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高壓開關試驗概述
高壓開關,又稱高壓斷路器,它是電力系統最重要的控制與保護設備。控制作用就是根據電網運行需要,用它來安全可靠地投入或退出相應的線路或電氣設備;保護作用就是在線路或電氣設備發生故障時,將故障部分從電網中快速切除,保證電網無故障部分正常運。
一、高壓開關用途
高壓開關,又稱高壓斷路器,它是電力系統最重要的控制與保護設備。控制作用就是根據電網運行需要,用它來安全可靠地投入或退出相應的線路或電氣設備;保護作用就是在線路或電氣設備發生故障時,將故障部分從電網中快速切除,保證電網無故障部分正常運行。對于高壓輸配電線路,要求高壓開關具備自動重合閘的功能。保證電網正常運行。總而言之,要求斷路器按照需要能可靠地投切正常的或事故的線路。
二、高壓開關功能
1、在關合狀態時應為良好的導體,不僅對正常電流,而且對短路電流也應能承受其熱與機械的作用;
2、對地、相間及斷口間具有良好的絕緣性能;
3、在關合狀態的任何時刻,應能在不發生危險過電壓的條件下,并在盡可能短的時間內開斷額定開斷電流以下的電流;
4、在開斷狀態的任何時刻,應能在其觸頭不發生熔焊的條件下,在短時間內安全地關合處于短路狀態下的電流。
三、高壓開關分類
用漢語拼音字母來表示型號:D多油;S一少油;Z一真空;K一壓縮空氣;L一六氟化硫;C一磁吹;W一戶外;N—戶內;G一改進型。型號后的數字依次表示:設計序號,額定電壓、額定電流與額定開斷電流。此外,還有新發展的SF6全封閉絕緣組合電器,簡稱GIS。
四、高壓開關相關參數說明
標志高壓開關特性的參數比較多,下面列出最主要參數。
1、額定電壓
額定電壓是指斷路器正常工作的系統額定電壓,通常指線電壓。考慮到系統調壓的需要,電力設備的最高運行電壓應比額定電壓高10%~15%220kV及以下取15%;220kV以上取10%。參考IEC的有關規定,將定義最高運行電壓即為額定電壓。
2、額定電流 額定電流是指斷路器可以長期通過的工作電流。
3、額定短路開斷電流
額定短路開斷電流 是指斷路器在標準規定的工頻及暫態恢復電壓下,能夠開斷的最大短路電流,并由兩個特征值表示。交流分量有效值即額定短路電流與直流分量的百分數,當直流分量不超過20%時,僅以交流分量的有效值來表征。
4、極限通過電流和額定短路關合電流 通常其峰值等于額定短路開斷電流交流分量有效值的2 5倍。
5、額定短時耐受電流(額定熱穩定電流)
額定短時耐受電流是指在短時間內,允許通過其導電部分,而其發熱不超過短路允許溫升的短路電流。其電流大小取等于額定短路開斷電流,時間按lEC標準定為1s,需要更長時間推薦3s。按我國電力行業標準:220kV以下為4s;220kV及以上為2s。
6、分閘時間
以前稱固有分閘時間,是指從斷路器分閘操作起始瞬間(接到分閘指令瞬間)起到所有極的觸頭分離瞬間為止的時間間隔。通常分閘時間是指額定操作電(液、氣)壓下測量的數值。
7、合閘時間 處于分位置的斷路器,從合閘回路通電起到所有極觸頭都接觸瞬間為止的時間間隔。
8、操作順序 具有規定時間間隔的一連串規定的操作。自動重合操作順序是指斷路器分后經預定時間自動再次合上的操作順序。
以前關于斷路器的參散還有一個額定開斷容量,它用一個量表示斷路器的開斷能力,取額定電壓下的開斷電流與該電壓的乘積再乘以線路系數(單相為1;三相為√3)。但是在滅弧過程的開斷電流與滅弧后觸頭間的恢復電壓在時間上并非同時發生,兩者相乘在物理上沒有什么意義,其概念不確切,計算也不方便。涉及開斷能力的評價用開斷電流來表示更為直接。而且對系列產品,輸變設備參數配合和系統參數的計算等都很方便.不需換算。所以IEC標準與國家標準不再用額定開斷容量這個參數。
五、各類高壓開關主要特點介紹
1、多油斷路器(開關)
多油斷路器其特點是幾乎所有的導電部分都置于鐵殼油箱中,用絕緣油作為對地、斷口及相間(指三相共箱式)的絕緣。電流由套管引入與引出油箱,它制造、運行經驗較豐富,對氣候條件適應性強。因油箱接地,故加裝電流互感器與分壓器較方便。
由于它用油量多,油量幾乎按電壓平方關系增長。電壓等級越高,體積越大,檢修困難,并有爆炸與火災危險,已逐步被淘汰,我國目前僅保留少量10~35kV等級產品。
2、少油斷路器(開關)
少油斷路器的特點是以絕緣油作為滅弧介質與斷口之間的絕緣。但對地絕緣主要靠固體絕緣,如瓷件、環氧玻璃布棒等,與多油斷路器相比較,體積小、質量輕、結構簡單、價格便宜。我國20世紀60年代以來,10~220kV各個電壓等級普遍采用少油斷路器,并積累了豐富的經驗,最近10~20年,少油斷路器統治地位逐漸被真空斷路器與SF6斷路器取代。
3、壓縮空氣斷路器(開關)
壓縮空氣斷路器的特點用壓縮空氣供作滅弧與絕緣介質,并還用作操作與控制的儲能、傳動介質。動作快,開斷容量大,結構復雜、價格昂貴。在SF6斷路器發展的今天,它基本上已停止了生產。
4 、SF6斷路器(開關)
理論上SF6氣體的滅弧能力比空氣約高100倍。SF6斷路器近年發展迅速,其結構逐漸完善,由于SF6斷路器具有單斷口電壓高,電氣性能穩定、開斷電流與累計開斷電流大,檢修周期長、維護工作量少、發展速度快等優點,尤其在高壓與超高領域巳占據主導地位。SF6氣體最顯著的特性是特異的熱化學性與強負電性,具有良好的滅弧性能與絕緣性能。
5、真空斷路器(開關)
利用真空作為絕緣與滅弧介質的斷路器稱為真空斷路器,要求的真空度為10-2Pa以上。高度真空具有很高的絕緣性能、介質恢復速度快和良好的滅弧性能。真空斷路器觸頭開距小,結構簡單輕巧,機械與電氣壽命長,適用于頻繁操作,開斷電容電流一般不重燃。由于制造工藝限制,真空斷路器的電壓等級較低,目前多用在10—35kv。
10kV真空斷路器的開距為10~12mm,分閘速度約為1~1.5m/s;35kV的真空斷路器開距為20~30 mm,由于其開距小,可配用更為小巧的操動機械,整體的體積較小,故結構簡單,機械壽命長,無火災危險,維持工作量小,但目前價格比油斷路器貴。
六.高壓開關主要組成部分
1、導電部分
它是電流通過的路徑,一般由導電桿、隔離刀、橫梁、軟連接與觸頭等組成。觸頭是導電部分最重要的零件,斷路器就是靠它接通或斷開電流的。由于斷路器在運行中長期通過負荷電流,導電回路要發熱,當觸頭的接觸電阻較大時,發熱會更厲害,甚至會燒壞。
2、滅弧裝置
斷路器的滅弧裝置是斷路器的心臟。因為觸頭只能切斷電流,而滅弧裝置則能將觸頭在開電流時產生很長電弧予以熄滅。因此,它們的好壞在很大程度上決定了斷路器的斷流能力。
3、絕緣系統 在斷路器中必須保證以下3個方面的絕緣:
(1) 帶電部分和接地部分間的絕緣,主要有瓷套管,提升桿等;
(2) 斷路器在斷開位置時,斷口之間的絕緣通常是靠絕緣油(真空,SF6)來保證的;
(3) 相間的絕緣,對于三相裝在一起的油斷路器.主要靠絕緣油、絕緣隔板來絕緣。
4、操作機構
操作機構是斷路器的重要部分。當斷路器分合閘時,它能保證觸頭系統按一定方式和一定的速度運動,可靠地接通與斷開電路。操作機械有手動式、電磁式和彈簧式等。要求它動作靈活、可靠。
高壓開關的試驗項目,應包括下列內容:
1 測量絕緣電阻;
2 測量35kV多油斷路器的介質損耗角正切值tanδ;
3 測量35kV以上少油斷路器的直流泄漏電流;
4 交流耐壓試驗;
5 測量每相導電回路的電阻;
6 測量油斷路器的分、合閘時間;
7 測量油斷路器的分、合閘速度;
8 測量油斷路器主觸頭分、合閘的同期性;
9 測量油斷路器合閘電阻的投入時間及電阻值;
10 測量油斷路器分、合閘線圈及合閘接觸器線圈的絕緣電阻及直流電阻;
11 油斷路器操動機構的試驗;
12 斷路器均壓電容器試驗;
13 絕緣油試驗;
14 壓力表及壓力動作閥的檢查。
真空斷路器(開關)的試驗項目,應包括下列內容:
1 測量絕緣電阻;
2 測量每相導電回路的電阻;
3 交流耐壓試驗;
4 測量斷路器主觸頭的分、合閘時間,測量分、合閘的同期性,測量合閘時觸頭的彈跳時間;
5 測量分、合閘線圈及合閘接觸器線圈的絕緣電阻和直流電阻;
6 斷路器操動機構的試驗。
六氟化硫(SF6)斷路器(開關)試驗項目,應包括下列內容:
1 測量絕緣電阻;
2 測量每相導電回路的電阻;
3 交流耐壓試驗;
4 斷路器均壓電容器的試驗;
5 測量斷路器的分、合閘時間;
6 測量斷路器的分、合閘速度;
7 測量斷路器主、輔觸頭分、合閘的同期性及配合時間;
8 測量斷路器合閘電阻的投入時間及電阻值;
9 測量斷路器分、合閘線圈絕緣電阻及直流電阻;
10 斷路器操動機構的試驗;
11 套管式電流互感器的試驗;
12 測量斷路器內sF6氣體的含水量;
13 密封性試驗;
14 氣體密度繼電器、壓力表和壓力動作閥的檢查。
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