高压真空断路器在江汉油田电网改造中的应用

高庆敏 （中石油江汉石油管理局勘察设计研究院，湖北 武汉430223）

江汉油田电网是20世纪70年代开始逐步建立发展起来的，以110kV为电源，以35kV为主网架供电，经过四十多年的建设，形成了由110、35和6kV 3种电压等级组成的供电网络，现有110kV变电所3座，35kV变电所8座，油田电网担负着油田原油开采、加工和油田注水等系统的配电及油区居民的生活用电。目前，因电网开关设备陈旧老化导致供电网络事故频发，给油田生产和居民生活造成严重影响。为了解决上述问题，需要对现有电网进行改造调整，使用真空断路器替换变、配电系统中的高压油断路器。下面，笔者对真空断路器在江汉油田电网改造中的应用进行了阐述。

1 高压油断路器存在的问题

高压油断路器是供电网络中的重要控制和保护设备，对电力系统的安全运行具有重要作用。高压油断路器利用变压器油作为灭弧介质，由此分为高压多油断路器和高压少油断路器2种类型。在江汉油田建设初期，由于该类型断路器制造工艺简单且价格便宜，因而广泛应用于35、10kV变配电系统中。

由于高压油断路器的设计和制造工艺相对简单，其故障率较高，由此容易引起相间短路或对地短路，进而破坏供电网络的正常运行，其具体表现如下［1］：①高压油断路器中密封的绝缘油在一定条件（如高温和电弧不能及时切断等）会产生高压可燃性气体，严重时会发生爆炸；②油箱内油面过高过低都不行，不然容易损坏导电触头；③绝缘套管和油箱盖的密封容易老化，容易使油箱进水受潮并导致爆炸燃烧；④高压油断路器运行中振动大，容易使拉杆的轴销脱出或断裂；⑤操作机构复杂，若调整不当，会使操作时动作缓慢或合闸后接触不良。⑥高压油断路器维修周期短，维修花费时间长，特别是动、静触头被电弧烧伤或触头表面氧化，触头接触不良，造成触头的接触电阻增大后就需要研磨，既影响生产，又污染环境。

由于存在上述问题，使高压油断路器在油田配电系统的运行中经常出现故障率，这对油田的生产和生活造成了严重影响。

2 高压真空断路器工作原理和技术特点

为了保证电力系统的安全运行，目前高压开关产品的研制向无油化方向发展。由于高压真空断路器具有使用寿命长、检修次数少 （8～10年检修1次）、绝缘强度高、断弧能力强和无燃无爆的独特优势而被广泛应用。

2.1 工作原理

高压真空断路器由真空灭弧室、操动机构及支撑部分组成，包括固定式和手车式2种方式，适用于额定工作电压为10、35kV的电力系统，其工作原理如下［2］：高压真空断路器中用于灭弧的动、静触头密封在真空泡内，利用真空作为绝缘和灭弧介质，当开断电流时，动、静触头间产生电弧，其温度很高，能使触头材料蒸发，在两触头间形成金属蒸汽。由于触头周围只有很少气体分子，所以金属蒸汽很快移向触头周围的屏蔽罩上，以致在电流过零后极短的时间内 （几微秒）触头间隙就可以恢复原有的真空状态。

2.2 技术特点

与高压油断路器相比，高压真空断路器具有如下技术优点：①具有较强的过载能力，具备良好的散热条件和足够的热容量，在正常负载电流下，能长期正常工作；②具有很强的开断短路电流的能力，用于电路和电气设备的过载和短路保护；③燃弧时间短，基本上不发生电弧；④导电触头间隙介质恢复速度快；⑤由于耐压强度高，导电触头之间距离大大缩短，相应的动作行程也短，动导杆的惯性小，适用于频繁操作；⑥操作机构为弹簧储能结构，操作电源容量小，分、合闸速度不受操作电源电压波动的影响，其性能稳定。

3 江汉油田电网技术改造措施

近几年来，江汉油田在老油田改造和新油田开发中增加了许多重要生产设备，为了确保这些重要生产设备的正常运行，电力系统的安全稳定地供电显得尤为重要。针对高压油断路器的诸多不足，决定对油田2座110kV变电站和5座35kV变电站进行技术改造，即将原有约40台35kV高压多油断路器和10台6kV高压少油断路器全部更换为高压真空断路器。在改造过程中，尽量利用原有设备以减少工程量来节约成本，为此采用如下技术措施：①保留原有隔离开关并与高压真空断路器配合使用，以完成倒闸操纵来实现控制和保护功能；②保留原有开关柜柜体，对内部电气设备进行更换，同时保留原有电磁操纵机构；③装设氧化锌避雷器，以防止真空开关在操作过程中可能产生的过电压对设备的损坏；④根据引线位子不同重新制作硬母线，调整操作机构连杆。此外，应该对二次线路继电保护和操作控制重新进行校验和调整。

4 实际应用效益分析

在江汉油田电网改造过程前，油田每年多次发生因电网开关设备问题导致的供电网络事故，由此产生的直接经济损失为 （100～200）万元，此外为处理故障而产生的维修费用达百万元。用高压真空断路器替换高压油断路器后，变、配电系统运行状况良好，各项技术指标符合性能标准，提高了供电网络安全可靠性，极大地方便了油田生产和居民生活，每年为油田间接创收数百万元，因而具有良好的社会效益和经济效益。

［1］王子午，徐泽植 .常用供配电设备选型手册 ［M］.北京：煤炭工业出版社，1998.

［2］任元会，卞铠生 .工业与民用配电设计手册 ［M］.北京：中国电力出版社，2005.