯(lián)網(wǎng)+電氣設備”研發(fā)和改進過程控制系統(tǒng)、通信解決方案、傳感器和軟件，實現(xiàn)“一二次”融合成套設備制造工藝。

五、開關設備關鍵技術

1、解決配電一二次設備融合不匹配問題

操作機構(gòu)主要包括電機、行程開關、線圈等，在配網(wǎng)上，對開關的監(jiān)測，需要在研究開關機械特性的基礎上，提煉關鍵的參數(shù)，從一次設備、二次設備、傳感器上提高性能，使得操作機構(gòu)機修特性能夠得到監(jiān)測，提前對開關的操作情況進行預判。

2、市場的一二次成套化設備即一次設備、二次設備成套化供貨、成套化安裝、成套化應用，各家產(chǎn)品不一致人為造成諸多困難。規(guī)范標準化、模塊化，一二次設備相關標準分解到所有的配套廠家，提供典型設計及文件需清晰注明設備的標準化規(guī)格。因為市場需求不可能實現(xiàn)標準化用戶需求習慣差異化、地區(qū)差異性，所有讓設備兼容性、擴展性一致，也保證不了市場的定制化需求?？蛇m時進行刪減或者進行特殊市場需求的選配。

3、二次設備在技術上如何實現(xiàn)整體突破，智能設備將更加“信息化和互動化”，智能單元與相關一次設備的互動、一次設備與二次設備的互動，以及設備與用戶之間的互動關聯(lián)性和互動性增強，將是一二次能否融合成功的重點。

六、智能制造促進開關成套設備性能和質(zhì)量提升

1、智能制造提升了設備整體性能

（1）單相接地故障檢測需求不統(tǒng)一;存在遙信抖動、設備凝露現(xiàn)象;缺乏一二次設備聯(lián)動測試機制等。

（2）電壓傳感器在采用電容分壓技術時，也存在電容器參數(shù)一致性差，生產(chǎn)過程中需要挑選器件;普通電容溫度穩(wěn)定性差，難以滿足全溫度范圍內(nèi)的精度要求;穩(wěn)定性高的電容體積大、成本高等問題。

2、多個裝置充分集成：

保護裝置、合并單元、永磁/彈操控制器、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器、機械、無線測溫裝置等。

3、降低接收的信號的電流

數(shù)字化變電站還是現(xiàn)有變電站，都采用微機保護，需對其電流進行再轉(zhuǎn)換成為易于，盡量小于5A 電流。

4、操作機構(gòu)機械特性監(jiān)測

操作機構(gòu)主要包括電機、行程開關、線圈等，在配網(wǎng)上，對開關的監(jiān)測，需要在研究開關機械特性的基礎上，提煉關鍵的參數(shù)，從一次設備、二次設備、傳感器上努力，使得操作機構(gòu)機修特性能夠得到監(jiān)測，提前對開關的操作情況進行預判。

5、傳感器功能性選擇

傳感器的需求是由整體產(chǎn)品的功能需求確定的，與功能對應的傳感器需要進一步考慮。智能化的開關設備，適用性是最為核心的需求原則。明確按照用戶需求確定產(chǎn)品功能，進而確定適用的傳感器。

6、線束電容的電磁干擾

二次回路的小電壓信號通過常見的小信號防干擾措施，是技術難題，配網(wǎng)自動化設備曾出現(xiàn)過開關、電纜、接頭絕緣不滿足要求導致誤動跳閘的問題，實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測盡量采用電容式或電阻式電壓傳感器等新技術低功耗互感器。

7、消除設備的不適應性

智能化設備裝置需要對設備運行狀態(tài)進行監(jiān)測、對運行參數(shù)的分析、對設備故障進行預判及相應的處理，各種數(shù)據(jù)采集元件與一次設備的有機融合，及其對一次設備運行環(huán)境的良好適應性，很大程度上決定了智能化程度的高低。

8、解決了空間狹小安裝維護難度大

如果將電子裝置布置安裝到斷路器中，因斷路器機構(gòu)箱可利用空間很小，安裝存在一定的難度。二次裝置具有保護、在線監(jiān)測、現(xiàn)場就地操作等智能化要求，要在不影響開關設備可靠性的前提下，將各種傳感器集成到開關的一次結(jié)構(gòu)件中，空間受到限制。只有在必要的情況下集成模塊的電路，盡可能將各功能單元以邏輯關系整合其中，主控制其安裝位置應易于觀察、易于操控、易于檢修。