應(yīng)用真空斷路器改造少油斷路器工程實(shí)踐

1.概述

　　我國(guó)10kV（6kV）供配電網(wǎng)中仍有少油斷路器在運(yùn)行，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及用戶對(duì)供電可靠性提出更高的要求，這部分開(kāi)關(guān)柜均面臨著技術(shù)改造。其改造方案可分為兩類(lèi);一是開(kāi)關(guān)柜的整體更新;二是保留開(kāi)關(guān)柜的柜體，僅對(duì)內(nèi)部電氣設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代。第一種方案其投資大、改造工作量大、停電時(shí)間長(zhǎng)，比較適合變電站的異地改造。而第二種方案具有投資少、改造工作量小、停電時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。

　　因真空斷路器具有使用壽命長(zhǎng)、可頻繁操作、開(kāi)斷能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)少油開(kāi)關(guān)柜改造中應(yīng)作為首選開(kāi)關(guān)。對(duì)各變電站的少油開(kāi)關(guān)進(jìn)行分期實(shí)施技術(shù)改造，以實(shí)現(xiàn)變電站的無(wú)油化。采用真空斷路器整體替代原由的少油開(kāi)關(guān)，均采取保留柜體的技術(shù)改造方案，并對(duì)柜內(nèi)其他電氣設(shè)備根據(jù)其技術(shù)性能及投資情況，進(jìn)行相應(yīng)的產(chǎn)品換代和技術(shù)升級(jí)，同時(shí)對(duì)變電站的開(kāi)關(guān)柜柜體進(jìn)行整體整理和噴漆，以提高10kV（6kV）開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部電氣設(shè)備技術(shù)水平，也使開(kāi)關(guān)柜外觀也煥然一新。即節(jié)約了技術(shù)改造費(fèi)用，又減少因改造停電影響生產(chǎn)的時(shí)間，是今后開(kāi)關(guān)柜實(shí)施技術(shù)改造應(yīng)推廣的實(shí)用技術(shù)方案。

2.真空斷路器特點(diǎn)

　　真空斷路器在開(kāi)斷電流時(shí)，兩觸頭間就要產(chǎn)生電弧，電弧的溫度很高，能使觸頭材料蒸發(fā)，在兩觸頭間形成很多金屬蒸汽。由于觸頭周?chē)恰罢婵铡钡?，只有很少氣體分子，所以金屬蒸汽很快就跑向圍在觸頭周?chē)钠帘握稚?，以致在電流過(guò)零后極短的時(shí)間內(nèi)（幾微秒）觸頭間隙就恢復(fù)了原有的高“真空”狀態(tài)。因此真空斷路器的滅弧能力要比少油斷路器優(yōu)越得多。故真空斷路器具有如下特點(diǎn)：

　?、僭谡婵罩邢ɑ。娀『蜔霟釟怏w不外露，不飛濺到其它物體上。

　　②由于真空中耐壓強(qiáng)度高，觸頭之間距離大大縮短，相應(yīng)的動(dòng)作行程也短的多，動(dòng)導(dǎo)桿的慣性小，適用于頻繁操作。

　?、塾捎谡婵諗嗦菲鞯慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其具有，熄弧時(shí)間短、弧壓低、電弧能量小、觸頭損耗小，開(kāi)斷次數(shù)多。

　　④操作機(jī)構(gòu)小且重量輕，控制功率小，沒(méi)有火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)，故安全可靠。

　　⑤觸頭密封在真空中，不會(huì)因受潮氣、灰塵及有害氣體等影響而降低其技術(shù)性能。

　?、拚婵諗嗦菲髟谡跀喽搪冯娏鲿r(shí)，待故障排除后，無(wú)需檢修真空斷路器即可投入運(yùn)行。

　　上述特點(diǎn)在保證生產(chǎn)的連續(xù)性，提高作業(yè)率及安全可靠等方面，是其它斷路器所不能比的，所以真空斷路器成為中壓領(lǐng)域（6kV～10kV）中競(jìng)爭(zhēng)能力最強(qiáng)的開(kāi)關(guān)。至今我國(guó)已有幾十家生產(chǎn)真空斷路器的專(zhuān)業(yè)廠，部分專(zhuān)業(yè)廠引進(jìn)國(guó)外專(zhuān)利技術(shù)及生產(chǎn)線，使我國(guó)真空斷路器制造技術(shù)向國(guó)際先進(jìn)水平及標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，部分產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)際水準(zhǔn)。

3.真空斷路器操作過(guò)電壓抑制

　　真空斷路器的創(chuàng)操作過(guò)電壓直接威脅著電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，必須采取相應(yīng)的對(duì)策抑制真空斷路器的操作過(guò)電壓。結(jié)合萊鋼十幾年來(lái)真空斷路器的應(yīng)用實(shí)踐，筆者認(rèn)為抑制真空斷路器的操作過(guò)電壓?jiǎn)栴}，應(yīng)從兩個(gè)方面開(kāi)展工作;一是真空斷路器的設(shè)計(jì)選型，因我國(guó)生產(chǎn)真空斷路器的企業(yè)有幾十家，即使是同一系列的產(chǎn)品也有多家生產(chǎn)，各生產(chǎn)廠的技術(shù)裝備水平各異，有引進(jìn)國(guó)外專(zhuān)利技術(shù)生產(chǎn)的，也有引進(jìn)國(guó)外生產(chǎn)線生產(chǎn)的，也有和國(guó)外公司合作生產(chǎn)的。所以在真空斷路器的設(shè)計(jì)選型中，應(yīng)結(jié)合我國(guó)真空斷路器生產(chǎn)行業(yè)這一實(shí)際狀況，應(yīng)首選技術(shù)裝備先進(jìn)，檢測(cè)手段完善的生產(chǎn)企業(yè)，選用的產(chǎn)品系列應(yīng)是具有多年實(shí)際運(yùn)行實(shí)踐的主導(dǎo)產(chǎn)品。以致使所選用的產(chǎn)品具有低的截流值，以減少操作中產(chǎn)生截流過(guò)電壓。其二是必須同步設(shè)計(jì)操作過(guò)電壓吸收裝置，我國(guó)目前廣泛采用的過(guò)電壓吸收裝置可分為兩類(lèi)，即RC（電阻、電容器組合式）和氧化鋅壓敏電阻兩種形式。在對(duì)老式開(kāi)關(guān)柜改造中應(yīng)首選氧化鋅壓敏電阻方式，因此方式體積小、便于安裝，維護(hù)工作量小。

　　氧化鋅壓敏電阻具有抑制過(guò)電壓能力強(qiáng)、殘壓低、對(duì)浪涌響應(yīng)快、具有伏安特性對(duì)稱，在任何波形的正負(fù)極性浪涌電壓均能充分吸收，并具有通流容量大，放電后無(wú)續(xù)流等優(yōu)點(diǎn)，且其體積小便于安裝而得到廣泛的用于抑制真空短路器的操作過(guò)電壓。

　　氧化鋅壓敏電阻是以氧化鋅為主體，與微量的氧化鉍、氧化銻、氧化鈷、氧化錳等經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)制成的多晶體陶瓷非線性元件，氧化鋅晶體是低阻（1～10Ω/cm）的N型半導(dǎo)體，境界層是高阻（1010Ω/cm）的P型半導(dǎo)體，在正常電壓下（低電場(chǎng)強(qiáng)度）境界面呈高阻狀態(tài)，只有小的泄露電流流過(guò)，而在高電壓（高電場(chǎng)強(qiáng)度）時(shí)境界面電阻率會(huì)突然下降，呈低阻狀態(tài)，并具有雙向穩(wěn)壓管的伏安特性。氧化鋅壓敏電阻的參數(shù)選擇如下：

　?、贅?biāo)稱電壓;其標(biāo)稱電壓應(yīng)大于使用回路中的最大工頻電壓的幅值（Umax），且應(yīng)考慮標(biāo)稱電壓允許下降10%的因素，其計(jì)算公式為：

　　②殘壓UIA;氧化鋅壓敏電阻的殘壓值應(yīng)低于負(fù)載的試驗(yàn)電壓，通流容量一般應(yīng)選擇大于或等于100A，故殘壓值計(jì)算公式為：

　　式中：K1為沖擊系數(shù)，取K1=1.1;K2為壓敏電阻老化系數(shù)，取K2=1.05;Ue為負(fù)載額定工作電壓。