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SF6高压断路器开断短路电流的剖析讨论

1 引言

  目前SF6断路器在系统中大量运用,SF6断路器与以前的油断路器相比,很重要的一个优点就是灭弧机理的改良,从而延长了运用寿命,减少了运转检修工作。
    随着电力走向市场,对供电牢靠性的请求越来越高,电气设备的状态检修正逐渐展开,对SF6高压断路器而言,许多厂家对密封、机构传动等在机械寿命内都能够做到免维护,肯定高压断路器停电检修或改换主要依据其开断短路电流的次数。因而,在高压断路器设备的招标中,断路器开断额定短路电流的次数已成为一个重要指标。

   2 SF6断路器的主要灭弧方式
  2.1 变开距灭弧构造的主要方式
近年来大量进口和合资厂的断路器引进电力系统,主要有SIEMENS、ABB、ALSTOM、AEG等公司的产品。这类断路器都采用SF6作为绝缘介质,绝大多数消费厂消费的110 kV及以上的断路器灭弧室构造采用的都是变开距灭弧构造。其灭弧原理不外乎自能式、压气式、自能压气式三种方式。压气式建压快,触头不易磨损,在开断小电流时容易发作截流;自能式建压慢,对电弧触头易烧损,开断小电流时牢靠性不高;自能压气式将两种方式分离起来,开断大电流用自能原理,开断小电流用吹气原理。另外国内的一些断路器消费厂也引进国外技术开发了局部产品,如西安高压开关厂的LW14(15)、平顶山高压开关厂的LW6等型号断路器。 请登陆:高压开关网 阅读更多信息

   2.2 SIEMENS定开距灭弧构造的特性

   IEMENS公司消费的220 kV及以上断路器的灭弧室构造采用的是定开距压气式双向内放射灭弧原理。两个配置有耐弧的石墨触头的静触头固定不动,由连杆带动引弧部位镶有引弧石墨园环的桥式动触头运动,完成断路器的分合闸。定开距灭弧室的石墨喷嘴是其主要特性,加工准确,电场平均,耐弧性能极好,从而延长了电寿命。目前SIEMENS也已开端消费220 kV变开距灭弧原理的断路器。

   3 短路开断实验

  断路器的短路开断实验必需要有大容量的电源,即在短时间内能提供相当于电力系统短路时那样大的容量。当断路器的额定参数进步后,由于受实验程度和条件的限制,即便选择合成实验的办法(实验时用两个电源,一个供应电流,另一个供应电压)也难以满足实验请求,必需选择合理有效的实验办法。
目前国内断路器的开断实验由整体实验、单相实验和单元实验三种方式。整体实验是在组装完好的三相断路器上依照断路器规则的额定电压和额定短路开断电流停止三相实验。这种实验最接近于实践开断状况,考核产品的性能最真实。但请求的实验容量和断路器的额定短路开断容量相等,实验投资相当大,关于大容量断路器简直不可能。普通整体实验仅限于35 kV及以下,额定开断电流31.5kA及以下的断路器。
 

    关于110 kV及以上的断路器都采用单相实验的办法,若断路器的额定电压为U,额定短路开断电流为Is,整体实验请求的容量为P=√3UIs,单相实验时思索首开相系数1.3,因此实验设备的容量P1=1.3UP IS=1.3U/√3×IS=0.43P。因而各相分装的三相断路器绝大局部用单相实验来考核断路器的开断才能。过去大量运用的SW6、SW2等型号断路器的额定短路开断都能考核到每一相。如西高厂的SW6阐明书中明白不经任何检修,SW6能连续13次开断额定短路电流,我们的了解就是每一相都能开断13次额定短路电流。
  4 SF6断路器的短路开断次数剖析
  4.1 变开距灭弧构造断路器的短路开断次数
断路器开断短路电流次数是决议断路器能否停止检修的主要根据,普通在SF6断路器的标书中请求短路开断次数>20次以保证一定的免维护运用期。这里存在一个问题,简直一切的消费厂在招标文件中都承诺短路开断次数>20次,但查阅它们的短路开断次数与开断电流的关系曲线,除了SIEMENS采用定开距构造的断路器外,均达不到20次的请求。
如SIEMENS的110 kV 3AP1FG型,额定短路开断电流为40 kV,曲线反映满容量开断次数为17次;AEG公司110 kVS1-123 F1/3131型,额定短路开断电流为31.5 kV,曲线反映满容量开断次数为15次;ALSTOM的220 kV的FXT14F型,额定短路开断电流为40 kV,曲线反映满容量开断次数为10次;SIEMENS的220 kV的3AP1-FI型,额定短路开断电流为50 kV,曲线反映满容量开断次数仅为6次。国内厂家普通不提供曲线,如西高厂在LW15型断路器阐明书中间接提到引荐的主触头检修周期为额定短路电流开断约20次。 请登陆:高压开关网 阅读更多信息
为什么会这样呢?应该说用户在招标文件中提到的请求断路器短路电流开断次数>20次的指标,是按单相考核的,由于前面曾经阐明110 kV以上断路器的开断实验是分相停止的。而消费厂的解释是高压系统接地毛病为主要毛病,从概率上讲单相能开断7次,三相就能开断20次以上,实践上每相满容量开断20次是达不到的。从世界上目前的断路器构造设计和工艺程度来看,变开距自能压气灭弧断路器,220 kV的满容量开断不大于10次,110 kV的不大于20次。

   4.2 定开距灭弧构造断路器短路开断次数

   SIEMENS的定开距压气灭弧断路器的确能到达额定短路开断20次的请求,其220 kV的3AQ1-EE断路器额定短路开断电流50 kV的能够满容量开断20次,40 kV的能够开断25次。但也有利有弊:定开距灭弧室断口的绝缘裕度比变开距构造小;导电触头和石墨弧触头连在一同,导电触头容易受电弧影响;操作功大,对机构请求高,普通采用液压机构才干满足请求;运动及传动部件多,构造复杂,对设计和装置工艺请求高;价钱较高。
变开距自能压气灭弧断路器应用短路电流中的能量去加热SF6气体,遮断短路电流所需工作压力并非来自断路器的操作机构,这样操作机构就能够设计成特别简单牢靠,即采用弹簧机构或液压弹簧机构。
   5 SF6断路器短路开断次数的选择和倡议
   5.1 短路开断电流的剖析

   DL/T615-1997规范规则的交流高压断路器额定参数中,额定短路开断电流是指额定短路电流中交流重量的有效值。而通常我们以为额定短路开断电流表征的是断路器在端部短路下的开断才能,它由两局部合成:交流重量有效值和直流重量百分数。
通常系统短路电流中的直流重量衰减时间常数为45 ms,而断路器的实践开断电流值指断路器动作后在触头别离霎时的三相短路电流值,并不是短路后0s的数值,由于现代高压、超高压的断路器分闸时间都很短,普通在0.04 s,计及电弧熄灭时间,继电维护动作时间,触头别离霎时已是短路发作之后的0.08~0.1 s,此时短路电流已有一定的衰减。当断路器装置处在电气上与发电机足够远时,短路电流中交流电流的衰减能够疏忽。所以选用断路器时,其额定短路开断电流不小于装置处的系统短路电流有效值就能够了。
  
    5.2 设备招标文件对开断次数的提法
首先标书上提的请求应严厉明白、契合实践。额定短路电流开断次数指明是单相开断次数,由于提三相开断次数概念不清,可了解为三相短路开断数,也可了解为3个单相的开断数累计。对开断短路电流31.5 kA或40 kA的110 kV断路器,目前都达不到20次单相开断的请求,能够提出单相开断15次的请求。220 kV的开关假如提20次,目前能做到的也只要SIEMENS一家,关于招标也无意义,也要修正,能够将50 kA的定为6次,40 kA的定为10次较为适合。
  5.3 断路器额定短路开断次数的合理选择
我国1993年版的《城市电力网规划设计导则》中明白规则为了获得合理的经济效益,城市各级电压的短路容量应该从网络的设计、变压器的容量、阻抗的选择、运转方式等方面停止控制,使各级电压断路器的开断电流以及设备的动热稳定电流得到配合,通常220 kV断路器选择40 kA,110 kV断路器选择31.5 kA或40 kA。
实践上除极个别500 kV变电所的220 kV母线,大局部220 kV母线短路容量远小于40 kA。另一方面,SF6断路器短路开断次数与短路开断电流关系根本契合∑nI2=C公式,即短路开断次数与短路开断电流的平方成反比。例如我局220kV闻堰变220母线短路容量为9804MVA,约25.7kA,所用断路器为40 kA的LW15型,依照消费厂提供的约20 kA次的开断数,单相开断约7次。则断路器近区可开断次数均为n=7×40 2/25.7 2=16.9。因而对220 kV断路器的选择要脚踏实地,短路开断次数固然重要但不用刻意追求,只需满足运转请求即可。
变开距构造的断路器固然开断次数不及定开距构造断路器,但机构简单、构造轻巧、运转维护工作少、价钱廉价,也是较好的选择。目前110kV断路器自身满容量开断普通可到达15次以上,而且额定短路开断电流与110系统短路电流相比有较大的裕度。完整满足运转请求。如选择31.5 kA开断次数为15次的断路器在20 kA系统中运转,依照公式计算,近区开断次数可到达37次,寿命期内能够做到免维护。
  
    5.4 断路器短路开断的运转统计

  平常运转工作中对开断短路的统计也要全面认真。如今220 kV变电所都有毛病录波器,而且微机维护大量采用,断路器自身也有动作计数器,为根底统计发明了条件。普通线路毛病能够肯定相间还是单相,短路电流的数量。这些根底工作为断路器的检修提供根据,做到对症下药。

   6 完毕语

   SF6断路器额定短路开断电流是其主要技术参数,而额定短路电流开断次数反映了开断短路电流的性能,是评价断路器运用寿命和展开断路器状态检修的重要根据。我们对SF6断路器额定短路电流开断次数要有比拟全面的认识,在选择断路器战争时运转维护时,对这个指标要认真谨慎,综合思索。

  以上对高压断路器开断短路电流的剖析讨论,希望能为今后设备的选型、运转检修提供一些协助。

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