柱上开关培训201502

1、柱上开关知识讲座柱上开关知识讲座柱上开关的应用范围电力系统：电力系统：用电力线路将发电、输电、变电、配电、用电连成的整体电力线路构成电网电力线路构成电网：电力输送及分配输电网输电网（高压：电压 110 kV以上），输电距离：100公里以上配配电网电网（中压：35 kV、20 kV、10 kV、6 kV ），输电距离：50公里以内，城乡级电电网分类网分类：城网、农网城市配电网容量大、负荷集中、环境好、可靠性要求高、电缆为主农村配电网容量小、范围大、线路基础差、影响可靠性的因素多，架空线为主配电网结构配电网结构：变变电站所电站所：降压变压器、断路器(中置柜) 、控制中心(后后台台子站及主站) 环环

2、网线路网线路：架空线路(农村及城郊)，地下电缆(城市，电缆分支箱)开闭所(主线路分支点，环网柜)柱柱上开关上开关(分段及联络开关分段及联络开关)，柱上开关，柱上开关(分界型分界型) 终终端用户端用户：箱变(环网柜、计量柜、变压器，低压配电柜)电网管理趋势电网管理趋势：配网自动化电网管电网管理机构理机构：国家电网公司(六大区域电网)、南方电网公司(南方五省)， 地方电网：省网、局网、变电站(终端)配网自动化目的配网自动化目的：提高管理水平和效率、提高电能质量、提高供电可靠率国网2015年目标：城市用户供电可靠率 99.943%， 用户年平均停电时间 3小时电力网接线示意图配电网自动化系统(简单了

3、解)配电网自动化配电网自动化系统结构图系统结构图配电网自动化系统配电网自动化配电网自动化系统系统是一个涵盖面很广，用于管理与运行配电网的综合自动化系统，包含了配电网中的变电站所，输电线路及终端用户的管理、监控、优化等功能。发展过程程发展过程程是随科技进步，尤其是通迅、计算机计技的兴起而发展起来，过程分三阶段：第一阶段：馈线自动化第一阶段：馈线自动化，就地控制就地控制，无后台，国外起于上世纪70年代，国内起于上世纪90年代末，用柱上开关等自动化元件组成逻辑线路，自动本地自动化操作代表作为：日本东芝公司的重合器与时间-电压型分段器配合模式(VSP5，FZW28前身) 美国Cooper公司的重合器与

4、重合器配合的时间-电流型模式 (ZW32前身)第二阶段：主站自动化第二阶段：主站自动化，远动控制远动控制，有后台，随通信及计算机技术而发展起来 辖区内的FTU将信息汇总到主站，由主站来进行故障区段识别、隔离和恢复送电。同时对主站辖区馈线进行监测、控制、优化、协调等。第三阶段：管理智能化第三阶段：管理智能化，智能控制，智能控制，建立在主站自动化基础上的，应用高级软件组成的集生产、调度、营销、分析等多功能一体化的配电管理系统。国内现状国内现状前期失败：如设备落后，技术不成熟，认识模糊，摸石头过河当前难点：1.测控对象多； 2.终端设备工作环境恶劣、可靠性要求高； 3.通信系统复杂 4.工作电源和操

5、作电源获取困难； 5.我国目前配电网现状落后当前现状：无序化与不合理性，多阶段并存，结构复杂2004年开始反思，2009年国家才出台了一系列配网自动化建设的指导文件馈线自动化馈线自动化馈线自动化配电馈线网路自动化，通过柱上开关等自动化元件，自动进行故障区域定位、隔离及恢复非故障区域供电馈线自动化的主要目的：馈线自动化的主要目的： 提高供电的可靠率，减少停电时间。国网2015年目标是，城市用户供电可靠率99.943%以上， 用户 年平均停电时间不高于3小时提高可靠性的方法：1.采用高质量、大容量的设备来预防事故发生2.用区间分割法：用分段开关分段开关来减少故障停电范围围主线2-3段,负荷密集区1

6、段/公里,非密集区按变压器容量2-3MVA分一段3.多电源供电(“N-1”准则):理想状态下，任何用户都有N路电源供电，一路电源备用各电源间使用常开的柱上联络开关联络开关来自动切换柱上开关的用途馈线自动化的组成设备馈线自动化的组成设备（柱上开关部份）（柱上开关部份）FTU：馈线终端控制器，用于采集分析传送柱上开关信号的装置(见后文控制器FTU部份) 分类：基本型（只有就地功能 ）标准型（二遥：遥信、遥测）、动作型（三遥：二遥基础上加遥控）智能化阶段加遥调重合器重合器：在切断短路电流后能自动进行多次重合部操作，恢复线路供电 由FTU+断路器构成分界开关分界开关：俗称“看门狗” ，用于切断分支线路

7、故障，保证主电网的安全 ， 由FTU+分界型负荷开关或FTU+分界型断路器构成，开关内装有零序 互感器，具有单相接地保护功能分段开关分段开关：在主线路故障时，通过顺序分合闸方式来分段隔离故障 点 ，装于主线路的分段点上，一般由FTU+电压型负荷开关构成 当有后台及光纤等高速通道时，可用FTU+断路器来做分段开关， 由主站判断并切除故障，无需全线停电重合闸联络联络开关开关：双电源环网供电时，在线路一侧失电时，开关能及时合 闸，保证线路供电 ，一般由FTU+电压型负荷开关构成(下图L)也可以不配控制器，单独作为独立的手动分断开关使用馈线自动化的接线方式馈线自动化的接线方式柱上开关的作用柱上开关：柱

8、上开关： 装于10kV架空配电线路中户外电杆上的开关，用于城郊及农村配电网中，用于分断、闭合、承载线路负荷电流及故障电流的机械开关设备。柱上开关由带传感器的开关本体+FTU（馈线自动化终端）组成柱上开关的分类柱上开关的分类按开断能力分： a.断路器断路器：能关合、承载、开断正常负荷电流(630A)以及故障电流的开关设备(20kA)。 b.负荷开关负荷开关：能关合、承载、开断正常负荷电流(630A)，能承载但不能开断故障电流的开关设备。 c.柱上隔离开关柱上隔离开关：不能关合、开断正常负荷电流，有明显断口，用于隔离线路检修 d.柱上熔断器柱上熔断器：有于分断短路电流，保护线路*本文所说断路器均指

9、户外高压柱上断路器，所说负荷开关均指户外高压柱上负荷开关，本文所说开关两种都包含*灭弧方式：真空灭弧，SF6灭弧，油灭弧（淘汰）绝缘方式 ：空气绝缘，SF6气体绝缘，复合绝缘，油绝缘（已淘汰）设计序号：20，28，32，34，43按所配控制器分为： a.分界型开关：内置零序互感器，具有零序保护功能，配负荷开关或断路器 b.电压型负荷开关：可根据两侧线路电压变化来自动分合闸 c.集中型负荷开关：不能主动开断短路电流的断路 SF6绝缘气体是一种无色、无味、无毒的不易燃气体，而且具有卓越的电绝缘性和灭弧特性，密度为空气的5倍，不易泄露。柱上开关的使用环境柱上开关的使用环境a.使用环境为户外，受到海拔

10、高度、温差、地震、风速、覆冰等影响，必须能在恶劣环境中长期稳定的工作b.多用于城郊及农村电网等偏远、装于柱上高处，操作及维护不便，国网要求20年免维护c.主要用于10kV架空配电线路中，是馈线自动化馈线自动化系统的重要组成部份配电网自动化的现状配电网自动化配电网自动化系统建设例子系统建设例子规划阶段建变电所，整体规划可根据规划分期扩建圈地阶段架放射形线路隔离开关+熔断器保护有少量用户加树形分支线路分界开关（不用FTU）用户多负荷大线路加长，开始分段重合器+分段开关(FTU不用后台)有重要用户出现建T接网、环网或手拉手线路重合器+分段开关+联络开关(FTU不用后台)馈线就地控制自动化完成馈线就地

11、控制自动化完成开发区扩建加联络线，线路网格化增加联络开关及分段开关建子监控站FTU加后台及测量计量传感器，上传监控计量数据负荷密集城镇化主变电所建配主控制室分段开关FTU加遥控功能，主站调度主站分析系统，自动查找、隔离故障区馈线远方控制自动化完成馈线远方控制自动化完成配电系统智能化建智能型配网计算机系统，生产、调度、营销、分析等一体化柱上开关招投标中的一些问题（个人理解，请指导修改）柱上开关招投标中的一些问题（个人理解，请指导修改）由于国家电网对柱上开关设备的采购是采用统一需求汇总，统一招标后下分到终端用户的模式，因而与用户的实际需求产生了很多矛盾，需在合同执行时修正1.用户计划原因造成变更，

12、因配网建设前期规划非常重要，涉及设备的选型，配置，升级，资金等，需全盘规划，考虑好每一步，但实际中无法考虑周全，例如各种规划变动、意外因素等 2.中标设备与用户实际需求不符，由于实际中，馈线的远方控制只用于重要用户，就地控制也不是全线使用，线路接线是混合式，因柱上开关设备种类及配置很繁杂，集中采购很难照顾到一些特殊用户需求 3.用户对自己的需求认识模糊，国家2009年才开使推出指导性标准，标准出台前后的要求需求等矛盾 4.用户在开关选型时会出现片面追求高性能高配置或低配省钱等两个极端，常出现开关配置与用户需求不配套，用户要求更换升级问题柱上开关的型号命名柱上开关的型号我公司目前生产的柱上开关型

13、号我公司目前生产的柱上开关型号 (括号中为括号中为OEM型号型号)柱上真空负荷开关系列：柱上真空负荷开关系列：FZW28, （FLW34）柱上断路器系列：柱上断路器系列：ZW20, ZW32, ZW43，（，（ZW8, ZW27）柱上负荷开关的本体选用，基本参数柱上负荷开关的本体选用，基本参数：12kV、630A候选型号候选型号：FZW28系列（电压型又称VSP5型、分界型）、FLW34概况：概况： 28系列是引进日本VSP5技术开，用于沿海、重污染、多地震、大温差等恶劣环境中，操作机构及主回路等都封闭于SF6气体环境中，防护等级达IP67(完全防尘防水浸)，环境适应性能最好，可吊式安装。参考

14、市场价20000元FLW34是参照施耐德技术开发，随真空灭弧技术的完善，已经趋向于淘汰差异：差异：不同点：绝缘方式不同：FZW28系列采用真空灭弧、SF6绝缘；FLW34系列采用SF6灭弧、SF6绝缘，用得不多； 操作机构不同：FZW28系列采用VSP5型（电磁式）； FLW34系列采用弹簧操作机构 操作方式不同：除FZW28分界型不能电动分闸外，其余均可手、电动分合闸，但操作电压会有差异 VSP5机构的电动分合闸是靠电磁线圈直接驱动，无储能过程，反应迈迅速，特别适合用于需频繁操作的分段及联络开关使用，而弹簧操作机构因有储能过程，反应没VSP5灵敏 相同点：负荷开关、三相共箱式结构、IP67、

15、壳体材料相同、出线可选电缆型及端子型、可内置CT、可装自动化接口互感器选择互感器选择：方法与负荷开关相同，分界型必选零序互感器，变比默认20/1电流互感器可选多绕组型（保护、测量、计量），保护变比默认为200-400-600/5电压互感器主要作为是为操作机构及FTU提供电源，开关做为分段及联络用时，必须配两只PT配用的控制器：配用的控制器：用法与负荷开关相同做分界开关：如只需三段式保护时及零序保护时，可只配涌流控制器如还需遥控功能、数据处理、通迅接口等，则需配FTU分界型控制器做分段及联络开关：配具有保护、分布式智能、数据处理、通迅接口等功能的FTU控制器如需配通迅接口，控制器内还需加配后备电

16、源柱上断路器的本体选用，基本参数柱上断路器的本体选用，基本参数：12kV、630A、20kA概况：概况：20系列是参照28型改进开发的断路器，继承了28系列的环境特性，功能最全面，成本稍高。参考市场价22000元 32系列是固封极柱式，不充气，IP65，环境适性稍应差，但成本低，功能易扩展，维护容易。参考市场价17000元柱上开关的选择候选型号候选型号：ZW20系列、ZW32系列、ZW8系列(0EM)、LW3系列(0EM)ZW43系列为ZW32的小型化改进，除相间距由340改为280，导致体积减小外，其它参数均相同，所以本文不再单列此型号 不同点：绝缘方式不同：除LW3为SF6灭弧外，其余都为

17、真空灭弧；ZW20与LW3为SF6绝缘，其余均为空气绝缘箱体结构不同：ZW32系列为固封极柱式，IP65，其余都为三相共箱式，防护能达IP67出线方式不同：ZW32系列及ZW8系列只有端子式出线，其余均可选端子式及电缆式 操作机构不同：默认都采用弹簧操作机构，但ZW32系列还可以采用永磁操作机构弹簧机构：结构复杂，但操作简单，功能全面，当前主流产品永磁机构：结构简单，故障率低，但对控制器要求高，国内正在推广中操作方式不同：均可手、电动分合闸，但ZW32永磁型不能手动合闸，必须接专用控制器才能使用 相同点：断路器、壳体材料相同、可置CT、可装自动化接口，开关安装支架开关安装支架：除ZW32、ZW

18、8只能坐装外，其余均可吊、坐装式安装，具体安装细节由用户提供，见下表互感器选择互感器选择：方法与负荷开关相同配用的控制器：配用的控制器：用法与负荷开关相同柱上开关型号选用表柱上开关型号选用表柱上开关的选择项目FZW28YFZW28FZW20ZW32ZW32MZW8LW3FLW34分断能力负荷开关断路器负荷开关灭弧方式 真空SF6绝缘方式 SF6空气SF6箱体结构共箱式极柱式共箱式默认出线电缆型端子型操作机构VSP528分界弹簧永磁弹簧柱上开关的选择项目可选配置及参数选用参数选用说明结构参数出线方式端子出线、电缆出线32,43只有端子出线操作机构手动,电动，弹簧，永磁，VSP5,28分界永磁型不

19、能手合,需选改进型ZW32MA28分界不能电合,需选改进型FZW28A机构操作电压DC220、DC48、其它壳体材料优质碳钢，不锈钢，不锈钢喷涂32，43只有不锈钢型,所有壳体材料均为厚度3mm一体化隔离无、内隔离，单隔离，双隔离默认无，内隔离28电压型必带，28分界型可选，互感器零序CT无、变比20/1、其它默认20/1，仅分界型用保护测量CT变比200-400-600/5、600/5、600/1、其它默认200-400-600/5可调精度 0.5，5P20,10P20,其它默认20/1，可选多精度(多绕组)外置PT无、数量,容量28分界型可以内置，作分段用时需两侧双PT涌流控制器有、无可装

20、于开关本体内，有FTU时不用控制器FTU结构箱式、帽式默认帽式，箱式虽然功能全可扩展，但成本较高功能基本型(三段式保护)、普通型、动作型二遥、三遥、四遥、其它功能模块化，遥控功能（遥信、遥测、遥控、遥调）通信模块GSM(短信)、GPRS(流量)、RJ45、光纤、其它GPRS需有后台内置电源无、有、其它电容,蓄电池等，有后台时必选，线路停电时用安装支架安装架种类开关本体、控制器、外置PT32及43型不能吊装安装方式坐装、吊装、单杆、双杆、铁塔安装架结构焊接式、拼装式柱上开关参数配置表柱上开关参数配置表注：如用户另采注：如用户另采FTU时，必须提供开关本体航插定义图时，必须提供开关本体航插定义图开

21、关主要电气参数单位断路器 负荷开关参数含义部位额定电压kV12常说的10kV中压配电网，向用户供电，线路经济长度10km左右整个开关本体额定频率Hz50国家电网的额定频率，入网标准额定电流A630，1250设备允许长时间工作的最大负载电流值额定短时工频耐受电压 (相间/断口)kV /1min42/48在1分钟的工频交变电压作用下电器能承受的绝缘强度绝缘件及介质额定雷电冲击耐受电压 (相间/断口)kV /1min75/85在1分钟的雷电冲击电压作用下电器能承受的绝缘强度（雷电发生的时候，会给设备感应出极高的静电电压，这个过程极短）工频耐压辅助控制回路 kV/1min2在1分钟的工频电压作用下能二

22、次回路承受的绝缘强度二次 回路额定短时耐受电流 (热稳定电流)kA/s20/4，25/4在4秒的时间内，开关在合闸位置能够承载的最大电流的有效值（故障电流）,反映开关的导电部分和绝缘支撑件能够承受短路电流热效应的能力导电结构及绝缘支撑额定峰值耐受电流 (动稳定电流)kA50由开关机械强度决定的能承受的最大短时电流值，三相短路冲击电流不超此值时，开关不会因电动力的作用损坏。它反映了开关的导电部分和绝缘支撑件的机械强度及抗击电动力的能力额定短路开断电流kA20在额定电压下，断路器能保证可靠开断的最大短路电流，由灭弧室决定灭弧室额定短路电流开断次数次30灭弧室能正常开断故障短路电流而性能不下降的次数

23、额定有功负载开断电流A630在额定电压下，负荷开关能保证可靠开断的有功能负载电流额定有功负荷电流开断次数(电寿命)次2000 1000 灭弧室能正常开断有功能负载电流而性能不下降的次数额定短路关合电流kA50在线路可能正发生短路故障时，灭弧室保证可靠合闸时所能承受的最大电流的峰值，数值及性质与额定峰值耐受电流相同，等于额定短路开断电流的2.55，取决于灭弧室的结构及强度，又称极限电流额定电缆充电开断电流A16当变压器或输电线路加载时，平行的架空导线上会产生电容性静电负荷。这个过程会产生一个电流，即充电电流防护等级IP65开关本体的防护要求，IP65：本体内部完全防止粉尘进入，用水冲洗不会进入机

24、械寿命试验次10000 5000 用户要求使用寿命年20用户要求国网南网对柱上开关的基本要求国网南网对柱上开关的基本要求(技术条件详解技术条件详解)开关主要结构参数单位断路器负荷开关参数含义作用部位触头开距mm9181灭弧室动静触头分闸时的有效间距，防止电弧复燃的安全距离灭弧室接触行程（超程）mm3131为保证动静触头完全闭合，操作机构需额外增加的闭合行程储备，防止因触头磨损或机构意外合闸不到位而合不上闸隔离断口开距（选）mm2002535隔离断口间一般为空气绝缘时200mm，SF6绝缘时25mm隔离刀口隔离断口超程（选）mm613为保证隔离刀口完全闭合，操作机构需额外增加的闭合行程储备，防止

25、因机构意外合闸不到位而合不上闸灭弧室与隔离断口 时间差ms10分闸时先分开关再分隔离，合闸时先合隔离再合开关，通过联锁保证隔离分合时不带电平均合闸速度m/s 0.60.2 0.40.2 为保证合闸时不产生电弧，动静触头必须快速闭合，其平均速度受装配质量影响操作机构平均分闸速度m/s 1.20.2 0.60.2 为保证分闸时不产生电弧，动静触头必须快速分到安全距离，其平均速度受装配质量影响合闸时间ms2060900 从开断到完全合闸所用的时间，包括操作机构动作时间及系统响应时间，受装配质量影响分闸时间ms184560从合闸到完全分断所用的时间，包括操作机构动作时间及系统响应时间，受装配质量影响三

26、相分合闸不同期ms23因三相分合采用同一操作机构驱动，会因而装配质量会影响到三相分合的动作不一致隔离分合闸不同期ms3因三相分合采用同一操作机构驱动，会因而装配质量会影响到三相分合的动作不一致合闸弹跳ms2在快速合闸时机构因惯性冲力会产生碰撞反弹，造成合闸不可靠，必须有缓冲装置来吸能主回路电阻80120因装配中对主回路元件之间连接部位的处理及材料材质等原理，产生的电阻，会影响温升 极间中心距mm3401.51353三相间最小中心距，与相间绝缘方式有关，与装配无关出厂操作试验及其它出厂操作试验及其它手动储能合，电动分次5FZW28分界型的操作方法电动储能、合、分次30断路器通用电动操作方法手动储

27、能、合、分次55断路器通用手动操作方法额定操作顺序 O-0.3s-CO-180s-CO次5断路器的重合闸要求，在线路故障第一次分闸0.3秒后进行重合闸合闸，以后至少每180秒可以重合分闸一次(大于储能时间)80%110%额定电压下 储能、合分闸次55电压在176242V之间波动时，断路器能正常合闸65%110%额定电压下 可靠分闸次55当电压143242V之间波动时，断路器能正常分闸国网南网对柱上开关的机构特性要求国网南网对柱上开关的机构特性要求(技术条件详解技术条件详解)FZW28系列户外真空负荷开关本系列目前我公司生产的2种型号如下：分界型FZW28F：内置零序互感器，可与分界型FTU配合

28、使用，做为分界开关电压型FZW28Y：采用VSP5操作机构，可与电压型FTU配合使用，用做分段器或联络开关主箱体充SF6绝缘气体隔离绝缘轴出线电缆套管（可选端子型）进线电缆套管（可选端子型）内隔离刀口电流互感器带零序三相一体式真空灭弧室内置电压互感器真空绝缘轴真空灭弧SF6绝缘三相共箱式VSP5电磁或弹簧操作机构电流互感器可内置电缆或端子出线可内置隔离断口吊式或坐式安装VSP5操作机构动画演示ZW20ZW20系列户外真空断路器系列户外真空断路器本系列目前我公司生产的4种型号如下：标准型ZW20、分界型ZW20F、标准带隔离型ZW20G、分界带隔离型ZW20FG因操作机构置于充SF6的气室中，整

29、体稳定性能更好，防护等级高，耐候性好真空灭弧SF6绝缘三相共箱式，防护IP67采用弹簧操作机构电流互感器内置电缆或端子出线外侧选 配隔离装置吊式或坐式安装结构说明：主回路：进线套管，导电杆A，灭弧室，导电夹，软连接，导电杆B，出线套管操作机构：弹簧操作机构，主轴，拐臂，绝缘杆，杠杆，导电夹，主轴带动分闸簧传感器：出线套管内侧加单相CT或一体式带零序互感器外隔离：右侧可以选装外隔离装置，隔离与本体可联锁防误操作ZW32ZW32系列户外真空断路器系列户外真空断路器真空灭弧空气绝缘三相固封极柱式采用弹簧或永磁操作机构电流互感器外置端子出线外侧可选配隔离装置坐式安装本系列目前我公司生产的4种型号如下：

30、标准型ZW32、分界型ZW32F、标准带隔离型ZW32G、双隔离型ZW32G2、分界带隔离型ZW32FG、永磁型ZW32M防护等级为IP65，没ZW20系列高，但成本更低ZW32 内部结构分闸簧机构储能簧缓冲垫主轴真空灭弧室导电夹软连接绝缘拉杆连接板主轴机构曲柄弹簧操作机构辅助开关电流互感器复合法兰ZW32 系列的内部结构特点：1.采用功能完善可靠的弹簧操作机构或永磁操作机构2.通过主轴连杆来实现三相联动3.有独立的分闸簧，可以实现快速重合闸4.永磁型与弹簧操作型只是更换操作机构，其余结构相同涌流控制器及接线端子永磁操作机构ZW43系列户外真空断路器系列户外真空断路器真空灭弧空气绝缘三相固封极

31、柱式采用弹簧或永磁操作机构电流互感器外置端子出线外侧可选配隔离装置坐式安装本系列目前我公司生产的4种型号如下：标准型ZW43、分界型ZW43F、标准带隔离型ZW43G、分界带隔离型ZW43FG 本系列为ZW32的小型化改进型，除相间距改为280mm，结构上有多处优化外，主要技术参数及机械特性参数ZW32基本相同弹簧操作机构动画演示FLW34-12/T630-20户外户外SF6负荷开关负荷开关SF6灭弧SF6气体 绝缘三相共箱式电流互感器内置端子或电缆出线外侧可选配隔离装置坐式或吊式安装与FZW28型相比：属早期型号，结构落后，性能差，体积大，不能与电压型控制器联用，使用范围受到了限制，但成本比FZW28低，还有一定市场柱上开关安装支架分体式坐装支架吊装支架PT支架其它型号的柱上开关户外柱上真空断路器（以下型号均为真空灭弧、空气绝缘、共箱式结构）ZW6-12ZW8-12ZW10-12ZW27-12ZW1-12SN10-10型少油断路器（油灭弧、空气绝缘已淘汰）DW10-10型多油断路器（油灭弧油绝缘已淘汰）LW3-12型断路器（SF6灭弧SF6绝缘）其它型号的柱上开关柱上开关控制器FTU柱上开关必须与控制器联用，