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。技術參數
高壓斷路器的主要技術參數(1)額定電壓(標稱電壓):它是表征斷路器絕緣強度的參數,它是斷路器長期工作的標準電壓。為了適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。當斷路器在低於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。斷路器在合閘狀態下或關合瞬間,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,此時斷路器將關合很大的短路電流。這樣,一方面由於短路電流的電動力減弱了合閘的操作力,另一方面由於觸頭尚未接觸前發生擊穿而產生電弧,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,兩者都等於額定開斷電流的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於合閘狀態下,在一定的持續時間內,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。國家標準規定:斷路器的額定熱穩定電流等於額定開斷電流。額定熱穩定電流的持續時間為2S,需要大於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標。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,標準時間為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,標準時間為180S
通常用以上參數表征高壓斷路器的基本工作性能。
施工安裝要點
1.電力系統的細節,即系統標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,後者是否高於額定值;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戶內或戶外;
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(如果採用);
⑧額定電纜充電開斷電流(如果採用);
⑨額定單個電容器組開斷電流(如果採用);
⑩額定背對背電容器組開斷電流(如果採用);
額定電容器組關合涌流(如果採用);
額定小感性開斷電流(如果採用);
額定短路開斷電流和電壽命;
首開極因數;
額定出線端故障瞬態恢復電壓;
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(如果採用);
額定開斷時間;
在特殊要求下規定的型式試驗(人工污穢和無線電干擾試驗);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!
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、互感器的負荷及準確等級等選擇。
⑤按承受過電壓能力包括絕緣水平等選擇;
類型
根據高壓斷路器安裝地點,可分為戶內和戶外兩種。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,油只作為滅弧介質,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。空氣斷路器屬於他能式斷路器,靠壓縮空氣吹動電弧使之冷卻,在電弧達到零值時,迅速將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,空氣斷路器一般套用在110KV及以上的電力系統中。
3.六氟化硫(SF6)斷路器。SF6斷路器採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套用。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產生的數量時,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套用。[1]
此外,還有磁吹斷路器和自產氣斷路器,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。