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        高壓斷路器的基本類型及操作結構

        瀏覽次數: 日期:2016年4月1日 13:57

          一、高壓斷路器的基本類型

          按照滅弧介質的滅弧方式,高壓斷路器一般可分為:油斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。

          (1)油斷路器

          少油式斷路器中的油作為滅弧介質和觸頭開斷后的弧隙絕緣介質,帶電部分對地的絕緣主要采用瓷介質。按裝設地點的不同,少油斷路器分為戶內和戶外兩種。戶內式主要用于6~35KV配電裝置,戶外式則用于35kV以上的配電裝置。

          (2)壓縮空氣斷路器

          利用壓縮空氣作為滅弧、絕緣和傳動介質。為了保證有足夠壓力的空氣,在斷路器下裝有儲氣筒,與壓縮空氣裝置連接。空氣的壓力通常為800~2000kPa,壓力愈高,滅弧性能愈好,絕緣性能也愈好。

          與油斷路器比較,空氣斷路器開斷能力強,開斷時間短,而且在自動重合閘中可以不降低開斷能力,不易爆炸和著火。缺點是結構較復雜,需要裝設較復雜的壓縮空氣裝置,價格較高;同時,壓縮空氣斷路器在開斷小電感電流(如切斷空載變壓器、勵磁電流、并聯電抗器及空載高壓電動機等電路)時,容易產生截流現象,因而導致過電壓,在斷路器的斷口并聯電阻可以防止產生過電壓。

          近年來,由于SF6斷路器的發展很快,新建電廠和變電站已很少選用壓縮空氣斷路器。

          (3)真空斷路器

          真空斷路器利用真空的高介質強度來熄滅電弧和作為絕緣。所謂真空是相對而言的,這里指的是氣體壓力在133.322*10^-4 Pa以下的空間。在這樣稀薄的氣體中,即使電子從陰極飛向陽極時,也很少有機會與氣體分子相碰撞而引起游離,因此碰撞游離不是真空間隙擊穿產生電弧的主要因素。真空中電弧是在觸頭電極蒸發出來的金屬蒸氣中形成的,而電極表面如有微小的突起部分時,將會引起電場能量集中,使這部分發熱而產生金屬蒸氣。因此電弧特性主要取決于觸頭材料的性質及其表面狀況。

          真空斷路器的特點有:在133.322*10^-4Pa的高真空中,1mm的間隙能承受45KV工頻電壓,所以觸頭開距可以很短,真空滅弧室能做得小巧,動作快;燃弧時間短,且與開斷電流大小無關,一般只有半周波,故有半周波斷路器之稱;熄弧后觸頭間隙恢復速度快,對開斷近區故障性能較好;由于滅弧速度快,觸頭材料不易氧化、壽命長;體積小、檢修維護方便,適用于有頻繁操作的場所。

          近年來真空斷路器已在35kV及以下的配電裝置中得到廣泛應用。在高壓和超高壓輸電系統中,由于真空斷路器滅弧過快,使系統因截流而出現危險的操作過高壓,同時一般主系統操作不頻繁,不能充分發揮真空斷路器壽命長、適于頻繁操作的優點,其競爭力還有待于真空滅弧室的進一步發展。

          (4)六氟化硫(SF6)斷路器

          SF6為無色、無味、無毒、非燃燒性的非金屬化合物。SF6具有很高的絕緣性能和滅弧性能。當氣體壓力為3kPa時,SF6的絕緣能力超過空氣的2倍;當壓力為300kPa時,其絕緣能力和變壓器油相當。SF6在電弧作用下接受電能而分解成低氟化合物,但電弧電流過零時,低氟化合物則急速再結合成SF6,故弧隙介質強度恢復過程極快。SF6的滅弧能力相當于同等條件空氣的100倍。

          由于SF6的電氣性能好,其斷口電壓較高。在電壓等級相同、開斷電流和其他性能相近的情況下,SF6斷路器串聯斷口數較少。如500kV電壓級的空氣和少油斷路器為6~8個新口,而SF6斷路器只有3~4個斷口;對于750kV級的空氣斷路器至少為8個斷口,而SF6新斷路器僅為6個斷口。串聯斷口數少,可使制造、安裝、調試和運行經濟方便。

          與其他絕緣介質相比,采用SF6的優點是:使用安全可靠、無火災,一般不會發生爆炸事故,冷卻特性好,適用的溫度和壓力范圍大,因此六氟化硫斷路器具有滅弧速度快,開斷能力強,體積小,維護方便等優點。但是,六氟化硫斷路器對加工精度和裝配工藝要求較高,密封性能要好,因此造價較高。

          由于SF6在電弧作用下分解出的氣體都是有害的,所以必須注意氣體的純度和采取正確的處理方法,以保證使用SF6的安全性。

          在電力系統中,SF6斷路器已得到愈來愈廣泛的應用,尤其在全封閉組合電器中,多采用該型斷路器。

         

          二、斷路器的操作機構

          斷路器進行分閘、合閘操作,并保持在合閘狀態是由操作機構來實現的。由于操作機構在合閘時所做的功最大,因此根據合閘能源的種類,操作機構可分為下列幾種類型。

          (1)手動機構。靠人力作為合閘動力,這種機構的結構簡單,但合閘時隨操作人員的體力不同而不同,且不能實現重合閘功能。這種機構只適用于小容量的斷路器。

          (2)電磁機構。用電磁鐵將電能變為機械能作為合閘動力,用來遠距離控制斷路器。這種機構簡單,運行可靠,缺點是需要很大的直流電流(幾十到幾百安),必須具備足夠容量的直流電源。

          (3)啟動機構。利用壓縮空氣儲能和傳遞能量。其優點是功率大、動作迅速、合閘沒有強烈沖擊,但結構較復雜,需要空氣壓縮設備,所以,只應用于空氣斷路器上。

          (4)液壓機構。利用高壓壓縮氣體(氮氣)作為能源,液壓油作為床底能量的媒介,注入帶有活塞的工作缸中,推動活塞做工,使斷路器進行合閘或分閘操作。

          (5)彈簧機構。利用彈簧儲存的能量進行合閘,此種機構成套性強,不需要配備附加設備,但結構較復雜,施工工藝要求較高。http://www.icqmbc.tw/products_list/&pmcId=30.html

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