赵山渡水力发电厂35kV开关柜设备改造

赵山渡水力发电厂35kV开关柜设备改造

徐金红，刘昊，林孝亮

(浙江珊溪经济发展有限责任公司，浙江 温州325000)

摘要：针对赵山渡电厂35 kV开关柜不足之处进行设备改造.改造后的设备增设了DS-KSX196微机消谐装置、ASD型开关柜综合测控装置、WHD系列智能型温湿度控制器、TBP-IM过电压保护器智能监测仪和DS-MLA196A小电流接地选线装置等“五防”设施，改造后设备的性能得以优化，控制和操作的闭锁功能的严密性得到强化，设备安全的可靠性得以进一步保证.

关键词：五防；平面蜗卷弹簧式操作机构；微机消谐装置；设备改造

中图分类号：TV734文献标志码：A

收稿日期：2014-03-10

作者简介：徐金红(1974-)，女，浙江温州人，工程师，研究方向为水利生产运行技术处理.

Upgrading of 35 kV Switchgear Equipment—A Case Study

on Zhaoshandu Hydropower Plant

XU Jin-hong, LIU Hao, LIN Xiao-liang

(Zhejiang Shanxi Economic Development Co., Ltd, Wenzhou 325000, China)

Abstract:There are many shortcomings of 35kV switchgear equipment in Zhaoshandu Hydropower Plant due to equipment aging. This paper briefly focuses on the installing instructions of the upgraded switchgear. The upgraded equipment has far better safety performance since the following five facilities: DS-KSX196 microcomputer resonance elimination device, ASD type switchgear comprehensive measurement and control device, WHD series digital temperature controllers and humidity controllers, TBP-IM over-voltage protector and DS-MLA196A low current grounding line selection device.

Key words:“Five Prevention”; flat-spiral-spring type operating mechanism; microcomputer resonance elimination device; equipment transformation

赵山渡水力发电厂(以下简称发电厂)位于浙江省瑞安市境内，为飞云江干游河段上的一座控制性电厂，闸坝上游集雨面积为2 302 km，相应区间平均降水量为1 869 mm，发电厂最大水头13.7 m，最小水头为4.0 m，额定水头为10.2 m；共2台灯泡贯流式机组，每台装机容量是10 MW，总装机容量为20 MW，设有赵高3820线和赵焦3525线两回出线.两台机组出口汇合到6 kV母线，经一台35 kV变压器送至35 kV母线，经两条线路分别送到蕉坑与高楼变电所.发电厂从2001年投入设备运行至今已15年，35 kV开关设备都未进行更换，设备老化及设计缺陷日益显现，严重影响发电厂安全运行，给运行维护人员带来极大的工作量和安全隐患.[1-2]

1发电厂设备问题剖析及改造范围

1.1设备存在的问题

(1)开关柜五防装置不具全.“防止误分(合)断路器”、“防止带负荷误拉(合)隔离开关”、“防止带电挂接地线”、“防止带地线送电”、“防止误入带电间隔”五防装置不全[3]，不能有效防止人员误操作及误入带电间隔，避免人身触电事故及设备损坏.两回线路隔离开关与断路器之间没设电气闭锁与机械联锁；柜体前后门在任何情况下都能任意打开，特别是35 kV母线互感器柜前门打开，及易接触到高压带电部分；每一个开关柜未装设接地刀闸，运行人员要到柜体内挂接地线，既不方便又不安全.

(2)GBC-35型开关柜，母线裸露在柜顶，存在安全隐患.开关柜没有全封闭且未设挡板，没有带电显示，维护人员易碰到带电部分.母线裸露在顶部，开关室内更换设备如照明设备，都必须在开关设备检修状态下进行，增加维护工作量.

(3)柜体只有开关分合闸指示，没有电压和电流表，也没有其它带电指示，易造成误判.

(4)没有防潮除湿装置.江南地区，大部分时间空气都比较潮湿，开敝式的开关柜，母线及设备易受潮，绝缘下降，常出现电缆头及设备放电接地[4].

(5)开关手车笨重.ZN23-35C-1250A户内真空开关大且笨重，推进拉出需3人，且“工作”、“实验”位置不明显，不利于设备检修.

(6)开关操作机构落后.电磁操作机构，需要专用的大容量电源屏供电，且操作时电流冲击大，操作时间长，操作电流波动大，如操作不到位，线圈长时间通电易烧毁.

(7)电缆头及设备老化现象严重.由于长期带负荷运行、环境温度变化大、绝缘受潮等原因，多处接头出现电晕.

1.2设备技术改造范围

按照赵山渡设备技术改造计划，2014年对电厂35 kV开关柜包括赵高3 820线路隔离开关柜、赵高3 820线路开关柜、赵蕉3 525线路隔离开关柜、赵蕉3 525线路开关柜、主变高压侧开关柜、35 kV母线电压互感器柜、母分开关柜及母分隔离开关柜等共8面GBC-35型开关柜全面更换成12面KYN-61-40.5型开关柜.

2设备技术改造过程

2.1设备安装施工流程概述

35 kV开关柜改造按照常规的程序：设计—设备招标—设备安装实验—设备试运行—设备正式运行过程进行.现就设备安装调试过程进行探讨.其安装施工流程(见图1).

图1　安装施工流程图

2.2安装过程及注意事项

2.2.1新开关柜开箱验收

打开箱子时，严防重物坠入设备；从顶板开始检查，情况查清后，再采取合适的方法拆除其余箱板；不得过早拆除开关柜上的局部防护物和包装，应在施工工序需要时拆除，以免带来设备损坏，包装完整，密封良好，开箱检查型号、规格、参数符合设计、改造要求，设备无破损，附件、备件齐全，产品的技术说明书齐全，外观检查合格.

2.2.2基础型钢安装

根据设计图纸的要求，在埋设位置埋好预埋件，此预埋件用于固定、支撑和调平型钢，钻电缆孔，电缆孔大小、位置要适中.在埋设位置找出型钢中心线，再按图纸标高尺寸，测量其安装位置固定.预埋件固定后，将型钢调平焊接在上面.然后进行混凝土浇注.基础型钢安装后，其顶部宜高出抹平地面10 mm.每根基础型钢两端应有一个明显的可靠接地，而基础型钢焊接处防锈漆完整.

2.2.3柜体与母线安装

柜体安装前，先按图纸规定的顺序将配电柜作标记，然后用叉车和手车将其搬放在安装位置.立柜时，首先大致调整每个柜的水平位置，接着调整第一个柜到精确位置，最后以第一个精确调整好的柜为标准，将其它柜依次调整，调整顺序可以从左到右[5].调整方法采用在柜角顶放一木棒，沿柜棱角线挂一线垂，测量两柜面上下端与吊线的距离，如果上下的距离相等，表示柜已垂直，如果距离不等，可用薄铁片加垫，使其达到要求.调整好的柜体，应盘面一致，排列整齐，柜与柜之间应用螺栓拎紧，应无明显缝隙.调整完毕后再全部检查一遍，是否都合乎质量要求，然后再用电焊在底座固定螺孔处焊在基础型钢上，焊接后再用防锈漆防腐处理.根据生产厂家的母线标记，按要求进行连接.汇流母线连接完后，连接分支母线和接地母线.连接中应尽量减少母线应力，避免用力过大，损坏支撑绝缘件.[6]

2.2.4电缆头的配制与安装

按照冷缩电缆头附件说明要求施工.制作电缆终端及接头时,应严格遵守制作工艺流程，采用符合标准的连接管和接线端子制作电缆线芯连接金具.电缆终端与接头制作，要连续操作，从剥切电缆开始直至完成，以免绝缘暴露时间过长；剥切电缆时要保持线芯和保留电缆的绝缘层不受损伤，应清洁附加绝缘的包绕、装配、热缩等附件.制作终端头和接头时应彻底清除电缆在剥切线芯绝缘屏蔽金属护套所包含的线芯沿绝缘表面至最近接地点(屏蔽或金属护套端部)的最小距离大于100 mm塑料绝缘电缆的半导电屏蔽层，剥除屏蔽层时保持绝缘表面不被损伤，屏蔽端部应平整；连接电缆线芯时，线芯和连接管的内壁油污和氧化层应去除；电缆中间接头两侧电缆的金属屏蔽层、铠装层应分别连接良好，严禁中断，跨接线的截面不应小于25 mm2.

2.2.5高压设备实验调试

开关柜调试包括设备机械调试，五防设施调试，一、二次接线电气调试.设备机械调试主要调节开关手车、隔离刀闸、接地刀闸动作灵活、可靠，位置精确.五防设施调试包括断路器在合闸状态，小车不能摇出.断路器在手车上有两个位置，试验位置或工作位置，断路器在手车上的每个位置均有锁定装置锁定，以保证与其他机构可靠联锁.机械机构保证断路器只有分闸时，断路器才能从工作位移至隔离或试验位，断路器一旦移至隔离试验位，机构自动将断路器接地，确保安全.机械机构保证只有当接地闸刀在分闸位置时，断路器才能从隔离试验位置移至工作位.断路器在合闸状态时，机构保证手车不能从工作位置拉出或从隔离试验位置推至工作位置，断路器只有在手车已被充分锁定在隔离试验位置或工作位置时才能进行合分闸操作[7-8].接地刀闸仅在手车处于隔离试验位置及高压开关柜外时才能被允许操作，当接地刀闸处于合闸状态时，机构保证手车不能从隔离试验位置推至工作位置.接地刀闸处在分闸位置时，下门及后门都无法打开，防止误入带电间隔；手车在工作位置时，二次插头被锁定不能拔出.一、二次接线调试主要核实相序正确性、接线正确性，各种仪表显示正常，控制、保护动作正常.

3设备技改后的新特点

3.1安全性能得以优化

采用KYN-61-40.5型高压开关柜.开关柜的外壳和隔板是用冷轧不锈钢板经数控机床加工和折弯之后栓接而成，整体由柜体和可抽出部分(手车)两部分组成，采用组装式的柜体结构，断路器手车采用可移动的落地式结构，真空断路器配用全新型复合绝缘材料，具有互换性能好，更换方便的优点[9].用金属隔板将开关柜内部分隔成断路器室、主母线室、电缆室和继电器仪表室，外壳防护等级达到IP3X，各隔室间防护等级为IP2X，并且所有金属外壳可靠接地，主回路系统的各隔室有独立排气的压力释放通道，提高设备安全等级.

开关“五防”设施完善.两回线路隔离开关、线路开关、线路接地刀闸、主变高压侧开关、主变高压侧接地刀闸之间及开关柜前后门之间设置机械闭锁、电气联锁和电磁锁，这些闭锁功能的设置，使运行维护人员的生命安全得以进一步保证.

电压互感器加装DS-KSX196微机消谐装置.该装置采用微机控制技术对电网进行检测，在出现互感器铁磁谐波振，启动大功率消谐装置让铁磁谐振在强大的阻尼下迅速消失.

3.2操作简易

设备手车采用ZN85-40.5型.手车采用镙杆式进出操作机构，设备轻而且操作容易，一个人就能完成正常的旋进旋出操作.

采用ASD型开关柜综合测控装置.此装置具有一次回路模拟图及开关状态指示，高压带电显示，自动温湿控制，人体感应自动化照明，语音提示等功能，很好提示各开关设备所处的状态.

3.3能耗降低

开关合闸采用平面蜗卷弹簧式操作机构.分闸后，操动机构由电动机对合闸弹簧贮能，合闸时，合闸电磁铁动作后，合闸弹簧经凸轮及连杆推动拐臂逆时针旋转，拐臂带动连杆机构及螺杆向上运动，完成合闸操作.操作电流小而无波动，合闸时间短，对操作电源要求低.

采用WHD系列智能型温湿度控制器，确保高压设备处于良好工作环境.

3.4更加自动化

采用TBP-IM过电压保护器智能监测仪和DS-MLA196A小电流接地选线装置.TBP-IM过电压保护器利用微处理器实现三相六路过电压进行实时记录、存储及显示，对故障分析提供运行实时数据；DS-MLA196A小电流接地选线装置克服系统运行方式多变、接地电流表小而引起的误判，当系统单相接地时可迅速、准确地判断出故障的线路号.

4结语

通过ABBS对发电厂原有设备进行技术更换改造，消除老旧设备中五防装置不具全的安全隐患，设备的性能得以优化，控制和操作的闭锁功能的严密性得到强化，设备安全的可靠性得以进一步保证，这不仅提高整个系统的可靠性和安全性，而且减少了运行维护人员时间和工作量.另外，这种新

旧设备的实际改造大大降低事故发生率，提高了整个发电厂的经济效益.

参考文献：

[1]刘昊,富旭平.浅谈赵山渡水力发电厂3号机组调速器改造[J].中国水能及电气化,2014(5):48.

[2]林孝亮,黄乐华.赵山渡水力发电厂发变组大差动保护动作分析与处理[J].小水电,2014(4):55-56.

[3]吕怀军.高压开关柜五防联锁的合理化改进设计探讨[J].广东科技，2009(12):196-197.

[4]叶成刚.35 kV在役开关柜绝缘结构改进研究[D].上海：上海交通大学，2012:7-8.

[5]杨金贤.建筑机电工程质量问题及控制措施探讨[J].企业家天地:理论版,2011:93.

[6]朱永军.变配电设备安装施工技术[J].科技传播,2013,4(8):137-138.

[7]季崇参.分体式高压断路器的一体式改造浅析[J].中国电力教育,2011(27):90.

[8]付万安,宋宝韫.高压断路器永磁操动机构的研究[J].中国电机工程学报,2000,20(8):21-26.

[9]张劭锟.铠装移开式金属封闭开关柜运行浅析[J].云南电力技术,2009,37(6):75-76.