常规户外真空断路器分析论文

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摘要：本文以ZW8-12型户外真空断路器为例，从该断路器的基本原理出发，通过一定的技术改造，以满足综合自动化系统的管理要求

关键词：常规户外真空断路器自动化改造应用

近年来，随着农网建设的不断扩大和深入，农村配网的运行方式也在发生着根本性的变革。一方面，各类用户对电压质量和供电可靠性提出了新的要求，另一方面，农网35kV变电站实行综合自动化及无人值班已成为县级电网自动化发展的方向。在这样大规模的建设和发展过程中，为了合理安排建设投资，合理利用现有资源，许多运行中的变电所仅以增容、扩建和改造为前提进行相关的技术改造，大量的设备并没有必要立即淘汰和作废。尤以10KV出线开关为主，许多老式变电所在最大限度的发挥其原有设备的性能外，只需经过相应的附件更换、加装和回路改造，就能完全满足微机系统自动化运行的管理要求。

我宁夏固原地区和陕西省接壤，许多变电所大量应用了陕西宝光集团有限公司宝鸡真空开关厂生产的ZW8-12型断路器系列产品。这种真空断路器一度代替原来的注油断路器，实现了断路器的无油化管理，在农村变电所中发挥了重要的作用。目前随着变电所综合自动化水平的不断提高，这种开关的机构操作和二次控制方式已在一定程度上限制了变电所的自动化改造。但为了节省大量的投资。对该断路器进行必要的技术改造后是能够完全满足这些要求的。

一、zw8-12型断路器操作机构的工作原理

1.操作机构的基本配置

固原地区绝大部分农村35KV变电所中都选用了这种开关为CT23-D型的弹簧操作机构。这些操作机构的跳合闸线圈根据订货的要求不尽相同，有的配置的是交直流两用线圈，有的为交流线圈。即AC/DC220V或AC220V。储能电机都选用了交直流两用，即AC/DC220V。储能行程开关都为为单轮旋转式行程开关，共安装了两只。行程开关的接点如图一所示。

2.操作机构工作原理简要说明

该原理图普遍按分合操作回路和储能回路共用一个控制电源的情况下进行接线安装。一般在二次用UPS电源来保证这种交流电源的可靠性。行程开关完成了两个功能，首先是储能回路的通断切换，其次是对合闸回路的未储能闭锁。剩下的接点可以用来实现储能回路的信号指示。如图二所示。

二、利用微机自动化实现开关监控的目的和要求

1.控制回路用直流方式进行供电和操作，且分合闸电源、储能电源以及信号电源分离。

随着各配电负荷的性质越来越重要，工程在扩建过程中的容量增大，一套简单的交流电源屏配置一台UPS作为全所的不间断电源供电已经不能满足要求。这就需要增加直流屏来实现。为了最大限度的利用直流屏增加供电可靠性，以及实现微机装置的操作要求。选用直流方式供电和操作。

各控制电源回路分离的目的是为了使二次回路之间相互独立，避免干扰，提高供电的可靠性。以及在发生故障时能减少控制回路的停电范围并进行迅速的诊断和处理。

2.增加信息采集回路，完善微机对断路器的监控功能。

为了实现断路器在微机自动化中的监控，需要对断路器的模拟量和开关量进行采集。其中，模拟量的采集主要通过电量变送器实现。为简化设备，我们将常测仪表、计算机监控装置共用变送器来进行二次线路改造。也可以通过断路器的多抽头互感器来引用。

3.改造过程在原常规控制回路的基础上进行，且要符合实际情况。做到以最少的改动满足微机监控系统的最大要求。

三、常规户外真空断路器在微机监控系统中应用存在的问题

1.分、合线圈是交直流两用则不需要更换，若为交流线圈，则根据需要更换为相同通断能力的直流线圈即可。储能电机一般都为交直流电机故不需要更换。

2.行程开关CK的接点在直流控制回路中不能满足改造后的需要

CK为单轮旋转式行程开关，本断路器共安装了两只。但在目前的应用中已不能满足要求，首先，它的接点不够用，另外加装这种行程开关是不现实的，其次，需要用重动继电器来扩充触点。

3.利用重动继电器的的重要性在于：重动继电器除提供触点外，还起到电气隔离作用。监控系统的信息采集回路不直接引到高压开关，防止高压开关的强电磁干扰侵入到监控系统。重动继电器应选用快速中间继电器，并且要做到监控、位置指示信号、遥信共用。

四、常规户外真空断路器在微机监控系统中的改造

1、改造原理图：

基于以上的目的和要求，我们将该断路器的二次控制回路进行如下改造：

2、改造说明：

(1)图三中，将原行程开关接点用中间继电器KM接点代替，实现储能电路与合闸电路的电气联锁，保证只有在储满能的条件下，才可进行合闸操作。

(2)图四中，增加了重动中间继电器KM。它们的作用是，一、扩充断路器的机构接点，二、保证储能过程连续进行，避免储能电机在重负荷下启动，三、给微机测控系统提供接点，并实现了电气隔离。继电器建议选用DZB-10B型系列。

(3)电容器C并联于CK接点目的是在直流回路中，为避免因直流回路电流过大烧毁电动机，电容器建议选用2微法/400伏油浸电容。

(4)图五中，拆除原套管CT连接的过流脱扣回路，而直接串入微机保护装置回路，使断路器在微机装置回路中实现各种保护动作。另一组套管CT同时引入微机测控装置，实现微机遥测功能。在微机装置中引入断路器辅助触点和中间继电器接点实现断路器的遥信监视。

(5)通过控制屏上的微机装置出口，与后台机连接，实现一次设备的“四遥”功能。为未来综合自动化变电所的远动奠定了基础。

五、实际改造中应注意的几个问题：

1、控制直流电源应尽量将操作电源和储能电源从直流屏上用单独的带辅助接点的空气开关分别供给，空气开关的辅助接点作为遥信的开关量采集，以实现操作电源和储能电源的微机监控。

2、由于CT23-D型的弹簧操作机构的空间余度很小，只能将体积很小的电容器加装在机构箱内，而中间继电器须在端子箱或控制屏上加装。

3、当出线采用独立CT进行测量和保护接线时，必须将开关机构箱内的所有套管CT二次侧短接并接地。

4、在改造过程中，应尽量做到直流电源、信号电源的各自独立，而且信号电源通过UPS不间断电源装置供给。这样在直流电源失电的状态下，既保证了微机监控系统的正常工作，又能由微机监控系统发出相应的告警。