高压配电设备及其运行

马鹏程

摘要:厂矿企业、变电站和各类发电厂用于配电、照明和提供动力的在低压配电系统中的成套设备即为配电设备。高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关和高压熔断器属于高压配电设备。用电单位应该从自身的经济和发展角度出发,考虑用电单位的远景规划、供电线路的回路数等因素,对高压配电设备进行现代化、自动化的改进以期增强配电性能。

关键词:隔离开关高压熔断器自动化进程

中图分类号:TM6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0063-01

1 高压配电设备运行条件

1.1 高压核心设备

在重要工程的高压配电过程中,应该采用双母线分段运行,以手动联络的方式控制两路电源。对变压器回路的保护措施应当采用SF6绝缘固定式针孔断路器和三工位负荷开关同时进行。对电器、架构、导体的选择喝配电装置的布置方式应该能够使高压配电设备在短路、过电压和检修等情况下能够正常运行。对硬导体喷涂相同颜色的标志或是油漆以进行区分,应该采用一致的方式相序排列配电装置各回路。当出现如下情况中的任意一种:即因故障而需要切断电源;较多的出线回路;自动装置或断电保护发出断电要求以及切换电源时带有负荷—— 才应将断路器装设进去。在满足保护选择性能配合和断流容量的前提下,可以选用熔断器负荷开关对不太重要的的负荷供电引线进行控制。必须用可靠的电器将接地装置和电器设备外露部分的导电区段进行连接。在雷雨季节到来前要对避雷器进行试验和检查,将隔离开关在母线停电时拉开,便可以将避雷器取下进行相关的检修工作,所以不需要将单独的隔离开关装设到避雷器上。在市面上普遍常见的运行单位和产品基本都是采用同一组隔离开关对电压互感器和母线上的避雷器进行连接。在单独的高压配电室内比较适宜装设含带了可燃性油的高压配电装置。同一房间内低压配电柜适宜与不超过6台的高压配电柜一起设置;在同一房间内,非油侵的电力变压器、低压配电装置和不带可燃性油的高压配电装置可以设置在一起。

配电所应设立单独的值班室供值班人员使用。若值班室和低压配电室兼作一室时应适当增加低压配电室(值班室)的面积;高压配电室不可作为值班室,应该用经过的通道或者直通通道将高压配电室和值班室进行联通。必须设有直通向走道或户外的门设置在值班室内。单层布置为变电所的最佳布置方式。若采取双层布置,则应将底层设为变压器的布置室。配电室应设在二层并设有孔洞、平台和通道。应在高、低压配电室内将数量适当的备用位置留给配电装置。若以裸母线对高压配电装置的柜顶进行分段时,应将高度超过0.3m的绝缘隔板装设在两段母线的分段处。当一级负荷用电由同一配电所供给时,应将有门洞的隔墙或防火隔板装设在母线分段处。在同一电缆沟内不应通过两路供给一级负荷用电的电缆,并且应该在电缆沟两侧的支架上敷设阻燃性电缆用以防止当两路电缆无法分开时发生事故。所以检修和运行提出的要求通过一般的隔离触头或隔离开关就能够得到满足。

1.2 高压隔离开关

户内式和户外式是高压隔离开关较为常见的两种模式。雨雪、大风和灰尘天气等较差的工作环境中一般选用户外式高压隔离开关,因此户外式高压隔离开关应具备较高的机械强度和防冰能力才能够符合要求。

不同电压等级的高压隔离开关对应着不同电压等级的系统以满足后者所需的要求,超过35kV(包括35kV)电压等级的系统均采用三相联动型高压隔离开关,可采用液压操作、压缩空气操作、电动操作和手动操作等操作方式。(1)当接开关、断路器与高压隔离开关配合使用时,或接开关用高压隔离开关替代时,操作程序应有电气联锁或机械联锁来保证其正确。(2)在将隔离开关闭合之前应对分闸位置上是否有断路器等开关设备进行确认,为避免发生冲击不宜在合闸动作快结束时太过用力。在合闸时应后合单极隔离开关的中相,先合两边相;与之相反的是在分闸时两边相后拉,中间相先拉,必须用绝缘棒进行操作。(3)分闸时的操作过程应尽量缓慢并对分闸位置上时候有断路器等开关设备进行确认,静触点与主刀开关的拉开过程应迅速。操作机构在操作完毕后应为锁牢状态且隔离开关应保证处于断开状态。(4)对小负荷电流、环路电流电缆充电电流、架空线路和变压器空载电流采用高野隔离开关进行切断时,分闸的操作必须快速进行,从而使灭弧效果有效快速。(5)负荷侧隔离开关在送电时应后合,电源侧隔离开关应先合;采用相反的顺序断电。

1.3 高压熔断器

户外式和户内式是高压熔断器的两种形式。10kV的电力线路和电力变压器多用跌落式熔断器(即户外式熔断器)进行保护。户外式高压熔断器的组成部分有熔体、活动熔管以及固定支持部分。其中固定支持部分为合成绝缘体或瓷,触头在下端和上端都有,导电回路通过上下触头间在熔管呈合闸状态时完全形成;上端带电触头通过与熔管在其跌落时产生分离而起到隔离作用。跌落式熔断器具有无限流作用—— 因为燃弧时间在分断小电流时较长,且分断容量不大、熄灭电弧能力不强;会有截流现象在分断电路时出现;隔离作用是通过熔管在熔断器熔体熔断后自动跌落产生的。

户内式高压熔断器是将密封管式的熔断器内填充石英砂料,熔体会在熔断器短路电流或过载电流时熔断,石英砂之间的空隙中会充满因受到高压高温作用而喷入的燃弧后游离气体和金属蒸汽,石英砂的作用就是让这部分气体通过与自身的表面接触从而受冷凝固,进而使金属蒸汽和游离气体在熔体熔断后留在狭沟中的总量减少,电弧因为电流的自然过零而被迫熄灭。弹簧管内的熔断器弹簧拉线也在熔体熔断的同时拉断继而弹出弹簧管。分断容量大、能产生截流过电压、无游离气体在分断电路时排出以及熄弧能力强等是RN型高压管式熔断器所有的特点。熔体的熔断能够在短路电流的冲击值到达之前便可完成,因而具备了限流作用。

2 高压配电开关柜的自动化改造

高压开关柜是高压配电设备中比较常见和常用的一种,但部分设备由于使用时间过长,导致灵敏度不够,老化的互感器和落后的操作机构都严重威胁到了正常的安全供电。通过对新矿集团河北配电所内的高压开关柜进行改造,实现了自动化供电系统的成功运行。在经过了对设备的认真核实和检查后,用真空断路器替换掉了6台少油断路器;将锈蚀老化了的电流互感器和弹簧操作机构以及微机保护单元进行彻底更换;增加了一套微机综合保护后台监控系统和开关柜微机的五防保护装置。同时搭载了UTSCADA集控自动化/调度自动化系统,能够显示、监测并对设备整个运行过程中出现的各类问题和故障进行报警,极大地提高了配电所内高压开关柜及相关高压配电设备的可靠性和安全性。

3 结语

通过对高压配电设备的运行机理进行深入的研究和分析,采取切实可行、科学合理、行之有效的改造方法实现高压配电设备的自动化,能够极大地提高高压配电设备的工作效率和安全性、稳定性。

参考文献

[1] 王季梅.高压交流熔断器及其应用[M].机械工业出版社,2006.

[2] 楼家法.高压开关的机构设计[M].北京:机械工业出版社,1985.