低成本负荷开关遥测装置研制

丁羽++黄川就++张焕强

摘 要随着社会的不断发展，科学技术的不断提升，低成本符合开关遥测装置被逐步运用到我国电力行业发展中，提高供电运行可靠性、科学性与稳定性，为我国电力行业的发展作出巨大贡献。为此，本文将着重研究低成本符合开关遥测装置的技术特点及应用前景。

【关键词】低成本 负荷开关 遥测装置 研究与探索

“负荷开关”是一种位于隔离刀闸与开关之间的一种高压设备，其结构较为简单，通常由一个灭弧装置与一个隔离开关构成，其主要功能是切断或者是打开负荷电流，但无法对短路电力进行控制，且没有自我保护功能。为提升高压设备的安全性、稳定性与可靠性，使其顺应时代的发展，需对其实施智能化、自动化建设，将遥测装置运用到负荷开关装置中。随着社会的不断发展，低成本、易制造、结构简单的负荷开关遥测装置备受电力部门的认可。

1 负荷开关的类型和特点

1.1 负荷开关的种类

“负荷开关”通常是按照“灭弧方式”对其进行分类，即压气式、产气式、真空式、SF6式。其中“独立式”的负荷开关应用较为广泛。国家标准的负荷开关有两种类型，即“一般型”与“频繁型”，其中“压气式”与“产气式”负荷开关属于“一般型”负荷开关；“真空式”负荷开关属于“频繁型”开关。

1.2 负荷开关的特点

负荷开关大体有以下三方面的特点：

（1）较高的可靠性。“负荷开关”与断路器相比设计要求相对较低，分合闸时间略长，操动机构先对比较简单，具有较高的操作性，且机械可靠性先对较高。

（2）较低的成本。需要手动操作，构造简单，成本相对较低。

（3）较强的组合性。“负荷开关”能够承受短路电流，并具备断开、闭合开关的能力，组合功能具有优越性，例如部分负荷开关具有隔离开关功能，其组合功能相对较强，由多个负荷开关构成环网单元。

从负荷开关类型角度分析，其特点主要包含以下四个方面：

（1）“产气式”负荷开关的基础是“隔离开关”，设置狭缝灭弧室和电弧触头，分解分合闸使的气体强度，当电流通过量为“0”是，去除断口处的有力，使气体产生量随着电流的增加而增加。该结构操作简单，方便维护。

（2）“压气式”负荷开关的基础是来自外力作用的熄灭电弧，由喷咀、触头和导电筒组成灭弧室，并借助外力与压气罐的帮助。因此，该结构的负荷开关结构具有复杂性，不利于后期维护。

（3）“真空式”负荷开关的灭弧介质为真空，具有较高的绝缘性，较强的熄弧能力。然而，这种负荷开关结构较为复杂，需要借助隔离刀闸，操作要求較为严格，所需材料价格较高。

（4）熔断器与负荷开关之间相互配合，可以对电动机与变压器进行控制与保护，有效节约资源，降低资金投入量。

2 负荷开关遥测装置技术原理

负荷开关遥测装置选用当下先对比较流行的32位高性能ARM芯片，即大容量快速闪存、硬件乘法器、并行结构、流水线技术等，提升遥测装置的保护性能，提升遥测装置的计算性能，实现负荷开关遥测装置的一体化、智能化与自动化，使其具有高级计算机操作语言，运用科学、合理的算法，提升数据计算速度；所运用的图形液晶显示器为宽温型，文字显示类型为中文，构架良好的人机操控界面，提升设备的可靠性、抗干扰能力以及电磁的兼容性。除此之外，低成本负荷开关遥测装置是由一个执行保护等多功能的智能化、数字化电子继电器构成。依照负荷开关运行模式，使其能够独立完成自动化监控、电气参数测量、远方控制、就地控制等功能，提升负荷开关的自动化、一体化、智能化的控制与保护水平。

随着社会的不断发展，增加电力系统的承载量，使电力系统长期处于紧张的运用电状态下。为提升电力系统的安全性、稳定性与安全性，将低成本负荷开关遥测装置运用其中，能够有效提高城市供电水平，增加熔断器的额定电流量，对电路起到保护作用，弥补只能用电保护装置的空白。将符合开关遥测装置设计到配电系统中，能够降低网络中断数量，按照电流流通量合理控制装置的承载量，通过设置线圈数量，对电路进行保护，当电力系统出现问题时，遥测装置能够充分的发挥其跳闸作用。若线路中电流通入量在300安以下，由脱扣器承担电流保护作用，对符合开关进行控制；若合闸瞬间变压器产生0.1秒励磁涌流，该时刻的电流是额定电流的8-12倍，通过设置参数对电力系统进行控制，防止该过程出现错误；若线路中电流通入量大于300安时，由负荷开关所构成的环网柜正处于短路状态，其保护装置会快速产生调整动作，将电路进行关闭，避免开关因短路出现分闸现象，通过熔断器实施短路保护工作。因此，负荷开关遥测装置具有较高的经济实用性能，能够有效提升环网开关的稳定性、安全性与可靠性，避免危险事故的发生，提升电力运行的经济效益。

3 环网柜的发展

“环网柜”又被成为“环网供电单元”（RMU），起源于1978年，由德国Driescher公司研制出世界电力发展史上第一台环网柜，随后世界各国的电力系统制造商纷纷效仿环网柜的生产运行方式，研发出属于各自国家的环网柜，并被广泛运用到电力运行系统中。负荷开关与熔断器对变压器进行保护正式受到国际认可的是在1989年国际配电网会议，有效提升比断路器的使用效率。应小型变压器缺乏自我保护能力，需要依靠开关对其实施保护作用，符合开关作为变压器中重要组成成分，需要在20毫秒内切除短线路，防止油箱发生爆炸。因断路器的工作包含三个成分：继电保护、断路器固有分闸、燃弧。若将断路器运用其中，断路器工作时间为继电保护时间、断路器固有分闸时间与燃弧时间之和，通常需要运用到三周波，时间为60毫秒，因此，将断路器运用到工作线路中完全无法对变压器起到保护作用。因限流熔断器能够在10毫秒以内将线路故障清楚，并对设备进行击打，断开其余符合。故，将限流断容器运用到工作线路中能够对变压器调到充足的保护作用，“负荷开关”与“限流熔断器”这一负荷开关遥测装置由此产生。endprint

通常情况下，三个间隔构成一个“环网柜”，即一个变压器和两条环缆形式的进出线间隔。将负荷开关与限流熔断器组合运用到变压器间隔中，能够有效提升变压器间隔交流性能，需提升负荷开关标准，合理这只交接电流与转移电流。

目前电力工程中所运用的负荷开关具有两方面特点：

（1）三工位，即分地、合地与接地，分别执行开端任务、隔离任务、接地任务。

（2）分开灭弧和载流，灭弧系统无法承载动热稳定电流，且灭弧系统与载流系统无法同时进行。

从我国环网设备的发展现状来看，实现环网设备的智能化、现代化、一体化与自动化，是环网设备发展的主要方向。低成本负荷开关遥测装置符合现代化我国电环网柜的运行要求，能够实现智能监控、一体化保护等功能。目前我国环网设备正常运行中，容易出现接地故障、过载故障等，通过运用负荷开关遥测装置能够及时检测出接地电流与过载电流的大小，依照设置反时限与定时限的相关要求，对负荷开关、断路器等设备进行调控与处理，实现对环网开关设备的遥测功能，实现电网管理的一体化、自动化、信息化、现代化与智能化。符合开关遥测装试制成功后，能够有效解决环网设备运行中所发生的各种恶性事故，做好安全监督工作，保证电力运行系统的安全性、稳定性与有效性。因此，负荷开关遥测装置被广泛运用到電力运行系统中，有效提升电力运行效益，加快我国电力事业的发展。

4 负荷开关的发展

负荷开关的类型有许多中，传统形式的磁吹负荷开关和油负荷开关已经被社会发展的潮流所淘汰，产气式负荷开关、压气式负荷开关、真空式负荷开关、SF6式负荷开关已成为新时代负荷开关的主要运用形式。上文已对符合开关的类型及其特点已经做了简单的分析与阐述。针对当下负荷开关的主要运行趋势，本文着重针对SF6式负荷开关进行研究与探索。SF6式负荷开关作为新时期负荷开关运用最为广泛的一种形式，具有较大的发展空间与发展潜力，着重研制负荷开关遥测装置，具体情况如下：

（1）多种灭弧方法。SF6式负荷开关遥测装置不但具备压气式负荷开关遥测装置的基本特征，而且具备旋弧式与灭弧栅式，其灭弧形式较为简单，可操作性较强，无需操动机构为其提供压缩功。

（2）浇注树脂是传统壳体的主要形式，随着科学技术的不但发展，不锈钢壳体已取代浇注树脂壳体的地位。不锈钢材质强度大、韧性好，具有较高的安全性与稳定性。

（3）传统SF6负荷开关的母线被暴露在空气中，新型SF6负荷开关的母线位于气室内部，增加符合开关的安全性与稳定性，避免设备发生破损、老化现象。

（4）传统负荷开关需要依靠指示灯得知动刀位置，新型负荷开关壳体安装有大视窗，设备控制人员可通过大视窗观察电力系统的具体运行情况，确定动刀位置，该设备具有较高的直观性与可靠性。例如紧凑型环网柜内负荷开关遥测装置的壳体材料为不锈钢，在壳体上方设置有大视窗。其灭弧形式为灭弧栅，母线被安装到气室内部。

除此之外，现代化环网柜还有多种非SF6式的环网柜，例如西瑞环网柜，该环网柜内部配置有小型的真空断路器，依靠空气其绝缘作用。负荷开关与限流熔断器组合装置对限流熔断器有较高的要求，需要拥有较高的开断电流，且额定电压具备12千伏、24千伏、40.5千伏三种等级的电压。

5 总结

综上所述，低成本负荷开关遥测装置具有较高的经济性、实用性，极大成对上提升环网开关运行设备的可靠性、安全性与稳定性，避免恶性事故发生，保证电力系统正常运行，优化电力系统配置方案，保护电力运行设备，提升变电站、配电站运行设备的自动化、一体化、智能化与现代化。现如今，负荷开关遥测装置已经被广泛运用到电力运行发展中，提升电力运行的可靠性、安全性与稳定性，为电力行业的发展做出巨大奉献，加快我国电力事业的发展与改革，推动现代化社会发展与进步。

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作者单位

广东电网有限责任公司潮州供电局 广东省潮州市 521000endprint