開(kāi)關(guān)成套設(shè)備現(xiàn)狀與趨勢(shì)

一、開(kāi)關(guān)成套設(shè)備現(xiàn)狀與趨勢(shì)

1、隨著電網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)化時(shí)代到來(lái)，傳統(tǒng)電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備由人工操作向自動(dòng)化操作轉(zhuǎn)型。

2、一二次融合技術(shù)成套設(shè)備是電氣開(kāi)關(guān)柜具有發(fā)生故障自動(dòng)告警、 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置、 運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、維保檢驗(yàn)和信息的監(jiān)察、后臺(tái)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析等功能?！?/p>

3、物聯(lián)網(wǎng)+電氣設(shè)備”研發(fā)和改進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)、通信解決方案、傳感器和軟件，實(shí)現(xiàn)“一二次”融合成套設(shè)備制造工藝。

4、一次和二次融合解決了施工困難。

原來(lái)施工方法是現(xiàn)場(chǎng)零件組裝，受戶外天氣影響和工作場(chǎng)地的限制，給施工帶來(lái)諸多難題。經(jīng)過(guò)我們的對(duì)施工流程的優(yōu)化后，90%的改裝返廠進(jìn)行，把所需的各種元器件都進(jìn)行提前預(yù)置，這樣做極大方便了現(xiàn)場(chǎng)施工，也明顯提升了改裝設(shè)備的質(zhì)量。

二、開(kāi)關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、一二次融合設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

有以下六個(gè)基本特征：

（1）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)電路設(shè)計(jì)：

電動(dòng)機(jī)控制分合閘的機(jī)械傳動(dòng)部分是整個(gè)智能開(kāi)關(guān)柜的核心部分，如何能準(zhǔn)確驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)影響著整個(gè)開(kāi)關(guān)柜的安全。重新設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路不僅能夠用最可靠的電路進(jìn)行控制，而且做到了無(wú)差錯(cuò)安全控制，提高了操作的安全性。

3、解決設(shè)備信息接口匹配問(wèn)題，

在上傳報(bào)文采用定制地址代碼，完成一二次信息的融合。研究設(shè)計(jì)信息數(shù)字接口定義標(biāo)準(zhǔn)化，包含測(cè)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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)主要指的是接口尺寸定義、接口容量及接口電平匹配等標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，通訊規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。一二次設(shè)備融合制定接口定義、傳感器變比、負(fù)載阻抗、操作功耗等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，再進(jìn)行產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)融合技術(shù)。

三、環(huán)保開(kāi)關(guān)設(shè)備技術(shù)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(kāi)關(guān)設(shè)備的碳排放減少50%；在開(kāi)關(guān)技術(shù)領(lǐng)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(kāi)關(guān)設(shè)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(yīng)，會(huì)極大地降低對(duì)環(huán)境的影響。

2、繼續(xù)氣體絕緣的介電強(qiáng)度特性

氣體比其它絕緣介質(zhì)具有更高的介電強(qiáng)度，這有助于氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，同時(shí)大大減小開(kāi)關(guān)設(shè)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(gè)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(dāng)變電站老化退役時(shí)所需要的處理費(fèi)用。未來(lái)將在中壓氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備中應(yīng)用這種新氣體混合物。

3、固體絕緣開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的深入推進(jìn)，配網(wǎng)成為電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)，配電開(kāi)關(guān)成為配網(wǎng)中不可或缺的產(chǎn)品，直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全性和可靠性。市場(chǎng)、社會(huì)及時(shí)代對(duì)配電開(kāi)關(guān)設(shè)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(kāi)關(guān)設(shè)備創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步主要圍繞著安全性、可靠性、小型化、環(huán)保性等市場(chǎng)的終端需求不斷展開(kāi)。產(chǎn)品的架構(gòu)必將在較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生根本性變化。其一是結(jié)構(gòu)應(yīng)該更為簡(jiǎn)單，其二是發(fā)展適合市場(chǎng)的創(chuàng)新型產(chǎn)品，企業(yè)要在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)展，必須采取技術(shù)創(chuàng)新來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的市場(chǎng)份額，而環(huán)保型開(kāi)關(guān)設(shè)備無(wú)疑將成為此輪科技創(chuàng)新的焦點(diǎn)。

四、成套開(kāi)關(guān)設(shè)備一二次融合

1、一次設(shè)備

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

負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜大部分是手動(dòng)操作。一次設(shè)備分有源組件和無(wú)源組件。

2、二次設(shè)備

二次設(shè)備是指對(duì)一次設(shè)備的工作進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)以及為運(yùn)行、維護(hù)人員提供運(yùn)行工況或生產(chǎn)指揮信號(hào)所需的低壓電氣設(shè)備。由二次設(shè)備相互連接，構(gòu)成對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)的電氣設(shè)備稱為二次設(shè)備。也稱為有源組件。

3、一二次融合設(shè)備

（1）、堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)計(jì)劃的實(shí)施，變電站將向智能變電站發(fā)展，一次設(shè)備要升級(jí)為智能電力設(shè)備，二次設(shè)備則成為智能控制單元。

（2）、一二次設(shè)備融合發(fā)展是一次設(shè)備融合二次設(shè)備， 二次設(shè)備在融合過(guò)程中僅僅起到輔助作用。重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)配電一二次設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)化，成套化招標(biāo)采購(gòu)與檢測(cè)等要求。第二階段是在第一階段目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)一二次設(shè)備的高度融合、裝置級(jí)互換、工廠化維修等

（3）、一二次融合技術(shù)成套設(shè)備是電氣開(kāi)關(guān)柜具有自動(dòng)告警、 應(yīng)急處置、 運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、維保檢驗(yàn)和信息的監(jiān)察、后臺(tái)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析等功能?！拔锫?lián)網(wǎng)+電氣設(shè)備”研發(fā)和改進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)、通信解決方案、傳感器和軟件，實(shí)現(xiàn)“一二次”融合成套設(shè)備制造工藝。

五、開(kāi)關(guān)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)

1、解決配電一二次設(shè)備融合不匹配問(wèn)題

操作機(jī)構(gòu)主要包括電機(jī)、行程開(kāi)關(guān)、線圈等，在配網(wǎng)上，對(duì)開(kāi)關(guān)的監(jiān)測(cè)，需要在研究開(kāi)關(guān)機(jī)械特性的基礎(chǔ)上，提煉關(guān)鍵的參數(shù)，從一次設(shè)備、二次設(shè)備、傳感器上提高性能，使得操作機(jī)構(gòu)機(jī)修特性能夠得到監(jiān)測(cè)，提前對(duì)開(kāi)關(guān)的操作情況進(jìn)行預(yù)判。

2、市場(chǎng)的一二次成套化設(shè)備即一次設(shè)備、二次設(shè)備成套化供貨、成套化安裝、成套化應(yīng)用，各家產(chǎn)品不一致人為造成諸多困難。規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，一二次設(shè)備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分解到所有的配套廠家，提供典型設(shè)計(jì)及文件需清晰注明設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格。因?yàn)槭袌?chǎng)需求不可能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化用戶需求習(xí)慣差異化、地區(qū)差異性，所有讓設(shè)備兼容性、擴(kuò)展性一致，也保證不了市場(chǎng)的定制化需求?？蛇m時(shí)進(jìn)行刪減或者進(jìn)行特殊市場(chǎng)需求的選配。

3、二次設(shè)備在技術(shù)上如何實(shí)現(xiàn)整體突破，智能設(shè)備將更加“信息化和互動(dòng)化”，智能單元與相關(guān)一次設(shè)備的互動(dòng)、一次設(shè)備與二次設(shè)備的互動(dòng)，以及設(shè)備與用戶之間的互動(dòng)關(guān)聯(lián)性和互動(dòng)性增強(qiáng)，將是一二次能否融合成功的重點(diǎn)。

六、智能制造促進(jìn)開(kāi)關(guān)成套設(shè)備性能和質(zhì)量提升

1、智能制造提升了設(shè)備整體性能

（1）單相接地故障檢測(cè)需求不統(tǒng)一;存在遙信抖動(dòng)、設(shè)備凝露現(xiàn)象;缺乏一二次設(shè)備聯(lián)動(dòng)測(cè)試機(jī)制等。

（2）電壓傳感器在采用電容分壓技術(shù)時(shí)，也存在電容器參數(shù)一致性差，生產(chǎn)過(guò)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(wèn)題。

2、多個(gè)裝置充分集成：

保護(hù)裝置、合并單元、永磁/彈操控制器、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器、機(jī)械、無(wú)線測(cè)溫裝置等。

3、降低接收的信號(hào)的電流

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

4、操作機(jī)構(gòu)機(jī)械特性監(jiān)測(cè)

操作機(jī)構(gòu)主要包括電機(jī)、行程開(kāi)關(guān)、線圈等，在配網(wǎng)上，對(duì)開(kāi)關(guān)的監(jiān)測(cè)，需要在研究開(kāi)關(guān)機(jī)械特性的基礎(chǔ)上，提煉關(guān)鍵的參數(shù)，從一次設(shè)備、二次設(shè)備、傳感器上努力，使得操作機(jī)構(gòu)機(jī)修特性能夠得到監(jiān)測(cè)，提前對(duì)開(kāi)關(guān)的操作情況進(jìn)行預(yù)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(duì)應(yīng)的傳感器需要進(jìn)一步考慮。智能化的開(kāi)關(guān)設(shè)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(jìn)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(hào)通過(guò)常見(jiàn)的小信號(hào)防干擾措施，是技術(shù)難題，配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備曾出現(xiàn)過(guò)開(kāi)關(guān)、電纜、接頭絕緣不滿足要求導(dǎo)致誤動(dòng)跳閘的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)盡量采用電容式或電阻式電壓傳感器等新技術(shù)低功耗互感器。

7、消除設(shè)備的不適應(yīng)性

智能化設(shè)備裝置需要對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、對(duì)運(yùn)行參數(shù)的分析、對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)判及相應(yīng)的處理，各種數(shù)據(jù)采集元件與一次設(shè)備的有機(jī)融合，及其對(duì)一次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的良好適應(yīng)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(hù)難度大

如果將電子裝置布置安裝到斷路器中，因斷路器機(jī)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(hù)、在線監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)就地操作等智能化要求，要在不影響開(kāi)關(guān)設(shè)備可靠性的前提下，將各種傳感器集成到開(kāi)關(guān)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(guān)系整合其中，主控制其安裝位置應(yīng)易于觀察、易于操控、易于檢修。