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柱上断路器技术路线对比

国网公司现有6-20千伏配电线路 420.2万公里,其中:架空线路 342.8万公里,电缆线路 77.4万公里,架空线路占比达到81.6%,柱上开关的好坏直接影响到配电网的安全稳定运行。


市场上在用的柱上断路器有很多种,我们来把各个技术路线的开关分别进行一下对比,详细看一看各类型开关的特点。
目前市场上的柱上断路器按照结构形式分为支柱式和共箱式,按照绝缘方式分为空气绝缘和SF6绝缘(油绝缘已经基本不用了,这块就不提了),按照灭弧方式分为真空灭弧和SF6灭弧。
上述提到的不同的结构、绝缘、灭弧形式组合在一块产生了各种开关型号,此外市场上还出现了几种新类型的柱上断路器,下面一块看一下。
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LW3(LW56)开关


特点:采用SF6绝缘,SF6灭弧,由于是SF6灭弧所以其开关的开距比较大,其断口距离大于35mm,断口可以充当隔离开关来使用有明显断点。
缺点:1.需要充正压SF6气体的开关,充气压力约为3-4个大气压,较大的正压会让漏气的风险增加,并且在户外高温条件下会让气箱承受更大压力,因此对气箱工艺要求很高。2.开关的SF6使用量较大,在环保方面表现不好,寿命结束时需妥善处理。3.开断能力较弱,想达到目前主流的20kA较难,同时电寿命也受限。4.外置电磁式PT取电,测量保护采用电磁式互感器,存在铁磁谐振风险。
这种开关被大量采用有一部分原因是因为之前开展的柱上断路器一二次融合专业检测只能送检这一种型号,而随着新专检标准的变化,可能从需求侧到供给侧对这种开关兴趣应该都会下降很多。

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特点:采用SF6绝缘,但充气压力是零压,漏气风险降低,气箱要求。灭弧真空灭弧,开断能力较强。


缺点:1.仍然有SF6气体,虽然充气量较少但大量应用还是会对环境产生不好影响。2.外置电磁式PT取电,测量保护采用电磁式互感器,存在铁磁谐振风险。
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特点:零SF6气体使用,环境友好。真空灭弧,故障开断能力强,电寿命高。开关整体结构简单,稳定性好。

缺点:外置电磁式PT取电,测量保护采用电磁式互感器,有铁磁谐振风险。
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ZW68开关是电科院王博士带领一些厂家开发的新型柱上开关,想要获取生产技术需要缴纳一定费用。
特点:1.内置直动式隔离开关,这是目前仅有的。2.干燥空气+固体绝缘,环境友好无污染。
缺点:1.体积重量大,是现有开关的1.5倍左右,现场安装困难度要更高。2.采用铸铝外壳,成本上升显著。3.操作机构过于复杂,越复杂的东西出故障的概率越高。总感觉这个开关的设计理念是来自于前苏联。。。
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市场上有一款依据固体绝缘环网柜的设计理念设计的固体绝缘柱上开关,特点是:1.环保方面符合发展趋势;2.内置隔离开关;3.进出线电压互感器均可内置在开关里,并配置熔丝。4.进出线均可内置避雷器。

缺点:应用的环氧树脂较多,环氧树脂的降解时间较长,同时这个开关基本上是实心的,因此重量可能会给现场安装人员造成不便。此外就是这个开关现场应用较少,目前还缺乏实际工况检验。

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深度融合最早是一二次融合刚开始推广时提出的概念,当时是有一些厂家反对这个产品路线的,认为这个产品需要厂家开模做极柱,同时把各类传感器集成在极柱上意义不大。但随着这两年各厂家不断投入研发,这个产品已经具备推广基础,同时这个产品也有一些自身优点,例如将传统电磁式互感器全部用电子式互感器取代,杜绝了磁饱和影响,但同时也面临的问题是这些电子元件和一次元件寿命是否能统一,这点还有待验证。

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总结:从符合双碳目标来看,跟SF6沾边的开关估计都没有前途了,其次就是顺应一二次融合发展趋势并能做到简单可靠的开关将会获得获得推广。

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