电气接线装置的设计与原理分析

电气接线装置的设计与原理分析

麻海峰

中国能源建设集团山西电力建设有限公司 山西 太原 030006

摘要：为了使安装于高压铁塔上的地线融冰自动接线装置实现远程控制，需提供合适的在线取能方式。通过对自然能发电和输电线路抽取电能方式的优缺点进行对比，提出应以光伏储能为系统提供就地能源，分析了远程控制系统在不同工作阶段的功耗情况，对不同材料蓄电池容量和光伏方阵进行了计算，选择三元锂电池作为储能电池，并指出应设置智能电源管理系统以保证远程控制系统能够长期无故障运行。

关键词：电气接线装置；设计原理

中图分类号：TM726；TM764.2　　文献标识码：A

引言

电气控制柜是根据国家标准要求将各种开关设备、测量设备和相关保护设备组装在一个半封闭的金属柜中，常常用于发电站、配电所和变电所等重要电力场所，可以实现无人为操作的电气自动控制系统，在工作运行时柜内的温度接近于常温26℃。电气控制柜的内部设备由无数个电箱相连，电线的接线端的封装多采用胶粘剂进行封装。

1现状调查

现场试验数据展示装置内部开入量菜单显示失误61%；人员操作错误24%；试验接线错误13%；装置故障2%。试验失败原因不同，其中开入量转换配合不好占的失败比例最大。

2设定目标

根据调研现状，对同源问题进行合并，可得出本次课题需要解决的问题有：解决开入量转换配合不好问题；解决人员操作错误问题；解决试验接线错误问题。由于继电保护的作用即是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，发出告警信号或直接将故障进行隔离、切除，因此继电保护专业对于电网安全稳定运行有着不可忽视的重要作用，其对于保护装置的可靠性要求极高，必须做到故障时正确动作，非故障时绝不误动。所以对于本次课题，由于继电保护专业特性的要求，试验方法与保护自动化装置的配合率必须提高到100%。

2带电绝缘快速穿刺接线装置的工艺特点

（1）机械物理性能较高。常见的电缆绝缘穿刺连接器在导线作用力下，连接器不会出现破裂等故障，能够确保接线装置的使用安全性，延长使用寿命等。大多数电缆线裸露在自然环境中，很容易受到降雨、刮风等外在天气环境的影响。本文优化设计的带电绝缘快速穿刺接线装置，即便是在水下其绝缘强度也很高，不会轻易受到雨水等天气的影响，整体性能得到优化。具有较强的电气性能。在实际的电缆接线作业中，常规的绝缘快速穿刺接线设备无需截断电缆，也无需对绝缘导线进行剥皮，就可实现接线施工，且接线器中的特制力矩螺栓能够保证恒定的穿刺压力，确保临时接线具有良好的电气接触，保证电气稳定性。

3电气接线装置的设计与原理分析

3.1二次设备布置

开关站的主控室占地面积远大于常规开关站的主控室，因为其主控室内二次屏数量大约在16面左右，而常规开关站二次屏数量只有6面左右，在前期规划设计时须与一次专业设计人员沟通好，主控室的占地面积不宜小于50m2，预留出二次设备布置空间。主控室设智能一体化电源系统、母线差动保护系统、公用测控系统、远动通信系统、通信系统、电量采集系统、自动化系统、微机五防系统等，统一集中组屏安装。

3.2太阳能和风能

太阳能电气方式是利用太阳能光伏板将太阳的辐射能量转换为电能进行电气，风能电气是利用风力发电机将风能转换为电能进行电气。这两种能源都是绿色清洁能源，在光照或者风力资源充足的地区有较大的应用价值，但是它们都不能提供持续稳定的能量。目前采用这两种方式进行电气的在线监测系统都必须结合蓄电池使用，先将太阳能或者风能转换的电能存储在蓄电池中，然后通过蓄电池给负载电气。在我国大部分地区，风光互补储能电气方式可以有效结合太阳能和风能的优势，实现白天和夜间互补，以及夏秋和冬春互补。而且两种能源在蓄电池组和逆变环节也是可以通用的，所以风光互补储能电气的方式得到了广泛的应用。但需要注意的是，在南方易发生冻雨灾害的地区，如贵州、云南等地，山区较多，风力资源较少，而且风机也会面临冻雨的侵袭，导致无法正常工作。在这些地区，使用太阳能光伏板和蓄电池相结合更加合理。

3.3粘接强度温度冲击

将电气控制柜接线端样品放置在温度冲击设备中，对样品进行常温、超高温的温度冲击实验。在实验的过程中，采用红外光谱温度测试仪监测样品的温度，当样品到达实验预定的温度后，首先将样品放置在常温实验箱中进行200次、400次、600次的温度冲击，然后将样品从常温实验箱转移到超高温实验箱，转移时间不能超过10s，否则温度会有所改变，测试结果会有较大误差。转移成功后，利用扫描电镜对经过200、400、600次温度冲击处理后的样品进行粘接强度测试及表面微观样貌观察，分析胶层的外貌状态^[5]。

3.4绝缘快速接线夹的设计

绝缘快速接线夹应该满足单独取出的使用要求，接线夹包含绝缘手柄、特质刀片、力矩螺母、快速接线处等部分。在实际设计中，可采用特质接触刀片，以减少对主绝缘线路线芯的影响，减少对线芯的损伤。同时，采用特殊接触刀片和绝缘恒压穿刺装置，可以减少带电穿刺可能带来的电涌故障

^[4]。

3.5电气自动化功能设计

该装置设计了电气自动化功能模块，如在绝缘穿刺接线施工中，由于没有设置接地模块，会导致设备出现电流过大等问题，设置电流显示模块，可以通过对电流大小的实时检测，及时掌握接线线路中是否存在安全问题^[3]。

3.6智能一体化电源系统

为提高开关站内继电保护、自动化装置及监控系统设备的电气可靠性，网格式接线开关站配置智能一体化电源系统，系统由交流电源、直流电源、交流不间断电源（电力专用UPS系统）组成，并统一监视控制，共享直流电源蓄电池。交流电源系统为双路电源电气，双路电源间实现互为自投，两条独立母线，实现电气和机械闭锁功能，具备防合环闭锁功能，交流电源系统为站内照明配电箱、UPS、直流充电高频开关、站用变温控箱等负荷提供交流电源；直流系统主要由交流配电单元、充电模块、直流馈线、集中监控单元、绝缘监测单元和蓄电池组等单元组成，设一组50A高频开关电源充电设备、1组110V300Ah（52×1只2.23V单体电池）免维护胶体电池，直流系统为站内的控制电源、合闸电源、保护电源、电锁电源、UPS电源、远动通信装置、通信设备、母线差动保护、公用母线测控装置等负荷提供直流电源；交流不间断电源设置一组5kVA电力专用UPS系统，内含有整流器和逆变器，正常运行时交流输入经整流器变为直流电后再经逆变器变为标准正弦波输出，开关站极端情况停电时可无间断地切换至蓄电池组电气，为站内微机五防、远动通信装置、通信设备、母线差动保护、公用母线测控装置等重要负荷提供干净可靠的不间断电源。上述设备运行工况和信息数据能通过一体化监控单元展示并通过标准数据格式接入自动化系统^[2]。

结束语

文章通过对比深入研究超高温对对电气控制柜接线端粘接强度的影响，实验结果更具可靠性，容易使人信服。其中由不同温度对在常温环境下的电气控制柜接线端粘接强度明显强于超高温环境。当温度由高温转向超高温时，胶粘剂分子内部的化学剂受热应力冲击断裂，导致分子结构发生改变，胶粘剂的内聚强度随着温度的升高而快速下降，胶粘剂的各方面性能显著下降。温度冲击和真空热循环实验结果表示，对电气控制柜接线端虽具有较好的耐温度冲击性和真空热循环性能，但仍然不耐超高温冲击和热循环，其使用的环氧酸酯胶粘剂还需进一步优化^[1]。

参考文献：

[1]丁方迪.提高电气可靠性简化接线模拟装置[J].科技经济导刊,2020,28(26):36-37.

[2]梁文杰.带电绝缘快速穿刺接线装置设计[J].机电信息,2020(23):125+127.

[3]林福.超高温环境对电气控制柜接线端粘接强度的影响[J].粘接,2020,43(08):10-14.

[4]曹伟伟,张利娜,李成涛,张蕴昕,顾莉.地线融冰自动接线装置远程控制系统的电气方案设计[J].电工电气,2020(08):28-32.

[5]赵屹男.电气接线引起的茶叶机器故障及其诊断研究[J].福建茶叶,2020,42(07):20-21.