特高壓斷路器

特高壓斷路器目錄一、斷路器的簡介二、特高壓斷路器的工作原理三、特高壓斷路器的開展狀態(tài)一、斷路器的簡介〔1〕斷路器的作用高壓斷路器是高壓電氣中最重要的設備，無論在空載、負載或短路故障狀態(tài)，都應可靠的工作。高壓斷路器在電網(wǎng)中起兩方面的作用：一是控制作用，即根據(jù)電網(wǎng)運行的需要，將局部電氣設備或線路投入或退出運行;二是保護作用，即在電氣設備或電力線路發(fā)生故障時，繼電保護自動裝置發(fā)出跳閘信號時，啟動斷路器跳閘，將故障設備或電力線路從電網(wǎng)中迅速切除，確保電網(wǎng)中無故障局部正常運行。特高壓斷路器，除完成一般高壓斷路器的任務外，還要求采取特殊措施〔如分閘和合閘電阻〕，盡量降低開斷和關合時的操作過電壓，以降低線路和變電站設備的絕緣水平和造價。返回目錄一、斷路器的簡介〔2〕斷路器的根本要求斷路器在正常工作時接通知和切斷負荷電流，短路時切斷短路電流，并受裝設地點環(huán)境變化的影響，應滿足一下要求：a.工作可靠。斷路器在廠家給定的技術條件下工作時，應能夠可靠的長期正常工作。b.應具有足夠的斷路能力。由于電網(wǎng)發(fā)生短路時產(chǎn)生很大的短路電流，所以當斷路器在斷開電路時，要有很強的滅弧能力才能可靠斷開電路，并保證具有足夠的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。c.具有盡可能短的切斷時間。當電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，要求斷路器迅速切除故障電路，可以縮短電力網(wǎng)的故障時間和減輕短路電流對電氣設備的損害。d.實現(xiàn)自動重合閘。架空線路的短路故障，大多是瞬時性的。為了提高供電的可靠性并增強電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，線路保護多采用自動重合閘方式。e.結構簡單，造價低廉。在滿足平安、可靠的同時，還應考慮經(jīng)濟性。故要求斷路器結構簡單、尺寸小、重量輕、價格低廉。返回目錄一、斷路器的簡介(3)斷路器的種類a.按不同滅弧介質(zhì)分類有：油斷路器、空氣〔真空〕斷路器、六氟化硫〔SF6〕斷路器等。b.按操作方式分有：電動操作、儲能操作和手動操作。c.按結構分有：萬能式和塑殼式。d.按使用類別分有：選擇型和非選擇型。e.按動作速度分有：快速型和普通型。f.按極數(shù)分有：單極、二極、三極和四極等。g.按安裝方式分有：插入式、固定式和抽屜式等。返回目錄一、斷路器的簡介〔4〕斷路器的型號返回目錄一、斷路器的簡介特高壓斷路器特高壓斷路器通常采用六氟化硫〔SF6〕斷路器，只有在某些地區(qū)中，由于天氣寒冷，六氟化硫氣體可能液化而采用壓縮空氣斷路器。近年來，也有采用在六氟化硫氣體中參加少量其他氣體以降低液化溫度，仍可用在寒冷地區(qū)中。SF6斷路器是用SF6氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì)的斷路器。其特點是：工作氣壓低，平安可靠性高；吹弧過程中氣體在封閉系統(tǒng)中循環(huán)使用，不排向大氣，無火災危險等。由于SF6氣體有優(yōu)異的滅弧和絕緣性能，SF6斷路器具有很多優(yōu)點：斷口電壓高，開斷能力強，允許連續(xù)開斷短路電流次數(shù)多，適于頻繁操作，開斷容性電流可以無重燃或復燃，開斷感性電流可以無截流等。近年來，在高壓及超高壓領域中，已取代了壓縮空氣斷路器；在特高壓領域中更是最主要的斷路器。SF6斷路器對材料、加工工藝、裝配等要求較高，尤其是對氣體密封性的要求更嚴，年漏氣率一般要求小于1%。因此，生產(chǎn)SF6斷路器的工廠，需要專門的凈化裝配車間、氣體回收處理裝置、SF6檢漏儀、微水量檢測微水量檢測儀及吸附氟化物和水分的吸附劑、烘干設備等。返回目錄二、特高壓斷路器的工作原理以SF6斷路器為例1〕滅弧室及觸頭結構結構：靜觸頭系統(tǒng)，滅弧室及動觸頭系統(tǒng)2〕工作原理：當斷路器合閘時，由傳動機桿帶動拉桿向上運動，動觸頭、壓氣缸、動弧觸頭、噴嘴等同時向上運動，運動到一定位置時，靜弧觸頭首先插入動弧觸頭中，即弧觸頭先合閘。緊接著動觸頭的前端便插入靜觸頭〔主靜觸頭〕。在動觸頭和壓氣缸快速向上行進的過程中，逆止閥片翻開，由于負壓，使滅弧室內(nèi)的SF6壓氣迅速進入缸內(nèi)。當斷路器分閘時，拉桿帶動動觸頭系統(tǒng)快速向下移動，先是動主觸頭和靜主觸頭分開，而后是弧觸頭分開，在其間產(chǎn)生電弧，在拉桿向下移動的過程中逆止閥關閉壓氣缸內(nèi)SF6被壓縮，吹向電弧。到達滅弧的目的。返回目錄二、特高壓斷路器的工作原理返回目錄二、特高壓斷路器的工作原理SF6斷路器優(yōu)點⑴阻塞效應。充分發(fā)揮氣流的吹弧效果，滅弧室體積小、結構簡單、開斷電流大、燃弧時間短，開斷電容或電感電流無重燃或無復燃，過電壓低。⑵電氣壽命長。50kA滿容量連續(xù)開斷可達19次，累計開斷電流可達4200kA，檢修周期長，適于頻繁操作。⑶絕緣水平高。六氟化硫氣體在0.3MPa氣壓時，通過了各種絕緣試驗并有較大裕度。累計開斷電流3000kA以后，在0.3MPa氣壓下每個斷口還可耐受工頻電壓250kV達1min，將六氟化硫氣體減至零表壓仍可耐受工頻電壓166.4kV5min。⑷密封性能好。S六氟化硫氣體含水量低；滅弧室、電阻和支柱分成獨立氣隔，現(xiàn)場安裝時不用翻開，安裝好后用自動接頭連通；安裝檢修方便，并可防止臟物和水分進入斷路器內(nèi)部。⑸自我保護和監(jiān)視系統(tǒng)完備。液壓機構內(nèi)的信號缸可實現(xiàn)對斷路器的自我保護：有密度繼電器監(jiān)視六氟化硫氣體泄漏；有壓力開關和平安閥監(jiān)視液壓機構壓力，保護液壓系統(tǒng)平安。液壓機構采用了可防止"失壓慢分"的閥系統(tǒng)，本體上就可進行機構閉鎖，保證運行平安?？刂苹芈分胁捎昧藘商追珠l電磁鐵和防跳保護，保證操作準確無誤。⑹操作功率小，緩沖平穩(wěn)。機構工作缸與滅弧動觸頭的傳動比為1：1，機構特性穩(wěn)定。機構特性穩(wěn)定性可達3000次，機構壽命研究試驗做到10000次，操作噪聲小于90dB。

返回目錄二、特高壓斷路器的工作原理SF6斷路器的缺點〔1〕在不均勻電場中，氣體的擊穿電壓下降很多，因此隊斷路器零部件的加工要求很高?！?〕對斷路器密封性能要求高，對水分與氣體的檢測與控制要求很嚴?！?〕SF6很容易液化，-40℃時，工作壓力不得大于0.35MPa；-35℃時，工作壓力不得大于0.5MPa。返回目錄三、特高壓斷路器的開展狀態(tài)當前，在220KV以上電壓等級中，SF6斷路器處于一統(tǒng)天下的局面，而且隨著新技術新產(chǎn)品的采用，高壓SF6斷路器技術性能和質(zhì)量水平繼續(xù)得到改進和提高。例如從斷路器的斷口數(shù)量來說，從少油斷路器的4斷口結構開展到今天SF6斷路器的單斷口結構。對于500kV電壓等級，SF6斷路器從過去的4斷口結構開展到當前的2斷口結構。這些技術進步大大簡化了變電站的一次接線，節(jié)省了占地面積，并極大地提高了設備的可靠性。因此，高壓開關設備的進步大大提高了電力工業(yè)及電力系統(tǒng)的裝備水平和平安運行水平。

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高壓和超高壓SF6斷路器是高壓開關行業(yè)的重要設備，不僅代表企業(yè)還代表著國家和行業(yè)的技術水平。但在過去一段時期，直至今天，國產(chǎn)設備仍處于劣勢，很大一局部市場被進口或中外合資企業(yè)產(chǎn)品所把持。

分析其原因，首先是國內(nèi)新產(chǎn)品的開發(fā)往往在時間上滯后于國外公司，例如550kV斷路器要求額定短路開斷電流到達63kA，252kVGIS母線電流要求到達4000A等。在類似這些技術指標上，國外產(chǎn)品往往是先人一步。返回目錄三、特高壓斷路器的開展狀態(tài)

其次，不少國產(chǎn)產(chǎn)品的成熟期比較長。曾經(jīng)有這樣的經(jīng)驗教訓，國內(nèi)有些產(chǎn)品研制成功，而且經(jīng)鑒定通過，鑒定結論說其性能參數(shù)已到達國內(nèi)領先水平甚至國際先進水平。但一經(jīng)投產(chǎn)，在初次投運或實際運行中就暴露出不少問題，有時還導致事故的發(fā)生。有些產(chǎn)品在引進技術國產(chǎn)化后，卻在運行中屢次發(fā)生故障。與原裝進口產(chǎn)品相比，仍有相當差距，其原因值得思考。返回目錄三、特高壓斷路器的開展狀態(tài)

近幾年來，高壓尤其是超高壓斷路器方面，國產(chǎn)開關設備的市場占有率還是比較低。例如550kV斷路器，包括合資企業(yè)在內(nèi)，2004年共生產(chǎn)372臺，國產(chǎn)產(chǎn)品僅有77臺，約占20%。2003年國產(chǎn)550kV斷路器也比較少，僅為73臺，當年電力系統(tǒng)裝備量約164臺，占44%。因此，2004年里的增長份額都歸屬于中