小型化戶內(nèi)金屬鎧裝移開式開關(guān)柜在水電站改造中的應(yīng)用

董彩宏，韓　寧，聶金平

(石家莊科林電氣股份有限公司，河北 石家莊 050200)

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小型化戶內(nèi)金屬鎧裝移開式開關(guān)柜在水電站改造中的應(yīng)用

董彩宏，韓寧，聶金平

(石家莊科林電氣股份有限公司，河北 石家莊 050200)

摘要：某水電站6 kV高壓開關(guān)柜存在五防不完善、保護(hù)拒動(dòng)、設(shè)備老化等常見故障，針對防護(hù)等級(jí)、絕緣、設(shè)備功能落后等方面存在的問題進(jìn)行了技術(shù)改造和柜體結(jié)構(gòu)升級(jí)，使高壓開關(guān)柜在可靠性、簡便性及運(yùn)行、保護(hù)方面得到了較大提升，從而提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性、可靠性，實(shí)現(xiàn)了水電站運(yùn)行的自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)化。圖2幅。

關(guān)鍵詞：水電站；技術(shù)改造；開關(guān)柜；真空斷路器；微機(jī)保護(hù)裝置

1概述

某小型水電站原有裝機(jī)容量為4×1 000 kW，于1980年投入運(yùn)行，原6 kV開關(guān)柜為GG—1A型高壓開關(guān)設(shè)備，主開關(guān)為SN—10少油斷路器。此設(shè)備沒有完善的五防功能，絕緣老化嚴(yán)重，事故率高，技術(shù)性能改變超出了允許范圍，嚴(yán)重威脅著發(fā)電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2改造前開關(guān)柜狀況

2.1五防措施不完善

開關(guān)柜倒閘操作完全依靠人為判據(jù)，門鎖損壞嚴(yán)重，導(dǎo)致事故率高。

2.2斷路器技術(shù)落后，保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)

主開關(guān)為少油斷路器，易漏油，造成開關(guān)不能在安全滅弧情況下切斷事故電路，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成斷路器爆炸起火。CD型電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘功耗大，機(jī)構(gòu)存在卡澀、部件變形、脫扣失靈等問題，有可能造成保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)。此外，原保護(hù)為常規(guī)繼電器保護(hù)，其靈敏度和準(zhǔn)確度都存在問題。

2.3抗諧振能力差

6.3 kV系統(tǒng)的PT均沒有防諧振裝置，鐵磁諧振發(fā)生時(shí)，極易燒壞高壓熔斷器或電壓互感器。

2.4防護(hù)等級(jí)低

防護(hù)等級(jí)低，主母線柜頂裸露。正常運(yùn)行時(shí)電氣設(shè)備不可避免地會(huì)受到潮濕空氣、塵土污垢等外部因素影響，為絕緣降低埋下隱患。原開關(guān)柜各隔室沒有明顯分區(qū)，發(fā)生事故時(shí)易引起事故擴(kuò)大。

2.5關(guān)鍵部件老化

開關(guān)柜的關(guān)鍵部件經(jīng)多年運(yùn)行，均接近設(shè)計(jì)壽命，再由于短路事故或者操作不當(dāng)導(dǎo)致的元件加速老化、變質(zhì)，高壓開關(guān)柜的整體性能也隨之降低，成為事故的誘因。

綜上所述，原有開關(guān)柜落后的技術(shù)性能及常見的故障嚴(yán)重影響了發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，給機(jī)組安全帶來了隱患，對高壓開關(guān)柜的改造勢在必行。

3改造后開關(guān)柜特性

改造后的高壓開關(guān)柜選用戶內(nèi)金屬鎧裝移開式開關(guān)柜KYN28B—12，主開關(guān)為真空斷路器，配微機(jī)保護(hù)裝置，具有斷路器本體與彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)一體式結(jié)構(gòu)，電壓互感器也進(jìn)行了無油化改造。整體設(shè)備滅弧性能穩(wěn)定，耐腐蝕性能高，絕緣性能好，適合頻繁操作。整體一次系統(tǒng)方案由4面機(jī)組柜、2面主變柜、1面母線設(shè)備柜組成。

3.1主要參數(shù)

主母線額定電流：1 250 A

額定電壓：6.3 kV

額定短路開斷電流：31.5 kA

額定短路開斷次數(shù)：50次

額定峰值耐受電流：80 kA

額定短時(shí)耐受電流：31.5 kA

額定短時(shí)耐受時(shí)間：4 s

機(jī)械壽命：20 000次

圖1改造前柜型示意

3.2電氣方案優(yōu)化

改造前高壓配電室內(nèi)開關(guān)柜及勵(lì)磁柜共計(jì)11面，直流系統(tǒng)容量為300 Ah。改造后結(jié)合發(fā)電機(jī)組無刷勵(lì)磁特性，將勵(lì)磁變壓器(容量2 000 VA)及勵(lì)磁PT均裝于相應(yīng)的機(jī)組開關(guān)柜內(nèi)；開關(guān)柜由11面簡化為7面，縮短了動(dòng)力電纜及控制電纜長度，降低了施工難度。母線PT及機(jī)端PT加裝了防諧振裝置，最大限度保護(hù)了高壓熔斷器及PT裝置,進(jìn)、出線端加裝了帶電顯示裝置，具有完善的五防閉鎖功能。由于采用了彈簧操作機(jī)構(gòu)，直流系統(tǒng)由300 Ah改為了100 Ah免維護(hù)鉛酸蓄電池系統(tǒng)。

3.3不改動(dòng)現(xiàn)場基礎(chǔ)，柜體結(jié)構(gòu)優(yōu)化

改造前柜型為GG—1A,外形尺寸為1 200 mm×1 200 mm×3 100 mm(寬×深×高，見圖1)。但市場上常規(guī)的中置柜柜深均為1 500 mm，這樣就會(huì)造成用戶必須修改現(xiàn)場地基的問題，但往往水電站的基礎(chǔ)是無法改動(dòng)的。

圖2改造后柜型示意

為了減小改造工程工作量，改造后的高壓開關(guān)柜選用的是石家莊科林電氣股份有限公司專利產(chǎn)品：小型化的戶內(nèi)金屬鎧裝移開式開關(guān)柜KYN28B—12，外形尺寸為800 mm×1 200 mm×2 200 mm(寬×深×高)。此柜型完全具備常規(guī)中置柜的所有優(yōu)點(diǎn)，其獨(dú)特特點(diǎn)在于安裝基礎(chǔ)與原有柜型安裝基礎(chǔ)完全通用，電纜溝及基礎(chǔ)槽鋼均不用重新施工制作，省去了土建施工費(fèi)用，縮短了施工周期；并且可以靠墻安裝，內(nèi)部設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)前檢修(見圖2)。開關(guān)設(shè)備主要電氣元件都有其獨(dú)立的隔室，即斷路器手車室、母線室、電纜室、繼電器儀表室。各隔室間防護(hù)等級(jí)都達(dá)到了IP2X；除繼電器室外，其他三隔室都分別有其泄壓通道。由于采用了中置式形式，電纜室位置大大增加，因此設(shè)備可接多路電纜。開關(guān)設(shè)備內(nèi)裝有安全可靠的連鎖裝置，完全滿足五防的要求。

3.4保護(hù)功能升級(jí)

保護(hù)系統(tǒng)由原來的常規(guī)電磁保護(hù)升級(jí)到了微機(jī)保護(hù)。所有保護(hù)裝置及計(jì)量表計(jì)均為中控室集中組屏，由于CT、PT的信號(hào)需要遠(yuǎn)距離傳輸，開關(guān)柜內(nèi)的互感器都按加大容量配置，機(jī)組、主變差動(dòng)保護(hù)CT的容量由原來的15 VA提高到了30 VA，PT的保護(hù)繞組容量由原來的40 VA提高到了100 VA。另外，還配置了智能顯示屏，通過網(wǎng)絡(luò)提供電力系統(tǒng)故障信息，有助于運(yùn)行部門對事故的分析和處理，系統(tǒng)保護(hù)性能得到了改善，動(dòng)作更加可靠、靈敏，大大降低了拒動(dòng)、誤動(dòng)的概率，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)化運(yùn)行。

4結(jié)語

2014年2月，該水電站對新設(shè)備進(jìn)行了安裝、調(diào)試，通過1 a多的運(yùn)行，改造后的6 kV開關(guān)柜與原開關(guān)柜相比，外形美觀、節(jié)約空間、操作簡單、安全可靠。由于采用了新技術(shù)，加大了科技含量，以最小的投入獲得了最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，提高了水電站的自動(dòng)化水平，有很完善的中央保護(hù)及信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了少人值班和遠(yuǎn)方監(jiān)控。

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責(zé)任編輯吳昊

作者簡介：董彩宏(1966-)，女，工程師，主要從事水電站自動(dòng)化系統(tǒng)的研究工作。

收稿日期：2016-01-05

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