一二次融合断路器在配网中的应用

2023-03-28谷许磊黄文静

通信电源技术 2023年1期

谷许磊，黄文静

（平高集团智能电气有限公司，河南平顶山 467000）

0 引言

要增强变电站运行的安全性与稳定性，需要注重智能化高电压开关设备在配网中的使用。传统断路器设备的原理是以开关高效为准，一二次融合断路器这种新型设备在此基础上进行了全面改良，进一步优化了断路器设备在智能化运作方面的技术水平。这种设备是基于网络信息化技术、智能传感器及数字技术等多种先进科学技术的集成发展而研发的新型设备。为明确其在配网中应用的有关注意事项，本文研究一二次融合断路器的架构与模块及其技术特性，以此为依据探讨该项设备在配网中应用的模块设计与相关技术要求，为一二次融合断路器在配网中实现合理应用提供依据，并通过全面集成高压智能开关设计方案来丰富相关研究理论。

1 一二次融合断路器概述

1.1 一二次融合断路器的架构

这种新型断路器基于老式断路器进行了创新，各项技术性能都是以改善传统断路器为准。从当下常用的智能化断路器来看，其架构中存有数量过多的二次电缆，导致设备故障问题频发，使整个系统运行存在一定的安全性隐患，稳定性降低，设备的维护成本升高。一二次融合的断路器正是针对这一问题，对设备架构中过多的二次电缆进行优化。从其基础架构来看，涵盖了多个模块功能，依托智能传感与相位控制技术，以集约控制的形式来降低二次线缆使用量，以元器件集成的方式进行融合。

1.2 一二次融合断路器的模块

1.2.1 传感器模块

该模块基于最先进的智能传感器技术，融合在整个断路器架构中。由于智能传感器的功能具备多元化特点，其中涵盖了电流、位置、气体等多种形态的传感器，作用在于对SF6压力、断路器行程以及分合闸闸线圈中各类电流状态参数进行监测。

1.2.2 分相控制模块

该模块用于分布控制，通过对相关数据信息采集与整合分析的方式来进行控制和处理，首先借助传感器模块来获取有关信息，将不同类型的数据信息进行分类，采用光纤进行数据信息的传输，传输至下一个模块，也就是整个一二融合断路器的核心控制区，智能控制模块；同时，也可依据GOOSE传输来获取智能主控模块的控制指令，从而完成断路器的开合闸控制与温湿度控制等。

1.2.3 智能主控模块

该模块是确保一二融合断路器稳定运行的关键，作为主控制系统来发挥该设备应用的实际效能。其原理是通过控制器对配网中的相关电流回路进行控制，这种控制方式改变了以往通过二次电缆与分立元件的控制形式，通过建立新型控制回路来有效控制二次电缆的数量，实现对设备的智能化控制，提高设备运行的效率。

1.2.4 智能监控模块

该模块采集一二融合断路器运行中产生的各类数据信息，依据数据信息分析与处理的方式来获取设备实际运行的状态，并对其进行有效监管，以此来发挥模块智能监控的效能。在实际监控中，会结合设备运行的情况来进行综合性监控，通过智能诊断与状态全面评估，对设备运行的发展态势进行预测，实现故障预测，增强设备运行的安全性与稳定性。在第一时间发现设备故障处与故障原因，结合智能诊断的方式对设备进行维修[1]。

2 一二次融合断路器在配网中应用的模块设计

2.1 本体智能

为加强一二次融合断路器在配网中应用的保障作用，在模块设计方面运用本体智能的设计方法，运用智能控制器对因元件损坏而造成的系统故障风险进行管控，以风险防控的方式来增强设备运行的安全性。在监控模块中使用智能传感器，借助智能主控模块来加强对设备运行的监控，依据设备运行的动态分析与评估来做出正确的判断，使控制指令更加合理、规范，使一二融合断路器在配网应用中能够准确获取各类数据信息[2]。

2.2 智能二次回路

对该回路的设计是对断路器智能化性能的加强，凸显出融合设备在技术层面的改进。从传统的断路器回路来看，其形态为三相不一致控制电路，如图1所示。这种回路保护动作的产生在于电路中三相不一致时会产生2组辅助触头，触发继电器K61动作，该点在闭合后会出现跳闸现象，以此来增强配网运行的稳定性，但这种回路的架构简单，误操作风险较高，适用性差。

图1 传统断路器三相控制回路架构

对于一二融合断路器来说，智能二次回路的模块设计比传统回路更加先进，通过取消不同机构箱与控制箱电缆，强化操作层面的安全性，以此来降低设备使用的安全隐患；依据系统性的回路设计丰富整个架构体系，以此提高整个断路器的监控管理体系，如图2所示。

图2 一二融合断路器智能二次回路架构

3 一二次融合断路器在配网中应用的要求

3.1 分段复合开关成套技术要求

为发挥一二次融合断路器在配网中的智能化控制效能，在开关选用方面，还需以满足触点开关安全隔离的基本要求为准，使配网安全性得到提升。将安全隔离开关内置来实现隔离器和灭弧室的串联，以隔离器先关闭灭弧室，然后控制封头开启时间，一般在20～40 ms，隔离断口把控时间应当≥25 mm。若操纵器运用弹簧机构，则需配合控制器来体现通电与断电的智能化功能，采取手动与电动2种操作方式，额定工作电压为直流 25 V[3]。

3.2 边界断路器全套技术要求

为满足在配网应用中的边界断路器全套技术要求，在开关箱的安装中，要以密封箱为准，采用手动与电动2种操作方式来进行蓄能。要确保电压开关额定短路的分断电流为20 kA，电流控制在630 A以上。充分发挥一二融合断路器故障检测与排除效能，整个操作时间在100 ms以内。

3.3 初级和次级集成一般要求

选用最新环网柜，需涉及到目前设备、环进与环出单元以及馈线等多个单元，基于多种单元电流、电源、电源及遥控来进行集合。其中，为满足初级与次级集成的一般要求，需使数据传输单元（Data Transfer Unit，DTU）中的电源与电压依据二次线缆进入DTU单元，才能增强该单元在故障处理及二次供电方面的技术性能。依据配网对于断路器应用的相关要求，一二融合断路器要具备符合相关要求的进出线、馈线及电源装置，由多种装置集成才能实现在配网中的合理应用[4]。

3.4 开关柜技术要求

在开关柜设计方面，需要保证环形网箱即使在误差与热胀冷缩情形下，也不会影响设备运行，且能够确保相关设备实现有效连接，这是配网在应用一二融合断路器中对开关柜技术的基本要求。因此，开关柜的设计需具备较强的互换性，使其故障维修更加简便，通过简化多项程序来为设备运行的时效性提供保障。设置开关柜的运行电源为直流48 V，其储能电动机耗电量需控制在80 W以下；分闸线圈瞬时功耗不高于500 W，若超出这一界限时，就要采取额外安全保护措施。为实现全面监控，开关柜内部要安装不同类型的监控设备，如在气灭弧环网元安装气体监控设备，实现气体压力监测管，及时获取有关数据信息[5]。