摘要：传统配网设备运行年限较长,设备比较陈旧,需要进行设计和改造,使之与配网自动化系统相适应。近年来通过城市配网升级与改造项目,配电网网架逐渐完善,结构更加合理,设备持续升级,线路联络率、“N-1”满足率显著提升,提供了配网自动化系统实施的基础。配网自动化系统实施后,电网供电可靠性和供电质量会明显提升,通过故障隔离、负荷转供,缩小故障停电范围,迅速恢复非故障线路供电。同时,配网抢修人员劳动强度大大降低,工作效率得到提升,配网安全隐患减少。因此,加强配网自动化系统的一次设备设计和改造,是十分必要的。
关键词：配网自动化；一次设备；改造设计
配网自动化和配网网络结构及一次设备具有密切的联系,在全面考虑配电网自动化网络架构的合理性的基础上,还要全面考虑配网一次设备和配网自动化设接口问题。现代配电网一次设备种类较为众多,缺少满足现代配网自动化技术的统一标准,在未来开展配网自动化的过程中,如果与一次设备相关的内容无法满足配网自动化技术需求,那么就要对其进行改造。
一、配网自动化一次设备改造要求
配网自动化涉及内容较为复杂,包括自动化系统、信息系统、管理系统等,设备选型及接口多样,需要依照实际情况进行针对性调整,以保证输配电工作能够正常开展。尤其是在一次设备选型过程中,要结合“可视化”“可控化”要求进行优化,以保证达到:(1)接线合理。一次设备改造中要符合国家出台的相关配网接线标准,保证接线分断点与联络点均安全、合理,能够及时对线路异常情况做出反应;要符合安全输配电要求,能够在规定负荷下运行,并处于阈值范围内;接线方式简单,尽量减少交叉接线、线路散乱、多接头共用等现象。(2)层次合理。一次设备改造往往要求能够实现“二遥”或“三遥”,保证设备间具有合理的预留空间,提升设备安全性;要确保接口的分布,尤其是接口设计留有余量,避免设备更新、升级等过程中缺少拓展接口;设备性能上要增强主站功能,对配网中的各项自动化设计项目进行拓展和完善,保证自动化体系能够与通信装置、输配电装置等结合。
二、配网自动化一次设备的改造
（一）一次设备的内容
配网自动化要对断路器、母线、互感器、变压器等进行合理设计,依照实际运行需求做好线路设置和故障分析,借助自动化装置完成故障的预防和处理,从而提升配网自动化运行的稳定性。
配网自动化一次设备选型中需要强调断路器的选型。断路器作为智能保护的重要装置,其设计和运行直接影响着配网自动化的可靠性。常规设置过程中需要对断路器的结构进行分析,细化断路保护系统的智能识别单元、控制单元、数据处理单元等设计,从而确保断路器能够在在线监测基础上快速进行过流、过压保护,使配电网线路处于安全、稳定状态。
我国配网自动化设置过程中还借助雷电监测系统、GIS状态监测等对配网自动化运行状况进行实时监测,借助光脉冲频率和GIS技术分析系统中的电流情况,对配网自动化异常问题进行及时处理,为配网自动化运行奠定了良好的基础。
（二）变压器智能化
智能变压器在配网自动化中具有重要的作用,其中的组件能够在传感器中使用,以此实现一体化设计,并且还能够在检测层和间隔层中发挥自身的作用,比如计量、检测、保护和测量等。图1为变压器智能化组件功能,通过图1可以看出来,其主要包括数据收集、冷却系统智能化、分解开关调控、非电量主变本体保护、主变信息的遥测收集、主变本体的在线信息检测收集和通信信息共享等,从而能够实现智能组件之间信息的相互传送。
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图1 变压器智能化组件功能
（三）改造开关柜和环网柜
(1)开关柜由于品牌不同、型号不同、生产批次不同,导致部分开关柜无法改造。比如梅兰日兰牌开关柜的RM6型号灰色面板属于老款,无法改造;而黑色面板属于新款,能够改造,需要在设计中注意。
(2)二次线室、开关柜面板问题。例如梅兰日兰牌开关柜的SM6型电动操作机构因柜身没有充分空间,要对环网柜面板进行配套更换。而RM6型电动操作结构也因柜身没有充分空间,要对二次线室进行配套更换。
(3)改造电动操作机构。开关柜的品牌虽然相同,但其电动操作机构可能不同,在对现场进行勘查时要认真,确保准确。比如某型号电动操作机构有两种不一样的电动操作结构。
(4)根据改造设备柜体内及附近的空间情况,选择户内或者户外遮蔽式配网自动化终端。
(5)电流互感器的改造。不同厂家生产的电流互感器有较大差别,要确认电流互感器的大小合适,否则无法完整安装。比如电缆头相间的间距过小,不能把单相电流互感器完整安装。若电缆头的三指套有过大的外径,会导致不能安装零序CT。若电缆的弯曲半径没有达到标准,电缆处就不能安装零序CT。
(6)安装空间合适。在配网自动化中设计和改造一次设备,也要注意DTU的安装位置是否合理,确保有效的检修空间。若DTU柜后没有空间,就只能从前方位置进行检修。然而,如果有底板故障、配线错误等缺陷故障的时候,往往要将后面板打开进行检修。
(7)改造接线线路。开关柜和配网自动化终端有比较复杂的接线线路,同时设备不同,具体零件尺寸也有所不同。所以,改造时要从整体出发,配合各零部件线路接线,选择最佳配置方案,从而将各机构有效连接到一起,开关柜内部空间得到有效利用,提升改造效率。
（四）柱上开关
在改造之后对其中的开关进行全部更换。比如某供电局目前使用的为ABB开关,其属于电流型开关,要求其开关能够满足下阶段设备选型的基础,并且在配网自动化建设之后还要使用其提出解决方案。
使用真空灭弧,因为其具有较高的强度,并且电弧在开断的时候不会产生副产品,并且也没有介质劣化的现象,具有较小的电弧能量,使用是较长。开关主回路使用全密封绝缘电缆头进行引出,避免带电部分出现外漏的情况。电缆出现的部分使用多股绝缘线,并且开关高压和低压部分都在绝缘介质箱体中密封,所以开关能够长时间的免维护使用。开挂内部使用真空灭弧室和隔离断口进行串联,并且相互闭锁和联动,两者的开关和闭合时间差在15-40s之间,从而能够有效保证操作过程中较高的可靠性和绝缘特点,在使用过程中不需要添加隔离刀闸。因为开关使用来电就合和无压释放的原理,其整个操作机构都不需要弹簧储能机构,所以能够便于手动开合操作,还能够实现远程的遥控操作。开关壳体和机构盖都使用冷轧钢板进行冲拉成形,整个开关箱体周围还有一条焊缝,其设计较为独特,和其他开关壳体通过多块金属板焊接而成不同,其具有较好的密封性能。
三、结论
配网自动化一次设备改造能够从根本上改善配网运行质量,借助一次设备自动化改造提升智能监测、智能控制效果,对输配电过程中的各项问题进行反馈,减少运行中可能出现的设备及线路故障,大大提升了用户用电满意度。上述装置的改造还能够有效提升系统性能,实现负荷调整和优化,降低传统输配电中的线损,真正实现了“手拉手”配电、高效益用电,使我国配网建设迈上了新台阶。
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论文作者:陈书电
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/9
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