在變電所大規(guī)模的建設(shè)和發(fā)展過程中，為了合理安排建設(shè)投資，合理利用現(xiàn)有資源，許多運(yùn)行中的變電所僅以增容、擴(kuò)建和改造為前提進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)改造，大量的設(shè)備并沒有必要立即淘汰和作廢。如10 kV出線斷路器許多老式變電所在大限度的發(fā)揮其原有設(shè)備的性能外，只需經(jīng)過相應(yīng)的附件更換、加裝和回路改造，就能完全滿足微機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的管理要求。
1 ZW8-12型斷路器操作機(jī)構(gòu)的工作原理
操作機(jī)構(gòu)的基本配置。固原地區(qū)絕大部分農(nóng)村35 kV變電所中都選用ZW8-12型斷路器，配置了CT23-D型的彈簧操作機(jī)構(gòu)。這些操作機(jī)構(gòu)的跳合閘線圈根據(jù)訂貨的要求不盡相同，有的配置的是交直流兩用線圈，有的為交流線圈（如AC/DC 220 V或AC 220 V）。儲(chǔ)能電機(jī)都選用了交直流兩用，即AC/DC 220 V。儲(chǔ)能行程開關(guān)都為單輪旋轉(zhuǎn)式2只行程開關(guān)。
操作機(jī)構(gòu)的工作原理。操作機(jī)構(gòu)按分、合操作回路和儲(chǔ)能回路共用一個(gè)控制電源的情況下進(jìn)行接線安裝。一般在二次用UPS電源來保證這種交流電源的可靠性。行程開關(guān)完成了兩個(gè)功能，首先是儲(chǔ)能回路的通斷切換，其次是對合閘回路的未儲(chǔ)能閉鎖。剩下的接點(diǎn)可以用來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能回路的信號(hào)指示。如圖1所示。
2 利用微機(jī)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)斷路器監(jiān)控的目的和要求
控制回路用直流方式進(jìn)行供電和操作，且分、合閘電源、儲(chǔ)能電源以及信號(hào)電源分離。隨著各配電負(fù)荷的性質(zhì)越來越重要，工程在擴(kuò)建過程中的容量增大，一套簡單的交流電源屏配置一臺(tái)UPS作為全所的不間斷電源供電已經(jīng)不能滿足要求，這就需要增加直流屏來實(shí)現(xiàn)。為了大限度的利用直流屏增加供電可靠性，以及實(shí)現(xiàn)微機(jī)裝置的操作要求，選用直流方式供電和操作。
各控制電源回路分離的目的是為了使二次回路之間相互獨(dú)立，避免干擾，提高供電的可靠性，以及在發(fā)生故障時(shí)能減少控制回路的停電范圍并進(jìn)行迅速的診斷和處理。
增加信息采集回路，完善微機(jī)對斷路器的監(jiān)控功能。為了實(shí)現(xiàn)斷路器在微機(jī)自動(dòng)化中的監(jiān)控，需要對斷路器的模擬量和開關(guān)量進(jìn)行采集，其中模擬量的采集主要通過電量變送器實(shí)現(xiàn)。為簡化設(shè)備，可將常測儀表、計(jì)算機(jī)監(jiān)控裝置共用變送器來進(jìn)行二次線路改造，也可以通過斷路器的多抽頭互感器來引用。
改造過程在原常規(guī)控制回路的基礎(chǔ)上進(jìn)行，且要符合實(shí)際情況，做到以少的改動(dòng)滿足微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的大要求。
3 存在的問題
分、合線圈是交直流兩用則不需要更換，若為交流線圈，則根據(jù)需要更換為相同通斷能力的直流線圈即可。儲(chǔ)能電機(jī)一般都為交直流電機(jī)故不需要更換。
行程開關(guān)CK的接點(diǎn)在直流控制回路中不能滿足改造后的需要。CK為單輪旋轉(zhuǎn)式行程開關(guān)，本斷路器共安裝了2只。但在目前的應(yīng)用中已不能滿足要求，首先它的接點(diǎn)不夠用，加裝這種行程開關(guān)是不現(xiàn)實(shí)的，其次需要用重動(dòng)繼電器來擴(kuò)充觸點(diǎn)。
利用重動(dòng)繼電器的重要性，在于重動(dòng)繼電器除提供觸點(diǎn)外，還要起到電氣隔離的作用。監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集回路不直接引到高壓斷路器，防止強(qiáng)電磁干擾侵入到監(jiān)控系統(tǒng)。重動(dòng)繼電器應(yīng)選用快速中間繼電器， 并且要做到監(jiān)控、位置指示信號(hào)、遙信共用。
4 戶外真空斷路器在微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的改造
基于以上的目的和要求，該斷路器的二次控制回路必須進(jìn)行以下改造，如圖2~4所示。
在圖2中將原行程開關(guān)接點(diǎn)用中間繼電器KM接點(diǎn)代替，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電路與合閘電路的電氣聯(lián)鎖，保證只有在儲(chǔ)滿能的條件下，才可進(jìn)行合閘操作。
在圖3中增加了重動(dòng)中間繼電器KM。它們的作用是擴(kuò)充斷路器的機(jī)構(gòu)接點(diǎn)，保證儲(chǔ)能過程連續(xù)進(jìn)行，避免儲(chǔ)能電機(jī)在重負(fù)荷下啟動(dòng)，給微機(jī)測控系統(tǒng)提供接點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)了電氣隔離。繼電器建議選用 DZB-10B型系列。
電容器C并聯(lián)于CK接點(diǎn)目的是在直流回路中，為避免因直流回路電流過大燒毀電動(dòng)機(jī)，建議選用2 mF 400 V油浸電容器。
在圖4中，拆除原套管TA連接的過流脫扣回路，而直接串入微機(jī)保護(hù)裝置回路，使斷路器在微機(jī)裝置回路中實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)動(dòng)作。另一組套管TA同時(shí)引入微機(jī)測控裝置，實(shí)現(xiàn)微機(jī)遙測功能。在微機(jī)裝置中引入斷路器輔助觸點(diǎn)和中間繼電器接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)斷路器的遙信監(jiān)視。
通過控制屏上的微機(jī)裝置出口，與后臺(tái)機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的"四遙"功能。為未來綜合自動(dòng)化變電所的遠(yuǎn)動(dòng)奠定了基礎(chǔ)。
5 實(shí)際改造中應(yīng)注意的幾個(gè)問題
控制直流電源應(yīng)盡量將操作電源和儲(chǔ)能電源從直流屏上用單獨(dú)的帶輔助接點(diǎn)的空氣開關(guān)分別供給，空氣開關(guān)的輔助接點(diǎn)作為遙信的開關(guān)量采集，以實(shí)現(xiàn)操作電源和儲(chǔ)能電源的微機(jī)監(jiān)控。
由于CT23-D型的彈簧操作機(jī)構(gòu)的空間余度很小，只能將體積很小的電容器加裝在機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，而中間繼電器須在端子箱或控制屏上加裝。
當(dāng)出線采用獨(dú)立TA進(jìn)行測量和保護(hù)接線時(shí)，必須將開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的所有套管TA二次側(cè)短接并接地。
在改造過程中，應(yīng)盡量做到直流電源、信號(hào)電源的各自獨(dú)立，而且信號(hào)電源通過UPS不間斷電源裝置供給。這樣在直流電源失電的狀態(tài)下，既保證了微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作，又能由微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的警告。
永磁真空斷路器采用自主研發(fā)的永磁導(dǎo)向器YG，具有手動(dòng)開斷與關(guān)合的功能。緩解了傳統(tǒng)彈簧機(jī)構(gòu)的復(fù)雜、易損的儲(chǔ)能鎖緊裝置，大大簡化了傳動(dòng)環(huán)節(jié)，特別是手動(dòng)脫扣裝置，用于次級(jí)回路故障時(shí)的負(fù)載應(yīng)急脫扣操作，從而實(shí)現(xiàn)高可靠性、長壽命、免維護(hù)，維護(hù)保養(yǎng)簡單，正常使用條件下使用壽命可達(dá)30000次以上。真空斷路器的使用優(yōu)勢主要是指真空滅弧室，但其不檢修周期長的特性并不等于不檢修和免維護(hù)。針對真空斷路器整體而言，真空滅弧室僅是一個(gè)組成元件，諸如操動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、絕緣件等，仍為保證真空斷路器各項(xiàng)技術(shù)性能的重要組成部分。對于各組成部分的正常維護(hù)，以達(dá)到真空斷路器滿意的使用效果是非常必要的。
1 真空斷路器的安裝要求
真空斷路器在制造廠未作出承諾時(shí)，使用現(xiàn)場進(jìn)行常規(guī)的例行檢查是很必要的，盡可能地避免盲目的自信心理。
(1)安裝前對真空斷路器應(yīng)進(jìn)行外觀及內(nèi)部檢查，真空滅弧室、各零部件、組件要完整、合格、無損、無異物；
(2)嚴(yán)格執(zhí)行安裝工藝規(guī)程要求，各元件安裝的緊固件規(guī)格必須按照設(shè)計(jì)規(guī)定選用；
(3)檢查極間距離，上下出線的位置距離必須符合相關(guān)的專業(yè)技術(shù)規(guī)程要求；
(4)所使用的工器具必須清潔，并滿足裝配的要求，在滅弧室附近緊固螺絲，不得使用活扳手；
(5)各轉(zhuǎn)動(dòng)、滑動(dòng)件應(yīng)運(yùn)動(dòng)自如，運(yùn)動(dòng)磨擦處應(yīng)涂抹潤滑油脂；
(6)整體安裝調(diào)試合格后，應(yīng)清潔抹凈，各零部件的可調(diào)連接部位均應(yīng)用紅漆打點(diǎn)標(biāo)記，出線端接線處應(yīng)涂抹有防腐油脂。
2 使用中對于真空斷路器機(jī)械特性的調(diào)整
通常，真空斷路器在出廠調(diào)試時(shí)，對于其機(jī)械性能諸如開距、行程、接觸行程、三相同期、分合閘時(shí)間、速度等都進(jìn)行了比較完整的調(diào)試，并隨機(jī)附有調(diào)試記錄。一般在使用中現(xiàn)場只需對三相同期、分合閘速度和合閘彈跳稍許調(diào)整合格之后，即具備了投運(yùn)條件。
(1)三相同期的調(diào)整：
針對測試中合、分閘開距差異大的一相，如該極合閘過早或過遲，將該極的開距稍許調(diào)大或者調(diào)小點(diǎn)，只需把該極絕緣拉桿的可調(diào)活接頭旋入或者旋出半圈，一般可調(diào)整使合、分閘不同期性達(dá)到1mm以內(nèi)，獲得比較理想的同期參數(shù)佳值。
(2)合、分閘速度的調(diào)整：
合、分閘的速度受到多方面因素的影響，而在使用現(xiàn)場可調(diào)整的部位僅是分閘彈簧和接觸行程。分閘彈簧松緊程度，對合、分閘速度產(chǎn)生直接的影響，而接觸行程(指觸頭壓力彈簧的壓縮量)，僅對分閘速度產(chǎn)生主要的影響。如果合閘速度偏高而分閘速度偏低時(shí)，可以將接觸行程稍許增大，或者將分閘彈簧拉緊一點(diǎn)即可；反之調(diào)松一些。如果合閘速度比較合適，而分閘速度偏低，則可調(diào)整總行程使其增大0.1～0.2mm，此時(shí)各級(jí)的接觸行程均增大了0.1～0.2mm左右。其分閘速度也會(huì)上升；反之分閘速度過高時(shí)，也可將接觸行程調(diào)小0.1～0.2mm，分閘速度也會(huì)降低。
當(dāng)完成三相同期與合、分閘速度的調(diào)整之后，切記要重新對各極的開距和接觸行程進(jìn)行測量修正，并應(yīng)符合真空斷路器產(chǎn)品的相關(guān)規(guī)定。
(3)合閘彈跳的消除：
真空斷路器普遍存在著合閘過程中觸頭的彈跳問題。分析其產(chǎn)生的主要原因：一是合閘沖擊剛性過大，致使動(dòng)觸頭發(fā)生軸向反彈；二是動(dòng)觸桿導(dǎo)向不良，晃動(dòng)過大；三是傳動(dòng)環(huán)節(jié)間隙過大；四是觸頭平面與中心軸垂直度不好，碰合時(shí)產(chǎn)生橫向滑動(dòng)等所致。
對于已經(jīng)形成的產(chǎn)品，整機(jī)結(jié)構(gòu)剛性已成定局，現(xiàn)場一般無法改變。對于動(dòng)觸桿導(dǎo)向不良，在同軸式結(jié)構(gòu)中，觸頭壓簧與導(dǎo)電桿是直接相聯(lián)，無中間傳動(dòng)件，所以也就無間隙。對于異軸式結(jié)構(gòu)的真空斷路器，觸頭彈簧與動(dòng)觸桿之間有一個(gè)轉(zhuǎn)向用的三角拐臂，用三個(gè)銷釘連結(jié)，這就存在三個(gè)間隙，容易出現(xiàn)合閘過程中的彈跳，這是消除彈跳的重點(diǎn)。同時(shí)還應(yīng)重視觸頭彈簧始?jí)憾说綄?dǎo)電桿之間傳動(dòng)間隙的調(diào)整，使傳動(dòng)環(huán)節(jié)盡可能緊湊，無緩沖間隙；如果因?yàn)闇缁∈矣|頭端面垂直度不好而產(chǎn)生彈跳，則可以將滅弧室分別轉(zhuǎn)動(dòng)90°、180°、270°安裝，尋找上下接觸面吻合位置，實(shí)在不行時(shí)則需要更換滅弧室。
在處理合閘彈跳過程中，切記將所有的螺絲都應(yīng)擰緊，以免受到震顫的干擾。
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