碗窯電站開關柜的技術改造

1　引　言
　　江山市碗窯電站于1997年5月投產發電，采用兩機一變接線方式，全站共有3 臺SN10 型少油斷路器，投運幾年來存在著嚴重的故障隱患，表現為導電回路某相發熱和滲漏油。每年雖然化費大量精力和時間處理這些問題，但都沒能從根本上予以解決。2001 年10 月，我們下決心對3 臺開關柜進行了技術改造，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　油斷路器導電回路嚴重發熱
　　本站3 臺油斷路器生產期是偽劣產品充斥市場時期，產品質量較差，其中35kV 出線開關啟動驗收時電力部門鑒定為不合格產品，責令限期更換。一號開關B 相、二號開關C 相投運后就發現嚴重發熱，絕緣油發黑，停電后檢查絕緣筒也發燙，但解體檢查觸頭燒灼情況并不嚴重，測觸頭行程、三相同期性、導電回路接觸電阻等均在合適范圍內。多次處理并換油，發熱狀況仍未好轉。為監測運行溫度，在每臺油斷路器兩相絕緣筒外綁扎兩支酒精溫度計，觀察到正常相溫度只比室溫略高，發熱相溫度卻要比室溫高出10 多度。在這種運行工況下，最擔心的是故障時帶負荷跳閘，將嚴重威脅運行安全。
　　
　　2.2　滲漏油嚴重
　　少油式斷路器的又一通病是滲漏油問題。拐臂、放油螺釘、油標等處是止滲難點，最難以處理
　　的是絕緣筒與上下出線座結合部的滲油，采用環氧樹脂封堵，用耐油漆、密封膠涂敷都無濟于事，拆又拆不開，結果是年年處理年年滲，既污染了運行環境，又留下安全隱患，影響了電站標準化管理。
　　綜合我站開關柜油斷路器存在的問題，2001年10 月，我們著手對開關柜進行了無油化改造。
　　
　　3　改造方案
　　從改造費用、場地、改造的工作量諸方面考慮，采用換“芯”術改造，即保留原開關柜柜體，
　　僅將油斷路器撤下，換上真空斷路器，經咨詢多家開關廠，用真空斷路器代換油斷路器技術工藝上完全可行。
　　3.1　真空斷路器選型
　　本站35kV 開關柜型號為GBC - 35 - 212 ，6kV開關柜型號為GG- 1AF7 - DA ，經查閱開關廠家資料，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柜專用斷路器，其本體自身不帶操動機構，一般配合CD10 型電磁操動機構或CT10 彈簧操動機構。本站6KV 開關柜配的CD10 型操動機構正好適合，35KV 手車式開關柜的原CD 型操動機構配ZN28A - 35 型真空斷路器時傳動機構不夠合理，故將該操動機構改為CT10 型彈簧操動機構。
　　原柜油斷路器額定電流為1000A ，現選真空斷路器為1250A 的，其額定電流及短路開斷電流等都提高了一個級次，增大了工作可靠性。
　　3.2　結構特點
　　ZN28A 型真空斷路器的型式設計是專門取代SN10 型少油斷路器的，故更換時十分方便，其框架結構及安裝尺寸與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、維護簡單、無爆炸危險、無污垢、噪聲低等優點，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真空滅弧室，其滅弧原理與油斷路器有很大不同。當動、
　　靜觸頭在操動機構作用下帶電分閘時，電弧在觸頭間隙的真空中燃燒。由于觸頭的特殊結構，燃弧期間觸頭間隙會產生適當的縱向磁場。這個磁場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強度恢復速度、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　開關柜的改造實施過程
　　4.1　真空斷路器安裝前的檢查
　　貨到工地開箱后，應認真進行下列項目的檢查和維護：
　　1) 檢查滅弧室有無破裂漏氣，內部有無氧化；
　　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和防松措施；
　　4) 檢查有無設置明顯的接地點；
　　5) 檢查運動部件應靈活無卡滯現象，在活動構件和摩擦面加少量潤滑油；
　　6) 清理整體表面灰塵污垢；
　　7) 進行工頻耐壓試驗。
　　4.2　撤下少油斷路器
　　拆卸上下導電母排，卸開油斷路器與操動機構的垂直連桿及固定螺栓，將油斷路器移出開關柜。
　　4.3　安裝真空斷路器
　　小心將真空斷路器移進開關柜，調正在構架上的位置，將四個M16 螺栓穿過機架安裝孔固定在
　　構架上。目測或用水平儀校正斷路器水平度正常。
　　令操動機構處于分閘位置，以其輔助開關延時動斷觸點處于閉合位置為基準，將機構傳動系統與主軸伸出機架側板的部分用圓錐銷連接，手動試分、合斷路器。分、合閘狀態大致正常后，連接上下導電母排(有時需修正加工) 。注意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。
　　4.4　調整試驗
　　調整試驗內容為：手動分、合閘真空斷路器，測量觸頭開距和接觸行程，測量分、合閘速度，測量三相不同期性及觸頭合閘彈跳時間等。
　　4.4.1　調整觸頭開距
　　觸頭開距技術要求：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整片來達到。
　　4.4.2　調整接觸行程
　　斷路器合閘，測量接觸行程，然后分閘，調整接觸行程。
　　接觸行程技術要求：6kV 斷路器為4 ±1mm，35kV斷路器為
　　

　　如不滿足要求，可調整絕緣拉桿處的調整螺栓。該螺栓的螺距為1125mm，所以將螺栓旋出半圈，接觸行程會增加0.625mm ，反之減少0.625mm。三相接觸行程同時變化可調整操動機構垂直導桿來實現，此調整不會改變觸頭開距。
　　4.4.3　調整三相不同期性
　　接觸行程調好后，通電操作，用光線示波器或特性測試儀測量三相分、合閘不同期性。三相分、
　　合閘不同期性技術要求≤2ms。實測6kV 斷路器一般為0.45ms ，35kV 斷路器為0.8ms。如不符合要求，可分別調整各相觸頭接觸行程。注意調整時要保證絕緣拉桿和垂直導桿螺紋部分旋入螺母的深度不少于15mm。
　　4.4.4　測量平均分、合閘速度
　　用光線示波器或開關動特性測試儀測量斷路器的平均分、合閘速度。技術要求：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，可調整分閘彈簧長度來滿足。調整時注意，分閘彈簧拉緊是提高分閘速度和縮短分閘時間，但同時降低了合閘速度和延長了合閘時間，反之亦然。
　　4.4.5　測量觸頭合閘彈跳時間
　　用開關動特性測試儀測量斷路器的合閘彈跳時間，6kV 斷路器應≤2ms ，35kV 斷路器應≤3ms。
　　4.4.6　測量導電回路直流電阻
　　測量導電回路直流電阻。技術要求： 6kV、35kV 斷路器均≤50μΩ。
　　4.4.7 　調整二次回路
　　斷路器更換后，原二次回路有些變化，輔助開關位置也有所變動。通過調整輔助開關上的連桿與拐臂配合，使斷路器分、合閘回路及信號指示回路工作正常、準確。注意調整時連桿與拐臂不能出現死點。
　　4.4.8 　調整弧觸指
　　手車式35kV 斷路器與柜體導電排連接的弧觸指，斷路器更換后將有較大的變化，需認真進行調整，保證三相6 只弧觸指都要準確定位。
　　4.4.9 　進行工頻耐壓試驗
　　在合閘狀態進行相間、相對地，在分閘狀態進行斷口間的工頻交流耐壓試驗。技術要求： 6kV 斷路器為42kVP/min ；35kV 斷路器為95kVP/min。
　　4.5　操作試驗
　　1) 高電壓操作試驗5 次： 合閘110 %Ue 、分閘120 %Ue ；
　　2) 低電壓操作試驗5 次： 合閘85 %Ue 、分閘65 %Ue ；
　　3) 額定電壓手動、電動各操作5 次；
　　4) 手動慢分、慢合、檢查斷路器各部件工作情況應無卡滯； 電動分、合閘應靈活可靠。
　　
　　5　投運及維護
　　真空斷路器安裝調試合格，即可投入正常運行。正常運行的真空斷路器雖然穩定可靠，但每年
　　仍應定期進行必要的維護檢查或試驗，項目如下：
　　1) 進行外觀全面清掃，給傳動部件加潤滑油；
　　2) 檢查本體及操動機構各部位螺釘有無松動；
　　3) 檢查合閘回路及操作回路，調整試驗準確；
　　4) 機械特性測量： 接觸行程、觸頭開距、同期性、分合閘速度、分合閘時間；
　　5) 測量導電回路直流電阻；
　　6) 測量一次和二次回路絕緣電阻；
　　7) 進行工頻交流耐壓試驗，以檢驗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。
　　
　　6　結束語
　　本次開關柜技術改造由于論證充分，工作細致，準備全面，3 臺開關改造總費用僅8 萬余元，
　　工期僅化了3 天，改造效果明顯。
　　開關柜改造后兩年多來，真空斷路器運行安全可靠，極大地減輕了檢修人員工作量，設備環境也大為改觀