廣州供電局培訓課件《現(xiàn)代配電網(wǎng)設備創(chuàng)新需求及國內、外代表性產品介紹》

現(xiàn)代配電網(wǎng)設備創(chuàng)新需求及國內、外代表性產品介紹麥建國2015/10/22目錄一、現(xiàn)代配電網(wǎng)提升裝備水平基本原則二、配電網(wǎng)設備發(fā)展歷史與發(fā)展趨勢三、

現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求四、目前國內、外主要配網(wǎng)先進技術代表產品剖析五、少(免)維護、低損耗、小型化類開關柜介紹

一、現(xiàn)代配電網(wǎng)提升裝備水平基本原則

一、現(xiàn)代配電網(wǎng)提升裝備水平基本原則

“現(xiàn)代配電網(wǎng)”是以堅強網(wǎng)架為基礎，以精良設備為載體，以配電自動化和智能電表為手段，滿足分布式電源的充分消納和多元化負荷的大量接入，具有堅強、自愈、靈活、互動、高效等特征的配電網(wǎng)?！?013年宣貫會議一、現(xiàn)代配電網(wǎng)提升裝備水平基本原則

“配電網(wǎng)建設改造”提升裝備水平的原則：“成熟可靠、

技術先進、

節(jié)能環(huán)?！币?、現(xiàn)代配電網(wǎng)提升裝備水平基本原則

國網(wǎng)標準、DL標準《配電網(wǎng)規(guī)劃設計技術導則》

“配電網(wǎng)建設改造”提升裝備水平

9.設備選型

9.1一般要求9.1.1配電網(wǎng)設備的選擇應遵循設備全壽命周期管理的理念，堅持安全可靠、經(jīng)濟實用的原則，采用技術成熟、少（免）維護、低損耗、小型化、節(jié)能環(huán)保、具備可擴展功能的設備，所選設備應通過入網(wǎng)檢測。

目前配電網(wǎng)集中采購的設備物資質量現(xiàn)狀：

據(jù)統(tǒng)計2013年電網(wǎng)運行情況中，國網(wǎng)系統(tǒng)設備故障，其中投運不足3年的設備故障占31%，投運不足5年的設備故障占59%?！獢?shù)據(jù)來自國網(wǎng)物資招標網(wǎng)站公開信息目錄一、現(xiàn)代配電網(wǎng)提升裝備水平基本原則二、配電網(wǎng)設備發(fā)展歷史與發(fā)展趨勢三、

現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求四、目前國內、外主要配網(wǎng)先進技術代表產品剖析五、少(免)維護、低損耗、小型化類開關柜介紹

D80年代至今SF6氣體絕緣的負荷開關大量使用。C70年代充油式負荷開關曇花一現(xiàn)。B60年代出現(xiàn)空氣絕緣負荷開關，構成環(huán)網(wǎng)雛形。A60年代前電網(wǎng)中一般只有隔離開關和熔斷器。二、配電網(wǎng)設備發(fā)展歷史與發(fā)展趨勢配電網(wǎng)中壓開關的技術發(fā)展歷程負荷開關無法切斷短路電流沒有斷路器功能，不能適應未來配網(wǎng)自動化的需求使用SF6，存在漏氣隱患。采用熔斷器會有功耗損失現(xiàn)有配網(wǎng)開關設備存在的問題使用熔斷器保護變壓器，保護性能不穩(wěn)定，動作后復電時間長。配電網(wǎng)中壓開關的技術發(fā)展過程與現(xiàn)狀

配電網(wǎng)中壓負荷開關存在主要問題

現(xiàn)在配電網(wǎng)仍大量應用可靠性較低的環(huán)網(wǎng)柜

國際20多年前設計的SF6環(huán)網(wǎng)柜至今還在使用大量中，因為沒有其它更可靠和更安全，更更好的替代方案。其中SafeRing及其仿制產品是仍在使用最多的產品之一。

已不再滿足現(xiàn)代配電網(wǎng)對設備的要求。配電網(wǎng)中壓開關的技術發(fā)展過程與現(xiàn)狀1、最高標準工藝（某產品宣傳材料）2.0mm+氬弧焊3.0mm+氬弧焊2.0mm+半激光焊接氣箱結構3.0mm+全激光焊接二次配網(wǎng)設備業(yè)界唯一3.0全激光焊接

成就35+年可靠品質！配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜的現(xiàn)狀阿海琺PIX12HVX-E西門子NXAIR-SSIONABBUnigear550

VMAX配電網(wǎng)開關柜現(xiàn)狀（某企業(yè)的宣傳材料）KYN96ZN96伊頓KYN1B

3AS天水長開KYN79EVH-1

配電網(wǎng)開關柜現(xiàn)狀（某企業(yè)的宣傳材料）一次配電設備與二次配電設備的要求

定義：技術參數(shù)：一次配電為2000～5000A、25～40kA；二次配電為630

A、16～25kA。使用埸合、性能與要求：一次配電處于饋線電源首端，重要性高、性能要求高；二次配電處于中段或末端，使用數(shù)量比一次配電設備多，量大面廣，在保證性能同時也要注重經(jīng)濟性。

我國電網(wǎng)建設將逐步向配電網(wǎng)建設傾斜，由于歷史上長期“重發(fā)輕供不管用”，配電網(wǎng)建設滯后，特別是隨著分布式電源快速發(fā)展，配電網(wǎng)由無源網(wǎng)成為有源網(wǎng)、潮流由單向變?yōu)殡p向，加快升級改造日益緊迫。我國配電網(wǎng)要求以堅強網(wǎng)架為基礎，以精良設備為載體，達國際先進水平的“現(xiàn)代配電網(wǎng)”。一次配電設備與二次配電設備的要求二次配電設備是現(xiàn)代配電網(wǎng)與業(yè)擴建設核心設備

二次配電網(wǎng)設備和終端電網(wǎng)設備量大面廣，運行環(huán)境復雜多樣，運行維護資源極其薄弱;適用于各類環(huán)境的、使用壽命更長的、免維護的、具有故障分斷能力的高可靠性斷路器柜成為共識。電網(wǎng)用戶更加注重包括設計、采購、施工、安裝、維護、壽終回收處理等成本在內的全壽命周期運維成本。三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求現(xiàn)代配電網(wǎng)與業(yè)擴二次配電設備的迫切需求中國電科院專家提出的二次配電設備的發(fā)展需求三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求高可靠性——機構動作可靠性高、滅弧能力強、電氣壽命和機械壽命高。環(huán)保性能優(yōu)——以空氣為主絕緣、真空滅弧、可回收或可降解材料使用。小型化——緊湊、小型化。免維護——維護量很少或沒有。安裝便捷——可拆卸，能現(xiàn)場裝配，高效率。環(huán)境耐受性能佳——耐受污穢、潮濕、鹽霧等惡劣環(huán)境能力強。智能化--微電子技術、信息傳感技術，計算機控制技術，使開關柜“智能化”。

總體需求三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求配電開關對環(huán)保方面的需求不僅要從產品制造和使用環(huán)節(jié)進行考慮，更應從設備的全壽命周期中對整個環(huán)境的影響進行設計；結構設計方面，以空氣為主絕緣的環(huán)保型配電開關設備是解決對SF6、環(huán)氧樹脂等主絕緣材料依賴的根本途徑；采用真空滅弧技術、支撐絕緣件采用可重復使用、可回收或可自然降解的新型環(huán)保型絕緣材料，取代目前以環(huán)氧樹脂等難以降解和無法重復使用的固體絕緣材料；對操作機構的優(yōu)化設計，實現(xiàn)多功能集成和精減零部件，減少對原材料的消耗是配電開關設備未來在環(huán)保方面需要考慮的另一個方面。環(huán)保方面的需求三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求對配電開關設備電氣結構和電氣回路中電場分布的均勻性要求越來越高，這是防止和避免設備運行后發(fā)生故障的重要技術措施之一。對配電開關設備整個結構應力分布的均勻性要求越來越高，這是防止和避免設備運行后發(fā)生故障的重要技術手段。對配電開關設備中主絕緣介質的設計應避免對環(huán)境的污染且具有自愈功能的要求越來越高，這是適應環(huán)保要求和提高絕緣性能的需求。小型化、免維護的要求越來越高。對多種技術的集成與一、二次融合技術的要求越來越高，這是實現(xiàn)配電開關設備智能化的必然趨勢。技術方面的需求三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求對主回路中轉動部件接觸壓力的監(jiān)測和控制要求越來越高，這是保障動接觸部件接觸可靠避免因接觸電阻增大導則發(fā)熱事故的有效技術手段。對位于主回路中的核心零部件結構、形狀及加工與裝配精度要求越來越高，這是提高電場均勻性和設備動作可靠性的重要條件。對核心零部件和關鍵零部件的材質及表面處理工藝的要求越來越高。對核心零部件和關鍵零部件承受動態(tài)載荷的能力的要求越來越高，這是提高配電開關動作可靠性的必要條件之一。技術方面的需求三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求綠色環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略：要求減少SF6氣體的應用；配網(wǎng)10KV開關性能要求高可靠性；采用真空斷路器技術代替SF6；退役10KVSF6開關設備要求進行SF6氣體的回收處理。廣東電網(wǎng)公司配網(wǎng)設備的選型意見用戶在設備壽命周期結束后仍然有不菲的環(huán)保處理費用。三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求GB3906-2006《3.6kV～40.5kV交流金屬封閉開關設備和控制設備》DL/T404-2007《交流金屬封閉開關設備和控制設備》

新版標準的相繼實施三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求新標準”供電連續(xù)性—高供電可靠性”概念三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求

舊版標準的技術重點放在以空氣絕緣外殼采用抽出式或手車式結構型式的開關設備上，無法適應固定式開關設備和GIS密封型開關設備的技術發(fā)展。新版標準反映了開關設備的技術發(fā)展趨勢KYN移開式開關柜三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求據(jù)2004年國家電網(wǎng)公司高壓開關運行分析，主要存在二大問題：

①絕緣事故(約占所有事故的14.3%,開關柜及斷路器占其中73.2%)。主要是柜內放電、CT閃絡和相間閃絡。斷路器與開關柜不匹配，絕緣尺寸不夠，柜內隔板吸潮，爬距不足，老舊開關改造不徹底，未進行加強絕緣措施等原因造成。

②載流故障（約占所有事故的2.3%,開關柜占其中77.8%）。主要集中在12~40.5kV中壓開關設備上，觸頭過熱，引線過熱，常擴大為絕緣事故。主要是由于插頭接觸不良、插頭偏心等原因導致過熱，以致起弧燒壞設備。抽出式或手車式開關柜存在主要問題三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求手車柜的優(yōu)奌：便于斷路噐檢查和維修；手車的隔離插頭是開關柜中尺寸較緊湊的隔離結構；手車柜的缺點：手車運動時隔離觸頭的接插、活門的開閉和相關聯(lián)鎖和信號的切換，涉及運動部件較多，如加工裝配不精，將導致發(fā)熱、絕緣和機械故障；與固定柜隔離開關操作相比，手車的操作仍是較大缺點。手車柜與固定柜的比較三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求固定柜的優(yōu)點：除開關及相關聯(lián)鎖操作外，沒有可動零部件，相對可靠性高。我國歷來有選用固定柜的習慣。固定柜的缺點：維修不方便、尺寸偏大。

目前電網(wǎng)急需成熟穩(wěn)定的無維修少維修斷路器且能緊湊小型化固定柜極少。XGN固定式開關柜三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求

近年免維護或少維護開關的出現(xiàn)、多種絕緣技術的成熟，促進了固定式開關柜的發(fā)展。

SF6氣體絕緣固定柜受到環(huán)境政策的限制。目前大電流固定柜還是以空氣絕緣柜為主，體積較大。二次配電手車柜和傳統(tǒng)大體積固定柜將被緊湊小型、環(huán)保型產品全面代替。固定柜的現(xiàn)狀三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求GB3906標準中提出：“固定式的總裝，尤其是采用了少維護元件的總裝是一種終生節(jié)約成本的方案”三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求中國電科院與國網(wǎng)電科院專家闡述電網(wǎng)急需固定柜

電網(wǎng)極缺專業(yè)設計的中小型規(guī)格、環(huán)保型，具有開斷能力斷路器柜產品。前幾年國網(wǎng)集中招標時沒有對應產品才沒有寫進去。近期，國網(wǎng)物資部等在討論中置柜，認為目前采購標準不是非常完美，過度傾斜于中置柜，中置柜不是最好的柜型，還是要建立固定柜和小型專業(yè)的斷路器柜標準。國網(wǎng)電科院也要共同引導電網(wǎng)大客戶應用。三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求《第三屆配電開關創(chuàng)新發(fā)展與智能化應用技術交流會會議》

全國輸配電技術協(xié)作網(wǎng)(EPTC)于2015年7月23～24日在南京召開了第三屆配電開關創(chuàng)新發(fā)展與智能化應用技術交流會，來自國網(wǎng)公司、南網(wǎng)公司、中國電力科學研究院、南網(wǎng)科學研究院、北京電力科學研究院、國網(wǎng)電力科學研究院，江蘇、廣西、浙江、山東、安徽、山西、上海、天津、北京等地電網(wǎng)公司、地(市)供電公司開關專業(yè)技術人員了本次會議4、KYN28型開關柜運行中典型問題及解決方案4.1、絕緣距離不滿足要求4.2、電場集中部位未采取相應措施4.3運行環(huán)境導致內部沿面放電4.4發(fā)熱缺陷4.5設計問題帶來的安全隱患4.6五防聯(lián)鎖功能不健全4.7過電壓引起的設備故障

西高所、電力部曾先后聯(lián)合設計開發(fā)的固定柜三、現(xiàn)代配電網(wǎng)的設備創(chuàng)新需求

專門

應用于二次配網(wǎng)UniGear500R

緊湊小型化固定式真空斷路器開關柜

寬度500mm現(xiàn)代配電網(wǎng)的高供電可靠性要求，智能配電網(wǎng)雙向能源流的控制、保護要求將通過更多的斷路器增加電能可用性。主要二次配網(wǎng)設備—帶分斷能力的開關柜出現(xiàn)四、目前國內、外主要配網(wǎng)先進技術代表產品剖析UniGear500R小型化可減少設備的占地44%四、目前國內、外主要配網(wǎng)先進技術代表產品剖析主要二次配網(wǎng)設備—帶分斷能力的開關柜出現(xiàn)

專門應用于二次配網(wǎng)Premset

緊湊型模塊化固定式真空斷路器開關柜

寬度375mm四、目前國內、外主要配網(wǎng)先進技術代表產品剖析Premset產品免維護，靠墻安裝，減少土地占用四、目前國內、外主要配網(wǎng)先進技術代表產品剖析主要二次配網(wǎng)設備—帶分斷能力的開關柜出現(xiàn)

專門應用于二次配網(wǎng)SmartRing（SR-12）

緊湊型空氣絕緣固定式真空斷路器開關柜

寬度385mm四、目前國內、外主要配網(wǎng)先進技術代表產品剖析SmartRing產品免維護，靠墻安裝，減少土地占用四、目前國內、外主要配網(wǎng)先進技術代表產品剖析五、少(免)維護、低損耗、小型化類開關柜介紹

“配電網(wǎng)建設改造”提升裝備水平

9.設備選型

9.1一般要求9.1.1配電網(wǎng)設備的選擇應遵循設備全壽命周期管理的理念，堅持安全可靠、經(jīng)濟實用的原則，采用技術成熟、少（免）維護、低損耗、小型化、節(jié)能環(huán)保、具備可擴展功能的設備，所選設備應通過入網(wǎng)檢測。9.設備選型9.1一般要求9.1.1

配電網(wǎng)設備的選擇應遵循設備全壽命周期管理的理念，堅持安全可靠、經(jīng)濟實用的原則，采用技術成熟、少（免）維護、低損耗、節(jié)能環(huán)保、具備可擴展功能的設備，所選設備應通過入網(wǎng)檢測。五、少(免)維護、低損耗、小型化類開關柜介紹配電網(wǎng)規(guī)劃設計技術導則-全壽命周期4.4配電網(wǎng)規(guī)劃應遵循資產全壽命周期成本最小的原則，分析由投資成本、運行成本、檢修維護成本、故障成本和退役處置成本等組成的資產壽命周期成本，對多個方案進行比選，實現(xiàn)電網(wǎng)資產在規(guī)劃設計、建設改造、運維檢修等全過程的整體成本最小。發(fā)改委《中國電網(wǎng)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南》

環(huán)保型金屬封閉開關設備固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜與環(huán)保絕緣開關柜技術性能比較環(huán)保型金屬封閉開關柜存在的問題及解決方向1、固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜（1）局放問題

（2）“假斷口”問題

（3）密封問題

（4）成本問題

（5）環(huán)氧樹脂的回收、開斷與易燃問題

（6）標準問題固體絕緣金屬封閉開關設備固體絕緣開關設備是一種環(huán)保型、全絕緣、全密封型金屬封閉開關設備，開關內所有導電部分全部固封在固體絕緣材料當中（如環(huán)氧樹脂、硅橡膠、三元乙丙膠等），主開關將采用真空滅弧方式，相鄰柜體之間通過固體絕緣母線進行連接。2014年國家電網(wǎng)公司新技術目錄—應用注意事項環(huán)保型固體絕緣材料特點2、新型環(huán)保型固體絕緣材料特性熱塑性材料PA、PC、PPO等可循環(huán)應用技術3、回收工藝與成本

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回收工藝流程和成本

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回收后的應用生產過程產品制備回收環(huán)氧化工合成污染較重（含雙酚A、重金屬鹽催化劑等致癌型原料的廢水）模具中需要進行高溫固化，脫模后仍需要進行高溫后固化工藝處理降解再利用成本極高（粉化后作為建筑填料）尼龍酰胺或氨基酸鹽的廢水處理相對容易熱塑性材料的成型僅僅是物料降溫過程，產品制備周期短，耗能低，且不易形成較大的內應力，使產品的穩(wěn)定性有所提升熔融再加工以及水解回收等多種循環(huán)利用方案環(huán)保氣體絕緣開關柜（1）絕緣問題（2）開斷問題（3）溫升與散熱問題（4）混合氣體的回收與選用問題環(huán)保型金屬封閉開關柜存在的問題及解決方向HXGN□-12環(huán)保復合絕緣環(huán)網(wǎng)柜擴展頂部絕緣母線擴展方式側連接器擴展方式外形主回路母線套管電纜機構室母線擴展與電纜連接與GIS相同斷路器彈簧機構，具備重合閘三工位負荷開關與斷路機構一體，連鎖可靠。電纜可接2路，不需加高下門板無/少SF6氣體金屬封閉開關設備目前發(fā)展現(xiàn)狀及前景與技術攻關方向

全國輸配電技術協(xié)作網(wǎng)于2015年3月底在北京召開“環(huán)保氣體絕緣金屬封閉開關設備新技術交流會”。來自國家電網(wǎng)公司(科技部、運檢部、物資部、基建部)、EPTC開關專家組、中國電力科學研究院、國網(wǎng)電科院電網(wǎng)技術中心、上海市電力公司、遼寧省電力公司、河南省電力公司、北京市電力公司平高集團上海天靈北京思威馳等制造商的代表50余人與會。研究探討環(huán)保氣體絕緣金屬封閉開關設備研制開發(fā)?！碍h(huán)保氣體絕緣金屬封閉開關設備”主要由中國電科院牽頭組織設備制造企業(yè)進行研究探索專家對環(huán)保氣體絕緣金屬封閉開關設備產品做出如下建議：

無/低SF6氣體絕緣開關設備已經(jīng)具備批量生產及安全使用的條件;為該產品在國內市場的大力推廣及出口國外市場提供政策上支持;為該類產品在電力系統(tǒng)的推廣應用，在價格上給予支持，保證企業(yè)后續(xù)持續(xù)改進創(chuàng)新;

無/少SF6氣體金屬封閉開關設備已納入2015年國家電網(wǎng)公司新技術目錄，同時，根據(jù)國網(wǎng)運檢部《配電網(wǎng)建設改造標準物料目錄(2015版)》的通知，無SF6氣體環(huán)網(wǎng)柜納入配電網(wǎng)示范應用物料目錄。

——2015年7月23～24日在南京召開了第三屆配電開關創(chuàng)新發(fā)展與智能化應用技術交流會無/少SF6氣體金屬封閉開關設備工作組將于8-10月份陸續(xù)走進各網(wǎng)省公司開展該類產品的技術交流沙龍?！碍h(huán)保氣體絕緣金屬封閉開關設備”方案還要在多個方面進行技術攻關，此類產品研制中絕緣優(yōu)化

采用新型環(huán)保氣體后，如干燥空氣或N2，由于絕緣性能低于SF6，特別是N2，其絕緣性能僅為SF6氣體的1/3，因此需要對開關設備的絕緣進行重新研究。

開斷能力的保證

對于環(huán)網(wǎng)柜中的負荷開關單元，如采用無/低SF6氣體，其開斷能力會受到影響。但是用真空滅弧室作為隔離斷口目前還很難被接受，因為真空斷口在高電壓作用下存在NSDD的可能，直接威脅人身安全。所以，現(xiàn)有的真空負荷開關需要與三工位隔離/接地開關相匹配，但成本高，產品尺寸大?；旌蠚怏w的回收設計時不同比例的混合氣體回收裝置的研發(fā)，漏氣發(fā)生時如何補氣措施，產品維護維修措施，產品廢棄后的有害物質的處理等都應在理論上加強研究，制度上加以規(guī)范。一體化設計，節(jié)省空間，方便用戶安裝調試。典型的傳統(tǒng)方案，(上隔離下接地）便于用戶操作，維護，使用。帶電部位局部采用硅橡膠及可抽插擋板密封，可預防人手觸摸及污穢，更適應于在惡劣環(huán)境下工作。上部為三工位隔離開關。中部為負荷開關或斷路器。下部為具有短路關合能力的接地開關。采用戶外樹脂，大爬距、大小傘裙，凝露條件下正常工作。項目規(guī)定值項目規(guī)定值額定電壓kV

12額定電流A630短時工頻耐受電壓kV通用42，斷口間48額定短時耐受電流kA20、25雷電沖擊耐受電壓kV通用75，斷口間85額定峰值耐受電流kA50、63緊湊型空氣絕緣環(huán)網(wǎng)柜—沈陽遜達電氣設計

緊湊型空氣絕緣環(huán)網(wǎng)柜V柜、C柜(三工位下隔離方案)外形尺寸：寬375深940高1650額定電流：630A空氣絕緣，綠色環(huán)保，無泄露隱患及凝露爆炸危害。金屬鎧裝，安全可靠。采用擋板式防誤操作設計，具有完善的五防聯(lián)鎖功能。電動彈簧操動機構，簡潔可靠。全方案組合，左右側無限擴展。西安高壓電器研究院會議“緊湊型空氣絕緣環(huán)網(wǎng)柜”在設計、研發(fā)階段?！熬o湊型空氣絕緣環(huán)網(wǎng)柜”—充N2氣柜方案SafeAir某跨國企業(yè)為國網(wǎng)提