應用真空斷路器改造少油斷路器工程實踐

1.概述

　　我國10kV（6kV）供配電網(wǎng)中仍有少油斷路器在運行，隨著科學技術(shù)的進步及用戶對供電可靠性提出更高的要求，這部分開關(guān)柜均面臨著技術(shù)改造。其改造方案可分為兩類;一是開關(guān)柜的整體更新;二是保留開關(guān)柜的柜體，僅對內(nèi)部電氣設備進行更新?lián)Q代。第一種方案其投資大、改造工作量大、停電時間長，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、停電時間短等優(yōu)點而被廣泛采用。

　　因真空斷路器具有使用壽命長、可頻繁操作、開斷能力強、結(jié)構(gòu)簡單、維護工作量少等優(yōu)點，在對少油開關(guān)柜改造中應作為首選開關(guān)。對各變電站的少油開關(guān)進行分期實施技術(shù)改造，以實現(xiàn)變電站的無油化。采用真空斷路器整體替代原由的少油開關(guān)，均采取保留柜體的技術(shù)改造方案，并對柜內(nèi)其他電氣設備根據(jù)其技術(shù)性能及投資情況，進行相應的產(chǎn)品換代和技術(shù)升級，同時對變電站的開關(guān)柜柜體進行整體整理和噴漆，以提高10kV（6kV）開關(guān)柜內(nèi)部電氣設備技術(shù)水平，也使開關(guān)柜外觀也煥然一新。即節(jié)約了技術(shù)改造費用，又減少因改造停電影響生產(chǎn)的時間，是今后開關(guān)柜實施技術(shù)改造應推廣的實用技術(shù)方案。

2.真空斷路器特點

　　真空斷路器在開斷電流時，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。由于觸頭周圍是“真空”的，只有很少氣體分子，所以金屬蒸汽很快就跑向圍在觸頭周圍的屏蔽罩上，以致在電流過零后極短的時間內(nèi)（幾微秒）觸頭間隙就恢復了原有的高“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：

　?、僭谡婵罩邢ɑ?，電弧和熾熱氣體不外露，不飛濺到其它物體上。

　　②由于真空中耐壓強度高，觸頭之間距離大大縮短，相應的動作行程也短的多，動導桿的慣性小，適用于頻繁操作。

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

　?、懿僮鳈C構(gòu)小且重量輕，控制功率小，沒有火災和爆炸危險，故安全可靠。

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

　　⑥真空斷路器在遮斷短路電流時，待故障排除后，無需檢修真空斷路器即可投入運行。

　　上述特點在保證生產(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）中競爭能力最強的開關(guān)。至今我國已有幾十家生產(chǎn)真空斷路器的專業(yè)廠，部分專業(yè)廠引進國外專利技術(shù)及生產(chǎn)線，使我國真空斷路器制造技術(shù)向國際先進水平及標準化發(fā)展，部分產(chǎn)品已達到國際水準。

3.真空斷路器操作過電壓抑制

　　真空斷路器的創(chuàng)操作過電壓直接威脅著電氣設備的安全運行，必須采取相應的對策抑制真空斷路器的操作過電壓。結(jié)合萊鋼十幾年來真空斷路器的應用實踐，筆者認為抑制真空斷路器的操作過電壓問題，應從兩個方面開展工作;一是真空斷路器的設計選型，因我國生產(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，有引進國外專利技術(shù)生產(chǎn)的，也有引進國外生產(chǎn)線生產(chǎn)的，也有和國外公司合作生產(chǎn)的。所以在真空斷路器的設計選型中，應結(jié)合我國真空斷路器生產(chǎn)行業(yè)這一實際狀況，應首選技術(shù)裝備先進，檢測手段完善的生產(chǎn)企業(yè)，選用的產(chǎn)品系列應是具有多年實際運行實踐的主導產(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)生截流過電壓。其二是必須同步設計操作過電壓吸收裝置，我國目前廣泛采用的過電壓吸收裝置可分為兩類，即RC（電阻、電容器組合式）和氧化鋅壓敏電阻兩種形式。在對老式開關(guān)柜改造中應首選氧化鋅壓敏電阻方式，因此方式體積小、便于安裝，維護工作量小。

　　氧化鋅壓敏電阻具有抑制過電壓能力強、殘壓低、對浪涌響應快、具有伏安特性對稱，在任何波形的正負極性浪涌電壓均能充分吸收，并具有通流容量大，放電后無續(xù)流等優(yōu)點，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)過高溫燒結(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型半導體，境界層是高阻（1010Ω/cm）的P型半導體，在正常電壓下（低電場強度）境界面呈高阻狀態(tài)，只有小的泄露電流流過，而在高電壓（高電場強度）時境界面電阻率會突然下降，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：

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

　?、跉垑篣IA;氧化鋅壓敏電阻的殘壓值應低于負載的試驗電壓，通流容量一般應選擇大于或等于100A，故殘壓值計算公式為：

　　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為負載額定工作電壓。