断路器

高压断路器•高压断路器的基本结构•高压断路器的基本类型和参数•高压断路器的分类•高压断路器的预防性试验•高压断路器的常见故障分析和处理高压断路器的基本结构开断元件支持绝缘件传动元件基座操动机构在高压电路中，断路器可用来通断负荷电流，与继电保护装置配合迅速切断电流。它是一种具有开关和保护双重作用、有很强熄弧能力、性能较完善的高压开关。开断元件•主要零部件主灭弧室，主触头系统，主导电回路辅助灭弧室，辅助触头系统，并联电阻等。功能开、断及关、合电力线路，安全隔离电源。主要零部件瓷柱，瓷套管，绝缘管等结构成的支柱本体，拉紧绝缘子等。功能保证开断元件有可靠的对地绝缘，承受开断元件的操作力及各种外力。支持绝缘件主要零部件各种连杆、齿轮、拐臂、液压管道、压缩空气管道等。功能将操作命令及操作功传递给开断元件的触头和其他部件。传动元件主要零部件开关本体的底架，底座功能整台产品的基础基座主要零部件弹簧、液压、电磁、气动及手动机构的本体及其配件。功能为开断元件分合闸操作提供能量，并实现各种规定的操作。操动机构断路器的类型和参数•1、断路器的类型（根据断路器采用灭弧介质不同）：少油断路器（110KV）六氟化硫断路器（110KV）真空断路器（27.5KV）•2、断路器的基本技术性能和参数（1）SW2-110I/1500A少油户外设计序列额定电压（KV）额定电流另外，额定开断电流标于铭牌（2）SW6-110I/1500A（3）SW6-110II/1500A少油断路器型号LTB145D1/BL-六氟化硫TB-产品系列额定电压（KV）D-增容B-产品类型（规格尺寸）六氟化硫断路器（1）ZN6-27.5真空户内设计序列额定电压（KV）（2）ZN-27.5（3）ZN42-27.5真空断路器高压断路器的基本技术性能和参数•1、额定电压U•断路器正常，长期工作的电压称为额定电压，一般指线电压。•2、额定电流I•在标准环境温度下，电气设备长期通过的，发热不超过允许值的最大负荷电流称为额定电流，它表明断路器的开断能力。•3、额定开断电流Ieq(额定断流量)•在额定电压下，断路器能够可靠开断的最大电流为额定开断电流。•4、额定断流容量Sed•由于开断能力和额定电压、开断电流有关，因此，通常采用一个综合参数，额定断流容量来表示断路器的开断能力。•对于三相电路有：Sed=√3UeIeq•5、热稳定电流It•断路器在规定时间内（国际为4s）所允许通过的最大电流称为热稳定电流。高压断路器的基本技术性能和参数•6、极限通过电流iqf（动稳定电流）•断路器在闭合状态时允许通过的短路电流最大瞬时值称为极限通过电流或稳定电流。•7、分闸时间tf•在额定操作电压或压力下，从断路器分闸线圈带电开始至三相电弧完全熄灭为止，这段时间称为分闸时间。•8、合闸时间•在额定操作电压或压力下，从断路器合闸线圈通电开始至主触头刚接触为止，这段时间称为合闸时间。•9、自动重合闸无电流间隔时间•断路器第一次分闸，三相电弧完全熄灭起，至重合闸成功线路重新出现电流为止，这段时间称为自动重合闸无电流间隔时间。•10、自动重合闸时间•分闸时间加上重合闸无电流间隔时间即为自动重合闸时间。ZN42-27.5户内单相高压真空断路器•该断路器适用于单相交流50Hz，额定电压27.5KV级的电气化铁道供电系统，作为开、合负载和开断故障电流的专用开关、既可单独安装于网栅间隔内，也可装入JYN-27.5开关柜中，其操作机构为弹簧储能式，可用交直流操作，亦可用手动操作。断路器的外部结构•断路器主要由四部分组成：主回路、车架、操动机构和推进连锁机构。•主回路：上、下出线座、灭弧室通过两个环氧树脂绝缘子和两个绝缘支杆、靠螺栓和车架连成一个刚体，构成断路器的主回路。•车架：由钢和钢板弯制焊接而成。•操动机构：其各功能部件按平面均匀布置在由钢板弯制焊接而成的机构箱内，机构箱靠三排螺栓和车架连接在一起。•推进连锁机构：布置在机构箱下部，通过一级四连杆机构和手车底架上的推进转轴相连。推进联锁机构•推进联锁机构图如下：•如要推进或移出手车，必须逆时针方向转动手柄3，使定位销2退出手柄1插销孔，才能向上（推进）或向下（移出）扳动手柄1，如果手柄3不能转动或转动不到位则表明断路器仍处于合闸状态，请立即按紧急分闸按钮，使断路器分闸，推进或手车后，如果手柄3未复位，断路器不能进行合闸操作（机械联锁），只有手柄3复位后，断路器才能进行正常的操作。手柄定位销手柄联锁推杆连杆钩板转轴推进联锁机构示意图灭弧室结构示意图及灭弧原理•在高真空中，由于气体分子的平均自由行程很大，气体分子极不容易产生游离，故其绝缘强度要比大气中的绝缘强度高得多，当开关分闸时，触头间产生电弧，触头表面在高温下挥发出金属蒸汽，由于触头设计为特殊结构，在电流通过时产生一磁场，电弧在此磁场力的作用下，活触头表面切线方向快速移动，从而拉长电弧，使其快速冷却，并在电弧电流过零时熄灭。•本灭弧室采用CuCr合金触头材料，大大降低了开关的截流水平（截流值在5A以下），大大提高了开关的抗烧蚀能力和开断能力，其开断能力可达开断短路电流16kA，25kA20次以上静导电杆端面陶瓷外壳金属外壳静触头动触头陶瓷外壳波纹管导向套动导电杆灭弧室结构示意图上下触头分别焊接在静动导电杆上，静导电杆固定于法兰盘上，动导电管通过波纹管与下法兰相连，灭弧室由一金属圆筒与两个瓷管相连组成，触头被罩在灭弧室的刚件壳体内，在正常使用过程中，灭弧室的真空度一般在1*10-6Pa以上合闸过程•当合闸电磁铁接到信号后，铁芯将撞击合闸掣子，凸轮定位件的约束被解除，合闸弹簧通过凸轮和两组四连杆机构传动导电杆上，从而使动导电杆往上运动，实现开关合闸，同时，分闸掣子将扣住主轴上的拐臂，使开关处于合闸状态，拉杆将辅助开关切换，使合闸回路切断，分闸回路接通。断路器合闸结束，在合闸过程中，触头压力弹簧和分闸弹簧被储上能量，为分闸做好准备，手动合闸则直接按合闸按钮就可使凸轮定位件的约束解除，从而使断路器合闸。•当分闸电磁铁接到分闸信号以后，其铁芯撞击分闸掣子，使其脱扣。在分闸弹簧和触头压力弹簧的作用下，使主轴反向转动，从而带动导电杆向下运动，实现断路器分闸。手动分闸直接被分闸按钮就可使分闸掣子脱扣，从而实现断路器分闸。分闸过程•电机通电后起动，经二级蜗杆减速，将运动传至二级蜗轮上，再通过轴套，棘爪来驱动储能轴转动，从而合闸弹簧被拉伸而储能，当储能轴右端的拐臂过了最高点以后，合闸掣子将凸轮定位件锁住，以备合闸，同时通过拉杆将行程开关切换，电机断电，储能过程结束，手动储能时，将手把插入变速箱孔中，顺时针摇约25转，机构即可储上能。储能过程储能机构主体•它是一个外壳为铸铝的减速箱，减速箱内装有两级蜗轮蜗杆，储能轴横穿减速箱中，与蜗轮蜗杆无机械连接，储能轴上套一轴套，此轴套用键连在大蜗轮上，轴套上有一轴销，上面装一棘爪，在储能轴的右端装有一凸轮，凹轮上有一缺口，棘爪通过此缺口来带动凸轮转动。在储能轴的左端有一曲柄，合闸弹簧一端挂在此曲柄上。•减速箱的轴销上装有一个三角形的杠杆，由三角形杠杆、连杆和开关主轴上的拐臂组成一四连杆机构，凸轮将合闸弹簧的能量通过该四连杆机构传递给开关主轴，凸轮件、轴销上还装一滚针轴承，可锁住合闸掣子，作储能保持用。•在开关主轴的拐臂上装有分闸弹簧。主轴上还有两对拐臂，一对作用在油缓冲上，另一对上装一滚针轴承，作为锁住分闸掣子用。断路器高压试验•断路器是变电所的重要设备之一，其性能包括电气，机械等几方面，对其试验包括绝缘试验和特性试验两大部分。特性试验测量断路器导电回路接触电阻测量断路器分合闸时间绝缘试验测量断路器的绝缘电阻测量断路器的泄漏电流测量断路器的介损断路器的工频交流耐压试验断路器绝缘油试验断路器的预防性试验导电回路电阻测试目的导电回路电阻测试所用仪器导电回路电阻试验标准导电回路电阻试验方法导电回路电阻试验注意事项•断路器导电回路的电阻主要决定于每相动、静触头间的接触电阻，当然所测得的电阻不是绝对的触头间的接触电阻，它还包括各连接部分的接触电阻。•其值的大小直接影响通过工作电流发热程度，以及通过短路电流时的开断性能，它还是反映安装检修质量的重要根据，因此这一测量在交接，大修和每年一次结合小修或必要时进行。测量导电回路电阻的目的测量导电回路电阻使用的仪器•由于导电回路电阻值很小，通常以微欧计，所以使用的仪器一般为双臂电桥（QJ44）或是PCIu2/3型回路电阻测试仪。如果实际工作电流比额定电流小时，导电回路电阻允许增大，其值可按下式计算：R允=IN/I*RR允：运行中允许增大的导电回路电阻值R：表所列的导电回路电阻标准值IN：断路器额定电流I：断路器实际工作电流•断路器在新安装或大修后的试验中，每相导电回路电阻的标准见下表（不超过表中规定值），运行标准可按表中所列数值增大20%掌握即可。SF6-110ZN42-27.5ZNT-27.5ZN-27.5SW6-110ISW2-110I≤40≤50≤60≤100≤180≤180接触电阻uΩ型号项目导电回路电阻试验标准试验时的接线方法•用双臂电桥测量110KV少油断路器接触电阻为例，接线图如2-1C1P1P2C2断路器双臂电桥图2-1接好线后，电桥的操作方法按使用说明书进行。试验注意事项1、试验操作必须严格按使用说明书的操作步骤进行。2、注意连接接线头必须接触良好，电压引线P1、P2必须接在靠近触头侧，电流引线C1、C2在外侧。3、选择的接线点越靠近触头越能正确反映触头接触电阻的真实值。4、测量前一般要将断路器跳合闸几次，以使触头氧化膜冲破达到接触良好。5、如测得电阻超标，也不能轻易下结论就是不合格，必须反复测量，排除其他连接部分接触不良的影响，甚至进行分断口测量，判断是哪一部分不合格。分、合闸时间测试目的分、合闸时间测试所用仪器分、合闸时间试验标准分、合闸时间试验方法分、合闸时间试验注意事项1、跳合闸速度与跳合闸时间是高压断路器极其重要的动作特性。跳闸速度，特别是触头分离瞬间速度过低，在切断短路故障时将会使电弧的持续时间加长，造成触头烧损、熔化并因长时间燃弧将使灭弧室压力增高造成喷油（气）甚至发生油（气）箱爆炸事故。2、合闸速度，特别是触头接触瞬间速度过低，在闭合短路故障（如合闸到短路点上）时，由于阻碍触头闭合的电动斥力作用。将会引起触头的弹跳，造成触头的熔焊。合闸速度过高会造成很大的冲击力使断路器损坏。3、断路器跳闸和合闸的时间，对继电保护及自动装置的可靠动作及整个电力系统及牵引供电系统的稳定性来说是非常重要的。分、合闸时间测试目的•测量断路器的分、合闸时间以往采用的通常是401系列指针式电秒表，现在使用GYKC-C型高压开关动特性测试仪和CT-6500断路器动作分析仪，不但可以测量时间，而且还可以测量分、合闸速度，同期性等。•断路器分、合闸时间的测定应在交接，大修时和每年一次结合小修进行。分、合闸时间测试所用仪器•断路器分、合闸时间的测定实际上指的是固有分闸时间和固有跳闸时间的测定。因为断路器分、合闸时间还包括燃弧时间，而这段时间是无法测量的。•固有合闸时间系指断路器的合闸回路得到合闸命令开始到灭弧触头刚接触为止的一段时间。•固有分闸时间系指断路器的分闸回路得到分闸命令开始到灭弧触头刚分离为止的一段时间。SF6-110ZN42-27.5ZNT-27.5ZN-27.5SW6-110ISW2-110I≤0.025≤0.04≤0.04≤0.04≤0.04≤0.045分闸时间S型号项目≤0.04≤0.15≤0.06≤0.2≤0.2≤0.2合闸时间S分、合闸时间试验标准分、合闸试验接线方法•由于使用的仪器型号不同，具体的操作方法也不完全一样，试验时，只要按照各自的操作步骤进行即可，但试验仪器与断路器断口及分、合闸控制回路等的接线是一致的。•现以武汉长江的GYKC-C型高压开关特性测试仪为例说明试验设备，控制回路，电源等的连接法。分、合闸试验注意事项•“分闸控制”要正确接于断路器“分闸”控制回路中（在断路器辅助接点前）。“合闸控制”要正确接于断路器“合闸”控制回路中（在断路器辅