近年来,城市工业用电、商业用电、居民用电、城镇乃至乡村用电大幅度增加,据有关资料,城市居民区用电量约增加5倍,而且有继续增长的趋势,商业和宾馆建筑用电负荷更大,据统计,现在一座高层建筑的用电负荷可达到8～10 MW,甚至20 MW,因而提高变压器容量势在必行,为此还需要发展大容量、高性能的新型低压开关设备.另一方面环网供电方式的增加使故障点短路电流相应增大,因此,需要具有高分断能力的低压开关设备,而随着供电可靠性和配电自动化的发展,相应地就要求低压开关具备遥控、遥测、遥信、遥调的“四遥”功能,且可靠性和安全性要高.
3．3．1 低压框架式断路器
我国20世纪80年代末、90年代初以来,引进发展了几种新型断路器,其中比较典型的是AE型(三菱公司生产)、AH型(寺崎公司生产)、3 WE型(西门子公司生产)、ME型(AEG公司生产)和DW15型(国产)等断路器.90年代我国发展了DW45型断路器,在智能化方面,国内也发展了几种智能装置,其中比较有代表性的是江苏某厂生产的智能装置,已国产化的AE型开关及国产DW45型开关都配有这种智能装置.
目前,广州南洋电器厂生产的AE型开关是20世纪80年代中引进三菱公司技术生产的产品,引进技术之后经过国产化并自行发展,已能做到额定电流3 200 A,额定短路开断电流65 kA,配上我国自行开发的智能化装置,构成了可与计算机实现双向通信的智能型框架式断路器,处于国内先进水平.
3．3．2 低压真空断路器
采用真空灭弧方式的断路器,目前多数用在中压领域,由于真空灭弧方式将电弧密封在真空泡内,不外露,主触头无需维修,寿命长,使用安全可靠,操作机构相对简单,鉴于这些优点,现在发展到将真空灭弧室使用在低压领域.广州南洋电器厂与上海电力科学研究所等单位现在已联合开发了低压真空断路器,额定电流1 600 A,额定短路开断电流50 kA,短路开断次数20次,而且采用智能化脱扣器,可与计算机实现双向通信.这种低压真空断路器,可使用在环境恶劣或要求较高的场合;当价格降低后,可在一般环境下使用,因其寿命长和安全可靠.
3．3．3 智能化可通信低压电器
智能化可通信低压电器是对当今用于配网自动化及其它对自动化要求较高的领域的一类低压电器的总称.其主要特点是:
a)产品自身带有集控制、保护、测量功能于一体的微处理器;
b)产品带有通信接口,能与现场总线连接;
c)产品采用标准化结构,具有互换性,内部可更换部件,采用模块化结构,如触头灭弧系统、操作系统、脱扣器、框架和抽屉等,每个部分都成为一个完整的部件.
随着城乡电网改造的进一步深入,特别是随着企业信息化的发展,智能化可通信低压电器近两年发展很快,不仅在工业用场所,而且在民用场所、民居场所也用得越来越多,它是低压电器的发展方向.
3．4 配电自动化技术的发展及产品
3．4．1 配电自动化技术的基本概念
配电自动化是当今国际上发展很快的技术.为发展配电自动化,近年相关产品及技术又有了发展.配电自动化是指综合运用计算机、自动控制、和现代通信等技术手段,对配电网进行智能化监控管理(如电网运行和运行计划的管理和优化、用户接口管理和控制等),使配电网始终处于安全、可靠、经济、优质、高效的优运行状态.配电自动化包含了配电系统自动化与配电线路自动化.
配电自动化的基础和关键是配电线路自动化,它是指对配电线路的故障进行快速诊断,自动隔离,以减少故障停电范围,恢复非故障段供电,提高供电可靠性.配电线路自动化的实现与输、变、配电设备及开关设备有直接的关系.
3．4．2 配电线路自动化的模式配电线路自动化经历了3个模式:
a)“重合器+分段器”模式,由自具功能的智能化开关就地切除与隔离故障,恢复完好区段供电,这一模式无需通信手段.
b)远方监控自动化模式,在重合器、分段器或其它开关装置上加装远方终端装置(RTU)或馈线终端装置(FTU),实行SCADA集中控制模式.切除故障恢复供电由开关与上位微机的通信来实现,这一模式可在更短的时间内恢复供电.
c)计算机配电自动化,将远动控制主机与调度和变电所计算机自动化系统在线连接,实现配电系统的以“四遥”为特征的计算机实时监控.
关于配电线路自动化,国内近几年几种模式都有,FTU和RTU、开关柜的综合继电保护装置(带通信接口),以及重合器的智能重合控制器等产品都有面市.
3．4．3 现场总线技术
现场总线技术是当今自动化领域技术发展的热点课题,备受国内外自动化设备制造商与用户的关注,据称现场总线技术的出现将带来自动化领域的一场革命.
根据IEC的标准定义:现场总线技术指“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、双向串行传输、多点通信的数据总线称为现场总线”.具体来说,现场总线技术是将专用的微处理器置入传统的测量仪表和各个执行电器(开关等)内,使它们各自都具有数字和数字通信能力,采用双绞线作为总线把多个测量控制仪表连接成网络系统,并按公开、规范的通信协议,在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间,实现数据传输和信息交换,形成各种适应实际需要的自动化配电系统.
采用现场总线技术的优点是:
a)可以减少大量的隔离器件、端子和端子柜,以及I／O终端器件,这就大大节省了安装空间和面积,并降低了故障率;
b)由于实现了全数字化,使系统的信号精度大大提高;
c)由于总线只是一根双绞线电缆或光纤,这就减少了大量的电缆和敷设电缆所需的桥架等安装材料,节省了费用;
d)实现彻底的分散控制,提高了系统的可靠性;
e)组态简单,安装、运行、维修方便.
现场总线技术在国外的迅速发展是20世纪80年代中的事情,在我国只是在近几年才起步,处于选用国外流行的现场总线协议阶段,随着现场总线的发展,我们应大力开发可通信开关电器产品,使这样的电器产品能与国际上流行的总线相连接,以构成总线控制系统.
4 结束语
我国电力工业的发展,带动了输、变、配电设备制造业,高、中、低压开关及其成套设备制造业的发展,而后者的发展又提高了电力供应的水平,促进了电力工业的发展.可以预计,在我国电力供应仍然落后于发达国家的今天,我国的输、变、配电设备制造业在当今及今后相当长的一段时间,仍会有相当大的发展空间.摆在输、变、配电设备制造业和开关行业制造厂家面前的问题是:如何生产高技术含量、高质量水平的产品,满足电力工业不断发展的各种需要和服务.只有这样,开关行业、开关设备制造企业才会生生不息,在市场竞争中立于不败之地.
