日前多位专家围绕配网开关技术的现状和未来发展趋势进行了多维度探讨。中国电科院和日立的数位专家代表就目前开关设备的技术应用、新型真空断路器技术研发、新设备研制和应用等进行了专题演讲。
杨堃：开关柜、环网柜设备运行问题及对策
开关柜、环网柜设备是电网中装用量最大的一次设备，应该说是最大的。截止到2014年底，公司系统共计装用开关柜610097面、环网柜1199300面。其中开关柜主要是12kV，占了87.1%，其次是40.5 kV，占11.7%。
近几年充气柜、固体绝缘柜在发展，而且越来越受到大家的认可，但是还是以充气绝缘柜为主，占了98%。这么大量的开关柜和环网柜在运行过程中出了很多的问题，公司运检部针对每个不同时期开关柜、环网柜发生不同的问题，发布很多专门的对策。
开关柜接线方式隐患有：PT柜内避雷器直接连接母线、开关柜下柜与后柜未完全隔离、内部电弧释放能力不足、开关柜、环网柜内部绝缘问题、发热缺陷、防误闭锁不完善。
目前配网开关设备还存在一些问题：
1、环网柜绝缘介质选择(空气、固体、SF6、N2等)。目前以充气绝缘为主，充气柜在整体运行情况上要好于空气柜和固体绝缘柜。
2、环网柜差异化设计。我们也接触到一些情况是环网柜在一些潮湿地区一旦电缆封阻不严格，有潮湿上升进入到电缆室，就会出现电缆绝缘问题。西北一些风沙大的地区，虽然在室内，但防护等级低，内部积沙情况严重。企业要考虑成本，这个时候根据供货区域有一定的差异化设计。
3、充气式、固体绝缘环网柜的运行维护压力大。
4、固体绝缘屏蔽层。最早出现的固体绝缘环网柜部分企业没在绝缘件上装设屏蔽层，内部出现很多的绝缘放电，后来提出绝缘件上加装良好接地的屏蔽层。从现场情况来看，屏蔽层做得非常不好，基本上是“摸着有、用着无”的感觉。
5、固体绝缘环网柜的固体材料劣化和老化特性。这种要长期材料积累和实验支撑，目前没有完整系列的支撑材料。
6、固体绝缘环网柜的额定参数及序列化问题。现在固体绝缘环网柜额定电流比较小，使用过程中存在一些问题。
7、固体绝缘环网柜的环保性。如果在事故情况下，固体绝缘材料易燃烧，产生有毒气体也是很多的。考虑到未来固定绝缘环网柜在退役以后，充气柜存在一些环保问题，对环保也是一个制约因素。
8、柱上油断路器的功能设置。这些年环网柜开关方面一直进行无油化改造，油开关已经非常少了，时间也特别长，因为也没出什么问题，不在一些重要节点上，所以没有强制性的更换。但还是有一些问题值得注意。
9、柱上真空断路器安装地点的短路容量。真空断路器主要是有稳定性的优点，基本上装上十年再进行检修。但现在发展的比较快，短路容量是有所增长的，真空断路器是否能满足，还需要值得注意的一个问题。
10、柱上SF6断路器的密封性能。有些地区密封性能不太好，主要投入一两个月，密封出问题的比较多。
11、柱上SF6断路器的适用区域。这也是差异化设计的问题，SF6断路器有低温液化的问题，而且柱上断路器都在室外，东北和西北严寒地区可能在冬天会发生液化，就导致绝缘、灭弧性能的下降，或多或少产生对开断能力的影响。所以在一些低温地区建议柱上SF6断路器要慎用。
12、柱上开关出线套管材质。长期在户外晒着，瓷套管相对好一些。目前也在对硅橡胶套管开展一些研究。
李辉：具有选相功能和串、并联结构的模块化真空断路研究
这是来自我们国网公司的一个科研项目，后续我们承担国家科技部的科技支撑计划，相当于有两个项目得到了一些成果，今天跟大家做一个交流。
本项目针对目前我国大规模输配电系统中广泛使用的断路器开断能力不足、引起系统操作过电压和涌流等问题，研制具有自主知识产权的高压大容量断路器。
目前真空断路器在发电厂27kV需要的条件是大容量开断，目前国内做得厂家很少，主要用的是ABB的开关，想通过并联开断方式实现传统真空断路器大容量开断能力。目前真空断路器在10kV开断能力在40kA左右，通过商用模块串联，实现110电压等级。
我们研制的高压大容量断路器在西高院做过整套试验以后，在湖北省公司支持下，进行挂网示范应用，主要试验方式是在进线路进行串联这台产品。2013年12月份进行挂网，目前有一年多时间，运行效果良好。同时我们在现场也对各个接触部件进行监测，目前运行数据比较理想，漏磁场很低，符合我们国家电磁水平要求。
邱进：断路器的控制器技术研究
我们自主研发的光纤控制的模块真空断路器，具有快速高精度和高可靠性的特点，易于构建各种串并联结构的高压大容量真空断路器。结合对短路电流模型的建立和目标电流零点的快速预测的研究，可以有效实现选相分合闸。
光控模块真空断路器具有五方面优点：1、模块化设计;2、采取电子式操控系统;3、采取自动式永磁机构;4、光纤通讯有效解决电器的隔离;5、自具电源。它的可扩展性，可以通过串联的结构提升电压的等级。
可以实现高低压的隔离，简化了绝缘结构。这个系统是集成在本体里面的信号驱动系统。电子操作机构采取模糊PID自适应控制，有效减少模块操作时间分散性。
饭冢伸介： 12kV复合式永磁机构真空断路器的研究开发与应用
回顾一下真空断路器操作机构的发展历史。
50年前：主要开发电磁操作机构。主要构成是电磁操作器+状态保持机构。以前这个产品的一些缺陷是体积大、重量大，需要定期润滑，维护保养方面也需要很多熟练作业，分合闸动作达到25-30A。
真空断路器的操作机构取得很大的发展，但我们还需要什么样的操作机构?我们认为是以下几方面：分合闸动作特性稳定、结构简单、机械磨损少、易于维护保养、环境适应能力强、环保节能。
我们开发了日立复合式真空断路器。日立复合式永磁真空断路器主要是由电磁铁、永久磁铁和短路弹簧组成，这也是我们跟其他永磁机构厂家不太一样的地方。在整体设计上要确保长期稳定的操作，同时减少在运营当中的维护作业时间和成本，降低整个操作难度。我们这个技术实际上也是一个非常成熟的技术，在日本是2003年已经开发出产品并投放市场，到目前为止在日本客户方面得到了使用，没有出现任何大的问题和故障，也得到客户很好的评价。
我们机构的特点和传统弹簧操作器比较，最明显的是机械零部件数量大幅度减少，跟以前弹簧操作器比较，是以前的14%，操作所消耗能源降低了很多，大概是弹操式20%，并且采用无油结构，用的是固体润滑技术，减少维修作业。
永磁式真空断路器的设计思路
我们设计思路要保证高可靠性，所以在关键永磁部分采用的是高性能的钕铁磁铁，另外在电容器方面，我们采用的是专门为日本生产混合电动汽车开发电容器的厂家一起研发出来的产品。我们主要设计思路是让机械零部件减少，使整个结构简单化。另外采取无油化技术，主要在关键的零部件连接轴承部分采用固体润滑技术，实现无油化。
永磁式真空断路器的特点
第一，结构简单，在维护和保养方面能减少很多工作量。整体采用无油化结构，所以无需定期进行注油作业。本机械零部件比传统弹簧操作零部件减少很多，使维修作业变得非常简单。采用高可靠性长寿命的零部件，延长了检修周期。
第二，环保。主要采用无油结构固体润滑技术，这样就不会因为没有对油进行定期更换而造成机器的磨耗，还有大量电力消耗，通过无油结构解决了这些问题。操作耗电减少，操作耗电大概是以前传统弹操操作耗电的20%。我们在产品设计上，保持闭合状态时，不需要电磁铁的作用，只需要永久磁铁的磁力就可以保持闭合状态，不需要连续为电磁铁充电，起到节能的作用。
第三，长期稳定性。无油结构会避免因为润滑油的枯竭导致的各种事故。通过简化结构，使机械零部件减少，也减少了机械故障的发生。采用高性能永久磁铁组成的非接触传动装置避免了传动失败等故障。
行业资讯
中文版
English