开关成套设备现状与趋势

一、开关成套设备现状与趋势

1、随着电网设备自动化时代到来，传统电气开关设备由人工操作向自动化操作转型。

2、一二次融合技术成套设备是电气开关柜具有发生故障自动告警、 现场应急处置、 运行实时监测、维保检验和信息的监察、后台数据的统计分析等功能。“

3、物联网+电气设备”研发和改进过程控制系统、通信解决方案、传感器和软件，实现“一二次”融合成套设备制造工艺。

4、一次和二次融合解决了施工困难。

原来施工方法是现场零件组装，受户外天气影响和工作场地的限制，给施工带来诸多难题。经过我们的对施工流程的优化后，90%的改装返厂进行，把所需的各种元器件都进行提前预置，这样做极大方便了现场施工，也明显提升了改装设备的质量。

二、开关设备标准化设计与应用

1、一二次融合设备标准化设计

有以下六个基本特征：

（1）、结构简化、（2）、使用统一化、（3）、产品系列化（4）、配件通用化、（5）、组合模块化

2、解决电操驱动电路设计：

电动机控制分合闸的机械传动部分是整个智能开关柜的核心部分，如何能准确驱动电机的转动影响着整个开关柜的安全。重新设计驱动电路不仅能够用最可靠的电路进行控制，而且做到了无差错安全控制，提高了操作的安全性。

3、解决设备信息接口匹配问题，

在上传报文采用定制地址代码，完成一二次信息的融合。研究设计信息数字接口定义标准化，包含测量接口、控制接口电压、通讯接口端口电压协议。接口功能标准化设计主要指的是接口尺寸定义、接口容量及接口电平匹配等标准化设计，通讯规约标准化设计。一二次设备融合制定接口定义、传感器变比、负载阻抗、操作功耗等相关标准，再进行产品实现融合技术。

三、环保开关设备技术突破

1、新型环保绝缘气体

使用新型绝缘气体混合物替代六氟化硫（SF6），将气体绝缘开关设备的碳排放减少50%；在开关技术领域实现重大突破。这一替代型气体混合物与目前用于开关设备中的六氟化硫气体具有类似的绝缘性能，但由于其具有极低的温室效应，会极大地降低对环境的影响。

2、继续气体绝缘的介电强度特性

气体比其它绝缘介质具有更高的介电强度，这有助于气体绝缘开关设备安全可靠地运行，同时大大减小开关设备的尺寸，满足有限空间下的安装使用。然而，六氟化硫是一种典型的温室气体，电网和企业用户需要在整个使用周期中小心处理。规范管理和使用六氟化硫的成本很高，特别是当变电站老化退役时所需要的处理费用。未来将在中压气体绝缘开关设备中应用这种新气体混合物。

3、固体绝缘开关柜的应用

随着智能电网建设的深入推进，配网成为电网建设的重点，配电开关成为配网中不可或缺的产品，直接关系到电网的安全性和可靠性。市场、社会及时代对配电开关设备在安全性、可靠性、小型化、智能化、创新性、环保性等方面的需求不断发展。。目前，开关设备创新和技术进步主要围绕着安全性、可靠性、小型化、环保性等市场的终端需求不断展开。产品的架构必将在较短的时间内发生根本性变化。其一是结构应该更为简单，其二是发展适合市场的创新型产品，企业要在市场竞争中发展，必须采取技术创新来实现自己的市场份额，而环保型开关设备无疑将成为此轮科技创新的焦点。

四、成套开关设备一二次融合

1、一次设备

一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备。它包括断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆等。由一次设备相互连接，构成配电设备开关或进行其分合闸操作过程的电气设备称为一次设备。也称为无源组件。

负荷开关柜大部分是手动操作。一次设备分有源组件和无源组件。

2、二次设备

二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备称为二次设备。也称为有源组件。

3、一二次融合设备

（1）、坚强智能电网计划的实施，变电站将向智能变电站发展，一次设备要升级为智能电力设备，二次设备则成为智能控制单元。

（2）、一二次设备融合发展是一次设备融合二次设备， 二次设备在融合过程中仅仅起到辅助作用。重点实现配电一二次设备接口标准化，成套化招标采购与检测等要求。第二阶段是在第一阶段目标的基础上，实现一二次设备的高度融合、装置级互换、工厂化维修等

（3）、一二次融合技术成套设备是电气开关柜具有自动告警、 应急处置、 运行实时监测、维保检验和信息的监察、后台数据的统计分析等功能。“物联网+电气设备”研发和改进过程控制系统、通信解决方案、传感器和软件，实现“一二次”融合成套设备制造工艺。

五、开关设备关键技术

1、解决配电一二次设备融合不匹配问题

操作机构主要包括电机、行程开关、线圈等，在配网上，对开关的监测，需要在研究开关机械特性的基础上，提炼关键的参数，从一次设备、二次设备、传感器上提高性能，使得操作机构机修特性能够得到监测，提前对开关的操作情况进行预判。

2、市场的一二次成套化设备即一次设备、二次设备成套化供货、成套化安装、成套化应用，各家产品不一致人为造成诸多困难。规范标准化、模块化，一二次设备相关标准分解到所有的配套厂家，提供典型设计及文件需清晰注明设备的标准化规格。因为市场需求不可能实现标准化用户需求习惯差异化、地区差异性，所有让设备兼容性、扩展性一致，也保证不了市场的定制化需求。可适时进行删减或者进行特殊市场需求的选配。

3、二次设备在技术上如何实现整体突破，智能设备将更加“信息化和互动化”，智能单元与相关一次设备的互动、一次设备与二次设备的互动，以及设备与用户之间的互动关联性和互动性增强，将是一二次能否融合成功的重点。

六、智能制造促进开关成套设备性能和质量提升

1、智能制造提升了设备整体性能

（1）单相接地故障检测需求不统一;存在遥信抖动、设备凝露现象;缺乏一二次设备联动测试机制等。

（2）电压传感器在采用电容分压技术时，也存在电容器参数一致性差，生产过程中需要挑选器件;普通电容温度稳定性差，难以满足全温度范围内的精度要求;稳定性高的电容体积大、成本高等问题。

2、多个装置充分集成：

保护装置、合并单元、永磁/弹操控制器、通信协议转换器、机械、无线测温装置等。

3、降低接收的信号的电流

数字化变电站还是现有变电站，都采用微机保护，需对其电流进行再转换成为易于，尽量小于5A 电流。

4、操作机构机械特性监测

操作机构主要包括电机、行程开关、线圈等，在配网上，对开关的监测，需要在研究开关机械特性的基础上，提炼关键的参数，从一次设备、二次设备、传感器上努力，使得操作机构机修特性能够得到监测，提前对开关的操作情况进行预判。

5、传感器功能性选择

传感器的需求是由整体产品的功能需求确定的，与功能对应的传感器需要进一步考虑。智能化的开关设备，适用性是最为核心的需求原则。明确按照用户需求确定产品功能，进而确定适用的传感器。

6、线束电容的电磁干扰

二次回路的小电压信号通过常见的小信号防干扰措施，是技术难题，配网自动化设备曾出现过开关、电缆、接头绝缘不满足要求导致误动跳闸的问题，实现状态监测尽量采用电容式或电阻式电压传感器等新技术低功耗互感器。

7、消除设备的不适应性

智能化设备装置需要对设备运行状态进行监测、对运行参数的分析、对设备故障进行预判及相应的处理，各种数据采集元件与一次设备的有机融合，及其对一次设备运行环境的良好适应性，很大程度上决定了智能化程度的高低。

8、解决了空间狭小安装维护难度大

如果将电子装置布置安装到断路器中，因断路器机构箱可利用空间很小，安装存在一定的难度。二次装置具有保护、在线监测、现场就地操作等智能化要求，要在不影响开关设备可靠性的前提下，将各种传感器集成到开关的一次结构件中，空间受到限制。只有在必要的情况下集成模块的电路，尽可能将各功能单元以逻辑关系整合其中，主控制其安装位置应易于观察、易于操控、易于检修。