一種開斷容量為50kA的363kV罐式斷路器制造技術

本實用新型專利技術提供一種開斷容量為50kA的363kV罐式斷路器，所述363kV罐式斷路器由LW13-363/Q4000-40型斷路器的套管、絕緣支撐臺、絕緣拉桿裝配、機構、傳動部件和斷路器罐體，以及LW13-363/Q4000-50型斷路器的動弧觸頭裝配、靜弧觸頭裝配、拐臂、噴口和電容器搭配組裝而成。本實用新型專利技術是針對多種不同的三相LW13-363/Q4000-40斷路器，通過科學的流程步驟進行反復試驗，獲得的一套最簡單有效、節省時間，且能夠確保安全的增容改造方案。本實用新型專利技術針對三相LW13-363/Q4000-40斷路器進行的增容改造將會產生不可估量的經濟效果。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種開斷容量為50kA的363kV罐式斷路器。
技術介紹
早期斷路器產品加工、檢測手段相對落后，LW13-363/Q4000型斷路器按50kA圖紙生產后未能通過50kA型式試驗，經分析后更改部分零部件工藝，降容為40kA使用。對于LW13-363/Q4000型斷路器的增容改造研究，國內外并無系統、完整的研究方案。以往增容改造多采用兩種辦法整體更換新型斷路器，或根據現場大修經驗直接更換部分存在實際尺寸差異的零部件。 由于更換零部件的增容改造工作均是以原設備實際工況為基礎的，而運行中斷路器設備各個部件受到運行時間與動作次數的影響，存在不同程度的磨損和老化，直接更換部分零部件的改造方案沒有進行相應計算、分析與必要的試驗驗證，無法確定由新老零件裝配組合后的斷路器滅弧室電場、氣流場等是否產生畸變，從而影響斷路器的性能，也未在國家高壓電器質量監督檢驗中心對斷路器進行必要的驗證性型式試驗，存在技術風險，因此增容改造工作一直無法有效進行。而由于每臺斷路器價格均在百萬以上，整體更換耗資巨大，如果能有效進行增容改造將會產生不可估量的經濟效果。因此，如何能簡單有效、省時地進行增容改造，并能確保運行安全，是本領域研究者夢寐以求的目標。
技術實現思路
有鑒于此，為了克服現有技術的不足，本專利技術者通過大量的科學實驗反復驗證，提供了一種將LW13-363/Q4000型斷路器改造為開斷容量為50kA的363kV罐式斷路器的方案，該方案簡單有效、省時，并能確保運行安全。本技術提供的開斷容量為50kA的363kV罐式斷路器，所述363kV罐式斷路器是由LW13-363/Q4000-40型斷路器的套管、絕緣支撐臺、絕緣拉桿裝配、機構、傳動部件、斷路器罐體，以及LW13-363/Q4000-50型斷路器的動弧觸頭裝配、靜弧觸頭裝配、拐臂、噴口和電容器搭配組裝而成。進一步，所述LW13-363/Q4000-40型斷路器罐體還包括其相關二次部件。罐體相關二次部件具體是指繼電器、壓力開關、空氣開關、轉換開關、電阻、操作把手和分合閘線圈。本技術首次提出一套針對LW13-363/Q4000-40型罐式斷路器的、經過分析對比與試驗驗證而定型的現場增容技術改造方案，該方案綜合考慮了在運設備實際運行工況與產品圖紙存在差異、相關零部件變化對斷路器整體性能的影響及現場實施增容改造的條件，實現了原型斷路器開斷能力從40kA增容到50kA并安全運行的目標。本技術的改造方案是依據以下步驟的實踐得到的(如圖I流程圖所示)步驟I :選取長時間運行的三相LW13-363/Q4000-40型斷路器作為試品，其動作次數為200余次(動作次數少)、600余次(動作次數中)、1000余次(動作次數多)。將三相斷路器滅弧室拆解成最小零件。步驟2 :對步驟I拆解得到的最小零件尺寸進行測量與復核，依據企業生產標準判斷零件尺寸變化是否超出零件設計圖紙公差范圍，公差范圍為±0. 5_，將超出公差范圍的零件歸入需要更換之列。此步驟測量的滅弧室零部件類型包括噴口、靜弧觸頭、動弧觸頭、靜主觸頭、動主觸頭、壓氣缸、活塞、活塞桿、噴口座、中間觸頭座、中間觸頭和氣缸座。步驟3 :根據步驟2測量得到的尺寸有變化但未超出公差范圍的滅弧室零部件尺寸與因超出公差范圍而更換為標準50kA斷路器新零部件尺寸，及其余未更換零件尺寸一起建立滅弧室模型，分別用Ansoft Maxwell和Fluent軟件對模型進行靜電場與氣流場仿真計算。步驟4 :將步驟3中計算所得結果與設計圖紙中標準50kA斷路器滅弧室模型的電場、氣流場仿真計算結果進行對比，找出引起步驟3中電場與氣流場畸變的零部件(超出標 準50kA模型中電場與氣流場值3%視為畸變)。經檢測，動弧觸頭、靜弧觸頭與拐臂尺寸變化超過標準圖紙公差范圍，判廢棄用。(2)根據測量得到的尺寸有變化但未超出公差范圍的滅弧室零件尺寸，分型建立滅弧室模型，用Ansoft Maxwell和Fluent軟件對模型進行靜電場與氣流場仿真計算,將計算所得結果與設計圖紙中標準50kA斷路器滅弧室零件尺寸模型的電場與氣流場仿真計算結果進行對比，找出引起電場與氣流場畸變的零部件，使用Ansoft Maxwell軟件分別建立各個狀態下斷路器滅弧室的靜態電場模型，完善模型之后賦予相應元件材料屬性，并加上邊界條件以及激勵源，根據需要指定求解參數，然后設定求解規范并剖分網格，系統自適應求解，最后將求解結果通過后處理器顯示出來，或者通過場計算器將不能直接得到圖形的數據提取出來。圖3、圖4為斷路器閉合時和斷開時滅弧室電場仿真模型示意圖。使用Fluent進行氣流場仿真的流程如圖5所示氣流場計算模型是根據斷路器的具體參數建立的，并且對模型進行了科學的簡化和細化。首先，除去了對斷路器的動靜屏蔽罩，因為開斷過程中氣流基本無影響；其次，由于斷路器的結構是完全軸對稱的，因此采用二維計算就可以知道斷路器內部的氣流分布情況，并且因為其剖面是一個軸對稱圖形，故只用建立其一側的模型即可；最后，方案中采用動網格模型，在網格的劃分上主要采用三角形網格平鋪(Tri/Pave)。圖6是建立的計算氣流場的斷路器模型示意圖。通過對靜態電場與氣流場計算結果的對比分析動屏蔽罩與主屏蔽罩的最大電場變化超過標準模型的3 %，斷路器噴口喉部的氣流場馬赫數變化超過標準模型的3 %。對動屏蔽罩、主屏蔽罩與噴口判廢棄用。(3)綜合改造現場技術條件，考慮到現場作業空間有限、作業潔凈度較差(斷路器滅弧室裝配潔凈度要求為每立方米中顆粒尺寸超過O. 5 μ m的灰塵顆粒數目不超過3. 5*107個，顆粒尺寸超過5 μ m的灰塵顆粒數目不超過2. 5*105個)、無法開展零部件深度拆解。初步確定增容改造方案為更換原斷路器滅弧室內部動弧觸頭裝配、靜弧觸頭裝配、噴口裝配、動屏蔽罩、主屏蔽罩與拐臂為標準50kA圖紙零部件，其余零部件采用斷路器原有零部件，組裝成斷路器試品。按照上述方案建立斷路器滅弧室靜態電場與氣流場仿真模型，并與標準尺寸建立的滅弧室靜態電場與氣流場仿真模型進行對比。靜態電場與氣流場對比變化不超過3%。(4)根據初步增容改造方案制作樣機，對樣機在國家高壓電器質量監督檢驗中心對斷路器進行驗證性型式試驗，試驗標準參照GB 1984-2003。(5)試驗樣機未通過出線端短路開斷能力試驗TlOOa與TlOOs試驗。分析失敗原因樣機模型的電場與氣流場仿真整體結果不超過標準值3%，但各部分零部件仿真結果差異的疊加可能影響斷路器整體的開斷性能，國內外并無關于此方面的深入研究；考慮到改造現場作業空間有限，工棚面積不超過3m*4m，且部分零部件采用特殊裝配工藝，現場無法將零部件進行深度拆解檢查，可能存在部分不合格零部件未更換的情況。(6)綜合考慮現場增容改造條件，為了進一步消除可能引起電場與氣流場仿真結果差異，降低改造現場作業難度，提高改造可靠性，將增容改造方案調整為斷路器原有的套管、絕緣支撐臺、絕緣拉桿裝配、機構、傳動部件、罐體及相關二次部件保留，其余零部件依照企業生產標準在生產車間組裝成主部件裝配形式，拉至現場進行整組更換。(7)根據改進后的方案建立斷路器滅弧室靜態電場與氣流場仿真模型，并與標準 尺寸建立的滅弧室靜態電場與氣流場仿真本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開斷容量為50kA的363kV罐式斷路器，其特征在于，所述363kV罐式斷路器由LW13？363/Q4000？40型斷路器的套管、絕緣支撐臺、絕緣拉桿裝配、機構、傳動部件和斷路器罐體，以及LW13？363/Q4000？50型斷路器的動弧觸頭裝配、靜弧觸頭裝配、拐臂、噴口和電容器搭配組裝而成。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊韌，汪金星，李旭，菅永峰，詹世強，盧鵬，
申請(專利權)人：陜西電力科學研究院，
類型：實用新型
國別省市：