（山東鋼鐵萊蕪分公司能源動(dòng)力廠，山東 萊蕪 271104）

永磁真空斷路器的研究與應(yīng)用

代永恒

（山東鋼鐵萊蕪分公司能源動(dòng)力廠，山東 萊蕪 271104）

本文針對(duì)永磁真空斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械方面故障多；電氣元件燒毀頻繁；滅弧性能、分閘速度不達(dá)要求，系統(tǒng)波動(dòng)大等問題，在制氧變電站首先開展了永磁真空斷路器的應(yīng)用改造。在改造中解決了開關(guān)柜新舊設(shè)備結(jié)合困難、防跳回路不匹配等問題，改善了斷路器的技術(shù)性能，提高了斷路器的分合閘速度，提高了斷路器動(dòng)作的可靠性，保證了供電系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

斷路器；研究；應(yīng)用

高壓斷路器是供電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備，擔(dān)負(fù)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù)，其性能的穩(wěn)定性關(guān)系到電力系統(tǒng)的能否安全運(yùn)行。真空斷路器憑借真空滅弧室良好的開斷特性，使得斷路器的電氣壽命和機(jī)械壽命大大增加，目前被廣泛應(yīng)用變配電設(shè)備中。運(yùn)行中常出現(xiàn)真空斷路器不能正常分、合閘的情況，有的是電氣回路方面的故障，但很多是操動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的機(jī)械故障。查找和處理此類故障往往要花費(fèi)大量的時(shí)間，影響了設(shè)備正常供電的時(shí)間，有時(shí)還會(huì)燒壞元器件，造成設(shè)備維修費(fèi)用的增加。如果出現(xiàn)斷路器的拒動(dòng)經(jīng)常給系統(tǒng)的正常運(yùn)行及生產(chǎn)帶來危害。

1 設(shè)備現(xiàn)狀

1.1 電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)

應(yīng)用最早的操動(dòng)機(jī)構(gòu)是電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。缺點(diǎn)是合閘線圈功率大，配套的電源設(shè)備價(jià)格高；結(jié)構(gòu)笨重，不利于小型化及電網(wǎng)自動(dòng)化。

1.2 彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)

彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)大致分為彈簧儲(chǔ)能、儲(chǔ)能維持、合閘與分閘維持、分閘四個(gè)部分。不足之處是：因完全依靠機(jī)械傳動(dòng)，機(jī)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜，障源較多，零件數(shù)量約200個(gè)，運(yùn)動(dòng)部件數(shù)量多且要求加工精度高，滑動(dòng)摩擦面多且都在關(guān)鍵部位，以致機(jī)構(gòu)的可靠性不易保證，運(yùn)行容易引起機(jī)械故障而導(dǎo)致開關(guān)操作失誤，機(jī)械故障約占設(shè)備故障中的70%～90%。

2 需要解決的技術(shù)難點(diǎn)

2.1 機(jī)械方面

在使用以上兩種操動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)的機(jī)械故障有斷路器動(dòng)作后機(jī)構(gòu)不復(fù)位、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連桿松動(dòng)或銷軸脫落、合閘或分閘鐵芯卡澀、分閘鎖鉤未鉤住、連桿機(jī)構(gòu)調(diào)整未越過死點(diǎn)等多種情況。

2.2 電氣方面

經(jīng)常出現(xiàn)的電氣故障有分合閘觸點(diǎn)粘連或無法斷開、防跳繼電器失靈無法及時(shí)斷開分合閘、斷路器的輔助觸點(diǎn)無法打開、儲(chǔ)能限位開關(guān)不到位等，在繼電保護(hù)自動(dòng)裝置啟動(dòng)后，可能出現(xiàn)合閘或分閘線圈因過熱而冒煙，使得分合閘線圈的帶電時(shí)間過長(zhǎng)而造成線圈過熱而燒毀、儲(chǔ)能電機(jī)燒毀等。

2.3 滅弧方面

系統(tǒng)短路事故發(fā)生有大電流時(shí)，出現(xiàn)由于斷路器分閘速度有限不能及時(shí)切斷故障電流，而發(fā)生斷路器爆炸的事故，擴(kuò)大了供電系統(tǒng)的事故受害范圍，增加了事故處理難度。供電系統(tǒng)中帶有許多大型電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等電動(dòng)設(shè)備，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障系統(tǒng)出現(xiàn)低電壓時(shí)，電動(dòng)設(shè)備會(huì)保護(hù)跳閘，而此類電動(dòng)設(shè)備待系統(tǒng)恢復(fù)送電后，受工藝影響在短時(shí)間內(nèi)無法直接啟動(dòng)，這就造成了整個(gè)生產(chǎn)工序的停滯，影響面極大。

圖1 為永磁真空斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3 優(yōu)化措施

3.1 高壓真空斷路器改造

制氧變電站35kV開關(guān)柜型號(hào)為XGN17A-40.5，原斷路器是ZN12-35型真空斷路器，配用CT17型彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。自投運(yùn)以來，多次出現(xiàn)操動(dòng)機(jī)構(gòu)合不上閘或跳不開，燒毀分合閘線圈的故障，經(jīng)過多次調(diào)整機(jī)構(gòu)的元件，仍不能從根本上解決問題，給正常的供電運(yùn)行帶來安全隱患。經(jīng)過研究考察，根據(jù)制氧變電站設(shè)備實(shí)際情況，選用了YDDMB-40.5型永磁真空斷路器。利用電氣設(shè)備清掃停電機(jī)會(huì)，將原斷路器拆除，更換為永磁真空斷路器。由于制氧變電站35kV斷路器屬于固定式安裝方式，開關(guān)柜內(nèi)上下連接有刀閘、電流互感器、避雷器、出線電纜等多種設(shè)備，將原斷路器拆除后，新的斷路器的安裝尺寸與之相差較多，安裝難度非常大。供電車間根據(jù)新斷路器和開關(guān)柜的空間情況，自己設(shè)計(jì)制作了斷路器底座支架，將斷路器順利的搬運(yùn)安裝到了原位置。安裝后原隔離開關(guān)連桿與新斷路器帶電部分絕緣距離達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，供電車間經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和設(shè)計(jì)，將隔離開關(guān)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改造，調(diào)整了連桿與傳動(dòng)軸的連接尺寸，在保證隔離開關(guān)觸頭開距、觸頭壓力的情況下，拉開了隔離開關(guān)連桿與斷路器之間的間隙，并且在母排的外面安裝了絕緣護(hù)套，有效地保證了安全的絕緣距離。

3.2 電氣回路改造

為保證新斷路器電氣回路與原微機(jī)保護(hù)裝置的控制回路匹配，保證動(dòng)作可靠性，在防跳回路進(jìn)行改造。原微機(jī)保護(hù)裝置存在一套防跳回路，新斷路器也有一套防跳回路。在雙重防跳回路的情況下，兩種防跳回路之間的配合容易出現(xiàn)問題，會(huì)導(dǎo)致斷路器防跳失敗或者斷路器跳開后無法再次合閘。

3.3 完善五防閉鎖系統(tǒng)

在此次斷路器改造過程中，對(duì)高壓開關(guān)柜內(nèi)的五防閉鎖功同時(shí)進(jìn)行了完善和升級(jí)，使得設(shè)備運(yùn)行、人員操作更加安全。增加了隔離開關(guān)電氣閉鎖和機(jī)械閉鎖功能，防止帶負(fù)荷操作隔離開關(guān)的情況。將新斷路器的接點(diǎn)串入隔離開關(guān)操作把手的電磁鎖中，當(dāng)斷路器在合閘位置時(shí)電磁鎖的電源會(huì)斷開，從而阻止隔離開關(guān)的任何操作。將新斷路器的跳閘機(jī)構(gòu)經(jīng)傳動(dòng)軸與連桿連接在一起，接入開關(guān)柜的防誤閉鎖操作把手，如隔離開關(guān)操作，連桿會(huì)帶動(dòng)斷路器直接跳閘，確保不會(huì)發(fā)生帶負(fù)荷操作的情況。

結(jié)論

永磁式真空斷路器經(jīng)過周密設(shè)計(jì)方案，改造后取得了良好效果，供電系統(tǒng)更加穩(wěn)定。永磁真空斷路器的研究與應(yīng)用，使斷路器的合閘、分閘更加可靠、穩(wěn)定，不需要頻繁調(diào)整操動(dòng)機(jī)構(gòu)的元件匹配尺寸，維護(hù)量大大減少。永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)無機(jī)械脫、鎖扣裝置，使機(jī)械動(dòng)作的可靠性提高。

[1]李志瑛.永磁真空斷路器研究與應(yīng)[J].中國(guó)科技縱橫，2013（16）:123.

[2]黃燁青.低壓永磁真空斷路器的控制及通信設(shè)計(jì)[J].低壓電器，2013（09）.

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