一二次融合柱上开关状态监测与运维技术研究_吴鹏.pdf

第 46 卷 第 1 期2023 年 2 月电 子 器 件Chinese Journal of Electron DevicesVol.46No.1Feb 2023项目来源:贵州电网有限责任公司资助项目(GZKJXM20182502)收稿日期:20210325修改日期:20210930esearch on State Analysis and Maintenance Technology ofPrimary and Secondary Integration Switchgear*WU Peng*，LI Qianmin，HE Hongliu，WANG Zhuoyue，FU Yu，ZHANG uifeng(Electric power esearch Institute of Guizhou Power Grid Co Ltd，Guiyang Guizhou 550002，China)Abstract:As one of the most widely distributed equipment in distribution network，pole switch is the carrier of distribution protectioncontrol and automation function，and also an important equipment to ensure the operation safety and power supply reliability of distribu-tion network However，in fact，the failure rate of pole switches in power supply enterprises has been high In some areas，the on-line rateof pole switches is less than 65%，and the reliable operation rate is only about 50%，which brings great hidden danger to the reliable op-eration of distribution network Starting from the terminal operation and maintenance requirements of distribution network，combined withthe research and practice status of primary and secondary fusion on column switch，focusing on the conventional defects of on columnswitch，deeply comparing the differences of operation and maintenance methods between traditional on column switch and primary andsecondary fusion on column switch，the state analysis and operation and maintenance technology of primary and secondary fusion on col-umn switch are studied and designed，and the primary and secondary fusion on column switch operation and maintenance business or-ganization mode of large-scale application of equipment is deeply analyed Through the research，the operation and maintenance schemeof primary and secondary fusion on column switch will be put forward，which will provide guidance for the design，selection and opera-tion and maintenance of primary and secondary fusion on column switchKey words:primary and secondary integration，switchgear assembly，integration，defect analysis，operation and maintenance technologyEEACC:8370doi:103969/jissn10059490202301030一二次融合柱上开关状态监测与运维技术研究*吴鹏*，李前敏，何洪流，王卓月，付宇，张锐锋(贵州电网有限责任公司电力科学研究院，贵州 贵阳 550002)摘要:柱上开关作为配电网最广泛分布的设备之一，是配电保护控制、自动化功能实现的载体，也是保障配电网运行安全、供电可靠性的重要装备。然而事实上，供电企业柱上开关故障率一直居高不下，部分地区柱上开关在线率不足 65%，可靠动作率仅有 50%左右，对配电网可靠运行带来重大隐患。从配电网终端运维需求出发，结合一二次融合柱上开关研究实践现状，重点梳理柱上开关常规缺陷，深入对比了传统柱上开关与一二次融合柱上开关运维方法上的差异，研究设计了一二次融合柱上开关状态监测与运维技术，并深入分析了一二次融合配电设备规模化应用的运维业务组织模式。通过研究，将具体提出一二次融合柱上开关运维方案，为一二次融合柱上开关设计、选型和运维提供指导。关键词:一二次融合;成套开关;一体化;缺陷分析;运维技术中图分类号:TM615文献标识码:A文章编号:10059490(2023)01017906随着配电网一二次融合专项工作持续推进，国内电网企业完成并发布了多项设备类技术标准和测试规范，有效促进了配电网设备功能成套和技术深度融合12。目前，国内众多一二次设备厂商逐步走向融合，开展一二次融合设备联合设计研发工作，并推出了多种功能融合、型式创新的新型开关设备，电网公司也开展了首批一二次融合设备整机测试与挂网运行工作34。柱上开关作为配电网最广泛分布的设备之一，是配电保护控制、自动化功能实现的载体，也是保障配电网运行安全、供电可靠性的重要装备56。目前，供电企业传统柱上开关故障率一直居高不下，部分地区柱上开关在线率不足 65%，可靠动作率仅有50%左右7，给配电网安全稳定运行带来巨大隐患。随着一二次融合柱上开关的逐步推广应用，一二次融合柱上开关在设备可靠运行、配电自愈控制等方电子器件第 46 卷面技术优势逐渐凸显89，同时也给配电设备运行维护带来新的技术形态，开展基于一二次融合技术的配电终端运维技术研究势在必行。本文从配电网终端运维需求出发，结合一二次融合柱上开关研究实践现状，重点梳理柱上开关常规缺陷，深入对比传统柱上开关与一二次融合柱上开关运维方法上的差异，研究设计一二次融合柱上开关状态监测与运维技术，提出一二次融合设备规模化应用的运维业务组织模式。通过本文研究，将具体提出一二次融合柱上开关运维方案，为一二次融合柱上开关设计、选型和运维提供指导。1一二次融合柱上开关技术趋势随着经济和科技的不断发展，社会对电网系统的可靠性要求也越来越高，对柱上开关的性能要求也越来越高。在这种情况下，柱上开关设计与生产都加强创新改革，从而不断地提高柱上开关的综合性能。柱上开关的主要发展趋势有环保、新材料新介质的应用、维护量小、最佳人机关系、小型化等几个方面。环保。SF6气体具有良好的灭弧能力和绝缘能力，在高压电器中有十分广泛的应用，但各国签署的 京都协议书 使 SF6电器的生产量逐渐减少，目前一直在寻找适合代替 SF6气体的介质。新材料、新介质的应用。对于户外高压断路器，其环境适应能力对产品的要求比较高。因此，高强度、耐紫外线、自洁能力强的绝缘材料将在户外高压断路器中得到广泛的应用，如环氧树脂材料、陶瓷材料等。维护量小。高压断路器在运行使用过程中，受各种因素的影响，很容易出现故障，从而对电网系统的稳定运行造成很大的影响，这就需要对高压断路程器进行有效的维护。真空断路器具有灭弧能力强、维护量小、免维护等特点，可以广泛应用于低重燃、小型化真空灭弧室。最佳人机关系。高压断路器将朝着操作单位，电动遥控操动的方向发展，工作人员可以通过电网自动化系统对高压断路器的状态进行控制，从而极大地减轻了工作人员的工作量，提高工作人员的工作效率。小型化。随着小型化真空灭弧室、气体绝缘技术、复合绝缘技术等的应用，高压断种器的尺寸、重量将会变得越来越小，加上电子测量控制设备的快速发展，在将来，电容式分压器和电流传感器有可能融为一体，从而进一步减小高压电器的体积。2一二次融合柱上开关状态监测柱上自动化开关设备主要由开关本体、开关控制单元和户外电压互感器三部分组成，三部分以户外防护控制电缆以及户外航空插件进行成套电气连接，三部分互相配合形成整体实现配电线路保护和自动化功能。在设备运行过程中，柱上开关故障三种组成部件中均存在缺陷风险点，本节详细分析柱上开关本体和控制单元常见缺陷10。21柱上开关本体缺陷分析柱上开关本体主要由箱体、操作机构和附件三部分组成，各部分主要缺陷情况如表 1 所示。表 1柱上开关主要缺陷分析序号缺陷部位缺陷名称12345678箱体缺陷磁件受损外壳锈蚀套管破损、裂纹分合位置指示不正确路器灭弧室断口的工频耐压值下降真空度下降SF6气体泄漏SF6气体压力不正常91011操作机构缺陷操作机构传输不灵活，分合不到位操作机构拒合操作机构拒分121314151617附件缺陷连接部分过热底座、支架松动引线接头连接不牢线间和对地距离不足标志牌掉落等接地引下线破损、接地电阻不合格部分缺陷造成原因清晰，不再详述，如外壳锈蚀是由于外壳长期处于潮湿环境下，金属部分发生氧化作用形成锈蚀，套管破损、裂纹则是由外物碰撞或原设备质量存在问题，在长期运行过程中，由于振动、温度和压力变化等形成贯穿性裂纹，导致设备故障。SF6气压下降原因主要包括:瓷件与法兰胶合处胶合不良;瓷件的胶垫连接处，胶垫老化或位置未放正;滑动密封圈损伤，或滑动杆光洁度不够;管接头处及自封阀处固定不紧或有杂物;(5)压力表，特别是接头处密封垫损伤。真空断路器真空度降低原因主要包括:使用材料气密情况不良;金属波纹管密封质量不良;在调试过程中行程超过波纹管的范围或超程过大，受冲击力太大造成。柱上断路器拒合、拒分故障原因主要包括:电气方面故障。如分、合闸回路故障、储能线圈故障、081第 1 期吴鹏，李前敏等:一二次融合柱上开关状态监测与运维技术研究控制电源故障、一二次连接故障等;机械方面故障，如机构生锈卡涩、辅助开关未正确指示等。柱上开关本体断路器过热原因主要包括:过负荷;触头接触不良，接触电阻超标;导电杆与设备接线线夹连接松动;导电回路内各电流过渡部件、紧固件松动或氧化。22柱上开关控制单元缺陷分析柱上开关控制单元(Feeder Terminal Unit，FTU)在设备类型上可分为箱式、罩式两种，其中罩式 FTU防护安全级别要求为 IP67，应具备防尘、防水能力，箱式 FTU 防护安全级别要求不低于 IP65。与柱上开关本体相比，FTU 可靠性相对较低，元器件质量直接影响 FTU 寿命以及各类功能的可靠实施，通常来说柱上开关断路器设备能够可靠运行 10 年15 年，而 FTU 设备受后备电源、传感设备寿命制约，可靠运行时间仅有 5 年7 年。柱上开关 FTU 缺陷主要分为外壳故障、后备电源故障、通信故障和接地故障 4 类，其中外壳故障主要包括:外壳开裂缺损;二次端子排接线锈蚀脱落;二次接口腐