隨著鋼鐵行業的不斷發展，焦炭生產任務也在不斷加重，正常供電是保障生產的重要前提。安鋼焦化廠第二配電室高壓供電原來采用老式的少油斷路器和繼電保護裝置，隨著負荷的增加載流母線也不堪重負，經常發生故障，影響正常供電，制約生產力的發展。為了解決生產與供電的矛盾，提高工作效率和供電質量，安鋼焦化廠對第二配電室實施了優化改造。
2、優化前的高壓柜
焦化廠第二配電室是80年代后期建造的，高壓開關采用了少油斷路器，設備老化，機構動作不可靠，無備鎖裝置，無數據采集接口。其主要由底架、絕緣子、傳動系統、導電系統、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，操作機構通過傳動拐臂連桿，把力傳到主軸，主軸帶動3根絕緣拉桿使三極動觸桿向上作直線運動，最后插入靜觸頭中，操作機構扣住觸桿，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，為分閘作準備。分閘是當操作機構脫扣時，由于開斷彈簧力的作用，使主軸轉動帶動拉桿，從而使動觸桿向下運動。最后因開斷彈簧的預拉力作用，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，其保護裝置采用繼電保護，操作時不安全可靠。
3、存在的問題
3.1 少油斷路器存在的問題
(1)滅弧室內電弧的高溫將絕緣油分解出大量可燃氣體，其中氫氣存在自燃的危險性。同時，還有許多引起滅弧室爆炸、燃燒危險的其他因素；
(2)運行過程中，油的滴漏給設備維護、工作環境衛生的清潔帶來許多不便；
(3)油和油氣污染環境；
(4)少油斷路器維護復雜，且維修工作又臟又累，運行費用高；
(5)連續工作的周期短，每次維護需時長。檢修停電時間長，損失大；
(6)不宜作頻繁操作；
(7)少油斷路器燃弧時間長，動作較慢，檢修周期短，維修工作量大，受單元斷口的電壓限制，發展特高壓等級有困難等。
3.2繼電保護裝置存在的問題
運行維護不良、誤碰、誤接線、誤操作、誤整定、調試質量不良等。
4、優化方案及實施效果
針對焦化廠第二配電室高壓柜存在問題，經過詳細論證，從以下幾個方面進行處理：第一步重新計算了預增負荷和載流母線，進行優化改造；第二步經過分析將少油斷路器高壓開關柜改用VJ12型戶內高壓真空斷路器高壓開關柜，通過對清華紫光、萬利達、上海南自等保護裝置的分析，從經濟等方面考慮采用上海南自電力自動化系統的SNP-2316變電站保護、測控綜合自動化系統。
VJ12型戶內高壓真空斷路器操作機構系使用彈簧作儲能元件的彈簧操作機構，該機構平面布置在機箱內，機箱被四塊隔板分割成五個裝配空間，其間分別裝有操作機構的儲能合閘單元、分閘脫扣單元、傳動單元、緩沖單元、輔助接點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電極蒸發出來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散。當電弧電流到達零值時，觸頭間的粒子因擴散而消失的數量超過產生的數量時，電弧即不能維持而熄滅。真空斷路器開斷能力強，開斷時間短、體積小、占用面積小、無噪聲、無污染、壽命長，可以頻繁操作，檢修周期長。真空斷路器目前在我國的配電系統中已得到廣泛應用。
真空斷路器是利用真空作為滅弧與絕緣介質：
(1)真空斷路器利用真空擴散滅弧，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，若觸頭間發生擊穿，無論何時都具有與斷路器分閘時相同的開斷能力。所以發展性故障與多次雷擊的情況對真空斷路器不會構成威脅，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，但能滿足規定的耐壓要求，斷路器則仍然具有開斷電弧的能力；
(3)不產生有害氣體，裝配容易，維護簡單；
(4)滅弧室采用對電弧有強大的電磁推力的觸頭結構，以驅使電弧高速旋轉，防止電弧集中燃燒，迫使電弧在電流自然過零時熄滅，滅弧室結構具有散熱效果好，電場分布均勻，不受其它因素影響，外形尺寸小的優點。
①真空斷路器不燃、不爆、不污染環境；
②真空斷路器的日常維護工作量小，減小維修材料、人員和工時，便于運行管理；
③真空斷路器停電時間短，損失少；
④真空斷路器的機械壽命為10000次。
雖然從價格方面來看配電用真空開關柜價格約是少油開關柜的1.5～2倍，但只要一次投資到位，使用功能增加了數倍，還是非常值得的。真空斷路器綜合經濟效益明顯高一些。
上海南自電力自動化系統的SNP-2316變電站保護、測控綜合自動化系統采用分層分布式設計，直接安裝于開關柜上，裝置的面板由LCD顯示器、LED指示燈及簡易鍵盤組成，其綜合自動化系統如圖1所示。可通過其實現電流速斷、限時速斷、過流保護、過負荷告警、零序過流保護等保護要求和測量系統頻率、母線電壓、電流及有功功率、無功功率、功率因數等測量要求。該裝置既可接受遙控命令對所保護的線路開關實行遠方跳、合閘控制，還可以在面板上設置對開關進行手動跳合閘。也就是說，在實現繼電保護的計算機化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可將從各模塊上獲取的電力系統運行和故障的任何信息和數據傳送給計算機終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能，亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化（見圖1）。
變電站綜合保護自動化系統具有全方位的防誤操作系統，以通過閉鎖功能，有效地實現“五防”，從而保證電網和人身的安全。
根據近年來配電室設備的運行狀況證明：載流母線無發熱現象，高壓真空斷路器分合正常，故障率基本為零，提高了供電質量，SNP-2316變電站保護、測控綜合自動化系統投入運行以來，經過運行實踐，微機自動化系統裝置具有以下特點：
(1)微機自動化程度高，運行人員每班可以減少到2人，實現了少人值班，大大地降低勞動強度，使供電成本降低，效益顯著提高；
(2)微機保護裝置，與常規繼電保護相比，具有更高的精準度和靈敏度，自動化程度高，故障報告記錄準確。硬件模塊化設計，每個CPU由單獨開關電源供電，故障報告記錄準確，可靠性更高，檢修維護簡便；
(3)配電室的電氣二次線設計工作量小，控制連接電纜少，微機設備裝置占用空間小，施工安裝工作量較少，現場調試也非常簡單；
(4)微機系統裝置投運至今，運行狀態良好；數據采集及時、準確，操作保護裝置安全可靠，是現代技術應用的成功之例。
5、結語
此次優化改造后，根據近年來配電室設備的運行狀況證明，故障率基本為零，提高了供電質量，各項技術指標符合要求，達到了預定計劃，降低了維修維護費用，為安鋼焦化廠的正常生產，優質供電提供了保障。
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