碗窯電站開關(guān)柜的技術(shù)改造

1　引　言
　　江山市碗窯電站于1997年5月投產(chǎn)發(fā)電，采用兩機(jī)一變接線方式，全站共有3 臺(tái)SN10 型少油斷路器，投運(yùn)幾年來存在著嚴(yán)重的故障隱患，表現(xiàn)為導(dǎo)電回路某相發(fā)熱和滲漏油。每年雖然化費(fèi)大量精力和時(shí)間處理這些問題，但都沒能從根本上予以解決。2001 年10 月，我們下決心對(duì)3 臺(tái)開關(guān)柜進(jìn)行了技術(shù)改造，用ZN28A 型真空斷路器取代了油斷路器。
　　
　　2　油斷路器存在的問題
　　2.1　油斷路器導(dǎo)電回路嚴(yán)重發(fā)熱
　　本站3 臺(tái)油斷路器生產(chǎn)期是偽劣產(chǎn)品充斥市場(chǎng)時(shí)期，產(chǎn)品質(zhì)量較差，其中35kV 出線開關(guān)啟動(dòng)驗(yàn)收時(shí)電力部門鑒定為不合格產(chǎn)品，責(zé)令限期更換。一號(hào)開關(guān)B 相、二號(hào)開關(guān)C 相投運(yùn)后就發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重發(fā)熱，絕緣油發(fā)黑，停電后檢查絕緣筒也發(fā)燙，但解體檢查觸頭燒灼情況并不嚴(yán)重，測(cè)觸頭行程、三相同期性、導(dǎo)電回路接觸電阻等均在合適范圍內(nèi)。多次處理并換油，發(fā)熱狀況仍未好轉(zhuǎn)。為監(jiān)測(cè)運(yùn)行溫度，在每臺(tái)油斷路器兩相絕緣筒外綁扎兩支酒精溫度計(jì)，觀察到正常相溫度只比室溫略高，發(fā)熱相溫度卻要比室溫高出10 多度。在這種運(yùn)行工況下，最擔(dān)心的是故障時(shí)帶負(fù)荷跳閘，將嚴(yán)重威脅運(yùn)行安全。
　　
　　2.2　滲漏油嚴(yán)重
　　少油式斷路器的又一通病是滲漏油問題。拐臂、放油螺釘、油標(biāo)等處是止?jié)B難點(diǎn)，最難以處理
　　的是絕緣筒與上下出線座結(jié)合部的滲油，采用環(huán)氧樹脂封堵，用耐油漆、密封膠涂敷都無濟(jì)于事，拆又拆不開，結(jié)果是年年處理年年滲，既污染了運(yùn)行環(huán)境，又留下安全隱患，影響了電站標(biāo)準(zhǔn)化管理。
　　綜合我站開關(guān)柜油斷路器存在的問題，2001年10 月，我們著手對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行了無油化改造。
　　
　　3　改造方案
　　從改造費(fèi)用、場(chǎng)地、改造的工作量諸方面考慮，采用換“芯”術(shù)改造，即保留原開關(guān)柜柜體，
　　僅將油斷路器撤下，換上真空斷路器，經(jīng)咨詢多家開關(guān)廠，用真空斷路器代換油斷路器技術(shù)工藝上完全可行。
　　3.1　真空斷路器選型
　　本站35kV 開關(guān)柜型號(hào)為GBC - 35 - 212 ，6kV開關(guān)柜型號(hào)為GG- 1AF7 - DA ，經(jīng)查閱開關(guān)廠家資料，采用ZN28A 型真空斷路器最為適合。
　　ZN28A 型真空斷路器為固定式開關(guān)柜專用斷路器，其本體自身不帶操動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般配合CD10 型電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)或CT10 彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。本站6KV 開關(guān)柜配的CD10 型操動(dòng)機(jī)構(gòu)正好適合，35KV 手車式開關(guān)柜的原CD 型操動(dòng)機(jī)構(gòu)配ZN28A - 35 型真空斷路器時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不夠合理，故將該操動(dòng)機(jī)構(gòu)改為CT10 型彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。
　　原柜油斷路器額定電流為1000A ，現(xiàn)選真空斷路器為1250A 的，其額定電流及短路開斷電流等都提高了一個(gè)級(jí)次，增大了工作可靠性。
　　3.2　結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　ZN28A 型真空斷路器的型式設(shè)計(jì)是專門取代SN10 型少油斷路器的，故更換時(shí)十分方便，其框架結(jié)構(gòu)及安裝尺寸與SN10 型少油斷路器完全相同，上下出線座鋁母排位置也能配合。該斷路器還具有壽命長、維護(hù)簡(jiǎn)單、無爆炸危險(xiǎn)、無污垢、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，并且適合于頻繁操作等比較苛刻的工作條件。
　　3.3　ZN28A 型真空斷路器的滅弧工作原理
　　ZN28A 型真空斷路器配用中封式縱磁場(chǎng)真空滅弧室，其滅弧原理與油斷路器有很大不同。當(dāng)動(dòng)、
　　靜觸頭在操動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下帶電分閘時(shí)，電弧在觸頭間隙的真空中燃燒。由于觸頭的特殊結(jié)構(gòu)，燃弧期間觸頭間隙會(huì)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目v向磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)可使電弧均勻分布在觸頭表面，以維持低的電弧電壓。并使真空滅弧室具有較高的弧后介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)速度、小的電弧能量和小的電腐蝕速率，從而提高斷路器的開斷短路電流的能力和觸頭電壽命。
　　
　　4　開關(guān)柜的改造實(shí)施過程
　　4.1　真空斷路器安裝前的檢查
　　貨到工地開箱后，應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行下列項(xiàng)目的檢查和維護(hù)：
　　1) 檢查滅弧室有無破裂漏氣，內(nèi)部有無氧化；
　　2) 檢查有無零部件損傷；
　　3) 檢查緊固件和電氣連接部件有無松動(dòng)和防松措施；
　　4) 檢查有無設(shè)置明顯的接地點(diǎn)；
　　5) 檢查運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)靈活無卡滯現(xiàn)象，在活動(dòng)構(gòu)件和摩擦面加少量潤滑油；
　　6) 清理整體表面灰塵污垢；
　　7) 進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)。
　　4.2　撤下少油斷路器
　　拆卸上下導(dǎo)電母排，卸開油斷路器與操動(dòng)機(jī)構(gòu)的垂直連桿及固定螺栓，將油斷路器移出開關(guān)柜。
　　4.3　安裝真空斷路器
　　小心將真空斷路器移進(jìn)開關(guān)柜，調(diào)正在構(gòu)架上的位置，將四個(gè)M16 螺栓穿過機(jī)架安裝孔固定在
　　構(gòu)架上。目測(cè)或用水平儀校正斷路器水平度正常。
　　令操動(dòng)機(jī)構(gòu)處于分閘位置，以其輔助開關(guān)延時(shí)動(dòng)斷觸點(diǎn)處于閉合位置為基準(zhǔn)，將機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)與主軸伸出機(jī)架側(cè)板的部分用圓錐銷連接，手動(dòng)試分、合斷路器。分、合閘狀態(tài)大致正常后，連接上下導(dǎo)電母排(有時(shí)需修正加工) 。注意安裝母排時(shí)應(yīng)保證搭接面接觸良好(涂導(dǎo)電膏) ，且母排對(duì)斷路器本體不應(yīng)有推、拉、扭等力。
　　4.4　調(diào)整試驗(yàn)
　　調(diào)整試驗(yàn)內(nèi)容為：手動(dòng)分、合閘真空斷路器，測(cè)量觸頭開距和接觸行程，測(cè)量分、合閘速度，測(cè)量三相不同期性及觸頭合閘彈跳時(shí)間等。
　　4.4.1　調(diào)整觸頭開距
　　觸頭開距技術(shù)要求：6kV 斷路器為11 ±1mm ，35kV 斷路器為
　　

　　如不符合要求，則通過增減緩沖器的調(diào)整片來達(dá)到。
　　4.4.2　調(diào)整接觸行程
　　斷路器合閘，測(cè)量接觸行程，然后分閘，調(diào)整接觸行程。
　　接觸行程技術(shù)要求：6kV 斷路器為4 ±1mm，35kV斷路器為
　　

　　如不滿足要求，可調(diào)整絕緣拉桿處的調(diào)整螺栓。該螺栓的螺距為1125mm，所以將螺栓旋出半圈，接觸行程會(huì)增加0.625mm ，反之減少0.625mm。三相接觸行程同時(shí)變化可調(diào)整操動(dòng)機(jī)構(gòu)垂直導(dǎo)桿來實(shí)現(xiàn)，此調(diào)整不會(huì)改變觸頭開距。
　　4.4.3　調(diào)整三相不同期性
　　接觸行程調(diào)好后，通電操作，用光線示波器或特性測(cè)試儀測(cè)量三相分、合閘不同期性。三相分、
　　合閘不同期性技術(shù)要求≤2ms。實(shí)測(cè)6kV 斷路器一般為0.45ms ，35kV 斷路器為0.8ms。如不符合要求，可分別調(diào)整各相觸頭接觸行程。注意調(diào)整時(shí)要保證絕緣拉桿和垂直導(dǎo)桿螺紋部分旋入螺母的深度不少于15mm。
　　4.4.4　測(cè)量平均分、合閘速度
　　用光線示波器或開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀測(cè)量斷路器的平均分、合閘速度。技術(shù)要求：6kV 斷路器的合閘速度為0.4 ～0.8mPs ，分閘速度為1 ±0.3mPs ，35kV 斷路器合閘速度為0.8 ±0.2mPs ，分閘速度為2.0 ±0.3mPs。如不合要求，可調(diào)整分閘彈簧長度來滿足。調(diào)整時(shí)注意，分閘彈簧拉緊是提高分閘速度和縮短分閘時(shí)間，但同時(shí)降低了合閘速度和延長了合閘時(shí)間，反之亦然。
　　4.4.5　測(cè)量觸頭合閘彈跳時(shí)間
　　用開關(guān)動(dòng)特性測(cè)試儀測(cè)量斷路器的合閘彈跳時(shí)間，6kV 斷路器應(yīng)≤2ms ，35kV 斷路器應(yīng)≤3ms。
　　4.4.6　測(cè)量導(dǎo)電回路直流電阻
　　測(cè)量導(dǎo)電回路直流電阻。技術(shù)要求： 6kV、35kV 斷路器均≤50μΩ。
　　4.4.7 　調(diào)整二次回路
　　斷路器更換后，原二次回路有些變化，輔助開關(guān)位置也有所變動(dòng)。通過調(diào)整輔助開關(guān)上的連桿與拐臂配合，使斷路器分、合閘回路及信號(hào)指示回路工作正常、準(zhǔn)確。注意調(diào)整時(shí)連桿與拐臂不能出現(xiàn)死點(diǎn)。
　　4.4.8 　調(diào)整弧觸指
　　手車式35kV 斷路器與柜體導(dǎo)電排連接的弧觸指，斷路器更換后將有較大的變化，需認(rèn)真進(jìn)行調(diào)整，保證三相6 只弧觸指都要準(zhǔn)確定位。
　　4.4.9 　進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)
　　在合閘狀態(tài)進(jìn)行相間、相對(duì)地，在分閘狀態(tài)進(jìn)行斷口間的工頻交流耐壓試驗(yàn)。技術(shù)要求： 6kV 斷路器為42kVP/min ；35kV 斷路器為95kVP/min。
　　4.5　操作試驗(yàn)
　　1) 高電壓操作試驗(yàn)5 次： 合閘110 %Ue 、分閘120 %Ue ；
　　2) 低電壓操作試驗(yàn)5 次： 合閘85 %Ue 、分閘65 %Ue ；
　　3) 額定電壓手動(dòng)、電動(dòng)各操作5 次；
　　4) 手動(dòng)慢分、慢合、檢查斷路器各部件工作情況應(yīng)無卡滯； 電動(dòng)分、合閘應(yīng)靈活可靠。
　　
　　5　投運(yùn)及維護(hù)
　　真空斷路器安裝調(diào)試合格，即可投入正常運(yùn)行。正常運(yùn)行的真空斷路器雖然穩(wěn)定可靠，但每年
　　仍應(yīng)定期進(jìn)行必要的維護(hù)檢查或試驗(yàn)，項(xiàng)目如下：
　　1) 進(jìn)行外觀全面清掃，給傳動(dòng)部件加潤滑油；
　　2) 檢查本體及操動(dòng)機(jī)構(gòu)各部位螺釘有無松動(dòng)；
　　3) 檢查合閘回路及操作回路，調(diào)整試驗(yàn)準(zhǔn)確；
　　4) 機(jī)械特性測(cè)量： 接觸行程、觸頭開距、同期性、分合閘速度、分合閘時(shí)間；
　　5) 測(cè)量導(dǎo)電回路直流電阻；
　　6) 測(cè)量一次和二次回路絕緣電阻；
　　7) 進(jìn)行工頻交流耐壓試驗(yàn)，以檢驗(yàn)真空滅弧室的真空度；
　　8) 檢查觸頭燒損厚度；
　　9) 整組分、合閘操作試驗(yàn)。
　　
　　6　結(jié)束語
　　本次開關(guān)柜技術(shù)改造由于論證充分，工作細(xì)致，準(zhǔn)備全面，3 臺(tái)開關(guān)改造總費(fèi)用僅8 萬余元，
　　工期僅化了3 天，改造效果明顯。
　　開關(guān)柜改造后兩年多來，真空斷路器運(yùn)行安全可靠，極大地減輕了檢修人員工作量，設(shè)備環(huán)境也大為改觀