淺談GG-1A型高壓開關(guān)柜技術(shù)升級改造

廖旭輝

（福建省天湖山能源實(shí)業(yè)有限公司供電所，福建泉州362617）

0 引言

我司35 kV礦區(qū)變電所主要為四對生產(chǎn)礦井、機(jī)關(guān)和各直屬單位以及自營小水電站的生產(chǎn)與日常工作生活提供電力電源。其中四對生產(chǎn)礦井采用雙回路供電，6 kV架空線路走廊大都處于山峰密林間，在雷雨季節(jié)，供電線路時(shí)常遭受雷擊、樹木倒壓等威脅，又由于高壓開關(guān)柜操作保護(hù)系統(tǒng)老化，導(dǎo)致開關(guān)柜不時(shí)出現(xiàn)誤動、拒動現(xiàn)象，造成“越級”跳閘事故，給公司日常的工作生產(chǎn)帶來了很大的安全隱患。因此，對各出線柜的GG-1A型高壓開關(guān)柜進(jìn)行技術(shù)升級改造，是提高我司供電系統(tǒng)安全性、可靠性的迫切要求。

1 GG-1A型高壓開關(guān)柜技改的必要性

我司35 kV變電所現(xiàn)有20世紀(jì)80年代生產(chǎn)的GG-1A型高壓開關(guān)柜18臺，柜內(nèi)配用斷路器有SN10型少油斷路器、ZN28-10型真空斷路器兩種，由CD10型操動機(jī)構(gòu)和繼電器操作系統(tǒng)進(jìn)行控制和保護(hù)，設(shè)備各部件早已超出其服役年限，存在較大的安全隱患。

（1）少油高壓斷路器的缺點(diǎn)是檢修維護(hù)工作量大，配件缺失造成維修費(fèi)用高，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)又無法及時(shí)安全地?cái)嚅_較大故障電流，影響電網(wǎng)的安全供電。

（2）多次分合閘瞬間產(chǎn)生的巨大沖擊力造成了CD10型電磁操動機(jī)構(gòu)的聯(lián)動拉桿變形、拐臂傳動位移等等問題，導(dǎo)致了斷路器拒動現(xiàn)象發(fā)生，即便重新調(diào)整仍達(dá)不到可靠運(yùn)行的效果。

（3）柜體安全防護(hù)等級低，后部柜體基本無封閉，開關(guān)本身雖有上下隔離開關(guān)機(jī)械閉鎖功能，但不符合“五防”要求，在日常檢修工作中存在安全隱患。

（4）二次操作系統(tǒng)為繼電器系統(tǒng)，動作不靈敏，易產(chǎn)生誤動、拒動現(xiàn)象；操作時(shí)常因不同步出現(xiàn)燒毀分合閘線圈和繼電保護(hù)回路中的輔助開關(guān)等問題，維護(hù)繁瑣。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我司供電系統(tǒng)因某一線路發(fā)生故障，其對應(yīng)的開關(guān)柜無法及時(shí)動作斷開，導(dǎo)致“越級”跳閘多達(dá)20次，造成大面積停電，影響了公司的安全生產(chǎn)和日常工作。綜上所述，GG-1A型高壓開關(guān)柜的技改已勢在必行。

2 方案的技術(shù)要求和解決辦法

目前我司的經(jīng)濟(jì)運(yùn)營較為困難，而且礦井24 h生產(chǎn)，能用于變電所改造的資金和時(shí)間較少，因此對本次技改提出了如下要求：

要求一：在確保高壓開關(guān)柜技改后安全可靠運(yùn)行的前提下，最大化利用原有開關(guān)可用部件達(dá)到節(jié)約改造資金的目的。

辦法：（1）通過加裝電磁鎖提高高壓開關(guān)柜安全防護(hù)等級；（2）安裝數(shù)字線路保護(hù)測控裝置柜代替原老式繼電器操作保護(hù)系統(tǒng)；（3）更新斷路器；（4）加裝后臺監(jiān)控管理系統(tǒng)，從而保障供電系統(tǒng)的安全性、可靠性。

要求二：在有安全技術(shù)措施保障的前提下，減少技改所需時(shí)間，最大限度地做到不影響公司各單位日常生產(chǎn)運(yùn)行。

辦法：（1）首先做好相關(guān)停電的通知和聯(lián)絡(luò)工作；（2）采用雙回路供電的單位利用用電負(fù)荷較少的時(shí)間段，采取一路供電、一路停電技改的方案，不影響其正常生產(chǎn)運(yùn)行；（3）利用節(jié)假日期間對機(jī)關(guān)及直屬單位進(jìn)行停電技改，盡量不影響其日常的工作生活。

3 方案的實(shí)施過程

3.1 設(shè)備的選型和要求

3.1.1 高壓真空斷路器的選型

在真空開關(guān)選型時(shí)，主要考慮到短路開斷電流及其他相關(guān)技術(shù)參數(shù)的要求，并兼顧通用性、互換性和前瞻性。經(jīng)走訪國家電網(wǎng)用戶和查閱大量資料，選用VS1-12/1250-25型戶內(nèi)高壓真空斷路器。該斷路器有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）主要技術(shù)參數(shù)符合現(xiàn)場要求：額定電壓12 kV；額定電流1 250 A；額定短路開斷電流31.5 kA；工頻耐壓42 kV；關(guān)合電流80 kA；雷電沖擊耐壓75 kV。

（2）性能理想：壽命長、易維護(hù)、無危險(xiǎn)、無污染、噪音低等，并且適用于頻繁操作或多次開斷短路電流的場所。斷路器操動機(jī)構(gòu)為彈簧儲能操作機(jī)構(gòu)，有效解決了原CD10型電磁操動機(jī)構(gòu)的老化帶來的各種安全隱患。

3.1.2 提高柜體的安全防護(hù)等級

（1）用環(huán)氧樹脂絕緣板將原開關(guān)柜后部敞開的空間進(jìn)行密封；

（2）在完善GG-1A型高壓開關(guān)柜“五防”保護(hù)的技改中，采用DSN-DM/Y戶內(nèi)型帶電顯示電磁鎖，其主要功能就是當(dāng)高壓線路不論哪一相帶電時(shí)，電磁鎖均無法實(shí)現(xiàn)開鎖作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)制的電氣閉鎖。

3.1.3 線路保護(hù)測控裝置柜及后臺監(jiān)控管理系統(tǒng)技術(shù)要求

（1）柜體布置：保護(hù)測控裝置合計(jì)18臺，交換機(jī)、監(jiān)控主機(jī)分三面柜組裝，其柜體尺寸與原控制柜完全對應(yīng)，保證了二次接線電纜溝位置保持不變。

（2）開關(guān)柜的控制范圍：需投入保護(hù)6 kV開關(guān)柜共有18臺，其中有兩臺為電容保護(hù)柜；另有兩臺為水電發(fā)電并網(wǎng)柜，可能出現(xiàn)電流逆向；其他為饋出柜。

（3）保護(hù)功能：過流、速斷、零序電流、零序電壓等。

（4）兼容性：要求在6 kV側(cè)及35 kV側(cè)現(xiàn)有主變保護(hù)裝置（國電南自的產(chǎn)品）硬件及控制軟件上能夠完全兼容，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)警；為后期加裝PT消諧保護(hù)裝置及小電流接地選線裝置提供平臺。

要求保護(hù)裝置可靠性高、靈活性大、動作迅速、維護(hù)調(diào)試方便，加裝監(jiān)控管理系統(tǒng)利于實(shí)現(xiàn)電力自動化。

3.2 技改實(shí)施過程

技改前做好安全技術(shù)措施，先將所有開關(guān)柜后部敞開的空間密封后，再逐一斷電進(jìn)行技改。要事先做好纜線長度和安裝支架的測量下料加工。

3.2.1 高壓開關(guān)柜的技改

根據(jù)技改最大程度不影響礦井安全生產(chǎn)的要求，逐一斷電，按常規(guī)改造方式將原開關(guān)及操作機(jī)構(gòu)拆除后安裝新的斷路器和“五防”電磁鎖。

（1）將真空斷路器安裝在經(jīng)過設(shè)計(jì)重新焊接的機(jī)架上，并現(xiàn)場制作上隔離到斷路器上出線母排、斷路器下出線到互感器母排；安裝母排時(shí)應(yīng)保證搭接面接觸良好（涂導(dǎo)電膏），且母排對斷路器本體不應(yīng)有推、拉、扭等力，按相位刷上相應(yīng)顏色油漆；用2 mm厚的鋼板將拆除CD10電磁操作機(jī)構(gòu)留下的穿孔進(jìn)行焊接封閉；斷路器儲能回路需現(xiàn)場改造，在面板打孔安裝儲能、分/合閘指示燈，按原理圖進(jìn)行控制回路布線。斷路器安裝示意圖如圖1所示。

（2）柜體的“五防”改造需要焊接角鋼固定安裝傳感器（傳感器需引線到柜門電磁鎖實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖功能），傳感器一次側(cè)用雙色線與饋出線端銅排搭接；柜體需安裝柜門電磁鎖與上、下隔離開關(guān)電磁鎖，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況拆下柜門割孔鉆孔進(jìn)行安裝，按原理圖進(jìn)行回路布線（圖2）。

3.2.2 線路保護(hù)測控裝置柜及后臺監(jiān)控管理系統(tǒng)安裝

（1）可在不斷電的情況下完成如下安裝：同步安裝線路保護(hù)測控裝置柜及后臺監(jiān)控管理系統(tǒng)（圖3）；設(shè)置保護(hù)裝置的技術(shù)參數(shù)，主要有過流、過負(fù)荷、反時(shí)限過流的電流整定和時(shí)間整定及變比等技術(shù)參數(shù)；二次電纜敷設(shè)時(shí)，電纜沿原控制柜至各高壓開關(guān)柜的電纜溝槽布置并做好電纜兩端相對應(yīng)標(biāo)記；接入線路保護(hù)測控裝置的交直流回路、遙信、遙控回路并套上相對應(yīng)線號，接線位置必須正確，接觸可靠，工藝美觀。

（2）根據(jù)技改辦法，將每臺開關(guān)柜逐一斷電后拆除高壓柜上的繼電器保護(hù)及控制線路；將對應(yīng)線路保護(hù)裝置的交直流回路、遙信、遙控回路接入技改后的高壓開關(guān)柜接線排各點(diǎn)位并套上相對應(yīng)線號；接線完畢后進(jìn)行操作試驗(yàn)，手動、電動各操作5次，分、合閘應(yīng)靈活可靠，斷路器分、合閘回路及信號指示回路應(yīng)工作正常、準(zhǔn)確。將技改后的高壓柜送電運(yùn)行。

圖1 斷路器安裝示意圖

圖2 五防接線示意圖

圖3 線路保護(hù)測控裝置柜和后臺監(jiān)控管理系統(tǒng)通信圖

4 技改效果

此項(xiàng)技改保留了原柜體、表計(jì)、CT、零序CT、電纜溝、電纜長度、母聯(lián)等部件，僅此項(xiàng)就節(jié)約改造費(fèi)用80萬元左右。

在此項(xiàng)技改項(xiàng)目中，同步安裝斷路器、信號燈、電磁鎖每臺高壓開關(guān)柜需要的停電時(shí)間大約是4 h。實(shí)踐表明，技改項(xiàng)目實(shí)施過程中，通過優(yōu)化停電過渡和施工方案，能夠減少停電損失、縮短施工工期，同時(shí)也保證了施工的質(zhì)量和安全。

從技造后的開關(guān)柜使用情況來看，提高柜體的安全防護(hù)等級后彌補(bǔ)了原開關(guān)柜“五防”功能的不足，同時(shí)有效杜絕了人為誤操作的現(xiàn)象；除在計(jì)劃停電時(shí)按有關(guān)規(guī)定做一些必要的測試外，平時(shí)維護(hù)和檢修工作量比技改前明顯減少，特別是在惡劣氣候的影響下，高壓開關(guān)柜技改后投入使用至今保護(hù)動作靈敏、可靠，沒有出現(xiàn)過一次“越級”跳閘事故，為我司供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了可靠的保證。

5 結(jié)語

我們結(jié)合本單位電氣設(shè)備的實(shí)際情況，用有限的技改資金，逐步完善了電網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)，提高了設(shè)備的裝備水平，不僅提高了電網(wǎng)的科技含量，職工的工作環(huán)境也大為改觀，促進(jìn)了企業(yè)現(xiàn)代化治理水平的提高，保證了電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)為其他類似于我司變電所早期配置的GG-1A型高壓開關(guān)柜技改提供了借鑒。