采用真空斷路器改造老系列開關(guān)柜的少油斷路器工程實踐

摘要:采用真空斷路器改造老系列的開關(guān)柜的少油斷路器，其技術(shù)是成熟可行的，該項技術(shù)值得在城網(wǎng)和企業(yè)電網(wǎng)的技術(shù)改造中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:真空斷路器 改造開關(guān)柜 少油斷路器

1 概述

目前我公司10kV供配電網(wǎng)中仍有少油斷路器在運(yùn)行，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及用戶對供電可靠性提出更高的要求，這部分開關(guān)柜均面臨著技術(shù)改造。其改造方案可分為兩類;一是開關(guān)柜的整體更新;二是保留開關(guān)柜的柜體，僅對內(nèi)部電氣設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代。第一種方案其投資大、改造工作量大、停電時間長，比較適合變電站的異地改造。而第二種方案具有投資少、改造工作量小、停電時間短等優(yōu)點而被廣泛采用。因真空斷路器具有使用壽命長、可頻繁操作、開斷能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)工作量少等優(yōu)點，在對少油開關(guān)柜改造中作為首選開關(guān)。我公司在對各變電站的少油斷路器進(jìn)行技術(shù)改造時，采用真空斷路器整體替代原由的少油斷路器，均采取保留柜體的技術(shù)改造方案，并對柜內(nèi)其他電氣設(shè)備根據(jù)其技術(shù)性能及投資情況，進(jìn)行相應(yīng)的產(chǎn)品換代和技術(shù)升級，同時對變電站的開關(guān)柜柜體進(jìn)行整體整理和噴漆，以提高10kV開關(guān)柜內(nèi)部電氣設(shè)備技術(shù)水平，也使開關(guān)柜外觀也煥然一新。即節(jié)約了技術(shù)改造費用，又減少因改造停電影響生產(chǎn)的時間。

2 少油油斷路器、真空斷路器性能

少油斷路器、真空斷路器的本質(zhì)區(qū)別就在于它們所使用的滅弧介質(zhì)不同，從而導(dǎo)致了它們在性能上的差異。少油油斷路器觸頭多采用銅鎢合金，雖具一定耐電弧能力，但電氣壽命有限，一般開斷10次滿負(fù)荷電路或開斷6、7次短路電流觸頭即需打磨，檢修間隔周期短，平時維護(hù)量大，有噪聲，有爆炸危險，維護(hù)不當(dāng)易釀成事故。

真空斷路器卻不易發(fā)生此類事故。因真空斷路器滅弧室中氣體壓力不高于1.3×10-2Pa，使其絕緣強(qiáng)度比變壓器油及壓力為105Pa的SF6要高得多。同時，電觸頭分離時電極蒸發(fā)及觸頭表面微小突起所引起的電弧，其間離子、粒子比周圍真空壓力密度大得多，使離子、粒子極易向周圍擴(kuò)散。電弧電流過零時其間離子、粒子在磁場作用下迅速擴(kuò)散，密度迅速降低，使觸頭間的弧區(qū)很快恢復(fù)為真空間隙，具很高耐壓水平，得以承受較高的恢復(fù)電壓不致?lián)舸罱K完成開斷。而且很多真空斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)采用阿基米德螺旋槽跑弧面，當(dāng)電弧電流流經(jīng)跑弧面及觸頭間時，造成的磁場使真空電弧在觸頭表面快速移動，從而降低了觸頭表面的溫度，減少了觸頭的燒損，穩(wěn)定了斷路器的開斷性能，提高了電氣壽命。真空斷路器觸頭材料多數(shù)用CuCr50、CuCr25等新型材料，觸頭開距小，斷路器體積小，此時還具備開斷能力強(qiáng)，開斷時間短，無噪聲、無污染，壽命長(機(jī)械壽命在10000次以上，而少油斷路器的機(jī)械壽命只有2000次)，不需經(jīng)常檢修等優(yōu)點。

3 開關(guān)柜改造實踐

GG-1A開關(guān)柜的改造。在對GG-1A系列高壓開關(guān)柜的改造中，因該系列開關(guān)柜的外形尺寸為1200mm×1200mm×2280mm，其采用的少油斷路器大多為SN10-10/1000-31.5系列，該開關(guān)的外形尺寸為840mm×790mm×427mm。針對開關(guān)的額定電流及開斷電流和外形尺寸，選用了ZN5-10/1250-31.5系列真空斷路器整體替換，該斷路器的外形尺寸為906mm×635mm×430mm。因兩開關(guān)的外形尺寸和安裝尺寸有差異，故在原柜體距柜底1200mm處焊兩根50mm×50mm×5mm角鋼，以作為安裝真空斷路器的支架。在真空斷路器安裝前，又對真空滅弧室作一分鐘工頻耐壓試驗，以檢查其真空度，耐壓值為工頻42kV，在試驗中允許有個別非連續(xù)的焊光與火星出現(xiàn)。因該系列真空斷路器底部靠滾輪處有四塊安裝彎板，可借助底架下四塊彎板進(jìn)行安裝，彎板底部需用套墊墊平，在擰緊螺栓。因少油斷路器和真空斷路器的引線位置不同，故需重新制作斷路器至上刀閘的硬母線和斷路器至電流互感器的硬母線。調(diào)整斷路器的與操作機(jī)構(gòu)的連桿，用手動緩慢分合閘幾次，若無卡滯，即可用電動機(jī)構(gòu)分合閘。因ZN5型真空斷路器本身配有專門為其設(shè)計的電磁機(jī)構(gòu)，無配合不當(dāng)之慮，并且機(jī)構(gòu)容易調(diào)整。GFC-3A柜改造。在對GFC-3A系列開關(guān)柜的改造采用只改造手車的方案，為保證柜體的一次、二次插頭位置不動，故將真空斷路器置于距手車底部238mm的角鋼上，這樣既保證了真空斷路器上下連接母線的對地安全距離，又保證手車的良好的穩(wěn)定性(重心位置較低)，推動手車時沒有前傾后傾的情況。斷路器的低位布置還有利于實現(xiàn)防誤操作的機(jī)械和電氣聯(lián)鎖的安裝，同時使手動分合閘位置避開手車壓把大軸，使手動分合閘都十分方便。改造后在保留原有的機(jī)械聯(lián)鎖，還增加了電氣聯(lián)鎖，在壓把大軸右下部放置限位開關(guān)，只要壓把移動6mm，開關(guān)就電動分閘(總行程26mm)，以防止帶負(fù)荷推入和拉出手車。用于抑制操作過電壓的氧化鋅壓敏電阻安裝于柜體互感器室下部，在互感器室內(nèi)增設(shè)一根角鋼支架，用于安裝氧化鋅壓敏電阻，用軟連接與互感器下端連接，氧化鋅壓敏電阻下端要可靠接地。

4 真空斷路器的運(yùn)行維護(hù)

4.1 定期測量斷路器的超行程;真空斷路器的超行程與少油斷路器的超行程的概念有所不同，少油斷路器的超行程為動觸頭插入靜觸頭的深度，而真空斷路器的超行程為分合閘絕緣拉桿一端觸頭彈簧被壓縮的距離，這個距離要保持在要求的范圍內(nèi)，觸頭間就有足夠的壓力，就可以保證觸頭接觸良好。真空斷路器的超行程一般為4mm(+0.5、-1;不同型號的斷路器有差異)，觸頭允許磨損厚度一般為2～3mm。真空斷路器在分合負(fù)載電流或故障電流過程中，觸頭不斷磨損，從而超行程不斷減少，因此，必須定期對斷路器的超行程進(jìn)行測量，對不符合要求的要及時調(diào)整，以保證觸頭間有足夠第二壓力，以保證其接觸良好。一般真空斷路器每開斷2000次或開斷短路電流兩次及新投入運(yùn)行3個月，應(yīng)進(jìn)行一次超行程測量。

4.2 定期檢測滅弧室的真空度。真空斷路器滅弧室的真空度直接影響到斷路器的開斷能力。一般滅弧室真空度應(yīng)每開斷2000次或每年進(jìn)行一次檢測。檢測方法為在真空斷路器動靜觸頭在正常開距下(13mm)，兩觸頭間以不大于12kV/s的速率升加工頻電壓至42KV，穩(wěn)定一分鐘后應(yīng)無異?，F(xiàn)象。

4.3 滅弧室更換條件。對使用壽命已到或有異?，F(xiàn)象的滅弧室必須更換，其更換的條件一般為。

4.4 真空斷路器的觸頭磨損已達(dá)到或超出規(guī)定值。

4.5 滅弧室真空度已達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求值。

4.6 其機(jī)械操作壽命已達(dá)到規(guī)定值，真空斷路器滅弧室的更換，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行制造廠的具體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的技術(shù)要求。

5 結(jié)論

采用真空斷路器改造老系列的開關(guān)柜的少油斷路器，其技術(shù)是成熟可行的，并具有投資少、見效快，改造期間停電時間短等優(yōu)點，該項技術(shù)值得在城網(wǎng)和企業(yè)電網(wǎng)的技術(shù)改造中推廣應(yīng)用。