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高压断路器常见问题

TECHNOLOGY

技术文章

高压断路器常见问题

作者:
武高电测
2019/04/08 10:42
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【摘要】:
1、高压断路器的用途是什么?  答:在发电厂和变电所中,高压断路器是1000KV以上电路中的主要控制设备。在正常运行时,用来接通或断开电路的负荷电流;故障时,用来迅速断开短路电流,切除故障。  2、对高压断路器有什么基本要求?  答:对断路器的基本要求有以下几点:(1)在合闸状态时应为良好的导体。(2)在合闸状态时应具有良好的绝缘性。(3)在开断规定的短路电流时,应有足够的开断能力和尽可能短的开断
1、 高压断路器的用途是什么?
  答:在发电厂和变电所中,高压断路器是1000KV以上电路中的主要控制设备。在正常运行时,用来接通或断开电路的负荷电流;故障时,用来迅速断开短路电流,切除故障。
  2、 对高压断路器有什么基本要求?
  答:对断路器的基本要求有以下几点:(1)在合闸状态时应为良好的导体。(2)在合闸状态时应具有良好的绝缘性。(3)在开断规定的短路电流时,应有足够的开断能力和尽可能短的开断时间。(4)在接通规定的短路电流时,短时间内断路器的触头不能产生熔焊等情况。(5)在制造厂给定的技术条件下,高压断路器要能长期可靠地工作,有一定的机械寿命和电气寿命要求。此外,高压断路器还应具有结构简单、安装和检修方便、体积小、重量轻等优点。
  3、高压断路器有哪些类型?
  答:根据断路器安装地点,可分为户内和户外两种。根据断路器使用的灭弧介质,可分为以下几种类型:
  (1)油断路器。油断路器是以绝缘油为灭弧介质。可分为多油断路器和少油断路器。在多油断路器中,油不仅作为灭弧介质,而且还作为绝缘介质,因此用油量多,体积大。在少油断路器中,油只作为灭弧介质,因此用油量少体积小,耗用钢材少。
  (2)空气断路器。空气断路器是以压缩空气作为灭弧介质,此种介质防火、防爆、无毒、无腐蚀性,取用方便。空气断路器属于他能式断路器,靠压缩空气吹动电弧使之冷却,在电弧达到零值时,迅速将弧道中的离子吹走或使之复合而实现灭弧。空气断路器开断能力强,开断时间短,但结构复杂,工艺要求高,有色金属消耗多,因此,空气断路器一般应用在110KV及以上的电力系统中。
  (3)六氟化硫(SF6)断路器。SF6断路器采用具有优良灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质,具有开断能力强、动作快、体积小等优点,但金属消耗多,价格较贵。近年来SF6断路器发展很快,在高压和超高压系统中得到广泛应用。尤其以SF6断路器为主体的封闭式组合电器,是高压和超高压电器的重要发展方向。
  (4)真空断路器。真空断路器是在高度真空中灭弧。真空中的电弧是在触头分离时电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。电弧中的离子和电子迅速向周围空间扩散。当电弧电流到达零值时,触头间的粒子因扩散而消失的数量超过产生的数量时,电弧即不能维持而熄灭。真空断路器开断能力强,开断时间短、体积小、占用面积小、无噪声、无污染、寿命长,可以频繁操作,检修周期长。真空断路器目前在我国的配电系统中已逐渐得到广泛应用。此外,还有磁吹断路器和自产气断路器,它们具有防火防爆,使用方便等优点。但是一般额定电压不高,开断能力不大,主要用作配电用断路器。
  4、高压断路器的型号是怎样规定的?
  答:目前我国断路器型号根据国家技术标准的规定,一般由文字符号和数字按以下方式组成:其代表意义为:
  ①— 产品字母代号,用下列字母表示:S—少油断路器;D—多油断路器;K—空气断路器;L—六氟化硫断路器;Z—真空断路器;Q—产气断路器;C—磁吹断路器。
  ②—装置地点代号;N—户内,W—户外。
  ③—设计系列顺序号;以数字1、2、3……表示。
  ④—额定电压,KV。
  ⑤—其它补充工作特性标志,G—改进型,F—分相操作。
  ⑥—额定电流,A。
  ⑦—额定开断电流,KA。
  ⑧—特殊环境代号。
  5、高压断路器由哪几个部分组成,其各自的作用是什么?
  答:高压断路器由以下五个部分组成:通断元件,中间传动机构,操动机构,绝缘支撑件和基座。通断元件是断路器的核心部分,主电路的接通和断开由它来完成。主电路的通断,由操动机构接到操作指令后,经中间传动机构传送到通断元件,通断元件执行命令,使主电路接通或断开。通断元件包括有触头、导电部分、灭弧介质和灭弧室等,一般安放在绝缘支撑件上,使带电部分与地绝缘,而绝缘支撑件则安装在基座上。这些基本组成部分的结构,随断路器类型不同而异。
  6、何谓高压断路器的触头?
  它的质量和实际接触面积取决于什么?答:在高压断路器的导电回路中,通常把导体互相接触的导电处称为触头。触头往往是高压断路器导电回路中最薄弱的环节。触头的质量主要取决于触头的接触电阻。接触电阻与表面的实际接触面积、触头材料、触头所受压力、以及接触表面的洁净程度有关。试验证明触头的实际接触面积与触头本身的尺寸无关,而仅决定于加在触头上的压力和触头金属材料的抗压极限。
  7、概述隔离开关及其作用。
  答:隔离开关是在高压电气装置中保证工作安全的开关电器,结构简单,没有灭弧装置,不能用来接通和断开负荷电流电路。隔离开关的作用为:隔离电源,倒闸操作,接通和切断小电流电路。
  8、简述高压断路器的主要技术参数。
  答:通常用下列参数表征高压断路器的基本工作性能:
  (1)额定电压(标称电压):它是表征断路器绝缘强度的参数,它是断路器长期工作的标准电压。为了适应电力系统工作的要求,断路器又规定了与各级额定电压相应的zui高工作电压。对3—220KV各级,其zui高工作电压较额定电压约高15%左右;对330KV及以上,zui高工作电压较额定电压约高10%。断路器在zui高工作电压下,应能长期可靠地工作。
  (2)额定电流:它是表征断路器通过长期电流能力的参数,即断路器允许连续长期通过的zui大电流。
  (3)额定开断电流:它是表征断路器开断能力的参数。在额定电压下,断路器能保证可靠开断的zui大电流,称为额定开断电流,其单位用断路器触头分离瞬间短路电流周期分量有效值的千安数表示。当断路器在低于其额定电压的电网中工作时,其开断电流可以增大。但受灭弧室机械强度的限制,开断电流有一zui大值,称为极限开断电流。
  (4)动稳定电流:它是表征断路器通过短时电流能力的参数,反映断路器承受短路电流电动力效应的能力。断路器在合闸状态下或关合瞬间,允许通过的电流zui大峰值,称为电动稳定电流,又称为极限通过电流。断路器通过动稳定电流时,不能因电动力作用而损坏。
  (5)关合电流:是表征断路器关合电流能力的参数。因为断路器在接通电路时,电路中可能预伏有短路故障,此时断路器将关合很大的短路电流。这样,一方面由于短路电流的电动力减弱了合闸的操作力,另一方面由于触头尚未接触前发生击穿而产生电弧,可能使触头熔焊,从而使断路器造成损伤。断路器能够可靠关合的电流zui大峰值,称为额定关合电流。额定关合电流和动稳定电流在数值上是相等的,两者都等于额定开断电流的2.55倍。
  (6)热稳定电流和热稳定电流的持续时间:执稳定电流也是表征断路器通过短时电流能力的参数,但它反映断路器承受短路电流热效应的能力。热稳定电流是指断路器处于合闸状态下,在一定的持续时间内,所允许通过电流的zui大周期分量有效值,此时断路器不应因短时发热而损坏。国家标准规定:断路器的额定热稳定电流等于额定开断电流。额定热稳定电流的持续时间为2S,需要大于2S时,推荐4S。
  (7)合闸时间与分闸时间:这是表征断路器操作性能的参数。各种不同类型的断路器的分、合闸时间不同,但都要求动作迅速。合闸时间是指从断路器操动机构合闸线圈接通到主触头接触这段时间,断路器的分闸时间包括固有分闸时间和熄弧时间两部分。固有分闸时间是指从操动机构分闸线圈接通到触头分离这段时间。熄弧时间是指从触头分离到各相电弧熄灭为止这段时间。所以,分闸时间也称为全分闸时间。
  (8)操作循环:这也是表征断路器操作性能的指标。架空线路的短路故障大多是暂时性的,短路电流切断后,故障即迅速消失。因此,为了提高供电的可靠性和系统运行的稳定性,断路器应能承受一次或两次以上的关合、开断、或关合后立即开断的动作能力。此种按一定时间间隔进行多次分、合的操作称为操作循环。我国规定断路器的额定操作循环如下:自动重合闸操作循环:分——t’——合分——t——合分非自动重合闸操作循环:分——t——合分——t——合分其中 分——表示分闸动作;合分——表示合闸后立即分闸的动作; t’——无电流间隔时间,即断路器断开故障电路,从电弧熄灭起到电路重新自动接通的时间,标准时间为0.3S或0.5S,也即重合闸动作时间。 t——为运行人员强送电时间,标准时间为180S。
  9、何谓电气触头?对电气触头的基本要求是什么?
  答:电器中通过导体间的接触而导电的部位或部件,都称为电气触头(简称触头),如母线的接头、电器的接引处和开关电器的动、静触头等。对触头的要求有:(1)结构可靠。(2)具有良好的导电性能和zui小的接触电阻。
  (3)通过规定的电流时,发热温升不超过允许值。(4)通过短路电流时,具有足够的电动稳定性和热稳定性。(5)可开断的触头,还应具有足够的抗熔接和抗烧伤的性能。
  10、经常采用的减少接触电阻和防止触头氧化的措施有哪些?
  答:(1)采用电阻率和抗压强度低的材料制造触头。
  (2)利用弹簧或弹簧垫等,增加触头接触面间的压力。
  (3)对易氧化的铜、黄铜、青铜触头表面,镀一层锡、铅锡合金或银等保护层,防止因触头氧化使接触电阻增加。
  (4)在铝触头表面,涂上防止氧化的中性凡士林油层加以覆盖。
  (5)采用焊接的铜铝过渡接头。
  (6)可断触头在结构上,动、静触头间有一定的相对滑动,分合时可以擦去氧化层(称自洁作用),以减少接触电阻。
  11、简述电气触头的电动稳定性和热稳定性。
  答:所谓触头的电动稳定性,是指触头应具有足够的机械强度,能承受冲击短路电流通过时产生巨大电动力的作用而不发生变形、损坏和自动分闸等现象的能力。触头的热稳定性,则是指触头在短路电流通过期间,发热的zui高温度不超过触头短时发热的允许温度,这样才不至于造成触头熔接或退火等方面的损坏。当电流从触头少量的接触点流过时,方向发生了改变,出现了相反的横向电流,使触头间产生了推斥力,巨大的冲击短路电流通过时,有可能将动触头推开而自动跳闸;也可能使触头局部分离而产生电弧,冲击电流过后,触头复位发生熔接。为了提高触头的电动稳定性,可从触头结构上考虑利用短路电流所产生的电动力将触头压紧在一起,而要保持热稳定,则应限制接触电阻不超过允许值。
  12、电气触头的接触形式分几种?
  答:触头的接触形式有面接触、线接触和点接触三种。面接触需要有较大的压力才能使接触良好,自洁作用差,常用于电流较大的固定连接(如母线)和低压开关电器(如刀开关和插入式熔断器)。线接触应用zui广,即使在压力不大时接触处的压强较高,接触电阻较小,触头的自洁作用强。点接触的容量小,通常用于控制电器或开关电器的辅助触点。
  13、触头是如何分类的?
  答:电气触头按结构和工作特点,可分为可断触头、滑动触头和固定触头三类。可断触头是开关电器中不可缺少的部分,按其结构不同,又可分为以下几种:
  (1)刀形触头:其结构简单,分为面接触和线接触,广泛应用于低压开关和高压隔离开关。
  (2)对接式触头:具有结构简单、动作速度快的特点,但接触面不稳定,随压力变化较大,动作时容易发生弹跳,无自洁作用,触头容易被电弧烧伤。这种触头常用于额定电流在1000A以下和低于500A的配电断路器中。
  (3)楔入形(触指)触头:由用双头螺栓套弹簧压装在导电座上的成对触片和楔形触块组成,一般楔形触块作为动触头,但也有反过来将楔形触块作静触头,夹在导电座上的触片作动触头的。这种触头在动、静触头的接触中,相互磨擦,接触面得以自动清扫。它的电动稳定性较高,有自洁作用,增加触片和楔块的组数可能增大额定电流,但横向尺寸也增加了,使装配发生困难。工作电流一般限制在5000A以下,zui高可达12000A。触头的工作表面容易被电弧烧伤,一般只作主触头而不作灭弧触头。
  (4)插入式(梅花形)触头:静触头是由多片梯形触指组成。分为有挠性导电片和无挠性导电片两种。有挠性导电片的插座,触指上有一凹槽,槽内嵌入绝缘套,放进螺管弹簧,以保证触指对导电杆的压力,弹簧另一端由圆环支持,可以沿导电杆(动触头)的周围稍微调节触指位置。触指通过挠性导电片与触头底座连接。无挠性导电片的插座,取消了结构复杂和性能不稳定的导电片,利用弹簧直接将触指压在导电座上。动触头为圆形铜导电杆,为了增加触头的抗弧能力,常常在触头座外套端部加装铜钨合金保护环,在导电杆端部加装铜钨合金的耐弧头。接通时,导电杆插在插座内,梯形触指被弹簧压在导电杆上,利用插座内径与导电杆的适当配合,使每片触指与导电杆形成两条线接触,接触可靠。同时,动静触头间的压力方向与运动方向垂直,触头接通时的弹跳小。动、静触头相对运动时产生磨擦,有自洁作用。短路电流通过时,由于触指间和触指与导电杆之间电流方向一致,电动力趋向将触指压向导电杆,动稳定性好,但这种触头结构比较复杂,允许通过的电流也受到限制,且开断时间较长。也多应用在35KV以下的配电电网中。滑动触头是保持动、静触头间既能相对运动又不分离的连接。分为Z形触指式滑动触头和滚动式滑动触头。
  (1)Z形触指式滑动触头:结构与插座式触头相似。它是将Z形触指装在导电座内,用弹簧保持触指位置,并将触指的两侧分别压向导电杆与导电座而构成。它的优点是:高度小,装配简单,没有导电片,接触稳定,有自洁作用,所以应用很广。
  (2)滚动式滑动触头:动触头为圆形导电杆,定触头是由两根圆杆导电座和成对装在导电杆和导电座之间的紫铜滚轮所组成,滚轮两侧装有弹簧,借助弹簧的压力,保持滚轮和导电杆、滚轮与导电座之间的接触。电流就在导电杆、滚轮、导电座之间传导。由于动触头是运动的,滚动磨擦阻力小,触头的自洁作用差。多用作高压断动器的中间触头。
  14、SF6气体有哪些化学和物理性质?
  答:SF6气体是无色、无臭、无毒、不燃的惰性气体。它的化学性质非常稳定,在大气压下以及温度高达500℃的情况下,都具有高度的化学稳定性。一般认为,在电气设备允许的温度范围内,SF6对断路器的材料没有腐蚀作用,因此断路器的检修周期长,检修工作量少。在电弧高温作用下,很少量的SF6会分解为有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等,但在电弧过零值后,很快又再结合成SF6。因此,长期密封使用的SF6,虽经多次灭弧作用,也不会减少或变质。电弧分解物的多少与SF6中所含水份有关,因此,把水份控制在规定值下是十分重要的。常用活性氧化铝或活性炭、合成沸石等吸附剂,清除水分和电弧分解产物。 SF6气体混入空气时,会使绝缘强度下降,因此断路器及其贮气设备应保持密封。 SF6容易液化,液化温度与压力有关,压力升高时液化温度也增高,所以SF6气体都不采用过高的压力,以使其保持气态。双压式断路器,高压侧压力为1.5MPa左右;单压式断路器,压力为0.3—0.5Mpa。
  15、SF6气体有哪些电气特性?
  答:(1)SF6分子很容易吸附自由电子,形成负离子,具有较强的电负性。但在一定电场下,这些离子很难积累足够的能量导致气体电离。同时因为气体中的自由电子减少,还降低了这些电子容易使气体被击穿的危害。因此,SF6气体具有良好的绝缘性能,在均匀电场中SF6的绝缘强度比空气大2—3倍,在0.3Mpa压力下,绝缘强度超过变压器油。但在不均匀电场中,其绝缘强度会下降,因此六氟化硫断路器的部件多呈同心圆状,以使电场均匀。
  (2) SF6分子具有较强的电负性,使SF6具有强大的灭弧能力。因为SF6分子吸附自由电子后变为负离子,负离子容易和正离子复合形成中性分子,使电弧空间的导电性能很快消失。特别在电弧电流接近零值时,这种作用更加显著。如果例用SF6气体吹弧,使大量新鲜的SF6分子不断和电弧接触则灭弧更加迅速。由于SF6气体灭弧能力强,从导电电弧向绝缘体变化速度特别快,所以SF6断路器的开断电流大,开断时间短。在同一电压等级,同一开断电流和其它条件相同的条件下,SF6断路器的串联断口较少。(3)SF6气体是多原子的分子气体,在电弧高温下分解和电离的情况非常复杂。SF6气体中弧心部分导热率低,温度高,电导率大,其外焰部分导热率高,温度低,电导率小,所以电弧电流几乎集中在弧心部分。因此,在SF6气体中,可以看到很细、很亮的电弧,几乎看不到外焰部位。这也是SF6气体灭弧时间短的原因之一。当电弧电流减小趋近于零值时,SF6分子此时电负性显著,从而使电流保持连续,可使细小的弧心一直存在到极小的电流范围。SF6电弧的这种特点,使断路器开断小电流时,也不会由于截流作用而产生操作过电压。
  16、利用SF6气体吹弧与利用空气吹弧有什么不同?
  答:利用SF6气体吹弧与利用空气吹弧在外形上十分相似,但实际灭弧原理不同。空气吹弧主要是冷却电弧,而SF6气体吹弧主要是利用SF6分子与电弧不断接触进行灭弧,SF6气体的灭弧能力较空气大100倍。
  17、SF6断路器有哪几种类型?
  答:SF6断路器的类型按灭弧方式分,有单压式和双压式;按总体结构分,有落地箱式和支柱瓷套式。
  18、简述单压式和双压式SF6断路器的工作原理?
  答:单压式SF6断路器只有一种较低的压力系统,即只有0.3—0.6MPa压力(表压)的SF6气体作为断路器的内绝缘。在断路器开断过程中,由动触头带动压气活塞或压气罩,利用压缩气流吹熄电弧。分闸完毕,压气作用停止,分离的动、静触头处在低压的SF6气体中。双压式SF6断路器内部有高压区和低压区,低压区0.3—0.6MPa的SF6气体作为断路器的主绝缘。在分闸过程中,排气阀开启,利用高压区约1.5MPa的气体吹熄电弧。分闸完毕,动、静触头处于低压气体或高压气体中。高压区喷向低压区的气体,再经气体循环系统和压缩气体打回高压区。
  19、SF6断路器灭弧室有哪些类型?
  答:SF6断路器灭弧室结构按灭弧介质的压力不同,分双压式和单压式两种,但双压式由于结构复杂、辅助设备多,目前一般不采用。按吹弧方向不同,可分为双吹式、单吹式、外吹式和内吹式。按触头运动方向不同,分为定熄弧距(也称为定开距)和变熄弧距(也称为变开距)。另外,代表zui新发展和研究的还有自能式灭弧室。
  20、变熄弧距灭弧室是怎样工作的?
  答:这类灭弧室中的活塞固定不动。当分闸时,操动机构通过绝缘拉杆使带有动触头和绝缘喷口的工作缸运动,在活塞与压气缸之间产生压力,等到绝缘喷口脱离静触头后,触头间产生电弧。同时压气缸内气体在压力作用之下吹向电弧,使电弧熄灭。在这种灭弧室结构中,电弧可能在触头运动的过程中熄灭,所以称为变熄弧距。变熄弧距式灭弧室在目前国内运行的SF6断路器中普遍应用。
  21、定熄弧距灭弧室是怎样工作的?
  答:定熄弧距灭弧室中有两个开距不变的喷嘴触头,动触头和压气缸可以操动机构的带动下一起沿喷嘴触头移动。当分闸时,操动机构带着动触头和压气缸运动,在固定不动的活塞与压气缸之构带着动触头和压气缸运动,在固定不动的活塞与压气缸之间的SF6被压缩,产生高气压。当动触头脱离一侧的喷嘴触头后,产生电弧,而且被压缩的SF6气体产生向触头内吹弧作用,使电弧熄灭。这种灭弧室在国内外产品中应用也不少。
  22、变熄弧距和定熄弧距灭弧室各有什么特点?
  答:(1)气体利用率。变熄弧距的气吹时间比较长,压气缸内的气体利用率高。定熄弧距吹弧时间短促,压气缸内的气体利用率稍差。
  (2)断口情况。变熄弧距的开距大,断口间的电场稍差,绝缘喷嘴置于断口之间,经电弧多次烧伤后,可能影响触头绝缘。定熄弧距的开距短,断口间电场比较均匀,绝缘行不通稳定。
  (3)开断能力。变熄弧距的电弧拉得较长,弧压高,电弧能量大,不利于提高开断容量。定熄弧距的电弧开距一定,弧压低,电弧能量小,有利于开断电弧。
  (4)喷嘴设计,变熄弧距的触头与喷嘴分开,有利于喷嘴zui佳形状的设计,提高气吹效果。定熄弧距的气流经触头喷嘴内吹,形状、尺寸均有一定限制,不利于所吹。
  (5)行程与金属短接时间。变熄弧距可动部分的行程较小,超行程与金属短接时间也较短。定熄弧距的行程较大,超行程与金属短接时间较长。
  23、膨胀式(自能压气式)灭弧室是怎样工作的?
  答:这种灭弧室内有大小两个喷嘴,小喷嘴作为动触头,更重要的是它与变熄弧距灭弧室相比,在压气缸上附加了热膨胀室。热膨胀室与压气缸用热膨胀室阀片相通,当热膨胀室压力增大到一定程度时,该阀片关闭。开断大电流时,在动触头离开静触头瞬间,大电流引起的电弧使热膨胀室内压力骤增,热膨胀室阀片关闭。当电弧电流过零时,热膨胀室贮存的高压气流将电弧熄灭。而动触头在操动机构带动下,继续往下运动。当压气缸压力超过压气缸回气阀的反作用力时,回气阀片打开,使气缸内过高的压力释放,且回气阀片一旦打开,要维持继续分闸的压力不是很大,故不需要分闸弹簧有太大的能量,因此操动机构的输出功较小。在小电流开断时,电弧能量不大,热膨胀室压力不是很高,压气缸压出的气体途经热膨胀室熄灭小电流电弧,不会发生截流与产生高的过电压。由于大喷嘴和热膨胀室的存在,使电弧熄灭后,在动静触头之间保持着较高的气压,有较好的绝缘强度,不会发生击穿而导致开断失败。
  24、利用膨胀式灭弧室结构制成的断路器有哪些优点?
  答:①具有较好的可靠性。由于需要操作能量少,可采用故障率较低、不受气象、海拔高度、环境影响的弹簧机构。
  ②在正常的工作条件下几乎不需要维修。
  ③安装容易、体积小、耗材少、对瓷瓶强度的要求低、轻巧、结构简单。
  ④由于需要的操动能量少,因此对架构、基础的冲击力小。
  ⑤具有比较低的噪声水平,因而可装设在居民住宅区。
  ⑥不仅适用于大变电所,也适用于边远山区、农村小变电所。
  25、简述500KVSF6断路器限制合闸及重合闸操作过电压的主要措施及分类。
  答:为了限制合闸及重合闸的操作过电压,500KV SF6断路器主要采取在断口上并联合闸电阻的方式。一般每相合闸并联电阻值在400Ω左右,电阻片是由碳质烧结而成,外形与避雷器阀片很相似,但其热容量要大得多。按其设计安装方式可分如下两类:一类是合闸电阻片与辅助断口均置于同一套管内,也可把电阻片布置在辅助断口两侧,使电阻片在工作发热后更有利于热量扩散。另一类是合闸电阻片与辅助断口不在同一瓷套内,而是各自成独立元件,串联后关联在灭弧室两侧。按其工作原理,可分成以下两种:一种是合闸电阻在断路器合闸后,其辅助触头退回原位。另一种是合闸电阻在断路器合闸后被短接,但其辅助触头并不分离,分闸后才退回原有状态,等待下一次合闸操作。
  26、断路器操动机构有何作用?
  答:操动机构是完成断路器分、合闸操作的动力能源,是断路器的重要组成部分,操动机构的性能好坏,直接影响到断路器的正常工作。
  27、操动机构应满足哪些基本要求?
  答:①应有足够的操作功率。②要求动作迅速。③要求操作机构工作可靠、结构简单、体积小、重量轻、操作方便。
  28、SF6断路器配用哪几种操动机构?
  答:SF6断路器主要配用弹簧储能操动机构、液压操动机构和气动操动机构。后两种主要用于220KV及以上电压等级SF6断路器。110KV及以下电压等级三类都有使用。
  29、液压操动机构如何分类?
  答:液压操动机构按储能方式,可分为非储能式和储能式。前者一般用于隔离开关,后者多用于35KV及以上的高压少油断路器及110KV及以上单压式SF6断路器。按液压作用方式,可分为单向液压传动和双向液压传动。按传动方式,分为间接(机械—液压混合)传动和直接(全液压)传动。按充压方式分为瞬时充压式、常高压保持式、瞬时失压—常高压保持式。
  30、液压操动机构有什么特点?
  答:由于液压操动机构利用液体的不可压缩原理,以液压油为传递介质,将高压油送入工作缸两侧来实现断路器分合闸,因此其具有如下特性:输出功大,时延小,反应快,负荷特性配合较好,噪声小,速度易调变,可靠性高,维护简便。其主要不足是加工工艺要求高,如制造、装配不良易渗油等,另外,速度特性易受环境影响。
  31、常高压保持式液压操动机构的主要构成及各部件的作用是什么?
  答:常高压保持式液压机构主要由储能元件、控制元件、操作执行元件、辅助元件和电气元件等一部分组成。储能元件由蓄能器、消振容器、滤油器、手力泵和油泵组成。蓄能器由活塞分开,上部一般充氮气。当电动机驱动油泵时,油从油箱抽出送至蓄能器下部,从而压缩氮气而储能。消振容器用以消除油泵打压时的压力波动。滤油器保证进入高压油路的油液无杂质。手力泵在调整、检测及电动泵发生故障时或无电源时升压或补压。油泵将油送至蓄能器,从而储存能量。控制元件主要由阀系统组成,主要做为储能元件和执行元件的中间连接,给出分、合闸动作的液压脉冲信号,去控制操作元件。操作元件由工作缸、压力开关、安全阀、放油阀组成。工作缸借助连接件与断路器本体相连,受控制元件控制,zui终驱动断路器实现分、合闸动作。压力开关用以控制电动泵起动、停止、分合闸闭锁等。安全阀用以释放故障情况引起的过压,以避免损坏液压元件。放油阀在调试或检修时用以释放油压。辅助元件由信号缸、油箱、排气阀、压力检测器、辅助储油器构成。信号缸带动辅助开关切换控制线路,有的还带动分合闸指示器和计数器。油箱为储油容器,平时与大气相通,操作时因工作缸排油,将会使它的内部压力瞬时升高。排气阀在液压系统压力建立之前,用以排尽工作缸、管道内气体,以免影响动作时间和速度特性。压力检测器用来测量液压系统压力值。辅助储油器,为了充分利用液压能量,减少工作缸分闸排油时的阻力,以提高分闸速度。电气元件由分合闸线圈、加热器、微动开关组成。分合闸线圈用以操作电磁阀(一级阀)。加热器在外界低温时用以保护机构箱温度,防止油流冻结和驱散箱内潮气,有手动和电动两种。微动开关作为分、合闸闭锁触头和油泵启动、停止用触点,同时给主控室转换信号,以便起到监控作用。
  32、常高压保持式液压操动机构是如何工作的?
  答:工作缸分闸腔与蓄能器直接连通,因此处于常高压。合闸腔则通过阀来控制。主要工作原理是:合闸时蓄能器中的高压油进入合闸腔,由于合闸腔承压面积大于分闸腔,使活塞快速向合闸方向运动,实现合闸。分闸时合闸腔内高压油泄至低压油箱,在分闸腔高压油的作用下,活塞向分闸方向运动,实现快速分闸。
  33、液压操动机构SF6断路器有哪些自卫防护功能及措施?
  答:(1)油泵超时运转闭锁。一般当油泵电动机运转超过3—5min时,时间继电器的常闭延时触点打开,切断电机电源。
  (2)防慢分闭锁。 ①电气闭锁。当断路器和隔离开关处于合闸位置时,如果出现油压非常低或降至零压时,油泵电机将闭锁,不起动。 ②慢分阀。有三种方法:方法一是将二级阀活塞锁住或加装了防慢分装置。方法二是在三级阀处设置手动阀,当油压降至零 时,将手动阀拧紧,使油压系统保持在合闸位置,当油压重新建立后松开此阀。方法三是设置管状差动锥阀,不论开关在分、合闸位置,只要系统一旦建立压力,该管状锥阀均产生一个维持在分、合闸位置的自保持力。 ③机械法。利用机械手段将工作缸活塞杆维持在合闸位置,待机械故障处理完毕,即可拆除机械支承。
  (3)有两套完全相同且互相独立的分闸回路,有主分闸回路和副分闸回路,动作原理相同,保证了分闸可靠性。
  (4)防跳跃措施。在分闸命令和合闸命令同时施加的情况下,防跳跃继电器使分闸优先。防跳跃继电器由分闸命令直接启动,并通过合闸继电器的触点保持在得电位置,它们的触点完全切断合闸线圈回路,使断路器不能实现合闸,直到合闸信号完全解除。
  (5)油压低闭锁功能。当油压不足以保证断路器的合闸或油压下降至分闸闭锁值时,经微动开关使有关继电器得电,断开合闸启动回路、主副分闸启动回路,从而实现分合闸闭锁。
  (6)SF6压力低闭锁功能。当SF6气体压力因漏气降低到一定值时,使分、合闸闭锁继电器得电,将断路器闭锁在原来所在位置。
  (7)自动分闸功能。它分为两种情况:①当SF6气体压力降低至临界值时,三相分闸继电器得电,使断路器三相一致跳闸。②当油压下降到仅够分闸时,分闸继电器得电,使断路器三相自动分闸—“强分”。
  (8)“非全相”分闸功能。若发生了“非全相”的情况,“非全相”分闸继电器得电启动,经过一段已经整定好的延时,使三相分闸继电器得电,将断路器三相分闸。
  34、空气操动机构是怎样工作的?
  答:空气操动机构以压缩空气为动力,使断路器实现气动分闸,同时又使合闸弹簧储能,合闸时依靠合闸弹簧的释放能量,而不消耗压缩空气。
  35、空气操动机构有何特点?
  答:(1)结构简单,动作可靠,易损件少。
  (2)不存在慢分、慢合的问题,在分闸位置时由掣子锁死,在合闸位置时由合闸弹簧保持。
  (3)机械寿命长,其转动部分大都装有滚针轴承,减少了摩擦力,可单相操作10000不更换零件。
  (4)机构缓冲性能好,配用的合闸缓冲器直接与机械活塞相连,有效地消除了分、合闸时的操作冲击。
  (5)防跳跃措施好,在机械内配有电气防跳回路,能可靠地防止跳跃,二次控制可不装防跳跃回路。
  (6)保证断路器机械特性的稳定。断路器的分闸是靠压缩空气作为操作开关的动力源。在机构箱二次控制回路中的空气回路中的空气回路内装有空气压力开关,来控制空气压缩机自动启动与停止、控制空气低气压闭锁与重合闸操作的指示信号。空气压力形状的接通与断开与空气压力有关,与当时所处的环境温度无关。
  (7)减少了设备投资和维护工作量,每台断路器配有一台小型空气压缩机,保证储气罐内的气体压力,不需另配备电源。
  36、何谓断路器的弹簧操动机构?它有什么特点?
  答:弹簧操动机构是利用弹簧预先贮存的能量作为合闸动力,进行断路器的分、合闸操作的。只需要小容量的低压交流电源或直流电源。此种机构成套性强,不需配备附加设备,弹簧贮能时耗费功率小,但结构复杂,加工工艺及材料性能要求高且机构本身重量随操作功率的增加而急骤增大。目前,只适用于所需操作能量少的真空断路器、少油断路器、110KV及以下电压等级的SF6断路器和自能式灭弧室SF6断路器。
  37、SF6断路器中SF6气体水分的危害有哪些?
  答:在SF6断路器中SF6气体的水分会带来两个方面的危害:第一,SF6气体中的水分对SF6气体本身的绝缘强度影响不大,但对固体绝缘件(盘式绝缘子、绝缘拉杆等)表现凝露时会大大降低沿面闪络电压。第二,SF6气体中的水分还参与在电弧作用下SF6气体的分解反应,生成氟化氢等分解物,它们对SF6断路器内部的零部件有腐蚀作用,会降低绝缘件的绝缘电阻和破坏金属表面镀层,使产品受到严重损伤。运行经验表明,随着SF6气体中的水分增加,在电弧作用下,生成的许多有害分解物的量也会增加。
  38、SF6断路器SF6气体中水分有哪些来源?
  答:SF6气体中水分的来源有以下几个方面:(1)断路器的零部件或组件在制造厂装配过程中吸附过量的水分。(2)密封件的老化和渗漏。(3)各法兰面密封不严。(4)吸附剂的饱和和失效。(5)在测试SF6气体压力、水分以及补气过程中带入水分。
  39、运行中SF6气体水分与环境温度的关系怎样?
  答:一般来说,温度升高时水分值高,温度降低时水分值降低。
  40、SF6断路器SF6气体水分分布有何规律?
  答:其支柱中SF6气体水分值远大于灭弧室和合闸电阻中的值。
  41、SF6断路器SF6气体水分超标的现场处理和措施有哪些?
  答:主要有以下三种处理方法和措施:
  (1)抽真空、充高纯氮气和干燥SF6气体。这种方法对投入不久的SF6断路器效果显著,且停电处理时间短,工艺也比较容易操作和掌握。具体方法为:根据SF6气体水分受温度影响这一规律,利用高温季节,对现场水分超标设备抽真空,充入高纯度氮气去吸收设备中的水分,反复多次后再抽真空,并充入干燥的SF6气体。
  (2)外挂吸附罐。主要用于隔室中未加吸附剂的设备,且不需停电,易操作。
  (3)解体大修方法。这种方法比较适合长期运行后的SF6断路器,长期效果好,结合大修进行。
  42、SF6断路器运行中的主要监视项目有哪些?
  答:(1)检查断路器瓷套、瓷柱有无损伤、裂纹、放电闪络和严重污垢、锈蚀现象。
  (2)检查断路器接点、接头处有无过热及变色发红现象。
  (3)断路器实际分、合闸位置与机械、电气指示位置是否一致。
  (4)断路器与机构之间的传动连接是否正常。
  (5)机构油箱的油位是否正常。
  (6)油泵或空气压缩机每日起动次数。
  (7)监视压力表读数及当时环境温度(包括气压与油压的情况)
  (8)监视蓄能器的漏氮和进油情况及空气压缩系统的漏气和漏油情况。
  (9)液压系统和压缩空气系统的外泄情况。
  (10)加热器投入与切除情况,照明是否完好。
  (11)辅助开关触点转换正常与否。
  (12)机构箱门关紧与否。
  43、SF6断路器的大修项目有哪些?
  答:(1)SF6气体回收及处理。(2)灭弧室解体检修。(3)合闸电阻解体检修。(4)支柱装配解体检修。(5)操动机构解体检修。(6)联动箱检查。(7)关联电容检查试验。(8)修前、修后的电器及机械试验。(9)去锈、刷漆。 44、SF6断路器有哪些小修项目?答:(1)SF6气体水分测量。(2)检漏(必要时进行)。(3)清扫及检查断路器外观。(4)检查油过滤器或液压油的过滤或更换。(5)检查SF6气体压力值。(6)密度继电器的检校。(7)压力开关的检校。(8)液压元件的检查。(9)各种压力表的检校。(10)导电回路电阻测量。(11)并联电阻测量。(12)辅助回路及控制回路绝缘电阻测量。(13)并联电容值及介质损耗因数测量。(14)保压试验。(15)油泵(或空气压缩机)打压时间检查。(16)分、合闸后油压或气压检查。(17)动作电压的校验。(18)检查联锁、防跳跃及非全相合闸等辅助控制装置的动作特性。
  45、SF6断路器的检修周期是如何规定的?
  答:(1)本体大修周期,一般15年进行一次或结合具体断路器型式决定。
  (2)操动机构大修周期,凡是本体大修必须进行操动机构大修,另外还需7—8年进行一次。
  (3)小修周期,一般建议1—3年进行一次。
  (4)临时性检修:①开断故障电流次数达到规定值时。 ②开断短路电流或负荷电流达到规定值时。 ③机械操作次数达到规定值时。 ④存在有严重缺陷,影响安全运行时。
  46、SF6断路器交接或大修后试验项目有哪些?
  答:变电站接安装或大修后的SF6断路器,在带电投入运行前,需做如下试验:
  (1)绝缘电阻的测量。
  (2)耐压试验,只对110KV及以上罐式断路器和500KV定开距瓷柱式断路器的断口进行。
  (3)SF6气体的微量水含量。主要目的在于将断路器中水分控制在一定范围内,减少对绝缘、灭弧性能影响以及电弧分解物的产生。
  (4)测量每相导电回路电阻。主要检查断路器触头接触是否良好,在通过运行电流时,不导致触头异常温升。
  (5)断路器电容器的试验。可能及时发现不合格的电容器,避免发生异常事故。
  (6)断路器合闸电阻的投入时间及电阻值测量。检查合闸电阻是否能正确无误地投切,从而达到限制操作过电压的作用。
  (7)断路器特性试验。包括分、合闸时间及同期性测量、操动机构的试验、分、合闸线圈绝缘电阻及直流电阻等等。这一项是保证断路器能正确动作、开断额定电流及故障电流。
  (8)密封性试验。
  47、SF6断路器主要预防性试验项目有哪些?
  答:主要预防性试验项目,包括以下各项:
  (1)断路器内SF6气体的含水量测量。一般每1—3年一次,对瓷柱式SF6断路器,灭弧室与支柱、合闸电阻分开测量更为合理。
  (2)SF6气体检漏试验。必要时进行,按每个气室的年漏气率不大于1%考核。
  (3)绝缘电阻的测量。包括一次回路、辅助回路及控制回路绝缘电阻,一般每年一次。
  (4)电容器试验。一般每1—3年一次,特别要注意环境温度对电容器测量值的影响。
  (5)测量每相导电回路电阻。一般每年一次,应采用大电流测压降方法进行。
  (6)测量合闸电阻值及投入时间,必要时进行。
  (7)分、合闸电磁铁动作电压值。一般一年一次。
  (8)防慢分功能的检查。一般每年一次,该项目是保证断路器不发生慢分而引起爆炸的重要防范措施,必须严格进行。
     (9)SF6气压及液压操动机构、空气操动机构各压力值校对,保证操作机构正确动作。
  (10)各气压表、液压表、气体密度继电器校验,一般1—3年一次。
  48、SF6断路器实际位置与机械位置指示、电气位置指示不一致的原因是什么?
  答:SF6断路器实际位置与机械、电气位置指示不一致,其原因可能是断路器的操动机构与连杆机构脱节,或连杆机构与导电杆脱节,或机械指示器与连动机构脱节等,此时应将故障修好后再进行拉合闸。
  49、SF6断路器SF6气体压力过低或过高的危害有哪些?
  答:气压过低,将使断路器的灭弧能力降低。气压过高,将使断路器的机械寿命缩短,还可能造成SF6气体液化。
  50、SF6断路器漏气的危害和原因各是什么?
  答:SF6断路器漏气,会造成气体压力降低,影响断路器的安全运行。漏气的主要原因在于密封材料不好,两平面结合处接触不好,焊接质量不良,瓷件质量不良及安装工艺质量不好等。
  51、断路器引线接头及各外露接头过热的危害及原因是什么?
  答:接头是电路中最薄弱的地方,由于接头发热会造成电气设备和系统的停电事故。如发现接头有过热现象应及时处理。接头过热的原因为:施工质量不合格,如压接不紧而使接触电阻过大。检修不当,如接触面太粗糙。安装位置错误等。
  52、SF6断路器有哪些运行注意事项?
  答:SF6断路器应无漏气,压力正常。当SF6断路器内气体压力在一年之内在一年内下降超过规定值(0.04Mpa,即0.4表压)时,应将断路器退出运行,检查漏点。 SF6断路器满容量开断15次或运行10年应进行大修。 SF6断路器微水含量应符合厂家规定,一般不大于300PPM。 SF6断路器充气不能在雨天进行,不宜在雾天或空气湿度90%的条件下进行。如遇特殊情况须采取措施,以保证SF6气体不受潮。
  53、SF6断路器气体压力降低如何处理?
  答:SF6断路器利用SF6气体密度继电器(气体温度补偿压力开关)监视气体压力的变化。当SF6气压降至第一报警值时,密度继电器动作,发出“SF6压力低”信号,应进行如下处理:
  (1)检查压力表指示,检查是否漏气,确定信号报出是否正确。SF6气体严重漏泄时,如感觉有刺激气味,自感不适,应采取防止中毒的措施。
  (2)如果检查没有漏气,而属于长时间运行中的气压下降,应由专业人员带电补气。如果检查有漏气现象,且SF6气体压力下降至第二报警值时,密度继电器动作,报出“合跳闸闭锁”或“合闸闭锁”、“分闸闭锁”信号时,断路器不能跳合闸,应向调度员申请将断路器停止运行,并采取下列措施: ①取下操作保险,挂“禁止分闸”警告牌。 ②将故障断路器倒换到备用母线上或旁路母线上,经母联断路器或旁路断路器供电。 ③设法带电补气,不能带电补气者,负荷转移后停电补气。 ④严重缺气的断路器只能作隔离开关用。如不能由母联断路器或旁路断路器代替缺气断路器工作,应转移负荷,把缺气断路器的电流降为零后,再断开断路器。

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