丁羽++黃川就++張煥強(qiáng)

摘 要隨著社會的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷提升，低成本符合開關(guān)遙測裝置被逐步運用到我國電力行業(yè)發(fā)展中，提高供電運行可靠性、科學(xué)性與穩(wěn)定性，為我國電力行業(yè)的發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。為此，本文將著重研究低成本符合開關(guān)遙測裝置的技術(shù)特點及應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】低成本 負(fù)荷開關(guān) 遙測裝置 研究與探索

“負(fù)荷開關(guān)”是一種位于隔離刀閘與開關(guān)之間的一種高壓設(shè)備，其結(jié)構(gòu)較為簡單，通常由一個滅弧裝置與一個隔離開關(guān)構(gòu)成，其主要功能是切斷或者是打開負(fù)荷電流，但無法對短路電力進(jìn)行控制，且沒有自我保護(hù)功能。為提升高壓設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性與可靠性，使其順應(yīng)時代的發(fā)展，需對其實施智能化、自動化建設(shè)，將遙測裝置運用到負(fù)荷開關(guān)裝置中。隨著社會的不斷發(fā)展，低成本、易制造、結(jié)構(gòu)簡單的負(fù)荷開關(guān)遙測裝置備受電力部門的認(rèn)可。

1 負(fù)荷開關(guān)的類型和特點

1.1 負(fù)荷開關(guān)的種類

“負(fù)荷開關(guān)”通常是按照“滅弧方式”對其進(jìn)行分類，即壓氣式、產(chǎn)氣式、真空式、SF6式。其中“獨立式”的負(fù)荷開關(guān)應(yīng)用較為廣泛。國家標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)荷開關(guān)有兩種類型，即“一般型”與“頻繁型”，其中“壓氣式”與“產(chǎn)氣式”負(fù)荷開關(guān)屬于“一般型”負(fù)荷開關(guān)；“真空式”負(fù)荷開關(guān)屬于“頻繁型”開關(guān)。

1.2 負(fù)荷開關(guān)的特點

負(fù)荷開關(guān)大體有以下三方面的特點：

（1）較高的可靠性?！柏?fù)荷開關(guān)”與斷路器相比設(shè)計要求相對較低，分合閘時間略長，操動機(jī)構(gòu)先對比較簡單，具有較高的操作性，且機(jī)械可靠性先對較高。

（2）較低的成本。需要手動操作，構(gòu)造簡單，成本相對較低。

（3）較強(qiáng)的組合性?！柏?fù)荷開關(guān)”能夠承受短路電流，并具備斷開、閉合開關(guān)的能力，組合功能具有優(yōu)越性，例如部分負(fù)荷開關(guān)具有隔離開關(guān)功能，其組合功能相對較強(qiáng)，由多個負(fù)荷開關(guān)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)單元。

從負(fù)荷開關(guān)類型角度分析，其特點主要包含以下四個方面：

（1）“產(chǎn)氣式”負(fù)荷開關(guān)的基礎(chǔ)是“隔離開關(guān)”，設(shè)置狹縫滅弧室和電弧觸頭，分解分合閘使的氣體強(qiáng)度，當(dāng)電流通過量為“0”是，去除斷口處的有力，使氣體產(chǎn)生量隨著電流的增加而增加。該結(jié)構(gòu)操作簡單，方便維護(hù)。

（2）“壓氣式”負(fù)荷開關(guān)的基礎(chǔ)是來自外力作用的熄滅電弧，由噴咀、觸頭和導(dǎo)電筒組成滅弧室，并借助外力與壓氣罐的幫助。因此，該結(jié)構(gòu)的負(fù)荷開關(guān)結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性，不利于后期維護(hù)。

（3）“真空式”負(fù)荷開關(guān)的滅弧介質(zhì)為真空，具有較高的絕緣性，較強(qiáng)的熄弧能力。然而，這種負(fù)荷開關(guān)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要借助隔離刀閘，操作要求較為嚴(yán)格，所需材料價格較高。

（4）熔斷器與負(fù)荷開關(guān)之間相互配合，可以對電動機(jī)與變壓器進(jìn)行控制與保護(hù)，有效節(jié)約資源，降低資金投入量。

2 負(fù)荷開關(guān)遙測裝置技術(shù)原理

負(fù)荷開關(guān)遙測裝置選用當(dāng)下先對比較流行的32位高性能ARM芯片，即大容量快速閃存、硬件乘法器、并行結(jié)構(gòu)、流水線技術(shù)等，提升遙測裝置的保護(hù)性能，提升遙測裝置的計算性能，實現(xiàn)負(fù)荷開關(guān)遙測裝置的一體化、智能化與自動化，使其具有高級計算機(jī)操作語言，運用科學(xué)、合理的算法，提升數(shù)據(jù)計算速度；所運用的圖形液晶顯示器為寬溫型，文字顯示類型為中文，構(gòu)架良好的人機(jī)操控界面，提升設(shè)備的可靠性、抗干擾能力以及電磁的兼容性。除此之外，低成本負(fù)荷開關(guān)遙測裝置是由一個執(zhí)行保護(hù)等多功能的智能化、數(shù)字化電子繼電器構(gòu)成。依照負(fù)荷開關(guān)運行模式，使其能夠獨立完成自動化監(jiān)控、電氣參數(shù)測量、遠(yuǎn)方控制、就地控制等功能，提升負(fù)荷開關(guān)的自動化、一體化、智能化的控制與保護(hù)水平。

隨著社會的不斷發(fā)展，增加電力系統(tǒng)的承載量，使電力系統(tǒng)長期處于緊張的運用電狀態(tài)下。為提升電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性與安全性，將低成本負(fù)荷開關(guān)遙測裝置運用其中，能夠有效提高城市供電水平，增加熔斷器的額定電流量，對電路起到保護(hù)作用，彌補(bǔ)只能用電保護(hù)裝置的空白。將符合開關(guān)遙測裝置設(shè)計到配電系統(tǒng)中，能夠降低網(wǎng)絡(luò)中斷數(shù)量，按照電流流通量合理控制裝置的承載量，通過設(shè)置線圈數(shù)量，對電路進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，遙測裝置能夠充分的發(fā)揮其跳閘作用。若線路中電流通入量在300安以下，由脫扣器承擔(dān)電流保護(hù)作用，對符合開關(guān)進(jìn)行控制；若合閘瞬間變壓器產(chǎn)生0.1秒勵磁涌流，該時刻的電流是額定電流的8-12倍，通過設(shè)置參數(shù)對電力系統(tǒng)進(jìn)行控制，防止該過程出現(xiàn)錯誤；若線路中電流通入量大于300安時，由負(fù)荷開關(guān)所構(gòu)成的環(huán)網(wǎng)柜正處于短路狀態(tài)，其保護(hù)裝置會快速產(chǎn)生調(diào)整動作，將電路進(jìn)行關(guān)閉，避免開關(guān)因短路出現(xiàn)分閘現(xiàn)象，通過熔斷器實施短路保護(hù)工作。因此，負(fù)荷開關(guān)遙測裝置具有較高的經(jīng)濟(jì)實用性能，能夠有效提升環(huán)網(wǎng)開關(guān)的穩(wěn)定性、安全性與可靠性，避免危險事故的發(fā)生，提升電力運行的經(jīng)濟(jì)效益。

3 環(huán)網(wǎng)柜的發(fā)展

“環(huán)網(wǎng)柜”又被成為“環(huán)網(wǎng)供電單元”（RMU），起源于1978年，由德國Driescher公司研制出世界電力發(fā)展史上第一臺環(huán)網(wǎng)柜，隨后世界各國的電力系統(tǒng)制造商紛紛效仿環(huán)網(wǎng)柜的生產(chǎn)運行方式，研發(fā)出屬于各自國家的環(huán)網(wǎng)柜，并被廣泛運用到電力運行系統(tǒng)中。負(fù)荷開關(guān)與熔斷器對變壓器進(jìn)行保護(hù)正式受到國際認(rèn)可的是在1989年國際配電網(wǎng)會議，有效提升比斷路器的使用效率。應(yīng)小型變壓器缺乏自我保護(hù)能力，需要依靠開關(guān)對其實施保護(hù)作用，符合開關(guān)作為變壓器中重要組成成分，需要在20毫秒內(nèi)切除短線路，防止油箱發(fā)生爆炸。因斷路器的工作包含三個成分：繼電保護(hù)、斷路器固有分閘、燃弧。若將斷路器運用其中，斷路器工作時間為繼電保護(hù)時間、斷路器固有分閘時間與燃弧時間之和，通常需要運用到三周波，時間為60毫秒，因此，將斷路器運用到工作線路中完全無法對變壓器起到保護(hù)作用。因限流熔斷器能夠在10毫秒以內(nèi)將線路故障清楚，并對設(shè)備進(jìn)行擊打，斷開其余符合。故，將限流斷容器運用到工作線路中能夠?qū)ψ儔浩髡{(diào)到充足的保護(hù)作用，“負(fù)荷開關(guān)”與“限流熔斷器”這一負(fù)荷開關(guān)遙測裝置由此產(chǎn)生。endprint

通常情況下，三個間隔構(gòu)成一個“環(huán)網(wǎng)柜”，即一個變壓器和兩條環(huán)纜形式的進(jìn)出線間隔。將負(fù)荷開關(guān)與限流熔斷器組合運用到變壓器間隔中，能夠有效提升變壓器間隔交流性能，需提升負(fù)荷開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，合理這只交接電流與轉(zhuǎn)移電流。

目前電力工程中所運用的負(fù)荷開關(guān)具有兩方面特點：

（1）三工位，即分地、合地與接地，分別執(zhí)行開端任務(wù)、隔離任務(wù)、接地任務(wù)。

（2）分開滅弧和載流，滅弧系統(tǒng)無法承載動熱穩(wěn)定電流，且滅弧系統(tǒng)與載流系統(tǒng)無法同時進(jìn)行。

從我國環(huán)網(wǎng)設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀來看，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)設(shè)備的智能化、現(xiàn)代化、一體化與自動化，是環(huán)網(wǎng)設(shè)備發(fā)展的主要方向。低成本負(fù)荷開關(guān)遙測裝置符合現(xiàn)代化我國電環(huán)網(wǎng)柜的運行要求，能夠?qū)崿F(xiàn)智能監(jiān)控、一體化保護(hù)等功能。目前我國環(huán)網(wǎng)設(shè)備正常運行中，容易出現(xiàn)接地故障、過載故障等，通過運用負(fù)荷開關(guān)遙測裝置能夠及時檢測出接地電流與過載電流的大小，依照設(shè)置反時限與定時限的相關(guān)要求，對負(fù)荷開關(guān)、斷路器等設(shè)備進(jìn)行調(diào)控與處理，實現(xiàn)對環(huán)網(wǎng)開關(guān)設(shè)備的遙測功能，實現(xiàn)電網(wǎng)管理的一體化、自動化、信息化、現(xiàn)代化與智能化。符合開關(guān)遙測裝試制成功后，能夠有效解決環(huán)網(wǎng)設(shè)備運行中所發(fā)生的各種惡性事故，做好安全監(jiān)督工作，保證電力運行系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性與有效性。因此，負(fù)荷開關(guān)遙測裝置被廣泛運用到電力運行系統(tǒng)中，有效提升電力運行效益，加快我國電力事業(yè)的發(fā)展。

4 負(fù)荷開關(guān)的發(fā)展

負(fù)荷開關(guān)的類型有許多中，傳統(tǒng)形式的磁吹負(fù)荷開關(guān)和油負(fù)荷開關(guān)已經(jīng)被社會發(fā)展的潮流所淘汰，產(chǎn)氣式負(fù)荷開關(guān)、壓氣式負(fù)荷開關(guān)、真空式負(fù)荷開關(guān)、SF6式負(fù)荷開關(guān)已成為新時代負(fù)荷開關(guān)的主要運用形式。上文已對符合開關(guān)的類型及其特點已經(jīng)做了簡單的分析與闡述。針對當(dāng)下負(fù)荷開關(guān)的主要運行趨勢，本文著重針對SF6式負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行研究與探索。SF6式負(fù)荷開關(guān)作為新時期負(fù)荷開關(guān)運用最為廣泛的一種形式，具有較大的發(fā)展空間與發(fā)展?jié)摿?，著重研制?fù)荷開關(guān)遙測裝置，具體情況如下：

（1）多種滅弧方法。SF6式負(fù)荷開關(guān)遙測裝置不但具備壓氣式負(fù)荷開關(guān)遙測裝置的基本特征，而且具備旋弧式與滅弧柵式，其滅弧形式較為簡單，可操作性較強(qiáng)，無需操動機(jī)構(gòu)為其提供壓縮功。

（2）澆注樹脂是傳統(tǒng)殼體的主要形式，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，不銹鋼殼體已取代澆注樹脂殼體的地位。不銹鋼材質(zhì)強(qiáng)度大、韌性好，具有較高的安全性與穩(wěn)定性。

（3）傳統(tǒng)SF6負(fù)荷開關(guān)的母線被暴露在空氣中，新型SF6負(fù)荷開關(guān)的母線位于氣室內(nèi)部，增加符合開關(guān)的安全性與穩(wěn)定性，避免設(shè)備發(fā)生破損、老化現(xiàn)象。

（4）傳統(tǒng)負(fù)荷開關(guān)需要依靠指示燈得知動刀位置，新型負(fù)荷開關(guān)殼體安裝有大視窗，設(shè)備控制人員可通過大視窗觀察電力系統(tǒng)的具體運行情況，確定動刀位置，該設(shè)備具有較高的直觀性與可靠性。例如緊湊型環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)負(fù)荷開關(guān)遙測裝置的殼體材料為不銹鋼，在殼體上方設(shè)置有大視窗。其滅弧形式為滅弧柵，母線被安裝到氣室內(nèi)部。

除此之外，現(xiàn)代化環(huán)網(wǎng)柜還有多種非SF6式的環(huán)網(wǎng)柜，例如西瑞環(huán)網(wǎng)柜，該環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部配置有小型的真空斷路器，依靠空氣其絕緣作用。負(fù)荷開關(guān)與限流熔斷器組合裝置對限流熔斷器有較高的要求，需要擁有較高的開斷電流，且額定電壓具備12千伏、24千伏、40.5千伏三種等級的電壓。

5 總結(jié)

綜上所述，低成本負(fù)荷開關(guān)遙測裝置具有較高的經(jīng)濟(jì)性、實用性，極大成對上提升環(huán)網(wǎng)開關(guān)運行設(shè)備的可靠性、安全性與穩(wěn)定性，避免惡性事故發(fā)生，保證電力系統(tǒng)正常運行，優(yōu)化電力系統(tǒng)配置方案，保護(hù)電力運行設(shè)備，提升變電站、配電站運行設(shè)備的自動化、一體化、智能化與現(xiàn)代化?，F(xiàn)如今，負(fù)荷開關(guān)遙測裝置已經(jīng)被廣泛運用到電力運行發(fā)展中，提升電力運行的可靠性、安全性與穩(wěn)定性，為電力行業(yè)的發(fā)展做出巨大奉獻(xiàn)，加快我國電力事業(yè)的發(fā)展與改革，推動現(xiàn)代化社會發(fā)展與進(jìn)步。

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作者單位

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司潮州供電局 廣東省潮州市 521000endprint