高壓斷路器常見問題知識問答彙總

2019-02-16  來自: 廈門钜欣五金制品有限公司. 浏覽次數:168

 1、 高壓斷路器的用途是什麼?
  答:在發電廠和變電所中,高壓斷路器是1000KV以上電路中的主要控制設備。在正常運行時,用來接通或斷開電路的負荷電流;故障時,用來迅速斷開短路電流,切除故障。
  2、 對高壓斷路器有什麼基本要求?
  答:對斷路器的基本要求有以下幾點:(1)在合閘狀态時應為良好的導體。(2)在合閘狀态時應具有良好的絕緣性。(3)在開斷規定的短路電流時,應有足夠的開斷能力和盡可能短的開斷時間。(4)在接通規定的短路電流時,短時間内斷路器的觸頭不能産生熔焊等情況。(5)在制造廠給定的技術條件下,高壓斷路器要能長期可靠地工作,有一定的機械壽命和電氣壽命要求。此外,高壓斷路器還應具有結構簡單、安裝和檢修方便、體積小、重量輕等優點。
  3、高壓斷路器有哪些類型?
  答:根據斷路器安裝地點,可分為戶内和戶外兩種。根據斷路器使用的滅弧介質,可分為以下幾種類型:
  (1)油斷路器。油斷路器是以絕緣油為滅弧介質。可分為多油斷路器和少油斷路器。在多油斷路器中,油不僅作為滅弧介質,而且還作為絕緣介質,因此用油量多,體積大。在少油斷路器中,油隻作為滅弧介質,因此用油量少體積小,耗用鋼材少。
  (2)空氣斷路器。空氣斷路器是以壓縮空氣作為滅弧介質,此種介質防火、防爆、無毒、無腐蝕性,取用方便。空氣斷路器屬于他能式斷路器,靠壓縮空氣吹動電弧使之冷卻,在電弧達到零值時,迅速将弧道中的離子吹走或使之複合而實現滅弧。空氣斷路器開斷能力強,開斷時間短,但結構複雜,工藝要求高,有色金屬消耗多,因此,空氣斷路器一般應用在110KV及以上的電力系統中。
  (3)六氟化硫(SF6)斷路器。SF6斷路器采用具有優良滅弧能力和絕緣能力的SF6氣體作為滅弧介質,具有開斷能力強、動作快、體積小等優點,但金屬消耗多,價格較貴。近年來SF6斷路器發展很快,在高壓和超高壓系統中得到廣泛應用。尤其以SF6斷路器為主體的封閉式組合電器,是高壓和超高壓電器的重要發展方向。
  (4)真空斷路器。真空斷路器是在高度真空中滅弧。真空中的電弧是在觸頭分離時電極蒸發出來的金屬蒸汽中形成的。電弧中的離子和電子迅速向周圍空間擴散。當電弧電流到達零值時,觸頭間的粒子因擴散而消失的數量超過産生的數量時,電弧即不能維持而熄滅。真空斷路器開斷能力強,開斷時間短、體積小、占用面積小、無噪聲、無污染、壽命長,可以頻繁操作,檢修周期長。真空斷路器目前在我國的配電系統中已逐漸得到廣泛應用。此外,還有磁吹斷路器和自産氣斷路器,它們具有防火防爆,使用方便等優點。但是一般額定電壓不高,開斷能力不大,主要用作配電用斷路器。
  4、高壓斷路器的型号是怎樣規定的?
  答:目前我國斷路器型号根據國家技術标準的規定,一般由文字符号和數字按以下方式組成:其代表意義為:
  ①— 産品字母代号,用下列字母表示:S—少油斷路器;D—多油斷路器;K—空氣斷路器;L—六氟化硫斷路器;Z—真空斷路器;Q—産氣斷路器;C—磁吹斷路器。
  ②—裝置地點代号;N—戶内,W—戶外。
  ③—設計系列順序号;以數字1、2、3……表示。
  ④—額定電壓,KV。
  ⑤—其它補充工作特性标志,G—改進型,F—分相操作。
  ⑥—額定電流,A。
  ⑦—額定開斷電流,KA。
  ⑧—特殊環境代号。
  5、高壓斷路器由哪幾個部分組成,其各自的作用是什麼?
  答:高壓斷路器由以下五個部分組成:通斷元件,中間傳動機構,操動機構,絕緣支撐件和基座。通斷元件是斷路器的核心部分,主電路的接通和斷開由它來完成。主電路的通斷,由操動機構接到操作指令後,經中間傳動機構傳送到通斷元件,通斷元件執行命令,使主電路接通或斷開。通斷元件包括有觸頭、導電部分、滅弧介質和滅弧室等,一般安放在絕緣支撐件上,使帶電部分與地絕緣,而絕緣支撐件則安裝在基座上。這些基本組成部分的結構,随斷路器類型不同而異。
  6、何謂高壓斷路器的觸頭?
  它的質量和實際接觸面積取決于什麼?答:在高壓斷路器的導電回路中,通常把導體互相接觸的導電處稱為觸頭。觸頭往往是高壓斷路器導電回路中最薄弱的環節。觸頭的質量主要取決于觸頭的接觸電阻。接觸電阻與表面的實際接觸面積、觸頭材料、觸頭所受壓力、以及接觸表面的潔淨程度有關。試驗證明觸頭的實際接觸面積與觸頭本身的尺寸無關,而僅決定于加在觸頭上的壓力和觸頭金屬材料的抗壓極限。
  7、概述隔離開關及其作用。
  答:隔離開關是在高壓電氣裝置中保證工作安全的開關電器,結構簡單,沒有滅弧裝置,不能用來接通和斷開負荷電流電路。隔離開關的作用為:隔離電源,倒閘操作,接通和切斷小電流電路。
  8、簡述高壓斷路器的主要技術參數。
  答:通常用下列參數表征高壓斷路器的基本工作性能:
  (1)額定電壓(标稱電壓):它是表征斷路器絕緣強度的參數,它是斷路器長期工作的标準電壓。為了适應電力系統工作的要求,斷路器又規定了與各級額定電壓相應的最高工作電壓。對3—220KV各級,其最高工作電壓較額定電壓約高15%左右;對330KV及以上,最高工作電壓較額定電壓約高10%。斷路器在最高工作電壓下,應能長期可靠地工作。
  (2)額定電流:它是表征斷路器通過長期電流能力的參數,即斷路器允許連續長期通過的最大電流。
  (3)額定開斷電流:它是表征斷路器開斷能力的參數。在額定電壓下,斷路器能保證可靠開斷的最大電流,稱為額定開斷電流,其單位用斷路器觸頭分離瞬間短路電流周期分量有效值的千安數表示。當斷路器在低于其額定電壓的電網中工作時,其開斷電流可以增大。但受滅弧室機械強度的限制,開斷電流有一最大值,稱為極限開斷電流。
  (4)動穩定電流:它是表征斷路器通過短時電流能力的參數,反映斷路器承受短路電流電動力效應的能力。斷路器在合閘狀态下或關合瞬間,允許通過的電流最大峰值,稱為電動穩定電流,又稱為極限通過電流。斷路器通過動穩定電流時,不能因電動力作用而損壞。
  (5)關合電流:是表征斷路器關合電流能力的參數。因為斷路器在接通電路時,電路中可能預伏有短路故障,此時斷路器将關合很大的短路電流。這樣,一方面由于短路電流的電動力減弱了合閘的操作力,另一方面由于觸頭尚未接觸前發生擊穿而産生電弧,可能使觸頭熔焊,從而使斷路器造成損傷。斷路器能夠可靠關合的電流最大峰值,稱為額定關合電流。額定關合電流和動穩定電流在數值上是相等的,兩者都等于額定開斷電流的2.55倍。
  (6)熱穩定電流和熱穩定電流的持續時間:執穩定電流也是表征斷路器通過短時電流能力的參數,但它反映斷路器承受短路電流熱效應的能力。熱穩定電流是指斷路器處于合閘狀态下,在一定的持續時間内,所允許通過電流的最大周期分量有效值,此時斷路器不應因短時發熱而損壞。國家标準規定:斷路器的額定熱穩定電流等于額定開斷電流。額定熱穩定電流的持續時間為2S,需要大于2S時,推薦4S。
  (7)合閘時間與分閘時間:這是表征斷路器操作性能的參數。各種不同類型的斷路器的分、合閘時間不同,但都要求動作迅速。合閘時間是指從斷路器操動機構合閘線圈接通到主觸頭接觸這段時間,斷路器的分閘時間包括固有分閘時間和熄弧時間兩部分。固有分閘時間是指從操動機構分閘線圈接通到觸頭分離這段時間。熄弧時間是指從觸頭分離到各相電弧熄滅為止這段時間。所以,分閘時間也稱為全分閘時間。
  (8)操作循環:這也是表征斷路器操作性能的指标。架空線路的短路故障大多是暫時性的,短路電流切斷後,故障即迅速消失。因此,為了提高供電的可靠性和系統運行的穩定性,斷路器應能承受一次或兩次以上的關合、開斷、或關合後立即開斷的動作能力。此種按一定時間間隔進行多次分、合的操作稱為操作循環。我國規定斷路器的額定操作循環如下:自動重合閘操作循環:分——t’——合分——t——合分非自動重合閘操作循環:分——t——合分——t——合分其中 分——表示分閘動作;合分——表示合閘後立即分閘的動作; t’——無電流間隔時間,即斷路器斷開故障電路,從電弧熄滅起到電路重新自動接通的時間,标準時間為0.3S或0.5S,也即重合閘動作時間。 t——為運行人員強送電時間,标準時間為180S。
  9、何謂電氣觸頭?對電氣觸頭的基本要求是什麼?
  答:電器中通過導體間的接觸而導電的部位或部件,都稱為電氣觸頭(簡稱觸頭),如母線的接頭、電器的接引處和開關電器的動、靜觸頭等。對觸頭的要求有:(1)結構可靠。(2)具有良好的導電性能和最小的接觸電阻。
  (3)通過規定的電流時,發熱溫升不超過允許值。(4)通過短路電流時,具有足夠的電動穩定性和熱穩定性。(5)可開斷的觸頭,還應具有足夠的抗熔接和抗燒傷的性能。
  10、經常采用的減少接觸電阻和防止觸頭氧化的措施有哪些?
  答:(1)采用電阻率和抗壓強度低的材料制造觸頭。
  (2)利用彈簧或彈簧墊等,增加觸頭接觸面間的壓力。
  (3)對易氧化的銅、黃銅、青銅觸頭表面,鍍一層錫、鉛錫合金或銀等保護層,防止因觸頭氧化使接觸電阻增加。
  (4)在鋁觸頭表面,塗上防止氧化的中性凡士林油層加以覆蓋。
  (5)采用焊接的銅鋁過渡接頭。
  (6)可斷觸頭在結構上,動、靜觸頭間有一定的相對滑動,分合時可以擦去氧化層(稱自潔作用),以減少接觸電阻。
  11、簡述電氣觸頭的電動穩定性和熱穩定性。
  答:所謂觸頭的電動穩定性,是指觸頭應具有足夠的機械強度,能承受沖擊短路電流通過時産生巨大電動力的作用而不發生變形、損壞和自動分閘等現象的能力。觸頭的熱穩定性,則是指觸頭在短路電流通過期間,發熱的最高溫度不超過觸頭短時發熱的允許溫度,這樣才不至于造成觸頭熔接或退火等方面的損壞。當電流從觸頭少量的接觸點流過時,方向發生了改變,出現了相反的橫向電流,使觸頭間産生了推斥力,巨大的沖擊短路電流通過時,有可能将動觸頭推開而自動跳閘;也可能使觸頭局部分離而産生電弧,沖擊電流過後,觸頭複位發生熔接。為了提高觸頭的電動穩定性,可從觸頭結構上考慮利用短路電流所産生的電動力将觸頭壓緊在一起,而要保持熱穩定,則應限制接觸電阻不超過允許值。
  12、電氣觸頭的接觸形式分幾種?
  答:觸頭的接觸形式有面接觸、線接觸和點接觸三種。面接觸需要有較大的壓力才能使接觸良好,自潔作用差,常用于電流較大的固定連接(如母線)和低壓開關電器(如刀開關和插入式熔斷器)。線接觸應用最廣,即使在壓力不大時接觸處的壓強較高,接觸電阻較小,觸頭的自潔作用強。點接觸的容量小,通常用于控制電器或開關電器的輔助觸點。
  13、觸頭是如何分類的?
  答:電氣觸頭按結構和工作特點,可分為可斷觸頭、滑動觸頭和固定觸頭三類。可斷觸頭是開關電器中不可缺少的部分,按其結構不同,又可分為以下幾種:
  (1)刀形觸頭:其結構簡單,分為面接觸和線接觸,廣泛應用于低壓開關和高壓隔離開關。
  (2)對接式觸頭:具有結構簡單、動作速度快的特點,但接觸面不穩定,随壓力變化較大,動作時容易發生彈跳,無自潔作用,觸頭容易被電弧燒傷。這種觸頭常用于額定電流在1000A以下和低于500A的配電斷路器中。
  (3)楔入形(觸指)觸頭:由用雙頭螺栓套彈簧壓裝在導電座上的成對觸片和楔形觸塊組成,一般楔形觸塊作為動觸頭,但也有反過來将楔形觸塊作靜觸頭,夾在導電座上的觸片作動觸頭的。這種觸頭在動、靜觸頭的接觸中,相互磨擦,接觸面得以自動清掃。它的電動穩定性較高,有自潔作用,增加觸片和楔塊的組數可能增大額定電流,但橫向尺寸也增加了,使裝配發生困難。工作電流一般限制在5000A以下,最高可達12000A。觸頭的工作表面容易被電弧燒傷,一般隻作主觸頭而不作滅弧觸頭。
  (4)插入式(梅花形)觸頭:靜觸頭是由多片梯形觸指組成。分為有撓性導電片和無撓性導電片兩種。有撓性導電片的插座,觸指上有一凹槽,槽内嵌入絕緣套,放進螺管彈簧,以保證觸指對導電杆的壓力,彈簧另一端由圓環支持,可以沿導電杆(動觸頭)的周圍稍微調節觸指位置。觸指通過撓性導電片與觸頭底座連接。無撓性導電片的插座,取消了結構複雜和性能不穩定的導電片,利用彈簧直接将觸指壓在導電座上。動觸頭為圓形銅導電杆,為了增加觸頭的抗弧能力,常常在觸頭座外套端部加裝銅鎢合金保護環,在導電杆端部加裝銅鎢合金的耐弧頭。接通時,導電杆插在插座内,梯形觸指被彈簧壓在導電杆上,利用插座内徑與導電杆的适當配合,使每片觸指與導電杆形成兩條線接觸,接觸可靠。同時,動靜觸頭間的壓力方向與運動方向垂直,觸頭接通時的彈跳小。動、靜觸頭相對運動時産生磨擦,有自潔作用。短路電流通過時,由于觸指間和觸指與導電杆之間電流方向一緻,電動力趨向将觸指壓向導電杆,動穩定性好,但這種觸頭結構比較複雜,允許通過的電流也受到限制,且開斷時間較長。也多應用在35KV以下的配電電網中。滑動觸頭是保持動、靜觸頭間既能相對運動又不分離的連接。分為Z形觸指式滑動觸頭和滾動式滑動觸頭。
  (1)Z形觸指式滑動觸頭:結構與插座式觸頭相似。它是将Z形觸指裝在導電座内,用彈簧保持觸指位置,并将觸指的兩側分别壓向導電杆與導電座而構成。它的優點是:高度小,裝配簡單,沒有導電片,接觸穩定,有自潔作用,所以應用很廣。
  (2)滾動式滑動觸頭:動觸頭為圓形導電杆,定觸頭是由兩根圓杆導電座和成對裝在導電杆和導電座之間的紫銅滾輪所組成,滾輪兩側裝有彈簧,借助彈簧的壓力,保持滾輪和導電杆、滾輪與導電座之間的接觸。電流就在導電杆、滾輪、導電座之間傳導。由于動觸頭是運動的,滾動磨擦阻力小,觸頭的自潔作用差。多用作高壓斷動器的中間觸頭。
  14、SF6氣體有哪些化學和物理性質?
  答:SF6氣體是無色、無臭、無毒、不燃的惰性氣體。它的化學性質非常穩定,在大氣壓下以及溫度高達500℃的情況下,都具有高度的化學穩定性。一般認為,在電氣設備允許的溫度範圍内,SF6對斷路器的材料沒有腐蝕作用,因此斷路器的檢修周期長,檢修工作量少。在電弧高溫作用下,很少量的SF6會分解為有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等,但在電弧過零值後,很快又再結合成SF6。因此,長期密封使用的SF6,雖經多次滅弧作用,也不會減少或變質。電弧分解物的多少與SF6中所含水份有關,因此,把水份控制在規定值下是十分重要的。常用活性氧化鋁或活性炭、合成沸石等吸附劑,清除水分和電弧分解産物。 SF6氣體混入空氣時,會使絕緣強度下降,因此斷路器及其貯氣設備應保持密封。 SF6容易液化,液化溫度與壓力有關,壓力升高時液化溫度也增高,所以SF6氣體都不采用過高的壓力,以使其保持氣态。雙壓式斷路器,高壓側壓力為1.5MPa左右;單壓式斷路器,壓力為0.3—0.5Mpa。
  15、SF6氣體有哪些電氣特性?
  答:(1)SF6分子很容易吸附自由電子,形成負離子,具有較強的電負性。但在一定電場下,這些離子很難積累足夠的能量導緻氣體電離。同時因為氣體中的自由電子減少,還降低了這些電子容易使氣體被擊穿的危害。因此,SF6氣體具有良好的絕緣性能,在均勻電場中SF6的絕緣強度比空氣大2—3倍,在0.3Mpa壓力下,絕緣強度超過變壓器油。但在不均勻電場中,其絕緣強度會下降,因此六氟化硫斷路器的部件多呈同心圓狀,以使電場均勻。
  (2) SF6分子具有較強的電負性,使SF6具有強大的滅弧能力。因為SF6分子吸附自由電子後變為負離子,負離子容易和正離子複合形成中性分子,使電弧空間的導電性能很快消失。特别在電弧電流接近零值時,這種作用更加顯著。如果例用SF6氣體吹弧,使大量新鮮的SF6分子不斷和電弧接觸則滅弧更加迅速。由于SF6氣體滅弧能力強,從導電電弧向絕緣體變化速度特别快,所以SF6斷路器的開斷電流大,開斷時間短。在同一電壓等級,同一開斷電流和其它條件相同的條件下,SF6斷路器的串聯斷口較少。(3)SF6氣體是多原子的分子氣體,在電弧高溫下分解和電離的情況非常複雜。SF6氣體中弧心部分導熱率低,溫度高,電導率大,其外焰部分導熱率高,溫度低,電導率小,所以電弧電流幾乎集中在弧心部分。因此,在SF6氣體中,可以看到很細、很亮的電弧,幾乎看不到外焰部位。這也是SF6氣體滅弧時間短的原因之一。當電弧電流減小趨近于零值時,SF6分子此時電負性顯著,從而使電流保持連續,可使細小的弧心一直存在到極小的電流範圍。SF6電弧的這種特點,使斷路器開斷小電流時,也不會由于截流作用而産生操作過電壓。
  16、利用SF6氣體吹弧與利用空氣吹弧有什麼不同?
  答:利用SF6氣體吹弧與利用空氣吹弧在外形上十分相似,但實際滅弧原理不同。空氣吹弧主要是冷卻電弧,而SF6氣體吹弧主要是利用SF6分子與電弧不斷接觸進行滅弧,SF6氣體的滅弧能力較空氣大100倍。
  17、SF6斷路器有哪幾種類型?
  答:SF6斷路器的類型按滅弧方式分,有單壓式和雙壓式;按總體結構分,有落地箱式和支柱瓷套式。

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