1、引言
隨著鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展，焦炭生產(chǎn)任務(wù)也在不斷加重，正常供電是保障生產(chǎn)的重要前提。安鋼焦化廠第二配電室高壓供電原來(lái)采用老式的少油斷路器和繼電保護(hù)裝置，隨著負(fù)荷的增加載流母線也不堪重負(fù)，經(jīng)常發(fā)生故障，影響正常供電，制約生產(chǎn)力的發(fā)展。為了解決生產(chǎn)與供電的矛盾，提高工作效率和供電質(zhì)量，安鋼焦化廠對(duì)第二配電室實(shí)施了優(yōu)化改造。
2、優(yōu)化前的高壓柜
焦化廠第二配電室是80年代后期建造的，高壓開關(guān)采用了少油斷路器，設(shè)備老化，機(jī)構(gòu)動(dòng)作不可靠，無(wú)備鎖裝置，無(wú)數(shù)據(jù)采集接口。其主要由底架、絕緣子、傳動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)電系統(tǒng)、觸頭、滅弧室、油氣分離器、緩沖器及油面指示器等部分組成。合閘時(shí)，操作機(jī)構(gòu)通過傳動(dòng)拐臂連桿，把力傳到主軸，主軸帶動(dòng)3根絕緣拉桿使三極動(dòng)觸桿向上作直線運(yùn)動(dòng)，最后插入靜觸頭中，操作機(jī)構(gòu)扣住觸桿，使斷路器保持在閉合位置。在這一過程中，開斷彈簧拉伸貯能，為分閘作準(zhǔn)備。分閘是當(dāng)操作機(jī)構(gòu)脫扣時(shí)，由于開斷彈簧力的作用，使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)拉桿，從而使動(dòng)觸桿向下運(yùn)動(dòng)。最后因開斷彈簧的預(yù)拉力作用，主軸拐臂緊靠在分閘定位件上，從而使斷路器保持在斷開的位置上，其保護(hù)裝置采用繼電保護(hù)，操作時(shí)不安全可靠。
3、存在的問題
3.1 少油斷路器存在的問題
(1)滅弧室內(nèi)電弧的高溫將絕緣油分解出大量可燃?xì)怏w，其中氫氣存在自燃的危險(xiǎn)性。同時(shí)，還有許多引起滅弧室爆炸、燃燒危險(xiǎn)的其他因素；
(2)運(yùn)行過程中，油的滴漏給設(shè)備維護(hù)、工作環(huán)境衛(wèi)生的清潔帶來(lái)許多不便；
(3)油和油氣污染環(huán)境；
(4)少油斷路器維護(hù)復(fù)雜，且維修工作又臟又累，運(yùn)行費(fèi)用高；
(5)連續(xù)工作的周期短，每次維護(hù)需時(shí)長(zhǎng)。檢修停電時(shí)間長(zhǎng)，損失大；
(6)不宜作頻繁操作；
(7)少油斷路器燃弧時(shí)間長(zhǎng)，動(dòng)作較慢，檢修周期短，維修工作量大，受單元斷口的電壓限制，發(fā)展特高壓等級(jí)有困難等。
3.2繼電保護(hù)裝置存在的問題
運(yùn)行維護(hù)不良、誤碰、誤接線、誤操作、誤整定、調(diào)試質(zhì)量不良等。
4、優(yōu)化方案及實(shí)施效果
針對(duì)焦化廠第二配電室高壓柜存在問題，經(jīng)過詳細(xì)論證，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行處理：第一步重新計(jì)算了預(yù)增負(fù)荷和載流母線，進(jìn)行優(yōu)化改造；第二步經(jīng)過分析將少油斷路器高壓開關(guān)柜改用VJ12型戶內(nèi)高壓真空斷路器高壓開關(guān)柜，通過對(duì)清華紫光、萬(wàn)利達(dá)、上海南自等保護(hù)裝置的分析，從經(jīng)濟(jì)等方面考慮采用上海南自電力自動(dòng)化系統(tǒng)的SNP-2316變電站保護(hù)、測(cè)控綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。
VJ12型戶內(nèi)高壓真空斷路器操作機(jī)構(gòu)系使用彈簧作儲(chǔ)能元件的彈簧操作機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)平面布置在機(jī)箱內(nèi)，機(jī)箱被四塊隔板分割成五個(gè)裝配空間，其間分別裝有操作機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)能合閘單元、分閘脫扣單元、傳動(dòng)單元、緩沖單元、輔助接點(diǎn)單元和電氣故障單元。真空斷路器是在高度真空中滅弧。真空中的電弧是在觸頭分離時(shí)電極蒸發(fā)出來(lái)的金屬蒸汽中形成的。電弧中的離子和電子迅速向周圍空間擴(kuò)散。當(dāng)電弧電流到達(dá)零值時(shí)，觸頭間的粒子因擴(kuò)散而消失的數(shù)量超過產(chǎn)生的數(shù)量時(shí)，電弧即不能維持而熄滅。真空斷路器開斷能力強(qiáng)，開斷時(shí)間短、體積小、占用面積小、無(wú)噪聲、無(wú)污染、壽命長(zhǎng)，可以頻繁操作，檢修周期長(zhǎng)。真空斷路器目前在我國(guó)的配電系統(tǒng)中已得到廣泛應(yīng)用。
真空斷路器是利用真空作為滅弧與絕緣介質(zhì)：
(1)真空斷路器利用真空擴(kuò)散滅弧，有很高的斷路能力（又稱為自能滅弧方式），斷路器位于分閘位置時(shí)，若觸頭間發(fā)生擊穿，無(wú)論何時(shí)都具有與斷路器分閘時(shí)相同的開斷能力。所以發(fā)展性故障與多次雷擊的情況對(duì)真空斷路器不會(huì)構(gòu)成威脅，仍能斷開；
(2)真空斷路器的電弧電壓很低，觸頭間的電磨損很輕微。只要觸頭燒損不大于允許的燒損量，但能滿足規(guī)定的耐壓要求，斷路器則仍然具有開斷電弧的能力；
(3)不產(chǎn)生有害氣體，裝配容易，維護(hù)簡(jiǎn)單；
(4)滅弧室采用對(duì)電弧有強(qiáng)大的電磁推力的觸頭結(jié)構(gòu)，以驅(qū)使電弧高速旋轉(zhuǎn)，防止電弧集中燃燒，迫使電弧在電流自然過零時(shí)熄滅，滅弧室結(jié)構(gòu)具有散熱效果好，電場(chǎng)分布均勻，不受其它因素影響，外形尺寸小的優(yōu)點(diǎn)。
①真空斷路器不燃、不爆、不污染環(huán)境；
②真空斷路器的日常維護(hù)工作量小，減小維修材料、人員和工時(shí)，便于運(yùn)行管理；
③真空斷路器停電時(shí)間短，損失少；
④真空斷路器的機(jī)械壽命為10000次。
雖然從價(jià)格方面來(lái)看配電用真空開關(guān)柜價(jià)格約是少油開關(guān)柜的1.5～2倍，但只要一次投資到位，使用功能增加了數(shù)倍，還是非常值得的。真空斷路器綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯高一些。
上海南自電力自動(dòng)化系統(tǒng)的SNP-2316變電站保護(hù)、測(cè)控綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì)，直接安裝于開關(guān)柜上，裝置的面板由LCD顯示器、LED指示燈及簡(jiǎn)易鍵盤組成，其綜合自動(dòng)化系統(tǒng)如圖1所示。可通過其實(shí)現(xiàn)電流速斷、限時(shí)速斷、過流保護(hù)、過負(fù)荷告警、零序過流保護(hù)等保護(hù)要求和測(cè)量系統(tǒng)頻率、母線電壓、電流及有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等測(cè)量要求。該裝置既可接受遙控命令對(duì)所保護(hù)的線路開關(guān)實(shí)行遠(yuǎn)方跳、合閘控制，還可以在面板上設(shè)置對(duì)開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)跳合閘。也就是說，在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化的條件下，保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。它可將從各模塊上獲取的電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)終端。因此，每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化（見圖1）。
變電站綜合保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)具有全方位的防誤操作系統(tǒng)，以通過閉鎖功能，有效地實(shí)現(xiàn)“五防”，從而保證電網(wǎng)和人身的安全。
根據(jù)近年來(lái)配電室設(shè)備的運(yùn)行狀況證明：載流母線無(wú)發(fā)熱現(xiàn)象，高壓真空斷路器分合正常，故障率基本為零，提高了供電質(zhì)量，SNP-2316變電站保護(hù)、測(cè)控綜合自動(dòng)化系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，經(jīng)過運(yùn)行實(shí)踐，微機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)裝置具有以下特點(diǎn)：
(1)微機(jī)自動(dòng)化程度高，運(yùn)行人員每班可以減少到2人，實(shí)現(xiàn)了少人值班，大大地降低勞動(dòng)強(qiáng)度，使供電成本降低，效益顯著提高；
(2)微機(jī)保護(hù)裝置，與常規(guī)繼電保護(hù)相比，具有更高的精準(zhǔn)度和靈敏度，自動(dòng)化程度高，故障報(bào)告記錄準(zhǔn)確。硬件模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)CPU由單獨(dú)開關(guān)電源供電，故障報(bào)告記錄準(zhǔn)確，可靠性更高，檢修維護(hù)簡(jiǎn)便；
(3)配電室的電氣二次線設(shè)計(jì)工作量小，控制連接電纜少，微機(jī)設(shè)備裝置占用空間小，施工安裝工作量較少，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試也非常簡(jiǎn)單；
(4)微機(jī)系統(tǒng)裝置投運(yùn)至今，運(yùn)行狀態(tài)良好；數(shù)據(jù)采集及時(shí)、準(zhǔn)確，操作保護(hù)裝置安全可靠，是現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用的成功之例。
5、結(jié)語(yǔ)
此次優(yōu)化改造后，根據(jù)近年來(lái)配電室設(shè)備的運(yùn)行狀況證明，故障率基本為零，提高了供電質(zhì)量，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合要求，達(dá)到了預(yù)定計(jì)劃，降低了維修維護(hù)費(fèi)用，為安鋼焦化廠的正常生產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)供電提供了保障。
富通新能源可以根據(jù)客戶的要求定做各種類型的高低壓配電柜。（鞏義配電柜定做、三門峽配電柜定做、洛陽(yáng)配電柜制作、鄭州配電柜制作）
