中壓真空開關裝置設計的基本知識

中壓真空開關裝置設計的基本知識中壓真空開關裝置設計的基本知識55/55中壓真空開關裝置設計的基本知識中壓真空開關裝置設計的基本知識高壓介質的物理基礎常用絕緣材料的特性和設計注意事項固體絕緣材料擊穿的機理：熱擊穿高壓電場中分子運動，負溫度系數(shù)，過熱，材料老化/劣化電化學反應，極化現(xiàn)象，雜質局部放電現(xiàn)象沿面放電現(xiàn)象與有關因素表面濕度，電場強度分布，表面電阻液體絕緣材料擊穿的機理電擊穿，氣泡擊穿，導電小橋（c）氣體絕緣空氣（壓縮空氣），N2，混合氣體，6等空氣的擊穿，氣體放電和發(fā)展過程自由電子，電子崩，電場畸變，自持放電，帶電粒子作用力,自由行程長度與分子碰撞概率P（(x)）空氣間隙的擊穿放電過程空氣間隙的擊穿特性（相關因素電壓種類，電場均勻程度，大氣壓力，溫度）電場不均勻程度/≦4稍不均勻電場/≧4極不均勻電場擊穿場強的設計參考值均勻電場30，不均勻電場4.2由介質物理特性得到的設計參考資料(1)選用固體絕緣材料時應注意的事項：吸潮性（吸水率），表面光潔度，致密性和純度（氣泡，雜質，弱電解質），阻燃性（0，1級，酚醛材料不可用）(2)改善電場設計減少氣體的場強，設計合理的電極形狀，見圖表?？朔腆w絕緣的沿面閃絡改進電極形狀與布置，表面涂半導體漆，憎水層定律()1.4真空介質的特性(1)優(yōu)異的絕緣強度弧后恢復強度極高電弧作用下無分解物1.5真空中的電弧現(xiàn)象小電流電弧的特點熱陰極發(fā)射，發(fā)散狀電弧，反安培左手定則運動，大電流電弧的特點陽極壓降區(qū)，陽極斑點，集聚狀電弧，2．電力系統(tǒng)的中性點運行方式中性點運行方式直接接地，經(jīng)中值電阻接地，經(jīng)低值電阻接地，經(jīng)消弧線圈接地，絕緣運行（不接地）（大電流接地，小電流接地）中性點直接接地與不接地時對系統(tǒng)運行和電器制造影響的比較中性點接地方式相-地短路電流對斷路器的要求相-地短路電流對通信線路的干擾對電流繼電器的要求操作過電壓的情況單相接地故障對系統(tǒng)的影響對設備絕緣的要求絕緣配合原則電氣設備的制造成本絕緣運行（不接地）小，小于10A或30A無需切斷相-地短路電流，因此對斷路器的動作壽命要求低小需很高的靈敏度才可檢測接地故障過電壓種類十分復雜，頻繁發(fā)生，如鐵磁諧振，電弧接地等且持續(xù)時間長。相間過電壓高于相-地過電壓健全相電壓升高1.73倍，且允許運行2小時工頻耐受電壓高按中國標準高直接接地大，等于系統(tǒng)在該處的短路電流必需由斷路器切斷相-地短路電流，對斷路器的動作壽命要求高很大極易檢測接地故障過電壓種類少健全相電壓基本不升高（升高甚微，由接地系數(shù)確定）工頻耐受電壓低按進口的避雷器不可用低中壓真空斷路器和六氟化硫斷路器的比較a)結構特性部件，體積，維修b)電壽命c)對環(huán)境的影響真空開關觸頭和真空滅弧室的設計4.1觸頭的典型形式(平板式,螺旋槽式,杯狀,線圈式,開斜槽式,馬蹄鐵狀等)磁場設計與其效果縱磁場（AMF），橫磁場（RMF）4.2觸頭合金材料與其發(fā)展(,,,等)真空度與其壓力升高曲線（泄漏，觸頭材料在開斷電弧時釋放的微量氣體，壽命期限）幾種典型的真空滅弧室與電弧運動形態(tài)真空開關的主要種類與典型結構5.1真空斷路器，真空負荷開關，真空接觸器5.2技術先進型真空斷路器的優(yōu)異特點（以西門子3系列產(chǎn)品為例）a)真空室中觸頭行程短，操作功小，機件加工精細，因此機電壽命長，可實現(xiàn)少維修或免維修高可靠性。b)開斷大電流電弧的壽命長。c)開斷小電感電流時截流值低，不產(chǎn)生危害的過電壓，因此無需任何過電壓保護裝置。d)開斷電容電流時不發(fā)生重燃，無危害過電壓長生，因此也無需任何過電壓保護裝置。附：62271與1984-2003關于用于不同場合斷路器分級的最新定義E2級預期壽命內(nèi)少維護/免維護的斷路器；E1級E2級除外的斷路器；C1級開斷電容器組時具有低擊穿概率的斷路器；C2級開斷電容器組時具有非常低擊穿概率的斷路器；M1級基本型具有2000次壽命的斷路器；M2級10000次壽命的，頻繁操作的斷路器。5.3國際上真空斷路器發(fā)展的動向滅弧室與斷路器的小型化，固封結構功能高度模塊化的真空斷路器永磁操動機構的真空斷路器高壓、超高壓真空斷路器的研制12-40.5中壓（真空斷路器）開關裝置6.1按結構特征的分類a)按使用場所分類戶內(nèi)型，戶外型（柱上，非柱上）。按主絕緣材料分類空氣絕緣，氣體絕緣（,6氣體與其他氣體），液體絕緣b)戶內(nèi)中壓開關裝置按開關元件分類斷路器柜，接觸器柜，負荷開關柜，環(huán)網(wǎng)柜按柜體的構造方式分類敞開式，間隔式金屬封閉，箱式金屬封閉，鎧裝式金屬封閉按功能元件在柜內(nèi)的位置分類固定式，可移開式3906－2005按喪失運行連續(xù)性等級()分類2類開關設備和控制設備有可觸與隔室的金屬封閉開關設備和控制設備。打開功能單元的任意一個可觸與隔室，所有其他功能單元仍舊可以繼續(xù)帶電正常運行的金屬封閉開關設備和控制設備。一種例外的情況是：打開單母線開關設備和控制設備的母線隔室時，不能連續(xù)運行。單母線開關設備和控制設備的母線隔室除外。2又可劃分兩個分類：2B：打開功能單元的其它可觸與隔室，該功能單元的電纜隔室仍舊可以帶電的2類金屬封閉開關設備和控制設備。2A：除2B外的2類金屬封閉開關設備和控制設備。1類開關設備和控制設備除2類外的金屬封閉開關設備和控制設備?！鲞@里提到兩個概念，一是“功能單元”，一是“可觸與隔室”，2類開關首先必須是具有“可觸與隔室”的功能單元?！龀ヮ惖拈_關柜，其它的開關柜均屬于該類。也就是說：2類的含蓋面最廣，除了2外的均為1類。6.2幾種典型的戶內(nèi)中壓開關裝置我國仿制的兩大類型18（仿820），28（仿1）6.3我國電力系統(tǒng)對中壓開關柜安全性能的技術要求（1）具有五項防止誤操作功能①防止誤合、分斷路器；②防止帶負荷分、合隔離開關；③防止帶電合接地開關；④防止接地開關閉合時送電；⑤防止誤入帶電間隔。（2）絕緣材料阻燃，低吸水性，指定材料如瓷絕緣子，，，純環(huán)氧板，環(huán)氧樹脂絕緣子。（3）絕緣件設計大爬距，例如1820,2類設計和在防止在凝露出現(xiàn)時電壓閃絡發(fā)生的能力。（4）出現(xiàn)內(nèi)部電弧故障時開關柜有自動釋放壓力的裝置，不傷與操作人員和相鄰設備。（5）（）具有比額定電流大10%的載流能力（由溫升決定）（6）（）對空氣絕緣凈距的要求:12125,7.2100.6.4介紹技術先進型戶內(nèi)中壓開關柜的典型結構與功能（以820為例）額定電流值齊全，應用場所廣泛；可靠的鑰匙控制機械連鎖；有考核嚴格的壓力釋放裝置；可靠防止內(nèi)部電弧故障，配用先進的數(shù)字式綜合繼電保護裝置。關于真空接觸器柜真空接觸器的典型例子與其特點控制頻繁操作的裝置，如電動機等（可達4）；體積小，具有經(jīng)濟性（2）真空接觸器柜（）實例設計與運行注意事項應選擇可靠的后備保護熔斷器（）保護特性，轉移電流，開斷特性等注意對電動機的過電壓保護（由真空開關動作產(chǎn)生的截流過電壓和重燃過電壓）與合理的選擇保護裝置（避雷器，阻容吸收等）。環(huán)網(wǎng)供電單元12-40.5的氣體絕緣開關裝置簡介介紹幾種典型的中壓產(chǎn)品的優(yōu)點：體積小,緊湊全工況結構的特點與現(xiàn)行產(chǎn)品的分類：三相共箱設計.三相分箱設計,落地罐式設計,箱式設計充氣壓力與操作方法，氣密控制，6氣體吸附裝置，壓力釋放裝置，露點與微量水分含量，1997年東京都議定書，新型代用氣體的研究中壓開關裝置的主要試驗注：由于電力系統(tǒng)運行接線方式不同，我國的試驗方法也有所不同絕緣試驗（沖擊電壓，工頻電壓），注意：工頻耐壓值不同。短時耐受電流試驗（動，熱穩(wěn)定試驗）溫升試驗斷路器機械參數(shù)測定。斷路器的短路電流開斷試驗(我國執(zhí)行新、老標準的結合)失步試驗、異相接地試驗。斷路器開斷電容器組的試驗開關機械連鎖功能的試驗開關柜防護內(nèi)部電弧故障的試驗（開關裝置的、絕緣的）局部放電試驗斷路器的機械壽命試驗（老標準）開關裝置在凝露狀態(tài)下的絕緣試驗地震試驗（用于近海，石油平臺等場合）電磁兼容試驗()密封試驗附：防護內(nèi)部電弧故障等級的分類，判據(jù)與試驗規(guī)定（按3906-2005,62271-2000）成功通過試驗驗證的設計歸為類判據(jù)１.試驗后安全門和蓋板未打開，允許有變形，但無元件到達每一側指示器或墻壁的位置；2.在試驗規(guī)定的時間內(nèi)外殼無開裂；3.電弧在不超過2m高度的可觸與表面上未形成孔洞；4.熱氣體未點燃指示器。5.外殼保持與接地的可靠連接。非柱上安裝的金屬封閉開關設備和控制設備可觸與性類型的分類：——A類可觸與性：僅限于授權的人員；B類可觸與性：不受限制的可觸與性，包括一般公眾的。采用下述代碼表示外殼的不同側面：F：前面L：側面R：后面柱上安裝的金屬封閉開關設備和控制設備：——C類可觸與性：接觸不到的設備限定的可觸與性設備的最低允許高度應由制造廠規(guī)定。級命名方法——總的：級——可觸與性：A、B或C——試驗值：試驗電流（單位為）、持續(xù)時間（單位為s）。例1級