淺談GG-1A型高壓開關柜技術升級改造

廖旭輝

（福建省天湖山能源實業有限公司供電所，福建泉州362617）

0 引言

我司35 kV礦區變電所主要為四對生產礦井、機關和各直屬單位以及自營小水電站的生產與日常工作生活提供電力電源。其中四對生產礦井采用雙回路供電，6 kV架空線路走廊大都處于山峰密林間，在雷雨季節，供電線路時常遭受雷擊、樹木倒壓等威脅，又由于高壓開關柜操作保護系統老化，導致開關柜不時出現誤動、拒動現象，造成“越級”跳閘事故，給公司日常的工作生產帶來了很大的安全隱患。因此，對各出線柜的GG-1A型高壓開關柜進行技術升級改造，是提高我司供電系統安全性、可靠性的迫切要求。

1 GG-1A型高壓開關柜技改的必要性

我司35 kV變電所現有20世紀80年代生產的GG-1A型高壓開關柜18臺，柜內配用斷路器有SN10型少油斷路器、ZN28-10型真空斷路器兩種，由CD10型操動機構和繼電器操作系統進行控制和保護，設備各部件早已超出其服役年限，存在較大的安全隱患。

（1）少油高壓斷路器的缺點是檢修維護工作量大，配件缺失造成維修費用高，當出現故障時又無法及時安全地斷開較大故障電流，影響電網的安全供電。

（2）多次分合閘瞬間產生的巨大沖擊力造成了CD10型電磁操動機構的聯動拉桿變形、拐臂傳動位移等等問題，導致了斷路器拒動現象發生，即便重新調整仍達不到可靠運行的效果。

（3）柜體安全防護等級低，后部柜體基本無封閉，開關本身雖有上下隔離開關機械閉鎖功能，但不符合“五防”要求，在日常檢修工作中存在安全隱患。

（4）二次操作系統為繼電器系統，動作不靈敏，易產生誤動、拒動現象；操作時常因不同步出現燒毀分合閘線圈和繼電保護回路中的輔助開關等問題，維護繁瑣。

據統計，2014年我司供電系統因某一線路發生故障，其對應的開關柜無法及時動作斷開，導致“越級”跳閘多達20次，造成大面積停電，影響了公司的安全生產和日常工作。綜上所述，GG-1A型高壓開關柜的技改已勢在必行。

2 方案的技術要求和解決辦法

目前我司的經濟運營較為困難，而且礦井24 h生產，能用于變電所改造的資金和時間較少，因此對本次技改提出了如下要求：

要求一：在確保高壓開關柜技改后安全可靠運行的前提下，最大化利用原有開關可用部件達到節約改造資金的目的。

辦法：（1）通過加裝電磁鎖提高高壓開關柜安全防護等級；（2）安裝數字線路保護測控裝置柜代替原老式繼電器操作保護系統；（3）更新斷路器；（4）加裝后臺監控管理系統，從而保障供電系統的安全性、可靠性。

要求二：在有安全技術措施保障的前提下，減少技改所需時間，最大限度地做到不影響公司各單位日常生產運行。

辦法：（1）首先做好相關停電的通知和聯絡工作；（2）采用雙回路供電的單位利用用電負荷較少的時間段，采取一路供電、一路停電技改的方案，不影響其正常生產運行；（3）利用節假日期間對機關及直屬單位進行停電技改，盡量不影響其日常的工作生活。

3 方案的實施過程

3.1 設備的選型和要求

3.1.1 高壓真空斷路器的選型

在真空開關選型時，主要考慮到短路開斷電流及其他相關技術參數的要求，并兼顧通用性、互換性和前瞻性。經走訪國家電網用戶和查閱大量資料，選用VS1-12/1250-25型戶內高壓真空斷路器。該斷路器有如下優點：

（1）主要技術參數符合現場要求：額定電壓12 kV；額定電流1 250 A；額定短路開斷電流31.5 kA；工頻耐壓42 kV；關合電流80 kA；雷電沖擊耐壓75 kV。

（2）性能理想：壽命長、易維護、無危險、無污染、噪音低等，并且適用于頻繁操作或多次開斷短路電流的場所。斷路器操動機構為彈簧儲能操作機構，有效解決了原CD10型電磁操動機構的老化帶來的各種安全隱患。

3.1.2 提高柜體的安全防護等級

（1）用環氧樹脂絕緣板將原開關柜后部敞開的空間進行密封；

（2）在完善GG-1A型高壓開關柜“五防”保護的技改中，采用DSN-DM/Y戶內型帶電顯示電磁鎖，其主要功能就是當高壓線路不論哪一相帶電時，電磁鎖均無法實現開鎖作業，從而實現了強制的電氣閉鎖。

3.1.3 線路保護測控裝置柜及后臺監控管理系統技術要求

（1）柜體布置：保護測控裝置合計18臺，交換機、監控主機分三面柜組裝，其柜體尺寸與原控制柜完全對應，保證了二次接線電纜溝位置保持不變。

（2）開關柜的控制范圍：需投入保護6 kV開關柜共有18臺，其中有兩臺為電容保護柜；另有兩臺為水電發電并網柜，可能出現電流逆向；其他為饋出柜。

（3）保護功能：過流、速斷、零序電流、零序電壓等。

（4）兼容性：要求在6 kV側及35 kV側現有主變保護裝置（國電南自的產品）硬件及控制軟件上能夠完全兼容，能夠實現實時監控、預警；為后期加裝PT消諧保護裝置及小電流接地選線裝置提供平臺。

要求保護裝置可靠性高、靈活性大、動作迅速、維護調試方便，加裝監控管理系統利于實現電力自動化。

3.2 技改實施過程

技改前做好安全技術措施，先將所有開關柜后部敞開的空間密封后，再逐一斷電進行技改。要事先做好纜線長度和安裝支架的測量下料加工。

3.2.1 高壓開關柜的技改

根據技改最大程度不影響礦井安全生產的要求，逐一斷電，按常規改造方式將原開關及操作機構拆除后安裝新的斷路器和“五防”電磁鎖。

（1）將真空斷路器安裝在經過設計重新焊接的機架上，并現場制作上隔離到斷路器上出線母排、斷路器下出線到互感器母排；安裝母排時應保證搭接面接觸良好（涂導電膏），且母排對斷路器本體不應有推、拉、扭等力，按相位刷上相應顏色油漆；用2 mm厚的鋼板將拆除CD10電磁操作機構留下的穿孔進行焊接封閉；斷路器儲能回路需現場改造，在面板打孔安裝儲能、分/合閘指示燈，按原理圖進行控制回路布線。斷路器安裝示意圖如圖1所示。

（2）柜體的“五防”改造需要焊接角鋼固定安裝傳感器（傳感器需引線到柜門電磁鎖實現聯鎖功能），傳感器一次側用雙色線與饋出線端銅排搭接；柜體需安裝柜門電磁鎖與上、下隔離開關電磁鎖，根據現場實際情況拆下柜門割孔鉆孔進行安裝，按原理圖進行回路布線（圖2）。

3.2.2 線路保護測控裝置柜及后臺監控管理系統安裝

（1）可在不斷電的情況下完成如下安裝：同步安裝線路保護測控裝置柜及后臺監控管理系統（圖3）；設置保護裝置的技術參數，主要有過流、過負荷、反時限過流的電流整定和時間整定及變比等技術參數；二次電纜敷設時，電纜沿原控制柜至各高壓開關柜的電纜溝槽布置并做好電纜兩端相對應標記；接入線路保護測控裝置的交直流回路、遙信、遙控回路并套上相對應線號，接線位置必須正確，接觸可靠，工藝美觀。

（2）根據技改辦法，將每臺開關柜逐一斷電后拆除高壓柜上的繼電器保護及控制線路；將對應線路保護裝置的交直流回路、遙信、遙控回路接入技改后的高壓開關柜接線排各點位并套上相對應線號；接線完畢后進行操作試驗，手動、電動各操作5次，分、合閘應靈活可靠，斷路器分、合閘回路及信號指示回路應工作正常、準確。將技改后的高壓柜送電運行。

圖1 斷路器安裝示意圖

圖2 五防接線示意圖

圖3 線路保護測控裝置柜和后臺監控管理系統通信圖

4 技改效果

此項技改保留了原柜體、表計、CT、零序CT、電纜溝、電纜長度、母聯等部件，僅此項就節約改造費用80萬元左右。

在此項技改項目中，同步安裝斷路器、信號燈、電磁鎖每臺高壓開關柜需要的停電時間大約是4 h。實踐表明，技改項目實施過程中，通過優化停電過渡和施工方案，能夠減少停電損失、縮短施工工期，同時也保證了施工的質量和安全。

從技造后的開關柜使用情況來看，提高柜體的安全防護等級后彌補了原開關柜“五防”功能的不足，同時有效杜絕了人為誤操作的現象；除在計劃停電時按有關規定做一些必要的測試外，平時維護和檢修工作量比技改前明顯減少，特別是在惡劣氣候的影響下，高壓開關柜技改后投入使用至今保護動作靈敏、可靠，沒有出現過一次“越級”跳閘事故，為我司供電系統的安全運行提供了可靠的保證。

5 結語

我們結合本單位電氣設備的實際情況，用有限的技改資金，逐步完善了電網監控管理系統，提高了設備的裝備水平，不僅提高了電網的科技含量，職工的工作環境也大為改觀，促進了企業現代化治理水平的提高，保證了電網安全、可靠、經濟運行，同時為其他類似于我司變電所早期配置的GG-1A型高壓開關柜技改提供了借鑒。