電氣成套設(shè)備發(fā)展、制造趨勢研究

◎陳進(jìn)

要想保證供配電系統(tǒng)的工作安全性和穩(wěn)定性，需要對電氣成套設(shè)備進(jìn)行合理應(yīng)用，電氣成套設(shè)備當(dāng)中包含的內(nèi)容相對比較復(fù)雜，其中主要包含氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備、高低壓開關(guān)柜等各種電氣設(shè)施，在供配電系統(tǒng)當(dāng)中的供電分配、保護(hù)轉(zhuǎn)化以及電力資源分配工作中應(yīng)用非常普遍。隨著我國電力事業(yè)的發(fā)展速度不斷加快，對于電氣成套設(shè)備的功能提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)，需要針對電氣成套設(shè)備的研發(fā)和制造發(fā)展趨勢進(jìn)行全面探索，有效推動我國電力事業(yè)不斷朝著更高目標(biāo)和方向上發(fā)展，實(shí)現(xiàn)良好經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

一、項(xiàng)目概況

孝感應(yīng)城三合35kV 變電站增容改造工程是《應(yīng)城市“十四五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》為滿足城鄉(xiāng)用電發(fā)展需求，規(guī)劃擴(kuò)建的5 座變電站之一，為城鄉(xiāng)未來發(fā)展提供強(qiáng)有力的電力保障。

三合35kV 變電站10kV 配電室電氣主接線形式為單母線分段，原有KYN28A-12 型金屬鎧裝抽出式高壓開關(guān)柜是武漢華源電氣設(shè)備有限責(zé)任公司產(chǎn)品，本次增容改造需增加6 臺出線柜。開關(guān)柜整體采用萬控集團(tuán)新型殼體，絕緣件選用雷博司產(chǎn)品，配置霍立克公司VHK2-12 固封極柱式真空斷路器，江蘇靖江LZZBJ9-10C3 電流互感器、LKZB 零序電流互感器，操作電源為DC220V，電纜下出。開關(guān)柜接地開關(guān)采用溫州新機(jī)JN15-12/D31.5-210，并配有電動地刀控制器。每臺高壓柜配GP-8100B 開關(guān)狀態(tài)綜合指示器，電編碼鎖及微機(jī)保護(hù)裝置由甲方提供，預(yù)留安裝位置及接線。本次改造的高壓柜自動化程度高、方便聯(lián)網(wǎng)適應(yīng)遠(yuǎn)程遙測遙控需要、本質(zhì)安全性能高等特點(diǎn)，已經(jīng)具有智能化電氣成套設(shè)備特征。現(xiàn)場如圖1 所示。

圖1 開關(guān)柜

二、高低壓成套電氣設(shè)備介紹

電氣成套設(shè)備屬于電氣設(shè)備當(dāng)中的一種形式，與電氣開關(guān)、接觸器、斷路器以及變壓器等屬于同一類設(shè)備形式，但是電氣成套設(shè)備具有自身獨(dú)有的特征，由于各種電氣設(shè)備屬于成套存在，可以將一系列設(shè)備經(jīng)過特定的規(guī)范要求進(jìn)行組合，形成一個完整的有機(jī)整體，這種設(shè)備被稱之為電氣成套設(shè)備，結(jié)合本次供電工作項(xiàng)目情況對高壓開關(guān)柜進(jìn)行重點(diǎn)分析。

電氣成套設(shè)備在我國電力事業(yè)發(fā)展過程中應(yīng)用非常普遍，比如電氣成套配電柜是安裝電力設(shè)施的機(jī)柜，具有保護(hù)安裝內(nèi)部電力設(shè)施的重要作用，在配電變電站內(nèi)部各種不同形式的配電設(shè)施，主要是通過電氣成套配電柜進(jìn)行整齊排列，通過使用電氣成套配電柜，可以有效提高電氣設(shè)備的排放美觀性，不會出現(xiàn)雜亂無章等情況。當(dāng)配電系統(tǒng)產(chǎn)生故障問題的情況下，也容易對故障問題進(jìn)行及時查找，有效縮短配電柜故障問題產(chǎn)生的時間，全面提高配電系統(tǒng)故障問題的處理工作效率和質(zhì)量；其次，通過電氣成套設(shè)備的使用，可以有效保證配電設(shè)備在工作過程中，不會受到外部環(huán)境因素的影響，提高配電設(shè)備的運(yùn)行工作穩(wěn)定性和安全性；最后，通過將配電設(shè)施直接放入到電氣成套裝置內(nèi)部，可以避免一些雜物或者是小動物進(jìn)入其中，對配電設(shè)備造成破壞和影響，可以有效保證配電系統(tǒng)的運(yùn)行工作穩(wěn)定性。

三、電氣成套設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

自上世紀(jì)90 年代初以來，我國在電氣成套產(chǎn)品的研發(fā)工作標(biāo)準(zhǔn)上正在不斷提升，電氣成套產(chǎn)品的質(zhì)量和使用工作標(biāo)準(zhǔn)，正在和國際標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，其中鈑金加工、柜體、電氣元件的生產(chǎn)等多個方面，已經(jīng)逐漸接近于國際領(lǐng)先水平。隨著合資電氣成套廠家數(shù)量不斷上漲，電氣成套設(shè)備的整體產(chǎn)量和質(zhì)量有了明顯的提升，但是電氣成套產(chǎn)品的種類和工作性能方面仍然需要得到進(jìn)一步提高。隨著我國社會基礎(chǔ)設(shè)施、市政項(xiàng)目、房地產(chǎn)行業(yè)以及工業(yè)產(chǎn)業(yè)的不斷向前發(fā)展，電力資源的需求量正在逐年提升，進(jìn)一步促進(jìn)電氣成套設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展速度。在實(shí)際發(fā)展工作過程中不斷引進(jìn)國外一些比較先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，同時大力開展自主研發(fā)工作。現(xiàn)階段，我國基本上具備了電氣成套設(shè)備的自主設(shè)計，以及對各種重要的元器件進(jìn)行研發(fā)。尤其是在進(jìn)入21 世紀(jì)之后，我國在電氣設(shè)備品牌方面已經(jīng)基本成型，可以有效促進(jìn)國內(nèi)電氣產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)單位的快速發(fā)展，同時對于一些更加先進(jìn)的電氣產(chǎn)品研發(fā)和水平正在不斷提升，為電氣成套設(shè)備的研發(fā)設(shè)計制造以及后續(xù)的使用工作打下了重要的基礎(chǔ)。

四、電氣成套設(shè)備的發(fā)展趨勢

1.智能化發(fā)展趨勢。

現(xiàn)階段，電氣成套設(shè)備正在不斷朝著智能化的方向上發(fā)展，智能配電設(shè)備、智能運(yùn)維是成套電氣行業(yè)發(fā)展的重要趨勢。智能斷路器、電力儀表以及馬達(dá)保護(hù)器等各種元器件，可以通過使用先進(jìn)的傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)等，將其組合成更加智能化的電氣成套設(shè)備。如果這種智能化控制工作方法，可以保證成套設(shè)備可以有效整合相應(yīng)的電氣產(chǎn)品，云服務(wù)器或者上位計算機(jī)可以充分實(shí)現(xiàn)對配電回路的遠(yuǎn)距離控制測量，通信調(diào)節(jié)以及數(shù)據(jù)信息的實(shí)時性收集和處理等各項(xiàng)功能。智能配電系統(tǒng)在使用過程中，基于分散安裝、統(tǒng)一集控、統(tǒng)一收集、統(tǒng)一儲存以及統(tǒng)一服務(wù)等方法，對整個配電系統(tǒng)展開綜合設(shè)計系統(tǒng)當(dāng)中，包含設(shè)備層、控制層、信息收集層、信息儲存層以及系統(tǒng)應(yīng)用層等幾個重要組成部分。

2.小型化發(fā)展趨勢。

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，城市化建設(shè)發(fā)展速度正在不斷加快，城市內(nèi)部的可用空間量越來越小，因此對于成套電氣設(shè)備的體積要求越來越高，對于成套電氣設(shè)備的使用而言，必須要不斷朝著小型化的趨勢上發(fā)展，以此來有效減少對空間的占有量。通過優(yōu)化設(shè)計工作之后，使用一些新型的技術(shù)材料和產(chǎn)品，使得整個電氣產(chǎn)品的外形體積更小，同時內(nèi)部構(gòu)件之間的連接更加緊湊，操作更加靈活同時減少空間的占有率，有效控制電氣設(shè)備生產(chǎn)、制造、工作的全壽命成本。

圖2 設(shè)備小型化

3.高容量發(fā)展趨勢。

在我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中，對于大容量的電氣成套設(shè)備使用程度越來越高，以此來有效滿足工業(yè)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展速度，同時社會市場對于一些大電流電氣設(shè)備的需求量也在不斷上漲。電氣成套設(shè)備在工作過程中的總?cè)萘俊㈩~定電流、開關(guān)電流等各種參數(shù)需要進(jìn)行合理調(diào)整，同時對各種電氣輔助構(gòu)件、柜體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求標(biāo)準(zhǔn)也在進(jìn)一步提升，因此對于電氣成套設(shè)備的后續(xù)發(fā)展，必須要不斷朝著高容量的方向上前進(jìn)。

4.高穩(wěn)定性和免維護(hù)發(fā)展趨勢。

要想有效保證配電網(wǎng)的供電工作安全性和穩(wěn)定性，必須要保證電氣成套設(shè)備的各項(xiàng)功能符合供電工作要求，要保證電氣成套設(shè)備在后續(xù)的使用過程中具有免維護(hù)性的效果，特別是在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中一些支柱性產(chǎn)業(yè)當(dāng)中應(yīng)用效果非常明顯。比如，社會當(dāng)中一些煤炭、電力、石油化工等多個行業(yè)，在實(shí)際生產(chǎn)工作過程中應(yīng)用電氣設(shè)備數(shù)量相對較多，鏈條較長，系統(tǒng)的保護(hù)層級相對比較復(fù)雜，在生產(chǎn)活動當(dāng)中需要多個不同類型的電氣設(shè)備進(jìn)行協(xié)同工作和運(yùn)行。電氣設(shè)備在啟動運(yùn)行工作之后，在使用工作期限內(nèi)如果某一個環(huán)節(jié)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的故障情況，需要停止工作進(jìn)行檢修會造成生產(chǎn)工作產(chǎn)生長時間的停滯，所形成的經(jīng)濟(jì)損失非常嚴(yán)重，同時也會對整個社會的發(fā)展造成比較嚴(yán)重的負(fù)面性影響。因此要求電氣成套設(shè)備在使用過程中，必須要具備更高的穩(wěn)定性以及免維護(hù)性效果。

五、電氣成套設(shè)備的制造發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，我國在電氣成套設(shè)備的制造技術(shù)方面，正在不斷朝著設(shè)計專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)化，以及設(shè)備數(shù)控化等方向上發(fā)展，在零部件的加工過程中也在不斷朝著高速化、自動化以及專業(yè)化的方向上發(fā)展。在電氣設(shè)備的外觀形式上，不斷朝著人性化與美觀化的方向上發(fā)展，由于電氣成套設(shè)備在使用工作過程中具有高性能，多功能模塊化、電子化、智能化、可通性、設(shè)備零部件通用化、高穩(wěn)定性、節(jié)能性等多方面特點(diǎn)，對提高整個供電系統(tǒng)的供電工作質(zhì)量和效果打下良好的基礎(chǔ)。我國在電氣成套設(shè)備的制造工作發(fā)展過程中，將會不斷朝著智能化的方向上前進(jìn)，通過配電和控制系統(tǒng)的聯(lián)合工作實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢。與此同時，成套電氣設(shè)備高低壓產(chǎn)品在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成、元器件搭配，配套輔助構(gòu)件等方面也會有著相應(yīng)的改變和優(yōu)化。

1.網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢。

隨著我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷向前發(fā)展，智能電網(wǎng)建設(shè)和改造工作，受到了電力事業(yè)單位的高度關(guān)注和重視，并且我國各大電力工作單位，對于智能電網(wǎng)的建設(shè)工作重視程度不斷提升。其中對于低壓配電網(wǎng)的供電電壓合格率、供電工作的可靠性以及低壓線損率等方面進(jìn)行了嚴(yán)格控制，要不斷實(shí)現(xiàn)供電工作的降損節(jié)能，對供電電能質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，要有效保證設(shè)備運(yùn)行工作的安全性和穩(wěn)定性，要有效做好供電系統(tǒng)的防護(hù)工作，對供電電量的采集負(fù)荷平衡度控制等多個方面工作實(shí)施智能化管控。對于成套電氣設(shè)備的制造工作，需要不斷朝著系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的方向上發(fā)展，有效做好智能化的管理工作，全面提高供電企業(yè)智能化管理工作要求和標(biāo)準(zhǔn)，保證成套電氣設(shè)備的整體生產(chǎn)工作質(zhì)量和效果。

2.數(shù)字化制造發(fā)展趨勢。

隨著我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的不斷向前發(fā)展，制造業(yè)在生產(chǎn)過程中正在不斷朝著智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向上前進(jìn)，不斷融入一些新型的控制技術(shù)和智能化技術(shù)，是我國科技技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命的重要發(fā)展趨勢。其中配件產(chǎn)品的發(fā)展特性可以充分體現(xiàn)出現(xiàn)階段工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢和特點(diǎn)，主要包含智能化和多批次小批量的定制性產(chǎn)品生產(chǎn)制造要求。在后續(xù)的發(fā)展過程中，需要有效建立起未來智能化電氣產(chǎn)品制造工廠，將各種不同類型和具有不同功能的智能配電單元有效組成自動化生產(chǎn)線。不同的智能生產(chǎn)線相互之間可以通過互聯(lián)，構(gòu)成智能化車間，智能車間的互聯(lián)可以有效構(gòu)成智能工程，實(shí)現(xiàn)智能化工業(yè)制造活動之間的有效關(guān)聯(lián)。因此，這種制造生產(chǎn)模式適合使用智能機(jī)器人流水化生產(chǎn)工作模式，對成套電氣設(shè)備的相關(guān)配電系統(tǒng)以及各種開關(guān)組件等進(jìn)行流水線式生產(chǎn)，并且對傳統(tǒng)的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行重新規(guī)劃。這也是未來行業(yè)發(fā)展的重要趨勢，通過高度的可視化、自動化可以有效提高電氣產(chǎn)品的生產(chǎn)工作效率，同時降低能耗量。如圖3：

圖3 智能化制造

3.組件模塊化制造發(fā)展趨勢。

在成套電氣設(shè)備制造生產(chǎn)過程中，需要研發(fā)出適合配電及控制應(yīng)用的新型高低壓電氣成套產(chǎn)品及其相關(guān)系統(tǒng)組件，并且展開模塊化設(shè)計工作，將成套電氣產(chǎn)品組件實(shí)施模塊化生產(chǎn)保證電氣設(shè)備的設(shè)計和制造工作流程可以得到全面簡化。同時不同的模塊可以實(shí)現(xiàn)積木形式的綜合保障系統(tǒng)，各個工作單元的各項(xiàng)功能被充分發(fā)揮，保證整個系統(tǒng)之間形成一個有機(jī)整體，可以進(jìn)行提前預(yù)制工作，進(jìn)一步縮短系統(tǒng)設(shè)備的制造工作時間。

4.結(jié)構(gòu)組合化。

組合化產(chǎn)品在實(shí)際使用工作過程中，需要將各種不同類型功能的電氣成套設(shè)備工作單元進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)各工作組件之間的聯(lián)合使用，保證整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成更加緊湊，可以有效提高空間使用率，同時降低供電線路當(dāng)中的元件數(shù)量，保證整個系統(tǒng)的構(gòu)成更加簡化明了電氣設(shè)備的保護(hù)特性及其相關(guān)功能，可以得到有效配合與使用，全面提高設(shè)備工作的穩(wěn)定性。

六、結(jié)束語

綜上，通過智能化電氣成套設(shè)備性能的有效提升，可以為相關(guān)電力用戶提供出更加科學(xué)完善的配電系統(tǒng)服務(wù)方案；并且通過電氣成套設(shè)備智能制造和智慧應(yīng)用兩方面的不斷持續(xù)改進(jìn)，在服務(wù)功能方面逐漸體現(xiàn)出智能化、小型化，高容量、高可靠性以及免維護(hù)等優(yōu)勢。