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智能隔离式断路器的全寿命周期成本分析-机电论文 智能隔离式断路器的全寿命周期成本分析 贾奇龙 （国网河南省电力公司南阳供电公司，河南南阳473000） 摘要：随着国家电网公司朝着建设智能坚强电网的目标迈进，作为电网枢纽的变电站的智能化要求也不断提高，而断路器是变电站与电网联系开断的主要设备，其智能化与可靠性也变得尤其重要。智能隔离式断路器相对瓷柱式断路器，技术先进、智能化程度高、可靠性强，但购置价格较高，不利于推广应用。基于此，通过智能隔离式断路器的全寿命周期成本分析，来比较采用哪种断路器更为经济可靠。 关键词 ：智能隔离式断路器；瓷柱式断路器；全寿命周期 0引言 目前，220kV户外变电站常用的SF6断路器型式有三种：其中隔离式断路器、瓷柱式断路器同属于敞开式断路器，用于AIS站，另一种为全封闭组合电器GIS。瓷柱式断路器和隔离式断路器的灭弧原理基本相同，隔离式断路器中经常集成组合装配式互感器，而瓷柱式断路器无法集成互感器，只能分别设置，所以不论体积还是环境适应性隔离式断路器都比瓷柱式断路器更优，但其价格高于瓷柱式。在AIS常规站中，电压等级越低，隔离式断路器方案与瓷柱式断路器方案价差越小，根据2014年国网中标价格统计，220kV每间隔相差23万，110kV每间隔相差12万。因价格原因，目前隔离式断路器仅在国网示范工程中应用，其他地区均以瓷柱式断路器为主。因此，从全寿命周期成本来分析对比两种断路器的优劣显得尤其重要。 1断路器全寿命周期成本的概念 断路器的全寿命周期成本即断路器全生命周期成本，包括断路器建设的初期投资、正常的运行维护费用、由于故障造成的损失、由于设备寿命引起的更换等。全寿命周期成本是判断设备经济性的重要依据。 2智能隔离式断路器的全寿命周期成本分析 以某一220kV变电站为例，分别对220kV、110kV单间隔采用隔离式断路器+组合装配式互感器（方案一）和瓷柱式断路器+常规互感器（方案二）两个方案的全寿命周期成本进行比较，以分析全站全寿命周期的LCC费用。 2.1初期投资比较 两个方案中，初期投资的区别主要在于断路器和互感器的设备价格、基础支架费用、安装费用以及每个间隔分摊的征地费用。自动化系统采用三层两网接线后，为了简化过程层设备配置和提高保护可靠性，相关标准要求双母线接线的线路PT宜按三相配置，保护装置电压取自本间隔PT，为了方案比选结果的合理性，两个方案的线路侧PT均按三相配置。具体数据如表1所示。 2.2运行费用比较 设备运行费用总体包括设备损耗和检修维护费用。在设备损耗方面，两者同为AIS设备，损耗上的差别不大，在运行费用中不再单独列出。在检修维护方面，隔离式断路器体积大，SF6气体含量是瓷柱式的5倍左右，日常维护工作大于瓷柱式断路器。传统互感器含油或SF6气体，具有爆炸漏气的风险，维护工作量大；电子式互感器属干式设备，又属于低电位安装，无高压绝缘物件，年维护费用明显低。具体数据如表2所示。 参照表中数据，方案一依靠设备集成和结构简化，有力节省了运行费用。 2.3设备故障损失比较 两种型式断路器均属成熟产品，故障率均较低，且本工程亦无不利于瓷柱式断路器的恶劣自然条件，可认为二者故障率相当，不再进行比较。传统的互感器已经历数十年的发展和试炼，技术成熟、性能可靠，据统计传统互感器故障多为绝缘问题引起，一旦故障必须停电检修，故障率约1台次/（百台·年）。目前电网结构比较完善，一回线路因故障停电后可经过合理的调度补充电力缺口，故因互感器故障导致停电的电费损失时间仅需按2h考虑。 组合装配式有源互感器没有高压元件，传感头故障率很低。根据国网公司电子式互感器必威体育精装版调研结果，远端模块故障率相对较高，目前在运行的有源电子式互感器综合故障率约为5台次/（百台·年）。这个数据是对目前试点互感器的统计，包含支柱式，支柱式互感器远端模块故障比例占多数，有源互感器是新型产品，发展过程中故障率较高在所难免，组合装配式互感器采用直流供电，远端模块位于低位，随着设备技术进步与标准化程度提高，故障率将呈明显下降趋势。电子线路板价格低廉，厂家一般配有备件，更换方便，一般停电时间在2h以内，而且隔离式断路器两端互感器为双套配置，发生故障不用立即停电，可利用一天中电力系统的负荷低谷进行更换，可不计停电损失。 根据设备参数及运行部门统计资料，表3对单台断路器及其配套互感器停电损失费用进行统计，并归算到净现值。其中，每回110kV线路停电损失输送功率每小时按60MVA考虑，220kV线路平均输送功率按200MVA考虑，电费损失为0.5元/kW·h。 参照表中数据，方案一应用组合装配式有源互感器的特点，显著减少了停电损失和故障维修费用。 2.4设