斷路器真空化改造在油田配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

1　引　言 　　吐哈油田供水供電處10 kV 高壓配電室共有11 座，擔負著原油開采、加工、油田注水、注氣等系統(tǒng)的配電工作，大部分采用兩路10 kV 線路供電，正常情況下一路工作，一路備用，并且單井線路在變電站外通過線路聯(lián)絡(luò)斷路器可形成環(huán)網(wǎng)供電。 　　 　　高壓斷路器是配電網(wǎng)中最重要的開關(guān)設(shè)備之一，他具有以下2 種作用： 　　 　　控制作用　根據(jù)電力系統(tǒng)運行的需要，將部分或全部電氣設(shè)備以及線路投入或退出運行。 　　 　　保護作用　當電力系統(tǒng)某一部分發(fā)生故障時，將該故障部分從系統(tǒng)中迅速切除，防止事故擴大，保護系統(tǒng)中各類電氣設(shè)備不受損壞，保證系統(tǒng)安全運行。 　　 　　吐哈油田電網(wǎng)中，有4 座高壓配電室建設(shè)時間相對較早，早期設(shè)計人員均選用少油斷路器，但由于少油斷路器本身的劣勢為油田配電系統(tǒng)的運行和維護管理帶來諸多不便，目前選用高壓開關(guān)設(shè)備中技術(shù)領(lǐng)先的真空斷路器改造了4 座高壓配電室。技術(shù)改造后改善了配電室的運行性能，增強了配電系統(tǒng)的可靠性和安全性。 　　 　　2　配電室油斷路器存在的問題 　　 　　高壓油斷路器利用變壓器油作為滅弧介質(zhì)，分多油和少油兩種類型。由于少油斷路器制造工藝簡單、價格也相對便宜，故在10 kV 配電系統(tǒng)中常被設(shè)計人員選用。油斷路器作為一代產(chǎn)品，曾發(fā)揮過應(yīng)有的作用，至今可能仍占有統(tǒng)治地位。但是隨著科學技術(shù)的進步，他的缺點越來越突出，少油斷路器的技術(shù)性能已不能滿足油氣田生產(chǎn)的現(xiàn)代化要求。具體表現(xiàn)為： 　　 　　(1) 少油斷路器維修周期短，維修花費時間長，特別是動、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。 　　 　　(2) 少油斷路器用作滅弧介質(zhì)的變壓器油在電弧下是可燃的，一定條件下會產(chǎn)生高壓可燃性氣體，嚴重時可發(fā)生爆炸。 　　 　　(3) 少油斷路器長期運行過程中難于避免油的泄漏，或因電弧作用使油質(zhì)劣化，威脅著設(shè)備的絕緣和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，影響設(shè)備的升級。 　　 　　(4) 少油斷路器運行中可能掉相，在安裝或檢修少油斷路器時，分、合閘緩沖器的壓縮行程調(diào)整不當或緩沖不良，造成振動過大，使某相瓷瓶斷裂而缺相，若某相導(dǎo)電桿上部調(diào)整觸頭同期性的螺釘脫扣，或者銜接部分太短，均會造成掉相事故的發(fā)生。 　　 　　(5) 少油斷路器運行中振動過大，斷路器拉桿的軸銷可能斷裂或掉出，從而可使拉桿觸碰帶電部分。 　　 　　以上缺點給斷路器日常運行帶來極大的不便，造成檢修維護工作量增大，既費時費力又影響電網(wǎng)的安全，被其他開關(guān)設(shè)備所取代已成為必然趨勢和技術(shù)發(fā)展方向。 　　 　　3 真空斷路器的技術(shù)特點 　　 　　真空斷路器中用于滅弧的動、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)，具有其他類型開關(guān)設(shè)備無法比擬的優(yōu)點。國際上一些工業(yè)發(fā)達的國家，都致力于真空斷路器的開發(fā)和利用，我國正處于初步應(yīng)用階段。 　　 　　真空斷路器同其他類型的斷路器相比，整機操動機構(gòu)相差不大。只是他的行程小，所需分合閘功率也小，整機體積可大大縮小，所用的材料也可大大減少。其差別就在于滅弧室，真空斷路器的滅弧室是真空滅弧室，該類斷路器的滅弧室本身就是一種獨立的產(chǎn)品，其技術(shù)指標和各種性能在產(chǎn)品一經(jīng)制造出廠就基本上確定了，且無法改變。 　　 　　真空開關(guān)的各種技術(shù)指標和性能在很大程度上取決于真空滅弧室。 　　 　　與其他高壓斷路器相比，具有明顯的技術(shù)優(yōu)點： 　　 　　(1) 具有很強的開斷短路電流的能力，用于電路和電氣設(shè)備的過載和短路保護，其短路電流開斷次數(shù)可達30～100次。 　　 　　(2) 絕緣安全可靠。 　　 　　(3) 具備良好的散熱條件和足夠的熱容量，在正常負載電流下，能長期正常工作。 　　 　　(4) 具有較強的過載能力。 　　 　　(5) 具有足夠的機械強度，在工作時能承受：正常的分、合作用力; 開斷短路電流的電動力; 操動機構(gòu)的各種內(nèi)應(yīng)力; 不致因機械磨損導(dǎo)致?lián)p壞，使用壽命年限長。 　　 　　(6) 工作性能穩(wěn)定、可靠，使用維護簡單方便。 　　 　　4　用高壓真空斷路器改造高壓配電室 　　 　　配電系統(tǒng)的可靠性和安全性是油田配電的基本要求，特別是原油開采難度逐年增大的情況下，單井線路的連續(xù)供電是保證原油產(chǎn)量穩(wěn)定的重要保障，注水注氣系統(tǒng)大部分控制的是高壓電機，此類開關(guān)能否能處于良好狀態(tài)運行，對油田生產(chǎn)至關(guān)重要。面對部分配電室設(shè)備老化和少油斷路器給生產(chǎn)帶來的不利因素，采用高壓真空斷路器代替原少油斷路器對鄯善油田變電站、航機發(fā)電站等10 kV高壓配電室進行了技術(shù)改造，共完成42 臺油開關(guān)的改造。在改造過程中，采取了技術(shù)措施盡量利用原有設(shè)備，達到了相應(yīng)的技術(shù)標準。 　　 　　(1) 利用原隔離開關(guān)與真空斷路器配合使用，完成倒閘操作和實現(xiàn)控制、保護功能。 　　 　　(2) 利用原CD10 電磁操作機構(gòu)，由于真空斷路器的行程比少油斷路器的小，這就需要把聯(lián)桿縮短，重新調(diào)整機構(gòu)。 　　 　　(3) 裝設(shè)閥型避雷器作為過電壓保護，防止真空開關(guān)在使用中可能產(chǎn)生過電壓對設(shè)備絕緣帶來的損壞。 　　 　　(4) 對二次線路繼電保護和操作控制進行校驗、調(diào)整。 　　 　　改造后的運行情況良好，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性，各項技術(shù)指標符合標準。使用真空斷路器避免了可能發(fā)生爆炸的危險，其運行維護簡單，不需要換油測試，更不需要去打磨觸頭，最放心的是該真空斷路器沒有泄漏。 　　 　　5　用真空交流接觸器改造低壓配電系統(tǒng) 　　 　　真空交流接觸器是主觸頭密封在真空中的以真空為滅弧介質(zhì)的新型接觸器。該新型真空交流接觸器具有分斷能力強、使用壽命長、體積小、重量輕、適于頻繁操作、噪音小、電弧不外露、運行周期長、節(jié)能、安全可靠、維護方便等特點。這種接觸器可供遠距離接通和分斷電路及頻繁起動和控制交流電動機之用。適合各種保護裝置組成電磁啟動器，特別適用于防爆電磁起動器。近年來，吐哈油田電網(wǎng)低壓配電系統(tǒng)中已經(jīng)逐步推廣應(yīng)用真空交流接觸器，取代CJ 系列交流接觸器后，改善了在減壓起動電壓切換過程中的技術(shù)性能，大大提高了電氣設(shè)備運行的安全可靠性。 　　 　　6　經(jīng)濟效益 　　 　　以鄯善油田變電站和航機發(fā)電站為例，采用真空開關(guān)改造油田配電系統(tǒng)后，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和安全性，減少了維護運行時間，降低系統(tǒng)故障率可達40% 以上，一年僅節(jié)約的備品備件購買及維修費用可達45 萬元。 　　 　　另一方面由于改造后配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性的提高對保證整個油田生產(chǎn)的間接經(jīng)濟效益也不可低估。 　　 　　7　結(jié)　語 　　 　　真空開關(guān)應(yīng)用在吐哈油田高壓配電系統(tǒng)改造中獲得了成功，消除了安全隱患，保證了設(shè)備的正常運行，其社會效益是顯著的，設(shè)備安全性、可靠性技術(shù)指標的提高，其潛在的經(jīng)濟效益不可估量。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，在油田企業(yè)配電系統(tǒng)中大力推廣應(yīng)用將會取得滿意的效果。特別是一些大功率的低壓配電裝置，采用真空交流接觸器后將大大提高電氣控制設(shè)備的運行安全可靠性能。