斷路器基礎(chǔ)知識(shí)

1、斷路器基礎(chǔ)知識(shí)2007.06.15lin問(wèn)題：什么是斷路器，為什么需要斷路器？ 1斷路器：能關(guān)合 、承載、開(kāi)斷運(yùn)行回路正常電流、也能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)關(guān)合承載及開(kāi)斷規(guī)定的過(guò)載電流（包括短路電流）的開(kāi)關(guān)設(shè)備(A真空斷路器可以應(yīng)用在發(fā)電機(jī)回路（注意對(duì)非周期分量，開(kāi)斷直流分量，開(kāi)斷電流大）B配電裝置（廣泛）C并聯(lián)串聯(lián)電容器組D高壓電動(dòng)機(jī)注意過(guò)電壓倍數(shù)或其他限制措施)2高壓斷路器基本結(jié)構(gòu):（觸頭）、（滅弧室）、（絕緣介質(zhì)）、（殼體結(jié)構(gòu)）和（運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)）五部分組成。 運(yùn)行中的高壓斷路器一般應(yīng)滿足哪些基本要求？（1）安全可靠 高壓斷路器在正常運(yùn)行中，不應(yīng)誤動(dòng)，以免使系統(tǒng)的正常工作遭到破壞；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，不應(yīng)

2、拒動(dòng)（拒絕動(dòng)作），以免擴(kuò)大事故范圍。同時(shí)，高壓斷路器在各種工作狀態(tài)下，均不應(yīng)出現(xiàn)危及人身和其它設(shè)備安全的現(xiàn)象。（2）斷流容量高 系統(tǒng)中一旦出現(xiàn)故障，其電流很大，往往是其額定電流的幾倍、幾十倍甚至更高，而持續(xù)時(shí)間僅幾秒鐘。高壓斷路器應(yīng)能承受開(kāi)斷和關(guān)合故障電流的能力。（3）動(dòng)作迅速 高壓斷路器開(kāi)斷故障電流的快慢將直接影響系統(tǒng)輸送功率的大小以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，高壓斷路器在接到繼電保護(hù)裝置發(fā)來(lái)的信號(hào)后，應(yīng)在百分之幾秒的時(shí)間內(nèi)斷開(kāi)故障電路。不難看出，為了使斷路器很好地滿足上述要求，高壓斷路器必須具有可靠完善的滅弧裝置和盡量簡(jiǎn)單可靠的二次回路。問(wèn)題：，.怎么回事，為受電設(shè)備或系統(tǒng)額定電壓，.kv為設(shè)備

3、的最高電壓max最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓o斷路器參數(shù)的選擇斷路器的分類E2級(jí)斷路器 (E2級(jí)斷路器的概念只用于配電電壓等級(jí)，即40.5kV及以下。 ) 主回路滅弧元件在其使用期中不需要維護(hù)，而其余部件維護(hù)工作量為最少的斷路器。 注 1 維護(hù)工作量為最少，指的是諸如潤(rùn)滑、更換氣體、以及清除外表面等。 2 本條規(guī)定只適用于額定電壓在40.5kV及以下的斷路器。高壓斷路器的技術(shù)參數(shù) 額定電壓,最高工作電壓 ,額定電流額定開(kāi)斷電流 額定斷流容量 動(dòng)穩(wěn)定電流 :它是指斷路器在合閘位置時(shí)所允許通過(guò)的最大短路電流，又稱極限通過(guò)電流。斷路器在通過(guò)這一短路電流時(shí)，不會(huì)因電動(dòng)力的作用而發(fā)生任何的機(jī)

4、械損壞。 動(dòng)穩(wěn)定電流表明了斷路器承受電動(dòng)力的能力。此電流的大小由導(dǎo)電部分和絕緣部分的機(jī)械強(qiáng)度來(lái)決定。熱穩(wěn)定電流 :當(dāng)短路電流通過(guò)斷路器時(shí)會(huì)使導(dǎo)電部分發(fā)熱，其熱量與電流的平方成正比。所以當(dāng)斷路器通過(guò)短路電流時(shí)，有可能使觸頭熔焊直至損壞斷路器。因此斷路器規(guī)定了在一定的時(shí)間內(nèi)（1、4、5、10s）的熱穩(wěn)定電流。熱穩(wěn)定電流是斷路器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)允許通過(guò)的短路電流值，一般用有效值來(lái)表示。熱穩(wěn)定電流標(biāo)明了斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。合閘時(shí)間 :自發(fā)出合閘信號(hào)起，到斷路器的主觸頭剛剛接通為止的一段時(shí)間，稱為斷路器的合閘時(shí)間。對(duì)斷路器合閘時(shí)間的要求不高，但應(yīng)盡可能的穩(wěn)定。我國(guó)生產(chǎn)的斷路器合閘時(shí)間一般均小于或

5、等于02s。分閘時(shí)間 :處于合閘位置的斷路器，從分閘回路帶電（即接到分閘指令）瞬間起到所有極的弧觸頭均分離瞬間為止的時(shí)間間隔。分閘時(shí)間包括斷路器的固有分閘時(shí)間和電弧存在的時(shí)間。其中，固有的分閘時(shí)間是指從分閘線圈通電，到觸頭剛剛分離的這段時(shí)間；而電弧存在的時(shí)間是指從觸頭分離，到三相電弧完全熄滅的這段時(shí)間。從切斷短路電流的要求出發(fā)，分閘時(shí)間愈短愈好，一般分閘時(shí)間為02s。通常，合閘時(shí)間大于分閘時(shí)間。觸頭行程 :斷路器觸頭行程系指斷路器在操作過(guò)程中，觸頭從起始位置到終止位置所經(jīng)過(guò)的距離。觸頭超程 :斷路器觸頭超程系指斷路器在合閘操作中，動(dòng)、靜觸頭接觸后，動(dòng)觸頭繼續(xù)前行的距離。它等于行程與開(kāi)距之差。燃

6、弧時(shí)間:從首先分離極主回路觸頭剛脫離電接觸起，到各極中的電弧最終熄滅瞬間為止的時(shí)間間隔開(kāi)斷時(shí)間:從斷路器接到分閘指令瞬間起到各極中的電弧最終熄滅瞬間為止的時(shí)間間隔。(注：一般等于分閘時(shí)間與燃弧時(shí)間之和)瞬態(tài)恢復(fù)電壓（TRV):斷路器電弧熄滅后，在斷路器觸頭上出現(xiàn)的具有顯著瞬變特性的恢復(fù)電壓。該電壓取決于回路和斷路器的特性，由工頻分量和瞬態(tài)分量（可以是非周期性的、單頻的或多頻的振蕩）疊加而成。三相系統(tǒng)中的瞬態(tài)恢復(fù)電壓，系指首先開(kāi)斷相而言。額定失步開(kāi)斷電流 :是斷路器在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的使用和性能條件下，在具有以下規(guī)定的恢復(fù)電壓的回路中，應(yīng)能開(kāi)斷的最大失步電流。 額定失步開(kāi)斷電流的規(guī)定并不是強(qiáng)制性的。如

7、果指定有額定失步開(kāi)斷電流，則可用以下的規(guī)定： (1)工頻恢復(fù)電壓，對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)應(yīng)為2.0/3倍的額定電壓；對(duì)于其他系統(tǒng)應(yīng)為2.5/ 3倍的額定電壓。 (2)除非另有規(guī)定，額定失步開(kāi)斷電流為額定短路開(kāi)斷電流的25%。 額定線路充電開(kāi)斷電流:是斷路器在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的使用和性能條件下，在其額定電壓下應(yīng)能開(kāi)斷的最大線路充電電流，開(kāi)斷時(shí)不得重?fù)舸疫^(guò)電壓不得大于表16中給出的數(shù)值。額定線路充電開(kāi)斷電流的規(guī)定，局限于指定使用在開(kāi)合三相架空線，且額定電壓等于或大于40. 5kV的斷路器， 額定電纜充電開(kāi)斷電流:是斷路器在其額定電壓和本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的使用和性能條件下，應(yīng)能開(kāi)斷的最大電纜充電電流，開(kāi)斷時(shí)不

8、得重?fù)舸?，且過(guò)電壓不得大于表16中給出的數(shù)值。斷路器的額定電纜充電開(kāi)斷電流并非強(qiáng)制性的，而是應(yīng)要求才規(guī)定的。 額定單個(gè)電容器組開(kāi)斷電流:是斷路器在其額定電壓和本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的使用和性能條件下，應(yīng)能開(kāi)斷的最大電容電流，開(kāi)斷時(shí)不得出現(xiàn)重?fù)舸?，且操作過(guò)電壓不得大于表16的B欄的數(shù)值。(此開(kāi)斷電流系指開(kāi)合一組并聯(lián)電容器的電流，斷路器的電源側(cè)并沒(méi)有連接多個(gè)并聯(lián)電容器。額定單個(gè)電容器組開(kāi)斷電流的規(guī)定并非強(qiáng)制性的。單個(gè)電容器組開(kāi)斷電流的額定值應(yīng)從R10數(shù)系中選取。)額定背對(duì)背電容器組開(kāi)斷電流:是斷路器在其額定電壓和本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的使用和性能條件下， 應(yīng)能開(kāi)斷的最大電容電流，開(kāi)斷時(shí)不得出現(xiàn)重?fù)舸谶\(yùn)行中操作過(guò)電壓未

9、超過(guò)規(guī)定的最大允許值。其值在表16的B欄中給出。(此開(kāi)斷電流系指開(kāi)合一組并聯(lián)電容器的電流，斷路器電源側(cè)連接有一組或幾組并聯(lián)電容器，其關(guān)合涌流等于額定電容器組關(guān)合涌流。 額定背對(duì)背電容器組開(kāi)斷電流的規(guī)定并不是強(qiáng)制性的。背對(duì)背電容器組開(kāi)斷電流的額定值應(yīng)從R10數(shù)系中選取。) 額定電容器組關(guān)合涌流:是斷路器在其額定電壓及相應(yīng)于使用條件(見(jiàn)附錄B)的涌流頻率下，應(yīng)能關(guān)合的電流峰值。 (對(duì)于具有額定背對(duì)背電容器組開(kāi)斷電流的斷路器，其額定電容器組關(guān)合涌流的規(guī)定是強(qiáng)制性的。電容器組關(guān)合涌流的額定值應(yīng)從R10數(shù)系中選取。 注1 在運(yùn)行中，涌流的頻率通常在2kHz5kHz范圍內(nèi)。 2 可以認(rèn)為，斷路器適用于任一

10、涌流的頻率，只要該頻率低于實(shí)際試驗(yàn)值。)真空斷路器真空斷路器的基本結(jié)構(gòu)。真空斷路器的基本結(jié)構(gòu)是由導(dǎo)電部分、絕緣支持件、底座、真空滅孤室、操動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)部分等所組成。它分為固定式和手車式兩種。真空斷路器與操動(dòng)機(jī)構(gòu)有兩種布置方式，即前后布置和上下布置。前后布置時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)在前，真空滅弧室在后，通過(guò)轉(zhuǎn)軸拐臂等部件實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)操作；而上下布置時(shí)，真空斷路器在上，操動(dòng)機(jī)構(gòu)在下。電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由分、合閘電磁鐵、支架和鎖扣等部件所組成。真空滅弧室是真空斷路器的滅弧和絕緣部件。主要有動(dòng)觸頭、靜觸頭、動(dòng)端跑弧面、動(dòng)端法蘭、靜端法蘭、瓷柱、不銹鋼支撐法蘭、屏蔽罩、動(dòng)靜導(dǎo)電桿、玻殼和波紋管等，經(jīng)過(guò)清洗由玻璃封裝、真空

11、焊、亞弧焊、排氣等工藝程序處理后封裝而成。各主要零部件均密封在玻殼中，玻殼不僅通過(guò)動(dòng)靜法蘭起到密封作用，還能起到絕緣作用。波紋管系一動(dòng)態(tài)密封的彈性元件，通過(guò)真空滅弧室在操動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下可完成分合閘動(dòng)作，而又不會(huì)破壞其真空度。真空滅弧室制造成一個(gè)整體，不能拆裝，損壞后應(yīng)整體更換。 真空滅弧室的滅弧原理 真空電弧的熄滅是基于利用高真空介質(zhì)（一般為壓強(qiáng)低于10-4mm汞柱的稀薄氣體）的絕緣強(qiáng)度及在這種氣體中的電弧生成物（帶電粒子和金屬蒸汽）具有極高的擴(kuò)散速度，在電弧電流過(guò)零后，觸頭間隙的介質(zhì)強(qiáng)度可以迅速恢復(fù)起來(lái)的原理而實(shí)現(xiàn)的。燃弧過(guò)程中的金屬蒸汽和帶電粒子在強(qiáng)烈的擴(kuò)散中為屏蔽罩所冷凝，帶三條阿基米德

12、螺旋槽的跑弧面使電弧電流在其流經(jīng)路線上的觸頭間產(chǎn)生一個(gè)橫向磁場(chǎng)，這時(shí)電弧電流在主觸頭上沿切線方向快速移動(dòng)，從而降低了主觸頭表面的溫度，減少了主觸頭的燒損，穩(wěn)定了斷路器的開(kāi)斷性能，提高了斷路器的壽命。真空斷路器中真空滅弧室的好壞真空滅弧室的好壞直接影響到真空斷路器的技術(shù)性能和使用壽命。如果真空滅弧室存在漏氣現(xiàn)象，將會(huì)使得其真空度下降，從而使得斷路器的開(kāi)斷性能劣化，壽命縮短。因此在斷路器運(yùn)行一段時(shí)間后，必須認(rèn)真檢查。在不具備測(cè)量真空度的情況下，一般生產(chǎn)廠家均采用工頻耐壓試驗(yàn)的方法來(lái)檢測(cè)：即將真空斷路器退出運(yùn)行，作好安全技術(shù)措施。在斷路器分閘的狀態(tài)下，在真空滅弧室的動(dòng)、靜觸頭兩端加以工頻電壓（一般1

13、0kV斷路器施加工頻42kV、lmin），如沒(méi)有發(fā)現(xiàn)放電和擊穿現(xiàn)象，就可以認(rèn)為斷路器真空滅孤室的真空度沒(méi)有下降。可以繼續(xù)投入運(yùn)行。 真空斷路器合閘失靈的原因合閘失靈的原因如下（1）電氣回路方面的故障 1）電源電壓過(guò)低或整流部分故障；2）合閘電源的容量不足；3）合閘線圈出現(xiàn)匝間短路； 4）回路接線錯(cuò)誤等。（2）機(jī)械傳動(dòng)方面的故障1）在合閘時(shí)分閘鎖扣未扣??； 2）輔助開(kāi)關(guān)觸頭的行程太大；3）分閘鎖扣的尺寸不對(duì)； 4）合閘鐵心與拉桿松動(dòng)。真空斷路器分閘失靈的原因（1）電氣回路方面的故障1）電源電壓過(guò)低；2）分閘線圈斷線；3）輔助開(kāi)關(guān)觸頭接觸不良。（2）機(jī)械傳動(dòng)方面的故障1）分閉鎖扣不釋放；2）分閘鎖

14、扣上的銷子脫落；3）分閘鐵心的行程未調(diào)好。 真空斷路器的主要優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn):1）觸頭開(kāi)距小、動(dòng)作快；2）燃弧時(shí)間短，觸頭燒損輕；3）壽命長(zhǎng)，適于頻繁操作；4）體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，真空滅弧室不需要檢修，維修工作量?。?）防火、防爆性能好；缺點(diǎn)：1）制造工藝復(fù)雜，造價(jià)高；2）監(jiān)視真空度變化的簡(jiǎn)易裝置尚未解決；3）開(kāi)斷電流小時(shí)，有可能產(chǎn)生較高的過(guò)電壓，需要采取降低過(guò)電壓的措施。 VD4真空斷路器(配彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)) VM1真空斷路器(配永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)) VC 熔斷器真空接觸器主回路核心部件可選配主要斷路器產(chǎn)品312kV系列主要斷路器產(chǎn)品-VD4 額定電壓： 312kV額定電流 ：6304000A(* 400

15、0A 采用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷）額定短路開(kāi)斷電流：25kA50kA(額定短路開(kāi)斷為63kA的斷路器 最大額定電流為2000A) 額定短路關(guān)合電流：125kA 主要斷路器產(chǎn)品-VC主要性能參數(shù)VD4真空斷路器VC真空接觸器最大額定電流（A)4000A400A最大短路開(kāi)斷電流(kA)50kA6kA機(jī)械壽命30,000次1,000,000次(電氣自保持）250,000次(機(jī)械自保持）截流值35A0.5A額定短路耐受電流50kA/3s6kA/1s額定電壓12kV12kV(7.2kV)額定絕緣水平42/75kV42/75kV(32/60kV)主要斷路器產(chǎn)品VD4真空斷路器 額定電壓： 40.5kV額定電流 ：63