高壓真空斷路器在江漢油田電網改造中的應用

高慶敏 （中石油江漢石油管理局勘察設計研究院，湖北 武漢430223）

江漢油田電網是20世紀70年代開始逐步建立發展起來的，以110kV為電源，以35kV為主網架供電，經過四十多年的建設，形成了由110、35和6kV 3種電壓等級組成的供電網絡，現有110kV變電所3座，35kV變電所8座，油田電網擔負著油田原油開采、加工和油田注水等系統的配電及油區居民的生活用電。目前，因電網開關設備陳舊老化導致供電網絡事故頻發，給油田生產和居民生活造成嚴重影響。為了解決上述問題，需要對現有電網進行改造調整，使用真空斷路器替換變、配電系統中的高壓油斷路器。下面，筆者對真空斷路器在江漢油田電網改造中的應用進行了闡述。

1 高壓油斷路器存在的問題

高壓油斷路器是供電網絡中的重要控制和保護設備，對電力系統的安全運行具有重要作用。高壓油斷路器利用變壓器油作為滅弧介質，由此分為高壓多油斷路器和高壓少油斷路器2種類型。在江漢油田建設初期，由于該類型斷路器制造工藝簡單且價格便宜，因而廣泛應用于35、10kV變配電系統中。

由于高壓油斷路器的設計和制造工藝相對簡單，其故障率較高，由此容易引起相間短路或對地短路，進而破壞供電網絡的正常運行，其具體表現如下［1］：①高壓油斷路器中密封的絕緣油在一定條件（如高溫和電弧不能及時切斷等）會產生高壓可燃性氣體，嚴重時會發生爆炸；②油箱內油面過高過低都不行，不然容易損壞導電觸頭；③絕緣套管和油箱蓋的密封容易老化，容易使油箱進水受潮并導致爆炸燃燒；④高壓油斷路器運行中振動大，容易使拉桿的軸銷脫出或斷裂；⑤操作機構復雜，若調整不當，會使操作時動作緩慢或合閘后接觸不良。⑥高壓油斷路器維修周期短，維修花費時間長，特別是動、靜觸頭被電弧燒傷或觸頭表面氧化，觸頭接觸不良，造成觸頭的接觸電阻增大后就需要研磨，既影響生產，又污染環境。

由于存在上述問題，使高壓油斷路器在油田配電系統的運行中經常出現故障率，這對油田的生產和生活造成了嚴重影響。

2 高壓真空斷路器工作原理和技術特點

為了保證電力系統的安全運行，目前高壓開關產品的研制向無油化方向發展。由于高壓真空斷路器具有使用壽命長、檢修次數少 （8～10年檢修1次）、絕緣強度高、斷弧能力強和無燃無爆的獨特優勢而被廣泛應用。

2.1 工作原理

高壓真空斷路器由真空滅弧室、操動機構及支撐部分組成，包括固定式和手車式2種方式，適用于額定工作電壓為10、35kV的電力系統，其工作原理如下［2］：高壓真空斷路器中用于滅弧的動、靜觸頭密封在真空泡內，利用真空作為絕緣和滅弧介質，當開斷電流時，動、靜觸頭間產生電弧，其溫度很高，能使觸頭材料蒸發，在兩觸頭間形成金屬蒸汽。由于觸頭周圍只有很少氣體分子，所以金屬蒸汽很快移向觸頭周圍的屏蔽罩上，以致在電流過零后極短的時間內 （幾微秒）觸頭間隙就可以恢復原有的真空狀態。

2.2 技術特點

與高壓油斷路器相比，高壓真空斷路器具有如下技術優點：①具有較強的過載能力，具備良好的散熱條件和足夠的熱容量，在正常負載電流下，能長期正常工作；②具有很強的開斷短路電流的能力，用于電路和電氣設備的過載和短路保護；③燃弧時間短，基本上不發生電??；④導電觸頭間隙介質恢復速度快；⑤由于耐壓強度高，導電觸頭之間距離大大縮短，相應的動作行程也短，動導桿的慣性小，適用于頻繁操作；⑥操作機構為彈簧儲能結構，操作電源容量小，分、合閘速度不受操作電源電壓波動的影響，其性能穩定。

3 江漢油田電網技術改造措施

近幾年來，江漢油田在老油田改造和新油田開發中增加了許多重要生產設備，為了確保這些重要生產設備的正常運行，電力系統的安全穩定地供電顯得尤為重要。針對高壓油斷路器的諸多不足，決定對油田2座110kV變電站和5座35kV變電站進行技術改造，即將原有約40臺35kV高壓多油斷路器和10臺6kV高壓少油斷路器全部更換為高壓真空斷路器。在改造過程中，盡量利用原有設備以減少工程量來節約成本，為此采用如下技術措施：①保留原有隔離開關并與高壓真空斷路器配合使用，以完成倒閘操縱來實現控制和保護功能；②保留原有開關柜柜體，對內部電氣設備進行更換，同時保留原有電磁操縱機構；③裝設氧化鋅避雷器，以防止真空開關在操作過程中可能產生的過電壓對設備的損壞；④根據引線位子不同重新制作硬母線，調整操作機構連桿。此外，應該對二次線路繼電保護和操作控制重新進行校驗和調整。

4 實際應用效益分析

在江漢油田電網改造過程前，油田每年多次發生因電網開關設備問題導致的供電網絡事故，由此產生的直接經濟損失為 （100～200）萬元，此外為處理故障而產生的維修費用達百萬元。用高壓真空斷路器替換高壓油斷路器后，變、配電系統運行狀況良好，各項技術指標符合性能標準，提高了供電網絡安全可靠性，極大地方便了油田生產和居民生活，每年為油田間接創收數百萬元，因而具有良好的社會效益和經濟效益。

［1］王子午，徐澤植 .常用供配電設備選型手冊 ［M］.北京：煤炭工業出版社，1998.

［2］任元會，卞鎧生 .工業與民用配電設計手冊 ［M］.北京：中國電力出版社，2005.