高壓配電設備及其運行

馬鵬程

摘要:廠礦企業、變電站和各類發電廠用于配電、照明和提供動力的在低壓配電系統中的成套設備即為配電設備。高壓斷路器、高壓隔離開關、高壓負荷開關和高壓熔斷器屬于高壓配電設備。用電單位應該從自身的經濟和發展角度出發,考慮用電單位的遠景規劃、供電線路的回路數等因素,對高壓配電設備進行現代化、自動化的改進以期增強配電性能。

關鍵詞:隔離開關高壓熔斷器自動化進程

中圖分類號:TM6 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0063-01

1 高壓配電設備運行條件

1.1 高壓核心設備

在重要工程的高壓配電過程中,應該采用雙母線分段運行,以手動聯絡的方式控制兩路電源。對變壓器回路的保護措施應當采用SF6絕緣固定式針孔斷路器和三工位負荷開關同時進行。對電器、架構、導體的選擇喝配電裝置的布置方式應該能夠使高壓配電設備在短路、過電壓和檢修等情況下能夠正常運行。對硬導體噴涂相同顏色的標志或是油漆以進行區分,應該采用一致的方式相序排列配電裝置各回路。當出現如下情況中的任意一種:即因故障而需要切斷電源;較多的出線回路;自動裝置或斷電保護發出斷電要求以及切換電源時帶有負荷—— 才應將斷路器裝設進去。在滿足保護選擇性能配合和斷流容量的前提下,可以選用熔斷器負荷開關對不太重要的的負荷供電引線進行控制。必須用可靠的電器將接地裝置和電器設備外露部分的導電區段進行連接。在雷雨季節到來前要對避雷器進行試驗和檢查,將隔離開關在母線停電時拉開,便可以將避雷器取下進行相關的檢修工作,所以不需要將單獨的隔離開關裝設到避雷器上。在市面上普遍常見的運行單位和產品基本都是采用同一組隔離開關對電壓互感器和母線上的避雷器進行連接。在單獨的高壓配電室內比較適宜裝設含帶了可燃性油的高壓配電裝置。同一房間內低壓配電柜適宜與不超過6臺的高壓配電柜一起設置;在同一房間內,非油侵的電力變壓器、低壓配電裝置和不帶可燃性油的高壓配電裝置可以設置在一起。

配電所應設立單獨的值班室供值班人員使用。若值班室和低壓配電室兼作一室時應適當增加低壓配電室(值班室)的面積;高壓配電室不可作為值班室,應該用經過的通道或者直通通道將高壓配電室和值班室進行聯通。必須設有直通向走道或戶外的門設置在值班室內。單層布置為變電所的最佳布置方式。若采取雙層布置,則應將底層設為變壓器的布置室。配電室應設在二層并設有孔洞、平臺和通道。應在高、低壓配電室內將數量適當的備用位置留給配電裝置。若以裸母線對高壓配電裝置的柜頂進行分段時,應將高度超過0.3m的絕緣隔板裝設在兩段母線的分段處。當一級負荷用電由同一配電所供給時,應將有門洞的隔墻或防火隔板裝設在母線分段處。在同一電纜溝內不應通過兩路供給一級負荷用電的電纜,并且應該在電纜溝兩側的支架上敷設阻燃性電纜用以防止當兩路電纜無法分開時發生事故。所以檢修和運行提出的要求通過一般的隔離觸頭或隔離開關就能夠得到滿足。

1.2 高壓隔離開關

戶內式和戶外式是高壓隔離開關較為常見的兩種模式。雨雪、大風和灰塵天氣等較差的工作環境中一般選用戶外式高壓隔離開關,因此戶外式高壓隔離開關應具備較高的機械強度和防冰能力才能夠符合要求。

不同電壓等級的高壓隔離開關對應著不同電壓等級的系統以滿足后者所需的要求,超過35kV(包括35kV)電壓等級的系統均采用三相聯動型高壓隔離開關,可采用液壓操作、壓縮空氣操作、電動操作和手動操作等操作方式。(1)當接開關、斷路器與高壓隔離開關配合使用時,或接開關用高壓隔離開關替代時,操作程序應有電氣聯鎖或機械聯鎖來保證其正確。(2)在將隔離開關閉合之前應對分閘位置上是否有斷路器等開關設備進行確認,為避免發生沖擊不宜在合閘動作快結束時太過用力。在合閘時應后合單極隔離開關的中相,先合兩邊相;與之相反的是在分閘時兩邊相后拉,中間相先拉,必須用絕緣棒進行操作。(3)分閘時的操作過程應盡量緩慢并對分閘位置上時候有斷路器等開關設備進行確認,靜觸點與主刀開關的拉開過程應迅速。操作機構在操作完畢后應為鎖牢狀態且隔離開關應保證處于斷開狀態。(4)對小負荷電流、環路電流電纜充電電流、架空線路和變壓器空載電流采用高野隔離開關進行切斷時,分閘的操作必須快速進行,從而使滅弧效果有效快速。(5)負荷側隔離開關在送電時應后合,電源側隔離開關應先合;采用相反的順序斷電。

1.3 高壓熔斷器

戶外式和戶內式是高壓熔斷器的兩種形式。10kV的電力線路和電力變壓器多用跌落式熔斷器(即戶外式熔斷器)進行保護。戶外式高壓熔斷器的組成部分有熔體、活動熔管以及固定支持部分。其中固定支持部分為合成絕緣體或瓷,觸頭在下端和上端都有,導電回路通過上下觸頭間在熔管呈合閘狀態時完全形成;上端帶電觸頭通過與熔管在其跌落時產生分離而起到隔離作用。跌落式熔斷器具有無限流作用—— 因為燃弧時間在分斷小電流時較長,且分斷容量不大、熄滅電弧能力不強;會有截流現象在分斷電路時出現;隔離作用是通過熔管在熔斷器熔體熔斷后自動跌落產生的。

戶內式高壓熔斷器是將密封管式的熔斷器內填充石英砂料,熔體會在熔斷器短路電流或過載電流時熔斷,石英砂之間的空隙中會充滿因受到高壓高溫作用而噴入的燃弧后游離氣體和金屬蒸汽,石英砂的作用就是讓這部分氣體通過與自身的表面接觸從而受冷凝固,進而使金屬蒸汽和游離氣體在熔體熔斷后留在狹溝中的總量減少,電弧因為電流的自然過零而被迫熄滅。彈簧管內的熔斷器彈簧拉線也在熔體熔斷的同時拉斷繼而彈出彈簧管。分斷容量大、能產生截流過電壓、無游離氣體在分斷電路時排出以及熄弧能力強等是RN型高壓管式熔斷器所有的特點。熔體的熔斷能夠在短路電流的沖擊值到達之前便可完成,因而具備了限流作用。

2 高壓配電開關柜的自動化改造

高壓開關柜是高壓配電設備中比較常見和常用的一種,但部分設備由于使用時間過長,導致靈敏度不夠,老化的互感器和落后的操作機構都嚴重威脅到了正常的安全供電。通過對新礦集團河北配電所內的高壓開關柜進行改造,實現了自動化供電系統的成功運行。在經過了對設備的認真核實和檢查后,用真空斷路器替換掉了6臺少油斷路器;將銹蝕老化了的電流互感器和彈簧操作機構以及微機保護單元進行徹底更換;增加了一套微機綜合保護后臺監控系統和開關柜微機的五防保護裝置。同時搭載了UTSCADA集控自動化/調度自動化系統,能夠顯示、監測并對設備整個運行過程中出現的各類問題和故障進行報警,極大地提高了配電所內高壓開關柜及相關高壓配電設備的可靠性和安全性。

3 結語

通過對高壓配電設備的運行機理進行深入的研究和分析,采取切實可行、科學合理、行之有效的改造方法實現高壓配電設備的自動化,能夠極大地提高高壓配電設備的工作效率和安全性、穩定性。

參考文獻

[1] 王季梅.高壓交流熔斷器及其應用[M].機械工業出版社,2006.

[2] 樓家法.高壓開關的機構設計[M].北京:機械工業出版社,1985.