高壓斷路器

高壓斷路器

切斷電流的設備
高壓斷路器(或稱高壓開關)它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流,而且當系統發生故障時通過繼電器保護裝置的作用,切斷過負荷電流和短路電流。[1]它具有相當完善的滅弧結構和足夠的斷流能力,可分為:油斷路器(多油斷路器、少油斷路器)、六氟化硫斷路器(SF6斷路器)、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。
    中文名:高壓斷路器 外文名:High voltage circuit breaker 用途: 别名:高壓開關 學科:電力工程 領域:工程技術 分類:油斷路器、六氟化硫斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器等

簡介

高壓斷路器(或稱高壓開關)是變電所主要的電力控制設備,具有滅弧特性。當系統正常運行時,它能切斷和接通線路及各種電氣設備的空載和負載電流;當系統發生故障時,它和繼電保護配合,能迅速切斷故障電流,以防止擴大事故範圍。因此,高壓斷路器工作的好壞,直接影響到電力系統的安全運行。高壓斷路器種類很多,按其滅弧的不同,可分為:油斷路器(多油斷路器、少油斷路器)、六氟化硫斷路器(SF6斷路器)、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。

選用指南

①按環境條件包括溫度、濕度、海拔、地震等選擇;

②按短路條件包括短時耐受電流、峰值耐受電流、關合和開斷電流等選擇;

③按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、機械荷載等選擇;

④按各類高壓電器的不同特點包括開關的操作性能、熔斷器的保護特性配合、互感器的負荷及準确等級等選擇;

⑤按承受過電壓能力包括絕緣水平等選擇。

環境條件

①選擇電器的環境溫度

②選擇電器的環境濕度

③高海拔對高壓電器的影響

④地震對高壓電器的影響

施工安裝要點

1.電力系統的細節,即系統标稱電壓和最高運行電壓、頻率、相數和中性點接地的詳情。

2.運行條件,包括最低和最高周圍空氣溫度,後者是否高于額定值;海拔是否超過1000m;以及可能存在或出現的任何特殊條件,例如過度地暴露在水蒸氣、濕氣、煙霧、爆炸性氣體、過量的灰塵或含鹽的空氣中的條件。

3.斷路器的特性。

①極數;

②戶内或戶外;

③額定電壓;

④額定絕緣水平;

⑤額定頻率;

⑥額定電流;

⑦額定線路充電開斷電流(如果采用);

⑧額定電纜充電開斷電流(如果采用);

⑨額定單個電容器組開斷電流(如果采用);

⑩額定背對背電容器組開斷電流(如果采用);

額定電容器組關合湧流(如果采用);

額定小感性開斷電流(如果采用);

額定短路開斷電流和電壽命;

首開極因數;

額定出線端故障瞬态恢複電壓;

額定近區故障特性;

額定短路關合電流;

額定操作順序;

額定短路持續時間;

額定失步開斷電流(如果采用);

額定開斷時間;

在特殊要求下規定的型式試驗(人工污穢和無線電幹擾試驗);操作頻率;其他,如額定時間參量,異相接地開合特性。

4.斷路器操動機構及其專用附屬裝置的特性。

①操作方式:手力或動力的;

②備用的輔助開關的數量和型式;

③額定電源電壓和額定電源頻率。

5.有關壓縮空氣的使用要求和壓力容器的設計與試驗要求。

可以對高壓斷路器檢測機構有:蘇州電器科學研究院、西高所、武高所等!

工性性能

高壓斷路器的主要技術參數

(1)額定電壓(标稱電壓):它是表征斷路器絕緣強度的參數,它是斷路器長期工作的标準電壓。為了适應電力系統工作的要求,斷路器又規定了與各級額定電壓相應的最高工作電壓。對3—220KV各級,其最高工作電壓較額定電壓約高15%左右;對330KV及以上,最高工作電壓較額定電壓約高10%。斷路器在最高工作電壓下,應能長期可靠地工作。

(2)額定電流:它是表征斷路器通過長期電流能力的參數,即斷路器允許連續長期通過的最大電流。

(3)額定開斷電流:它是表征斷路器開斷能力的參數。在額定電壓下,斷路器能保證可靠開斷的最大電流,稱為額定開斷電流,其單位用斷路器觸頭分離瞬間短路電流周期分量有效值的千安數表示。當斷路器在低于其額定電壓的電網中工作時,其開斷電流可以增大。但受滅弧室機械強度的限制,開斷電流有一最大值,稱為極限開斷電流。

(4)動穩定電流:它是表征斷路器通過短時電流能力的參數,反映斷路器承受短路電流電動力效應的能力。斷路器在合閘狀态下或關合瞬間,允許通過的電流最大峰值,稱為電動穩定電流,又稱為極限通過電流。斷路器通過動穩定電流時,不能因電動力作用而損壞。

(5)關合電流:是表征斷路器關合電流能力的參數。因為斷路器在接通電路時,電路中可能預伏有短路故障,此時斷路器将關合很大的短路電流。這樣,一方面由于短路電流的電動力減弱了合閘的操作力,另一方面由于觸頭尚未接觸前發生擊穿而産生電弧,可能使觸頭熔焊,從而使斷路器造成損傷。斷路器能夠可靠關合的電流最大峰值,稱為額定關合電流。額定關合電流和動穩定電流在數值上是相等的,兩者都等于額定開斷電流的2.55倍。

(6)熱穩定電流和熱穩定電流的持續時間:執穩定電流也是表征斷路器通過短時電流能力的參數,但它反映斷路器承受短路電流熱效應的能力。熱穩定電流是指斷路器處于合閘狀态下,在一定的持續時間内,所允許通過電流的最大周期分量有效值,此時斷路器不應因短時發熱而損壞。國家标準規定:斷路器的額定熱穩定電流等于額定開斷電流。額定熱穩定電流的持續時間為2S,需要大于2S時,推薦4S。

(7)合閘時間與分閘時間:這是表征斷路器操作性能的參數。各種不同類型的斷路器的分、合閘時間不同,但都要求動作迅速。合閘時間是指從斷路器操動機構合閘線圈接通到主觸頭接觸這段時間,斷路器的分閘時間包括固有分閘時間和熄弧時間兩部分。固有分閘時間是指從操動機構分閘線圈接通到觸頭分離這段時間。熄弧時間是指從觸頭分離到各相電弧熄滅為止這段時間。所以,分閘時間也稱為全分閘時間。

(8)操作循環:這也是表征斷路器操作性能的指标。架空線路的短路故障大多是暫時性的,短路電流切斷後,故障即迅速消失。因此,為了提高供電的可靠性和系統運行的穩定性,斷路器應能承受一次或兩次以上的關合、開斷、或關合後立即開斷的動作能力。此種按一定時間間隔進行多次分、合的操作稱為操作循環。我國規定斷路器的額定操作循環如下:

自動重合閘操作循環:分——t’——合分——t——合分

非自動重合閘操作循環:分——t——合分——t——合分

其中分——表示分閘動作;

合分——表示合閘後立即分閘的動作;

t’——無電流間隔時間,即斷路器斷開故障電路,從電弧熄滅起到電路重新自動接通的時間,标準時間為0.3S或0.5S,也即重合閘動作時間。

t——為運行人員強送電時間,标準時間為180S

通常用以上參數表征高壓斷路器的基本工作性能。

主要結構

根據高壓斷路器安裝地點,可分為戶内和戶外兩種。根據高壓斷路器使用的滅弧介質,可分為以下幾種類型:

1.油斷路器。油斷路器是以絕緣油為滅弧介質。可分為多油斷路器和少油斷路器。在多油斷路器中,油不僅作為滅弧介質,而且還作為絕緣介質,因此用油量多,體積大。在少油斷路器中,油隻作為滅弧介質,因此用油量少體積小,耗用鋼材少。

2.空氣斷路器。空氣斷路器是以壓縮空氣作為滅弧介質,此種介質防火、防爆、無毒、無腐蝕性,取用方便。空氣斷路器屬于他能式斷路器,靠壓縮空氣吹動電弧使之冷卻,在電弧達到零值時,迅速将弧道中的離子吹走或使之複合而實現滅弧。空氣斷路器開斷能力強,開斷時間短,但結構複雜,工藝要求高,有色金屬消耗多,因此,空氣斷路器一般應用在110KV及以上的電力系統中。

3.六氟化硫(SF6)斷路器。SF6斷路器采用具有優良滅弧能力和絕緣能力的SF6氣體作為滅弧介質,具有開斷能力強、動作快、體積小等優點,但金屬消耗多,價格較貴。近年來SF6斷路器發展很快,在高壓和超高壓系統中得到廣泛應用。尤其以SF6斷路器為主體的封閉式組合電器,是高壓和超高壓電器的重要發展方向。

4.真空斷路器。真空斷路器是在高度真空中滅弧。真空中的電弧是在觸頭分離時電極蒸發出來的金屬蒸汽中形成的。電弧中的離子和電子迅速向周圍空間擴散。當電弧電流到達零值時,觸頭間的粒子因擴散而消失的數量超過産生的數量時,電弧即不能維持而熄滅。真空斷路器開斷能力強,開斷時間短、體積小、占用面積小、無噪聲、無污染、壽命長,可以頻繁操作,檢修周期長。真空斷路器目前在我國的配電系統中已逐漸得到廣泛應用。

此外,還有磁吹斷路器和自産氣斷路器,它們具有防火防爆,使用方便等優點。但是一般額定電壓不高,開斷能力不大,主要用作配電用斷路器。

常見故障

按發生頻率排列大緻順序:

1、密封件失效故障;

2、動作失靈故障;

3、絕緣損壞或不良;

4、滅弧件觸頭的故障。

接線方式

斷路器的接線方式有闆前、闆後、插入式、抽屜式,用戶如無特殊要求,均按闆前供貨,闆前接線是常見的接線方式。

1、闆後接線方式:闆後接線最大特點是可以在更換或維修斷路器,不必重新接線,隻須将前級電源斷開。由于該結構特殊,産品出廠時已按設計要求配置了專用安裝闆和安裝螺釘及接線螺釘,需要特别注意的是由于大容量斷路器接觸的可靠性将直接影響斷路器的正常使用,因此安裝時必須引起重視,嚴格按制造廠要求進行安裝。

2、插入式接線:在成套裝置的安裝闆上,先安裝一個斷路器的安裝座,安裝座上6個插頭,斷路器的連接闆上有6個插座。安裝座的面上有連接闆或安裝座後有螺栓,安裝座預先接上電源線和負載線。使用時,将斷路器直接插進安裝座。如果斷路器壞了,隻要拔出壞的,換上一隻好的即可。它的更換時間比闆前,闆後接線要短,且方便。由于插、拔需要一定的人力。因此中國的插入式産品,其殼架電流限制在最大為400A。從而節省了維修和更換時間。插入式斷路器在安裝時應檢查斷路器的插頭是否壓緊,并應将斷路器安全緊固,以減少接觸電阻,提高可靠性。

3、抽屜式接線:斷路器的進出抽屜是由搖杆順時針或逆時針轉動的,在主回路和二次回路中均采用了插入式結構,省略了固定式所必須的隔離器,做到一機二用,提高了使用的經濟性。同時給操作與維護帶來了很大的方便,增加了安全性、可靠性。特别是抽屜座的主回路觸刀座,可與NT型熔斷路器觸刀座通用,這樣在應急狀态下可直接插入熔斷器供電。

斷路器的運行監督

1、每年對斷路器安裝地點的母線短路容量與斷路器銘牌作一次校核。

2、每台斷路器和年動作次數應作出統計,正常操作次數和短路故障開斷次數應分别統計。

3、定期對斷路器作運行分析并作好記錄備查,不斷累積運行經驗,運行分析的内容包括:

(1)設備運行異常現象及缺陷産生的原因和發展規律,總結發現、判斷和處理缺陷的經驗主此基礎上作事故預想。

(2)發生事故和障礙後,對故障原因和處理對策進行分析,總結經驗教訓。

(3)根據設備及環境狀況作出事故預想。

4、發電廠和供電局每年要檢查斷路器反事故措施執行情況,并補充新的反事故措施内容

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