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        中壓智能化二次配電12kV氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備

        2014-10-09 07:39:20西安高壓電器研究院有限責(zé)任公司付魯軍王平李樹平韓辰光
        電器工業(yè) 2014年7期
        關(guān)鍵詞:智能化智能功能

        /西安高壓電器研究院有限責(zé)任公司 付魯軍 王平 李樹平 韓辰光/

        中壓智能化二次配電12kV氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備

        /西安高壓電器研究院有限責(zé)任公司 付魯軍 王平 李樹平 韓辰光/

        本文介紹了一種智能化12kV箱型固定式戶內(nèi)交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備,著重介紹了其配用的智能電子裝置的功能及試驗(yàn)驗(yàn)證情況。

        智能化 智能電子裝置 交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備 型式試驗(yàn)

        0 引言

        隨著我國智能電網(wǎng)的建設(shè),對電器產(chǎn)品的智能化水平提出了新的要求。根據(jù)市場調(diào)研,國外有部分環(huán)網(wǎng)柜已經(jīng)具有了智能化功能,因此研發(fā)出適合國內(nèi)電網(wǎng)的智能化12kV氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜,能夠填補(bǔ)國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白。

        中壓智能化二次配電12kV氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備是開關(guān)設(shè)備和智能電子裝置的有機(jī)結(jié)合,使開關(guān)設(shè)備在具有傳統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上,還具備測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化和信息互動化等功能。

        1 產(chǎn)品簡介

        本產(chǎn)品為12kV氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜和智能電子裝置的有機(jī)結(jié)合,是新一代智能化、模塊化、小型化的開關(guān)產(chǎn)品,如圖1所示。開關(guān)設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)為:

        額定電壓:12kV;

        圖1 產(chǎn)品外觀

        額定電流:負(fù)荷開關(guān)柜和斷路器柜為630A、組合電器柜為100A;

        機(jī)械壽命:斷路器10000次、負(fù)荷開關(guān)5000次、接地開關(guān)3000次;

        負(fù)荷開關(guān)柜:100%有功負(fù)載電流操作循環(huán)次數(shù)為100次,閉環(huán)開斷電流操作循環(huán)次數(shù)為10次,短路關(guān)合電流操作循環(huán)次數(shù)為2次;

        組合電器柜:熔斷器額定短路開斷電流為31.5kA,負(fù)荷開關(guān)轉(zhuǎn)移電流為1700A;

        斷路器柜:斷路器額定短路開斷電流為20kA,短路關(guān)合電流操作循環(huán)次數(shù)為2次;

        產(chǎn)品的外觀尺寸(寬×高×深):3 5 0 m m×1 8 0 0 mm×810mm,斷路器柜為420mm×1800mm×810mm,開關(guān)設(shè)備的參數(shù)均達(dá)到或高于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍。

        產(chǎn)品在滿足絕緣、溫升、開斷和機(jī)械壽命等傳統(tǒng)開關(guān)設(shè)備技術(shù)要求的同時,還附加了智能電子監(jiān)控裝置,智能裝置的加入不影響開關(guān)設(shè)備的原有性能。

        本產(chǎn)品配用的智能電子裝置包括智能保護(hù)單元(主IED)、電纜頭溫度在線監(jiān)測裝置、氣體密度檢測報警裝置等智能電子裝置,安裝在環(huán)網(wǎng)柜控制室內(nèi),可以完成遠(yuǎn)方/就地控制、測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化和信息互動化的功能。

        產(chǎn)品符合易擴(kuò)展、易升級、易改造、易維護(hù)的工業(yè)化應(yīng)用要求,具有很高的可靠性,產(chǎn)品在電力系統(tǒng)中服務(wù)期間可以做到免維護(hù),極大地提高了供電部門的維護(hù)時間和精力,節(jié)省了大量的社會資源。

        2 智能電子裝置的功能

        智能電子裝置由一個執(zhí)行保護(hù)的多功能智能化數(shù)字電子繼電器組成。根據(jù)模式可以完成就地控制、遠(yuǎn)方控制、電氣參數(shù)測量、自動化監(jiān)控等功能,可以滿足當(dāng)前和未來對變電和配電站自動化、控制及保護(hù)的需要。

        本裝置采用當(dāng)前較流行的32位高性能芯片(硬件乘法器、大容量快速閃存、并行結(jié)構(gòu)及流水線技術(shù)),提高了保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)處理能力,便于實(shí)現(xiàn)更快的算法和優(yōu)化的高級語言操作;同時,采用寬溫型圖形液晶顯示器,全中文顯示,人機(jī)界面友好、操作方便、維護(hù)簡單。其主要性能參數(shù)如下:

        工作電源:AC或DC 85~265V;

        二次額定輸入電流:1A;

        電流精度:0.5級;

        電磁兼容試驗(yàn):4級;

        工作溫度:-25℃~ +70℃ ≤95RH;

        使用場合:無腐蝕性氣體及粉塵;

        控制器:采用IEC61850協(xié)議Goose指令與站控層進(jìn)行通信;

        外型尺寸(寬×高×深):126mm×126mm×102mm ;

        開孔尺寸:113mm×113mm。

        2.1 系統(tǒng)功能設(shè)置

        智能電子裝置滿足IEC 61850通訊協(xié)議,可對斷路器、隔離開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行分合閘操作。不同種類的開關(guān)設(shè)備可以通用一種智能電子裝置,只需要更改內(nèi)部參數(shù)設(shè)定便能夠滿足負(fù)荷開關(guān)柜、組合電器柜或斷路器柜的使用要求,易用性好,設(shè)置界面如圖2所示。

        圖2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面

        2.2 測量和顯示功能

        可進(jìn)行一次回路狀態(tài)顯示、三相電流,三相電纜頭溫度,SF6氣體密度和環(huán)境溫度的測量和顯示功能,根據(jù)不同開關(guān)可選擇不同的狀態(tài)顯示圖,根據(jù)不同開關(guān)狀態(tài)實(shí)時顯示開關(guān)的狀態(tài)。采用寬溫型圖形液晶顯示器,全中文顯示,人機(jī)界面友好、操作方便、維護(hù)簡單,如圖3所示。

        圖3 智能電子裝置的顯示界面及氣體密度傳感器裝置

        2.3 監(jiān)控和保護(hù)功能

        可實(shí)現(xiàn)三相過流定時限保護(hù)、三相過流反時限保護(hù)、零序過流定時限保護(hù)、零序過流反時限保護(hù)、短路電流閉鎖、防跳閘等保護(hù)功能。

        當(dāng)前國內(nèi)的大多數(shù)熔斷器在電流大于其額定電流的四倍值時才會確保熔斷,在1~4倍的額定電流下為其保護(hù)死區(qū),很難起保護(hù)作用。有了這一智能保護(hù)裝置,便可有效彌補(bǔ)這一空白區(qū)的不足,起到更好的保護(hù)作用。

        2.4 數(shù)據(jù)記錄和查詢功能

        可進(jìn)行保護(hù)時間、溫度報警和壓力報警等信息的記錄,可記錄10個故障動作的時間值及動作電流值,可對所記錄的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。

        3 試驗(yàn)驗(yàn)證情況

        本產(chǎn)品完成了全套智能化開關(guān)設(shè)備型式試驗(yàn),全套智能組件伴隨完成所有試驗(yàn)過程,試驗(yàn)過程在高電壓、大電流的電磁環(huán)境下智能電子裝置工作正常。本產(chǎn)品是國內(nèi)首臺完成全部智能化環(huán)網(wǎng)柜型式試驗(yàn)的配電設(shè)備產(chǎn)品。

        在電磁兼容試驗(yàn)過程中,進(jìn)行了如下表所示的幾個試驗(yàn)項(xiàng)目。各項(xiàng)電磁兼容試驗(yàn)均通過遠(yuǎn)程控制對環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行分合閘操作,保證開關(guān)設(shè)備配用智能電子裝置后在電磁干擾的情況下正常運(yùn)行,不發(fā)生誤動、拒動、通訊故障等異常情況,通過觀察智能電子裝置液晶顯示屏,顯示開關(guān)狀態(tài)、SF6氣體密度和電纜頭溫度的在線監(jiān)測功能工作正常。

        表 電磁兼容試驗(yàn)項(xiàng)目

        在大容量試驗(yàn)中,解決了智能電子裝置和開關(guān)設(shè)備本體進(jìn)行聯(lián)調(diào)時各個環(huán)節(jié)間出現(xiàn)的通訊連接和配合等問題,試驗(yàn)結(jié)束后智能電子裝置工作正常。

        在溫升試驗(yàn)中進(jìn)行了溫度比對試驗(yàn),電纜頭溫度在線監(jiān)測裝置的分辨率為0.1℃,試驗(yàn)結(jié)果顯示電纜頭溫度監(jiān)測值與實(shí)際電纜頭連接處的溫度值比對誤差小于3℃ 。

        由于試驗(yàn)條件限制,智能電子裝置的保護(hù)功能沒有與開關(guān)設(shè)備一起進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,但智能電子裝置獨(dú)立進(jìn)行了型式試驗(yàn)。

        在全套型式試驗(yàn)中,經(jīng)過與國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的協(xié)商,逐步形成了智能化開關(guān)設(shè)備試驗(yàn)內(nèi)容、檢驗(yàn)方法和評判準(zhǔn)則,為制定《3.6kV~40.5kV智能交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》標(biāo)準(zhǔn)提供了依據(jù)。型式試驗(yàn)全部采用基于IEC61850 Goose指令的網(wǎng)絡(luò)控制方式,試驗(yàn)過程中進(jìn)行了開關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測、氣體密度在線監(jiān)測,進(jìn)行電纜頭溫度在線監(jiān)測,如圖4~圖5所示。

        圖4 通過IEC61850協(xié)議Goose指令由智能電子裝置發(fā)出控制信號完成大容量試驗(yàn)

        圖5 在線監(jiān)測功能的溫度比對試驗(yàn)

        4 結(jié)束語

        本產(chǎn)品具有基本開關(guān)功能的同時,還具有測量、報警、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)查詢和通訊等功能;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、性能穩(wěn)定,集成性好、體積小、重量輕、價格便宜、安裝方便,具有完善的機(jī)械聯(lián)鎖與電氣聯(lián)鎖,防護(hù)等級符合要求,全部采用國產(chǎn)材料和元器件。

        該產(chǎn)品有機(jī)地融合了一次設(shè)備與智能化單元,首家通過了智能交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備型式試驗(yàn),綜合技術(shù)水平處于同類產(chǎn)品國際領(lǐng)先。

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