智能隔离式断路器的全寿命周期成本分析

1、 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

2、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

3、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

4、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

5、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最新调研结果，远端模块故障率相对较高，目前在运行的有源

6、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

7、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/kwh。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设备更新成本据运行部门资料分析，户外ais设备经济寿命一般不超过20年，户外hgis、gis设备经济寿命一般可达30年；隔离式断路器的经济寿命可与gis、hgis设备相当，按30年考虑；瓷柱式断路器因其重心高、操作机构连杆长的缘故，设备的机械力学性能不如隔离式断路器，按20年考虑；电子式互感器的使用寿命还有待突破，按15年考虑。具体数据如表4所示。根据表中数据统计，隔离式断路器以其更长久经济的

8、使用寿命有效降低了设备更新费用。2.5全寿命周期成本比较分析单台220kv断路器及其配套互感器全寿命周期成本比较如表5所示。汇总各方案在变电站30年运行寿命的成本，每个110kv和220kv间隔采用隔离式断路器方案分别比采用瓷柱式断路器方案节省12.19万元和7.53万元，不难发现无论是110kv还是220kv，方案一均优于方案二，尤其是对于110kv设备而言，方案一的优势更加明显。3结语通过将采用隔离式断路器与瓷柱式断路器全寿命周期成本进行对比，每个110kv、220kv间隔分别节省12.19万元和7.53万元。由于前者互感器已整合到断路器中，没有独立的互感器，且互感器没有高压元件，减少了运行维护成本、故障停电损失成本，明显缩小了变电站的占地面积，所以其全寿命成本比后者更优。参考文献1gb/t277472011额定电压72.5kv及以上交流隔离断路器s.2黄昊，韩国辉，周茂，等.glw2?126集成式智能隔离断路器的研发及应用j.中国电业：技术版，2014（8）.3李劲彬，阮羚