断路器基础知识

SHENZHENCLOUELECTRONICSCO.,LTD.高压断路器基础知识特变站-万晓刚断路器的作用及基本结构1．断路器：能关合、承载、开断运行回路正常电流、也能在规定的时间内关合承载及开断规定的过载电流（包括短路电流）的开关设备．（1）控制作用：根据电力系统运行的需要，将部分或全部电力设备或线路投入或退出运行；（2）保护作用：当电力系统任何部分发生故障时，应将故障部分从系统中快速切除，防止事故扩大，保护系统中各类电气设备不受损坏，保证系统的安全运行。2．高压断路器基本结构:（触头）、（灭弧室）、（绝缘介质）、（壳体结构）和（运动机构）五部分组成。高压断路器的类型通常可按以下两种方式对开关装置进行分类：1.按电压等级分：（1）额定电压大于或等于1kV的开关设备称为高压开关。如：断路器、负荷开关、隔离开关、高压熔断器（2）额定电压低于1kV的开关设备称为低压开关。如：自动空气开关、接触器、磁力起动器、闸刀开关、低压熔断器高压断路器的类型高压断路器装设的地点不同，分为户内（N）和（W）两种形式、按断路器的灭弧介质和作用原理，可分为下列主要类型：（1）油断路器：它是以变压器油来作为灭弧和绝缘介质的断路器，又可分为多油和少油两种类型;（2）SF6断路器：它是以SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器;（3）真空断路器：它是以高真空度的介质来熄弧的断路器。指触头在高真空中关合和开断的断路器;（4）压缩空气断路器：它是以高速流动的压缩空气来作为灭弧介质的断路器;（5）自产气断路器：它是利用固体介质受电弧作用分解气体来熄弧的断路器;（6）磁吹断路器：它是利用电磁力驱使电弧进入绝缘狭缝中，拉长、冷却电弧来熄弧的断路器;我国生产的高压断路器的类型很多，其型号的含义如下：其中表示产品名称的字母含义：S为少油断路器；D为多油断路器；K为空气断路器；z为真空断路器C为磁吹断路器。表示其他标志的字母:如G为改进型；F为分相操作；D—增容；W—防污；Q—耐震。高压断路器的类型根据控制和保护的电气设备不同，高压断路器大致可分为以下几类型：（1）发电机断路器——控制和保护发电机用的断路器，断路器的额定电压在17.5～36KV范围内，额定电流及额定短路开断电流极大，不需要快速自动重合闸.（2）输电断路器——用于110（63）KV及以上输电系统中的断路器。其中110KV、220KV电压等级使用的断路器称为高压断路器，330KV及以上电压等级使用的断路器称为超高压断路器。输电断路器除要求具备快速自动重合闸功能外，还常要具备开合近区故障，失步故障,架空线路和电缆线路充电电流的能力。（3）配电断路器——用于35KV及以下的配电系统中的断路器。这类断路器要具备快速自动重合闸的功能.运行中的高压断路器一般应满足的基本要求（1）安全可靠：高压断路器在正常运行中，不应误动，以免使系统的正常工作遭到破坏；当系统出现故障时，不应拒动（拒绝动作），以免扩大事故范围。同时，高压断路器在各种工作状态下，均不应出现危及人身和其它设备安全的现象。（2）断流容量高：系统中一旦出现故障，其电流很大，往往是其额定电流的几倍、几十倍甚至更高，而持续时间仅几秒钟。高压断路器应能承受开断和关合故障电流的能力。（3）动作迅速：高压断路器开断故障电流的快慢将直接影响系统输送功率的大小以及系统的稳定性。因此，高压断路器在接到继电保护装置发来的信号后，应在百分之几秒的时间内断开故障电路。（4）为了使断路器很好地满足上述要求，高压断路器必须具有可靠完善的灭弧装置和尽量简单可靠的二次回路。断路器参数的选择项目参数技术条件正常工作条件电压电流频率机械荷载短路稳定性动稳定电流热稳定电流和持续时间承受过电压能力对地和断口间得绝缘水平，泄露比距（对地１.５倍)操作性能开断电流，短路关合电流操作循环操作次数操作相数分合闸时间及同期性（＜１０ms)对过电压得限制某些特需的开断电流操动机构环境环境温度日温差最大风速相对湿度污秽海拔高度地震烈度环境保护噪音电磁干扰高压断路器的技术参数1）额定电压和最高工作电压：额定电压是指断路器在运行中所承受的正常工作电压。（也就是指断路器长期工作的标准电压）考虑到输电线路有电压降，线路供电端母线额定电压高于受电端母线额定电压，这样断路器可能在高于其额定电压下长期工作，为此断路器出厂时都以最高工作电压进行鉴定。最高工作电压是指断路器在运行中应能长期承受的最高电压，按国家标准，对于额定电压在220伏及以下的设备，其最高工作电压为额定电压的1.15倍，对于330千伏，500千伏的电压等级的设备，规定为1.1倍。2）额定电流：断路器长期允许通过的最大工作电流，其各部分的发热温度不超过允许值。额定电流的大小决定了断路器的触头结构及导电部分的截面。3）额定开断电流额定开断电流是指断路器在额定频率为50Hz时的瞬态恢复电压下，能够开断的最大短路电流的有效值，有时也用额定开断容量来表示。短路电流由周期分量和非周期分量两部分组成。额定开断电流反映断路器的灭弧能力，它与断路器灭弧介质的选择和灭弧方法的选择等因素有关。4）额定峰值耐受电流（动稳定电流）额定峰值耐受电流是表明断路器能承受短路电流电动力作用的能力，即断路器在闭合状态时能通过的不妨碍其正常工作的最大短路电流（峰值）。断路器额定峰值耐受电流约等于断路器额定开断电流周期分量有效值的2.55倍。5）额定短时耐受电流（热稳定电流）额定短时耐受电流是表明断路器能承受短路电流热效应的能力。额定短时耐受电流等于额定开断电流。6）额定短路持续时间（额定热稳定时间）当额定短时耐受电流通过断路器的时间为额定短路持续时间实施，断路器的各部分温度不超过其短时所允许发热的最高温度，并且不发生触头熔接或其他妨碍正常工作的异常现象。额定短路持续时间通常可以是1s、2s、3s、4s。7）额定短路关合电流当断路器进行重合闸操作时，保证断路器能关合短路电流而又不致于发生触头熔焊或其他损伤，所允许接通的最大短路电流。真空断路器真空断路器的基本结构真空断路器的基本结构是由导电部分、绝缘支持件、底座、真空灭孤室、操动机构和传动部分等所组成。它分为固定式和手车式两种。真空断路器与操动机构有两种布置方式，即前后布置和上下布置。前后布置时，操动机构在前，真空灭弧室在后，通过转轴拐臂等部件实现联动操作；而上下布置时，真空断路器在上，操动机构在下。电磁操动机构主要由分、合闸电磁铁、支架和锁扣等部件所组成。真空灭弧室是真空断路器的灭弧和绝缘部件。主要有动触头、静触头、动端跑弧面、动端法兰、静端法兰、瓷柱、不锈钢支撑法兰、屏蔽罩、动静导电杆、玻壳和波纹管等，经过清洗由玻璃封装、真空焊、亚弧焊、排气等工艺程序处理后封装而成。各主要零部件均密封在玻壳中，玻壳不仅通过动静法兰起到密封作用，还能起到绝缘作用。波纹管系一动态密封的弹性元件，通过真空灭弧室在操动机构的作用下可完成分合闸动作，而又不会破坏其真空度。真空灭弧室制造成一个整体，不能拆装，损坏后应整体更换。真空灭弧室的灭弧原理真空电弧的熄灭是基于利用高真空介质（一般为压强低于10-4mm汞柱的稀薄气体）的绝缘强度及在这种气体中的电弧生成物（带电粒子和金属蒸汽）具有极高的扩散速度，在电弧电流过零后，触头间隙的介质强度可以迅速恢复起来的原理而实现的。燃弧过程中的金属蒸汽和带电粒子在强烈的扩散中为屏蔽罩所冷凝，带三条阿基米德螺旋槽的跑弧面使电弧电流在其流经路线上的触头间产生一个横向磁场，这时电弧电流在主触头上沿切线方向快速移动，从而降低了主触头表面的温度，减少了主触头的烧损，稳定了断路器的开断性能，提高了断路器的寿命。真空断路器中真空灭弧室的好坏真空灭弧室的好坏直接影响到真空断路器的技术性能和使用寿命。如果真空灭弧室存在漏气现象，将会使得其真空度下降，从而使得断路器的开断性能劣化，寿命缩短。因此在断路器运行一段时间后，必须认真检查。在不具备测量真空度的情况下，一般生产厂家均采用工频耐压试验的方法来检测：即将真空断路器退出运行，作好安全技术措施。在断路器分闸的状态下，在真空灭弧室的动、静触头两端加以工频电压（一般10kV断路器施加工频42kV、lmin），如没有发现放电和击穿现象，就可以认为断路器真空灭孤室的真空度没有下降。可以继续投入运行。真空断路器合闸失灵的原因合闸失灵的原因如下（1）电气回路方面的故障1）电源电压过低或整流部分故障；2）合闸电源的容量不足；3）合闸线圈出现匝间短路；4）回路接线错误等。（2）机械传动方面的故障1）在合闸时分闸锁扣未扣住；2）辅助开关触头的行程太大；3）分闸锁扣的尺寸不对；4）合闸铁心与拉杆松动。真空断路器分闸失灵的原因（1）电气回路方面的故障1）电源电压过低；2）分闸线圈断线；3）辅助开关触头接触不良。（2）机械传动方面的故障1）分闭锁扣不释放；2）分闸锁扣上的销子脱落；3）分闸铁心的行程未调好。真空断路器的主要优缺点优点:1）触头开距小、动作快；2）燃弧时间短，触头烧损轻；3）寿命长，适于频繁操作；4）体积小，结构紧凑，真空灭弧室不需要检修，维修工作量小；5）防火、防爆性能好；缺点：1）制造工艺复杂，造价高；2）监视真空度变化的简易装置尚未解决；3）开断电流小时，有可能产生较高的过电压，需要采取降低过电压的措施。谢谢大家!