配电一二次设备发展的探索及交流

企业愿景—配电一二次设备发展的探索及交流第2页第2页固封绝缘技术和固体绝缘开关的发展和应用10kV配电开关零表压SF6气体绝缘到氮气绝缘的探索配电终端FTU动作逻辑组合应用的探索企业简介内容大纲第3页第3页国内主要应用历程90年代中后期，固封绝缘和固封极柱在10kV户内断路器研制陆续应用。2000年前后，在户外配电开关上采用固封绝缘技术。此后，固封绝缘技术、固封绝缘极柱、真空软包、APG浇注工艺广泛应用于中压配电开关领域。2011年，固体绝缘环网柜进入《国家电网公司第一批重点推广新技术目录》……第4页第4页1999年华仪开始着手研制固封绝缘技术，并将其应用在40.5kV的户外断路器产品中，以替代原有ZW7-40.5kV断路器存在的需填充硅油、硅脂，拐臂外露及内置电流互感器等问题▲ZW7-40.5真空断路器▲采用固封极柱的ZW37-40.5真空断路器第5页第5页完成首款采用户外固封绝缘技术ZW37-40.5户外真空断路器样机及产品型式试验，先后获得国家火炬计划、浙江省科学进步奖和专利技术。▲真空灭弧室采用户外环氧树脂包封、真空灭弧室软包和APG浇注工艺密封成为一个整体。固封绝缘极柱真空灭弧室采用硅橡胶软包工艺2000年第6页第6页将固封绝缘技术应用在10kV柱上真空断路器，研制完成ZW43/ZW43A-12柱上永磁/弹操真空断路器，产品获国家火炬计划和两项国家专利。采用APG工艺结构的ZW43-12真空断路器和极柱采用屏蔽罩小型化真空灭弧室、真空灭弧室软包、APG浇注工艺采用法兰连接“灌封”极柱采用“灌封”极柱的ZW32-12真空断路器2002年第7页第7页根据使用单位要求，进一步优化固封绝缘极柱进行设计，保留真空灭弧室软包外，外绝缘层采用环氧树脂和硅橡胶双层浇注包封。2003年▲环氧树脂固封柱上断路器▲环氧树脂和硅橡胶双层固封柱上断路器第8页第8页2007年华仪着手研制一种安全特种开关，该产品应具有全绝缘、全密封、全工况、免维护特性，2008年首批产品试制完成。2009年完成定型设计，多层固封绝缘工艺，具备潜水运行能力和屏蔽层，防护等级IP68，型号名称为ZW53-12/630-20、固体绝缘真空断路器。▲2008年首批产品结构方案▲2009年采用小型化机构设计后的结构方案2007至2009年第9页技术交流与学习ZW53-12固体绝缘真空断路器主要特点：全绝缘、全密封、全屏蔽、全工况、带电可触摸，进出线采用可触摸电缆头和户外连接器；可在高海拔、高温、高湿、多尘、潜水、内涝以及极端恶劣环境使用；产品通过型式试验，两项国家专利，经两次鉴定确认国际先进、填补国内空白。▲安装好进出线屏蔽电缆接头的应用现场合分闸指示进出线电缆插拔头固封极柱密封操动机构箱体防水航空插头/控制电缆手动储能手柄手动合分闸操作手柄进出线电缆插拔头可配备避雷器第10页技术交流与学习▲ZW53-12固体绝缘断路器水下绝缘试验▲ZW53-12固体绝缘断路器水下带电运行展示（一次回路带电、电动控制合分）第11页技术交流与学习▲ZW53-12固体绝缘真空断路器的应用示例第12页技术交流与学习▲固封极柱▲全绝缘、密封母线连接器▲XGHY2-12固体绝缘环网柜XGHY2-12固体环网柜主要特点：主断口采用真空灭弧、隔离及接地为三工位真空灭弧；进口户外环氧树脂包封、全密封设计，经多次电场分析及局放测试，外表面实现喷锌屏蔽涂层处理，局放小于10pc。断路器和负荷开关机械寿命达30000次、隔离/接地5000次。将积累的固封绝缘技术经验应用在环网柜产品上，采用三工位真空灭弧室，产品获得多项专利。2009至2011年第13页技术交流与学习▲灭弧室处于合闸位置▲灭弧室处于隔离位置▲灭弧室处于接地位置静触头动触头接地端静触头动触头接地端三工位真空灭弧室的三种工作位第14页技术交流与学习▲初期设计的固封极柱▲经多次试验和验证后改进的极柱XGHY2-12固封极柱主要特点：采用双腔结构设计，主灭弧室、三工位灭弧室、导电部分固封浇注，表面喷锌屏蔽；极柱进出线采用标准欧式插头，并带有感应网，能有效反映固封极柱进出线端的带电状态。真空灭弧室动导电杆侧采用ZW53专利密封技术。第15页第15页《国家电网公司第一批重点推广新技术目录》指出：从技术可靠性和环保要求更加严格的发展趋势看，固体绝缘环网柜具有全面取代SF6气体绝缘环网柜的趋势；但是，固体绝缘环网柜的工艺要求高于SF6气体绝缘环网柜，若工艺手段不完善，则绝缘隐患、故障概率、危害性高于SF6气体绝缘环网柜，需要确保原材料质量及工艺水平第16页技术交流与学习从早期的ZW37-40.5采用的真空灭弧室软包+APG固封工艺，到ZW43A-12环氧树脂和硅橡胶两层包封，经过十多年的发展，固封绝缘技术在户外配电开关上的应用已经非常成熟，除合理的选择户外固封浇注材料和固封工艺外，如何提高操动机构可靠性成为提高整体开关性能的关键。12kV固封极柱ZW43-12/ZW32-12柱上开关在配备多变比、多绕组保护、测量互感器需要外置体积较大，选择穿芯零序电流互感器时其爬电距离易受限制。通过多层包封、全密封及屏蔽设计的固封极柱（ZW53-12固体绝缘断路器）能够满足全工况和特殊应用场合的运行要求，半导体屏蔽层并可靠接地实现带电运行开关表面零电位。采用三工位真空灭弧室的固体环网柜，整体结构简洁紧凑，更易于整体固封和可靠密封，隔离和接地断口不易受环境影响，导体屏蔽层并可靠接地可实现带电运行表面零电位；对比旋转或直动隔离开关方案缺少明显可视断开点。应用体会第17页第17页固封绝缘技术和固体绝缘开关的发展和应用10kV配电开关零表压SF6气体绝缘到氮气绝缘的探索配电终端FTU动作逻辑组合应用的探索企业简介内容大纲第18页技术交流与学习下图为两网改造期间安装的手动弹簧机构断路器，投入运行9年，受户外环境影响并且缺少必要维护出现较为严重的氧化和锈蚀。以柱上配电开关实际运行情况为例：常规柱上配电开关操动机构故障占比较大；机构易受户外环境影响，敞开或半封闭机构形体存在可动部件氧化甚至锈蚀可能，需定期维护；个别开关运行时极少操作，长时间保持一种状态部件机械疲劳致使操作失灵；凝露作用会对半封闭空气绝缘户外开关主回路和机构都造成不良影响，易造成绝缘下降……1996年前后第19页技术交流与学习自愈•指尽量使用户“感觉不到”故障的影响、通过电网上电气设备的配合实现各种逻辑功能。对一次设备开关本体、操动机构、控制回路（凝露）、操动电源可靠性提出了进一步要求，应减少电气设备自身故障发生的概率，避免故障处理过程的障碍。我们的理解•配电开关应满足长寿命、免维护、高可靠要求；能够适应各种运行工况和频繁操作或极少操作环境需要；与配电终端设备的连接应尽可能可靠、简单、标准化。配电自动化发展中对配电开关设备提出的要求：配电自动化在新一轮发展中提出“简单、可靠、实用”的原则，“简单了才能可靠、可靠了才能实用”，同时出现“故障自愈”概念。第20页技术交流与学习1998年，华仪引进东芝VSP5-12（FZW28-12）负荷开关，真空灭弧、主回路箱体及操动机构箱体均填充0表压SF6气体；2001年，研发真空灭弧、0表压SF6绝缘方式的柱上真空断路器，产品型号ZW20A-12，获多项专利，2003年开始挂网应用，机构箱为独立气室填充零表压SF6，将操动机构密封箱体内。▲改进为套管进出线的VSP5-12（FZW28-12）负荷开关▲ZW20A-12户外真空断路器1998至2001年第21页技术交流与学习▲充气机构ZW27-12真空断路器▲充气机构ZW8-12真空断路器2007年▲充气机构ZW43A-12真空断路器▲ZW53-12固体绝缘真空断路器华仪将全密封充气机构设计应用在ZW27-12、ZW8-12、ZW43A-12、ZW53-12等产品之上。第22页技术交流与学习2007年安装运行的ZW20A-12柱上真空断路器，无故障运行至2012年10月拆机情况。运行超过5年的ZW20A-12第23页技术交流与学习户外环网柜安装于电缆沟上在环境温度变化时更易受水汽和凝露影响，我们推出了零表压SF6充气和全密封机构的环网柜产品。下图为采用东芝“来电合闸、无电分闸”技术零表压环网柜，配备控制终端后可作为电缆配电网电压时限型馈线自动化设备或分界开关柜使用。延伸应用▲全密封充气操动机构第24页技术交流与学习SF6是温室效应气体，应尽可能减少甚至不使用SF6气体。ZW20A-12在设计之初就充分考虑不填充SF6气体即可满足使用要求，因此顺利完成了ZW20A-12填氮气密封试验及绝缘试验，并开关箱体内装设有专利技术湿度在线检测装置。采用航空插头电缆连接吊装挂钩也可采用坐装方式灭弧室环氧树脂绝缘盒真空灭弧室可内置零序CT单相CT进出线套管2011年第25页技术交流与学习从实际运行情况来看，全密封柱上开关尤其是采用真空灭弧+零表压充气绝缘+密封充气机构户外开关可靠性对比较高，可推荐作为配电自动化项目首先。采用SF6作为绝缘和密封填充气体容易实现密封性检查，而采用氮气绝缘则要通过抽真空、氦检漏检查其密封可靠性。户外箱式开闭所及环网柜因安装于电缆沟之上，机构及电缆室更易受水汽和凝露影响，长期运行应采用适当的处理措施。除ZW20A-12已经完成填充氮气的工作外，正在进行环网柜填充氮气工作。未来随着配电开关向环保绿色方向发展，采用氮气或干燥空气结合绝缘材料的配电开关也将作为华仪产品发展的一个重要路线。应用体会第26页第26页固封绝缘技术和固体绝缘开关的发展和应用10kV配电开关零表压SF6气体绝缘到氮气绝缘的探索配电终端FTU动作逻辑组合应用的探索企业简介内容大纲第27页第27页1998年华仪引进日本东芝由VSP5-12、FDR-4011以及TOSDACD21P组成的电压时限式馈线自动化设备；2000年开始研制第一代柱上“看门狗”分界开关；2005年在东芝基础上完成内置电压互感器和零序电流互感器的ZW28F-12型柱上分界负荷开关(看门狗开关)，并通过10kV线路故障模拟试验；2006年推出采用ZW20A-12为本体开关的柱上分界断路器；2007年电流电压时限式馈线自动化得到应用；2011年完成电缆网分界开关柜的研制；…….第28页技术交流与学习馈线自动化有多种故障隔离方案：电压时限型（电压型）分支线路“看门狗”分界开关故障隔离电流电压时限型主站集中控制型电流计数型（电流型）智能分布式FA，其他……主站集中控制型，是依靠故障发生后配电终端采集的故障信息由主站系统进行故障定位、隔离及恢复供电；智能分布式，则依靠相邻配电终端相互通讯进行故障定位、隔离及恢复供电，对通讯系统的可靠性和实时性要求较高，通常为光纤通道；对于通讯条件还不具备的配电线路或采用公网通讯的一遥、二遥馈线自动化以及供电半径长、分支线路多的农村电网就地馈线自动化仍有广泛的应用需求。“可靠的故障处理是提高配电网自愈能力的重要保障”第29页技术交流与学习K4K3K2K1CB1用户2用户3用户用户4S1S2S3S47S7S7S7S“电压时限式”+“分界开关”的组合应用CB至少设置两次重合，CB检测故障跳闸后重合，各级开关按供电顺序延时合闸，过渡时间长CB为出线断路器，需投入两次重合闸S为电压时限式自动化开关（主体开关通常为负荷开关）K为分界断路器第30页技术交流与学习S4S2S1D1S3K1CB1K2CB设置0.3s延时速断，D1设置0.15s延时速断；S1至S4设置7S延时合闸。CB为出线断路器、D为电流电压时限式自动化开关（主体开关为断路器）S为电压时限式自动化开关（主体开关为负荷开关）K为分界断路器“电流电压时限式”+“电压时限式”+“分界开关”的组合应用S5第31页技术交流与学习S4S2S1S1D1D1S2S3D2K1CB1K2CB设置0.3s延时速断，D1设置0.15s延时速断，D2设置0延时速断；S1至S5设置7S延时合闸。为减少变电站跳闸次数，将S1变更为D1、