真空断路器及开关柜选型分析

真空断路器及开关柜选型分析

孙猛

重钢矿业公司歌乐山矿400036

摘要：在城市配电网建设日益完善背景下，系统内设置的断路器数量不断增多，并且为保证供电可靠性，必须要保证断路器满足实际应用需求，必须要加强对断路器的选择研究。为提高供电安全性和稳定性，要对少油断路器进行改造优化，积极应用真空断路器，增大开端容量，提高额定电压。同时还要兼顾开关柜的选择与应用，保证可以满足电网运行需求。本文结合实际需求，对真空断路器以及开关柜选型要点进行了简单分析。

关键词：真空断路器；开关柜；选型

在社会生产生活水平不断提高背景下，对电网供电质量以及运行安全性有着高要求，传统的少油断路器已经逐渐不能满足实际应用需求，需要对其进行优化改造，并积极应用真空断路器的应用。真空断路器以及开关柜的选择，要保证其具有良好的性能，减少运行故障的产生，保证可以满足供电需求。

一、真空断路器及开关柜特点

真空断路器因为其电气寿命长、灭弧能力强以及现场维护便利等特点，现在已经逐渐代替了少油断路器，被更好的应用到的电力系统中，推进了无油改造，已经成为高压断路器选型首选设备。就我国现在电力系统建设现状来看，真空断路器在实际应用中具有更大优势，其具有高绝缘性以及熄弧能力，并且触头行程小，运行可靠性更高。真空断路器操作机构操作功率更小，设备结构体积小并且运行无噪声，电弧能量小，熄弧所需时间短，因此分段次数多，可运行服务寿命长，可以更好满足频繁操作要求[1]。并且，在真空灭弧室使用期限内，触头部分不需要进行检查和维修，即便是对操作机构进行维修检查，难度要远远小于少油断路器。

开关柜是一种电气设备，其在电力系统的发电、输电及电能转换过程中，对用电设备进行开合、控制及保护。

二、真空断路器选型

1、型号确定。就统计数据分析，目前我国运行10kV电网额定电流在2000A及以下的占到总馈路数的93.1%，可确定额定工作电流应选择2000A以下为主[2]。另外，需要以专业规范为依据，确定最大短路电流值的选择，以免盲目追求过大保险系数加大实际运行成本，造成资源浪费。

2、运行环境。1）温度：为保证设备运行可靠性，按照专业规定，要求真空断路器适用环境海拔在1000m以内，且环境温度在-5℃~40℃以内，户外产品则要求在-40℃以上，避免对设备运行性能产生影响，降低电网供电质量。在对真空断路器选型时，无论是户内产品还是户外产品，全部按照产品技术条件规定的-55℃进行低温试验，并且可以在-30℃条件下储运。2）湿度：主要针对户外产品，选型分析时，适用环境相对湿度日平均在95%以内，操作频繁或者机械寿命、电寿命接近终了时，还要对设备运行状态检查周期进行调整，要求湿度月平均在90%以内[3]。另外，饱和蒸汽压日平均在0.0022MPa以内，月平均在0.0018MPa以内。

三、开关柜选型

1、对于开关柜的选型，应当充分考虑开关柜的开断电流及最大负荷电流进行确定，必须确保两者都能满足，因此，对于开关柜的选择，应当计算出系统的二次侧最大短路电流及最大负荷电流。

2、确保断路器电气性能的可靠性及安全性。

3、对于开关柜柜体的选择，应当充分重视开关柜的防护功能。确保开关柜满足GB3906-2006规范要求，并确保开关柜与断路器的匹配作用。

四、真空断路器与开关柜选型改造

1、增大开断容量

目前我国生产的10kV真空断路器，开断电流基本上20kA~31.5kA之间，在电力系统日益完善以及电力需求增大背景下，已经出现无法完全满足需求的态势，在选型时必须要增大开断容量，保证可以满足客户实际需求。先进的真空断路器，额定电压为7.2kV，开断电电流可达100kA，额定电流提高到168kA。增大真空断路器开断电流容量，已经成为我国电力系统进一步发展的必然趋势，需要对结合形状进行优选，基于现有制造工艺进行优化，并结合国外成功经验，应用新型合金材料，争取最大程度上来增大真空断路器开端容量。

2、提高额定电压

对于真空断路器来说，其仅适用于中压和低压范围，就我国电力系统建立运行现状来看，而中压10kV~66kV与高压110kV~220kV则需要使用少油断路器。但SF6能适用更大范围，不仅可满足高压110kV~220kV，还可满足500kV~1250kV超高压与特高电压，但是中压范围中的应用数量逐渐减少。真空断路器主要适用于66kV以及以下中压和低压范围，且成本价格上也存在较大差异。就电网建设趋势来看，SF6气体有毒，再加上城市人口密集特点，中压断路器量大面广，SF6断路器逐渐会被真空断路器所取代。

3、质量标准化选择

基于智能化水平来进行开关柜内真空断路器的选型分析，主要是通过智能化技术来对断路器机械数据进行实时监测，掌握其运行状态。现在真空断路器市场良好，但是其中含有大量的非正规生产厂家，在选择时需要基于专业规范和实际需求进行对比分析，保证可以满足电力系统安全运行需求。同时，还要对其过电压参数进行分析，真空断路器在开断电流较小时，尤其是空载变压器励磁电流等小感性电流时，会产生较大截流值，导致过电压升高，需要将其作为选型分析重点依据。

结束语

真空断路器其在电力系统建设中应用不断增多，对比少油断路器来说，其在实际应用中具有更大优势。但是对比发达国家真空断路器生产制造结果来看，我国现用断路器还存在众多不足，需要以满足电网供电运行需求为目的，对现存不足进行分析和研究，确定优化改造方向，对其性能做更进一步的优化。

参考文献：

[1]程婷.高压真空断路器手车柜磁吹微动开关故障分析及处理[J].电世界，2015，（04）：10-11.

[2]张涛，司毅峰，巴瑞，闫晓，杨志钦.高压开关柜内真空断路器动作不到位的缺陷分析[J].电世界，2014，（12）：31.

[3]霍凤鸣，陈春鹰，甄利，张许贺，李晓峰.40.5kV真空、SF_6断路器运行和选型分析[J].高压电器，2009，（03）：135-137+141.