西门子10kV 3AE 型断路器机构面板改进

李 飞 崔子恒 彭宇丰 王志英 陈肖钦 王永豪

(广东电网有限责任公司云浮供电局)

0 引言

上海西门子生产的10kV 3AE 型户内断路器在我局XX 变电站大量运用, 其断路器面板为4 块塑料材质面板相互拼接组合, 并且面板上设有多个塑料螺丝孔与断路器机构进行固定, 在日常检修、维护、调试过程中, 需要拆卸当前面板才能进行, 不仅费时费力, 而且由于断路器面板本身采用塑料材质制成, 螺丝数量过多, 长时间使用易老化/脆裂, 造成面板损坏, 易松动, 固定不牢, 严重影响设备安全稳定运行。因此, 针对该型号断路器采用金属材质面板改进势在必行, 实际改造和运行后, 不仅缩短了检修时间, 断路器运行十分良好, 没有再出现断路器面板损坏的情况。笔者主要讲述了实际工作中发现问题和解决问题的方法。

1 问题的出现

通过查阅该变电站该型号断路器历年来所出现的缺陷, 做了统计(如表1 所示)。笔者发现断路器面板的缺陷占比70%, 而操作机构、二次回路缺陷仅占比30%, 且因断路器面板引起的紧急重大缺陷占比高达一半之多。因此可以明显看出, 如何提高断路器面板使用寿命, 已经是当务之急, 对提高供电可靠性有着举足轻重的作用。

表1 3AE 型断路器缺陷汇总表

2 原因分析

该站10kV 3AE 型断路器面板与操作机构直接相连, 当断路器因检修或调试时, 需要先取下8 颗螺丝, 取下断路器面板后才能进行。在断路器动作时,机构和面板之间会有很强的力的传递, 所以对面板结构强度要求大, 为了保证结构强度以及防火满足要求,原断路器厂家采用ABS 阻燃塑料材质, 通过采用注塑工艺热成型的方法制成断路器面板。并且所述面板采用4 块ABS 塑料材质(如图1 所示), 它包括直接遮盖机构的上下2 块改板和置于左右2 块侧板, 通过倒钩卡扣组合而成, 并且在断路器面板设有8 颗螺丝孔与操作机构直接固定连接。断路器刚投入运行时,塑料面板强度可以满足断路器正常运行的震动力度,面板不易损坏, 但是阻燃塑料材质制成的面板本身结构具有易老化、脆裂的属性, 所以断路器面板经过长时间的使用后, 需要及时评估材料部件的老化状态,当发现老化严重时, 要在在面板剩余生命周期内及时更换, 以免后期运行出现损坏。由于该站设备投运已达10 多年, 断路器机构检修维护时也多次拆装面板,塑料面板已经轻微变形或损坏, 强度不高, 不再耐用, 加之塑料材质已经慢慢老化, 不能满足设备正常运行和检修调试时的工作结构强度, 所以断路器面板时不时就发生脆裂或脱落情况, 出现过多缺陷(如图2 和图3 所示), 严重影响设备运行。经过上述分析, 此变电站10kV 3AE 型断路器因面板采用塑料材质, 塑料严重老化引起面板强度降低, 大大降低了面板使用寿命, 以至于塑料螺孔和面板脆裂、损坏或脱落, 不能与机构形成有效固定防护。因此为及时消除设备运行时隐患, 防止断路器面板过早损坏不可用,需要及时对该批次断路器面板进行更换。然而这种分体的断路器面板在加工时装配工序多, 安装繁琐, 而且需要4 幅模具, 生产成本极高, 每次更换需要很大的成本, 并且需要设备停送电, 即使后期全部更换,也无法对塑料面板使用寿命及时预测, 对供电可靠性带来极大的挑战, 需重新设计加工一种金属材质的开关操作面板, 用来保护操作机构内部的电器及机械元件, 以期提高上海西门子10kV 3AE 型户内真空断路器运行可靠性。

图1 原3AE 型断路器面板

图2 断路器面板螺丝孔脆裂

3 改进措施

经过多次实地观察和可行性论证, 放弃使用原塑料面板, 采用2mm 不锈钢板材折弯和喷漆工艺制作,不易锈蚀, 结构简单, 只需要一幅模具就能直接成型, 成本低廉, 既简化了原操作面板的生产和安装工艺, 而且较原来的塑料面板强度高延长了面板使用寿命, 也确保了断路器整体美观性, 提高了断路器产品的可靠性。同时新的断路器面板上设有断路器观察窗口和控制按钮孔, 方便操作断路器和了解断路器工作状态, 且只需4 个螺丝来固定, 安装和拆卸都十分方便, 提高了工作效率, 延长了面板使用寿命。

断路器面板具体改进实施方法如图4 所示: 包括底板1 和凸出设置在底板1 中部的操作板11, 操作板11 四周设置有与底板1 连接的连接板6 和7, 连接板6 为一段斜面, 通过斜面与底板1 和操作板11 连接, 操作板11通过连接板7 与底板1 一体成型。底板1 的左侧、右侧在上下两端形成安装孔2, 操作板11 上形成分合闸指示窗口3、储能指示窗口10、计数窗口8、分闸按钮安装孔4、合闸按钮安装孔5 和手动储能孔9。

图4 改进后的3AE 型断路器面板示意

4 效果

西门子10kV 3AE 型断路器面板采用金属材质改进制作后, 不易老化, 稳定性更高, 不影响断路器的防护等级并且拆装方便, 因检修和调试需要时候, 只需要个取下4 颗螺丝, 就可以拆开面板, 解决了现有断路器面板螺丝数量过多, 安装维修不方便的问题,不仅节省了成本, 也提高了工作效率, 而且还有效的解决了原面板易老化、松动、密封性差的问题, 目前

图5 3AE 型断路器面板改进后效果

5 结束语

此次对西门子10kV 3AE 型断路器面板的技术改进制作是成功的, 表现在以下几个方面:

1.开关操作面板一体成型, 简化了原操作面板的生产和安装工艺, 结构可靠, 加工方便, 成本低廉, 拆装方便, 可有效提高现场工作效率;

2.采用金属材质, 不易损坏, 较原来的塑料面板强度高, 不易老化损坏, 不影响整机防护等级和美观, 提高了面板使用寿命和断路器运行可靠性;

3.采用食品级不锈钢环保材料, 耐腐蚀, 阻燃性高, 遇火不易燃烧, 不会释放有毒物质, 对周围环境环保无无害, 保障了设备和人员安全。

综上所述, 此次改进非常具有实际意义, 并且整个改造过程提供了在实际工作中发现问题、解决问题的有效方法, 这种方法是值得推广的。