高壓斷路器

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高壓斷路器

高壓斷路器（或稱高壓開關(guān)）它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且當系統(tǒng)發(fā)生故障時通過繼電器保護裝置的作用，切斷過負荷電流和短路電流，它具有相當完善的滅弧結(jié)構(gòu)和足夠的斷流能力，可分為：油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、六氟化硫斷路器（SF6斷路器）、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。

選用指南

一般原則

為保證高壓電器在正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的安全，高壓電器應(yīng)按下列條件選擇：

① 按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、機械荷載等選擇；

② 按短路條件包括短時耐受電流、峰值耐受電流、關(guān)合和開斷電流等選擇；

③ 按環(huán)境條件包括溫度、濕度、海拔、地震等選擇；

④ 按承受過電壓能力包括絕緣水平等選擇；

⑤ 按各類高壓電器的不同特點包括開關(guān)的操作性能、熔斷器的保護特性配合、互感器的負荷及準確等級等選擇。

正常工作

①按工作電壓選擇選用的高壓電器，其額定電壓應(yīng)符合所在回路的系統(tǒng)標稱電壓，其允許最高工作電壓Umax不應(yīng)小于所在回路的最高運行電壓Uy，即Umax ≥ Uy。

② 按工作電流選擇高壓電器的額定電流In不應(yīng)小于該回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流Ig，即In ≥ Ig。

短路穩(wěn)定

① 短路穩(wěn)定性校驗的一般要求

② 短路電流的熱效應(yīng)

③ 短路穩(wěn)定性校驗

環(huán)境條件

① 選擇電器的環(huán)境溫度

② 選擇電器的環(huán)境濕度

③ 高海拔對高壓電器的影響

④ 地震對高壓電器的影響?、?額定短路開斷電流的選擇

② 額定短路關(guān)合電流的選擇

③ 額定操作順序的選擇

④ 額定失步開斷電流的選擇

⑤ 額定異相接地故障電流、發(fā)展性故障電流及關(guān)于開斷電流的選擇

⑥ 額定近區(qū)故障開斷電流的選擇

⑦ 額定線路充電開斷電流、額定電纜充電開斷電流、額定電

容器組開斷電流、額定電容器組關(guān)合涌流、額定感應(yīng)電動

機開斷電流、額定空載變壓器開斷電流、額定電抗器開斷

電流等的選擇。標準中對上述各項開斷電流和關(guān)合電流未

作規(guī)定，但使用中應(yīng)按制造廠給出的試驗數(shù)據(jù)選用。

施工安裝

1.電力系統(tǒng)的細節(jié)，即系統(tǒng)標稱電壓和最高運行電壓、頻率、相數(shù)和中性點接地的詳情。[1]

2.運行條件，包括最低和最高周圍空氣溫度，后者是否高于額定值；海拔是否超過1000m；以及可能存在或出現(xiàn)的任何特殊條件，例如過度地暴露在水蒸氣、濕氣、煙霧、爆炸性氣體、過量的灰塵或含鹽的空氣中的條件。

3.斷路器的特性。

① 極數(shù)；

② 戶內(nèi)或戶外；

③ 額定電壓；

④ 額定絕緣水平；

⑤ 額定頻率；

⑥ 額定電流；

⑦ 額定線路充電開斷電流（如果采用）；

⑧ 額定電纜充電開斷電流（如果采用）；

⑨ 額定單個電容器組開斷電流（如果采用）；

⑩ 額定背對背電容器組開斷電流（如果采用）；

額定電容器組關(guān)合涌流（如果采用）；

額定小感性開斷電流（如果采用）；

額定短路開斷電流和電壽命；

首開極因數(shù)；

額定出線端故障瞬態(tài)恢復(fù)電壓；

額定近區(qū)故障特性；

額定短路關(guān)合電流；

額定操作順序；

額定短路持續(xù)時間；

額定失步開斷電流（如果采用）；

額定開斷時間；

在特殊要求下規(guī)定的型式試驗（人工污穢和無線電干擾

試驗）；

操作頻率；

其他，如額定時間參量，異相接地開合特性。

4.斷路器操動機構(gòu)及其專用附屬裝置的特性。

① 操作方式：手力或動力的；

② 備用的輔助開關(guān)的數(shù)量和型式；

③ 額定電源電壓和額定電源頻率。

(5) 有關(guān)壓縮空氣的使用要求和壓力容器的設(shè)計與試驗要求。

可以對高壓斷路器檢測機構(gòu)有蘇州電器科學(xué)研究院、西高所、武高所等！

常用標準

GB 10963-1989|家用及類似場所用斷路器

GKC-E型高壓開關(guān)機械特性測試儀

GB 14048.2-1994|低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備低壓斷路器

GB 16916.1-1997|家用和類似用途的不帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCCB) 第1部分：一般規(guī)則

GB 16916.21-1997|家用和類似用途的不帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCCB) 第2.1部分：一般規(guī)則對動作功能與線路電壓無關(guān)的RCCB的適用性

GB 16916.22-1997|家用和類似用途的不帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCCB) 第2.2部分：一般規(guī)則對動作功能與線路電壓有關(guān)的RCCB的適用性

GB 16917.1-1997|家用和類似用途的帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCBO) 第1部分：一般規(guī)則

GB 16917.21-1997|家用和類似用途的帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCBO) 第2.1部分：一般規(guī)則對動作功能與線路電壓無關(guān)的RCBO的適用性

GB 16917.22-1997|家用和類似用途的帶過電流保護的剩余電流動作斷路器(RCBO) 第2.2部分：一般規(guī)則對動作功能與線路電壓有關(guān)的RCBO的適用性

GB 1984-1989|交流高壓斷路器

GB 4876-1985|交流高壓斷路器的線路充電電流開合試驗

GB 7675-1987|交流高壓斷路器的開合電容器組試驗

測試功能

（1）合（分）閘順序	（2）合（分）閘最大時間
（3）三相不同期	（4）同相不同期
（5）合（分）閘時間	（6）動作時間
（7）彈跳時間	（8）彈跳次數(shù)
（9）彈跳幅度	（10）行程
（11）開距	（12）超行程
（13）過行程	（14）剛合（分）速度
（15）最大速度	（16）平均速度
（17）金短時間	（18）無流時間
（19）電流波形曲線（動態(tài)）	(20) 時間行程速度動態(tài)曲線(ms)
(21) 時間速度行程動態(tài)曲線(mm)

單位均為: 時間ms 速度 m/s 距離 mm

特點

（1）可做電動操作和手動操作;

（2）適且500KV電壓等級以內(nèi)各種高壓斷路器的機械動特性測試；

（3）可實測行程和自定義行程；

（4）能夠?qū)崿F(xiàn)斷路器的單合、單分、合分、重合,重分操作；

（5）接線方便，操作簡單，操作時只需一次合（分）動作便可得到合（分）全部數(shù)據(jù)，可選擇保存50組數(shù)據(jù)，提供后期查詢和上傳電腦永久保存,也可現(xiàn)場調(diào)閱打印所有數(shù)據(jù)及運動曲線圖；

（6）采用漢字提示以人機對話的方式操作；

（7）數(shù)據(jù)準確，抗干擾性強，體積小，重量輕，美觀大方；

（8）機內(nèi)配有時鐘電路，可顯示當前年、月、日、時、分、秒，即使斷電，也能自動保存設(shè)置數(shù)據(jù)及測試數(shù)據(jù)；

（9）機內(nèi)帶有延時保護功能，斷路器動作后能自動切斷動作電源，很好的保護了斷路器設(shè)備和高壓開關(guān)測試儀；

（10）儀器內(nèi)置直流電源,可選擇范圍:30-270V/10A),不存在常規(guī)整流電源輸出瞬間的電壓跌落,用以試驗開關(guān)動作電壓非常精確.

（11）能動態(tài)地為您分析出斷路器每1ms時間內(nèi)的、行程、速度之間的關(guān)系；

（12 可配置上傳軟件，實現(xiàn)電腦存檔和網(wǎng)上查閱, 打印。

技術(shù)指標

環(huán)境組別：屬GB6587.1-1986《電子測量儀器環(huán)境試驗總綱》中的Ш組儀器.

型式：便攜式包裝：鋁合金箱

尺寸與重量：:

主機： 440×300×150(mm) 5 (kg)

附件： 440×300× 80(mm) 3 (kg)

工作電源：AC220V ±10% 頻率：50Hz ±5%

環(huán)境溫度：-10°C~40°C 相對濕度：≤85%

絕緣電阻：≤2MΩ

介電強度：電源進線對機殼能承受1.5KV1分鐘的耐壓測試。

時間測試范圍：1~499.9ms 分辯率：0.01ms 精度≤0.1ms

速度測試范圍：15m/s 分辯率：0.01m/s 精度±1%讀數(shù)+2個字

行程測試范圍：不限分辯率：0.01mm 精度±1%讀數(shù)+2個字

直流電源選擇范圍: 25-265V/10A 分辯率：1V：精度≤±1%

用途介紹

高壓斷路器在高壓電路中起控制作用，是高壓電路中的重要電器元件之一。斷路器用于在正常運行時接通或斷開電路，故障情況在繼電保護裝置的作用下迅速斷開電路，特殊情況（如自動重合到故障線路上時)下可靠地接通短路電流。高壓斷路器是在正常或故障情況下接通或斷開高壓電路的專用電器。

斷路器的工作狀態(tài)（斷開或者閉合）是由他的操動機構(gòu)控制的。

高壓負荷開關(guān)、高壓隔離開關(guān)和高壓斷路器的區(qū)別：

1、高壓負荷開關(guān)是可以帶負荷分斷的，有自滅弧功能，但它的開斷容量很小很有限。

2、高壓隔離開關(guān)一般是不能帶負荷分斷的，結(jié)構(gòu)上沒有滅弧罩，也有能分斷負荷的高壓隔離開關(guān)，只是結(jié)構(gòu)上與負荷開關(guān)不同，相對來說簡單一些。

3、高壓負荷開關(guān)和高壓隔離開關(guān)，都可以形成明顯斷開點，大部分高壓斷路器不具隔離功能，也有少數(shù)高壓斷路器具隔離功能。

4、高壓隔離開關(guān)不具備保護功能，高壓負荷開關(guān)的保護一般是加熔斷器保護，只有速斷和過流。

5、高壓斷路器的開斷容量可以在制造過程中做的很高。主要是依靠加電流互感器配合二次設(shè)備來保護?？删哂卸搪繁Ｗo、過載保護、漏電保護等功能。[2]

作用

(1)控制作用。根據(jù)電力系統(tǒng)運行的需要，將部分或全部電氣設(shè)備，以及部分或全部線路投入或退出運行。

(2)保護作用。當電力系統(tǒng)某一部分發(fā)生故障時，它和保護裝置、自動裝置相配合，將該故障部分從系統(tǒng)中迅速切除，減少停電范圍，防止事故擴大，保護系統(tǒng)中各類電氣設(shè)備不受損壞，保證系統(tǒng)無故障部分安全運行。

工作性能

(1) 額定電壓(標稱電壓)：它是表征斷路器絕緣強度的參數(shù)，它是斷路器長期工作的標準電壓。為了適應(yīng)電力系統(tǒng)工作的要求，斷路器又規(guī)定了與各級額定電壓相應(yīng)的最高工作電壓。對3—220KV各級，其最高工作電壓較額定電壓約高15%左右;對330KV及以上，最高工作電壓較額定電壓約高10%。斷路器在最高工作電壓下，應(yīng)能長期可靠地工作。[3]

(2)額定電流：它是表征斷路器通過長期電流能力的參數(shù)，即斷路器允許連續(xù)長期通過的最大電流。

(3)額定開斷電流：它是表征斷路器開斷能力的參數(shù)。在額定電壓下，斷路器能保證可靠開斷的最大電流，稱為額定開斷電流，其單位用斷路器觸頭分離瞬間短路電流周期分量有效值的千安數(shù)表示。當斷路器在、低于其額定電壓的電網(wǎng)中工作時，其開斷電流可以增大。但受滅弧室機械強度的限制，開斷電流有一最大值，稱為極限開斷電流。

(4)動穩(wěn)定電流：它是表征斷路器通過短時電流能力的參數(shù)，反映斷路器承受短路電流電動力效應(yīng)的能力。斷路器在合閘狀態(tài)下或關(guān)合瞬間，允許通過的電流最大峰值，稱為電動穩(wěn)定電流，又稱為極限通過電流。斷路器通過動穩(wěn)定電流時，不能因電動力作用而損壞。

(5)關(guān)合電流：是表征斷路器關(guān)合電流能力的參數(shù)。因為斷路器在接通電路時，電路中可能預(yù)伏有短路故障，此時斷路器將關(guān)合很大的短路電流。這樣，一方面由于短路電流的電動力減弱了合閘的操作力，另一方面由于觸頭尚未接觸前發(fā)生擊穿而產(chǎn)生電弧，可能使觸頭熔焊，從而使斷路器造成損傷。斷路器能夠可靠關(guān)合的電流最大峰值，稱為額定關(guān)合電流。額定關(guān)合電流和動穩(wěn)定電流在數(shù)值上是相等的，兩者都等于額定開斷電流的2.55倍。

(6)熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流的持續(xù)時間：執(zhí)穩(wěn)定電流也是表征斷路器通過短時電流能力的參數(shù)，但它反映斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。熱穩(wěn)定電流是指斷路器處于合閘狀態(tài)下，在一定的持續(xù)時間內(nèi)，所允許通過電流的最大周期分量有效值，此時斷路器不應(yīng)因短時發(fā)熱而損壞。國家標準規(guī)定：斷路器的額定熱穩(wěn)定電流等于額定開斷電流。額定熱穩(wěn)定電流的持續(xù)時間為2S，需要大于2S時，推薦4S。

(7)合閘時間與分閘時間：這是表征斷路器操作性能的參數(shù)。各種不同類型的斷路器的分、合閘時間不同，但都要求動作迅速。合閘時間是指從斷路器操動機構(gòu)合閘線圈接通到主觸頭接觸這段時間，斷路器的分閘時間包括固有分閘時間和熄弧時間兩部分。固有分閘時間是指從操動機構(gòu) 分閘線圈接通到觸頭分離這段時間。熄弧時間是指從觸頭分離到各相電弧熄滅為止這段時間。所以，分閘時間也稱為全分閘時間。

(8)操作循環(huán)：這也是表征斷路器操作性能的指標。架空線路的短路故障大多是暫時性的，短路電流切斷后，故障即迅速消失。因此，為了提高供電的可靠性和系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，斷路器應(yīng)能承受一次或兩次以上的關(guān)合、開斷、或關(guān)合后立即開斷的動作能力。此種按一定時間間隔進行多次分、合的操作稱為操作循環(huán)。

主要結(jié)構(gòu)

高壓斷路器的主要結(jié)構(gòu)大體分為:導(dǎo)流部分，滅弧部分，絕緣部分，操作機構(gòu)部分。高壓開關(guān)的主要類型按滅弧介質(zhì)分為:油斷路器，空氣斷路器，真空斷路器，六氟化硫斷路器，固體產(chǎn)氣斷路器，磁吹斷路器。

按操作性質(zhì)可分為:電動機構(gòu)，氣動機構(gòu)，液壓機構(gòu)，彈簧儲能機構(gòu)，手動機構(gòu)。

(1)油斷路器。利用變壓器油作為滅弧介質(zhì)，分多油和少油兩種類型。

(2)六氟化硫斷路器。采用惰性氣體六氟化硫來滅弧，并利用它所具有的很高的絕緣性能來增強觸頭間的絕緣。

(3)真空斷路器。觸頭密封在高真空的滅弧室內(nèi)，利用真空的高絕緣性能來滅弧。

(4)空氣斷路器。利用高速流動的壓縮空氣來滅弧。

(5)固體產(chǎn)氣斷路器。利用固體產(chǎn)氣物質(zhì)在電弧高溫作用下分解出來的氣體來滅弧。

(6)磁吹斷路器。斷路時，利用本身流過的大電流產(chǎn)生的電磁力將電弧迅速拉長而吸人磁性滅弧室內(nèi)冷卻熄滅。[4]

常見故障

(按發(fā)生頻率排列大致順序)：

1)密封件失效故障；

2)動作失靈故障；

3)絕緣損壞或不良；

4)滅弧件觸頭的故障。

接線方式

斷路器的接線方式有板前、板后、插入式、抽屜式，用戶如無特殊要求，均按板前供貨，板前接線是常見的接線方式。

⑴板后接線方式：板后接線最大特點是可以在更換或維修斷路器，不必重新接線，只須將前級電源斷開。由于該結(jié)構(gòu)特殊，產(chǎn)品出廠時已按設(shè)計要求配置了專用安裝板和安裝螺釘及接線螺釘，需要特別注意的是由于大容量斷路器接觸的可靠性將直接影響斷路器的正常使用，因此安裝時必須引起重視，嚴格按制造廠要求進行安裝。

⑵插入式接線：在成套裝置的安裝板上，先安裝一個斷路器的安裝座，安裝座上6個插頭，斷路器的連接板上有6個插座。安裝座的面上有連接板或安裝座后有螺栓，安裝座預(yù)先接上電源線和負載線。使用時，將斷路器直接插進安裝座。如果斷路器壞了，只要拔出壞的，換上一只好的即可。它的更換時間比板前，板后接線要短，且方便。由于插、拔需要一定的人力。因此目前中國的插入式產(chǎn)品，其殼架電流限制在最大為400A。從而節(jié)省了維修和更換時間。插入式斷路器在安裝時應(yīng)檢查斷路器的插頭是否壓緊，并應(yīng)將斷路器安全緊固，以減少接觸電阻，提高可靠性。

⑶抽屜式接線：斷路器的進出抽屜是由搖桿順時針或逆時針轉(zhuǎn)動的，在主回路和二次回路中均采用了插入式結(jié)構(gòu)，省略了固定式所必須的隔離器，做到一機二用，提高了使用的經(jīng)濟性，同時給操作與維護帶來了很大的方便，增加了安全性、可靠性。特別是抽屜座的主回路觸刀座，可與NT型熔斷路器觸刀座通用，這樣在應(yīng)急狀態(tài)下可直接插入熔斷器供電。

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