一二次融合柱上開(kāi)關(guān)技術(shù)研究

李志清，樊 銳

（河南卓能電氣有限公司，河南 許昌 461000）

0 引 言

自從2010年一二次設(shè)備融合概念的提出，到2021年國(guó)網(wǎng)關(guān)于12 kV一二次融合柱上斷路器及配電自動(dòng)化終端標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案實(shí)施，一二次設(shè)備融合研究熱度也大幅提升。無(wú)論資金還是技術(shù)投入都在不斷快速增長(zhǎng)，以解決配電網(wǎng)規(guī)模化建設(shè)改造中一次柱上開(kāi)關(guān)和二次智能饋線終端設(shè)備不匹配的問(wèn)題，對(duì)線損的管理更加精益合理化，整體上提升了配電網(wǎng)智能建設(shè)水平和經(jīng)營(yíng)效益[1-3]。

1 改造目標(biāo)

按照國(guó)家一二次融合柱上開(kāi)關(guān)應(yīng)用需求，對(duì)柱上開(kāi)關(guān)進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)改造，改造完成后的開(kāi)關(guān)本體、饋線終端、電壓互感器直接采用航空接插件和戶(hù)外型全絕緣電纜連接起來(lái)，最終使整套設(shè)備具有采集三相電流、三相電壓、零序電流、零序電壓的能力，滿(mǎn)足計(jì)算有功功率、無(wú)功功率，功率因數(shù)、頻率和計(jì)量電能量的功能以及相間故障處理和小電流接地系統(tǒng)單相接地故障處理功能，可以直接跳閘切除故障。

2 總體改造方案

改造新增設(shè)備主要包括電壓電流互感器、信號(hào)匯集轉(zhuǎn)換單元、標(biāo)準(zhǔn)化FTU以及配套航插電纜。電源互感器可根據(jù)實(shí)際情況選擇，改造原理如圖1所示。柱上開(kāi)關(guān)自動(dòng)化接口通過(guò)特殊定制的航插電纜與信號(hào)匯集轉(zhuǎn)換單元連接，原有電流信號(hào)通過(guò)航插內(nèi)部短接防止開(kāi)路，其他信號(hào)在信號(hào)匯集轉(zhuǎn)換單元側(cè)變成標(biāo)準(zhǔn)的管腳電氣定義。

圖1 舊開(kāi)關(guān)升級(jí)改造示意圖

為實(shí)現(xiàn)更換升級(jí)的經(jīng)濟(jì)性和施工的方便快捷性，在保留柱上開(kāi)關(guān)原有電流互感器的條件下，其二次回路通過(guò)柱上開(kāi)關(guān)連接電纜的航插內(nèi)部短接防止開(kāi)路，然后把新的組合式電壓電流互感器安裝于一次開(kāi)關(guān)本體高壓出線端，通過(guò)高壓接線板進(jìn)行固定。為開(kāi)關(guān)設(shè)備提供電壓信號(hào) Ua、Ub、Uc、U0和電流信號(hào) Ia、Ib、Ic、I0，滿(mǎn)足了柱上開(kāi)關(guān)的故障檢測(cè)、測(cè)量、計(jì)量等功能和計(jì)算線損的要求[4-6]。組合式電流電壓互感器安裝示意如圖2所示。

圖2 組合式電流電壓互感器安裝示意

信號(hào)匯集轉(zhuǎn)換單元可以將電壓電流互感器輸出的信號(hào)和柱上開(kāi)關(guān)的自動(dòng)化接口信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為與標(biāo)準(zhǔn)化FTU相匹配的信號(hào)，通過(guò)控制電纜傳給FTU，就近安裝于組合互感器一側(cè)的支架上。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元箱體的外殼與柱上開(kāi)關(guān)外殼之間通過(guò)接地線連接。FTU固定在電線上恰當(dāng)?shù)奈恢茫ㄟ^(guò)航空電纜與柱上開(kāi)關(guān)、信號(hào)匯集轉(zhuǎn)換單元以及電壓電流互感器進(jìn)行連接。電子式電壓電流互感器的技術(shù)參數(shù)如表1和表2所示。

表1 電子式電流互感器技術(shù)參數(shù)

表2 電子式電壓互感器技術(shù)參數(shù)表

為了拓展柱上開(kāi)關(guān)各種信號(hào)的傳輸和采集，選擇在柱上開(kāi)關(guān)本體安裝1只37芯的航空插座，用于實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)儲(chǔ)能電機(jī)、合分閘線圈以及控制回路等的各種類(lèi)型信號(hào)和FTU之間的通信。在FTU上分別安裝1個(gè)19芯航空插座、1個(gè)6芯防開(kāi)路航空插座以及1個(gè)6芯電壓航空插座。各個(gè)航空插座的定義如下，19芯航空插座用于傳輸開(kāi)關(guān)的儲(chǔ)能、合分閘控制、負(fù)荷開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)和零序電壓等信號(hào)；6芯防開(kāi)路航空插座用于傳輸相電流、零序電流信號(hào)；6芯電壓航空插座用于傳輸電壓互感器的供電電源及線電壓信號(hào)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，開(kāi)關(guān)設(shè)備更換方便，使產(chǎn)品具備互換性。

3 結(jié) 論

本文深入研究了一二次融合功能的柱上開(kāi)關(guān)，現(xiàn)有存量開(kāi)關(guān)通過(guò)加裝電子式電壓電流互感器、FTU和信號(hào)匯集轉(zhuǎn)換單元，可實(shí)現(xiàn)柱上開(kāi)關(guān)的一二次融合升級(jí)改造，有效促進(jìn)配電網(wǎng)一二次設(shè)備一體化進(jìn)程，提升電能質(zhì)量和供電可靠性。