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簡談配網自動化系統柱上開關的選型

時間:2009-10-15

來源:中國傳動網

導語:配網自動化以故障自動診斷、故障區域自動隔離、非故障區域自動恢復送電為目的,開關的選型也要以此為依據,針對不同的控制方式采用不同選擇。

1 柱上開關的類型     目前市場上的柱上開關形式多樣,性能也各不相同。具體可按以下6種方式分類:①按生產國可分為國產和進口2種;②按觸頭滅弧能力可分為斷路器、負荷開關;③按絕緣介質可分為油絕緣、空氣絕緣、SF6絕緣;④按操動機構可分為電磁操動機構、彈簧操動機構、永磁操動機構;⑤按控制器的功能可分為斷路器、重合器、分段器;⑥按出線套管的材質可分為瓷套管和硅橡膠套管等。 2 各類開關的特點   2.1 國產開關設備。   優點:按國內電力系統的使用特點設計制造;一般采用彈簧操動機構,可進行電動和手動分合閘操作;電流互感器二次電流按5 A設計,可設多組、多變壓比,有利于滿足繼電保護、遙測、計量的不同要求;一般斷路器本身配置隔離開關,并且斷路器與隔離開關之間設有操作閉鎖。   缺點:斷路器內部多采用空氣絕緣,安全性能受周圍環境的影響較大;無專用的操作控制箱,繼電保護功能靠U,W兩相的電流脫扣器來實現,因此無法實現繼電保護的上、下級的合理配合,容易造成斷路器誤動和拒動;操動機構制造工藝粗糙、氣密性差,尤其在空氣潮濕或沿海地區,在很短的時間內機構部件便有可能嚴重銹蝕,無法進行正常的操作。   2.2 進口斷路器。   所有進口斷路器的共同點是:①電流互感器二次電流按1 A設計,規格有600/1和1000/1等2種;②所有斷路器均不配隔離開關;③配有專用的操作控制器,控制器的控制、保護功能齊全,可選擇性強,有利于上、下級保護的配合;④多采用零表壓下的SF6氣體絕緣,密封性能好,內部絕緣不受外部環境的影響,操動機構制造工藝優良且大多密封在SF6氣體腔內,現場免維護;⑤價格高,幾乎是國產斷路器的2倍;⑥訂貨周期長;⑦一旦斷路器發生問題,現場一般不能維修。   2.3 斷路器、重合器、負荷開關。   斷路器具有很強的滅弧能力,可切斷故障電流,配備含微機保護的控制器,可實現對分支線路的保護。重合器開關本體與斷路器完全相同,區別在于控制器的功能上。斷路器的控制器功能簡單,僅具備控制和線路電流保護功能,其他功能靠FTU實現。而重合器的控制器除了具備斷路器控制器的所有功能外,還具有3次以上的重合閘、多種特性曲線、相位判斷、程序恢復、運行程序儲存、自主判斷、與自動化系統的連接等功能,但價格較高。負荷開關可以閉合故障電流,開斷額定負荷電流,采用真空和SF6滅弧。其主要作為線路的分段開關,配備智能控制器就成為分段器,造價較低。 3 各類操動機構的特點   3.1 電磁操動機構。   合閘電流大,零部件多,結構復雜。除電動分、合閘外,還可以手動分閘操作。不能手動合閘送電,只可以在沒有電源的情況下用合閘手柄合上斷路器。不能作為配網自動化的理想選擇產品。   3.2 永磁操動機構。   永磁操動機構是一種新概念的操動機構,它有單穩態和雙穩態之分。特點是結構簡單,開關狀態靠永久磁鐵的磁力保持,機械傳動部件非常少,機構密封程度較高,受外界影響較小。但其本質上還是電磁操動機構,瞬時功率大及機械特性控制是其難點,控制器較復雜,其啟動電容以及電子控制線路的壽命、溫度特性及可靠性是操動機構總體可靠性的“瓶頸”,應加以高度重視。永磁操動機構最為致命的缺點是沒有手動合閘手柄,在合閘送電時,如果遇到控制器或合閘回路故障將會覺得非常棘手。   3.3 彈簧操動機構。   國產彈簧操動機構結構復雜、設計觀念陳舊、氣密性差、機械壽命短。進口彈簧操動機構目前以三角板式操動機構為代表,結構非常簡單,零部件極少,整個機構密封在SF6氣體腔內,故障幾率極低。其功能不但能滿足電動操作,還可以進行手動分、合閘操作,即使控制器發生故障也能盡快手動恢復送電,是目前最為理想的操動機構。 4 開關的選型   配網自動化以故障自動診斷、故障區域自動隔離、非故障區域自動恢復送電為目的,開關的選型也要以此為依據,針對不同的控制方式采用不同選擇。   4.1 就地控制方式,即初級自動化。這種方式線路短,分段小,應采用重合器。充分利用重合器的重合及動作時限配合,實現對故障區的自動隔離和非故障區自動恢復送電。   4.2 對于分布智能控制方式,需要FTU將檢測到的各種信號通過點對點通信,把故障區斷路器的狀態及其他信息傳送到臨近的FTU,識別故障區段,實現自動隔離和恢復送電,即FTU+重合器或智能FTU+斷路器。     4.3 集中控制方式,是將FTU監控終端檢測到的信息,通過通信系統送至配電總服務器,由配電總服務器進行全面計算管理。在干線發生故障后,先由站內饋線斷路器斷開故障線路,并進行一次重合。如果重合成功,控制中心不作判斷;如果重合不成功,控制中心則在自動判別后,遙控自動化系統斷路器隔離故障區,恢復非故障區供電。這種控制模式下,隔離故障區段是在線路無電流、電壓的情況下進行的,所以分段器完全可以采用負荷開關以降低成本。分支線路安裝斷路器,加裝微機保護,準確及時地切除故障分支,減少自動化動作次數,縮短停電范圍和時間。這種模式采取分段用負荷開關,分支用斷路器的方式比較經濟實用。
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