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目前配电网开关新技术应用的归纳分析,智能化控制在配网自动化中的发展情况


SIEGAMA Electric Zhuhai Co.,Ltd. 希格玛电气(珠海)有限公司

目前配电网开关新技术应用的归纳分析
目前由希格玛公司开产发的“SGM 型 SF6 环网开关柜”在配电网中已经广泛 使用,并得到用户的良好评价! 一、总体说明: SGM 型环网柜为 SF6 全密封全绝缘开关柜,由 SF6 不锈钢气箱、机构驱动室和 电缆连接室组成。产品的技术指标及性能均达到或超过 GB、IEC 及电力行业相关 标准。 SF6 气箱是环网柜的主体部分,气箱里装有负荷开关,母线和接地开关。 由于其 SF6 全绝缘全密封的结构,一次带电部分均密封在不锈钢气箱,硅橡 胶电缆附件,和熔丝舱内,使其完全满足配电网络的设备选型要求,它与配电网 络的关系如下: ① 构建可靠供电的物质基础; ② 使配电网络的投资实效化:一次投资,长期受益; ③ 使配电设备管理简单化; ④ 使配电检修效益化; ⑤ 满足经济发展对用电可靠性要求提高的趋势; ⑥ 满足工业用户对停电次数的高要求; ⑦ 有助实现供电企业对用户的优质服务承诺。 二、详细特征说明: 1、高性能,高可靠性的 SF6 全密封、全绝缘负荷开关 ① 采用 SGM 特制的负荷开关系统,减少了接地故障,增强了灭弧能力; ② 负荷开关可以加过流保护装置,在 0 到 630A 范围内实现过流跳闸;为环网 柜升级看门狗的功能做准备; ③ 负荷开关-熔断器组合电器柜的熔丝室除了有熔丝触发弹跳功能,还有过温 保护弹跳功能; ④ 简单优化的气箱结构; ⑤ 动静触头之间为纯 SF6 绝缘,无塑料连接件----保持了电场的均匀性,提高 灭弧的的可靠性, ⑥ 银与石墨合金触头系统 ---- 有效防止短路时触头发生溶焊——保障了开关

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SIEGAMA Electric Zhuhai Co.,Ltd. 希格玛电气(珠海)有限公司 的分断、关合能力; ⑦ 气箱内有干燥剂和稳定剂 AL2O3—促进 SF6 气体的加速还原和保持干燥—— 保持开关运行的最佳环境。 2、全天候的开关——耐恶劣环 ① 全密封,全绝缘; ② SGM 系列母线,三工位开关均密封在>2mm 的不锈钢气箱内; ③ 开关的套管和开关轴的轴承均用特殊的密封环保证气箱的气密性; ④ 不锈钢开关轴的轴承采用特殊的双密封环保证气箱的气密性; ⑤ 高压熔丝密封在硅橡胶及环氧树脂组成的密封舱内; ⑥ 电缆密封在硅橡胶电缆附件内; ⑦ 扩展母线用屏蔽型的硅橡胶密封件密封; ⑧ 电气上的无间隙密封连接使开关在恶劣条件下运行如地下室潮湿凝露、导电 尘埃及盐类晶体沉等,而不会发生故障; ⑨ 无须加热,清扫; ⑩ SGM 型 SF6 环网柜具有抗洪能力有在水下 4.5 米运行的经验; ? 机构电镀处理后经特殊的蜡封防腐保护——不会生锈; ? 电缆附件及熔丝套经过 1000 小时盐雾试验——可以抵御最恶劣的环境条件。 3、高度安全的开关 ① 完善的联锁系统,完全符合“五防”要求,并且带有回退联锁系统(即在电 缆舱门打开的情况下,不能操作开关)确保操作安全可靠——最大程度防止 误操作; ② 气箱本身防内燃弧设计; ③ 电缆室和熔丝室的钢板护盖具有可靠的耐压力设计; ④ 电缆室和熔丝室均可选用抗压加强型同时具有耐电弧性能的间隔室; ⑤ 万一发生电弧故障,SF6 气箱底部的防爆垫片能起到保障作用; ⑥ 特殊的吹弧系统使灭弧产生的热气体尽快冷却—最大限度保护人身,设备安 全; ⑦ 无油化设计——避免了开关开断时的潜在火灾危险。

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SIEGAMA Electric Zhuhai Co.,Ltd. 希格玛电气(珠海)有限公司 4、容易操作的开关 ① 操作机构与 SF6 气箱一体化,操作位置适合人体高度; ② 快分快合的操作机构; ③ 负荷开关,接地开关两个独立的操作轴,同一操作方向; ④ 熔丝单元及断路单元均带弹簧储能结构,独立于人体的操作速度。 5、容易安装的开关 ① 侧面的母线中上部扩展——安装方便,人不能触摸到母线; ② 负荷开关-熔断器组合电器柜可以直接加后插避雷器对变压器进行保护; ③ 套管在同一水平面上,方便电缆安装; ④ 精巧的母线设计使安装变得更加简易; ⑤ 定位销系统保证柜体自成一条直线,免于母线受力,并减少了连接电阻及对 地基的依赖程度; ⑥ 电缆连接出线套管位置较高,易于安装。 6、预留未来扩展的开关 ① 在母线电流 630A 范围内可无限扩展; 7、运行周期长的开关 ② 年泄漏非常低:0.004%,最大限度地延长开关柜的运行寿命; ③ 体现了德国机械加工工艺的耐久的操作机构。 8、智能化开关 ① SGM 系列是集成了工业自动化技术的智能化开关,可以提供有效的保护、遥 控和监测系统;提供即用式的配网自动化 RTU 工厂解决方案。

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SGM 环网柜主要技术参数
环境条件 海 拔 一般要求 最高环境温度 环境温度 最低环境温度 特殊要求 相对湿度 30 天平均相对湿度 额定参数 (1)额定电压 (2)额定频率 (3)额定电流:母线电流 进线电流 K、V 出线电流 T 出线电流 (4)额定短时耐受电流(3 秒) (5)额定动稳定电流(峰值) (6)额定关合电流 (7)额定开断电流(对 V 单元) (8)额定转移电流(对 T 单元) (9)雷电冲击耐受电压 (10)工频耐受电压(1 分钟) (11)630A 操作次数 (12)机械操作次数 (13)箱体防护等级 (14)操作机械和电缆室防护等级 (15)SF6 在 20 温度下的气体压力 12kV 50HZ 630A 630A 630A 125A 25kA 63kA 63kA 25kA 1700/2700A 125/145kV 50/60kV 100 5000 IP67 IP3X 0.03mpa 90% 24 小时平均相对湿度 -40℃ 95% 特殊要求 一般要求 +55℃ -25℃ <5500m +40℃

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SIEGAMA Electric Zhuhai Co.,Ltd. 希格玛电气(珠海)有限公司 另外新一种技术“固体绝缘环网柜”已经逐步投运于配电网络! SGM-GB 系列是新一代固体绝缘环网柜,具有高水平的运行安全性,应用于 配电网中作为配电网的核心单元。该设备主要由模块化元件如断路器本体、负荷 开关本体、熔丝筒、绝缘母线和可触摸电缆接头构成。所有高压带电部分均用绝 缘特性优良的环氧树脂材料浇注成型,将真空灭弧室、主导电回路、绝缘支撑等 有机结合为一整体,实现全绝缘、全密封、免维护结构。同时也极大地减小了开 关相间绝缘间隙,相与相隔离,完全避免了相间短路故障。每一回路通过三个独 立观察窗观察三相隔离开关的位置状态,保证了运行检修维护的安全。

真空断路器采用采用简单可靠的弹簧机构,旋钮分、合闸;负荷开关采用的 机构特点是旋钮分闸,防误分手柄操作式合闸。同时具有先进的永磁操作机构供 选择。

SGM-GB 系列固体绝缘环网柜内配置智能在线监测系统,实时监测开关柜内 关键部位状态,获取状态参数,自动判断故障发生的可能性,为开关柜以及整个 配电线路的正常运行提供有力保障。

固体绝缘环网柜在不久的将来会广泛应用于供配电网络供电使用!

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智能化控制在配网自动化中的发展情况
目前世界各国智能电网的发展模式因其国情和电网现状而有所差异。 美国提出了统一智能电网的理念,目的是联接各区域电网,实现可再生能源 电力远距离、大规模输送,发展重点在配用电侧。 欧洲提出了超级智能电网的理念,目标是将苏格兰的海上风电、德国的太阳 能、比利时和丹麦的波浪能发电与挪威的水电联网,形成贯穿欧洲大陆的联合电 网。 国家电网公司提出以特高压电网为骨干网架的坚强电网的理念, 南方电网公 司则提出了绿色智能电网的理念 智能电网并无统一的概念模式,但最基本的理念是采用智能化技术,实现新 能源发电,与用户侧互动,电网自愈。 国家电网公司在加快推进特高压电网建设的同时, 高度重视智能电网技术研 究和工程实践。包括了一个规划、九项试点工程、两大基础建设。 一个规划,国家电网智能化规划;九项试点工程,按照重要领域率先突破和 条件成熟地区先行的原则,优先选择基础条件好、项目可行度高、具有试点(示 范)效应的 9 项工程作为首批试点工程。两大基础建设,包括标准化工作和三个 研究检测中心建设(国家风电研究检测中心、国家太阳能发电研究检测中心、智 能用电技术研究检测中心) 。

智能电网的发展对于电网公司来说,即是挑战,也是机遇。近代以来,人类 活动日益频繁,已产生大量的温室气体而导致全球性气候变暖,而电力工业则是 其最主要来源,其中中国 2010 年已成为全球第一能源消耗大国,中国承诺 2020 年比 2005 年碳排放降低 40%~45% 。为达至减排目标,必须降低对石化能源的 依赖,但目前风、光能源等清洁能源在全球能源消耗中不足 1%,中国承诺 2020 年可再生能源比例争取达到 15% ,故我们迫切需要发展可接纳新能源的智能电 网 。 随着经济的发展,电网的规模也越发复杂,同时自然灾害的频发,会对电网 的安全构成了极大威胁,如 08 年我国“冰雪灾害”和 03 年“8.14 北美大停电” 都给社会和经济造成了重大损失。 故发展可预警和自愈的智能电网成为大电网安

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SIEGAMA Electric Zhuhai Co.,Ltd. 希格玛电气(珠海)有限公司 全稳定运行的重要保障。 伴随着分布式电源接入、电动汽车充放电、电网与用户双向互动等多种用电 模式,以及用户对电能质量和供电可靠性越来越高的要求,电网公司有责任发展 多适配性能力强和清洁可靠的智能电网 随着电力电子技术、通信技术和计算机技术的飞速发展,为电网公司发展、 建设智能电网提供了重要机遇 智能电网的发展目标是“通过采用智能化技术手段,建设高效、可靠的绿色 电网” 首先,提高电力系统安全稳定运行水平:实现全方位、全过程、全要素的在 线监测、精确预测、精当决策、精准控制;以二次系統建设形成主动安全防御, 替代依靠一次系统建设形成设备冗余的被动安全防御; 二是提高系统和资产利用效率:提升电力、电量平衡在时间与空间上的均匀 性、 从而全面提升资产利用效率;以电源之间的互动全面提高发电设备的投资效 益; 以电源与电网之间的互动提高发电和输电设备的整体投资效率; 以用户与电 网之间的互动提高电网设备的投资效率; 以用户与电源之间的互动全面提高发电 设备的投资效益。 三是提高资源优化配置和高效利用能力:加强“西电东送”通道和省间电网 建设,提升南方电网资源优化配置的能力;建立新型的电网调度方式,促进发电 的节能减排;采用新技术,大幅度地降低输配电网损;大规模推进节约土地资源 的输变电新技术应用。 四是提高用户侧的能效管理和优质服务水平: 通过价格机制引导用户用电方 式的转变;通过合同能量管理促进用电能效的提高;通过信息增值服务提高用户 优质服务水平。 我们把智能电网分成三层的体系,一是发展基础体系,包括了基础设施,例 如网架、装备等等;二是技术支撑体系,包括了综合的知识、信息和通信等作为 支撑;三是智能应用体系,包括了我们一系列的业务,从电源侧到用户侧的业务 都有。这三个体系,我们建立了一些列的标准和规范来指导系统的运行和设备的 生产等,我们也有专门的机构进行试验和认证工作。 庞大的电力流、业务流和信息流,组成了我们高度一体化的系统。

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SIEGAMA Electric Zhuhai Co.,Ltd. 希格玛电气(珠海)有限公司 在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的能源资源称可 再生能源,包括水能、风能、太阳能、生物质能等 而新能源则是为了区别我们一贯使用的传统能源,如化石能源,煤、石油等 可再生能源具有可持续性、环保、分布广泛等特点。 目前,我们也把可再生能源称之为清洁能源或绿色能源。 在可再生能源中最常见、利用最广泛的是风能和太阳能,但是这些新能源发电具 有间歇性、波动性的特点,由于这些特点,在新能源领域也存在着一些问题。 1.风力发电、太阳能等新能源发电的成本还高于火电,投入商业运营还有漫 长的路要走; 2.由于间歇性、波动性的特点,新能源接入电网后对电网的适应性和安全稳 定控制提出了更高要求,给电力系统功率平衡、电压无功控制带来了困难; 3.在分布式电源并网领域, 使得现有配电网放射状的供电结构以及配电网的 电压调节、潮流控制、继电保护和综合自动化方案,无法适应新的网络结构的变 化; 所有这些,都为新能源的大面积并网使用和推广造成了困难。 智能电网的一大特点就是能广泛并主动消纳新能源, 这需要对新能源发电的接入 与控制等方面进行研究,以解决新能源并网问题。 包括: 1) 对新能源并网接入要求的研究, 制定相关标准, 并对接入后的电能质量、 功率、电压等进行自动调节,并具有高效的通讯能力等。 2) 新能源发电控制技术研究,对新能源实现启动、停机、有功功率控制、 无功/电压调节、低电压穿越能力等方面的控制 3) 新能源发电大规模输送技术研究,包括新能源基地输电规划,大规模新 能源发电的高压交流/直流送出技术等方面的研究; 4) 新能源发电分布式接入技术,针对分布式储能、用户侧的能源高效利用 等方面进行研究。 另外,为突破大规模间歇式新能源并网运行控制、电网与充放电设施互动、 智能配用电等智能电网分析与运行关键技术, 解决我国电网存在大规模可再生能 源消纳能力不足、配电环节相对薄弱、用电互动化水平较低等问题,我们展开了

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SIEGAMA Electric Zhuhai Co.,Ltd. 希格玛电气(珠海)有限公司 863 课题研究:基于主动配电网技术的间歇式能源消纳技术研究与应用。 项目 研究综合控制分布式能源的配电网 (含分布式发电、柔性负荷和储能),可以使 用灵活的网络技术实现潮流的有效管理, 分布式能源在其合理的监管环境和接入 准则基础上承担对系统一定的支撑作用。

希格玛电气(珠海)有限公司 2014 年 6 月 24 日

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