智能開(kāi)關(guān)電器設(shè)計(jì)方法的分析

鄭超 陳春 葉紅梅 喬楚 王忠強(qiáng)

摘要：開(kāi)關(guān)電器在電網(wǎng)運(yùn)行中承擔(dān)著控制與保護(hù)的作用，隨著電力系統(tǒng)發(fā)展，開(kāi)關(guān)電器也在得以優(yōu)化和發(fā)展。智能開(kāi)關(guān)電器的應(yīng)用對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行起到良好的穩(wěn)定作用，幫助節(jié)約電力能源。本文針對(duì)智能開(kāi)關(guān)電器進(jìn)行分析，對(duì)其設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，意在使用高質(zhì)量的設(shè)計(jì)方法，推動(dòng)電網(wǎng)行業(yè)更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能開(kāi)關(guān);電器設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)方法

引言：隨著“智能電網(wǎng)”計(jì)劃在國(guó)內(nèi)的推廣，開(kāi)關(guān)電器成為了電網(wǎng)中不可或缺的重要組成部分。在新的計(jì)劃背景下也需要不斷進(jìn)行優(yōu)化和改善，以便更好的滿足電網(wǎng)發(fā)展需求。智能開(kāi)關(guān)電器對(duì)于節(jié)能，延伸電力設(shè)備壽命等方面具有重要的意義，在“智能電網(wǎng)”活動(dòng)中為推動(dòng)電網(wǎng)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。

一、智能開(kāi)關(guān)電器的可靠性設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)電器是電網(wǎng)生產(chǎn)過(guò)程中，在各個(gè)操作環(huán)節(jié)中負(fù)責(zé)控制和保護(hù)設(shè)備的重要組成部分，對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電器因?yàn)榈燃?jí)過(guò)低，并不具備信息交互等功能，在電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過(guò)程中無(wú)法為其提供有效的服務(wù);傳統(tǒng)電器自帶的診斷功能是引發(fā)電力火災(zāi)事故的重要因素;傳統(tǒng)電器在使用上存在耗能高、噪音大等缺陷，與現(xiàn)代化發(fā)展的綠色環(huán)保理念不符。

智能開(kāi)關(guān)電器指的是基于開(kāi)關(guān)電器的操作和性能進(jìn)行優(yōu)化，賦予了開(kāi)關(guān)電器診斷與感知的功能，會(huì)根據(jù)電力故障對(duì)自身的情況加以判斷，智能開(kāi)關(guān)電器屬于傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電器發(fā)展的新方向和新突破。

現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電器設(shè)計(jì)中，依舊會(huì)按照經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，使用仿真分析進(jìn)行輔助，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中并沒(méi)有考慮過(guò)電器開(kāi)關(guān)與其他智能單元融合的問(wèn)題，使電器開(kāi)關(guān)與智能單元融合在一起，在保證工作效率的同時(shí)，更好的發(fā)揮自身的效用，提高自身的穩(wěn)定性。為了適應(yīng)智能電網(wǎng)對(duì)開(kāi)關(guān)電器提出的新要求，利用智能單元對(duì)開(kāi)關(guān)電器進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際測(cè)試對(duì)融合的效用進(jìn)行評(píng)估，找到設(shè)計(jì)過(guò)程中的薄弱因素，基于不足進(jìn)行深入研究，提升開(kāi)關(guān)電器的可靠性。并基于更可靠的材料在設(shè)計(jì)中應(yīng)用的可能性等進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，提升智能開(kāi)關(guān)電器的在設(shè)計(jì)和制造方面的能力[1]。

具體的開(kāi)展步驟從以下幾點(diǎn)開(kāi)展，模型試驗(yàn)與仿真分析等多項(xiàng)因素對(duì)開(kāi)關(guān)電器的影響。使用動(dòng)力仿真軟件構(gòu)建仿真模型，對(duì)開(kāi)關(guān)電器進(jìn)行仿真，通過(guò)獲得的運(yùn)動(dòng)特性曲線進(jìn)行分析，將其用作開(kāi)關(guān)電器樣機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)，提升設(shè)計(jì)后開(kāi)關(guān)電器的可靠性;流體仿真軟件建立開(kāi)關(guān)電器的仿真模型、磁場(chǎng)等，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比和分析，獲得對(duì)仿真項(xiàng)目的設(shè)計(jì)優(yōu)化因素。對(duì)于特殊條件例如低氣壓、重污染等進(jìn)行研究;材料的生產(chǎn)工藝也是需要進(jìn)行研究的重點(diǎn)，通過(guò)對(duì)雜質(zhì)顆粒、加工等工序進(jìn)行研究，保障開(kāi)關(guān)電器的可靠性。

在針對(duì)開(kāi)關(guān)電器可靠性進(jìn)行分析的過(guò)程中，只有找到影響其可靠性的關(guān)鍵性因素，基于關(guān)鍵性因素進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，采取有效的措施開(kāi)發(fā)新的智能控制方法，才能保證開(kāi)關(guān)電器更好的發(fā)展，保障其可靠性。

二、智能開(kāi)關(guān)電器的環(huán)境友好設(shè)計(jì)

智能開(kāi)關(guān)電器設(shè)計(jì)優(yōu)化可以從環(huán)境友好設(shè)計(jì)入手，通常包含兩種含義：一是針對(duì)開(kāi)關(guān)電器的實(shí)際操作對(duì)電網(wǎng)的友好，也就是在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，智能開(kāi)關(guān)電器的操作不會(huì)對(duì)除電網(wǎng)外的其他設(shè)備造成額外的電磁干擾，避免安全事故發(fā)生;二是對(duì)自然環(huán)境的友好，針對(duì)現(xiàn)階段對(duì)環(huán)境造成的污染情況，進(jìn)行合理優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免再次對(duì)環(huán)境造成污染。

（一）對(duì)電網(wǎng)環(huán)境友好設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電器在進(jìn)行操作的時(shí)候，因?yàn)椴粔蛑悄芑?，使得操作過(guò)程中容易出現(xiàn)電壓等干擾現(xiàn)象，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行造成一定影響，還會(huì)危及開(kāi)關(guān)電器自身的壽命。智能開(kāi)關(guān)電器需要滿足對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的友好操作，因此，采用新型操作技術(shù)，對(duì)可控智能操作進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)操作時(shí)產(chǎn)生的介質(zhì)強(qiáng)度進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，避免出現(xiàn)電壓、磁場(chǎng)等現(xiàn)象，提升實(shí)際操作的安全性，從根本上提高開(kāi)關(guān)電器的使用壽命，減少干擾現(xiàn)象出現(xiàn)。

（二）對(duì)自然環(huán)境友好設(shè)計(jì)

針對(duì)自然環(huán)境的友好設(shè)計(jì)就是從自然角度出發(fā)，要求設(shè)計(jì)時(shí)尊重自然、保護(hù)自然，減少開(kāi)關(guān)電器排放等對(duì)自然造成的損害?；诠I(yè)不斷發(fā)展的背景下，氣體排放造成的污染情況一直沒(méi)有斷過(guò)，也是國(guó)家一直強(qiáng)調(diào)的環(huán)境問(wèn)題。加強(qiáng)設(shè)計(jì)的同時(shí)需要保護(hù)好自然環(huán)境，從對(duì)環(huán)境影響的角度出發(fā)，盡可能使用對(duì)環(huán)境影響較小的污染介質(zhì)。

在2009年年底的丹麥，匯集了全球至少190個(gè)國(guó)家，針對(duì)全球氣候問(wèn)題進(jìn)行會(huì)議討論，其中提到的重點(diǎn)問(wèn)題就是溫室氣體排放，開(kāi)關(guān)電器產(chǎn)生的滅弧介質(zhì)系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出二氧化碳兩萬(wàn)多倍，針對(duì)這種氣體對(duì)環(huán)境造成的影響，在設(shè)計(jì)中進(jìn)行優(yōu)化，使用SF6來(lái)進(jìn)行替換，并基于這一方向進(jìn)行研究，為智能開(kāi)關(guān)電器發(fā)展提供了新的發(fā)展道路。

三、電磁兼容設(shè)計(jì)

智能開(kāi)關(guān)電器的設(shè)計(jì)需要在電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上進(jìn)行，針對(duì)其電磁兼容性設(shè)計(jì)從兩個(gè)方面開(kāi)展：首先，開(kāi)關(guān)電器會(huì)在操作的時(shí)候受到磁場(chǎng)和電壓等帶來(lái)的干擾，開(kāi)關(guān)電器本身就需要自己承受下各種干擾。電能開(kāi)關(guān)電器是使用不同的構(gòu)件組合而成，當(dāng)其本身無(wú)法承受干擾時(shí)，就會(huì)影響到其使用的可靠性，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行造成一定影響[2]。事故較輕會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。因此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，電磁兼容問(wèn)題一定要處理好，保證智能開(kāi)關(guān)電器面對(duì)不同的干擾也能保持正常運(yùn)行;其次，智能開(kāi)關(guān)電器設(shè)計(jì)需要在自身原有功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化。智能開(kāi)關(guān)電器應(yīng)用時(shí)，不能對(duì)電網(wǎng)中的其他設(shè)備造成影響。傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電器單獨(dú)作用于設(shè)備上，但是智能開(kāi)關(guān)電器負(fù)責(zé)的是整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)，為了避免在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)其他設(shè)備造成影響，需要針對(duì)這一過(guò)程中采取有效的措施，可以設(shè)置屏蔽或者隔離等，提升智能開(kāi)關(guān)電器使用的可靠性。

結(jié)論：綜上所述，智能開(kāi)關(guān)電器的優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅僅是基于開(kāi)關(guān)電器的優(yōu)化和改革。更是智能電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中的重要選擇，電力系統(tǒng)不斷在發(fā)展中進(jìn)行完善，技術(shù)、設(shè)備都隨之改變，開(kāi)關(guān)電器作為控制電網(wǎng)的重要部分，也需要在發(fā)展過(guò)程中不斷的優(yōu)化。以不同的設(shè)計(jì)方式融合到時(shí)代發(fā)展的背景中來(lái)，保障電網(wǎng)運(yùn)行的環(huán)境和效率，更好的適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的實(shí)際需求，推動(dòng)電力行業(yè)不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]栗惠，曲德剛.轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展探討[J].建筑電氣，2020，39（06）：57-59.

[2]何應(yīng)暉.智能配電網(wǎng)中智能中壓開(kāi)關(guān)柜關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)研究[J].通信電源技術(shù)，2019，36（06）：82-83+85.

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