斷路器基礎(chǔ)知識

斷路器基礎(chǔ)知識第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月問題：什么是斷路器，為什么需要斷路器？

1．斷路器：能關(guān)合、承載、開斷運行回路正常電流、也能在規(guī)定的時間內(nèi)關(guān)合承載及開斷規(guī)定的過載電流（包括短路電流）的開關(guān)設(shè)備．(A．真空斷路器可以應(yīng)用在發(fā)電機回路（注意對非周期分量，開斷直流分量，開斷電流大）B．配電裝置（廣泛）C．并聯(lián)／串聯(lián)電容器組D．高壓電動機注意過電壓倍數(shù)或其他限制措施．)2．高壓斷路器基本結(jié)構(gòu):（觸頭）、（滅弧室）、（絕緣介質(zhì)）、（殼體結(jié)構(gòu)）和（運動機構(gòu)）五部分組成。

第2頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月運行中的高壓斷路器一般應(yīng)滿足哪些基本要求？（1）安全可靠

高壓斷路器在正常運行中，不應(yīng)誤動，以免使系統(tǒng)的正常工作遭到破壞；當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，不應(yīng)拒動（拒絕動作），以免擴大事故范圍。同時，高壓斷路器在各種工作狀態(tài)下，均不應(yīng)出現(xiàn)危及人身和其它設(shè)備安全的現(xiàn)象。（2）斷流容量高

系統(tǒng)中一旦出現(xiàn)故障，其電流很大，往往是其額定電流的幾倍、幾十倍甚至更高，而持續(xù)時間僅幾秒鐘。高壓斷路器應(yīng)能承受開斷和關(guān)合故障電流的能力。（3）動作迅速

高壓斷路器開斷故障電流的快慢將直接影響系統(tǒng)輸送功率的大小以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，高壓斷路器在接到繼電保護裝置發(fā)來的信號后，應(yīng)在百分之幾秒的時間內(nèi)斷開故障電路。不難看出，為了使斷路器很好地滿足上述要求，高壓斷路器必須具有可靠完善的滅弧裝置和盡量簡單可靠的二次回路。第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月問題：１０，１２ＫＶ，３５，４０.５ＫＶ怎么回事１０，３５ＫＶ為受電設(shè)備或系統(tǒng)額定電壓１２，４０.５kv為設(shè)備的最高電壓Ｕmax最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓Ｕo斷路器參數(shù)的選擇項目參數(shù)技術(shù)條件正常工作條件電壓電流頻率機械荷載短路穩(wěn)定性動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流和持續(xù)時間承受過電壓能力對地和斷口間得絕緣水平，泄露比距（對地１.５倍)操作性能開斷電流，短路關(guān)合電流操作循環(huán)操作次數(shù)操作相數(shù)分合閘時間及同期性（＜１０ms)對過電壓得限制某些特需的開斷電流操動機構(gòu)環(huán)境環(huán)境溫度日溫差最大風速相對濕度污穢海拔高度地震烈度環(huán)境保護噪音電磁干擾第4頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月斷路器的分類滅弧介質(zhì)油斷路器，空氣，六氟化硫，磁吹，真空，產(chǎn)氣裝置地點戶內(nèi)，戶外能否自動重合閘能，不能操動機構(gòu)手力貯能，電磁，液壓，彈簧，氣動，永磁E2級斷路器(E2級斷路器的概念只用于配電電壓等級，即40.5kV及以下。)主回路滅弧元件在其使用期中不需要維護，而其余部件維護工作量為最少的斷路器。注1維護工作量為最少，指的是諸如潤滑、更換氣體、以及清除外表面等。2本條規(guī)定只適用于額定電壓在40.5kV及以下的斷路器。第5頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)額定電壓

,最高工作電壓,額定電流

額定開斷電流額定斷流容量

動穩(wěn)定電流:它是指斷路器在合閘位置時所允許通過的最大短路電流，又稱極限通過電流。斷路器在通過這一短路電流時，不會因電動力的作用而發(fā)生任何的機械損壞。動穩(wěn)定電流表明了斷路器承受電動力的能力。此電流的大小由導(dǎo)電部分和絕緣部分的機械強度來決定。熱穩(wěn)定電流

:當短路電流通過斷路器時會使導(dǎo)電部分發(fā)熱，其熱量與電流的平方成正比。所以當斷路器通過短路電流時，有可能使觸頭熔焊直至損壞斷路器。因此斷路器規(guī)定了在一定的時間內(nèi)（1、4、5、10s）的熱穩(wěn)定電流。熱穩(wěn)定電流是斷路器在規(guī)定時間內(nèi)允許通過的短路電流值，一般用有效值來表示。熱穩(wěn)定電流標明了斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。第6頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月合閘時間:自發(fā)出合閘信號起，到斷路器的主觸頭剛剛接通為止的一段時間，稱為斷路器的合閘時間。對斷路器合閘時間的要求不高，但應(yīng)盡可能的穩(wěn)定。我國生產(chǎn)的斷路器合閘時間一般均小于或等于0．2s。分閘時間

:處于合閘位置的斷路器，從分閘回路帶電（即接到分閘指令）瞬間起到所有極的弧觸頭均分離瞬間為止的時間間隔。分閘時間包括斷路器的固有分閘時間和電弧存在的時間。其中，固有的分閘時間是指從分閘線圈通電，到觸頭剛剛分離的這段時間；而電弧存在的時間是指從觸頭分離，到三相電弧完全熄滅的這段時間。從切斷短路電流的要求出發(fā)，分閘時間愈短愈好，一般分閘時間為0．2s。通常，合閘時間大于分閘時間。第7頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月觸頭行程

:斷路器觸頭行程系指斷路器在操作過程中，觸頭從起始位置到終止位置所經(jīng)過的距離。觸頭超程

:斷路器觸頭超程系指斷路器在合閘操作中，動、靜觸頭接觸后，動觸頭繼續(xù)前行的距離。它等于行程與開距之差。燃弧時間:從首先分離極主回路觸頭剛脫離電接觸起，到各極中的電弧最終熄滅瞬間為止的時間間隔．開斷時間:從斷路器接到分閘指令瞬間起到各極中的電弧最終熄滅瞬間為止的時間間隔。(注：一般等于分閘時間與燃弧時間之和．)第8頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月瞬態(tài)恢復(fù)電壓（TRV):斷路器電弧熄滅后，在斷路器觸頭上出現(xiàn)的具有顯著瞬變特性的恢復(fù)電壓。該電壓取決于回路和斷路器的特性，由工頻分量和瞬態(tài)分量（可以是非周期性的、單頻的或多頻的振蕩）疊加而成。三相系統(tǒng)中的瞬態(tài)恢復(fù)電壓，系指首先開斷相而言。第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月額定失步開斷電流:是斷路器在本標準規(guī)定的使用和性能條件下，在具有以下規(guī)定的恢復(fù)電壓的回路中，應(yīng)能開斷的最大失步電流。額定失步開斷電流的規(guī)定并不是強制性的。如果指定有額定失步開斷電流，則可用以下的規(guī)定：

(1)工頻恢復(fù)電壓，對于中性點直接接地系統(tǒng)應(yīng)為2.0/√3倍的額定電壓；對于其他系統(tǒng)應(yīng)為2.5/√3倍的額定電壓。

(2)除非另有規(guī)定，額定失步開斷電流為額定短路開斷電流的25%。第10頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月額定線路充電開斷電流:是斷路器在本標準規(guī)定的使用和性能條件下，在其額定電壓下應(yīng)能開斷的最大線路充電電流，開斷時不得重擊穿，且過電壓不得大于表16中給出的數(shù)值。額定線路充電開斷電流的規(guī)定，局限于指定使用在開合三相架空線，且額定電壓等于或大于40.5kV的斷路器，第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月額定電纜充電開斷電流:是斷路器在其額定電壓和本標準規(guī)定的使用和性能條件下，應(yīng)能開斷的最大電纜充電電流，開斷時不得重擊穿，且過電壓不得大于表16中給出的數(shù)值。斷路器的額定電纜充電開斷電流并非強制性的，而是應(yīng)要求才規(guī)定的。第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月額定單個電容器組開斷電流:是斷路器在其額定電壓和本標準規(guī)定的使用和性能條件下，應(yīng)能開斷的最大電容電流，開斷時不得出現(xiàn)重擊穿，且操作過電壓不得大于表16的B欄的數(shù)值。(此開斷電流系指開合一組并聯(lián)電容器的電流，斷路器的電源側(cè)并沒有連接多個并聯(lián)電容器。額定單個電容器組開斷電流的規(guī)定并非強制性的。單個電容器組開斷電流的額定值應(yīng)從R10數(shù)系中選取。)第14頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月額定背對背電容器組開斷電流:是斷路器在其額定電壓和本標準規(guī)定的使用和性能條件下，應(yīng)能開斷的最大電容電流，開斷時不得出現(xiàn)重擊穿，在運行中操作過電壓未超過規(guī)定的最大允許值。其值在表16的B欄中給出。(此開斷電流系指開合一組并聯(lián)電容器的電流，斷路器電源側(cè)連接有一組或幾組并聯(lián)電容器，其關(guān)合涌流等于額定電容器組關(guān)合涌流。額定背對背電容器組開斷電流的規(guī)定并不是強制性的。背對背電容器組開斷電流的額定值應(yīng)從R10數(shù)系中選取。)第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

額定電容器組關(guān)合涌流:是斷路器在其額定電壓及相應(yīng)于使用條件(見附錄B)的涌流頻率下，應(yīng)能關(guān)合的電流峰值。

(對于具有額定背對背電容器組開斷電流的斷路器，其額定電容器組關(guān)合涌流的規(guī)定是強制性的。電容器組關(guān)合涌流的額定值應(yīng)從R10數(shù)系中選取。注1在運行中，涌流的頻率通常在2kHz～5kHz范圍內(nèi)。2可以認為，斷路器適用于任一涌流的頻率，只要該頻率低于實際試驗值。)第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月真空斷路器真空斷路器的基本結(jié)構(gòu)。真空斷路器的基本結(jié)構(gòu)是由導(dǎo)電部分、絕緣支持件、底座、真空滅孤室、操動機構(gòu)和傳動部分等所組成。它分為固定式和手車式兩種。真空斷路器與操動機構(gòu)有兩種布置方式，即前后布置和上下布置。前后布置時，操動機構(gòu)在前，真空滅弧室在后，通過轉(zhuǎn)軸拐臂等部件實現(xiàn)聯(lián)動操作；而上下布置時，真空斷路器在上，操動機構(gòu)在下。電磁操動機構(gòu)主要由分、合閘電磁鐵、支架和鎖扣等部件所組成。真空滅弧室是真空斷路器的滅弧和絕緣部件。主要有動觸頭、靜觸頭、動端跑弧面、動端法蘭、靜端法蘭、瓷柱、不銹鋼支撐法蘭、屏蔽罩、動靜導(dǎo)電桿、玻殼和波紋管等，經(jīng)過清洗由玻璃封裝、真空焊、亞弧焊、排氣等工藝程序處理后封裝而成。各主要零部件均密封在玻殼中，玻殼不僅通過動靜法蘭起到密封作用，還能起到絕緣作用。波紋管系一動態(tài)密封的彈性元件，通過真空滅弧室在操動機構(gòu)的作用下可完成分合閘動作，而又不會破壞其真空度。真空滅弧室制造成一個整體，不能拆裝，損壞后應(yīng)整體更換。第17頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月真空滅弧室的滅弧原理真空電弧的熄滅是基于利用高真空介質(zhì)（一般為壓強低于10-4mm汞柱的稀薄氣體）的絕緣強度及在這種氣體中的電弧生成物（帶電粒子和金屬蒸汽）具有極高的擴散速度，在電弧電流過零后，觸頭間隙的介質(zhì)強度可以迅速恢復(fù)起來的原理而實現(xiàn)的。燃弧過程中的金屬蒸汽和帶電粒子在強烈的擴散中為屏蔽罩所冷凝，帶三條阿基米德螺旋槽的跑弧面使電弧電流在其流經(jīng)路線上的觸頭間產(chǎn)生一個橫向磁場，這時電弧電流在主觸頭上沿切線方向快速移動，從而降低了主觸頭表面的溫度，減少了主觸頭的燒損，穩(wěn)定了斷路器的開斷性能，提高了斷路器的壽命。第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月真空斷路器中真空滅弧室的好壞真空滅弧室的好壞直接影響到真空斷路器的技術(shù)性能和使用壽命。如果真空滅弧室存在漏氣現(xiàn)象，將會使得其真空度下降，從而使得斷路器的開斷性能劣化，壽命縮短。因此在斷路器運行一段時間后，必須認真檢查。在不具備測量真空度的情況下，一般生產(chǎn)廠家均采用工頻耐壓試驗的方法來檢測：即將真空斷路器退出運行，作好安全技術(shù)措施。在斷路器分閘的狀態(tài)下，在真空滅弧室的動、靜觸頭兩端加以工頻電壓（一般10kV斷路器施加工頻42kV、lmin），如沒有發(fā)現(xiàn)放電和擊穿現(xiàn)象，就可以認為斷路器真空滅孤室的真空度沒有下降?？梢岳^續(xù)投入運行。第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月真空斷路器合閘失靈的原因合閘失靈的原因如下（1）電氣回路方面的故障

1）電源電壓過低或整流部分故障；2）合閘電源的容量不足；3）合閘線圈出現(xiàn)匝間短路；4）回路接線錯誤等。（2）機械傳動方面的故障1）在合閘時分閘鎖扣未扣?。?）輔助開關(guān)觸頭的行程太大；3）分閘鎖扣的尺寸不對；4）合閘鐵心與拉桿松動。第20頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月真空斷路器分閘失靈的原因（1）電氣回路方面的故障1）電源電壓過低；2）分閘線圈斷線；3）輔助開關(guān)觸頭接觸不良。（2）機械傳動方面的故障1）分閉鎖扣不釋放；2）分閘鎖扣上的銷子脫落；3）分閘鐵心的行程未調(diào)好。第21頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月真空斷路器的主要優(yōu)缺點優(yōu)點:1）觸頭開距小、動作快；2）燃弧時間短，觸頭燒損輕；3）壽命長，適于頻繁操作；4）體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，真空滅弧室不需要檢修，維修工作量?。?）防火、防爆性能好；缺點：1）制造工藝復(fù)雜，造價高；2）監(jiān)視真空度變化的簡易裝置尚未解決；3）開斷電流小時，有可能產(chǎn)生較高的過電壓，需要采取降低過電壓的措施。第22頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月VD4真空斷路器(配彈簧操動機構(gòu))VM1真空斷路器(配永磁操動機構(gòu))

VC熔斷器－真空接觸器主回路核心部件可選配主要斷路器產(chǎn)品－3～12kV系列第23頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月主要斷路器產(chǎn)品-VD4

額定電壓：3~12kV額定電流：630~4000A(*4000A采用兩臺風機強迫風冷）額定短路開斷電流：25kA~50kA(額定短路開斷為63kA的斷路器最大額定電流為2000A)額定短路關(guān)合電流：125kA

第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月主要斷路器產(chǎn)品-