高壓斷路器是發(fā)電廠、變電所及電力系統(tǒng)中重要的控制和保護(hù)設(shè)備,它的作用是:
(1)控制作用。根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要,將部分或全部電氣設(shè)備,以及部分或全部線路投人或退出運(yùn)行。
(2)保護(hù)作用。當(dāng)電力系統(tǒng)某一部分發(fā)生故障時(shí),它和保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置相配合,將該故障部分從系統(tǒng)中迅速切除,減少停電范圍,防止事故擴(kuò)大,保護(hù)系統(tǒng)中各類電氣設(shè)備不受損壞,保證系統(tǒng)無故障部分安全運(yùn)行。
高壓斷路器的主要結(jié)構(gòu)大體分為:導(dǎo)流部分,滅弧部分,絕緣部分,操作機(jī)構(gòu)部分。高壓開關(guān)的主要類型按滅弧介質(zhì)分為:油斷路器,空氣斷路器,真空斷路器,六氟化硫斷路器,固體產(chǎn)氣斷路器,磁吹斷路器。
按操作性質(zhì)可分為:電動(dòng)機(jī)構(gòu),氣動(dòng)機(jī)構(gòu),液壓機(jī)構(gòu),彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu),手動(dòng)機(jī)構(gòu).
(1)油斷路器。利用變壓器油作為滅弧介質(zhì),分多油和少油兩種類型。
(2)六氟化硫斷路器。采用惰性氣體六氟化硫來滅弧,并利用它所具有的很高的絕緣性能來增強(qiáng)觸頭間的絕緣。
(3)真空斷路器。觸頭密封在高真空的滅弧室內(nèi),利用真空的高絕緣性能來滅弧。
4)空氣斷路器。利用高速流動(dòng)的壓縮空氣來滅弧。
(5)固體產(chǎn)氣斷路器。利用固體產(chǎn)氣物質(zhì)在電弧高溫作用下分解出來的氣體來滅弧。
(6)磁吹斷路器。斷路時(shí),利用本身流過的大電流產(chǎn)生的電磁力將電弧迅速拉長而吸人磁性滅弧室內(nèi)冷卻熄滅。
高壓斷路器的試驗(yàn)類別主要分為:設(shè)備交接試驗(yàn),大修后試驗(yàn),預(yù)防性試驗(yàn),專項(xiàng)鑒定試驗(yàn)。主要試驗(yàn)項(xiàng)目為:絕緣電阻測(cè)定、測(cè)量導(dǎo)管的介質(zhì)損失率、油試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)、回路直流電阻測(cè)定等項(xiàng)目。具體項(xiàng)目及要求按《電氣設(shè)備交接預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)定》確定。
簡介:隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,高壓斷路器設(shè)備的裝用量將大幅度上升,了解高壓斷路器設(shè)備的故障原因,采取積極的防范措施,對(duì)提高電網(wǎng)供電的可靠性是很有幫助的。
關(guān)鍵字:高壓斷路器設(shè)備常見事故
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,高壓斷路器設(shè)備的裝用量將大幅度上升,了解高壓斷路器設(shè)備的故障原因,采取積極的防范措施,對(duì)提高電網(wǎng)供電的可靠性是很有幫助的。
真空斷路器工作原理與其他斷路器相比之是滅弧介質(zhì)不同罷了,真空不存在導(dǎo)電介質(zhì),使電弧快速熄滅,因此該斷路器的動(dòng)靜觸頭之間的間距很少。該斷路器一般用于電壓等級(jí)相對(duì)低的廠用電配置中!隨著電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展,10KV真空斷路器在我國已經(jīng)大批量地生產(chǎn)和使用。對(duì)于檢修人員來說,提高對(duì)真空斷路器的認(rèn)識(shí),加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng),使其安全運(yùn)行,成了一個(gè)迫在眉睫的問題。本文以ZW27—12為例,簡要說明真空斷路器的原理與維修。
一、真空的絕緣特性
真空具有很強(qiáng)的絕緣特性,在真空斷路器中,氣體非常稀薄,氣體分子的自由行程相對(duì)較大,發(fā)生相互碰撞的幾率很小,因此,碰撞游離不是真空間隙擊穿的主要原因,而在高強(qiáng)電場作用下由電極析出的金屬質(zhì)點(diǎn)才是引起絕緣破壞的主要因素。
真空間隙中的絕緣強(qiáng)度不僅與間隙的大小,電場的均勻程度有關(guān),而且受電極材料的性質(zhì)及表面狀況的影響較大。真空間隙在較小的距離間隙(2—3毫米)情況下,有比高壓力空氣與SF6氣體高的絕緣特性,這就是真空斷路器的觸頭開距一般不大的原因。
電極材料對(duì)擊穿電壓的影響主要表現(xiàn)在材料的機(jī)械強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度)和金屬材料的熔點(diǎn)上。抗拉強(qiáng)度和熔點(diǎn)越高,電極在真空下的絕緣強(qiáng)度越高。
實(shí)驗(yàn)表明,真空度越高,氣體間隙的擊穿電壓越高,但在10-4托以上,就基本保持不變了,所以,要保持真空滅弧室的絕緣強(qiáng)度,其真空度應(yīng)不低于10-4托。
二、真空中電弧的形成與熄滅
真空電弧和我們以前學(xué)習(xí)的氣體電弧放電現(xiàn)象有很大的差別,氣體的游離現(xiàn)象不是產(chǎn)生電弧的主要因素,真空電弧放電是在觸頭電極蒸發(fā)出來的金屬蒸汽中形成的。同時(shí),開斷電流的大小不同,電弧表現(xiàn)的特點(diǎn)也不同。我們一般把它分為小電流真空電弧和大電流真空電弧。
1、小電流真空電弧
觸頭在真空中開斷時(shí),產(chǎn)生電流和能量十分集聚的陰極斑點(diǎn),從陰極斑點(diǎn)上大量地蒸發(fā)金屬蒸汽,其中的金屬原子和帶電質(zhì)點(diǎn)的密度都很高,電弧就在其中燃燒。同時(shí),弧柱內(nèi)的金屬蒸汽和帶電質(zhì)點(diǎn)不斷地向外擴(kuò)散,電極也不斷的蒸發(fā)新的質(zhì)點(diǎn)來補(bǔ)充。在電流過零時(shí),電弧的能量減小,電極的溫度下降,蒸發(fā)作用減少,弧柱內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)密度降低,后,在過零時(shí)陰極斑消失,電弧熄滅。
有時(shí),蒸發(fā)作用不能維持弧柱的擴(kuò)散速度,電弧突然熄滅,發(fā)生截流現(xiàn)象。
2、大電流真空電弧
在觸頭斷開大的電流時(shí),電弧的能量增大,陽極也嚴(yán)重發(fā)熱,形成很強(qiáng)的集聚型的弧柱。同時(shí),電動(dòng)力的作用也明顯了,因此,對(duì)于大電流真空電弧,觸頭間的磁場分布就對(duì)電弧的穩(wěn)定性和熄弧性能有決定性的影響。如果電流太大,超過了極限開斷電流,就會(huì)造成開斷失敗。此時(shí),觸頭發(fā)熱嚴(yán)重,電流過零以后仍然蒸發(fā),介質(zhì)恢復(fù)困難,不能斷開電流。
三、斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理
真空斷路器的生產(chǎn)廠家比較多,型號(hào)也較繁雜。按使用條件分為戶內(nèi)(ZNx—**)和戶外(ZWx—**)兩種類型。主要由框架部分,滅弧室部分(真空泡),和操動(dòng)機(jī)構(gòu)部分組成。
斷路器本體部分由導(dǎo)電回路,絕緣系統(tǒng),密封件和殼體組成。整體結(jié)構(gòu)為三相共箱式。其中導(dǎo)電回路由進(jìn)出線導(dǎo)電桿,進(jìn)出線絕緣支座,導(dǎo)電夾,軟連接與真空滅弧室連接而成。
機(jī)構(gòu)為電動(dòng)儲(chǔ)能,電動(dòng)分合閘,同時(shí)具有手動(dòng)功能。整個(gè)結(jié)構(gòu)由合閘彈簧,儲(chǔ)能系統(tǒng),過流脫扣器,分合閘線圈,手動(dòng)分合閘系統(tǒng),輔助開關(guān),儲(chǔ)能指示等部件組成。
工作原理
真空斷路器利用高真空中電流流過零點(diǎn)時(shí),等離子體迅速擴(kuò)散而熄滅電弧,完成切斷電流的目的。
動(dòng)作原理
儲(chǔ)能過程:當(dāng)儲(chǔ)能電機(jī)14接通電源時(shí),電機(jī)帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng),通過緊靠在偏心輪上的滾子10帶動(dòng)拐臂9及連板7擺動(dòng),推動(dòng)儲(chǔ)能棘爪6擺動(dòng),使棘輪11轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)棘輪11上的銷與儲(chǔ)能軸套32的板靠住以后,二者一起運(yùn)動(dòng),使掛在儲(chǔ)能軸套上32上的合閘彈簧21拉長。儲(chǔ)能軸套32由定位銷13固定,維持儲(chǔ)能狀態(tài),同時(shí),儲(chǔ)能軸套32上的拐臂推動(dòng)行程開關(guān)5切斷儲(chǔ)能電機(jī)14的電源,并且儲(chǔ)能棘爪被抬起,與棘輪可靠脫離。
合閘操作過程:當(dāng)機(jī)構(gòu)接到合閘信號(hào)后(開關(guān)處于斷開,已儲(chǔ)能狀態(tài)),合閘電磁鐵15的鐵心被吸向下運(yùn)動(dòng),拉動(dòng)定位件13向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),解除儲(chǔ)能維持,合閘彈簧21帶動(dòng)儲(chǔ)能軸套32逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),其凸輪壓動(dòng)傳動(dòng)軸套30,帶動(dòng)連板29及搖臂27運(yùn)動(dòng),使搖臂27扣住半軸25,使機(jī)構(gòu)處于合閘狀態(tài)。此時(shí),連鎖裝置28鎖住定位件,使定位牛不能逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),達(dá)到機(jī)構(gòu)聯(lián)銷的目的,保證了機(jī)構(gòu)在合閘位置不能合閘操作。
分閘操作過程:斷路器合閘后,分閘電磁鐵接到信號(hào),鐵芯吸合,分閘脫扣器19中的頂桿向上運(yùn)動(dòng),使脫扣軸16轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)頂桿18向上運(yùn)動(dòng),頂動(dòng)彎板26并帶動(dòng)半軸25向反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
半軸25與搖臂27解扣,在分閘彈簧的作用下,斷路器完成分閘操作。
四、斷路器的調(diào)試
開距與超行程斷路器的開距與超行程的測(cè)量可以根據(jù)圖三所示,在分合閘狀態(tài)測(cè)量出的X值之差為斷路器的開距,Y值之差為斷路器的超行程。調(diào)整的方法為放長或縮短絕緣操作桿3或機(jī)構(gòu)與主軸的連桿。
分合閘機(jī)構(gòu)調(diào)整
1、搖臂27與半軸25的扣接量為1.5~2.5mm,可以通過調(diào)整螺釘24來實(shí)現(xiàn)。
2、傳動(dòng)軸套30轉(zhuǎn)動(dòng)大角時(shí),搖臂27與半軸間要有1.5~2mm的間隙,以保證傳動(dòng)軸套回落到合閘位置時(shí),搖臂27能自動(dòng)扣接到半軸25上,可以通過螺釘31的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。
3、輔助開關(guān)2的轉(zhuǎn)換應(yīng)準(zhǔn)確可靠,可以通過調(diào)整輔助開關(guān)2的拐臂3位置及位桿4的長短來實(shí)現(xiàn)。
4、在儲(chǔ)能過程中,當(dāng)棘爪到達(dá)后一個(gè)齒的高點(diǎn)時(shí),應(yīng)能保證儲(chǔ)能軸套32上的拐臂使行程開關(guān)的觸點(diǎn)可靠切換,切斷電機(jī)電源,可以通過調(diào)整行程開關(guān)5的上下前后位置來實(shí)現(xiàn)。
5、調(diào)整分閘合閘彈簧的預(yù)拉長度,保證斷路器的可靠分合,且分合閘速度達(dá)到規(guī)定值。
五、斷路器的控制回路
在我國的農(nóng)網(wǎng)35KV標(biāo)準(zhǔn)化變電站中,采用了控制母線和合閘母線分開的原則。
在短路器的輔助常閉接點(diǎn)與合閘線圈之間,把斷路器儲(chǔ)能行程開關(guān)的一對(duì)常開接點(diǎn)串聯(lián)進(jìn)控制回路。這樣,在斷路器未儲(chǔ)能的情況下,將不能進(jìn)行合閘操作。防止了在斷路器未儲(chǔ)能的情況下合閘,合閘回路保持,燒毀合閘線圈。
同時(shí),在接線的過程中,要注意儲(chǔ)能行程開關(guān)接點(diǎn)中合閘母線與控制母線的極性要一致,防止出現(xiàn)在開關(guān)蓄能時(shí),合閘回路的電弧擊穿行程開關(guān),造成控制保險(xiǎn)的熔斷或控制空氣開關(guān)的掉閘。
這一點(diǎn)在綜合自動(dòng)化變電站上要特別注意。
六、運(yùn)行維護(hù)與檢修試驗(yàn)
真空斷路器的燃弧時(shí)間短,絕緣強(qiáng)度高,電氣壽命也較高,觸頭的開距與行程小,操作的能量小,因此,機(jī)械壽命也較高。在日常的運(yùn)行中,維護(hù)工作量很小,主要檢查機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)部件磨損情況,緊固件有無松動(dòng),清除絕緣表面的灰塵,在活動(dòng)部位注入一些潤滑脂等。
在春檢預(yù)防性試驗(yàn)中,對(duì)開關(guān)的直流電阻測(cè)試要與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理更換,對(duì)斷口的工頻耐壓試驗(yàn),是檢驗(yàn)真空泡是否漏氣的有效方法。(戶內(nèi)真空斷路器可以借鑒斷開負(fù)荷時(shí),真空泡內(nèi)閃光的顏色來初步判斷真空泡的真空度,顏色暗紅時(shí)表明真空度降低,顏色淡藍(lán)時(shí),表明真空度良好)保護(hù)定植校驗(yàn)時(shí),對(duì)斷路器做低電壓掉合閘試驗(yàn),檢驗(yàn)開關(guān)在母線故障狀態(tài)時(shí),電壓降低時(shí)動(dòng)作是否可靠。