高压断路器

高压断路器概述断路器是最重要、最复杂的一种高压开关电器，既能通、断正常负载，又能开断短路电流。大部分断路器能进行快速自动重合闸，对供电的可靠起着积极作用。1、高压断路器作用一是控制作用，既根据电网运行需要，将一部分电力设备或线路投入或退出运行（正常情况下，断路器用来开断和关合电路）。二是保护作用，既在电力设备或线路发生故障时，通过继电保护装置作用于断路器，将故障部分从电网中迅速切除，保证电网的无故障部分正常运行（故障时，通过继电保护动作来断开电路，以确保电力系统安全运行；同时断路器又能完成自动重合闸的任务，以提高供电可靠性。）。2、断路器的结构组成和类型：为实现电路的开断与关合，断路器应具有下述三个部分：（1）开断与关合电路部分：由导电杆、触头系统及灭弧室组成。（2）操动和传动部分：由能源操动机构、传动结构组成。（3）绝缘部分：用于导电杆与触头系统等对地绝缘的绝缘部件。按灭弧介质分：（１）油断路器（２）ＳＦ６断路器（３）真空断路器（４）压缩空气断路器（５）磁吹断路器（６）自产气断路器断路器的型号额定开断电流（KA）额定电流（KA）其他标志额定电压（KV）设计序号安装场所产品名称产品名称：S—少油断路器，Z—真空断路器，D—多油断路器，L—SF6断路器安装场所：N—户内型，W—户外型其他标志：G—改进型；I、II、III断流能力代号；Q—防震型；C—手车式举例：SN10-10I、SW2-110I、ZN10/1250、LW2-2203、高压断路器的技术参数1）额定电压：断路器正常工作时的工作电压（线电压）。2）最高工作电压：断路器应能在最高工作电压下长期运行。3）额定频率：50Hz4）额定电流：指断路器可以长期通过的电流。5）额定短路开断电流：指在额定电压下断路器能开断而不妨碍其继续正常工作的最大短路电流。6）热稳定电流：指在某一规定的短时间t内断路器能承载的电流有效值。7）动稳定电流：是指断路器在合闸位置时所能耐受的最大的峰值电流。8）额定短路关合电流：是指断路器在额定电压下能正常接通的最大短路电流（峰值）。9）开断时间：是指从断路器的操动结构接到开断指令起，到三相电弧完全熄灭为止的一段时间。10）合闸时间：是指自断路器的结构接到合闸指令起，到各相触头均接触时为止的一段时间。11）分闸相间同步：是用来反映三相触头分开时间差异的。12）合闸相间同步：是指断路器接到合闸指令，首先接触相的触头刚接触起到最后相触头刚接触为止的一段时间。SF6断路器1、SF6气体的基本特性SF6在常温下是一种无色、无味、无毒、不燃的惰性气体。比重是空气的5.1倍。SF6极易吸附周围的自由电子，具有较强的电负性。化学性能极为稳定，在电弧作用下，SF6分解成氟原子，低氟化合物等。但在电弧电流过零瞬间，迅速地去游离，再结合为分子，可以反复使用。2、SF6气体的电气性能绝缘性能：SF6的气体具有良好的绝缘性能，在相同的压力和温度下，SF6的绝缘性能为空气的2—3倍，在0.3MPa时其绝缘强度就达到或超过变压器油的绝缘性能。灭弧性能：SF6气体是一种理想的灭弧介质，主要因为SF6的气体具有优良的热导性，介质速度恢复快，负电性以及电弧时间常数小。3、SF6断路器主要特点（1）开断和绝缘性能优良SF6断路器的断口电压可以做的很高，在电压等级相同、开断电流和其它性能相同或接近的情况下，SF6断路器的串联断口比较少。（2）触头烧伤轻微，电寿命长SF6断路器即使开断大电流时，电弧电压也不高，约为空气的1/10左右。同时，SF6气体的散热能力比空气大得多，对触头的烧损轻微，从而大大地延长了触头的电寿命。（3）体积小，重量轻，结构简单。（4）噪声小，SF6断路器中气体的压力以及开断时气流吹弧速度较小，所以开断声音很小，对周围环境不发生干扰。（5）维护、检修周期长，由于SF6断路器的触头寿命长，在SF6气体中金属和绝缘件很少发生劣化现象，所以检修周期长。4、SF6断路器的构造（1）基本组成：三个开关相安装在同一个开关基架上。其基架作为底架或支架组成底座构造。三个开关相充入SF6气体作为灭弧和绝缘介质，并且三个开关相经由管道与一个气室相连，SF6气体密度由一只密度计监控，压力由一只压力表显示。液压操作机构固定在开关基架上，若为分相操作（线路与母联及分段断路器），则每相一个液压机构，若为三相操作（主变高压侧断路器）则只有一个液压机构，其液压压力由压力监控器监控并通过一只压力表显示。操作能量将通过液压储能筒中压缩氮气储存。弹簧操动机构弹簧操动机构是一种以弹簧作为储能元件的机械式操动机构。弹簧的储能借助电动机通过减速装置来完成，并经过锁扣系统保持在储能状态。开断时，锁扣借助磁力脱扣，弹簧释放能量，经过机械传递单元使触头运动。弹簧操动机构结构简单，可靠性高，分合闸操作采用两个螺旋压缩弹簧实现。储能电机给合闸弹簧储能，合闸时合闸弹簧的能量一部分用来合闸，另一部分用来给分闸弹簧储能。合闸弹簧一释放，储能电机立刻给其储能，储能时间不超过15s（储能电机采用交直流两用电机）。在开关基架上还安装有控制箱，箱中装有开关控制和监测的设备以及接线所需要的端子。11开关基架12控制箱13液压储能筒14液压操作缸16.1绝缘子16.3绝缘子22灭弧室（2）极柱一台开关的三个极柱是一样的，下图展示了一个极柱的剖面图。灭弧室安装在绝缘子上，这些绝缘子形成了对地的绝缘。开关的分合闸运行是从液压操作机构经换向装置以及绝缘操作杆传输到灭弧室。在滤缸中所装的过滤材料，是用来吸收SF6的分解产物并保持气体干燥。（3）灭弧单元下图为灭弧室的剖面图。一个气密的陶瓷外套中装有触头系统以及吹弧气缸和压气活塞。其电流通路为：上接线板、触头支架、接触管、可移动的接触管、环形分布的滑动触头、导向管、下接线板。14液压操作机构15换向装置15.8转轴15.9机构连杆15.10辅助开关连杆15.11滤缸16绝缘子16.9操作杆22灭弧室22.7可移动的接触管22.22下接线板22.25上接线板22.29圆型密封圈22.31顶板22.35顶盖22.1陶瓷外套22.3触头支架22.5吹弧气缸22.7克移动的接触管22.7.4滑触头22.9接触管22.9.1灭弧喷嘴22.11导向管22.11.1灭弧喷嘴22.13压气活塞22.13.8直立螺栓22.17托叉22.22下接线板22.25上接线板22.31顶板22.35顶盖（4）灭弧原理（过程）在分闸的过程中，可移动的接触管和吹弧气缸一起相对于固定着的压力活塞运行，从而压缩吹弧气缸中的SF6气体。触头一旦分离，也就是说，断口打开之后，被压缩的SF6气体通过吹弧栅流入灭弧喷嘴，熄灭电弧并建立断口的绝缘，见下图。在开断容量大时，SF6气体的压力通过电弧的作用进一步提高，从而有效地支持了灭弧过程。灭弧室的抛面图5、运行、维护1）进行现场检漏。2）进行微水测量，确保气体含水量〈150pm（v/v）。3）检查密度继电器气体压力降低报警和闭锁功能。4）防跳试验：断路器分别处于分、合闸位置时，分合闸操作信号同时送入，断路器应不产生跳跃并最终处于分闸位置。5）拒动试验：当三相中间相的分、合闸位置不一致时，应延时进行三相分闸，并发出信号。6）测量断路器本体导电回路电阻。按相关试验规程进行。6.断路器操作1）在一般情况下，断路器不允许带电手动合闸这是因为手动合闸慢，易产生电弧，但特殊需要时例外。2）在断路器操作后，应检查有关信号及测量仪表的指示，以判断断路器动作的正确性。但不能从信号灯及测量仪表的指示来判断断路器的实际开、合位置，应到现场检查断路器的机械位置指示，来判断断路器的实际开、合位置，以防止在操作隔离开关时，发生带负荷拉、合隔离开关事故。7.运行中的巡视检查1）检查断路器的外绝缘部分（瓷套）应完好，无损坏、脏污及闪络放电现象；2）对照温度—压力曲线，观察压力表（或带指示密度控制器）指示应在规定的范围内，并定期记录压力、温度值；3）分、合闸位置指示器应指示正确，并分、合闸应到位；4）整体紧固件应无松动、脱落；5）储能电机及断路器内部应无异常声响；6）断路器的分、合闸线圈应无焦味、冒烟及烧伤现象；7）断路器接地外壳或支架接地应良好；8）断路器外壳或操动机构箱应完整、无锈蚀；9）断路器各件应无破损、变形、锈蚀严重等现象。8.SF6断路器的评价SF6断路器的性能特点：1）灭弧能力强，介电强度高，绝缘性能好，断口电压可以做得很高，使用安全可靠；2）介质速度恢复特别快，冷却特性好，开断近区故障的性能好，使用寿命长；3）SF6气体电弧分解场中不含有碳等影响绝缘能力的物质，触头在开断电弧中烧损及其轻微，因此，SF6断路器又具有允许开断次数多、安装操作简便、检修周期长、运行可靠等优点。4）本体寿命高，检修周期长、维护方便；5）体积小、质量轻、结构简单、维护方便。