【doc】直流快速斷路器故障和熄弧的關(guān)系

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善?！綿oc】直流快速斷路器故障和熄弧的關(guān)系【doc】直流快速斷路器故障和熄弧的關(guān)系直流快速斷路器故障和熄弧的關(guān)系%f一;直流快速斷路器故障和熄弧的關(guān)系(113008)撫順礦務(wù)局供電部型墮/,7摘要結(jié)臺運行實際敘述了故障發(fā)生的理象,短路電流與時間的非線性關(guān)系滅弧摩結(jié)構(gòu)對熄弧的作用,提出宮式弧室是熄弧的發(fā)展方向.敘詞:直流快遮斷路器故障,l滅弧,一一,概述通過多年的實際運行經(jīng)驗來看.斷路器分?jǐn)喽搪冯娏魉a(chǎn)生的電弧是燒損觸頭,滅弧室及其它部件的主要原因.因此,斷路器的主要技術(shù)性能也就突出地表現(xiàn)在熄弧能力的好壞.

2、我們單位的南大街牽引變電所的直流配電線3,7號,原裝設(shè)DS弘.30/15型直流快速斷路器,擔(dān)負露天煤礦電機車牽BI供電.由于擔(dān)負的區(qū)間大,過載和短路的機遇多,對常燒摜快速斷路器和問隔鐵構(gòu)等.為了解決這個問題,我們于1987年5爿14日引進了上海電器科學(xué)研究所和上海立新電器廠研制的DS14-63/15型直流快速斷路器,經(jīng)過半年的試運行和以后的正式運行考驗,運行狀況大有好轉(zhuǎn).為了從中找出一點有益的東西,我們對DS7-30/15和Dsl4_63/t5型兩種直流快速斷路器熄弧方面的情況談一下見解.為避免本文篇幅過長,對某些技術(shù)參數(shù)的計算本文不作敘述,直接I用計算結(jié)果.二,直流短路電流值過渡狀態(tài)計算.I

3、.短路電流穩(wěn)態(tài)值計算現(xiàn)1隉設(shè)三個不同短路點進行計算.(t)距離變電所lkm短路時.=8421A式中U直流額定負載電壓低壓電齬【19932)R一整流機蛆,母線,配電線路一電阻的總和,計算結(jié)果為0.19Q(2)距離變電所0.m短路時=主16000A式中0計算結(jié)果為0.1Q(3)配電線出IZI短路時,=:121396Adk麗麗式中Rt一整流機組母線排電詛總和,計算結(jié)果為00.13182.短路電流過渡過程計算由于整l流機組,母線排和配電線路中總有電感L存在當(dāng)發(fā)生短路時電流的變化率很大,將產(chǎn)生一個與電源電動勢相反的感一應(yīng)電動勢,阻止短路電流的突變因此,短路電流不能立即這到穩(wěn)態(tài)值但隨著時問的延續(xù),短路電流

4、很快由暫態(tài)向穩(wěn)態(tài)過渡,達到很大的穩(wěn)態(tài)值.短路電流的過渡變化值由下式計算:U.,.=(卜)式中u直流額定負載電壓R_電阻,包括整流機組,母線排及配電線路的電阻總和L一電感,包括整流機組,母線排及配電線路的電感總和/-時問,S按表1中的技術(shù)數(shù)據(jù)代人上式進行計算,得Hj與,韻曲線網(wǎng)(網(wǎng)I).3裹1.技術(shù)數(shù)據(jù)計算結(jié)果數(shù)據(jù)lkm0.5kin配電線出口v)1600l600l600R(0.19000Ol(3OOO0Ol3lBIa)00030000.0023500.001625f(s)000l0.100000l0l000.00l0.100圖1與r關(guān)系曲線1.距離變電所lkm處短路2.距離變電所0.5km處短路

5、3配電線出口垃短路三,快速斷路器分?jǐn)嗨俣扰c過渡電流的配合關(guān)系的大小取決于斷路器分?jǐn)嗨俣鹊目炻?速度越快分?jǐn)嗟亩搪冯娏髟叫?1.快速斷路器分?jǐn)喽搪冯娏鞯娜繒r間組成快速斷路器分?jǐn)喽搪冯娏鞯娜繒r間分為三個階段,即:fl-Ef2+f3式中f從短路開始達到斷路器分?jǐn)嗾ㄖ?3000A)所需時間,與斷路器性能無關(guān),與短路距離及電流變化率有關(guān),它是一個變量一斷路器本身固有分?jǐn)鄷r間即從達到分?jǐn)嗾ㄖ档交∮|頭剛分開的時間,與斷路器結(jié)構(gòu)有關(guān)b肽觸頭剛分開到電弧完全熄滅的時間,與斷路器熄弧能力有關(guān)王快速斷路器的分?jǐn)鄷r問和電流的關(guān)系由于短路地點不同,分?jǐn)嗟臅r間和電流也不同,根據(jù)T=fl+2+t3,把查找對應(yīng)結(jié)由圖

6、l可見,快速斷路器分?jǐn)喽搪冯娏鞴腥氡?表2分?jǐn)嚯娏髋c時間關(guān)系表lkm短路時o3km斌路時配電線出口短路時型號項目t)t2fIl3t1f2f3數(shù)值0.0070.0050.03O00420.005000500300.0400.003O.005O0300038DS7數(shù)值查產(chǎn)查l產(chǎn)查產(chǎn)查產(chǎn)查產(chǎn)查產(chǎn)30/l5來潦查圖l品說品說查圖1品說品說查圍1品說品說明書明書明書明書明書明書分?jǐn)喟碩=0042s查圖r按T:0040s盔圖1按=0.038s查圖I電流I=7800A5l3120A女33000A數(shù)值0.00700l000300.0470.00500100.0300045.ooa0.0100.030O.04

7、3DSl4查圈1分析查產(chǎn)分析在產(chǎn)查產(chǎn)品說查圖1品說查圖1分析品說6315估計估計估計明書明書明書分?jǐn)喟碩=0.047s查圖l按T=0.045s查圖1按T:0038s查圖1電流如=8000A513600Ald35700A注:DS14為機械傳動分甑,啦DS7型電磁分?jǐn)嘁?舟析|占計諏t!=0.1)ls一4一低壓電粼19933_2)由表2中的快速斷路器分?jǐn)鄷r間與電流的對應(yīng)關(guān)系可見,DS7-30/15型斷路器在同樣的短路地點,而分?jǐn)鄷r間和電流都比DS14-63/15型斷路器小,那為什么DS7-30/15型比DS14-63/15型容易燒損呢?主要原因在于DSt4-63/15型滅孤室的熄弧能力高于DS7

8、-30/l5型滅弧室的熄弧能力.四,在滅弧室內(nèi)實現(xiàn)熄弧是防止燒損斷路器的關(guān)鍵所在直流快速斷路器的熄弧,基本上立足于通過觸頭處的吹弧電磁鐵把電弧吹入滅弧室內(nèi),再由滅弧室內(nèi)的電磁鐵把電弧拉長冷卻.減輕熱游離把電弧熄滅.在這方面DS14-63/15型比DS7-30/15型直流快速斷路器要強得多I.斷路器滅弧室內(nèi)能拉開的弧長(1)DS7-30/15型快速斷路器圉2DS7-30/15型直流快速斷路器滅孤室1.畋弧線圈26,l0.弧角3.5,9電弧4.滅甄室7.動觸頭8.靜觸頭11.拉弧線圈滾快速斷路器滅弧室是采用縱向?qū)捒p式拉弧結(jié)構(gòu)(圖2).據(jù)有關(guān)資料介紹,滅弧室的尺寸以能限制電弧的分布范圍而定.由予短路

9、分?jǐn)嗍且环N非正常操作的分斯,為了縮小滅弧室尺寸,允許分?jǐn)嚯娀姷綔缁∈彝?00N150ram熄滅;但額定分?jǐn)嗍且环N正常操作的分?jǐn)?一般將電孤限制在滅弧室內(nèi)熄滅.根據(jù)圖2給出的結(jié)構(gòu)尺寸,可計算出滅弧室內(nèi)能拉開的弧長為=27+26x2=136.8cm-(2)DSt4-63/15型快速斷路器圉3Ds14-63/15型直流快速斷路器滅弧室ls進出線板2主動觸頭3.弧動觸頭4.主靜觸頭6.8弧角7.吹孤磁鐵9.滅弧室圖4DS14-63/t5型直流快速斷路器滅弧片圖5DS14-63/15型直流快速斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)及電弧拉長逾徑I.滅弧室2.電弧拉長遺徑3.弧角4滅弧金屬柵片5.滅弧片石棉綴罩DS14-63

10、/15型快速斷路器滅弧室是采用迷宮式拉弧結(jié)構(gòu)(圖3,4,5),使電弧形成曲折形增加拉弧長度.根據(jù)圖3,4,5中滅弧室結(jié)構(gòu)尺寸,【f計算出滅弧室內(nèi)能拉開的電弧長度為:S=(3.52+2)x36:324cm.斷路器在額定或短路電流分?jǐn)鄷r的電弧長不同電流分?jǐn)鄷r,電弧長度可根據(jù)下面經(jīng)驗公式估算:S:K【jI,.3式中系數(shù),=7x10,gm一和分?jǐn)嚯娏鲗?yīng)的電壓,VJ一分?jǐn)嚯娏?A把不同短路距離韻分?jǐn)嚯娏?電壓及固定系數(shù)代人該式運算,得出的結(jié)果列人表3lkm處05km處配電線出u型號數(shù)據(jù)額定分?jǐn)喽搪范搪诽幎搪?x10710-37x107xl0數(shù)據(jù)取值州15781542i5O3lJ56DS7A130007

11、8o0.I3120.3300o30/15拉弧K(cna)l59.32I4.0248.I3045室內(nèi)拉弧K(cm)1368136.8136.8l368超出室外弧長(cm)225772l【13l677710710,71O7x107數(shù)據(jù)取值,U,n1578l54ll449l336DS14A130008Oo0l3600357O063/l5拉孤K(cna)1593215.725053079室內(nèi)拉孤長(cm)324324324324超出室外弧托(cna)一l647一lO83-73.5一l613.快速斷路器故障原因分析從直流快速斷路器實際運行發(fā)生的故障損壞情況來看,絕大多數(shù)燒損伴有變電所直流接地棵護裝置動作

12、,多處有電弧燒損痕跡,證明是電弧接地造成的.其基本原因是滅弧室內(nèi)拉弧長度不夠,噴到滅弧室外電弧過長而致,現(xiàn)作一概要分析.(1j對DS7-30/15型快速斷路器的故障分析參照表3分述如下:分?jǐn)囝嵍娏鲿r分?jǐn)囝~定電流3000A日扣拉弧長為159.3em,超出滅弧室外的弧長為225em,構(gòu)不成電弧接地,能正常分?jǐn)噙\行.分?jǐn)鄉(xiāng)km距離短路電流時分?jǐn)喽搪冯娏鳛?800A,拉弧長為一6214cm,超dj滅弧室外弧K為77.2crn.此時弧長已接近問隔與滅弧室的距離,有可能造成電弧接地.一旦電弧接地,就等于lkm短路轉(zhuǎn)移到配電線出口短路,電阻,電感減小,短路電流增大,由圜l可見分?jǐn)嚯娏饔?800A增到330

13、00A,將造成整流器4臺主快速斷路器越級分?jǐn)?4臺主快速斷路器額定分?jǐn)嚯娏魇?000A/臺X4臺一12000A),在電弧持續(xù)時間上叉延續(xù)了7一tz+t3=0.o05+o.030=0.035s的分?jǐn)鄷r間.此時變電所裝設(shè)的直流接地保護裝置也要發(fā)生接地動作和切斷上級慚路器,但由于受電流繼電器固有動作時間002s,中間繼電器固有動作時間0.04s,加在一起0.06s的限制,慢于整流器主快速斷路器動作低壓屯器(J螂撇)0.035s,所以越級分?jǐn)嗍菍嶋H的,而直流接地保護裝置動作是電孤接地的表征.當(dāng)發(fā)生電弧接地以后.電弧與地直接連線,電流不再與滅弧室內(nèi)的拉弧線圈(圖2之1)構(gòu)成回路,電弧將失去電磁力的控制,

14、無方向地漫延.此時的電弧電流量增大,持續(xù)的時間延長,溫度極高(60007000C),造成斷路器機架絕緣瓷瓶,觸頭,滅弧室板,二次控制回路間隔鐵構(gòu)和網(wǎng)門等部位的燒損.所以短路距離在lkm左右是比較危險的(虱分?jǐn)?.5kin距離短路電流時由表2可見此時的分?jǐn)嚯娏鳛镮3120A,既達到了該斷路器的分?jǐn)嘀?又達到了整流器主快速斷路器l的分?jǐn)嘀?12000A),將直接造成越級分?jǐn)啻藭r的分?jǐn)嚯娀∈蠟?48.1cm,赳出滅弧室外的弧長為ll】.3cm(表3),肯定造成電弧接地,此時最危險.分?jǐn)嗯潆娋€出口短路電流時此種情況是極不易發(fā)生的,因出口處通過絕緣套管,固定牢靠,不存在發(fā)生短路的條件.只有其它處短路造成

15、斷路器分?jǐn)嚯娀〗拥?才能轉(zhuǎn)移成此種短路.(2)對DS14-63/15型快速斷路器的分析由于DS14-63/15型快速斷路器的滅弧室采用了36片滅孤片(圖4)形成迷宮式拉弧結(jié)構(gòu),把電弧拉成曲折形(圖5),加大了拉弧長度.滅孤室內(nèi)能拉開電弧長324cm,超過了各點短路電流分?jǐn)嗬￠L度j(表3).所以電弧能在滅弧室內(nèi)分?jǐn)?不存在電弧嚷到滅弧室外造成電弧接地的故障,故不易引起快速斷路器的燒損五,結(jié)論1.迷宮式滅弧室是發(fā)展方向DS14-63/15型快速斷路器之所以比DS7-30/F5型快速斷路器抗敵障能力強,主要在于它的滅弧室內(nèi)拉弧長度大,能防止各點短路時電弧在滅弧室外的飛濺,避免電弧接地的燒損,所以說

16、迷宮式結(jié)構(gòu)滅弧室是今后發(fā)展方向.2.滅弧室內(nèi)的溫度低DS14-63/15型快速斷路器,在觸頭設(shè)計結(jié)構(gòu)上采用了主觸頭和弧觸頭分開的結(jié)構(gòu)(圖3之2,34).在合閘時弧觸頭先接觸,主觸頭后接觸;在分閘時主觸頭先斷開,弧觸頭后斷開,因此主觸頭在合,分時不產(chǎn)生電弧燒損,始終保持良好的接觸在送電中絕大多數(shù)電流由主觸頭流通弧觸頭只流過很小的電謊,發(fā)熱較小,滅弧室內(nèi)溫度和周圍溫度差不多,便于電孤的冷卻,提高熄弧速度.3.節(jié)約電能DS14-63/15型快速斷路器采r機械聯(lián)鎮(zhèn)保持,取消了電磁保持電源,每臺每天節(jié)約直流電能l10V0.5A24h=l320W?h收稿日姍f992年I1月16H二二粵相大電流接觸器試制成功IB-12o0型自動碳弧氣刨機由中船公司十一所負責(zé)研制,是利用自動進路碳棒產(chǎn)生電弧