6KV高压开关柜调研报告

35/6kV变电所高压开关柜调研报告机运工区二〇一三年六月二十九日35/6KV变电所高压开关柜调研报告一、问题提出高煤公司35/6kV变电所内的35面6kV高压开关柜为无锡市江南开关厂生产的XYN1-10型开关柜，于1997年安装使用，目前存在以下问题：1、该型开关柜在柜门打开时不能断电，无法起到安全保护作用，不具备国家标准GB3906-2006《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》规定的“五防”功能（“五防”指：1、防止带负荷合闸。2、防止带接地线合闸。3、防止误入带电间隔。4、防止带电挂接地线。5、防止带负荷拉刀闸。），不能满足国家煤矿安全监察局2013年下发的《煤矿机电安全质量标准化》要求。2、该型开关柜本体小车操作机构使用时间长，磨损老化严重，致使部分开关柜已不能正常分合闸。3、开关柜厂家早已淘汰该系列开关柜，柜中本体厂家早已停产，零配件无处购买，造成矿井供电安全隐患。二、调研方向1、具有“五防”功能的6kV高压开关柜，并采用新型永磁式操作机构高压真空断路器。2、开关柜有防越级跳闸功能和0.2级计量系统的微机综合保护器，具备远程通讯和集中控制功能，能实现矿井供电系统综合自动化控制。三、调研时间2013年6月26日—6月27日四、调研地点无锡军工智能电气股份有限公司五、调研人员郭伟、赵振华、乔峰六、调研具体情况（一）生产厂家简介无锡军工智能电气股份有限公司创建于1992年，主要从事高低压配电装置及系列防爆配电装置的研发、生产及销售，是一家具有自主研发能力的高科技型企业，也是江苏省近年来重点发展培育的高新技术企业。无锡军工智能电气股份有限公司注册资本6550万元，矿用准入资格证齐备，管理机构健全，并且拥有多个全资子公司和多个驻外办事机构。该公司在矿用高压真空配电装置方面获得15项国家专利，并在煤矿井下高低压配电系统行业创造了七个第一，受邀参与《矿用一般型高压真空开关柜》国家标准的起草，是起草单位中唯一的一家定点生产型单位。公司生产的产品遍布全国21个省1000多个大小矿区，牢牢占据着国内煤炭行业的主流市场。（二）产品介绍1、产品名称：矿用一般型手车式高压真空配电装置2、产品型号：KYGC-Z3、产品用途:本产品主要用于矿井井上下无瓦斯煤尘爆炸的供电系统中，作为三相交流50Hz电压7.2kV或12kV电气设备的配电、保护和控制之用。4、使用范围：①安装高度不超过海拔2000m。②环境温度：-5℃～40℃③周围空气相对湿度不大于95%（在25℃④无剧烈震动和冲击的地方。⑤在无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及蒸气的环境中。5、开关柜主要技术参数序号名称单位技术参数1额定电压kV7.2、122最高工作电压kV3.6、7.2、123额定电流A630、12504额定短路开断电流kA12.5、20、31.55额定短路开合电流（峰值）kA31.5、50、806额定短路时耐受电流kA12.5、20、31.57额定峰值耐受电流（峰值）kA31.5、50、808防护等级级IP54（三）产品特性介绍1、优点：①本开关柜为户内封闭式，具有结构新颖、操作维护方便、体积小、重量轻、安全可靠等特点，防护等级为IP54，符合国家标准规定，使用及维护方便。②本开关柜采用独特的手车室落地门，门的背面铺有手车导轨，手车与落地门通过自推器相连。打开落地门，手车在自推器的作用下，自动从工作位置拉开至试验位置，实现了“开门断电”重要安全防护措施；反之关上落地门，手车自动由试验位置推入工作位置。手车室内装机械和电气连锁机构，操作顺序严格符合“五防”要求。③本开关柜的一次方案组成灵活多样。真空断路器、电压互感器、控制变压器、电流互感器、操作过电压保护装置等一次元件安装在断路器手车上，检修维护十分方便，并保证了开关柜的可靠性和安全性。④所有一次绝缘件均采用SMC高绝缘性能粉末一次压铸而成，即保证了可靠的绝缘性能又保证了机械强度。触头罩在动触头未插入时，有一挡板自动放下隔离高压；当动触头插入时，动触头顶开挡板，此时落地门已合上，保证操作人员的安全。动静触头安装了温度在线检测系统，能够对运行中的动静触头温度进行实时检测。⑤本开关柜配备ZN90Y型双稳态永磁机构高压真空断路器，该断路器操作机构可动部件少（仅为9个），机械寿命长，磨损小，操动机构引起故障的概率大大降低，使得断路器真正实现免维护。⑥母线室及电缆室的盖板需专用工具才能打开，盖板上有警告牌，并且电缆室安装高压带电显示器，防止由于未停掉反馈电源而引起机电事故。2、缺点①本开关柜永磁断路器不具备手动带负荷合闸功能（容易拉弧），给紧急情况下恢复供电带来困难。②本开关柜使用本厂自行研发的高压综合保护器，无法与我公司供电自动化运行平台相兼容。七、对比分析1、我公司现用高压开关柜与无锡军工生产的开关柜性能比较：项目我公司现用开关柜无锡军工新型开关柜开关柜结构性能体积大，结构复杂，维护不方便，检修本体小车时，需专用装置才可将本体拉出。结构新颖、操作维护方便、体积小、重量轻、安全可靠，同时具备负荷侧带电显示及动静触头温度在线监测功能安全防护柜门打开时不断电，无法起到安全保护作用，不具备“五防”功能。实现了“开门断电”重要安全防护措施，具备“五防”要求。开关柜维护厂家早已淘汰该系列，柜中本体及配件厂家已停产，给维护带来了困难。一年内实行“三包”，终身保修，免收维修费。断路器结构复杂，零件数多（80多个），合闸后为机械保持，由于机构老化，时有拒分现象发生。采用ZN90Y型双稳态永磁操作机构高压真空断路器，操作机构可动部件少（仅为9个零件），机械寿命长，磨损小，实现免维护。2、弹簧操动机构和永磁操动机构的比较（1）弹簧操动机构是利用交、直流两用电动机对弹簧进行预储能，利用弹簧的弹性势能去进行分、合闸操作的。优缺点如下：优点缺点１、对电源要求低，冲击力较小；２、可获得较高的合闸速度，能实现快速合闸。１、完全依靠机械传动，传动机构复杂，零件数量多，故障率较高；２、零件加工精度要求高，制造工艺复杂，制造成本较高；3、维修量大，日常需要备存的零部件数量较多（80多个），易造成资金积压。由于弹簧操动机构产品的可靠性不易保证，限制了真空断路器向电气寿命长、免维护等要求更高的方向发展。鉴于以上不足，近年来，一种将永久磁铁应用于操动机构中的新型的“永磁操动机构”越来越受到电力行业的关注。（2）永磁操动机构永磁操动机构主要由永久磁铁和分、合闸控制线圈等部件组成，是用永磁体去实现真空断路器合闸保持和分闸保持的一种新型的电磁操动机构。当合闸控制线圈通电时，线圈所产生的磁拉力会使动铁心向下运动，然后由永久磁铁将动铁心保持在合闸位置；当分闸线圈通电时，动铁心向反方向运动，同样由永久磁铁将它保持在分闸位置。由于该机构在控制线圈不通电流时动铁心有两个稳定工作状态（合闸或分闸），故也称为双稳态永磁操动机构。永磁操动机构的优、缺点优点缺点1、通过双线圈分别控制分、合闸操作，提高了机构的可靠性。2、采用了全新的磁路设计，增大了分、合闸的保持力，减小了分、合闸时对线圈电流的要求，降低了能耗。3、机构的机械寿命可高达2万次，与传统的电磁机构和弹簧机构相比，机械寿命至少提高2倍以上。4、机构简单（仅为9个零件），简化了传动链，减少了故障源；并且减少了零部件的库存，节约了资金。1、永磁体随着时间的推移，磁性能也会有逐渐减弱的趋势（自然劣化），但制造企业提供的数据表明，在２０年寿命期间，钕铁硼自然劣化不会大于１％，一般不会影响永磁操动机构的正常动作。2、对于直流操作电源的可靠性要求较高，开关不能够实现故障状态下的带负荷手动合闸功能。（3）弹簧操动机构与永磁操动机构的技术参数比较技术参数弹簧操动机构永磁操动机构机械寿命10000次20000次分闸时间≤0.1s30-60ms额定短路持续时间≤2s4s全开断时间≤0.12s50-80ms平均分闸速度0.8±12m/s1.0±0.2m/s平均合闸速度0.6±10m/s1.0±0.2m/s八、结论通过现场调研及比较分析，35/6kv变电所高压开关柜推荐使用由无锡军工智能电气股份有限公司生产的KYGC-Z型矿用一般型手车式高压真空配电装置，并且采用ZN90Y-7.2型户内交流高压永磁机构真空断路器。特殊说明：1、开关柜高压综合保护装置需配备北京广大泰祥自动化技术有限公司生产的地面用高压综合保护装置（该保护具有防越级跳闸功能，具备远程通讯和集中控制功能）。原因是我公司的供电自动化运行平台为北京广大泰祥自动化技术有限公司研制的煤矿电力监控系统，无锡军工智能电气股份有限公司生产的高压综合保护装置与其无法兼容。2、目前我公司35