高壓真空斷路器的技術性概述
高壓真空斷路器是3~10kV,50Hz三相交流系統(tǒng)中的戶內(nèi)配電裝置,可供工礦企業(yè)、發(fā)電廠、變電站中作為電器設備的保護和控制之用,特別適用于要求無油化、少檢修及頻繁操作的使用場所,斷路器可配置在中置柜、雙層柜、固定柜中作為控制和保護高壓電氣設備用。
一、高壓真空斷路器的主要技術參數(shù)概述
1、額定電壓(標稱電壓)
它是表征斷路器絕緣強度的參數(shù),它是斷路器長期工作的標準電壓。為了適應電力系統(tǒng)工作的要求,斷路器又規(guī)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(shù),即斷路器允許連續(xù)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(shù)。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(shù)表示。當斷路器在低于其額定電壓的電網(wǎng)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(wěn)定電流
它是表征斷路器通過短時電流能力的參數(shù),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(tài)下或關合瞬間,允許通過的電流最大峰值,稱為電動穩(wěn)定電流,又稱為極限通過電流。斷路器通過動穩(wěn)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(shù)。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,一方面由于短路電流的電動力減弱了合閘的操作力,另一方面由于觸頭尚未接觸前發(fā)生擊穿而產(chǎn)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(wěn)定電流在數(shù)值上是相等的,兩者都等于額定開斷電流的2.55倍。
6、熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流的持續(xù)時間
執(zhí)穩(wěn)定電流也是表征斷路器通過短時電流能力的參數(shù),但它反映斷路器承受短路電流熱效應的能力。熱穩(wěn)定電流是指斷路器處于合閘狀態(tài)下,在一定的持續(xù)時間內(nèi),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(fā)熱而損壞。國家標準規(guī)定:斷路器的額定熱穩(wěn)定電流等于額定開斷電流。額定熱穩(wěn)定電流的持續(xù)時間為2S,需要大于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(shù)。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(huán)
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,短路電流切斷后,故障即迅速消失。因此,為了提高供電的可靠性和系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,斷路器應能承受一次或兩次以上的關合、開斷、或關合后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(huán)。
我國規(guī)定斷路器的額定操作循環(huán)如下:
自動重合閘操作循環(huán):分——t’——合分——t——合分
非自動重合閘操作循環(huán):分——t——合分——t——合分
其中,分——表示分閘動作;
合分——表示合閘后立即分閘的動作;
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。
二、配電網(wǎng)高壓設備的使用和維護
1、中性點非直接接地系統(tǒng)中應適時使用消弧線圈
配電網(wǎng)的中性點大都采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地的運行方式,以提高供電的可靠性。但農(nóng)網(wǎng)建設改造工程完成后電網(wǎng)結構發(fā)生了很大變化,尤其是隨著配電網(wǎng)的擴大和電纜線路的增加,單相接地故障電容電流增加,若配電網(wǎng)的電容電流超過規(guī)范規(guī)定時,中性點必須經(jīng)消弧線圈接地,并按過補償來整定,以補償接地故障電容電流。條件允許時宜選用自動跟蹤、自動調(diào)諧式消弧線圈,使系統(tǒng)在最佳補償狀態(tài)下運行。
2、金屬氧化物避雷器的應用
金屬氧化物避雷器具有保護特性好、通流容量大、動作反應快、結構簡單、體積較小和重量較輕等優(yōu)點,深受使用部門的歡迎。它正逐步取代傳統(tǒng)的閥型和磁吹避雷器。
電網(wǎng)中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng),當發(fā)生單相接地故障時,一般允許帶單相接地故障運行2h,因其它非接地相的電壓將升高為線電壓,這對無間隙的金屬氧化物避雷器是個嚴峻的考驗,此時如發(fā)生弧光接地或諧振過電壓,很可能使金屬氧化物避雷器發(fā)生爆炸,而造成嚴重的后果。因此應使用帶有串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器,它不僅不易爆炸,而且其放電特性好、滅弧能力強,其殘壓也比較低。
3、真空斷路器的使用
(1)防止過電壓措施。
真空斷路器具有良好的開斷性能,有時在開斷感性負載時,因回路電流急驟變化在電感兩端產(chǎn)生很高的過電壓。因此耐沖擊電壓值不高的干式變壓器等其他設備,最好加裝過電壓保護裝置,例如安裝金屬氧化物避雷器。
(2)嚴格控制真空斷路器的合、分閘速度。
一定結構的真空斷路器,廠家規(guī)定了最佳合閘速度。真空斷路器的合閘速度過低時,由于預擊穿時間加長,會增大觸頭的磨損量;真空斷路器斷開時的燃弧時間短,其最大燃弧時間不超過1.5個工頻半波,并要求電流第一次過零時,滅弧室要有足夠的絕緣強度,通常希望斷路時在工頻半波內(nèi)觸頭的行程達到全行程的50%~80%,因此應嚴格控制斷路器的分閘速度。由于真空斷路器滅弧室一般采用銅焊工藝,所以它的機械強度不高,耐振性差,斷路器合閘速度過高會造成較大的振動,還會對波紋管產(chǎn)生較大沖擊,降低波紋管壽命,因此通常把真空斷路器的合閘速度定為0.6~2m/s。
(3)嚴格控制觸頭行程。
真空斷路器的行程比較短,一般額定電壓為10~15kV的真空斷路器觸頭行程僅為8~12mm,觸頭超行程僅為2~3mm。如果觸頭行程增加太多,會使斷路器合閘后在波紋管上產(chǎn)生過大的應力,引起波紋管損壞,破壞斷路器密封外殼內(nèi)的真空。不能誤以為開距大對滅弧有利,而隨意增加真空斷路器的觸頭行程。
(4)嚴格控制負荷電流。
真空斷路器過載能力差。由于真空斷路器觸頭與外殼之間形成了熱絕緣,所以觸頭和導電桿上的熱量主要沿導電桿傳導走,為使真空斷路器運行溫度不超過允許值,必須嚴格限制使它的工作電流低于額定電流。
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