高壓開關設備設計原理及問題分析

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(遼寧朝陽當凱電力開關有限公司，遼寧 朝陽 122000)

1 引言

隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)用電和居民用電量的快速增長，10kV供電系統(tǒng)中金屬鎧裝抽出式開關設備由于供電安全可靠，操作簡單、檢修方便等優(yōu)點得到廣泛應用。盡管金屬鎧裝抽出式開關設備具備諸多優(yōu)點，但要不斷提高供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，仍需運維人員掌握其工作原理和基本結(jié)構(gòu)，定期檢測、維護，才能根據(jù)出現(xiàn)問題分析出原因并找到解決方案。本文就金屬鎧裝抽出式開關設備在結(jié)構(gòu)和工作原理進行闡述，對常見問題進行分析并提出處理方案。

2 金屬鎧裝抽出式開關設備結(jié)構(gòu)和工作原理闡述

金屬鎧裝抽出式開關設備主要由可抽出式斷路器(見圖1)、開關設備柜體(見圖2)和二次保護三大部分組成。

可抽出式斷路器由移動底盤車、彈簧操作機構(gòu)、真空滅弧室、動觸臂及動觸頭組成。底盤車作為可抽出式斷路器的推進機構(gòu)，可實現(xiàn)斷路器在試驗和工作位置之間的移動，輕便靈活；真空滅弧室和彈簧操作機構(gòu)為一體式、縱向磁場觸頭結(jié)構(gòu)，滅弧系統(tǒng)為杯狀磁場觸頭結(jié)構(gòu)，動靜觸頭采用梅花式結(jié)構(gòu)。真空斷路器具有“防跳”功能，在一次合閘指令下只合閘一次，機械壽命大于20000次，使用壽命長，同時具有互換性，減少檢修時間，有效地保證了供電的連續(xù)性。

圖1

開關設備柜體采用進口敷鋁鋅板，表面采用預處理工藝，其板材的下料、沖孔、折彎全部使用數(shù)控設備加工而成；開關設備柜體為組裝式結(jié)構(gòu)，具有良好的密封性，防護等級為IP4X,開關設備柜體中額電流值和結(jié)構(gòu)相同元件為標準件，具有互換性。

開關設備柜體分儀表室、斷路器室、母線室和電纜室四室。其中儀表室分內(nèi)外兩層門，門上安裝保護裝置等二次設備，內(nèi)、外門的開啟便于二次設備接線和檢修維護；開關設備的斷路器室為中置式結(jié)構(gòu)，內(nèi)裝抽出式斷路器；母線室內(nèi)安裝母排類導電體；電纜室內(nèi)安裝電流互感器、接地開關、避雷器、連接負荷側(cè)的電纜等電氣設備，各室之間導電體通過絕緣件固定支撐、絕緣隔離，實現(xiàn)各室相互獨立，有各自的泄壓通道，保證設備故障時產(chǎn)生的壓力排出時不傷害現(xiàn)場的操作人員，同時避免發(fā)生故障時殃及其它，將故障損失降到最小。

圖2

保護部分的核心是微機保護裝置，裝置集成保護、控制、測量、監(jiān)視、通訊功能于一體，帶遙測、遙控、遙信、遙調(diào)功能。其通過接入的電流互感器，電壓互感器等測量元件的信號對回路的狀態(tài)進行監(jiān)視，控制以及保護。根據(jù)整定值進行過流、速斷、差動、定時限等動作，實現(xiàn)對變壓器、電機和線路等電氣設備的保護，控制斷路器迅速切除故障的電氣設備，控制故障影響范圍。

為滿足電力行業(yè)的“五防”要求，開關設備柜體、斷路器本體以及開關柜和斷路器之間進行了相應的“五防”設計：(1)斷路器分合閘回路中串接電氣五防鎖，只有插入與之對應的鑰匙時，斷路器才能進行分、合閘操作，即實現(xiàn)“五防”中的防止誤分、誤合斷路器；(2)斷路器在合閘狀態(tài)，其本體搖進搖出機構(gòu)被鎖定，斷路器不能在工作和試驗位置之間移動，即實現(xiàn)“五防”中的防止帶負荷分、合隔離開關或隔離插頭；(3)開關設備內(nèi)的接地開關和斷路器之間機械聯(lián)鎖，斷路器在工作位置接地開關不能合閘，實現(xiàn)“五防”中的防止帶電合接地刀(或掛接地線)；(4)接地開關在合位，斷路器和軌道之間機械聯(lián)鎖，保證斷路器不能從試驗位置進入工作位置，實現(xiàn)“五防”中的防止帶接地線合閘；(5)接地開關和開關設備柜體前后下門之間機械聯(lián)鎖，保證在帶電狀態(tài)下，接地刀閘在分閘分位，前后下門不能打開，反之當前后下門打開時，接地刀不能由合閘位置轉(zhuǎn)為分閘位置，實現(xiàn)“五防”中的防止誤入帶電間隔。

3 金屬鎧裝抽出式開關設備常見故障的分析和處理：列表分析

(1)斷路器不能合閘

表1

(2)斷路器不能分閘

表2

(3)合/分閘電磁線圈燒壞

表3

(4)斷路器主回路電阻超標：標準≤50μΩ(630A)、≤45μΩ(1250A)

(5)斷路器不能搖進或拉出

表5

(6)斷路器儲能后自動合閘

表6

(7)斷路器儲能電機不停

表7

(8)斷路器不儲能

表8

(9)斷路器開距超標

表9

(10)斷路器接觸行程超標

表10

綜上所述，為了保證變電站內(nèi)開關設備的正常穩(wěn)定運行，運維人員不但要掌握開關設備的結(jié)構(gòu)，熟悉設備常見問題及處理方法，而且要對開關設備要進行定期維護，當開關設備出現(xiàn)故障時解決方案胸有成竹，問題及時發(fā)現(xiàn)、及時解決，防患于未然，把故障影響降到最低，從而提高供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

[1] GB3906-2006 3～35kV交流金屬封閉開關設備[S].

[2] GB11022-89高壓開關設備通用技術條件[S].