三峽船閘變電所0.4kV配電系統(tǒng)斷路器換型探究

楊偉君 黎攀 王禮侖

摘 要：三峽船閘變電所0.4kV斷路器是三峽船閘配電系統(tǒng)的重要組成部分，為三峽船閘各現(xiàn)地機(jī)房、集中監(jiān)控系統(tǒng)及其它輔助設(shè)備提供電源。自2003年投入運(yùn)行以來(lái)，斷路器已實(shí)現(xiàn)不間斷運(yùn)行17年，本文介紹了三峽船閘0.4kV斷路器的運(yùn)行情況，論述了換型的必要性，重點(diǎn)分析了換型的注意事項(xiàng)，為后期改造換型工作提供了參考。

關(guān)鍵詞：三峽船閘;斷路器;換型

中圖分類(lèi)號(hào)：U641 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2021）02-0104-02

三峽船閘0.4kV配電系統(tǒng)斷路器是三峽船閘0.4kv系統(tǒng)的重要組成設(shè)備，自2003年投入運(yùn)行以來(lái)已連續(xù)運(yùn)行使用長(zhǎng)達(dá)17年，其使用壽命已接近末期，設(shè)備完好率出現(xiàn)明顯下降。由于產(chǎn)品更新?lián)Q代，原有產(chǎn)品現(xiàn)已停產(chǎn)，導(dǎo)致運(yùn)行維保單位在進(jìn)行產(chǎn)品備件采購(gòu)時(shí)遇到諸多麻煩。因此，開(kāi)展三峽船閘0.4kv斷路器的換型探究顯得十分必要。

1三峽船閘0.4kv系統(tǒng)

1.1 三峽船閘0.4kv系統(tǒng)簡(jiǎn)介

三峽船閘變電所共有4個(gè)互不聯(lián)絡(luò)的0.4kv系統(tǒng)，分別布置在1#、2#、3#、4#變電站。0.4kv進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)及饋線柜均采用MLS分段隔離式開(kāi)關(guān)柜，一次回路選用的斷路器主要是MT系列和NS系列斷路器。 它不僅對(duì)三峽船閘現(xiàn)地子站提供電源，而且對(duì)現(xiàn)地子站對(duì)應(yīng)閘首電氣控制回路起保護(hù)及監(jiān)測(cè)作用，一旦發(fā)生短路等故障，開(kāi)關(guān)能迅速切斷主回路，保護(hù)電氣設(shè)備損壞，對(duì)船閘運(yùn)行具有重要作用。

1.2 三峽船閘0.4kv斷路器布置及使用情況

根據(jù)各閘首電氣設(shè)備的功率的差異，三峽船閘的每個(gè)變電所0.4kV斷路器容量大小和數(shù)量將不同，其類(lèi)型分為MT08H1、MT20H1、MT40H1、MT50H1、NS100H、NS250H、NS630H。MT08H1斷路器主要為啟閉機(jī)房和排水泵房供電;MT40H1斷路器主要作為0.4kV母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān);NS100H、NS250H、NS630H主要為各啟閉機(jī)房照明電源箱和閘面檢修電源箱供電。

1.3 三峽船閘0.4kv斷路器換型的必要性

三峽船閘變電所0.4kV系統(tǒng)在十幾年的運(yùn)行期間，總體上設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，但是設(shè)備的問(wèn)題逐漸暴露顯現(xiàn)出來(lái)。目前，三峽船閘變電所0.4kV系統(tǒng)開(kāi)關(guān)存在以下問(wèn)題：

（1）相當(dāng)數(shù)量的開(kāi)關(guān)已出現(xiàn)嚴(yán)重老化、性能下降等缺陷，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)工作穩(wěn)定性明顯降低。

（2）目前三峽船閘變電所0.4kV系統(tǒng)的主要設(shè)備如框架式斷路器、塑殼斷路器均已停產(chǎn)，給維保造成一定的困難。

（3）目前三峽船閘新建系統(tǒng)帶來(lái)的用電需求增多以及設(shè)備設(shè)施更新改造帶來(lái)的用電負(fù)荷變化，導(dǎo)致三峽船閘各變電所的備用開(kāi)關(guān)也幾乎用盡。

綜上所述、為了增加供電的可靠性，保障三峽船閘安全運(yùn)行，對(duì)現(xiàn)有的0.4kv斷路器進(jìn)行換型改造是必然的趨勢(shì)，開(kāi)展三峽船閘0.4kv斷路器的換型研究已迫在眉睫。

2斷路器的分類(lèi)及技術(shù)指標(biāo)

2.1斷路器的主要類(lèi)型

低壓斷路器是一種不僅可以接通和分?jǐn)嗾Ｘ?fù)荷電流和過(guò)負(fù)荷電流，還可以接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯拈_(kāi)關(guān)電器。低壓斷路器在電路中除起通斷控制作用外，還具有保護(hù)功能，如過(guò)負(fù)荷、短路、欠壓和漏電保護(hù)等。從結(jié)構(gòu)形式上劃分，低壓斷路器可分為框架式斷路器、塑殼式斷路器、微型短路器。

框架式斷路器又稱(chēng)萬(wàn)能式斷路器，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上將所有的零部件都安裝于一個(gè)絕緣的金屬框架內(nèi)，其特點(diǎn)是容量大、極限短路分?jǐn)嗄芰Ω卟⑶揖哂凶銐虻亩虝r(shí)耐受電流，這使得框架式斷路器具有良好的選擇性和穩(wěn)定性，多用于作為低壓配電系統(tǒng)的主開(kāi)關(guān)以及重要主干線的保護(hù)[1]。

塑殼式斷路器又稱(chēng)裝置式斷路器，所有零件都密封于外殼中，輔助觸點(diǎn)、欠壓脫扣器以及分勵(lì)脫扣器等多采用模塊化，由于結(jié)構(gòu)非常緊湊，塑殼式短路器基本不能檢修。塑殼式斷路器的主要的特點(diǎn)是體積小、接觸防護(hù)好、安裝使用方便、價(jià)格相對(duì)便宜，但其短路分?jǐn)嗄芰Φ?，選擇性和短時(shí)耐受能力差。因此，塑殼式斷路器主要用于未端線路和一些分干線，主要作電動(dòng)機(jī)、小容量配電線路。

微型斷路器簡(jiǎn)稱(chēng)微斷，從嚴(yán)格意義上說(shuō)，微型斷路器也是塑殼斷路器的一種，因其體積很小將它另列，微斷的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、接觸防護(hù)好、安裝使用方便、價(jià)格便宜，與塑殼式斷路器相比容量更小，短路分?jǐn)嗄芰Ω停虝r(shí)耐受能力更差，主要做微小型電動(dòng)機(jī)、小容量配電線路和照明保護(hù)和家用。

2.2斷路器主要技術(shù)指標(biāo)

（1）斷路器額定電流。斷路器額定電流In的定義是：在給定的環(huán)境溫度條件下承載的最大連續(xù)電流而無(wú)異常發(fā)熱保證斷路器正常工作的電流，又稱(chēng)脫扣器額定電流。同一系列中有多種殼架等級(jí)額定電流，同一殼架等級(jí)額定電流中又有多種額定電流[2]。

（2）斷路器框架等級(jí)。 斷路器殼架等級(jí)額定電流是指基本尺寸相同的框架和塑料外殼中能裝的最大脫扣器的額定電流。

（3）額定電壓與額定絕緣電壓。斷路器的額定電壓是指其正常工作時(shí)能長(zhǎng)期耐受的電壓，額定絕緣電壓則是用來(lái)度量不同電位部分的絕緣強(qiáng)度等的名義電壓值。

（4）斷路器分?jǐn)嗄芰Α嗦菲鞯亩搪贩侄文芰χ饕藰O限短路分?jǐn)嗄芰cu、額定運(yùn)行（工作）短路分?jǐn)嗄芰cs、額定短時(shí)允許（耐受）電流Icw這三個(gè)技術(shù)指標(biāo)。其主要反映了斷路器在規(guī)定的條件下分?jǐn)嗪拖珉娀〔o(wú)超出規(guī)定損傷的能力，以及在短時(shí)間內(nèi)所承受的短路熱穩(wěn)定性。

3三峽船閘變電所0.4kV斷路器換型

3.1三峽船閘0.4kV系統(tǒng)特點(diǎn)

三峽船閘0.4kv系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

（1）供電質(zhì)量要求高。三峽船閘作為三峽工程重要組成部分以及長(zhǎng)江航運(yùn)的重要樞紐節(jié)點(diǎn)，其運(yùn)行繁忙，運(yùn)行壓力大，對(duì)運(yùn)行效率的要求高，對(duì)配電系統(tǒng)的容量、電壓及頻率有較高的要求。

（2）用電負(fù)荷復(fù)雜。三峽船閘區(qū)域內(nèi)所有生產(chǎn)活動(dòng)所需電源均由三峽船閘所屬的四個(gè)變電所提供，其用電負(fù)荷包含了照明、檢修、大型起重設(shè)備、大功率水泵等各種類(lèi)型、運(yùn)行方式以及不同功率的用電設(shè)備，0.4kV配電系統(tǒng)在配置上選擇了不同規(guī)格的斷路器。

（3）供電安全要求高。三峽船閘0.4kV配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行直接影響到三峽船閘運(yùn)行的安全與效率。因此需要嚴(yán)格杜絕因供配電設(shè)備故障導(dǎo)致的船閘停航、斷航等事件的發(fā)生，保證船閘運(yùn)行的安全與效率。這對(duì)三峽船閘供電安全提出了較高的要求。

3.2三峽船閘變電所0.4kV配電系統(tǒng)斷路器選型原則

三峽船閘作為非新建項(xiàng)目，在進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的換型時(shí)需要考慮多重因素的影響，既要保證換型設(shè)備對(duì)原有設(shè)備功能性上的完全替代，又要綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及安全、成本、工程量等多方面的因素。因此，在對(duì)其進(jìn)行換型選型工作時(shí)需遵循以下幾點(diǎn)基本原則：

一是斷路器基本工作特性相近原則。低壓斷路器的基本工作特性主要包含了斷路器的額定電流、殼架等級(jí)額定電流、額定工作電壓、短路分?jǐn)嗄芰?、短路及過(guò)載保護(hù)特性等。在對(duì)三峽船閘現(xiàn)有的施耐德MT系列框架式斷路器以及NS系列塑殼式斷路器進(jìn)行換型替代產(chǎn)品的原則時(shí)，應(yīng)保證新斷路器與原短路器在產(chǎn)品主要工作特性上的一致性或者盡可能相近，其目的是是為了保證短路器更換后不會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)品特性存在巨大差異無(wú)法完美替代而導(dǎo)致跳閘等非正常運(yùn)行事件的發(fā)生。

二是斷路器的適宜性與可靠性原則。適宜性是指在進(jìn)行短路器的換型選型工作時(shí)，所選斷路器既要滿足產(chǎn)品使用的通用性與靈活性，又要保證在滿足生產(chǎn)要求的條件下具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量小、體積輕等特性。而可靠性則體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量的保證和斷路器本身長(zhǎng)期使用的安全可靠性，沒(méi)有明顯的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和指標(biāo)上的缺陷。

三是工程量最小原則。三峽船閘目前的運(yùn)行模式為二十四小時(shí)不間斷運(yùn)行，在進(jìn)行設(shè)備改造施工時(shí)需采用單回路供電方式，因此，設(shè)備換型改造的施工時(shí)間應(yīng)控制在最低水平。目前、市場(chǎng)主流斷路器產(chǎn)品的外形尺寸、安裝方式、進(jìn)線方式等尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同安裝形式方式及產(chǎn)品尺寸對(duì)工程量的影響很大，在進(jìn)行斷路器選型時(shí)應(yīng)盡量選擇施工工程量小的產(chǎn)品進(jìn)行替換[3]。

4結(jié)論

對(duì)于運(yùn)行繁忙的三峽船閘而言，使用原品牌的替換型號(hào)和其它品牌的替代型號(hào)進(jìn)線技術(shù)改造都可以滿足設(shè)備用電需求，但考慮到使用原品牌進(jìn)行換型時(shí)施工量和施工難度將大為降低，縮短檢修時(shí)間，這將有助于緩解通航壓力，提高通航效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾其權(quán).運(yùn)營(yíng)電廠低壓斷路器的選型和應(yīng)用[J].低壓電器，2013（6）：53-57.

[2]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 14048.2-20O1低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備低壓斷路器[s].

[3]張永文. 低壓斷路器基本技術(shù)參數(shù)的選擇[J].電世界2009.8.