高压开关设备技术及改进分析

高压开关设备技术及改进分析

李琼可杨欣可 刘恩歌

平高集团有限公司 河南省平顶山市 467001

摘要：高压开关设备是电力系统的主要设备之一，加强高压开关设备的改造，提高高压开关设备质量尤为重要。确定更换高压开关设备的实施方案是改造过程中的基础和最关键的一步。然而，高压开关设备的改造面临着不同的建设基础、资金投入和改造环境条件。在许多情况下，转型计划的确定没有得到充分考虑，很难充分考虑转型过程和效果。高压开关设备的改造计划通常只在原址进行常规改造，增加临时措施，逐个切换负荷。如果在改造过程中有特殊需求，如需要整合负载、调整上级电源等，则需要分析具体问题。本文后续就高压开关设备技术及改进展开相关探究。

关键词：高压开关设备；技术改进；电力系统

引言

随着国家不断推进两化融合和“互联网+”工程建设，大数据、物联网、云计算等新兴技术在人工智能、微电子、工业自动化等领域加速快速发展，电力行业的相关设备也在向信息化、智能化、数字化迈进。智能开关设备主要通过智能监控系统实现对柜内各模块运行状态的实时监控、信息交换、故障诊断、数据存储等。操作人员只能通过人机交互平台获取系统的所有运行状态，避免了繁琐的现场检查和中高压现场操作中可能出现的安全问题。

1 高压开关设备技术

1.1 安装技术

高压开关设备是电力系统中的重要设备，由于疏忽安装很容易导致安全事故。在高压开关设备的安装中，要掌握具体的操作内容。安装人员应固定高压开关柜底座，并将其放置在基准板上的调试位置。稳定后，应具有一定的抗震和抗震功能[1]。使用电焊机将其连接到预埋的钢槽上，并用螺钉拧紧。采用科学的方法处理特殊位置，安装人员应注意母线的连接。在实际工作过程中，应严格按照手册的要求，按照图纸和计划进行操作，避免母线安装过程脱离实际。注意与开关设备相连的母线安装，在安装过程中，主变压器进线的相序与开关设备的相序可能存在冲突，要及时做好审查工作。安装后，检查开关设备并更换任何损坏的部件，以确保开关设备的正常运行。

1.2 灭弧技术

在电网的实际运行中，高压开关可以发挥电网断开、电流专业化、输电互联等功能。灭弧技术作为开关的核心技术，可以通过开弧和关弧控制电路中等离子体的产生、消失和介质回收。开关装置的整体机械性能和气体介质的电气性能直接影响整体断开，本质上属于电弧等离子体的控制。断路器是短路电流调节和灭弧设计中的核心装置，可以控制电流断开。高压线路断路器常用SF6气体作为绝缘灭弧介质。相关的灭弧和分断技术主要包括以下类型，即双作用自能灭弧室、自能消弧室和单电压灭弧技术。自单电压断路器诞生以来，由于其结构简单、起点好，在高压开关设备行业得到了广泛的青睐。单个压力断路器对应的是活塞和气缸，在操作机构的影响下，基于活塞运动过程中形成的挤压效应，将跟随电弧触点一起移动。压缩室内的SF6气体处于连续升压条件下，导致在喷嘴的上游和下游形成不同的压力。喷嘴打开后，压缩室、喷嘴和电弧触点之间会形成气体吹扫，冷却电弧可以引导电弧打开和关闭。目前，压缩空气灭弧室技术广泛应用于高压领域的各种产品中。

1.3 状态检修技术

在电力系统中，高压开关设备对系统和人员有着直接的影响。工作人员需要检查高压开关的状态，了解故障类型，并确保检测信息的准确性、完整性和及时性，以预测高压开关操作过程中的潜在问题，提高开关操作的安全性和可靠性。（1）在高压开关状态维护过程中，对开关和操作系统本体进行现场维护通常是特殊维护过程中使用的主要方法。一旦现场交换机突然断电，就需要彻底修复操作系统。（2）在监测高压开关设备的运行和维护过程中，可以很容易地监测直流电阻、气体湿度和气体泄漏。然而，需要采取有效的方法和技术手段来监测和检测系统的运行，并且需要花费大量的时间进行维护。（3）油开关对于维持高压开关的状态起着非常重要的作用，在状态检测和维修过程中，应以油开关的等效切断时间和累计切断电流作为状态检测和维修的判断依据。

1.4 电气保护技术

高压开关设备保护设备可在供电设备发生泄漏时提供瞬时保护，以确保电气设备和高压电气设备在封闭空间内得到有效保护，满足电力接收和分配的需要，并确保设备温度保持在40℃以下。近年来，随着信息技术和自动化技术在供电设备中的应用，技术人员加强了对高压开关设备保护设备的研究。其中，对温度容限和温度检测技术的研究尤为普遍，无线监测技术已成为研究重点之一，对提高供电设备的稳定性具有重要意义，同时确保了工作的安全。高压开关柜保护设备不仅应用方便、维修简单，还能有效满足自动化供电设备的运行需求，使供电设备的运行更安全稳定。

1.5 工艺技术

在新型绝缘材料方面，高压开关主要由各种热固性材料制成，固化后无法回收。在正常情况下，形成的固体废物不能顺利降解为环境友好物质，也不能再用作化学原料，不符合国家环保、节能和可持续发展的要求。近年来，高压开关相关生产企业一直在寻找绿色替代材料，通常使用尼龙或聚四氟乙烯作为主要材料。其中，尼龙是一种具有良好介电性能和高电阻率的材料。该融合纤维复合材料可以提高器件的抗冲击性和耐高温性，具有加工简单、强度高的优点。与热固性材料相比，在环保、加工和性能方面具有突出优势。具有高比强度的钛合金如TC4和航空铝合金也广泛应用于各种高压开关设备中。钛合金和铝合金的高质量低温性能可以促进设备在低温下的可靠运行。数字化制造可以利用计算机相关的控制设备，并基于数字化软件为整个制造过程提供技术服务。

2 高压开关设备技术改进措施

2.1 智能监测系统

智能监控系统通过通信协议实现数据交换，将传统的开关设备、通信和专家系统高度集成，实现设备状态的可视化和可控性，实现电力开关设备的统一管理，实现设备智能化、操作自动化、电力可视化和管理集约化。传统开关设备的监控系统大多是集中的单机控制，难以实现对不同位置设备的远程监控。此外，它们大多通过设置阈值和触发多级警报来实现异常检测，并通过人类经验诊断和推断故障问题。随着物联网、大数据、云计算等新兴技术在设备远程监控领域的应用，监控和智能诊断数据可以通过有效过滤高效可靠地存储在云中，并通过智能算法快速访问和分析[2]。用户还可以在云平台上直接获取任何被监控设备的当前和历史状态，还可以基于机器学习和大数据分析检测设备状态异常故障诊断与预测研究。

2.2 机械联锁方法

五防误功能的设计是为了确保操作人员的人身安全，是电力安全的重要措施之一。高压开关设备的五防锁包括：防止意外进入带电隔间、防止负载闭合、防止带电接地线悬挂、防止断路器意外分闸、防止接地线闭合。在传统的防误联锁方法中，机械联锁是最可靠的联锁方法。机械联锁是高压电力设备的一种联锁，利用开关设备或户外操作机构之间的机械联动和约束来实现锁定功能。在高压开关设备领域，尤其是手车开关设备领域中，机械联锁是首选的联锁方式。机械联锁不仅在解锁过程中自动锁定并防止错误操作行为的继续，而且满足正向和反向锁定的要求，具有锁定直观、维护方便的特点。

结束语

综上，高压开关设备的不断发展可以给电网带来新的变化，使其更加密集，提高电网系统的安全性，减少设备损耗，提高设备的稳定性和可靠性。

参考文献：

[1] 孙聪,高亮. 智能高压开关设备技术研究进展 [J]. 科技风, 2018, (16): 10.

[2] 肖鸽. 电气高压开关设备技术的现状与改进分析 [J]. 门窗, 2014, (12): 461.