配网自动化系统柱上开关设备的特性与选型

    　随着改革开放的不断深入，各类产业突飞猛进，推动了国民经济的快速发展，客户对供电质量也提出了更高的要求，提高电网的供电可靠性便成为供电部门急需解决的大问题。为从根本上解决这一问题，除了加强运行和设备管理、降低故障率外，还必须在重要区域建设配网自动化系统。配网自动化系统在蓬莱电业公司的应用，使供电可靠性达到99.98％，而开关设备的选型功不可没。
1　配电自动化系统的构成
    　目前先进的配电自动化系统的构成大致由配电线路、重合器、分段器、分支开关(断路器)、线路自动化终端(FTU)、通讯系统、配网子站、配网总站几部分组成，如图1所示。

　　其中柱上开关设备是配网自动化的核心部分，它的性能将直接影响配网自动化的质量，因此，配网自动化开关设备的选型就显得尤为重要。
2柱上开关设备的类型
    　目前市场上的柱上开关设备形式多样，性能也各不相同。具体可分为以下几类：

    　按出产国可分为国产和进口两种；
    　按触头灭弧能力可分为断路器、负荷开关；
    　按绝缘介质可分为油绝缘、空气绝缘、SF6绝缘；
    　按操作机构可分为电磁操作机构、弹簧操作机构、永磁操作机构；
    　按控制器的功能可分为断路器、重合器、分段器；
    　按出线套管的材质可分为瓷套管和硅橡胶套管。

3　各类开关设备的特点

3.1 国产开关设备

    　优点是按国内电力系统的使用特点设计制造，般采用弹簧操作机构，可进行电动和手动分合闸操作。电流互感器二次电流按5A设计；可设多组、多变比，有利于满足继电保护、遥测、计量的不同要求。一般开关本身配置隔离开关，并设有操作闭锁。

    　缺点是开关内部多采用空气绝缘，安全性能受周围环境的影响较大，无专用的操作控制箱，继电保护功能靠A、C两相的电流脱扣器来实现，因此无法实现继电保护的上、下级的合理配合，容易造成开关的误动和拒动。操作机构制造工艺粗糙、气密性差。尤其在空气潮湿地区或沿海地区，在很短的时间内机构部件便有可能锈蚀严重无法进行正常的操作。

3.2 进口开关设备

    　所有进口开关的共同点是：①电流互感器二次电流按1A设计。一般为600/1和1000/1两种选择。②所有开关均不配刀其了闸。③配有专用的操作控制器。控制器的控制、保护功能齐全可选择性强，有利于保护上下级的配合。④多采用零表压下的SF6气体绝缘密封性能好，内部绝缘不受外部环境的影响，操作机构制造工艺精细且大多密封在SF6气体腔内，现场免维护。⑤价格高，几乎是国产开关设备的两倍。⑥订货周期长。⑦一旦发生问题现场一般不能维修。

3.3 断路器、重合器．负荷开关

       断路器：具有很强的灭弧能力。可关合、切断故障电流。配备含微机保护的控制器，可实现对分支线路的保护。

    　重合器：开关本体与断路器完全相同，区别在于控制器的功能上。断路器的控制器功能简单仅具备控制和线路电流保护功能，其他功能靠FTU实现。而重合器的控制器除了具备断路器控制器的所有功能外，还具有三次以上的重合闸功能、多种特性曲线、相位判断、程序恢复功能、运行程序储存功能、自主判断功能、与自动化系统的连接功能等。价格较高。

    　负荷开关：可以关合故障电流，开断额定负荷电流，有真空和SF6灭弧两种型式。其主要作为线路的分段开关。配备智能控制器就成为分段器。造价较低。

4　各类操动机构的特点

4.1 电磁操动机构
    　合闸电流大，零部件多，结构复杂。除电动分、合闸外还可以手动分闸操作。不能手动合闸送电的只可以在没有电源的情况下手动合上开关，不能称其为配网自动化的理想选择。
4.2 永磁操动机构

   　永磁操动机构是一种新的操动机构，它有单稳态和双稳态之分。特点是结构简单，开关状态靠永久磁铁的磁力保持，机械传动部件极少。机构密封程度较高，受外界影响较小。但其本质上还是电磁操动机构，瞬时功率大及机构特性控制是其难点，控制器较复杂，其启动电容以及电子控制线路的寿命、温度特性及可靠性是操动机构总体可靠性的瓶颈，应加以高度重视。永磁操动机构最为致命的缺点是没有手动合闸手柄。在合闸送电时，如果遇到控制器或合闸回路故障将会觉得非常棘手。

4.3 弹簧操动机构
    　国产弹簧操动机构结构复杂、设计观念陈旧、气密性差、可靠动作的寿命短。

  　 进口弹簧操动机构目前以三角板式操动机构为代表，结构非常简单零部件极少。整个机构密封在SF6腔内，故障机率极低。其功能不但能满足电动操作还可以进行手动分、合闸操作。即便是控制器故障也能尽快手动恢复送电，是目前最为理想的操动机构。
5　开关的选型
    　配网自动化以故障自动诊断、故障区域自动隔离、非故障区自动恢复送电为目的，开关设备的选型也要以此为依据。对于不同的控制方式采用不同选择。
    　(1)就地控制方式即初级自动化。这种方式线路短，分段少，应采用重合器，充分利用重合器的重合及动作时限配合，实现对故障区的自动隔离和非故障区恢复送电。
    　(2)对于分布智能控制方式，需要FTU将检测到的各种信号通过点对点通讯把故障区断路器的状态及其他信息传送到临近的F T U识别故障区段，实现自动隔离和恢复送电。即FTU+重合器或智能FTU+断路器。
   　 (3)集中控制方式，是将FTu监控终端检测到的信息，通过通讯系统送至配电总服务器由总服务器，进行全面的计算管理。在干线发生故障后先由所内馈线断路器断开故障线路，并进行一次重合。如果重合成功，控制中心不作判断。如果重合不成功，控制中心则自动判别后遥控自动化系统断路器隔离故障区，恢复非故障区供电。这种控制模式下隔离故障区段是在线路无电流、电压的情况下进行的，所以分段器完全可以采用负荷开关降低成本。分支线路安装断路器、加装微机保护，准确及时地切除故障分支，减少自动化动作次数，缩短停电范围和时间。这种模式分段用负荷开关、分支用断路器比较经济实用。

6　结束语
   　 我们认为，县级供电企业建设配网自动化系统，其柱上开关设备的选型原则是：
    　柱上断路器采用真空灭弧或SF6气体绝缘；

　　运用先进的控制模式，分段器采用真空或SF6灭弧，SF6气体绝缘的负荷开关；

    　操动机构采用SF6密封的新型弹簧操动机构；

    　选用硅橡胶出线套管。