应用真空断路器改造少油断路器工程方案

1、应用真空断路器改造少油断路器工程方案作者：北京中仪 来源：1. 概述我国10kV（6kV）供配电网中仍有少油断路器在运行，随着科学技术的进步及用户对供电可靠性提出更高的要求，这部分开关柜均面临着技术改造。其改造方案可分为两类;一是开关柜的整体更新;二是保留开关柜的柜体，仅对内部电气设备进行更新换代。第一种方案其投资大、改造工作量大、停电时间长，比较适合变电站的异地改造。而第二种方案具有投资少、改造工作量小、停电时间短等优点而被广泛采用。因真空断路器具有使用寿命长、可频繁操作、开断能力强、结构简单、维护工作量少等优点，在对少油开关柜改造中应作为首选开关。对各变电站的少油开关进行分期实施技术改造，

2、以实现变电站的无油化。采用真空断路器整体替代原由的少油开关，均采取保留柜体的技术改造方案，并对柜内其他电气设备根据其技术性能及投资情况，进行相应的产品换代和技术升级，同时对变电站的开关柜柜体进行整体整理和喷漆，以提高10kV（6kV）开关柜内部电气设备技术水平，也使开关柜外观也焕然一新。即节约了技术改造费用，又减少因改造停电影响生产的时间，是今后开关柜实施技术改造应推广的实用技术方案。2. 真空断路器特点真空断路器在开断电流时，两触头间就要产生电弧，电弧的温度很高，能使触头材料蒸发，在两触头间形成很多金属蒸汽。由于触头周围是“真空”的，只有很少气体分子，所以金属蒸汽很快就跑向围在触头周围的屏蔽

3、罩上，以致在电流过零后极短的时间内（几微秒）触头间隙就恢复了原有的高“真空”状态。因此真空断路器的灭弧能力要比少油断路器优越得多。故真空断路器具有如下特点：在真空中熄弧，电弧和炽热气体不外露，不飞溅到其它物体上。由于真空中耐压强度高，触头之间距离大大缩短，相应的动作行程也短的多，动导杆的惯性小，适用于频繁操作。由于真空断路器的结构特点使其具有，熄弧时间短、弧压低、电弧能量小、触头损耗小，开断次数多。操作机构小且重量轻，控制功率小，没有火灾和爆炸危险，故安全可靠。触头密封在真空中，不会因受潮气、灰尘及有害气体等影响而降低其技术性能。真空断路器在遮断短路电流时，待故障排除后，无需检修真空断路器即可

4、投入运行。上述特点在保证生产的连续性，提高作业率及安全可靠等方面，是其它断路器所不能比的，所以真空断路器成为中压领域（6kV10kV）中竞争能力最强的开关。至今我国已有几十家生产真空断路器的专业厂，部分专业厂引进国外专利技术及生产线，使我国真空断路器制造技术向国际先进水平及标准化发展，部分产品已达到国际水准。3. 真空断路器操作过电压抑制真空断路器的创操作过电压直接威胁着电气设备的安全运行，必须采取相应的对策抑制真空断路器的操作过电压。结合莱钢十几年来真空断路器的应用实践，笔者认为抑制真空断路器的操作过电压问题，应从两个方面开展工作;一是真空断路器的设计选型，因我国生产真空断路器的企业有几十家

5、，即使是同一系列的产品也有多家生产，各生产厂的技术装备水平各异，有引进国外专利技术生产的，也有引进国外生产线生产的，也有和国外公司合作生产的。所以在真空断路器的设计选型中，应结合我国真空断路器生产行业这一实际状况，应首选技术装备先进，检测手段完善的生产企业，选用的产品系列应是具有多年实际运行实践的主导产品。以致使所选用的产品具有低的截流值，以减少操作中产生截流过电压。其二是必须同步设计操作过电压吸收装置，我国目前广泛采用的过电压吸收装置可分为两类，即RC（电阻、电容器组合式）和氧化锌压敏电阻两种形式。在对老式开关柜改造中应首选氧化锌压敏电阻方式，因此方式体积小、便于安装，维护工作量小。氧化锌压

6、敏电阻具有抑制过电压能力强、残压低、对浪涌响应快、具有伏安特性对称，在任何波形的正负极性浪涌电压均能充分吸收，并具有通流容量大，放电后无续流等优点，且其体积小便于安装而得到广泛的用于抑制真空短路器的操作过电压。氧化锌压敏电阻是以氧化锌为主体，与微量的氧化铋、氧化锑、氧化钴、氧化锰等经过高温烧结制成的多晶体陶瓷非线性元件，氧化锌晶体是低阻（110/cm）的N型半导体，境界层是高阻（1010/cm）的P型半导体，在正常电压下（低电场强度）境界面呈高阻状态，只有小的泄露电流流过，而在高电压（高电场强度）时境界面电阻率会突然下降，呈低阻状态，并具有双向稳压管的伏安特性。氧化锌压敏电阻的参数选择如下：标

7、称电压;其标称电压应大于使用回路中的最大工频电压的幅值（Umax），且应考虑标称电压允许下降10%的因素，其计算公式为： 残压UIA;氧化锌压敏电阻的残压值应低于负载的试验电压，通流容量一般应选择大于或等于100A，故残压值计算公式为： 式中：K1为冲击系数，取K1=1.1;K2为压敏电阻老化系数，取K2=1.05;Ue为负载额定工作电压。残压比;氧化锌压敏电阻的残压比m，为残压UIA与标称电压U1mA的比值，即;m=UIA/ U1mA式中：m值越小抑制过电压能力越强。氧化锌压敏电阻没有工放特性，只有U1mA（标称电压）特性，日本将其ZS系列氧化锌压敏电阻的U1mA值算为动作起始电压。U1mA

8、特性是氧化锌压敏电阻通过1mA直流电流时，压敏电阻两端所加的直流电压。氧化锌压敏电阻的一个重要的技术指标残压（UIA），是压敏电阻在高电压峰值作用下，流过放电流值为I时所测得的压敏电阻两端的电压。其残压UIA与标称电压U1mA之比称为残压比m，其值越小，其抑制过电压能力越强。氧化锌压敏电阻的另一个性能指标是通流容量iT，氧化锌压敏电阻以标准电流波形（10/20s），间隔时间5分钟冲击2次，标称电压U1mA值下降小于10%的最大冲击电流幅值，成为其通流流量。氧化锌压敏电阻用于抑制真空短路器操作过电压，以上三个技术性能指标是极其重要的，只有参数选取适当，才能有效的抑制真空短路器的操作过电压。4.开

9、关柜改造实践4.1. GG-1A开关柜的改造。在对GG-1A系列高压开关柜的改造中，因该系列开关柜的外形尺寸为1200mm×1200mm×2280mm,其采用的少油断路器大多为SN10-10/1000-31.5系列，该开关的外形尺寸为840mm×790mm×427mm。针对开关的额定电流及开断电流和外形尺寸，可选用ZN5-10/1250-31.5系列真空断路器整体替换，该断路器的外形尺寸为906mm×635mm×430mm。因两开关的外形尺寸和安装尺寸有差异，故在原柜体距柜底1200mm处焊两根50mm×50mm×

10、5mm角钢，以作为安装真空断路器的支架。在真空断路器安装前，应对真空灭弧室作一分钟工频耐压试验，以检查其真空度，耐压值为工频42kV，在试验中允许有个别非连续的焊光与火星出现。因该系列真空断路器底部靠滚轮处有四块安装弯板，可借助底架下四块弯板进行安装，弯板底部需用套垫垫平，在拧紧螺栓。因少油断路器和真空断路器的引线位置不同，故需重新制作断路器至上刀闸的硬母线和断路器至电流互感器的硬母线。调整断路器的与操作机构的连杆，用手动缓慢分合闸几次，若无卡滞，即可用电动机构分合闸。因ZN5型真空断路器本身配有专门为其设计的电磁机构，无配合不当之虑，并且机构容易调整。4.2. GFC-3A柜改造。对GFC-

11、3A系列开关柜的改造采用只改造手车的方案，为保证柜体的一次、二次插头位置不动，故将真空断路器置于距手车底部238mm的角钢上，这样既保证了真空断路器上下连接母线的对地安全距离，又保证手车的良好的稳定性（重心位置较低），推动手车时没有前倾后倾的情况。断路器的低位布置还有利于实现防误操作的机械和电气联锁的安装，同时使手动分合闸位置避开手车压把大轴，使手动分合闸都十分方便。改造后在保留原有的机械联锁，还增加了电气联锁，在压把大轴右下部放置限位开关，只要压把移动6mm，开关就电动分闸（总行程26mm），以防止带负荷推入和拉出手车。用于抑制操作过电压的氧化锌压敏电阻安装于柜体互感器室下部，在互感器室内增

12、设一根角钢支架，用于安装氧化锌压敏电阻，用软连接与互感器下端连接，氧化锌压敏电阻下端要可靠接地。5. 真空断路器的运行维护5.1. 定期测量断路器的超行程;真空断路器的超行程与少油断路器的超行程的概念有所不同，少油断路器的超行程为动触头插入静触头的深度，而真空断路器的超行程为分合闸绝缘拉杆一端触头弹簧被压缩的距离，这个距离要保持在要求的范围内，触头间就有足够的压力，就可以保证触头接触良好。真空断路器的超行程一般为4mm（+0.5、-1;不同型号的断路器有差异），触头允许磨损厚度一般为23mm。真空断路器在分合负载电流或故障电流过程中，触头不断磨损，从而超行程不断减少，因此，必须定期对断路器的超

13、行程进行测量，对不符合要求的要及时调整，以保证触头间有足够第二压力，以保证其接触良好。一般真空断路器每开断2000次或开断短路电流两次及新投入运行3个月，应进行一次超行程测量。5.2 定期检测灭弧室的真空度。真空断路器灭弧室的真空度直接影响到断路器的开断能力。一般灭弧室真空度应每开断2000次或每年进行一次检测。检测方法为在真空断路器动静触头在正常开距下（13mm），两触头间以不大于12kV/s的速率升加工频电压至42KV，稳定一分钟后应无异常现象。5.3 灭弧室更换条件。对使用寿命已到或有异常现象的灭弧室必须更换，其更换的条件一般为：5.3.1 真空断路器的触头磨损已达到或超出规定值。5.3

14、.2 灭弧室真空度已达不到标准的要求值。5.3.3 其机械操作寿命已达到规定值，真空断路器灭弧室的更换，应严格执行制造厂的具体技术标准和相关的技术要求。6. 结论采用真空断路器改造老系列的开关柜的少油断路器，其技术是成熟可行的，并具有投资少、见效快，改造期间停电时间短等优点，该项技术值得在城网和企业电网的技术改造中推广应用。美国AVO 断路器试验仪PS-9130美国AVO 断路器试验仪PS-9130 介绍PS-9130 和 PS-9160通用型断路器测试仪l 自动化的测试l 校验传动系l 零直流偏移仪器坚固耐用，使用方便l 直接和抽取式类型的断路器相连接l 完整的时间 / 日期系统l 显示读取

15、方便美国AVO 断路器试验仪PS-9130仪器说明PS-9130 和 PS-9160 系列通用断路器测试仪特别设计是用来测试带有热磁或者固体跳闸装置的低电压源断路器和模壳式断路器的，他们通过模拟过载或者故障状态来进行测试。PS-9130 和 PS-9160 都是被一个 PLC-2000 逻辑控制模块来控制着。这个微处理系统会监视输出，存储测试数据和完成进行自动测试。在测试信息被存储后， PLC-2000 能通过一个 RS-232 打印端口来打印测试数据。每一个测试仪器都是一个完整的测试系统能提供可变的高电流输出。每一个测试仪器都能精确的，有效率的安全的去测试各种断路器。独特的变压器和电路设计使

16、仪器测试功能强大。仪器应用在一般的应用中，本测试仪器几乎能测试所有由 General Electric,Westinghouse, Federal Pacific Electric, Square D, Gould, ABB, ITE, Siemens 等这些厂商生产的低电压模壳式和铁壳式交流断路器。PS-9130 测试断路器额定电流高达 3000A 。 PS-9160 测试断路器额定电流高达 6000A 。本仪器坚固耐用可靠，并提供三年的保修服务。本测试仪器也可以在高电流应用中使用，例如完成电流变压器的绕组比测试和对高电压断路器和其他继电器保护的一次注入测试。PS-9130 和 PS-916

17、0 功能，仪器操作方法和操作特性都是相同的。他们之间有点不同的是他的尺寸，重量和最大输出 电流的能力。特性和优点l 校验传动系：高电流变压器和 SCR-启动系统应用在这个领域有超过了10年了。这项技术能确保这个新的测试仪器能适应最新的测试要求。l 构造： 本仪器坚固耐用可靠，并提供三年的保修服务。仪器设计使他能经受住经常运输中的摇动和震动。l 输出刺穿：这个刺穿装置使仪器能直接和抽取类型的断路器直接相连接。他们都很长，都能和断路器进行无阻碍连接。PLC-2000模块l 完整的时间 / 日期系统：这个完整的时间 / 日期系统是由一个单独的电池供电。在存储测试结果的时候会一同储存测试的时间和日期。

18、l 显示读取方便：一个大型的显示屏使不论在光线暗还是光线强的时候都能轻松读取。l 高精确度数字内存表：这个特性使操作者能轻松的读取瞬时输出的值，并且这个值会保持到输出重新启动才会变化。l 图表显示：一个 LED 显示屏会近视的显示输出电流的曲线图。l 高精确度定时器：一个读取方便的数字定时器能以秒读和周期的方式显示测量用去的时间。l 预设初始状态：下面这些初始状态的设置使仪器适应不同的测试要求：接点输出，常开 / 常闭，声音信号，断路器测试和瞬时 / 连续模式操作的电流锁定。l 最大测试时间 / 电流：预设最大测试时间和电流能确保仪器和断路器在测试的时候不被毁坏。l 串 /并输出模式：这个模式

19、使PLC-2000对输出测试进行恰当的计算。l 抽头选择：这个选项为 PLC-2000提供了粗糙的电流控制。l 万能电表：在过电流测试的时候作为一个实时电表，在测试瞬时跳闸的时候作为一个记忆电表。l 指示器：下面的一些状态显示使 PS-9130和PS-9160的操作一目了然：热状态，输出，输出电源断路器状态，粗糙输出位置，数字电表。l RS-232打印端口：通过这个端口可以即时打印或者在使用者方便的时候打印存储在仪器内部的测试数据。l 自动调整：这个特性使仪器能具有全自动，瞬时跳闸测试能力。美国AVO 断路器试验仪PS-9130仪器规格输入因为 PS-9130和PS-9160系列全世界都在使用用来测试低电压断路器，所以提供了不同的适合不同输入电压和频率的测试仪器。 输出输出电路 : 测试仪器的输出为零到最大电流，其设置可以通过简单的调节来达到。对高阻抗设备，可以通过串联输出来得到倍数的输出电压。最大电流能否得到取决于负载电路的阻抗。测试的时间是由测试仪器的热的状态决定的。输出连接 : 通过CBS-1和CBS