一二次融合柱上開關技術研究

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年一二次設備融合概念的提出，到2021年國網關于12 kV一二次融合柱上斷路器及配電自動化終端標準化設計方案實施，一二次設備融合研究熱度也大幅提升。無論資金還是技術投入都在不斷快速增長，以解決配電網規模化建設改造中一次柱上開關和二次智能饋線終端設備不匹配的問題，對線損的管理更加精益合理化，整體上提升了配電網智能建設水平和經營效益[1-3]。

1 改造目標

按照國家一二次融合柱上開關應用需求，對柱上開關進行自動化升級改造，改造完成后的開關本體、饋線終端、電壓互感器直接采用航空接插件和戶外型全絕緣電纜連接起來，最終使整套設備具有采集三相電流、三相電壓、零序電流、零序電壓的能力，滿足計算有功功率、無功功率，功率因數、頻率和計量電能量的功能以及相間故障處理和小電流接地系統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

改造新增設備主要包括電壓電流互感器、信號匯集轉換單元、標準化FTU以及配套航插電纜。電源互感器可根據實際情況選擇，改造原理如圖1所示。柱上開關自動化接口通過特殊定制的航插電纜與信號匯集轉換單元連接，原有電流信號通過航插內部短接防止開路，其他信號在信號匯集轉換單元側變成標準的管腳電氣定義。

圖1 舊開關升級改造示意圖

為實現更換升級的經濟性和施工的方便快捷性，在保留柱上開關原有電流互感器的條件下，其二次回路通過柱上開關連接電纜的航插內部短接防止開路，然后把新的組合式電壓電流互感器安裝于一次開關本體高壓出線端，通過高壓接線板進行固定。為開關設備提供電壓信號 Ua、Ub、Uc、U0和電流信號 Ia、Ib、Ic、I0，滿足了柱上開關的故障檢測、測量、計量等功能和計算線損的要求[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

信號匯集轉換單元可以將電壓電流互感器輸出的信號和柱上開關的自動化接口信號統一轉換為與標準化FTU相匹配的信號，通過控制電纜傳給FTU，就近安裝于組合互感器一側的支架上。信號轉換單元箱體的外殼與柱上開關外殼之間通過接地線連接。FTU固定在電線上恰當的位置，通過航空電纜與柱上開關、信號匯集轉換單元以及電壓電流互感器進行連接。電子式電壓電流互感器的技術參數如表1和表2所示。

表1 電子式電流互感器技術參數

表2 電子式電壓互感器技術參數表

為了拓展柱上開關各種信號的傳輸和采集，選擇在柱上開關本體安裝1只37芯的航空插座，用于實現開關儲能電機、合分閘線圈以及控制回路等的各種類型信號和FTU之間的通信。在FTU上分別安裝1個19芯航空插座、1個6芯防開路航空插座以及1個6芯電壓航空插座。各個航空插座的定義如下，19芯航空插座用于傳輸開關的儲能、合分閘控制、負荷開關狀態信號和零序電壓等信號；6芯防開路航空插座用于傳輸相電流、零序電流信號；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。根據標準化設計，開關設備更換方便，使產品具備互換性。

3 結 論

本文深入研究了一二次融合功能的柱上開關，現有存量開關通過加裝電子式電壓電流互感器、FTU和信號匯集轉換單元，可實現柱上開關的一二次融合升級改造，有效促進配電網一二次設備一體化進程，提升電能質量和供電可靠性。