高慶敏 （中石油江漢石油管理局勘察設(shè)計研究院，湖北 武漢430223）

江漢油田電網(wǎng)是20世紀(jì)70年代開始逐步建立發(fā)展起來的，以110kV為電源，以35kV為主網(wǎng)架供電，經(jīng)過四十多年的建設(shè)，形成了由110、35和6kV 3種電壓等級組成的供電網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有110kV變電所3座，35kV變電所8座，油田電網(wǎng)擔(dān)負(fù)著油田原油開采、加工和油田注水等系統(tǒng)的配電及油區(qū)居民的生活用電。目前，因電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備陳舊老化導(dǎo)致供電網(wǎng)絡(luò)事故頻發(fā)，給油田生產(chǎn)和居民生活造成嚴(yán)重影響。為了解決上述問題，需要對現(xiàn)有電網(wǎng)進(jìn)行改造調(diào)整，使用真空斷路器替換變、配電系統(tǒng)中的高壓油斷路器。下面，筆者對真空斷路器在江漢油田電網(wǎng)改造中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

1 高壓油斷路器存在的問題

高壓油斷路器是供電網(wǎng)絡(luò)中的重要控制和保護(hù)設(shè)備，對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要作用。高壓油斷路器利用變壓器油作為滅弧介質(zhì)，由此分為高壓多油斷路器和高壓少油斷路器2種類型。在江漢油田建設(shè)初期，由于該類型斷路器制造工藝簡單且價格便宜，因而廣泛應(yīng)用于35、10kV變配電系統(tǒng)中。

由于高壓油斷路器的設(shè)計和制造工藝相對簡單，其故障率較高，由此容易引起相間短路或?qū)Φ囟搪?，進(jìn)而破壞供電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，其具體表現(xiàn)如下［1］：①高壓油斷路器中密封的絕緣油在一定條件（如高溫和電弧不能及時切斷等）會產(chǎn)生高壓可燃性氣體，嚴(yán)重時會發(fā)生爆炸；②油箱內(nèi)油面過高過低都不行，不然容易損壞導(dǎo)電觸頭；③絕緣套管和油箱蓋的密封容易老化，容易使油箱進(jìn)水受潮并導(dǎo)致爆炸燃燒；④高壓油斷路器運(yùn)行中振動大，容易使拉桿的軸銷脫出或斷裂；⑤操作機(jī)構(gòu)復(fù)雜，若調(diào)整不當(dāng)，會使操作時動作緩慢或合閘后接觸不良。⑥高壓油斷路器維修周期短，維修花費(fèi)時間長，特別是動、靜觸頭被電弧燒傷或觸頭表面氧化，觸頭接觸不良，造成觸頭的接觸電阻增大后就需要研磨，既影響生產(chǎn)，又污染環(huán)境。

由于存在上述問題，使高壓油斷路器在油田配電系統(tǒng)的運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)故障率，這對油田的生產(chǎn)和生活造成了嚴(yán)重影響。

2 高壓真空斷路器工作原理和技術(shù)特點

為了保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，目前高壓開關(guān)產(chǎn)品的研制向無油化方向發(fā)展。由于高壓真空斷路器具有使用壽命長、檢修次數(shù)少 （8～10年檢修1次）、絕緣強(qiáng)度高、斷弧能力強(qiáng)和無燃無爆的獨(dú)特優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用。

2.1 工作原理

高壓真空斷路器由真空滅弧室、操動機(jī)構(gòu)及支撐部分組成，包括固定式和手車式2種方式，適用于額定工作電壓為10、35kV的電力系統(tǒng)，其工作原理如下［2］：高壓真空斷路器中用于滅弧的動、靜觸頭密封在真空泡內(nèi)，利用真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)，當(dāng)開斷電流時，動、靜觸頭間產(chǎn)生電弧，其溫度很高，能使觸頭材料蒸發(fā)，在兩觸頭間形成金屬蒸汽。由于觸頭周圍只有很少氣體分子，所以金屬蒸汽很快移向觸頭周圍的屏蔽罩上，以致在電流過零后極短的時間內(nèi) （幾微秒）觸頭間隙就可以恢復(fù)原有的真空狀態(tài)。

2.2 技術(shù)特點

與高壓油斷路器相比，高壓真空斷路器具有如下技術(shù)優(yōu)點：①具有較強(qiáng)的過載能力，具備良好的散熱條件和足夠的熱容量，在正常負(fù)載電流下，能長期正常工作；②具有很強(qiáng)的開斷短路電流的能力，用于電路和電氣設(shè)備的過載和短路保護(hù)；③燃弧時間短，基本上不發(fā)生電??；④導(dǎo)電觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快；⑤由于耐壓強(qiáng)度高，導(dǎo)電觸頭之間距離大大縮短，相應(yīng)的動作行程也短，動導(dǎo)桿的慣性小，適用于頻繁操作；⑥操作機(jī)構(gòu)為彈簧儲能結(jié)構(gòu)，操作電源容量小，分、合閘速度不受操作電源電壓波動的影響，其性能穩(wěn)定。

3 江漢油田電網(wǎng)技術(shù)改造措施

近幾年來，江漢油田在老油田改造和新油田開發(fā)中增加了許多重要生產(chǎn)設(shè)備，為了確保這些重要生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定地供電顯得尤為重要。針對高壓油斷路器的諸多不足，決定對油田2座110kV變電站和5座35kV變電站進(jìn)行技術(shù)改造，即將原有約40臺35kV高壓多油斷路器和10臺6kV高壓少油斷路器全部更換為高壓真空斷路器。在改造過程中，盡量利用原有設(shè)備以減少工程量來節(jié)約成本，為此采用如下技術(shù)措施：①保留原有隔離開關(guān)并與高壓真空斷路器配合使用，以完成倒閘操縱來實現(xiàn)控制和保護(hù)功能；②保留原有開關(guān)柜柜體，對內(nèi)部電氣設(shè)備進(jìn)行更換，同時保留原有電磁操縱機(jī)構(gòu)；③裝設(shè)氧化鋅避雷器，以防止真空開關(guān)在操作過程中可能產(chǎn)生的過電壓對設(shè)備的損壞；④根據(jù)引線位子不同重新制作硬母線，調(diào)整操作機(jī)構(gòu)連桿。此外，應(yīng)該對二次線路繼電保護(hù)和操作控制重新進(jìn)行校驗和調(diào)整。

4 實際應(yīng)用效益分析

在江漢油田電網(wǎng)改造過程前，油田每年多次發(fā)生因電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備問題導(dǎo)致的供電網(wǎng)絡(luò)事故，由此產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)損失為 （100～200）萬元，此外為處理故障而產(chǎn)生的維修費(fèi)用達(dá)百萬元。用高壓真空斷路器替換高壓油斷路器后，變、配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，各項技術(shù)指標(biāo)符合性能標(biāo)準(zhǔn)，提高了供電網(wǎng)絡(luò)安全可靠性，極大地方便了油田生產(chǎn)和居民生活，每年為油田間接創(chuàng)收數(shù)百萬元，因而具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］王子午，徐澤植 .常用供配電設(shè)備選型手冊 ［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1998.

［2］任元會，卞鎧生 .工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊 ［M］.北京：中國電力出版社，2005.