电气成套设备发展、制造趋势研究

2022-06-06陈进

经济技术协作信息 2022年17期

◎陈进

要想保证供配电系统的工作安全性和稳定性，需要对电气成套设备进行合理应用，电气成套设备当中包含的内容相对比较复杂，其中主要包含气体绝缘金属封闭开关设备、高低压开关柜等各种电气设施，在供配电系统当中的供电分配、保护转化以及电力资源分配工作中应用非常普遍。随着我国电力事业的发展速度不断加快，对于电气成套设备的功能提出了更高的要求和标准，需要针对电气成套设备的研发和制造发展趋势进行全面探索，有效推动我国电力事业不断朝着更高目标和方向上发展，实现良好经济效益和社会效益。

一、项目概况

孝感应城三合35kV 变电站增容改造工程是《应城市“十四五”电网发展规划》为满足城乡用电发展需求，规划扩建的5 座变电站之一，为城乡未来发展提供强有力的电力保障。

三合35kV 变电站10kV 配电室电气主接线形式为单母线分段，原有KYN28A-12 型金属铠装抽出式高压开关柜是武汉华源电气设备有限责任公司产品，本次增容改造需增加6 台出线柜。开关柜整体采用万控集团新型壳体，绝缘件选用雷博司产品，配置霍立克公司VHK2-12 固封极柱式真空断路器，江苏靖江LZZBJ9-10C3 电流互感器、LKZB 零序电流互感器，操作电源为DC220V，电缆下出。开关柜接地开关采用温州新机JN15-12/D31.5-210，并配有电动地刀控制器。每台高压柜配GP-8100B 开关状态综合指示器，电编码锁及微机保护装置由甲方提供，预留安装位置及接线。本次改造的高压柜自动化程度高、方便联网适应远程遥测遥控需要、本质安全性能高等特点，已经具有智能化电气成套设备特征。现场如图1 所示。

图1 开关柜

二、高低压成套电气设备介绍

电气成套设备属于电气设备当中的一种形式，与电气开关、接触器、断路器以及变压器等属于同一类设备形式，但是电气成套设备具有自身独有的特征，由于各种电气设备属于成套存在，可以将一系列设备经过特定的规范要求进行组合，形成一个完整的有机整体，这种设备被称之为电气成套设备，结合本次供电工作项目情况对高压开关柜进行重点分析。

电气成套设备在我国电力事业发展过程中应用非常普遍，比如电气成套配电柜是安装电力设施的机柜，具有保护安装内部电力设施的重要作用，在配电变电站内部各种不同形式的配电设施，主要是通过电气成套配电柜进行整齐排列，通过使用电气成套配电柜，可以有效提高电气设备的排放美观性，不会出现杂乱无章等情况。当配电系统产生故障问题的情况下，也容易对故障问题进行及时查找，有效缩短配电柜故障问题产生的时间，全面提高配电系统故障问题的处理工作效率和质量；其次，通过电气成套设备的使用，可以有效保证配电设备在工作过程中，不会受到外部环境因素的影响，提高配电设备的运行工作稳定性和安全性；最后，通过将配电设施直接放入到电气成套装置内部，可以避免一些杂物或者是小动物进入其中，对配电设备造成破坏和影响，可以有效保证配电系统的运行工作稳定性。

三、电气成套设备的发展现状

自上世纪90 年代初以来，我国在电气成套产品的研发工作标准上正在不断提升，电气成套产品的质量和使用工作标准，正在和国际标准相适应，其中钣金加工、柜体、电气元件的生产等多个方面，已经逐渐接近于国际领先水平。随着合资电气成套厂家数量不断上涨，电气成套设备的整体产量和质量有了明显的提升，但是电气成套产品的种类和工作性能方面仍然需要得到进一步提高。随着我国社会基础设施、市政项目、房地产行业以及工业产业的不断向前发展，电力资源的需求量正在逐年提升，进一步促进电气成套设备生产行业的发展速度。在实际发展工作过程中不断引进国外一些比较先进的生产技术，同时大力开展自主研发工作。现阶段，我国基本上具备了电气成套设备的自主设计，以及对各种重要的元器件进行研发。尤其是在进入21 世纪之后，我国在电气设备品牌方面已经基本成型，可以有效促进国内电气产品生产企业单位的快速发展，同时对于一些更加先进的电气产品研发和水平正在不断提升，为电气成套设备的研发设计制造以及后续的使用工作打下了重要的基础。

四、电气成套设备的发展趋势

1.智能化发展趋势。

现阶段，电气成套设备正在不断朝着智能化的方向上发展，智能配电设备、智能运维是成套电气行业发展的重要趋势。智能断路器、电力仪表以及马达保护器等各种元器件，可以通过使用先进的传感器技术、数据信息处理技术等，将其组合成更加智能化的电气成套设备。如果这种智能化控制工作方法，可以保证成套设备可以有效整合相应的电气产品，云服务器或者上位计算机可以充分实现对配电回路的远距离控制测量，通信调节以及数据信息的实时性收集和处理等各项功能。智能配电系统在使用过程中，基于分散安装、统一集控、统一收集、统一储存以及统一服务等方法，对整个配电系统展开综合设计系统当中，包含设备层、控制层、信息收集层、信息储存层以及系统应用层等几个重要组成部分。

2.小型化发展趋势。

随着我国国民经济的快速增长，城市化建设发展速度正在不断加快，城市内部的可用空间量越来越小，因此对于成套电气设备的体积要求越来越高，对于成套电气设备的使用而言，必须要不断朝着小型化的趋势上发展，以此来有效减少对空间的占有量。通过优化设计工作之后，使用一些新型的技术材料和产品，使得整个电气产品的外形体积更小，同时内部构件之间的连接更加紧凑，操作更加灵活同时减少空间的占有率，有效控制电气设备生产、制造、工作的全寿命成本。

图2 设备小型化

3.高容量发展趋势。

在我国工业产业的发展过程中，对于大容量的电气成套设备使用程度越来越高，以此来有效满足工业产业的整体发展速度，同时社会市场对于一些大电流电气设备的需求量也在不断上涨。电气成套设备在工作过程中的总容量、额定电流、开关电流等各种参数需要进行合理调整，同时对各种电气辅助构件、柜体结构强度要求标准也在进一步提升，因此对于电气成套设备的后续发展，必须要不断朝着高容量的方向上前进。

4.高稳定性和免维护发展趋势。

要想有效保证配电网的供电工作安全性和稳定性，必须要保证电气成套设备的各项功能符合供电工作要求，要保证电气成套设备在后续的使用过程中具有免维护性的效果，特别是在我国社会经济发展过程中一些支柱性产业当中应用效果非常明显。比如，社会当中一些煤炭、电力、石油化工等多个行业，在实际生产工作过程中应用电气设备数量相对较多，链条较长，系统的保护层级相对比较复杂，在生产活动当中需要多个不同类型的电气设备进行协同工作和运行。电气设备在启动运行工作之后，在使用工作期限内如果某一个环节产生比较严重的故障情况，需要停止工作进行检修会造成生产工作产生长时间的停滞，所形成的经济损失非常严重，同时也会对整个社会的发展造成比较严重的负面性影响。因此要求电气成套设备在使用过程中，必须要具备更高的稳定性以及免维护性效果。

五、电气成套设备的制造发展趋势

现阶段，我国在电气成套设备的制造技术方面，正在不断朝着设计专业化、标准模数化，以及设备数控化等方向上发展，在零部件的加工过程中也在不断朝着高速化、自动化以及专业化的方向上发展。在电气设备的外观形式上，不断朝着人性化与美观化的方向上发展，由于电气成套设备在使用工作过程中具有高性能，多功能模块化、电子化、智能化、可通性、设备零部件通用化、高稳定性、节能性等多方面特点，对提高整个供电系统的供电工作质量和效果打下良好的基础。我国在电气成套设备的制造工作发展过程中，将会不断朝着智能化的方向上前进，通过配电和控制系统的联合工作实现网络化的发展趋势。与此同时，成套电气设备高低压产品在系统结构构成、元器件搭配，配套辅助构件等方面也会有着相应的改变和优化。

1.网络化发展趋势。

随着我国网络技术的不断向前发展，智能电网建设和改造工作，受到了电力事业单位的高度关注和重视，并且我国各大电力工作单位，对于智能电网的建设工作重视程度不断提升。其中对于低压配电网的供电电压合格率、供电工作的可靠性以及低压线损率等方面进行了严格控制，要不断实现供电工作的降损节能，对供电电能质量进行严格控制，要有效保证设备运行工作的安全性和稳定性，要有效做好供电系统的防护工作，对供电电量的采集负荷平衡度控制等多个方面工作实施智能化管控。对于成套电气设备的制造工作，需要不断朝着系统网络化的方向上发展，有效做好智能化的管理工作，全面提高供电企业智能化管理工作要求和标准，保证成套电气设备的整体生产工作质量和效果。

2.数字化制造发展趋势。

随着我国工业产业的不断向前发展，制造业在生产过程中正在不断朝着智能化和网络化的方向上前进，不断融入一些新型的控制技术和智能化技术，是我国科技技术产业革命的重要发展趋势。其中配件产品的发展特性可以充分体现出现阶段工业产业的发展趋势和特点，主要包含智能化和多批次小批量的定制性产品生产制造要求。在后续的发展过程中，需要有效建立起未来智能化电气产品制造工厂，将各种不同类型和具有不同功能的智能配电单元有效组成自动化生产线。不同的智能生产线相互之间可以通过互联，构成智能化车间，智能车间的互联可以有效构成智能工程，实现智能化工业制造活动之间的有效关联。因此，这种制造生产模式适合使用智能机器人流水化生产工作模式，对成套电气设备的相关配电系统以及各种开关组件等进行流水线式生产，并且对传统的生产产业链进行重新规划。这也是未来行业发展的重要趋势，通过高度的可视化、自动化可以有效提高电气产品的生产工作效率，同时降低能耗量。如图3：

图3 智能化制造

3.组件模块化制造发展趋势。

在成套电气设备制造生产过程中，需要研发出适合配电及控制应用的新型高低压电气成套产品及其相关系统组件，并且展开模块化设计工作，将成套电气产品组件实施模块化生产保证电气设备的设计和制造工作流程可以得到全面简化。同时不同的模块可以实现积木形式的综合保障系统，各个工作单元的各项功能被充分发挥，保证整个系统之间形成一个有机整体，可以进行提前预制工作，进一步缩短系统设备的制造工作时间。

4.结构组合化。

组合化产品在实际使用工作过程中，需要将各种不同类型功能的电气成套设备工作单元进行连接，实现各工作组件之间的联合使用，保证整个系统结构构成更加紧凑，可以有效提高空间使用率，同时降低供电线路当中的元件数量，保证整个系统的构成更加简化明了电气设备的保护特性及其相关功能，可以得到有效配合与使用，全面提高设备工作的稳定性。