KYN28A-12型高壓開關柜在上橋抽水站的應用

邵茜

（安徽省茨淮新河工程管理局，安徽 懷遠 233400）

1 工程概括

上橋泵站工程為一座大型排澇泵站，是茨淮新河渠首提水工程，位于懷遠縣省茨淮新河工程管理局，建于1974年，1978年投運。裝6臺水泵機組，配套電動機為1600KW，裝機總容量9600KW，提水能力120m3/s，設計排澇揚程5.62m，設計排澇范圍1328km2。擔負著100多萬畝的農田灌溉及芡河、躍進溝等排澇及航運供水任務。

上橋抽水站于1997年共安裝并投入使用6KV高壓開關柜10臺，其中主電機開關柜6臺，電壓互感器柜1臺，廠變開關柜1臺，進線開關柜2臺；型號均為JYN2-10/DTH型移開式交流金屬封閉開關，為合肥高壓開關廠生產。

2 存在的問題

其開關柜負擔著抽水站6KV電能分配，經過10年的運行，現存在很多問題：

(1)2#，3#，5#，6#電機開關柜和 2#進線開關柜手車的導軌，滾輪嚴重變形，投入和推出無法達到靈活輕便，有卡阻，碰撞現象，給安全運行帶來隱患。(2)斷路器動，靜觸頭變形嚴重，直流接觸電阻均超出<規程>規定值(不大于出廠值20*10-6的1。2倍)，為不合格。(3)斷路器行程，超行程指標均不合格。(4)操作機構為電磁型，合閘操作時，沖擊電流大，震動劇烈，部分絕緣拉桿，聯動桿，拐臂有變形，扭曲，松動現象，多次造成輔助開關損壞，合閘線圈燒毀，影響安全運行。(5)安裝柜體的水平偏差，柜面偏差及垂直度長期現場震動和合閘沖擊影響，大部分已大大超出規范規定。(6)機電儀表室和主母線室部分焊接脫焊，損壞變形嚴重；手車門已變形，門鎖大部分損壞，柜門無法關嚴，存在安全隱患。(7)柜內部分部件加工粗糙。主要有：調節開關行程的螺絲偏短，羅紋加工偏淺，材質較差，故多年來，做預防性試驗時開關行程，超行程超標，卻不敢輕易調節，此相也成為開關柜的重大安全隱患。(8)JYN2-10型移開式交流金屬封閉開關柜屬于淘汰產品，其生產廠家已進行改制，備品配件難以配置，給我們自行檢測維修帶來了一定的困難。

基于上述問題，為確保抽水站安全運行，建議整體更換6KV開關柜。

3 更新及應用

3.1 真空斷路器概述

3.1.1 開關設備由固定的柜體和可抽出部件（即手車）兩大部分組成，柜體的外殼和各功能單元的隔板采用敷鋁鋅鋼板組裝而成。開關柜內部除了安裝真空斷路器之外，還安裝起隔離電路作用的隔離開關、起安全保障作用的接地開關、起測量或保護作用的電流互感器和電壓互感器、起過電壓保護作用的避雷器或RC吸收器，而且還要安裝繼電保護用的二次回路元件和線路，引接電纜進入柜內，使開關柜成為一個有相對獨立組合功能的配電裝置。

3.1.2 真空斷路器主要優點：觸頭開距短，體積小，重量輕，操作噪聲小，能防火防爆，維護工作量小；燃弧時間短，且與開斷電流大小無關；熄弧后觸頭間隙介質恢復速度快，開斷近區故障性能好；觸頭在開斷電流時燒損輕微，使用壽命長；適于頻繁操作等優點。

我們所選用的是VB2型互內高壓中置抽出式真空斷路器，配有中置開關柜，是目前國際上較為先進的成套開關設備。

3.2 真空斷路器的工作原理

3.2.1 真空包內的屏敞保護層：在真空泡內有一層用紫銅片制成的屏敞層，主要作用是防止觸頭在燃弧過程中生產的大量金屬蒸汽和液滴噴濺，污染絕緣外殼的內壁，造成管內絕緣強度下降，其次，可以改善管內電場分布，也可吸收電弧能量，冷凝電弧生成物，提高真空弧室開斷電流能力。

3.2.2 真空滅弧室工作原理：真空滅弧室是利用絕緣滅弧介質，靠密封在真空中的一對觸頭來實現電路的通斷功能的一種器件。當其斷開一定數值的電流時，動靜觸頭在分離的瞬間，電流收縮到觸頭剛分離的一點上，出現電極間電阻劇烈增大和溫度迅速提高，直至發生電極金屬的蒸發，同時形成極高的電場強度，導致極強烈的發射和間隙擊穿，當工頻電流接近零時，同時也是觸頭開距的增大，真空電弧的等離子體很快向四周擴散，電弧電流過零后，觸頭間隙的介質迅速由導電體變為絕緣體，于是電流被分斷。提高了真空滅弧室開斷電流的能力和使用壽命。

3.2.3 斷路器采用彈簧操作機構：改造之前的電磁操動機構在220V時的合閘電流約140A(DC)，需要配備大容量的蓄電池，由于操作功率很大，因而影響到合閘速度的提高及機電壽命。彈簧操動機構利用小型電動機或手動對彈簧儲能，斷路器的合、分操作僅由功率很小的電磁鐵控制，所以對直流電源的要求不高，還可用交流電源操作，其速度特性和使用壽命都得到很大程度的改善。

3.3 過電壓保護

斷路器配備JPB過電壓保護器。真空斷路器在操作時往往會產生過電壓，在運行管理中，需從技術上防止和抑制過電壓，如適當加大觸頭開距，裝設性能較好的金屬氧化物避雷器等。以前使用無間隙氧化鋅避雷器作為過電壓保護器，但因為其拐點電壓較低，而有些暫態過電壓最大值達，故暫態過電壓承受能力差的缺點，而有間隙的氧化鋅避雷器很好的彌補這一缺點，具有暫態過電壓承受能力強，運行穩定，性價比高，壽命長等優點。

3.4 高壓開關柜的技術規范

KYN28A-12型交流金屬鎧裝抽出式開關設備滿足IEC298等標準要求，開關設備的外殼防護等級IP4X，斷路器室門打開時防護等級IP2X，滿足五防要求，即：防止誤分、誤合斷路器；防止帶負荷推拉斷路器手車；防止接地開關處在閉合位置時關合斷路器；防止在帶電時誤合接地開關的聯鎖功能；防止誤入帶電間隔。

本開關設備內裝有安全可靠的聯鎖裝置，滿足完善的五防要求：(1)儀表室門上裝有提示性的按鈕或者KK型轉換開關，以防止誤合，誤分斷路器。(2)斷路器手車在試驗或工作位置時，斷路器才能合分，而且在斷路器的合閘之后，斷路器無法移動，防止了帶負荷誤拉誤合隔離觸頭。(3)斷路器與接地開關機構聯瑣，只有當斷路器手車退出柜體后，接地開關才能合閘同時手車不能進入柜體。手車在柜內時，接地開關不能合閘，這樣實現了防止帶電合接地開關以及接地開關未分前合斷路器。(4)斷路器在進入柜體之后，下門及后門無法打開，防止了誤入帶電間隔。(5)斷路器手車確實在試驗或工作位置，而沒有控制電壓，僅能手動分閘，不能合閘。(6)手車在工作位置，二次插頭被鎖定不能拔除。

我們的1#，2#進線柜，其下柜門的閉鎖采用的是電磁閉鎖，并配備萬能鑰匙以供特殊情況下解除閉鎖使用。戶內電磁鎖是一種防止高壓開關設備電氣誤操作的電控機構聯鎖裝置。主要適用于戶內高壓開關設備的前后柜門，隔離開關，斷路器，接地線等需要閉鎖部位實現聯鎖，防止誤操作的發生，是發電和供電部門不可缺少的閉鎖裝置。電磁鎖電源采至交流照明電源，并在電源回路中串入線路帶電顯示器接點。當線路帶電時，帶電顯示器接點斷開，電磁鎖不能勵磁，從而閉鎖下柜門；當線路停電時，帶電顯示器接點閉合，電磁鎖勵磁，從而可以打開下柜門進行驗電。

4 結束語

自2007年5月竣工，高壓開關柜投入使用至今，累計開機13864臺時時，抽水5.15億米3在抗旱，排澇及灌溉方面都發揮了重大的作用，尤其在2007年淮河流域大澇，連續開機5307臺時，抽水5.05億m3，超過了1991年，取得了良好的經濟效益。

[1]王庶，10kV封閉式高壓開關柜安全措施的完善，電力安全技術，2010.

[2]任秀勤，6kV高壓開關柜事故原因分析及對策，電力技術，2010.

[3]張宏博，關于10kV高壓開關柜的選型探討，河南科技，2010.