浅析10kV户外配电开关的运行维护

所属栏目：电力论文
发布时间：2012-12-07 09:55:16  更新时间：2012-12-07 09:30:12

摘要:文章分析了10 kV 户外配电开关的类型以及技术特点、并阐述了10kV户外配电开关的选用与维护检修。

关键词: 配电开关 维护检修 10kV配电

1 10 kV 户外配电开关类型及特点

1.1 户外弹簧操动机构真空断路器

国产真空断路器中, 占主体的都是采用独立弹簧机构, 其操作过程必须先拉长弹簧储能, 通过弹簧储存的能量完成合闸、分闸操作。有些机构有单独的型号如CT23 型由专业厂生产, 由于此类机构是从早期产品不断更新和改进而来, 其零部件已大为减少, 结构比较简单、直观, 可靠性及稳定性也得到了很大的提高, 维护与使用都较容易。这类机构能很好的满足真空断路器的分、合闸操作的要求, 可保证负荷电流、短路电流的开断性能。

1.2 户外永磁操动机构真空断路器

结构上永磁机构有双线圈双稳态和单线圈单稳态等品种, 前者是用永磁体使断路器保持在合闸或分闸位置; 后者在合分闸时对同一线圈通以极性相反的电流, 合闸位置由永磁保持而分闸操作必须是电磁启动弹簧操作, 分闸位置多数由弹簧保持。

2 种结构的电磁线圈都不需要长期带电, 结构和性能既有相同之处也各具有优劣。单线圈单稳态结构使用了一个电磁线圈来控制分、合闸操作, 从而简化了机械的整体结构, 减小了机构体积, 但在合闸位置不仅要克服触头弹簧压力, 还要为分闸弹簧储能, 所需保持力更大。新的磁路设计增大了合闸保持力, 同时可减小对合闸时线圈电流的要求。

永磁机构真空断路器具有体积小、重量轻、结构简单、操作可靠、免维护、使用寿命长等优点, 但由于受各方面技术限制, 目前还未大量采用。

1.3 户外真空负荷开关

有很多户外真空负荷开关的基本结构与上述箱式真空断路器的相同, 但多数配用手动弹簧操动机构, 没有开断短路电流的任务。典型的箱式结构产品如FZW28(VSP5) 型, 采用以SF6 气体作为绝缘介质结合真空灭弧的方式, 内置有隔离断口与真空灭弧室触头联动, 采用全密封瓷套电缆浇注出线, 长约2 m的绝缘电缆接头水平布置在两侧, 可悬挂式安装。

1.4 户外SF6 断路器

户外SF6 断路器以国产LW3 为代表, 采用箱式结构, 箱内充有额定压力为0.25 MPa 或0.35 MPa( 20 ℃下, 表压) 的SF6 气体作为绝缘和灭弧介质, 采用旋弧式灭弧原理。根据需要可配装电流互感器, 也

可派生带外隔离开关的结构。作为户外柱上断路器使用时可采用单杆安装或双杆平台安装方式。典型产品额定电流为630 A 及1 250 A, 额定短路开断电流为16 kA。产品可配手动储能弹簧、电动储能弹簧或直流电磁操动机构, 因而有多种操作方式。有企业派生为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等型号, Ⅰ型断路器为配手动储能弹簧操作机构, 主要用于10 kV 分支线路; Ⅱ型断路器为配直流电磁操动机构; Ⅲ、Ⅳ型断路器配用弹簧操动机构, 均可实现一次重合闸操作, 主要用作中小型变电所10 kV 侧出口断路器或主开关, 也适用于控制和保护单台10 kV 及以下高压电器设备。

1.5 户外SF6 负荷开关

SF6 负荷开关典型国产产品如FLW34 型, 采用不锈钢全封闭焊接结构, 利用SF6 气体良好的绝缘性能, 同时通过旋弧或吹弧方式在SF6 气体中熄灭电弧, 开断性能比较优良。产品设有SF6 气体高、低压力保护装置, 瓷套管采用电缆出线方式, 采用过中弹簧操动机构, 通过弹簧瞬间释放能量实现分、合闸操作, 具有电动储能直接合、分或手动直接合、分操作功能。

1.6 户外空气式负荷开关

目前使用的户外空气式负荷开关都是产气式产品, 其型号有FKW17、FKW18 等。FKW17 型产品本体由隔离开关和产气灭弧室组成, 采用手动操动机构, 分闸时使产气灭弧室触头先行开断灭弧, 然后打开隔离开关。产气式负荷开关开断性能不如真空和SF6 负荷开关稳定, 灭弧性能与开断电流的大小有关, 结构上要求灭弧触头和隔离刀闸的动作顺序严格配合, 所以市场占有份额较少。

NPS 型柱上负荷隔离开关是一种采用空气灭弧室的摇摆型开关———隔离器。

2 10 kV户外配电开关与馈线远方终端( FTU)的使用

随着通信技术和计算机技术的发展, 对电力自动化的要求越来越高, 在配电网自动化中, 户外开关通常采用的方式是配电开关加上FTU 装置, 通过通信介体与主站相联, 完成自动化指令。

在FTU 的配合上, 目前国产真空断路器与进口或引进国外技术生产的配电开关有一定的技术差异, 主要表现在信号的采集上。进口开关都采用容性电流和电压传感器, 信号为容性信号, 与电流实际信号有一个电位角度差, FTU 装置必须进行信号计算补差, 因此对上传的计量值提出了更高要求。

国产开关都采用传统的电流互感器和电压互感器,信号的处理方便直接, 对技术要求和成本都比较有利, 但可靠性、外形体积及质量上存在差距。

3 10 kV 户外配电开关的选用及检测

3.1 把好选型关

( 1) 真空灭弧室的选择。真空灭弧室是真空断路器的最主要元件, 按外壳材料有陶瓷和玻璃两类。

陶瓷真空灭弧室的制造采用一次封排工艺和先进的焊接技术, 密封性能较好, 机械强度高, 爬距大,电寿命较长, 开断容量大, 产品质量稳定一致性好。因此, 陶瓷真空灭弧室的缺陷率低, 应作为首选。

( 2) 操动机构选择。采用的弹簧操动机构应是少维护免维护产品, 可允许少量简单的维护工作, 维护周期应较长, 有条件时可采用永磁操动机构。

3.2 做好调试和交接试验工作

认真做好10 kV 户外真空断路器调试及交接试验工作, 及时发现各种异常情况, 例如真空灭弧室可能的漏气、附属绝缘件击穿、机构( 含连杆、分合闸缓冲器等) 异常及机械特性( 弹跳、速度、同期等)不良等, 必须对存在的缺陷进行处理后才能投入运行。

3.3 运行中进行定期检测

真空断路器本体常见的缺陷主要有真空灭弧室慢性漏气、绝缘件击穿等, 在目前仍未有完善的在线监测手段的情况下, 定期采用耐压试验是检测这些缺陷的主要手段。

4 10 kV 户外配电开关的维护及检修

4.1 加强运行巡视及维护

在操作中须注意观察有无异常现象, 例如在分闸操作中开关断开后检查电缆头的带电显示装置有无显示带电; 拉开母线侧刀闸时观察刀口有无火花, 以判断真空灭弧室是否良好。

针对新投产开关拒动次数较多的情况, 公司规定在投运1 年后对机构进行1 次维护工作, 重新测量开关的机械特性, 包括分合闸线圈的动作电压值等, 并尽可能利用停电机会每年维护1 次。

4.2 户外真空断路器的检修

( 1) 检修工作过渡到状态检修的模式

对于配电开关长期以来采用的是周期检修的方法, 但随着开关设备质量的不断提高, 已经开始过渡到状态检修的模式。真空断路器的检修主要针对机构检修, 灭弧室本体不能检修但应作试验鉴定。检修

工作严格执行有关检修规程、规定和检修工艺导则,保证检修质量。

( 2) 极限开断电流值统计

真空断路器在达到极限开断电流值时, 应更换真空泡。断路器的极限开断电流累计值可由厂家给定的额定开断电流及满容量开断次数计算得出:

IΣ= n ×Ikn ( 1)

式中: n 为满容量开断次数; I kn

为额定短路开断电流。

具体统计极限开断电流累计值时, 包括以下2 项。

① 正常负荷电流开断: I′Σ = n1 ×In , 其中n1为正常电流开断次数; In

为开关额定工作电流。

② 短路开断: I″Σ= n2 ×Ik, 其中n2为短路电流开断次数; Ik

为10 kV 母线最大开断电流( 由调度提供) 。

5 结束语

综上所述：配电开关用于户外架空线路中其质量应进一步提高, 主要要求有: ( 1) 用户使用在户外安装与维护不方便, 必须有极高的可靠性; ( 2) 要求外形小、质量轻、安装使用条件广泛; ( 3) 提供更可靠的二次智能电子装置, 具有可靠的配网自动化接口。