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摘要：针对10kV真空开关在广州电力局运行、检修维护、无油化改造中出现的问题，提出一些设想和建议。
关键词：真空泡 拉杆绝缘子 水平拉杆 无油化改造
10kV真空开关作为新一代的、先进的开关设备自1993年以来在广州电力工业局得到广泛的应用。较之10kV油开关，它具有开断容量大，灭弧性能好，机械电寿命长，运行维护量小，检修周期长等特点。截至1997年底，投入运行的真空开关数量已经达到1693台，占10kV开关总数的63.3%。从1995年至1997年，真空开关发现缺陷和发生事故的次数分别为21相次、1相次，缺陷率和故障率为0.138%和0.007%。比例虽低但问题较突出，主要表现为真空泡慢性漏气机构卡阻等方面，这就要求我们切实加强真空开关在选型、安装、运行、检修等方面的全过程质量管理工作。
1 选型、调试及交接试验
1.1 选型
表1和表2对各真空泡厂家产品在运行中的质量进行了比较。
统计数据表明，四川某生产厂产品的缺陷率较低，曾发生一次事故，但原因为断路器生产厂装配的缓冲器失效引起开断失败。陶瓷泡较玻璃泡的缺陷率低。另外，陶瓷泡由于采用了先进的焊接技术，密封性能较好，机械强度高，爬距大，电寿命较长，开断容量大，一般来说，开断容量为31.5kA和40 kA的陶瓷泡其满容量开断次数可分别达50次和30次，而玻璃泡则分别为30次和20次左右。
表1 1995年至1997年各真空泡厂家产品在运行中的质量比较
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真空泡生产厂 |
运行总相数 |
缺陷相数及类型 |
事故相数及类型 |
缺陷率／% |
故障率／% |
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辽宁某生产厂 |
1 113 |
9(耐压不合格) |
0 |
0.81 |
0 |
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四川某生产厂 |
2 943 |
7(耐压不合格) |
3(开断能力) |
0.24 |
0.1 |
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贵州某生产厂 |
87 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
陕西某生产厂 |
423 |
5(耐压不合格) |
0 |
1.2 |
0 |
表2 1995年至1997年陶瓷泡和玻璃泡在运行中的质量比较
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真空泡类型 |
运行总相数 |
缺陷相数 |
事故相数 |
缺陷率／% |
事故率／% |
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陶瓷泡 |
3 291 |
12 |
3 |
0.36 |
0.09 |
|
玻璃泡 |
1 275 |
9 |
0 |
0.71 |
0 |
1.2 调试、交接试验
实践证明，只有严格把好设备的调试及交接试验关，及时发现并处理设备存在的先天缺陷，才能保证设备以良好的状况投入运行，减轻运行中的压力，降低设备运行中的故障和事故率。如广州电力局110kV开元变电站1号高压室(真空泡为辽宁某生产厂产品，开关柜为辽宁某生产厂GG-1A)安装调试时，开关的弹跳普遍不合格，经厂家协助现场处理，才能投运。另外通过交接试验发现真空泡漏气的情况较多，统计如表3，存在问题均为耐压不合格。
上述例子说明做好真空开关调试及交接试验工作，及时发现真空开关本体漏气及附属绝缘件击穿机构(含连杆、分合闸缓冲器等)异常，机械特性(弹跳、速度、同期等)不合格等情况，作出处理才投入运行，对确保运行的安全相当重要。
表3 真空泡漏气统计
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变电站 |
真空泡生产厂 |
相数 |
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马岗站 |
四川某生产厂 |
7 |
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白山站 |
陕西某生产厂 |
3 |
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大冲站 |
四川某生产厂 |
1 |
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林和站 |
陕西某生产厂 |
13 |
2 运行中的检查、维护、预试
2.1 定期检测
真空开关本体常见的缺陷主要有：真空泡慢性漏气、本体绝缘件绝缘击穿等。在目前仍未有完善的在线监测手段的情况下，定期检查绝缘，试耐压是检验上述缺陷的主要手段。通过统计广州电力局真空开关缺陷情况(如表4)可知，真空开关出现问题的时间主要集中在投产0.5～2年这段时间，这时真空开关的运行状态较不稳定，需加强运行检测。为此在新修订的《广州电力工业局电力设备预防性试验规程》中，与部颁规程相比增加了投产后3个月、0.5 年、1年各进行一次预防性试验的内容，然后再按正常的预试周期进行预试，从而达到在真空开关不稳定期间内加强对其运行检测的目的。实践证明效果很好。
表4 广州电力局1995年至1997年在预试中发现真空开关缺陷的情况统计
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设备名称 |
真空泡
生产厂家 |
投产日期 |
发 现
缺陷日期 |
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江南站51乙C开关W相 |
辽宁某生产厂 |
1993-05 |
1995-07 |
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江南站52乙C开关V相 |
辽宁某生产厂 |
1993-05 |
1995-07 |
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军田站F1开关U相 |
辽宁某生产厂 |
1994-07 |
1995-10 |
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上教站F10开关W相 |
陕西某生产厂 |
1994-08 |
1995-11 |
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白山站52乙C开关U相 |
陕西某生产厂 |
1995-12 |
1996-06 |
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夏茅站503开关W相 |
辽宁某生产厂 |
1995-01 |
1996-06 |
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竹料站590开关W相 |
辽宁某生产厂 |
1994-09 |
1996-08 |
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马岗站502B开关W相 |
四川某生产厂 |
1995-12 |
1996-12 |
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山村站503开关V相 |
辽宁某生产厂 |
1994-12 |
1996-08 |
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金田站51B开关W相 |
四川某生产厂 |
1995-12 |
1996-07 |
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开元站F6开关W相 |
辽宁某生产厂 |
1995-12 |
1997-11 |
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开元站F8开关W相 |
辽宁某生产厂 |
1995-12 |
1997-11 |
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开元站F2开关W相 |
辽宁某生产厂 |
1995-12 |
1997-11 |
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飘峰站51C开关W相 |
四川某生产厂 |
1995-03 |
1997-10 |
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上教站F13开关U相 |
陕西某生产厂 |
1994-08 |
1997-07 |
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军田站F2开关U相 |
四川某生产厂 |
1994-07 |
1997-09 |
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军田站F2开关W相 |
四川某生产厂 |
1994-07 |
1997-09 |
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景泰站502B开关U相 |
四川某生产厂 |
1995-09 |
1997-05 |
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景泰站500B开关V相 |
四种某生产厂 |
1995-09 |
1997-08 |
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白山站502A开关V相 |
陕西某生产厂 |
1995-12 |
1997-01 |
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白山站F24开关W相 |
陕西某生产厂 |
1995-12 |
1997-01 |
尚要说明的是开关本体绝缘子，特别是拉杆绝缘子是非“全工况”产品，运行中常因爬距不足够和裂痕等原因造成电击穿或闪络放电。更要注意那些为满足爬距而采用内外两层结构的拉杆绝缘子，其内外两层之间的有机填充物在内部有气泡或受潮时亦会产生沿面闪络和电击穿。
2.2 加强运行巡视
在操作中注意观察有无异常现象，如在分闸操作中，开关断开后，检查电缆头的带电显示装置有无显示带电；拉开母线侧刀闸时，观察刀口有无火花和真空泡有无闪光(玻璃泡)；在断开变低和母联开关，10kV母线停电时，观察该段母线PT有无电压量输出等。在1997年发现的11起缺陷中，有5起就是在操作中发现异常，产生怀疑，再进行耐压试验确定的。如在1998年3月30日，人和站10kV母线停电操作时，在切开501开关，未拉两边刀闸，变高开关未分的情况下，值班人员发现10kV母线PT显示红相仍有电压，对红相真空泡摇断口绝缘的值为0，证实该相开关已经严重漏气，从而避免了事故发生的可能。
2.3 做好维护工作
针对新投产开关拒动次数较多的情况，广州电力局规定在投运后1年对机构进行一次维护工作，重新测量开关分合闸线圈的动作电压值。并尽可能每年利用停电机会做一次维护。1996年7月，三元里站52C开关就曾发生过一次因U相缓冲器失灵，造成开关切电容器故障分闸时反弹，未能切断故障电流，引起开关 U 相真空泡爆炸，同时影响到V、W相真空泡破裂。这提醒我们在维护中注意对开关分合闸缓冲器的动作性能进行检查。
3 真空开关的状态检修
3.1 机构的检修
一般来说，真空开关的检修主要针对机构检修，开关的本体不能检修。对机构的检修严格执行有关检修规程、规定和检修工艺导则，保证检修质量，其中强调：
a)新投运1年后，利用停电机会，应进行一次分合闸时间、速度、同期、弹跳、行程、超程、动作电压及机械连动部分的测试和维护工作。
b)运行中的机构利用停电机会每年进行一次维护工作。
c)运行中的机构每4年进行一次大修，不能以临修代替大修。
3.2 开关本体
通过测量试验和统计对真空泡的运行状态作出综合的判断。
3.2.1 测量试验
对真空泡进行分合闸耐压试验以发现漏气；测量真空泡合闸接触电阻，结合行程、超程等参数判断触头的损坏情况。
3.2.2 极限开断电流值统计
真空开关在达到极限开断电流值时，应更换真空泡。极限开断电流值IΣ可由厂家给定的额定开断电流及满容量开断次数计算得出：
IΣ=n极限.I满容量
统计极限开断电流值的内容有以下两点：
a)正常的开断操作：
IΣ′=n1.Ir
式中 n1——正常开断次数；
Ir——厂家提供的开关额定工作电流。
b)短路开断：
IΣ″=n2.Ik
式中 n2——短路开断次数；
Ik——10 kV母线最大开断电流(调度提供)。
IΣ=IΣ′+IΣ″ 4 10kV少油开关无油化改造
结合开关的运行状况和“三遥”变电站对设备无油化的要求，广州电力局在1996年和1997年先后对14个站的10kV少油开关进行了无油化改造。采用真空开关代替少油开关，原则上不更换操作机构，只对机构作相应调整。通过运行实践，在技术上和经济上均收到良好效果。但由于经验不足，在无油化改造中只更换断路器不更换操作机构，机构的传动部分作出相应的更改后，配真空开关使用，在改造之后容易出现以下问题：
a)由于少油开关与真空开关的行程不同，需对机构的水平、垂真拉杆作出相应改动，减少水平拉杆的转动角度，缩小垂直拉杆的长度，以满足真空开关行程。另外，由于真空开关行程很小，在旧机构上进行上述改动，其精度很难掌握，稍有偏差，即会引起开关拒动。山村站由于这个原因曾发生过1宗事故。
b)水平拉杆转角改变后，辅助开关需作相应的调整。但原辅助开关是根据原水平拉杆的转角而设计的，故调整起来非常困难，极易出现不到位或过位进入死点的现象，辅助开关不能可靠接触，影响到开关的动作和“三遥”信号的准确性。如改造时一起更换辅助开关，则新的辅助开关难以安装在原机构箱内，在山村站、赤岗站的改造中就遇到这样的问题。
c)原机构使用已有一定时间，机构本身存在一定缺陷。
由于上述3个原因，山村、赤岗站10kV开关柜完成无油化改造运行一段时间以后，机构普遍出现问题。目前两站已进行无油化改造的48台开关柜中，已有32台更换了机构。相比之下，区庄、燕塘站开关柜进行无油化改造的同时，一起更换了机构，改造后开关柜的运行状况要好得多。因此，广州电力局建议GG-1A柜进行无油化改造的同时，对其机构一起作更换处理。
由上面的区别可以知道，手车柜的改造非常繁杂，单台耗时较长。几乎每部分都须作改动，若在现场逐台改造，势必影响10kV母线供电的可靠性和安全性，倒不如采用新的真空开关小车进行更换。黄沙站YJN柜的改造就是一个成功的例子。
5 结论
要确保真空开关安全、可靠地运行，一定要做好以下几项工作：
a)做好开关设备的选型工作，严格把好开关调试交接关。
b)在运行中加强开关设备的监视，争取做好预防性试验工作。
c)严格执行部颁检修规程、规定和检修导则工艺，结合实际情况，保证到期必修，修必修好。
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