城市軌道交通高壓電氣設備檢修 教案 項目3 斷路器的預防性試驗及檢修

授課教案綱要教師姓名系部專業(yè)軌道供電專業(yè)課程名稱城軌高壓電氣設備檢修使用教材城市軌道交通高壓電氣設備檢修授課時間授課對象計劃學時8學時教學方式地點一體化實訓基地教學目標能力（技能）目標知識目標1）能完成SF6斷路器導電回路直流電阻測量試驗（2）能與他人合作，進行有效溝通，能按6S管理規(guī)定進行作業(yè)（1）掌握SF6斷路器的結構和工作原理（2）明確SF6斷路器導電回路直流電阻測量的步驟和具體操作教學內(nèi)容SF6斷路器導電回路直流電阻測量試驗重點難點SF6斷路器導電回路直流電阻測量的步驟和具體操作綜合素質培養(yǎng)培養(yǎng)安全作業(yè)的意識，養(yǎng)成愛崗敬業(yè)、嚴謹細致的工作作風。教學方法一體化教學、任務驅動法、分組討論法教學資源教材、PPT課件、微課教學后記（對課程設置、教學計劃、教學大綱、教案、教材、教學方法的建議）教學活動流程設計教學步驟教學內(nèi)容教學方法學生活動時間安排課前導學任務描述：導電回路直流電阻測量是斷路器判斷觸頭接觸是否良好的一種常見試驗，也是斷路器預防性試驗的主要項目。如果接觸電阻過大，在長期工作電流下積累的發(fā)熱量將隨著電阻的增加而增加，電接觸的溫度急劇上升，造成接觸電阻繼續(xù)惡化，嚴重時可能使觸頭接觸部分局部熔焊，影響開關的正常分合。當通過短路電流時，還會影響開關的動、熱穩(wěn)定性能和開斷性能。因此，當主變電所110kV斷路器在運行1～3年或大修后，需要測量其導電回路電阻，掌握觸頭的接觸狀況，從而保證設備的安全運行。任務驅動法搜集有關SF6斷路器的理論知識，和視頻自學課程內(nèi)容。1課時任務咨詢一、斷路器基礎知識1.氣體基本性質(1）氣體是無色、無味、無毒、不燃的惰性氣體，密度為6.14，是空氣的5.1倍。分解溫度為500℃，無火災和爆炸的危險，對金屬和絕緣材料無腐蝕和氧化，冷卻特性好。（2）絕緣性能好。相同條件下絕緣強度是空氣的2.5～3倍，在0.3MPa下與變壓器油絕緣強度相同。（3）滅弧性能好，其滅弧能力是空氣的100倍。具有強電負性，能吸附電子和正離子復合，故復合作用快，去游離作用強。尤其在電流過零前后，可使弧隙中帶電粒子減少，導電率下降。易液化，不宜使用于寒冷地區(qū)（—30℃)。（4）受電弧作用后，不會引起氣體的變質。受電孤作用后，少量分解為和，但它們很不穩(wěn)定，在0.1ms的極短時間內(nèi)迅速合成。斷路器在多次強電流斷開試驗后，氣體基本上不劣化。（5）當氣體中有水分存在時，在電弧的作用下將產(chǎn)生有害和有毒物質，主要是低氟化物、氫氟酸等。2.滅弧室類型及滅弧原理（1）斷路器滅弧室有雙壓式和單壓式（定開距、變開距）兩種結構。（2）滅弧原理：110kV以上的系統(tǒng)中多采用單壓式滅弧室，又稱壓氣式滅弧室，指在斷路器內(nèi)的氣體只有一種較低的壓力，滅弧室的可動部分帶有壓氣裝置，靠分閘過程中活塞與氣缸的相對運動，像打氣筒打氣一樣，使氣體壓力短時間內(nèi)迅速升高，形成高壓氣體吹拂電弧，使之熄滅，動觸頭的運動速度決定了吹氣量的大小，一旦分閘操作結束，壓氣作用隨即消失，觸頭間恢復為低壓氣體。（3）特點：單壓式滅弧室結構簡單、造價低、性能良好，大多應用在110kV以上的高壓電網(wǎng)中，開斷電流可達幾十個千安。目前單壓式斷路器額定開斷電流已達80kA，單斷口的電壓已達到550kV。3.斷路器的分類（1）瓷柱式：開斷元件安裝在絕緣支柱上，使處于高電位的觸頭、導電部分及滅弧室與地電位絕緣，絕緣支柱則安裝在接地的基座上。（2）罐式：開斷元件安裝在接地的箱殼中，其間的絕緣依靠氣體來承擔，導電部分經(jīng)套管引入，結構比較穩(wěn)定，常在高壓和超高壓斷路器中使用，抗震性能好。4.斷路器的優(yōu)缺點（1）優(yōu)點：①開斷性能好，開斷電流大，燃弧時間短，不會產(chǎn)生重燃過電壓；②允許開關的次數(shù)多，適于頻繁操作，檢修周期長；③結構簡單，由于滅弧罩斷口耐壓高，使其斷口數(shù)和絕緣支柱數(shù)減少；④結構緊湊，體積小，占地面積?。虎輾怏w是惰性氣體，沒有火災危險。（2）缺點：斷路器加工精度要求高，密封性能要求好，檢測要求嚴格，價格高。引導教學、分組討論分組討論完成任務咨詢。1學時方案制定二、斷路器導電回路直流電阻測量1.試驗目的該試驗通過測量斷路器動、靜觸頭的接觸電阻，判斷觸頭接觸是否良好。接觸電阻上升的原因有：（1）觸頭表面氧化；（2）觸頭間存在有機雜物或多次開斷短路電流后，殘存有碳化物；（3）觸頭壓力下降；（4）觸頭有效接觸面積減少。如果接觸電阻過大，在長期工作電流下積累的發(fā)熱量將隨著電阻的增加而增加，電接觸的溫度急劇上升，造成接觸電阻繼續(xù)惡化，嚴重時可能使觸頭接觸部分局部熔焊，影響開關的正常分合。當通過短路電流時，還會影響開關的動、熱穩(wěn)定性能和開斷性能。因此，在斷路器的型式試驗、出廠驗收、交接試驗和預防性試驗中，都規(guī)定了導電回路直流電阻測量這個試驗項目。當主變電所110kV斷路器在運行1～3年或大修后，需要測量其導電回路電阻，掌握觸頭的接觸狀況，從而保證設備的安全運行。2.試驗原理采用直流壓降法。根據(jù)歐姆定律：使用回路電阻測試儀為斷路器導電回路提供恒定電流I（不小于100A），當電流流經(jīng)斷路器時，由于動、靜觸頭的接觸電阻，動、靜觸頭兩端會有電壓差U，我們通過鉗在動、靜觸頭的電壓鉗測量該電壓差U。3.試驗儀器試驗儀器采用回路電阻測試儀。型號：HLC5502廠家：保定金達電流選擇：100A、200A4.試驗接線任務驅動法，分組討論法完成斷路器導電回路直流電阻測量的方案2學時方案實施作業(yè)流程（1）擺放回路電阻測試儀，連接測試線，將回路電阻測試儀接地端可靠接地，參考試驗接線圖。檢查被試斷路器應在合閘狀態(tài)，通過專用測試線和斷路器連接，電壓測量線應在電流輸出線內(nèi)側。接線應正確、連接應牢固可靠，保證接觸良好。（2）開始測量，讀取并記錄測量結果。啟動測試儀開始測量，測量電流輸出值不小于100A，待測量值穩(wěn)定，儀器指示無變化時，記錄測量電阻值。（3）停止測量。測量回路未放電或放電不徹底，會危及人身安全、損壞測試設備，必須等待測試儀顯示已完全放電才能斷開測試回路，進行后續(xù)工作。任務驅動，小組祖業(yè)完成斷路器導電回路直流電阻的測量2課時檢查復測1.擺放回路電阻測試儀，連接測試線：將回路電阻測試儀接地端可靠接地，參考試驗接線圖。檢查被試斷路器應在合閘狀態(tài)，通過專用測試線和斷路器連接，電壓測量線應在電流輸出線內(nèi)側。2.開始測量，讀取并記錄測量結果：啟動測試儀開始測量，測量電流輸出值不小于100A，待測量值穩(wěn)定，儀器指示無變化時，記錄測量電阻值。3.停止測量：測量回路未放電或放電不徹底，會危及人身安全、損壞測試設備，必須等待測試儀顯示已完全放電才能斷開測試回路，進行后續(xù)工作。任務驅動、小組合作完成斷路器導電回路直流電阻測量的復檢1課時評價反饋1.開會總結評價，完成自評互評和維護記錄表的填寫。完成自評和互評1課時授課教案綱要教師姓名系部專業(yè)軌道供電專業(yè)課程名稱城軌高壓電氣設備檢修使用教材城市軌道交通高壓電氣設備檢修授課時間授課對象計劃學時8學時教學方式地點一體化實訓基地教學目標能力（技能）目標知識目標1）能完成SF6斷路器絕緣電阻測量試驗（2）能與他人合作，進行有效溝通，能按6S管理規(guī)定進行作業(yè)（1）掌握SF6斷路器的結構和工作原理（2）明確SF6斷路器斷路器絕緣電阻測量的步驟和具體操作教學內(nèi)容SF6斷路器絕緣電阻測量試驗重點難點SF6斷路器絕緣電阻測量的步驟和具體操作綜合素質培養(yǎng)培養(yǎng)安全作業(yè)的意識，養(yǎng)成愛崗敬業(yè)、嚴謹細致的工作作風。教學方法一體化教學、任務驅動法、分組討論法教學資源教材、PPT課件、微課教學后記（對課程設置、教學計劃、教學大綱、教案、教材、教學方法的建議）教學活動流程設計教學步驟教學內(nèi)容教學方法學生活動時間安排課前導學任務描述：斷路器絕緣試驗，是通過各種測試手段，判斷并掌握斷路器的導電部分對地以及斷口間的絕緣水平。由于斷路器結構特征相差很大，故其試驗項目及判斷標準也不完全一樣。絕緣電阻測量是斷路器試驗中的一項基本試驗，簡便易行，如有整體方面絕緣缺陷（如受潮），絕緣電阻一般都有一定程度的反映。定期對主變電所110kV斷路器進行絕緣試驗，測量其絕緣電阻，并與出廠值及歷年試驗結果或同類型的斷路器進行比較，初步檢查其內(nèi)部是否受潮、老化。任務驅動法搜集有關SF6斷路器絕緣試驗知識，和視頻自學課程內(nèi)容。1課時任務咨詢一、斷路器基礎知識1.氣體基本性質(1）氣體是無色、無味、無毒、不燃的惰性氣體，密度為6.14，是空氣的5.1倍。分解溫度為500℃，無火災和爆炸的危險，對金屬和絕緣材料無腐蝕和氧化，冷卻特性好。（2）絕緣性能好。相同條件下絕緣強度是空氣的2.5～3倍，在0.3MPa下與變壓器油絕緣強度相同。（3）滅弧性能好，其滅弧能力是空氣的100倍。具有強電負性，能吸附電子和正離子復合，故復合作用快，去游離作用強。尤其在電流過零前后，可使弧隙中帶電粒子減少，導電率下降。易液化，不宜使用于寒冷地區(qū)（—30℃)。（4）受電弧作用后，不會引起氣體的變質。受電孤作用后，少量分解為和，但它們很不穩(wěn)定，在0.1ms的極短時間內(nèi)迅速合成。斷路器在多次強電流斷開試驗后，氣體基本上不劣化。（5）當氣體中有水分存在時，在電弧的作用下將產(chǎn)生有害和有毒物質，主要是低氟化物、氫氟酸等。2.滅弧室類型及滅弧原理（1）斷路器滅弧室有雙壓式和單壓式（定開距、變開距）兩種結構。（2）滅弧原理：110kV以上的系統(tǒng)中多采用單壓式滅弧室，又稱壓氣式滅弧室，指在斷路器內(nèi)的氣體只有一種較低的壓力，滅弧室的可動部分帶有壓氣裝置，靠分閘過程中活塞與氣缸的相對運動，像打氣筒打氣一樣，使氣體壓力短時間內(nèi)迅速升高，形成高壓氣體吹拂電弧，使之熄滅，動觸頭的運動速度決定了吹氣量的大小，一旦分閘操作結束，壓氣作用隨即消失，觸頭間恢復為低壓氣體。（3）特點：單壓式滅弧室結構簡單、造價低、性能良好，大多應用在110kV以上的高壓電網(wǎng)中，開斷電流可達幾十個千安。目前單壓式斷路器額定開斷電流已達80kA，單斷口的電壓已達到550kV。3.斷路器的分類（1）瓷柱式：開斷元件安裝在絕緣支柱上，使處于高電位的觸頭、導電部分及滅弧室與地電位絕緣，絕緣支柱則安裝在接地的基座上。（2）罐式：開斷元件安裝在接地的箱殼中，其間的絕緣依靠氣體來承擔，導電部分經(jīng)套管引入，結構比較穩(wěn)定，常在高壓和超高壓斷路器中使用，抗震性能好。4.斷路器的優(yōu)缺點（1）優(yōu)點：①開斷性能好，開斷電流大，燃弧時間短，不會產(chǎn)生重燃過電壓；②允許開關的次數(shù)多，適于頻繁操作，檢修周期長；③結構簡單，由于滅弧罩斷口耐壓高，使其斷口數(shù)和絕緣支柱數(shù)減少；④結構緊湊，體積小，占地面積小；⑤氣體是惰性氣體，沒有火災危險。（2）缺點：斷路器加工精度要求高，密封性能要求好，檢測要求嚴格，價格高。引導教學、分組討論分組討論完成任務咨詢。1學時方案制定1.試驗目的斷路器絕緣試驗，是通過各種測試手段，判斷并掌握斷路器的導電部分對地以及斷口間的絕緣水平。由于斷路器結構特征相差很大，故其試驗項目及判斷標準也不完全一樣。一般來說，斷路器的預防性試驗項目分為以下幾種：（1）絕緣電阻測量；（2）介質損耗因數(shù)測量（僅對多油斷路器進行）；（3）泄露電流試驗（僅對少油斷路器進行）；（4）交流耐壓試驗；（5）斷路器并聯(lián)電阻和并聯(lián)電容絕緣性能試驗。絕緣電阻測量是斷路器試驗中的一項基本試驗，簡便易行，如有整體方面絕緣缺陷（如受潮），絕緣電阻一般都有一定程度的反映。定期對主變電所110kV斷路器進行絕緣試驗，測量其絕緣電阻，并與出廠值及歷年試驗結果或同類型的斷路器進行比較，初步檢查其內(nèi)部是否受潮、老化。測量斷路器的絕緣電阻，主要測量支持瓷套、拉桿等一次回路對地絕緣狀況。110kV及以上斷路器，一次回路對地絕緣電阻應大于5000MΩ。斷路器的分、合閘線圈及合閘接觸器線圈的絕緣電阻值不低于10MΩ。2.試驗原理斷路器絕緣電阻測量試驗原理圖如圖所示，將兆歐表的接地端與斷路器的地線連接，兆歐表的高壓端接上屏蔽連接線，將屏蔽連接線接到斷路器的測量部位，驅動兆歐表達額定轉速，或接通兆歐表電源，待指針穩(wěn)定后（或60s），讀取絕緣電阻值。3.試驗儀器絕緣電阻測試儀（兆歐表）2500V/10000MΩ。型號：祥瑞德絕緣電阻測試儀ZC11D-5鋁殼額定電壓：2500V絕緣測量范圍：0～10000MΩ任務驅動法，分組討論法完成斷路器絕緣電阻測量的方案2學時方案實施作業(yè)流程（1）斷開斷路器外側電源開關，拆除或斷開對外的一切連線，將被試品接地放電。（2）斷開被試品的電源后，用驗電器驗證確無電壓。（3）兆歐表上的接線端子“E”是接被試品的接地端的，“L”是接高壓端的，“G”是接屏蔽端的，應采用屏蔽線和絕緣屏蔽棒作連接。將兆歐表水平放穩(wěn)，當兆歐表轉速尚在低速旋轉時，用導線瞬時短接“L”和“E”端子，其指針應指零。（4）開路時，將兆歐表轉速達額定轉速，其指針應指“∞”。然后使兆歐表停止轉動，將兆歐表的接地端與被試品的地線連接，兆歐表的高壓端接上屏蔽連接線，連接線的另一端懸空（不接試品），再次驅動兆歐表或接通電源，兆歐表的指示應無明顯差異。（5）然后將兆歐表停止轉動，將屏蔽連接線接到被試品測量部位。驅動兆歐表達額定轉速，或接通兆歐表電源，待指針穩(wěn)定后（或60s），讀取絕緣電阻值。（6）分別搖測A對地、A對A斷口、B對地、B對B斷口、C對地、C對C斷口的絕緣值，并記錄。（7）分別搖測A對B斷口、B對C斷口、C對A斷口的絕緣值，并記錄。（8）讀取絕緣電阻后，先斷開接至被試品高壓端的連接線，然后再將兆歐表停止運轉，斷開兆歐表后對被試品短接放電并接地。測量時應記錄被試設備的溫度、濕度、氣象情況、試驗日期及使用儀表等。任務驅動，小組祖業(yè)完成斷路器絕緣電阻的測量2課時檢查復測1.斷開斷路器外側電源開關：斷開被試品的電源，拆除或斷開對外的一切連線，將被試品接地放電。2.驗證確無電壓：斷開被試品的電源后，用驗電器驗證確無電壓。3.分別搖測A對地、A對A斷口、B對地、B對B斷口、C對地、C對C斷口、A對B斷口、B對C斷口、C對A斷口的絕緣值，并記錄。4.斷開接至被試品高壓端的連接線，然后再將兆歐表停止運轉：讀取絕緣電阻后，先斷開接至被試品高壓端的連接線，然后再將兆歐表停止運轉；斷開兆歐表后對被試品短接放電并接地；測量時應記錄被試設備的溫度、濕度、氣象情況、試驗日期及使用儀表等。任務驅動、小組合作完成斷路器絕緣電阻測量的復檢1課時評價反饋1.開會總結評價，完成自評互評和維護記錄表的填寫。完成自評和互評1課時授課教案綱要教師姓名系部專業(yè)軌道供電專業(yè)課程名稱城軌高壓電氣設備檢修使用教材城市軌道交通高壓電氣設備檢修授課時間授課對象計劃學時8學時教學方式地點一體化實訓基地教學目標能力（技能）目標知識目標1）能完成SF6斷路器的小修項目（2）能與他人合作，進行有效溝通，能按6S管理規(guī)定進行作業(yè)（1）掌握SF6斷路器的結構和工作原理（2）明確SF6斷路器的檢修方法和步驟教學內(nèi)容SF6斷路器小修重點難點SF6SF6斷路器的檢修方法和步驟綜合素質培養(yǎng)培養(yǎng)安全作業(yè)的意識，養(yǎng)成愛崗敬業(yè)、嚴謹細致的工作作風。教學方法一體化教學、任務驅動法、分組討論法教學資源教材、PPT課件、微課教學后記（對課程設置、教學計劃、教學大綱、教案、教材、教學方法的建議）教學活動流程設計教學步驟教學內(nèi)容教學方法學生活動時間安排課前導學任務描述：為了保證高壓斷路器在運行時的安全、可靠，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，檢修人員應根據(jù)設備的狀態(tài)、運行時間并參照設備安裝使用說明書中的檢修條件等因素，來決定是否應對高壓斷路器進行檢修。檢修包括檢查（檢測）和修理兩部分內(nèi)容，分為小修、大修和臨時性檢修。小修是對設備不解體進行的檢查、修理。當主變電所110kV斷路器在運行一年后，需要對其進行小修作業(yè)。任務驅動法搜集有關SF6斷路器的理論知識，和視頻自學課程內(nèi)容。1課時任務咨詢一、斷路器基礎知識1.氣體基本性質(1）氣體是無色、無味、無毒、不燃的惰性氣體，密度為6.14，是空氣的5.1倍。分解溫度為500℃，無火災和爆炸的危險，對金屬和絕緣材料無腐蝕和氧化，冷卻特性好。（2）絕緣性能好。相同條件下絕緣強度是空氣的2.5～3倍，在0.3MPa下與變壓器油絕緣強度相同。（3）滅弧性能好，其滅弧能力是空氣的100倍。具有強電負性，能吸附電子和正離子復合，故復合作用快，去游離作用強。尤其在電流過零前后，可使弧隙中帶電粒子減少，導電率下降。易液化，不宜使用于寒冷地區(qū)（—30℃)。（4）受電弧作用后，不會引起氣體的變質。受電孤作用后，少量分解為和，但它們很不穩(wěn)定，在0.1ms的極短時間內(nèi)迅速合成。斷路器在多次強電流斷開試驗后，氣體基本上不劣化。（5）當氣體中有水分存在時，在電弧的作用下將產(chǎn)生有害和有毒物質，主要是低氟化物、氫氟酸等。2.滅弧室類型及滅弧原理（1）斷路器滅弧室有雙壓式和單壓式（定開距、變開距）兩種結構。（2）滅弧原理：110kV以上的系統(tǒng)中多采用單壓式滅弧室，又稱壓氣式滅弧室，指在斷路器內(nèi)的氣體只有一種較低的壓力，滅弧室的可動部分帶有壓氣裝置，靠分閘過程中活塞與氣缸的相對運動，像打氣筒打氣一樣，使氣體壓力短時間內(nèi)迅速升高，形成高壓氣體吹拂電弧，使之熄滅，動觸頭的運動速度決定了吹氣量的大小，一旦分閘操作結束，壓氣作用隨即消失，觸頭間恢復為低壓氣體。（3）特點：單壓式滅弧室結構簡單、造價低、性能良好，大多應用在110kV以上的高壓電網(wǎng)中，開斷電流可達幾十個千安。目前單壓式斷路器額定開斷電流已達80kA，單斷口的電壓已達到550kV。3.斷路器的分類（1）瓷柱式：開斷元件安裝在絕緣支柱上，使處于高電位的觸頭、導電部分及滅弧室與地電位絕緣，絕緣支柱則安裝在接地的基座上。（2）罐式：開斷元件安裝在接地的箱殼中，其間的絕緣依靠氣體來承擔，導電部分經(jīng)套管引入，結構比較穩(wěn)定，常在高壓和超高壓斷路器中使用，抗震性能好。4.斷路器的優(yōu)缺點（1）優(yōu)點：①開斷性能好，開斷電流大，燃弧時間短，不會產(chǎn)生重燃過電壓；②允許開關的次數(shù)多，適于頻繁操作，檢修周期長；③結構簡單，由于滅弧罩斷口耐壓高，使其斷口數(shù)和絕緣支柱數(shù)減少；④結構緊湊，體積小，占地面積?。虎輾怏w是惰性氣體，沒有火災危險。（2）缺點：斷路器加工精度要求高，密封性能要求好，檢測要求嚴格，價格高。引導教學、分組討論分組討論完成任