專(zhuān)利名稱(chēng)：一種開(kāi)斷容量為50kA的363kV罐式斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開(kāi)斷容量為50kA的363kV罐式斷路器。
背景技術(shù)：
早期斷路器產(chǎn)品加工、檢測(cè)手段相對(duì)落后，LW13-363/Q4000型斷路器按50kA圖紙生產(chǎn)后未能通過(guò)50kA型式試驗(yàn)，經(jīng)分析后更改部分零部件工藝，降容為40kA使用。對(duì)于LW13-363/Q4000型斷路器的增容改造研究，國(guó)內(nèi)外并無(wú)系統(tǒng)、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(jù)現(xiàn)場(chǎng)大修經(jīng)驗(yàn)直接更換部分存在實(shí)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(shè)備實(shí)際工況為基礎(chǔ)的，而運(yùn)行中斷路器設(shè)備各個(gè)部件受到運(yùn)行時(shí)間與動(dòng)作次數(shù)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(méi)有進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算、分析與必要的試驗(yàn)驗(yàn)證，無(wú)法確定由新老零件裝配組合后的斷路器滅弧室電場(chǎng)、氣流場(chǎng)等是否產(chǎn)生畸變，從而影響斷路器的性能，也未在國(guó)家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)斷路器進(jìn)行必要的驗(yàn)證性型式試驗(yàn)，存在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，因此增容改造工作一直無(wú)法有效進(jìn)行。而由于每臺(tái)斷路器價(jià)格均在百萬(wàn)以上，整體更換耗資巨大，如果能有效進(jìn)行增容改造將會(huì)產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)效果。因此，如何能簡(jiǎn)單有效、省時(shí)地進(jìn)行增容改造，并能確保運(yùn)行安全，是本領(lǐng)域研究者夢(mèng)寐以求的目標(biāo)。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明者通過(guò)大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證，提供了一種將LW13-363/Q4000型斷路器改造為開(kāi)斷容量為50kA的363kV罐式斷路器的方案，該方案簡(jiǎn)單有效、省時(shí)，并能確保運(yùn)行安全。本實(shí)用新型提供的開(kāi)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(tái)、絕緣拉桿裝配、機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)部件、斷路器罐體，以及LW13-363/Q4000-50型斷路器的動(dòng)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(jìn)一步，所述LW13-363/Q4000-40型斷路器罐體還包括其相關(guān)二次部件。罐體相關(guān)二次部件具體是指繼電器、壓力開(kāi)關(guān)、空氣開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、電阻、操作把手和分合閘線圈。本實(shí)用新型首次提出一套針對(duì)LW13-363/Q4000-40型罐式斷路器的、經(jīng)過(guò)分析對(duì)比與試驗(yàn)驗(yàn)證而定型的現(xiàn)場(chǎng)增容技術(shù)改造方案，該方案綜合考慮了在運(yùn)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行工況與產(chǎn)品圖紙存在差異、相關(guān)零部件變化對(duì)斷路器整體性能的影響及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施增容改造的條件，實(shí)現(xiàn)了原型斷路器開(kāi)斷能力從40kA增容到50kA并安全運(yùn)行的目標(biāo)。本實(shí)用新型的改造方案是依據(jù)以下步驟的實(shí)踐得到的(如圖I流程圖所示)步驟I :選取長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的三相LW13-363/Q4000-40型斷路器作為試品，其動(dòng)作次數(shù)為200余次(動(dòng)作次數(shù)少)、600余次(動(dòng)作次數(shù)中)、1000余次(動(dòng)作次數(shù)多)。將三相斷路器滅弧室拆解成最小零件。步驟2 :對(duì)步驟I拆解得到的最小零件尺寸進(jìn)行測(cè)量與復(fù)核，依據(jù)企業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)判斷零件尺寸變化是否超出零件設(shè)計(jì)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(cè)量的滅弧室零部件類(lèi)型包括噴口、靜弧觸頭、動(dòng)弧觸頭、靜主觸頭、動(dòng)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(jù)步驟2測(cè)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)模型進(jìn)行靜電場(chǎng)與氣流場(chǎng)仿真計(jì)算。步驟4 :將步驟3中計(jì)算所得結(jié)果與設(shè)計(jì)圖紙中標(biāo)準(zhǔn)50kA斷路器滅弧室模型的電場(chǎng)、氣流場(chǎng)仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，找出引起步驟3中電場(chǎng)與氣流場(chǎng)畸變的零部件(超出標(biāo) 準(zhǔn)50kA模型中電場(chǎng)與氣流場(chǎng)值3%視為畸變)。經(jīng)檢測(cè)，動(dòng)弧觸頭、靜弧觸頭與拐臂尺寸變化超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)圖紙公差范圍，判廢棄用。(2)根據(jù)測(cè)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(duì)模型進(jìn)行靜電場(chǎng)與氣流場(chǎng)仿真計(jì)算,將計(jì)算所得結(jié)果與設(shè)計(jì)圖紙中標(biāo)準(zhǔn)50kA斷路器滅弧室零件尺寸模型的電場(chǎng)與氣流場(chǎng)仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，找出引起電場(chǎng)與氣流場(chǎng)畸變的零部件，使用Ansoft Maxwell軟件分別建立各個(gè)狀態(tài)下斷路器滅弧室的靜態(tài)電場(chǎng)模型，完善模型之后賦予相應(yīng)元件材料屬性，并加上邊界條件以及激勵(lì)源，根據(jù)需要指定求解參數(shù)，然后設(shè)定求解規(guī)范并剖分網(wǎng)格，系統(tǒng)自適應(yīng)求解，最后將求解結(jié)果通過(guò)后處理器顯示出來(lái)，或者通過(guò)場(chǎng)計(jì)算器將不能直接得到圖形的數(shù)據(jù)提取出來(lái)。圖3、圖4為斷路器閉合時(shí)和斷開(kāi)時(shí)滅弧室電場(chǎng)仿真模型示意圖。使用Fluent進(jìn)行氣流場(chǎng)仿真的流程如圖5所示氣流場(chǎng)計(jì)算模型是根據(jù)斷路器的具體參數(shù)建立的，并且對(duì)模型進(jìn)行了科學(xué)的簡(jiǎn)化和細(xì)化。首先，除去了對(duì)斷路器的動(dòng)靜屏蔽罩，因?yàn)殚_(kāi)斷過(guò)程中氣流基本無(wú)影響；其次，由于斷路器的結(jié)構(gòu)是完全軸對(duì)稱(chēng)的，因此采用二維計(jì)算就可以知道斷路器內(nèi)部的氣流分布情況，并且因?yàn)槠淦拭媸且粋€(gè)軸對(duì)稱(chēng)圖形，故只用建立其一側(cè)的模型即可；最后，方案中采用動(dòng)網(wǎng)格模型，在網(wǎng)格的劃分上主要采用三角形網(wǎng)格平鋪(Tri/Pave)。圖6是建立的計(jì)算氣流場(chǎng)的斷路器模型示意圖。通過(guò)對(duì)靜態(tài)電場(chǎng)與氣流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析動(dòng)屏蔽罩與主屏蔽罩的最大電場(chǎng)變化超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)模型的3 %，斷路器噴口喉部的氣流場(chǎng)馬赫數(shù)變化超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)模型的3 %。對(duì)動(dòng)屏蔽罩、主屏蔽罩與噴口判廢棄用。(3)綜合改造現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)條件，考慮到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)空間有限、作業(yè)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(guò)O. 5 μ m的灰塵顆粒數(shù)目不超過(guò)3. 5*107個(gè)，顆粒尺寸超過(guò)5 μ m的灰塵顆粒數(shù)目不超過(guò)2. 5*105個(gè))、無(wú)法開(kāi)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(nèi)部動(dòng)弧觸頭裝配、靜弧觸頭裝配、噴口裝配、動(dòng)屏蔽罩、主屏蔽罩與拐臂為標(biāo)準(zhǔn)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(tài)電場(chǎng)與氣流場(chǎng)仿真模型，并與標(biāo)準(zhǔn)尺寸建立的滅弧室靜態(tài)電場(chǎng)與氣流場(chǎng)仿真模型進(jìn)行對(duì)比。靜態(tài)電場(chǎng)與氣流場(chǎng)對(duì)比變化不超過(guò)3%。[0020](4)根據(jù)初步增容改造方案制作樣機(jī)，對(duì)樣機(jī)在國(guó)家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)斷路器進(jìn)行驗(yàn)證性型式試驗(yàn)，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)參照GB 1984-2003。(5)試驗(yàn)樣機(jī)未通過(guò)出線端短路開(kāi)斷能力試驗(yàn)TlOOa與TlOOs試驗(yàn)。分析失敗原因樣機(jī)模型的電場(chǎng)與氣流場(chǎng)仿真整體結(jié)果不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值3%，但各部分零部件仿真結(jié)果差異的疊加可能影響斷路器整體的開(kāi)斷性能，國(guó)內(nèi)外并無(wú)關(guān)于此方面的深入研究；考慮到改造現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)空間有限，工棚面積不超過(guò)3m*4m，且部分零部件采用特殊裝配工藝，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法將零部件進(jìn)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(xiàn)場(chǎng)增容改造條件，為了進(jìn)一步消除可能引起電場(chǎng)與氣流場(chǎng)仿真結(jié)果差異，降低改造現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)難度，提高改造可靠性，將增容改造方案調(diào)整為斷路器原有的套管、絕緣支撐臺(tái)、絕緣拉桿裝配、機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)部件、罐體及相關(guān)二次部件保留，其余零部件依照企業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)在生產(chǎn)車(chē)間組裝成主部件裝配形式，拉至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整組更換。(7)根據(jù)改進(jìn)后的方案建立斷路器滅弧室靜態(tài)電場(chǎng)與氣流場(chǎng)仿真模型，并與標(biāo)準(zhǔn) 尺寸建立的滅弧室靜態(tài)電場(chǎng)與氣流場(chǎng)仿真模型進(jìn)行對(duì)比。靜態(tài)電場(chǎng)與氣流場(chǎng)對(duì)比變化不超過(guò)3%。(8)按照改進(jìn)方案制作樣機(jī)，在國(guó)家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)斷路器進(jìn)行驗(yàn)證性型式試驗(yàn)，試驗(yàn)包括出線端短路開(kāi)斷能力試驗(yàn)TlOOa與TIOOs、短時(shí)即峰值耐受電流試驗(yàn)、主回路電阻試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)、機(jī)械特性試驗(yàn)、動(dòng)作性能試驗(yàn)、機(jī)械操作試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)參照GB 1984-2003。(9)樣機(jī)通過(guò)上述驗(yàn)證性型式試驗(yàn)，改造方案實(shí)施成功。通過(guò)從以上流程步驟中大量的數(shù)據(jù)積累，得到的本實(shí)用新型增容改造方案，在實(shí)踐中已得到反復(fù)驗(yàn)證，確保無(wú)誤。本實(shí)用新型的有益效果在于I.本實(shí)用新型是針對(duì)多種不同的三相LW13-363/Q4000-40斷路器，通過(guò)科學(xué)的
流程步驟進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，獲得的一套最簡(jiǎn)單有效、節(jié)省時(shí)間，且能夠確保安全的增容改造方案。2.本實(shí)用新型針對(duì)三相LW13-363/Q4000-40斷路器進(jìn)行的增容改造將會(huì)產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)效果。
圖I是LW13-363/Q4000-40型斷路器的增容改造流程圖圖2為本實(shí)用新型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖I-套管，2-斷路器罐體，3-框架(內(nèi)含傳動(dòng)部件)，4_機(jī)構(gòu)箱，5-絕緣支撐臺(tái)，6-絕緣拉桿裝配(在框架內(nèi))圖3為斷路器閉合時(shí)滅弧室電場(chǎng)仿真模型示意圖。(以模型左斷口為例)圖4為斷路器斷開(kāi)時(shí)滅弧室電場(chǎng)仿真模型示意圖。(以模型左斷口為例)圖5氣流場(chǎng)仿真分析流程圖圖6斷路器氣流場(chǎng)仿真模型示意圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例I :選取由安康水電廠退下的運(yùn)行19年的LW13-363/Q4000-40型斷路器作為改造試驗(yàn)對(duì)象。對(duì)滅弧室零部件進(jìn)行拆解，保留原斷路器的套管、絕緣支撐臺(tái)、絕緣拉桿裝配、機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)部件、斷路器罐體，重新裝配LW13-363/Q4000-50型斷路器的動(dòng)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。在國(guó)家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)斷路器進(jìn)行驗(yàn)證性型式試驗(yàn)，試驗(yàn)包括出線端短路開(kāi)斷能力試驗(yàn)TlOOa與TIOOs、短時(shí)即峰值耐受電流試驗(yàn)、主回路電阻試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)、機(jī)械特性試驗(yàn)、動(dòng)作性能試驗(yàn)、機(jī)械操作試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)參照GB1984-2003。增容改造后的斷路器通過(guò)了上述驗(yàn)證性型式試驗(yàn)，改造方案實(shí)施成功。實(shí)施例2 一種開(kāi)斷容量為50kA的斷路器，該斷路器由舊零部件與新零部件兩部分搭配組裝而成，可將原開(kāi)斷容量為40kA的LW13-363/Q4000-40型斷路器改進(jìn)為開(kāi)斷容量為50kA的產(chǎn)品。舊零部件由自長(zhǎng)期運(yùn)行的LW13-363/Q4000-40型斷路器拆解獲得，包括套管、絕 緣支撐臺(tái)、絕緣拉桿裝配、機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)部件、斷路器罐體及相關(guān)二次部件。除上述舊零部件夕卜，斷路器其余零部件均采用新生產(chǎn)的LW13-363/Q4000-50型斷路器的零部件(零件具體明細(xì)參見(jiàn)LW13-363/Q4000-50型斷路器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū))。將兩種零部件搭配，按照LW13-363/Q4000-50型斷路器工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裝配，組成新型的開(kāi)斷容量為50kA的斷路器產(chǎn)品。該斷路器產(chǎn)品已通過(guò)在國(guó)家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)斷路器進(jìn)行的驗(yàn)證性型式試驗(yàn)。該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。盡管通過(guò)參照實(shí)用新型的某些優(yōu)選實(shí)施例，已經(jīng)對(duì)實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種開(kāi)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(tái)、絕緣拉桿裝配、機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)部件和斷路器罐體，以及LW13-363/Q4000-50型斷路器的動(dòng)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。
2.按照權(quán)利要求I所述的開(kāi)斷容量為50kA的363kV罐式斷路器，其特征在于，所述LW13-363/Q4000-40型斷路器罐體還包括其相關(guān)二次部件，所述相關(guān)二次部件為繼電器、壓力開(kāi)關(guān)、空氣開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、電阻、操作把手和分合閘線圈。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種開(kāi)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(tái)、絕緣拉桿裝配、機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)部件和斷路器罐體，以及LW13-363/Q4000-50型斷路器的動(dòng)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(shí)用新型是針對(duì)多種不同的三相LW13-363/Q4000-40斷路器，通過(guò)科學(xué)的流程步驟進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，獲得的一套最簡(jiǎn)單有效、節(jié)省時(shí)間，且能夠確保安全的增容改造方案。本實(shí)用新型針對(duì)三相LW13-363/Q4000-40斷路器進(jìn)行的增容改造將會(huì)產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)效果。
文檔編號(hào)H01H33/02GK202678186SQ201220143868
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者楊韌, 汪金星, 李旭, 菅永峰, 詹世強(qiáng), 盧鵬 申請(qǐng)人:陜西電力科學(xué)研究院