專利名稱：一種開斷容量為50kA的363kV罐式斷路器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種開斷容量為50kA的363kV罐式斷路器。
背景技術：
早期斷路器產(chǎn)品加工、檢測手段相對落后，LW13-363/Q4000型斷路器按50kA圖紙生產(chǎn)后未能通過50kA型式試驗，經(jīng)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(nèi)外并無系統(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)場大修經(jīng)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(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(chǎn)生畸變，從而影響斷路器的性能，也未在國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)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(chǎn)生不可估量的經(jīng)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。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明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。本實用新型提供的開斷容量為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。本實用新型首次提出一套針對LW13-363/Q4000-40型罐式斷路器的、經(jīng)過分析對比與試驗驗證而定型的現(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)場實施增容改造的條件，實現(xiàn)了原型斷路器開斷能力從40kA增容到50kA并安全運行的目標。本實用新型的改造方案是依據(jù)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(shù)為200余次(動作次數(shù)少)、600余次(動作次數(shù)中)、1000余次(動作次數(shù)多)。將三相斷路器滅弧室拆解成最小零件。步驟2 :對步驟I拆解得到的最小零件尺寸進行測量與復核，依據(jù)企業(yè)生產(chǎn)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(jù)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(jīng)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(jù)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(tài)下斷路器滅弧室的靜態(tài)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(jù)需要指定求解參數(shù)，然后設定求解規(guī)范并剖分網(wǎng)格，系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(jù)斷路器的具體參數(shù)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(nèi)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(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是建立的計算氣流場的斷路器模型示意圖。通過對靜態(tài)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(shù)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(xiàn)場技術條件，考慮到現(xiàn)場作業(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O. 5 μ m的灰塵顆粒數(shù)目不超過3. 5*107個，顆粒尺寸超過5 μ m的灰塵顆粒數(shù)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(nèi)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(tài)電場與氣流場仿真模型，并與標準尺寸建立的滅弧室靜態(tài)電場與氣流場仿真模型進行對比。靜態(tài)電場與氣流場對比變化不超過3%。[0020](4)根據(jù)初步增容改造方案制作樣機，對樣機在國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)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(nèi)外并無關于此方面的深入研究；考慮到改造現(xiàn)場作業(yè)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)場作業(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、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(yè)生產(chǎn)標準在生產(chǎn)車間組裝成主部件裝配形式，拉至現(xiàn)場進行整組更換。(7)根據(jù)改進后的方案建立斷路器滅弧室靜態(tài)電場與氣流場仿真模型，并與標準 尺寸建立的滅弧室靜態(tài)電場與氣流場仿真模型進行對比。靜態(tài)電場與氣流場對比變化不超過3%。(8)按照改進方案制作樣機，在國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對斷路器進行驗證性型式試驗，試驗包括出線端短路開斷能力試驗TlOOa與TIOOs、短時即峰值耐受電流試驗、主回路電阻試驗、溫升試驗、機械特性試驗、動作性能試驗、機械操作試驗、耐壓試驗。試驗標準參照GB 1984-2003。(9)樣機通過上述驗證性型式試驗，改造方案實施成功。通過從以上流程步驟中大量的數(shù)據(jù)積累，得到的本實用新型增容改造方案，在實踐中已得到反復驗證，確保無誤。本實用新型的有益效果在于I.本實用新型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(jié)省時間，且能夠確保安全的增容改造方案。2.本實用新型針對三相LW13-363/Q4000-40斷路器進行的增容改造將會產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟效果。
圖I是LW13-363/Q4000-40型斷路器的增容改造流程圖圖2為本實用新型產(chǎn)品結構簡圖I-套管，2-斷路器罐體，3-框架(內(nèi)含傳動部件)，4_機構箱，5-絕緣支撐臺，6-絕緣拉桿裝配(在框架內(nèi))圖3為斷路器閉合時滅弧室電場仿真模型示意圖。(以模型左斷口為例)圖4為斷路器斷開時滅弧室電場仿真模型示意圖。(以模型左斷口為例)圖5氣流場仿真分析流程圖圖6斷路器氣流場仿真模型示意圖具體實施方式
實施例I :選取由安康水電廠退下的運行19年的LW13-363/Q4000-40型斷路器作為改造試驗對象。對滅弧室零部件進行拆解，保留原斷路器的套管、絕緣支撐臺、絕緣拉桿裝配、機構、傳動部件、斷路器罐體，重新裝配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。在國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對斷路器進行驗證性型式試驗，試驗包括出線端短路開斷能力試驗TlOOa與TIOOs、短時即峰值耐受電流試驗、主回路電阻試驗、溫升試驗、機械特性試驗、動作性能試驗、機械操作試驗、耐壓試驗。試驗標準參照GB1984-2003。增容改造后的斷路器通過了上述驗證性型式試驗，改造方案實施成功。實施例2 一種開斷容量為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，可將原開斷容量為40kA的LW13-363/Q4000-40型斷路器改進為開斷容量為50kA的產(chǎn)品。舊零部件由自長期運行的LW13-363/Q4000-40型斷路器拆解獲得，包括套管、絕 緣支撐臺、絕緣拉桿裝配、機構、傳動部件、斷路器罐體及相關二次部件。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(零件具體明細參見LW13-363/Q4000-50型斷路器產(chǎn)品說明書)。將兩種零部件搭配，按照LW13-363/Q4000-50型斷路器工藝標準進行裝配，組成新型的開斷容量為50kA的斷路器產(chǎn)品。該斷路器產(chǎn)品已通過在國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對斷路器進行的驗證性型式試驗。該產(chǎn)品結構簡圖如圖2所示。盡管通過參照實用新型的某些優(yōu)選實施例，已經(jīng)對實用新型進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍。
權利要求1.一種開斷容量為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。
2.按照權利要求I所述的開斷容量為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二次部件，所述相關二次部件為繼電器、壓力開關、空氣開關、轉換開關、電阻、操作把手和分合閘線圈。
專利摘要本實用新型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(jié)省時間，且能夠確保安全的增容改造方案。本實用新型針對三相LW13-363/Q4000-40斷路器進行的增容改造將會產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟效果。
文檔編號H01H33/02GK202678186SQ201220143868
公開日2013年1月16日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權日2012年4月9日
發(fā)明者楊韌, 汪金星, 李旭, 菅永峰, 詹世強, 盧鵬 申請人:陜西電力科學研究院