随着钢铁行业的不断发展，焦炭生产任务也在不断加重，正常供电是保障生产的重要前提。安钢焦化厂第二配电室高压供电原来采用老式的少油断路器和继电保护装置，随着负荷的增加载流母线也不堪重负，经常发生故障，影响正常供电，制约生产力的发展。为了解决生产与供电的矛盾，提高工作效率和供电质量，安钢焦化厂对第二配电室实施了优化改造。
2、优化前的高压柜
焦化厂第二配电室是80年代后期建造的，高压开关采用了少油断路器，设备老化，机构动作不可靠，无备锁装置，无数据采集接口。其主要由底架、绝缘子、传动系统、导电系统、触头、灭弧室、油气分离器、缓冲器及油面指示器等部分组成。合闸时，操作机构通过传动拐臂连杆，把力传到主轴，主轴带动3根绝缘拉杆使三极动触杆向上作直线运动，最后插入静触头中，操作机构扣住触杆，使断路器保持在闭合位置。在这一过程中，开断弹簧拉伸贮能，为分闸作准备。分闸是当操作机构脱扣时，由于开断弹簧力的作用，使主轴转动带动拉杆，从而使动触杆向下运动。最后因开断弹簧的预拉力作用，主轴拐臂紧靠在分闸定位件上，从而使断路器保持在断开的位置上，其保护装置采用继电保护，操作时不安全可靠。
3、存在的问题
3.1 少油断路器存在的问题
(1)灭弧室内电弧的高温将绝缘油分解出大量可燃气体，其中氢气存在自燃的危险性。同时，还有许多引起灭弧室爆炸、燃烧危险的其他因素；
(2)运行过程中，油的滴漏给设备维护、工作环境卫生的清洁带来许多不便；
(3)油和油气污染环境；
(4)少油断路器维护复杂，且维修工作又脏又累，运行费用高；
(5)连续工作的周期短，每次维护需时长。检修停电时间长，损失大；
(6)不宜作频繁操作；
(7)少油断路器燃弧时间长，动作较慢，检修周期短，维修工作量大，受单元断口的电压限制，发展特高压等级有困难等。
3.2继电保护装置存在的问题
运行维护不良、误碰、误接线、误操作、误整定、调试质量不良等。
4、优化方案及实施效果
针对焦化厂第二配电室高压柜存在问题，经过详细论证，从以下几个方面进行处理：第一步重新计算了预增负荷和载流母线，进行优化改造；第二步经过分析将少油断路器高压开关柜改用VJ12型户内高压真空断路器高压开关柜，通过对清华紫光、万利达、上海南自等保护装置的分析，从经济等方面考虑采用上海南自电力自动化系统的SNP-2316变电站保护、测控综合自动化系统。
VJ12型户内高压真空断路器操作机构系使用弹簧作储能元件的弹簧操作机构，该机构平面布置在机箱内，机箱被四块隔板分割成五个装配空间，其间分别装有操作机构的储能合闸单元、分闸脱扣单元、传动单元、缓冲单元、辅助接点单元和电气故障单元。真空断路器是在高度真空中灭弧。真空中的电弧是在触头分离时电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。电弧中的离子和电子迅速向周围空间扩散。当电弧电流到达零值时，触头间的粒子因扩散而消失的数量超过产生的数量时，电弧即不能维持而熄灭。真空断路器开断能力强，开断时间短、体积小、占用面积小、无噪声、无污染、寿命长，可以频繁操作，检修周期长。真空断路器目前在我国的配电系统中已得到广泛应用。
真空断路器是利用真空作为灭弧与绝缘介质：
(1)真空断路器利用真空扩散灭弧，有很高的断路能力（又称为自能灭弧方式），断路器位于分闸位置时，若触头间发生击穿，无论何时都具有与断路器分闸时相同的开断能力。所以发展性故障与多次雷击的情况对真空断路器不会构成威胁，仍能断开；
(2)真空断路器的电弧电压很低，触头间的电磨损很轻微。只要触头烧损不大于允许的烧损量，但能满足规定的耐压要求，断路器则仍然具有开断电弧的能力；
(3)不产生有害气体，装配容易，维护简单；
(4)灭弧室采用对电弧有强大的电磁推力的触头结构，以驱使电弧高速旋转，防止电弧集中燃烧，迫使电弧在电流自然过零时熄灭，灭弧室结构具有散热效果好，电场分布均匀，不受其它因素影响，外形尺寸小的优点。
①真空断路器不燃、不爆、不污染环境；
②真空断路器的日常维护工作量小，减小维修材料、人员和工时，便于运行管理；
③真空断路器停电时间短，损失少；
④真空断路器的机械寿命为10000次。
虽然从价格方面来看配电用真空开关柜价格约是少油开关柜的1.5～2倍，但只要一次投资到位，使用功能增加了数倍，还是非常值得的。真空断路器综合经济效益明显高一些。
上海南自电力自动化系统的SNP-2316变电站保护、测控综合自动化系统采用分层分布式设计，直接安装于开关柜上，装置的面板由LCD显示器、LED指示灯及简易键盘组成，其综合自动化系统如图1所示。可通过其实现电流速断、限时速断、过流保护、过负荷告警、零序过流保护等保护要求和测量系统频率、母线电压、电流及有功功率、无功功率、功率因数等测量要求。该装置既可接受遥控命令对所保护的线路开关实行远方跳、合闸控制，还可以在面板上设置对开关进行手动跳合闸。也就是说，在实现继电保护的计算机化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可将从各模块上获取的电力系统运行和故障的任何信息和数据传送给计算机终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化（见图1）。
变电站综合保护自动化系统具有全方位的防误操作系统，以通过闭锁功能，有效地实现“五防”，从而保证电网和人身的安全。
根据近年来配电室设备的运行状况证明：载流母线无发热现象，高压真空断路器分合正常，故障率基本为零，提高了供电质量，SNP-2316变电站保护、测控综合自动化系统投入运行以来，经过运行实践，微机自动化系统装置具有以下特点：
(1)微机自动化程度高，运行人员每班可以减少到2人，实现了少人值班，大大地降低劳动强度，使供电成本降低，效益显著提高；
(2)微机保护装置，与常规继电保护相比，具有更高的精准度和灵敏度，自动化程度高，故障报告记录准确。硬件模块化设计，每个CPU由单独开关电源供电，故障报告记录准确，可靠性更高，检修维护简便；
(3)配电室的电气二次线设计工作量小，控制连接电缆少，微机设备装置占用空间小，施工安装工作量较少，现场调试也非常简单；
(4)微机系统装置投运至今，运行状态良好；数据采集及时、准确，操作保护装置安全可靠，是现代技术应用的成功之例。
5、结语
此次优化改造后，根据近年来配电室设备的运行状况证明，故障率基本为零，提高了供电质量，各项技术指标符合要求，达到了预定计划，降低了维修维护费用，为安钢焦化厂的正常生产，优质供电提供了保障。
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