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柱上开关知识讲座柱上开关的应用范围电力系统：用电力线路将发电、输电、变电、配电、用电连成的整体电力线路构成电网：电力输送及分配输电网（高压：电压≥110kV以上），输电距离：100公里以上配电网（中压：35kV、20kV、10kV、6kV），输电距离：50公里以内，城乡级电网分类：城网、农网城市配电网－容量大、负荷集中、环境好、可靠性要求高、电缆为主农村配电网－容量小、范围大、线路基础差、影响可靠性的因素多，架空线为主配电网结构：变电站所：降压变压器、断路器(中置柜)、控制中心(后台子站及主站)环网线路：架空线路(农村及城郊)，地下电缆(城市，电缆分支箱)开闭所(主线路分支点，环网柜)柱上开关(分段及联络开关)，柱上开关(分界型)终端用户：箱变(环网柜、计量柜、变压器，低压配电柜)电网管理趋势：配网自动化电网管理机构：国家电网公司(六大区域电网)、南方电网公司(南方五省)，地方电网：省网、局网、变电站(终端)配网自动化目的：提高管理水平和效率、提高电能质量、提高供电可靠率国网2015年目标：城市用户供电可靠率≥99.943%，用户年平均停电时间≤3小时电力网接线示意图配电网自动化系统(简单了解)•配电网自动化系统结构图配电网自动化系统•配电网自动化系统是一个涵盖面很广，用于管理与运行配电网的综合自动化系统，包含了配电网中的变电站所，输电线路及终端用户的管理、监控、优化等功能。•发展过程程是随科技进步，尤其是通迅、计算机计技的兴起而发展起来，过程分三阶段：第一阶段：馈线自动化，就地控制，无后台，国外起于上世纪70年代，国内起于上世纪90年代末，用柱上开关等自动化元件组成逻辑线路，自动本地自动化操作代表作为：日本东芝公司的重合器与时间-电压型分段器配合模式(VSP5，FZW28前身)美国Cooper公司的重合器与重合器配合的时间-电流型模式(ZW32前身)第二阶段：主站自动化，远动控制，有后台，随通信及计算机技术而发展起来辖区内的FTU将信息汇总到主站，由主站来进行故障区段识别、隔离和恢复送电。同时对主站辖区馈线进行监测、控制、优化、协调等。第三阶段：管理智能化，智能控制，建立在主站自动化基础上的，应用高级软件组成的集生产、调度、营销、分析等多功能一体化的配电管理系统。•国内现状前期失败：如设备落后，技术不成熟，认识模糊，摸石头过河当前难点：1.测控对象多；2.终端设备工作环境恶劣、可靠性要求高；3.通信系统复杂4.工作电源和操作电源获取困难；5.我国目前配电网现状落后当前现状：无序化与不合理性，多阶段并存，结构复杂2004年开始反思，2009年国家才出台了一系列配网自动化建设的指导文件馈线自动化•馈线自动化配电馈线网路自动化，通过柱上开关等自动化元件，自动进行故障区域定位、隔离及恢复非故障区域供电•馈线自动化的主要目的：提高供电的可靠率，减少停电时间。国网2015年目标是，城市用户供电可靠率99.943%以上，用户年平均停电时间不高于3小时提高可靠性的方法：1.采用高质量、大容量的设备来预防事故发生2.用区间分割法：用分段开关来减少故障停电范围围主线2-3段,负荷密集区1段/公里,非密集区按变压器容量2-3MVA分一段3.多电源供电(“N-1”准则):理想状态下，任何用户都有N路电源供电，一路电源备用各电源间使用常开的柱上联络开关来自动切换柱上开关的用途•馈线自动化的组成设备（柱上开关部份）FTU：馈线终端控制器，用于采集分析传送柱上开关信号的装置(见后文控制器FTU部份)分类：基本型（只有就地功能）标准型（二遥：遥信、遥测）、动作型（三遥：二遥基础上加遥控）智能化阶段加遥调重合器：在切断短路电流后能自动进行多次重合部操作，恢复线路供电由FTU+断路器构成分界开关：俗称“看门狗”，用于切断分支线路故障，保证主电网的安全，由FTU+分界型负荷开关或FTU+分界型断路器构成，开关内装有零序互感器，具有单相接地保护功能分段开关：在主线路故障时，通过顺序分合闸方式来分段隔离故障点，装于主线路的分段点上，一般由FTU+电压型负荷开关构成当有后台及光纤等高速通道时，可用FTU+断路器来做分段开关，由主站判断并切除故障，无需全线停电重合闸联络开关：双电源环网供电时，在线路一侧失电时，开关能及时合闸，保证线路供电，一般由FTU+电压型负荷开关构成(下图L)•也可以不配控制器，单独作为独立的手动分断开关使用•馈线自动化的接线方式柱上开关的作用•柱上开关：装于10kV架空配电线路中户外电杆上的开关，用于城郊及农村配电网中，用于分断、闭合、承载线路负荷电流及故障电流的机械开关设备。柱上开关由带传感器的开关本体+FTU（馈线自动化终端）组成•柱上开关的分类按开断能力分：a.断路器：能关合、承载、开断正常负荷电流(≤630A)以及故障电流的开关设备(≥20kA)。b.负荷开关：能关合、承载、开断正常负荷电流(≤630A)，能承载但不能开断故障电流的开关设备。c.柱上隔离开关：不能关合、开断正常负荷电流，有明显断口，用于隔离线路检修d.柱上熔断器：有于分断短路电流，保护线路**本文所说断路器均指户外高压柱上断路器，所说负荷开关均指户外高压柱上负荷开关，本文所说开关两种都包含**灭弧方式：真空灭弧，SF6灭弧，油灭弧（淘汰）绝缘方式：空气绝缘，SF6气体绝缘，复合绝缘，油绝缘（已淘汰）设计序号：20，28，32，34，43按所配控制器分为：a.分界型开关：内置零序互感器，具有零序保护功能，配负荷开关或断路器b.电压型负荷开关：可根据两侧线路电压变化来自动分合闸c.集中型负荷开关：不能主动开断短路电流的断路SF6绝缘气体是一种无色、无味、无毒的不易燃气体，而且具有卓越的电绝缘性和灭弧特性，密度为空气的5倍，不易泄露。•柱上开关的使用环境a.使用环境为户外，受到海拔高度、温差、地震、风速、覆冰等影响，必须能在恶劣环境中长期稳定的工作b.多用于城郊及农村电网等偏远、装于柱上高处，操作及维护不便，国网要求20年免维护c.主要用于10kV架空配电线路中，是馈线自动化系统的重要组成部份配电网自动化的现状•配电网自动化系统建设例子规划阶段建变电所，整体规划可根据规划分期扩建圈地阶段架放射形线路隔离开关+熔断器保护有少量用户加树形分支线路分界开关（不用FTU）用户多负荷大线路加长，开始分段重合器+分段开关(FTU不用后台)有重要用户出现建T接网、环网或手拉手线路重合器+分段开关+联络开关(FTU不用后台)馈线就地控制自动化完成开发区扩建加联络线，线路网格化增加联络开关及分段开关建子监控站FTU加后台及测量计量传感器，上传监控计量数据负荷密集城镇化主变电所建配主控制室分段开关FTU加遥控功能，主站调度主站分析系统，自动查找、隔离故障区馈线远方控制自动化完成配电系统智能化建智能型配网计算机系统，生产、调度、营销、分析等一体化•柱上开关招投标中的一些问题（个人理解，请指导修改）由于国家电网对柱上开关设备的采购是采用统一需求汇总，统一招标后下分到终端用户的模式，因而与用户的实际需求产生了很多矛盾，需在合同执行时修正1.用户计划原因造成变更，因配网建设前期规划非常重要，涉及设备的选型，配置，升级，资金等，需全盘规划，考虑好每一步，但实际中无法考虑周全，例如各种规划变动、意外因素等2.中标设备与用户实际需求不符，由于实际中，馈线的远方控制只用于重要用户，就地控制也不是全线使用，线路接线是混合式，因柱上开关设备种类及配置很繁杂，集中采购很难照顾到一些特殊用户需求3.用户对自己的需求认识模糊，国家2009年才开使推出指导性标准，标准出台前后的要求需求等矛盾4.用户在开关选型时会出现片面追求高性能高配置或低配省钱等两个极端，常出现开关配置与用户需求不配套，用户要求更换升级问题•柱上开关的型号命名柱上开关的型号我公司目前生产的柱上开关型号(括号中为OEM型号)柱上真空负荷开关系列：FZW28,（FLW34）柱上断路器系列：ZW20,ZW32,ZW43，（ZW8,ZW27）•柱上负荷开关的本体选用，基本参数：12kV、630A候选型号：FZW28系列（电压型又称VSP5型、分界型）、FLW34概况：28系列是引进日本VSP5技术开，用于沿海、重污染、多地震、大温差等恶劣环境中，操作机构及主回路等都封闭于SF6气体环境中，防护等级达IP67(完全防尘防水浸)，环境适应性能最好，可吊式安装。参考市场价20000元FLW34是参照施耐德技术开发，随真空灭弧技术的完善，已经趋向于淘汰差异：不同点：绝缘方式不同：FZW28系列采用真空灭弧、SF6绝缘；FLW34系列采用SF6灭弧、SF6绝缘，用得不多；操作机构不同：FZW28系列采用VSP5型（电磁式）；FLW34系列采用弹簧操作机构操作方式不同：除FZW28分界型不能电动分闸外，其余均可手、电动分合闸，但操作电压会有差异VSP5机构的电动分合闸是靠电磁线圈直接驱动，无储能过程，反应迈迅速，特别适合用于需频繁操作的分段及联络开关使用，而弹簧操作机构因有储能过程，反应没VSP5灵敏相同点：负荷开关、三相共箱式结构、IP67、壳体材料相同、出线可选电缆型及端子型、可内置CT、可装自动化接口互感器选择：方法与负荷开关相同，分界型必选零序互感器，变比默认20/1电流互感器可选多绕组型（保护、测量、计量），保护变比默认为200-400-600/5电压互感器主要作为是为操作机构及FTU提供电源，开关做为分段及联络用时，必须配两只PT配用的控制器：用法与负荷开关相同做分界开关：如只需三段式保护时及零序保护时，可只配涌流控制器如还需遥控功能、数据处理、通迅接口等，则需配FTU分界型控制器做分段及联络开关：配具有保护、分布式智能、数据处理、通迅接口等功能的FTU控制器如需配通迅接口，控制器内还需加配后备电源•柱上断路器的本体选用，基本参数：12kV、630A、20kA概况：20系列是参照28型改进开发的断路器，继承了28系列的环境特性，功能最全面，成本稍高。参考市场价22000元32系列是固封极柱式，不充气，IP65，环境适性稍应差，但成本低，功能易扩展，维护容易。参考市场价17000元柱上开关的选择候选型号：ZW20系列、ZW32系列、ZW8系列(0EM)、LW3系列(0EM)ZW43系列为ZW32的小型化改进，除相间距由340改为280，导致体积减小外，其它参数均相同，所以本文不再单列此型号不同点：绝缘方式不同：除LW3为SF6灭弧外，其余都为真空灭弧；ZW20与LW3为SF6绝缘，其余均为空气绝缘箱体结构不同：ZW32系列为固封极柱式，IP65，其余都为三相共箱式，防护能达IP67出线方式不同：ZW32系列及ZW8系列只有端子式出线，其余均可选端子式及电缆式操作机构不同：默认都采用弹簧操作机构，但ZW32系列还可以采用永磁操作机构弹簧机构：结构复杂，但操作简单，功能全面，当前主流产品永磁机构：结构简单，故障率低，但对控制器要求高，国内正在推广中操作方式不同：均可手、电动分合闸，但ZW32永磁型不能手动合闸，必须接专用控制器才能使用相同点：断路器、壳体材料相同、可置CT、可装自动化接口，开关安装支架：除ZW32、ZW8只能坐装外，其余均可吊、坐装式安装，具体安装细节由用户提供，见下表互感器选择：方法与负荷开关相同配用的控制器：用法与负荷开关相同柱上开关型号选用表柱上开关的选择项目FZW28YFZW28FZW20ZW32ZW32MZW8LW3FLW34分断能力负荷开关断路器负荷开关灭弧方式真空SF6绝缘方式SF6空气SF6箱体结构共箱式极柱式共箱式默认出线电缆型端子型操作机构VSP528分界弹簧永磁弹簧柱上开关的选择项目可选配置及参数选用参数选用说明结构参数出线方式端子出线、电缆出线32,43只有端子出线操作机构手动,电动，弹簧，永磁，VSP5,28分界永磁型不能手合,需选改进型ZW32MA28分界不能电合,需选改进型FZW28A机构操作电压DC220、DC48、其它壳体材料优质碳钢，不锈钢，不锈钢喷涂32，43只有不锈钢型,所有壳体材料均为厚度≥3m