10千伏智能化开关柜的构成及应用

高新技术　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌ一——＿ｏｇｉｅｓ：　　—　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔ竺ｓ　１　Ｏ千伏智能化开关柜的构成及应用　郑玉抵　（厦门电业局，福建厦门３６１０００）　摘要：本文简述１０千伏智能化开关柜的发展现状、结构特点、构成及在变电所中的典型应用，以及对电力系统安全可靠经济运行　的作用。　关键词：变电所；智能开关柜；控制单元　前言　近几年来，随着国外先进技术的引进和国　家城乡电网改造的推动，国内ｌＯ千伏开关柜的　制造质量有了很大提高，性能参数基本上达到　当今国际先进水平；高质量、高性能的开关柜配　以当今的计算机技术、数据处理技术、自动控制　技术、传感技术、电力电子技术使开关柜实现智　能化，已从开发试验阶段进入应用推广阶段泪　前，国内已有几家其备电力产品二次研发优势　的生产厂家生产出系列成熟的产品，本文所述　智能化开关柜便是其中之一，井具有其独特的　优点。　ｌ开关柜本体结构的发展　开关柜一次本体按其结构形式经历了固定　式、落地手车式、中置的发展历程。最早仿苏形　式的固定柜，配用现已逐渐被淘汰的少油断路　器，虽然制造容易，价格低廉，检修和安装空间　大，但它的母线为敞开式，防护等级差，对电网　安全运行有严盆威胁，后来随经技术改造配用　真空断路器以及性能稳定的弹黄操作机构，并　加装了可命的“五防”联锁，适应了无油化和“全　工况”的要求，总体性能大大提高，但因柜体体　积大、占地面积大而逐步被淘汰。随后出现了落　地手车柜，它采用了安全性最可靠的恺装结构，　是断路招可以抽出检修的一种高压开关柜，相　对于固定柜而言，手车柜占地面积小，且手车可　互换，使开关柜因手车故障，例行检修和试验等　原因造成停电时间大大缩短，受到供电部门的　欢迎，但柜体体积偏大、电缆接线高度低　易安　装、维修电统及电统终端）、互换性差和推进拉出　不可命（由于工艺水平、断路器手车偏大及依赖　地面平整度等原因引起博缺点。　随若断路器生产水平的发展，特别是数控　板金加工技术，先进的拼装技术出现和复合绝　缘的使用．使断路器体积得以小型化，导致了手　车中里式开关柜的基勃兴起。中置式开关柜实　质上就是一种断路器手车置于开关柜中部的移　开式金属恺装开关柜。　２智能开关柜的构成　２１钾能开关柜柜体结构特点　智能开关柜与智能电器一样由智能化控制　单元和一次开关本体构成。智能开关柜柜体采　用中置式开关柜，具有一系列优点：ｆ１）柜体材料　为进口敷铝锌钢板，经ＣＮＣ机床加工，采用多　重折边工艺，用拉铆拐母和高张度的姻栓联接　组装而成。ｆ２）开关柜分为几个独立的隔室：母线　室、二次元件室、手车室、电组室。各室由锅板隔　开、并设有泄压装置（除二次元件室１，诵室间防　护等级为ＩＰ２Ｘ，柜体外壳防护等级为ＩＰ４Ｘ．ｆ３】　整个柜体装配精度高，抗腐和抗载化能力弧。重　量轻，机械强度高，外型奖观。（４）手车的装卸在　装载车上进行，手车的推进是在导轨上进行，推　拉稳定可靠。（５浮车操作是在柜门封闭的情况　下进行。操作人员安全感强。　断路器中置，缩　小了开关柜尺寸，柜下空间增加，不但安装电　缆、维修电缆头容　表１智能控制单元功能表　易，而且又可利用　名称　功能　信号数据　备注　通讯　采寨量　接口　该空间安装电压互　自投智能　感器、避雷器等．ｒ７）　测控保护　变压器各自投，桥开关各自投，分段开关各自投，　相关线路电压，　进线各自投，各自投后过流速断保护，过负荷联　电流，开关状志　ＲＳ２３２　电缆头前面安装，　单元　切ＲＳ螂　Ｐｒ断线闭镄　量　可靠墙放置，大大　馈线智能　三段式相同电流电压保护【可带方向或电压闭　ＲＳ２３２　降低安装占地面　测拴保护　铷，三相一次重台闸。低周减蛾　Ｐｒ断线检测。　回路电压．电流　ＲＳ４８５　积。鉴于以上优点，　单元　电压．电流数据数码管滚动显示　方向）过电流保护，限时速断保护，母线　母线电压进线　变压嚣避线时采时用该单　ＲＳ拈２　中里式开关柜目前　进绒智能　复压闭锬（测控保护　充电保护，接地告警。启动风琦，过负荷闭锁有　电流霉序电压　元，线路进线时采用馈线智　Ｒｓ４８５　成为中压开关柜发　单元　载调压，Ｐｒ断线告警　能测控保护模块　展的溯流。ｆ８）智能　控保护控　二段式相阃电流保护，过电压保护，低电压保护　压电容器测　电容器回路电　ＲＳ２３２　开关柜具有先进的　制单元　零序电流保护，ｌ：ｒｌ＂断线检测　电流　ＲＳ４８５　机械联锁装里，完　电能量采　实现对双向有功厦四象限无功电目　电压集计费控　功率、　计量回路电压，　Ｒｓ２；２　全满足“五防”要　制单元　电流，功率因数和频串等参数的计量、显示　电琥　Ｒｓ４８５　，，，，　、求。　２．２智能开关　柜二次线路的结构特点　智能开关柜将实现测量、保护、显示、计费　功能的二次元件￣ｔｔｌ：继电器、显示仪表等由智能　保护测控单元取代、使二次接线更紧凑、更简　洁。各智能保护侧控单元结构如图１　计量电流　智能开关柜采用智能控制单元直接进行电　流、电压及开关状态伯息的采集，智能控制单元　能够独立进行数据处理，实现保护、控制、侧量、　计量电压　保护电流　输入　交流　显示娜功能，并可将采集的信息进行处理后通　过标准计算机接口上传，实现徽机保护、三遥、　致据采集与监控、电能计费、事故报警、事故追　忆、数据报衰打印等功能。　３　１０千伏智能化开关柜在变电所中的典　型应用　输出　二二；　Ｃ主Ｐ板Ｕ　Ｆ　３．１智能化开关柜应用方案　ｌＯ千伏智能化开关柜按其在变电所的用　途分类，可分为：　进线柜、馈线柜、电容器柜、母联柜等，图２　为智能开关柜在变电所典型应用案例一次方案　图：　通讯接口　ＲＳ一４８５　电源　ＬＯｖＬＥＤ显示　ＫＥ、＿ＳＶＩ　ｒＣＨ　＞ｉ亡　开关柜配置各智能测控单元的功能和所取　样的信号见表１。　各柜体智能测控保护单元通讯网络见图３：　监控主机（台式机或笔记本电廊　图１　２．３智能开关柜应用到变电所组网结构特　点　智能开关柜应用到变电所组网集中控制与　传统开关柜集中控制组网结构主要区别在于数　据处理和信息取样、控制的通讯方式上。　传统开关柜组网集中控制是将系统电压、　各柜电流阱量、保护分开）、各柜开关状态量以　控制电缆传送到集中控制室，由电磁保护继电　器屏实现保护控制功能，通过控制电缆传到开　关设备。　…】　∞　口　ｃ‘　Ｃ５　，　∞　∞　ｃ●Ｄ　图３变电所自动化总体柜图　Ｍ　‘＿　一　∞　圈圈　围圆　圈　以上方案变电所安装完毕后。可实现徽机　三遥，数据采集与监控，电能计费，事故报　圜圉　保护、替、追忆，数据处理报表打印等功能。　３．２智能化开关柜对电力系统安全可命性　的影响　图２　由于智能化开关柜的各智能控制单元保护　整定值是由通过笔记本电脑写入，整定值整定　准确、容易，避免了常规保护电器保护机械调整　人为形成的各种误差和常规保护电器因其离散　中国新技术新产品　一２１—　２０１０　ＮＯ．１４　西　０＿ｌｏｇｌｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　等离子体刻蚀工艺的优化研究　高新技术　王晓光’　朱晓明　尹延昭　（１、中国，ｔ５ｉｆ－￣集团公司第四十九研究所芯片与微系统工程中心，黑龙江哈尔滨１５０００１　２、黑龙江工程大学，黑龙江哈尔滨１５０００１）　摘要：本文基于对硅的等离子刻蚀（Ｒ１　工艺参数的研究，得出了刻蚀速率与射频功率、刻蚀气体压强和刻蚀气体流量之间的关系曲线　，优　化了刻蚀硅的工艺条件。通过台阶仪的测量，实验结果表４Ｅ４ｔ５＿ｒ＿￣Ｅ条件下的硅化物的刻蚀具有较高的刻蚀速率和较高的选择比。　关键词：等离子体；干法刻蚀；刻蚀速率；均匀性　因为维挣压强不变意味着必须增加抽气速度。　２－３功率　输入的放电功率增加将导致电子能量增　干法刻蚀技术是一个非常广泛的概念。所　如果等离子体放电功率不变，则能够产生的反　应气体活性离子减少，导致刻蚀速率下降。反　加，使电离几率增加，所以增加放电功率一般会　有不涉及化学腐蚀液体的刻蚀技术或者材料加　如果流速太低，被消耗掉的反应气体得不　增加刻蚀速率。增加放电功率使刻蚀速率增加　工技术都是干法，刻蚀则代表材料的加工是从　之，的另一机理是离子对阴极表面即样品材料表面　表面通过逐层剥离的方法形成事先设计的图形　到及时供给，也会导致刻蚀速率降低。　或结构。在所有的干法加工技术中，等离子刻绌　２．１．１改变ＣＨＦ３流量　的轰击增加，因为阴极区的电场是由放电空间　（ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｉｏｎ　ｅｔｃｈｉｎｇ，ＲＩＥ）技术是应用最广泛　在其他条件不变的情况下，只对ＣＨＦ３进　电子积累产生的，是对离子加速的电场。电离几　的，也是微纳米加工能力最强的技术。它是在等　行更改，结果表明随着ＣＨＦ３流量的增加，刻蚀　率越高，空问电子越多，阴极区的负电场就越　离子体中发生的，等离子体是在电场作用下产　速率呈现先升高后下降的走势，但埘刻蚀均匀　强。离子轰击不但可以增加刻蚀速率，而且可以　生的。对气体通电，使气体被电离，随着气体分　性的影响不大，基本都维持在２％至４％之间。　增强刻蚀的各向异性度，因为离子垂直轰击样　２．１．２改变ＳＦ６流量　品表面，几乎没有横向刻蚀效果。但由于离子轰　子的大量电离，气体有最初的绝缘状态变为导　随着ＳＦ６流量的增加，刻蚀速率升高，刻蚀　击过程是物理溅射，对掩模材料和被刻蚀样品　电状态，有电流通过，形成电场。同时空间的自　　没有选择，因此离子轰击会增加掩模损失，降低　由电子也会不断与气体离子碰撞复合，恢复为　均匀性变差。均匀性变差是因为ＳＦ６流量增加，边缘的刻蚀速率变慢。　掩模的抗刻蚀比。　气体原子。最终电离与复合达到平衡态，在空间　形成等离子体。气体离子恢复到原子态会以光　２１３改变Ｈｅ流量　在其他条件不变的情况下，只对功率进行　子形式释放能量，产生辉光，所以产生等离子体　随着Ｈｅ流量增加，刻蚀速率逐渐下降，但　拉偏实验，结果显示功率增加，刻蚀速率中间增　变化不是很大，刻蚀均匀性变化不大。这说明尽　加比边缘ｌ尖，均匀性先变差后变好，总刻蚀速率　的过程叉称为辉光放电过程。　－￣Ｄｌ：ｌ。　如上所述，等离子刻蚀过程是一个非常复　管卤素气体化合物是等离子刻蚀的主要气体，　Ｊ通过上述实验结果的分析，最终确定出优　杂的物理与化学过程，有多种可调控的参数，例　但实验发现在卤素气体中加入少量非卤素气体　如气体流量、压力和放电功率等。每一个参数都　如氧气或者氦气会在不同程度或不同方面改进　化方案为：ＳＦ６－－－６、Ｈｅ＝１３０、ＣＨＦ３　０；　会在某种程度上影响最后的刻蚀结果。一次成　刻蚀效果，如增加刻蚀速率或提高、维持较好的　ＰＲＥＳＳ＝２０００ＭＴ；ＲＦ＝５００。通过对二氧化硅、　功的刻蚀取决于如何调整上述参数以实现所需　均匀性。　氮化硅和正负胶的刻蚀速率的比对，测试出优　要的抗蚀比、刻蚀速率和均匀性。　２．２压力　化　的对胶的选择比均大于３：１，符合正常的工　１实验方案　等离子刻蚀一般都工作在低气压条件下。　艺要求。　３结论　本实验利用等离子体干法刻蚀机对硅的氧　在低气压下，气体分子密度降低，电子闩由度增　作为干法刻蚀手段的一种，等离子刻蚀诞　化物进行刻蚀，以ＴＥＧＡＬ　９０３型刻蚀机为实　力Ｉ１，因而电子在每两次碰撞之间的加速度能量　验平台，刻蚀机参数变化范嗣如表１所示，以　增加，使电离几率增加。低气压的另　好处是　生于２０世纪７Ｏ年代，距今已有几十年的历史。　Ｈｅ、ＳＦ６、ＣＨＦ３作为刻蚀气体进行了刻蚀实验，　离子之间、离子与原子之间碰撞减少，离子对材　在这几十年里，不断有新的刻蚀方法涌现，但等　实验目的是研究射频功率Ｗ、自偏压ｖ和气体　料表面刻蚀的方向性改善，即横向刻蚀降低，使　离子刻蚀并没有因此而退出历史的舞台，基于　流量等参数对刻蚀速率的影响，验证刻蚀结果　刻蚀的各向异性增强。低气压也有利于挥发性　它具有良好的刻蚀性能，且对金属和介质都能　的好坏主要考察选择比（抗蚀比）、刻蚀速率和　产物迅速离开刻蚀表面，增加反应速率，从而增　实现刻蚀，等离子刻蚀仍然广泛地应用于半导　均匀性。我们以加工相应的二氧化硅、氮化硅和　加刻蚀速率。在低气压条件下，化学活性分子数　体＿＿ｒ业和微细加工领域。　正负胶片的样片来进行实验。　目降低，离子能量增加，使离子轰击刻蚀占主导　本文通过对等离子刻蚀机理和工艺的研　表１设备稳定运行工艺参数变化范围　地位。反之则化学活性分子数目增加，化学反应　究，从实验室和科研应用的角度，提出了一种等　刻蚀占主导地位，刻蚀趋于各向同性。但如果气　离子刻蚀机的优化方案，该优化方法可以实现　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ＣＨＦ３　Ｈｅ　ＳＦ６　Ｐｏｗｅｒ　压太低，辉光放电无法维持。随着气压降低，气　较高的刻蚀速率和较好的刻蚀均匀性，具有良　２ｏｏＯ～　２０～　１３Ｏ～　３ＯＯ～　３～９　体分子数日减少，空间离子数目也降低，同样导　好的性价比。　２５００　６０　ｌ５Ｏ　５００　致刻蚀速率的降低。因此反应离子刻蚀存存一　参考文献　２实验结果分析　个最佳工作气压，在这一气压可获得最高的划　【ｌｌＣｈｅｎ　Ｋ　ｓ，Ａｙ６ｎ　Ａｒｔｕｒｏ　Ａ，Ｚｈａｎｇ　Ｘｉｎ，ｅｔ　ａ１．　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｉｌ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　２．１气体流量　蚀速率。　在其他条件不变的情况下，只对压力进行　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｓｉｌ－　被刻蚀材料表面的原子与反应气体离子或　ｉｃｏｎ　ｓｔｎｌｃｔｕｒｅｓ　ａｆｔｅｒ　ｄｅｅｐ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｉｏｎ　ｅｔｃｈｉｎｇ　自由基相互反应生成气体产物是反应离子刻蚀　托偏实验，随着压力升高，刻蚀速率下降，刻蚀　的主导过程，因此刻蚀速率直接与反应气体供　均匀性先好后差。压力对均匀性产生的这种影　０）ｍＥ）｛ＪｉＪｏ．ｍａｌ　ｏｆ　Ｍｉｃｒｏ－Ｅｌｅｅ－ｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　给的速率有关。在压强不变的条件下，流速　决　响是因为，压力低时，刻蚀速率中间快边缘慢，　Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００２，】１（３）：２６４￣２７４．　将导致反应气体分子在反应室停留时间缩短，　压力高时，刻蚀速率中间慢边缘快。　前言　．性造成的误差，使保护上下级配合更加可非，避　免越级眺闸等现象。　传统开关柜保护、控制是通过电磁继电器　触点组合来实现的，接线、接点较多，继电器机　械可动部分，机械调节部分较多，功能简单，体　积庞大，故障率高，抗展能力差，调试维护工作　童大。　智能开关柜保护、控制功能是通过程序实　现的，可实现复杂的保护控制功能，可在线用笔　记本电脑或通过主站后台计算机维护调整，维　护调整工作量少，甚至免维护。　智能开关柜的智能监控模块通过标准计算　机接口与总控制室实现通讯，消除了传统的总　控方式中凶柜体与控制室之问线缆太多造成故　障隐患，降低了投资，安装工艺更简单，维修Ｔ　约与主站配合实现三遥，为变电所实施无人值　守，降低运行成本创造了条件。　４结束语　随着智能化开关柜在变配电系统的可靠、　经济、安全运行，其越来越受到业内人士的关　注，在各种变电站建设中，得到日益推广。　参考文献　作量大大降低。　智能化开关柜各智能保护、控制模块，通过　ｆｌ１黄睿，张波，张继承．变电站ｌＯｋＶ开关柜动因　其Ｆ｛身的标准计算机接口和内里丰畜的通讯规　素探讨　．四川电力技术，２００７－１２＿２０．　一２２一　中国新技术新产品