高壓真空斷路器在江漢油田電網(wǎng)改造中的應(yīng)用

高慶敏 （中石油江漢石油管理局勘察設(shè)計(jì)研究院，湖北 武漢430223）

江漢油田電網(wǎng)是20世紀(jì)70年代開(kāi)始逐步建立發(fā)展起來(lái)的，以110kV為電源，以35kV為主網(wǎng)架供電，經(jīng)過(guò)四十多年的建設(shè)，形成了由110、35和6kV 3種電壓等級(jí)組成的供電網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有110kV變電所3座，35kV變電所8座，油田電網(wǎng)擔(dān)負(fù)著油田原油開(kāi)采、加工和油田注水等系統(tǒng)的配電及油區(qū)居民的生活用電。目前，因電網(wǎng)開(kāi)關(guān)設(shè)備陳舊老化導(dǎo)致供電網(wǎng)絡(luò)事故頻發(fā)，給油田生產(chǎn)和居民生活造成嚴(yán)重影響。為了解決上述問(wèn)題，需要對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)進(jìn)行改造調(diào)整，使用真空斷路器替換變、配電系統(tǒng)中的高壓油斷路器。下面，筆者對(duì)真空斷路器在江漢油田電網(wǎng)改造中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

1 高壓油斷路器存在的問(wèn)題

高壓油斷路器是供電網(wǎng)絡(luò)中的重要控制和保護(hù)設(shè)備，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要作用。高壓油斷路器利用變壓器油作為滅弧介質(zhì)，由此分為高壓多油斷路器和高壓少油斷路器2種類型。在江漢油田建設(shè)初期，由于該類型斷路器制造工藝簡(jiǎn)單且價(jià)格便宜，因而廣泛應(yīng)用于35、10kV變配電系統(tǒng)中。

由于高壓油斷路器的設(shè)計(jì)和制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，其故障率較高，由此容易引起相間短路或?qū)Φ囟搪?，進(jìn)而破壞供電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，其具體表現(xiàn)如下［1］：①高壓油斷路器中密封的絕緣油在一定條件（如高溫和電弧不能及時(shí)切斷等）會(huì)產(chǎn)生高壓可燃性氣體，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸；②油箱內(nèi)油面過(guò)高過(guò)低都不行，不然容易損壞導(dǎo)電觸頭；③絕緣套管和油箱蓋的密封容易老化，容易使油箱進(jìn)水受潮并導(dǎo)致爆炸燃燒；④高壓油斷路器運(yùn)行中振動(dòng)大，容易使拉桿的軸銷(xiāo)脫出或斷裂；⑤操作機(jī)構(gòu)復(fù)雜，若調(diào)整不當(dāng)，會(huì)使操作時(shí)動(dòng)作緩慢或合閘后接觸不良。⑥高壓油斷路器維修周期短，維修花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，特別是動(dòng)、靜觸頭被電弧燒傷或觸頭表面氧化，觸頭接觸不良，造成觸頭的接觸電阻增大后就需要研磨，既影響生產(chǎn)，又污染環(huán)境。

由于存在上述問(wèn)題，使高壓油斷路器在油田配電系統(tǒng)的運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)故障率，這對(duì)油田的生產(chǎn)和生活造成了嚴(yán)重影響。

2 高壓真空斷路器工作原理和技術(shù)特點(diǎn)

為了保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，目前高壓開(kāi)關(guān)產(chǎn)品的研制向無(wú)油化方向發(fā)展。由于高壓真空斷路器具有使用壽命長(zhǎng)、檢修次數(shù)少 （8～10年檢修1次）、絕緣強(qiáng)度高、斷弧能力強(qiáng)和無(wú)燃無(wú)爆的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用。

2.1 工作原理

高壓真空斷路器由真空滅弧室、操動(dòng)機(jī)構(gòu)及支撐部分組成，包括固定式和手車(chē)式2種方式，適用于額定工作電壓為10、35kV的電力系統(tǒng)，其工作原理如下［2］：高壓真空斷路器中用于滅弧的動(dòng)、靜觸頭密封在真空泡內(nèi)，利用真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)，當(dāng)開(kāi)斷電流時(shí)，動(dòng)、靜觸頭間產(chǎn)生電弧，其溫度很高，能使觸頭材料蒸發(fā)，在兩觸頭間形成金屬蒸汽。由于觸頭周?chē)挥泻苌贇怏w分子，所以金屬蒸汽很快移向觸頭周?chē)钠帘握稚?，以致在電流過(guò)零后極短的時(shí)間內(nèi) （幾微秒）觸頭間隙就可以恢復(fù)原有的真空狀態(tài)。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

與高壓油斷路器相比，高壓真空斷路器具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：①具有較強(qiáng)的過(guò)載能力，具備良好的散熱條件和足夠的熱容量，在正常負(fù)載電流下，能長(zhǎng)期正常工作；②具有很強(qiáng)的開(kāi)斷短路電流的能力，用于電路和電氣設(shè)備的過(guò)載和短路保護(hù)；③燃弧時(shí)間短，基本上不發(fā)生電弧；④導(dǎo)電觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快；⑤由于耐壓強(qiáng)度高，導(dǎo)電觸頭之間距離大大縮短，相應(yīng)的動(dòng)作行程也短，動(dòng)導(dǎo)桿的慣性小，適用于頻繁操作；⑥操作機(jī)構(gòu)為彈簧儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，操作電源容量小，分、合閘速度不受操作電源電壓波動(dòng)的影響，其性能穩(wěn)定。

3 江漢油田電網(wǎng)技術(shù)改造措施

近幾年來(lái)，江漢油田在老油田改造和新油田開(kāi)發(fā)中增加了許多重要生產(chǎn)設(shè)備，為了確保這些重要生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定地供電顯得尤為重要。針對(duì)高壓油斷路器的諸多不足，決定對(duì)油田2座110kV變電站和5座35kV變電站進(jìn)行技術(shù)改造，即將原有約40臺(tái)35kV高壓多油斷路器和10臺(tái)6kV高壓少油斷路器全部更換為高壓真空斷路器。在改造過(guò)程中，盡量利用原有設(shè)備以減少工程量來(lái)節(jié)約成本，為此采用如下技術(shù)措施：①保留原有隔離開(kāi)關(guān)并與高壓真空斷路器配合使用，以完成倒閘操縱來(lái)實(shí)現(xiàn)控制和保護(hù)功能；②保留原有開(kāi)關(guān)柜柜體，對(duì)內(nèi)部電氣設(shè)備進(jìn)行更換，同時(shí)保留原有電磁操縱機(jī)構(gòu)；③裝設(shè)氧化鋅避雷器，以防止真空開(kāi)關(guān)在操作過(guò)程中可能產(chǎn)生的過(guò)電壓對(duì)設(shè)備的損壞；④根據(jù)引線位子不同重新制作硬母線，調(diào)整操作機(jī)構(gòu)連桿。此外，應(yīng)該對(duì)二次線路繼電保護(hù)和操作控制重新進(jìn)行校驗(yàn)和調(diào)整。

4 實(shí)際應(yīng)用效益分析

在江漢油田電網(wǎng)改造過(guò)程前，油田每年多次發(fā)生因電網(wǎng)開(kāi)關(guān)設(shè)備問(wèn)題導(dǎo)致的供電網(wǎng)絡(luò)事故，由此產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)損失為 （100～200）萬(wàn)元，此外為處理故障而產(chǎn)生的維修費(fèi)用達(dá)百萬(wàn)元。用高壓真空斷路器替換高壓油斷路器后，變、配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合性能標(biāo)準(zhǔn)，提高了供電網(wǎng)絡(luò)安全可靠性，極大地方便了油田生產(chǎn)和居民生活，每年為油田間接創(chuàng)收數(shù)百萬(wàn)元，因而具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］王子午，徐澤植 .常用供配電設(shè)備選型手冊(cè) ［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1998.

［2］任元會(huì)，卞鎧生 .工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè) ［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2005.