有关低压成套开关设备制造若干问题探究

2019-10-21 02:44周桂锋
科学导报·科学工程与电力 2019年13期
关键词:技术创新发展

周桂锋

【摘  要】随着我国电力电气建设的快速发展,低压成套开关设备已广泛用于各行各业需要电能分配的场合。但是由于各成套开关设备制造企业的工装设备、制造工艺和技术水平参差不齐,即使技术上很成熟的产品,由于制造原因也会对整个电网系统的运行造成影响。基于此,笔者对低压成套开关设备制造的相关问题进行分析和探究。

【关键词】低压成套开关设备;技术;创新;发展

一、低压成套开关设备制造的现状问题及优化措施

1.1现状问题分析

低压成套开关设备虽然在我国仅有50多年的发展历程,但却在这短短的时间内建立了较为完善的技术体系。综合比较在我国诞生的四代低压成套开关设备,我们不难发现,我国低压成套开关设备正朝着容量越来越大,性能越来越高,体积越来越小,功能越来越完备,电子化、信息化程度越来越高,功能单元模块化、智能化的方向迈进。我国低压成套开关设备在发展初期,受加工设备精度、加工工艺和手工作图精度的制约,因此低压配电柜的柜体设计不甚理想。如早期的GCK柜型设计比较混乱,功能单元互换性较差,操作机构的灵活性不强,只能实现基本的联锁,运行的安全性和可靠性也较差,且不便于日常的检修维护。同时低压成套开关柜受元器件功能和性能的制约,容量和分断能力都有限。低压成套开关柜在电气技术上只局限于继电控制和继电保护,控制电路比较复杂,可靠性也较低,很难实现大系统的集中控制。

1.2优化措施

近年来,随着我国经济的快速发展,用电需求量的增大给低压成套开关设备技术的发展带来了机遇。设计人员将我国的低压成套开关设备与发达国家的作了对比,找到了自身的不足,通过引进发达国家的先进技术,并结合我国科研人员的研究,将我国低压成套开关设备进行了升级改造,在一定程度上取得了突破。可以通过以下几点进行优化:

(1)引进计算机辅助作图软件代替手工作图,提高了作图精度和速度,减少了人为误差。

(2)引进先进的数控钣金加工设备,将柜体结构的所有连接方式改为无螺母连接,提高了柜体的加工精度。同种柜型采用标准的型材和连接件,模数化终端组合安装,有很好的通用性和灵活性。抽屉柜的插接部件和执行机构的设计更加合理,连接更可靠,操作更顺畅。

(3)引进先进的母线加工设备和技术,对母线系统进行优化处理,满足大电流母线的制作要求,这对低压柜的容量增大、体积减小有着重要的意义。

(4)低压元器件的技术革命给低压成套开关设备的发展注入了新的血液。断路器、接触器的额定电流和分断关合能力在不断提高,热稳定性和动稳定性在不断提高,智能化程度也在不断提高且体积不断减小。同时测量仪表和保护单元

的功能和精度都有了很大提高,具备远程通讯功能,可以实现远程数据读取和控制。

(5)工业自动化控制技术的发展,实现了大系统的远程数据采集和集中控制,人机接口更加友好、和谐,复杂的联锁启停控制可以通过编程实现,从而减少了人为的误操作,使低压成套开关设备朝着智能化的方向迈进。

二、低压成套开关设备温升影响因素分析

低压开关设备温升超标后,将会出现接线融焊、绝缘性能下降等状况,是导致开关设备本体或内部设备提前老化的关键要素,对开关设备安全性与稳定性有着直接的影响。

2.1 电流不稳定的影响

在 GB7251.1-2013 标准中,低压开关设备实验进线电流波动范围应控制在 0%-+3% 之间,单相则为 ±5% 之间。但在低压成套开关设备的实际工作过程中,难以 避免相应电压的波动,同时设备导线发热后电阻升高均 会形成一定的电流变化。相关研究表明,在单相电流 出现超过额定电流 5% 的偏差后,该相的温升就将增大 10%。

2.2 连接母线的影响

低压成套开关设备连接母线对于温升同样有着一定的影响。就母线材料而言,在母线导热性能较好的情况下,能够较快地将热量导出至环境当中,维持一定的温度水平,避免温度的过快上升;就母线规格而言,截面积与长度均会对母线产热形成影响,大截面、短长度的母线同等电流条件下产热量更小,温升也更小。因而合理选择母线的规格是设计低压成套设备尤为重要的一环,既要考虑经济因素,也要考虑安全运行因素。

2.3 空气流动的影响

低压成套电器开关设备用于各种供配电系统,由各种通断、监测、控制、调节、保护基本功能单元组合而成。空气的流动对器件和连接导线的散热都有一定的影响,从而影响低压成套开关设备的温升。上述低压成套电器开关设备功能单元中,通断、保护功能单元是温升较为集中的部分,而监测、控制、调节功能单元温升相对较低。在功能模块布置的过程中,针对温升集中部位应增大间隔保证空气通畅,降低工作过程中形成的温度积累。另外,在低压成套开关设备运行过程中,符合温湿条件的空气流动能够有效降低设备温升,降低设备温度过高带来的系列问题。在低压成套开关设备安设区域应保持空气流通性,必要时应安装风扇或空调进行降温。

2.4合理设计及利用配电系统的无功补偿

动态无功补偿装置技术的发展和应用,能更好地提高电网质量,降低系统的视在功率和线路电流,提高变压器容量的利用率,从而达到节能、环保的目的。无功补偿装置的应用可以改善低压配电系统的电能质量,其功能主要有无功补偿、抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡等。随着微处理器和晶闸管技术取得突破性进展,采用微处理器无功功率实时监测、晶闸管零过渡过程快速投切、谐波电流抑制等先进技术对低压电网进行补偿,对于异步电动机大量使用和频繁启动的场合,可以实现准确、快速、無暂态扰动的动态无功补偿,从而可有效提高电网的功率因数,改善电能质量,降低线损,实现节能降耗的目的。

2.5加强对配电系统的智能保护

断路器的智能保护单元和各种电机保护器技术的发展,使采样电路的精确性和速度大大提高,先进的微处理器和高效的算法可以更快地计算出线路电流的有效值,并根据一系列的逻辑判断发出动作指令,从而缩小动作范围,提高保护精度,这对精密设备的保护有着重要的意义。低压成套开关设备故障自诊断技术是智能化研究的重要课题。在低压成套设备自身加装传感器,可实现对温升、机械性能和绝缘老化等的实时监控。在低压成套设备之间实现互相通讯,并借助后台系统,进行自身不同时段各类参数的比较,以及各设备之间在同一时段进行参数比较。对微小的变化和异常进行分析,及时发现低压成套设备存在的安全隐患,发出报警信号,并提供解决方案以供参考。实现低压配电设备的全状态实时监控和故障自诊断功能,从而可真正实现低压成套开关设备的智能化运行。

三、结语

科学技术的飞速发展和人们需求的快速增长,使原本设计的容量和功能很快就不能满足要求。因此,低压成套开关设备的标准化、统一化及其功能单元的可方便无障碍的移植、替换、扩展和升级是未来发展的一个趋势。为满足我国电力事业实际运营的工作需要,低压成套配电设备必须通过技术创新来提高自身的应用价值。低压成套开关设备技术的创新,有效应用了工业网络平台,并与双向通讯技术有机结合,从而可真正实现低压成套开关设备完全自动化、智能化运行。

参考文献:

[1]低压成套开关设备可靠性问题研究[J].董伟民.科技资讯.2017(08)

[2]对低压成套开关设备绝缘配合问题的探讨[J].李亚星.山东工业技术.2018(19)

[3]低压成套开关设备电容补偿柜发热情况分析及处理对策[J].徐石,王万亭,陈琛.电气制造.2017(01)

[4]低压成套开关设备型式试验的问题与完善[J].王超,刘志党.电气开关.2018(03)

(作者单位:顺特电气设备有限公司)

猜你喜欢
技术创新发展
区域发展篇
探讨电力系统中配网自动化技术
移动应用系统开发
北京市中小企业优化升级
图说共享发展
图说创新发展
教师发展