三峽船閘變電所0.4kV配電系統斷路器換型探究

楊偉君 黎攀 王禮侖

摘 要：三峽船閘變電所0.4kV斷路器是三峽船閘配電系統的重要組成部分，為三峽船閘各現地機房、集中監控系統及其它輔助設備提供電源。自2003年投入運行以來，斷路器已實現不間斷運行17年，本文介紹了三峽船閘0.4kV斷路器的運行情況，論述了換型的必要性，重點分析了換型的注意事項，為后期改造換型工作提供了參考。

關鍵詞：三峽船閘;斷路器;換型

中圖分類號：U641 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）02-0104-02

三峽船閘0.4kV配電系統斷路器是三峽船閘0.4kv系統的重要組成設備，自2003年投入運行以來已連續運行使用長達17年，其使用壽命已接近末期，設備完好率出現明顯下降。由于產品更新換代，原有產品現已停產，導致運行維保單位在進行產品備件采購時遇到諸多麻煩。因此，開展三峽船閘0.4kv斷路器的換型探究顯得十分必要。

1三峽船閘0.4kv系統

1.1 三峽船閘0.4kv系統簡介

三峽船閘變電所共有4個互不聯絡的0.4kv系統，分別布置在1#、2#、3#、4#變電站。0.4kv進線、聯絡及饋線柜均采用MLS分段隔離式開關柜，一次回路選用的斷路器主要是MT系列和NS系列斷路器。 它不僅對三峽船閘現地子站提供電源，而且對現地子站對應閘首電氣控制回路起保護及監測作用，一旦發生短路等故障，開關能迅速切斷主回路，保護電氣設備損壞，對船閘運行具有重要作用。

1.2 三峽船閘0.4kv斷路器布置及使用情況

根據各閘首電氣設備的功率的差異，三峽船閘的每個變電所0.4kV斷路器容量大小和數量將不同，其類型分為MT08H1、MT20H1、MT40H1、MT50H1、NS100H、NS250H、NS630H。MT08H1斷路器主要為啟閉機房和排水泵房供電;MT40H1斷路器主要作為0.4kV母線進線開關和聯絡開關;NS100H、NS250H、NS630H主要為各啟閉機房照明電源箱和閘面檢修電源箱供電。

1.3 三峽船閘0.4kv斷路器換型的必要性

三峽船閘變電所0.4kV系統在十幾年的運行期間，總體上設備運行穩定，但是設備的問題逐漸暴露顯現出來。目前，三峽船閘變電所0.4kV系統開關存在以下問題：

（1）相當數量的開關已出現嚴重老化、性能下降等缺陷，導致開關工作穩定性明顯降低。

（2）目前三峽船閘變電所0.4kV系統的主要設備如框架式斷路器、塑殼斷路器均已停產，給維保造成一定的困難。

（3）目前三峽船閘新建系統帶來的用電需求增多以及設備設施更新改造帶來的用電負荷變化，導致三峽船閘各變電所的備用開關也幾乎用盡。

綜上所述、為了增加供電的可靠性，保障三峽船閘安全運行，對現有的0.4kv斷路器進行換型改造是必然的趨勢，開展三峽船閘0.4kv斷路器的換型研究已迫在眉睫。

2斷路器的分類及技術指標

2.1斷路器的主要類型

低壓斷路器是一種不僅可以接通和分斷正常負荷電流和過負荷電流，還可以接通和分斷短路電流的開關電器。低壓斷路器在電路中除起通斷控制作用外，還具有保護功能，如過負荷、短路、欠壓和漏電保護等。從結構形式上劃分，低壓斷路器可分為框架式斷路器、塑殼式斷路器、微型短路器。

框架式斷路器又稱萬能式斷路器，在結構設計上將所有的零部件都安裝于一個絕緣的金屬框架內，其特點是容量大、極限短路分斷能力高并且具有足夠的短時耐受電流，這使得框架式斷路器具有良好的選擇性和穩定性，多用于作為低壓配電系統的主開關以及重要主干線的保護[1]。

塑殼式斷路器又稱裝置式斷路器，所有零件都密封于外殼中，輔助觸點、欠壓脫扣器以及分勵脫扣器等多采用模塊化，由于結構非常緊湊，塑殼式短路器基本不能檢修。塑殼式斷路器的主要的特點是體積小、接觸防護好、安裝使用方便、價格相對便宜，但其短路分斷能力低，選擇性和短時耐受能力差。因此，塑殼式斷路器主要用于未端線路和一些分干線，主要作電動機、小容量配電線路。

微型斷路器簡稱微斷，從嚴格意義上說，微型斷路器也是塑殼斷路器的一種，因其體積很小將它另列，微斷的特點是結構緊湊、接觸防護好、安裝使用方便、價格便宜，與塑殼式斷路器相比容量更小，短路分斷能力更低，短時耐受能力更差，主要做微小型電動機、小容量配電線路和照明保護和家用。

2.2斷路器主要技術指標

（1）斷路器額定電流。斷路器額定電流In的定義是：在給定的環境溫度條件下承載的最大連續電流而無異常發熱保證斷路器正常工作的電流，又稱脫扣器額定電流。同一系列中有多種殼架等級額定電流，同一殼架等級額定電流中又有多種額定電流[2]。

（2）斷路器框架等級。 斷路器殼架等級額定電流是指基本尺寸相同的框架和塑料外殼中能裝的最大脫扣器的額定電流。

（3）額定電壓與額定絕緣電壓。斷路器的額定電壓是指其正常工作時能長期耐受的電壓，額定絕緣電壓則是用來度量不同電位部分的絕緣強度等的名義電壓值。

（4）斷路器分斷能力。斷路器的短路分段能力主要包含了極限短路分斷能力Icu、額定運行（工作）短路分斷能力Ics、額定短時允許（耐受）電流Icw這三個技術指標。其主要反映了斷路器在規定的條件下分斷和熄滅電弧并無超出規定損傷的能力，以及在短時間內所承受的短路熱穩定性。

3三峽船閘變電所0.4kV斷路器換型

3.1三峽船閘0.4kV系統特點

三峽船閘0.4kv系統的特點主要有以下幾點：

（1）供電質量要求高。三峽船閘作為三峽工程重要組成部分以及長江航運的重要樞紐節點，其運行繁忙，運行壓力大，對運行效率的要求高，對配電系統的容量、電壓及頻率有較高的要求。

（2）用電負荷復雜。三峽船閘區域內所有生產活動所需電源均由三峽船閘所屬的四個變電所提供，其用電負荷包含了照明、檢修、大型起重設備、大功率水泵等各種類型、運行方式以及不同功率的用電設備，0.4kV配電系統在配置上選擇了不同規格的斷路器。

（3）供電安全要求高。三峽船閘0.4kV配電系統的安全運行直接影響到三峽船閘運行的安全與效率。因此需要嚴格杜絕因供配電設備故障導致的船閘停航、斷航等事件的發生，保證船閘運行的安全與效率。這對三峽船閘供電安全提出了較高的要求。

3.2三峽船閘變電所0.4kV配電系統斷路器選型原則

三峽船閘作為非新建項目，在進行相關設備的換型時需要考慮多重因素的影響，既要保證換型設備對原有設備功能性上的完全替代，又要綜合考慮現場實際情況以及安全、成本、工程量等多方面的因素。因此，在對其進行換型選型工作時需遵循以下幾點基本原則：

一是斷路器基本工作特性相近原則。低壓斷路器的基本工作特性主要包含了斷路器的額定電流、殼架等級額定電流、額定工作電壓、短路分斷能力、短路及過載保護特性等。在對三峽船閘現有的施耐德MT系列框架式斷路器以及NS系列塑殼式斷路器進行換型替代產品的原則時，應保證新斷路器與原短路器在產品主要工作特性上的一致性或者盡可能相近，其目的是是為了保證短路器更換后不會因為產品特性存在巨大差異無法完美替代而導致跳閘等非正常運行事件的發生。

二是斷路器的適宜性與可靠性原則。適宜性是指在進行短路器的換型選型工作時，所選斷路器既要滿足產品使用的通用性與靈活性，又要保證在滿足生產要求的條件下具有結構簡單、重量小、體積輕等特性。而可靠性則體現在產品質量的保證和斷路器本身長期使用的安全可靠性，沒有明顯的產品設計、制造和指標上的缺陷。

三是工程量最小原則。三峽船閘目前的運行模式為二十四小時不間斷運行，在進行設備改造施工時需采用單回路供電方式，因此，設備換型改造的施工時間應控制在最低水平。目前、市場主流斷路器產品的外形尺寸、安裝方式、進線方式等尚無統一標準，不同安裝形式方式及產品尺寸對工程量的影響很大，在進行斷路器選型時應盡量選擇施工工程量小的產品進行替換[3]。

4結論

對于運行繁忙的三峽船閘而言，使用原品牌的替換型號和其它品牌的替代型號進線技術改造都可以滿足設備用電需求，但考慮到使用原品牌進行換型時施工量和施工難度將大為降低，縮短檢修時間，這將有助于緩解通航壓力，提高通航效率。

參考文獻：

[1]曾其權.運營電廠低壓斷路器的選型和應用[J].低壓電器，2013（6）：53-57.

[2]國家標準 GB 14048.2-20O1低壓開關設備和控制設備低壓斷路器[s].

[3]張永文. 低壓斷路器基本技術參數的選擇[J].電世界2009.8.