高压断路器常见问题知识问答汇总

2019-02-16  来自: 厦门钜欣五金制品有限公司. 浏览次数:228

 1、 高压断路器的用途是什么?
  答:在发电厂和变电所中,高压断路器是1000KV以上电路中的主要控制设备。在正常运行时,用来接通或断开电路的负荷电流;故障时,用来迅速断开短路电流,切除故障。
  2、 对高压断路器有什么基本要求?
  答:对断路器的基本要求有以下几点:(1)在合闸状态时应为良好的导体。(2)在合闸状态时应具有良好的绝缘性。(3)在开断规定的短路电流时,应有足够的开断能力和尽可能短的开断时间。(4)在接通规定的短路电流时,短时间内断路器的触头不能产生熔焊等情况。(5)在制造厂给定的技术条件下,高压断路器要能长期可靠地工作,有一定的机械寿命和电气寿命要求。此外,高压断路器还应具有结构简单、安装和检修方便、体积小、重量轻等优点。
  3、高压断路器有哪些类型?
  答:根据断路器安装地点,可分为户内和户外两种。根据断路器使用的灭弧介质,可分为以下几种类型:
  (1)油断路器。油断路器是以绝缘油为灭弧介质。可分为多油断路器和少油断路器。在多油断路器中,油不仅作为灭弧介质,而且还作为绝缘介质,因此用油量多,体积大。在少油断路器中,油只作为灭弧介质,因此用油量少体积小,耗用钢材少。
  (2)空气断路器。空气断路器是以压缩空气作为灭弧介质,此种介质防火、防爆、无毒、无腐蚀性,取用方便。空气断路器属于他能式断路器,靠压缩空气吹动电弧使之冷却,在电弧达到零值时,迅速将弧道中的离子吹走或使之复合而实现灭弧。空气断路器开断能力强,开断时间短,但结构复杂,工艺要求高,有色金属消耗多,因此,空气断路器一般应用在110KV及以上的电力系统中。
  (3)六氟化硫(SF6)断路器。SF6断路器采用具有优良灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质,具有开断能力强、动作快、体积小等优点,但金属消耗多,价格较贵。近年来SF6断路器发展很快,在高压和超高压系统中得到广泛应用。尤其以SF6断路器为主体的封闭式组合电器,是高压和超高压电器的重要发展方向。
  (4)真空断路器。真空断路器是在高度真空中灭弧。真空中的电弧是在触头分离时电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。电弧中的离子和电子迅速向周围空间扩散。当电弧电流到达零值时,触头间的粒子因扩散而消失的数量超过产生的数量时,电弧即不能维持而熄灭。真空断路器开断能力强,开断时间短、体积小、占用面积小、无噪声、无污染、寿命长,可以频繁操作,检修周期长。真空断路器目前在我国的配电系统中已逐渐得到广泛应用。此外,还有磁吹断路器和自产气断路器,它们具有防火防爆,使用方便等优点。但是一般额定电压不高,开断能力不大,主要用作配电用断路器。
  4、高压断路器的型号是怎样规定的?
  答:目前我国断路器型号根据国家技术标准的规定,一般由文字符号和数字按以下方式组成:其代表意义为:
  ①— 产品字母代号,用下列字母表示:S—少油断路器;D—多油断路器;K—空气断路器;L—六氟化硫断路器;Z—真空断路器;Q—产气断路器;C—磁吹断路器。
  ②—装置地点代号;N—户内,W—户外。
  ③—设计系列顺序号;以数字1、2、3……表示。
  ④—额定电压,KV。
  ⑤—其它补充工作特性标志,G—改进型,F—分相操作。
  ⑥—额定电流,A。
  ⑦—额定开断电流,KA。
  ⑧—特殊环境代号。
  5、高压断路器由哪几个部分组成,其各自的作用是什么?
  答:高压断路器由以下五个部分组成:通断元件,中间传动机构,操动机构,绝缘支撑件和基座。通断元件是断路器的核心部分,主电路的接通和断开由它来完成。主电路的通断,由操动机构接到操作指令后,经中间传动机构传送到通断元件,通断元件执行命令,使主电路接通或断开。通断元件包括有触头、导电部分、灭弧介质和灭弧室等,一般安放在绝缘支撑件上,使带电部分与地绝缘,而绝缘支撑件则安装在基座上。这些基本组成部分的结构,随断路器类型不同而异。
  6、何谓高压断路器的触头?
  它的质量和实际接触面积取决于什么?答:在高压断路器的导电回路中,通常把导体互相接触的导电处称为触头。触头往往是高压断路器导电回路中最薄弱的环节。触头的质量主要取决于触头的接触电阻。接触电阻与表面的实际接触面积、触头材料、触头所受压力、以及接触表面的洁净程度有关。试验证明触头的实际接触面积与触头本身的尺寸无关,而仅决定于加在触头上的压力和触头金属材料的抗压极限。
  7、概述隔离开关及其作用。
  答:隔离开关是在高压电气装置中保证工作安全的开关电器,结构简单,没有灭弧装置,不能用来接通和断开负荷电流电路。隔离开关的作用为:隔离电源,倒闸操作,接通和切断小电流电路。
  8、简述高压断路器的主要技术参数。
  答:通常用下列参数表征高压断路器的基本工作性能:
  (1)额定电压(标称电压):它是表征断路器绝缘强度的参数,它是断路器长期工作的标准电压。为了适应电力系统工作的要求,断路器又规定了与各级额定电压相应的最高工作电压。对3—220KV各级,其最高工作电压较额定电压约高15%左右;对330KV及以上,最高工作电压较额定电压约高10%。断路器在最高工作电压下,应能长期可靠地工作。
  (2)额定电流:它是表征断路器通过长期电流能力的参数,即断路器允许连续长期通过的最大电流。
  (3)额定开断电流:它是表征断路器开断能力的参数。在额定电压下,断路器能保证可靠开断的最大电流,称为额定开断电流,其单位用断路器触头分离瞬间短路电流周期分量有效值的千安数表示。当断路器在低于其额定电压的电网中工作时,其开断电流可以增大。但受灭弧室机械强度的限制,开断电流有一最大值,称为极限开断电流。
  (4)动稳定电流:它是表征断路器通过短时电流能力的参数,反映断路器承受短路电流电动力效应的能力。断路器在合闸状态下或关合瞬间,允许通过的电流最大峰值,称为电动稳定电流,又称为极限通过电流。断路器通过动稳定电流时,不能因电动力作用而损坏。
  (5)关合电流:是表征断路器关合电流能力的参数。因为断路器在接通电路时,电路中可能预伏有短路故障,此时断路器将关合很大的短路电流。这样,一方面由于短路电流的电动力减弱了合闸的操作力,另一方面由于触头尚未接触前发生击穿而产生电弧,可能使触头熔焊,从而使断路器造成损伤。断路器能够可靠关合的电流最大峰值,称为额定关合电流。额定关合电流和动稳定电流在数值上是相等的,两者都等于额定开断电流的2.55倍。
  (6)热稳定电流和热稳定电流的持续时间:执稳定电流也是表征断路器通过短时电流能力的参数,但它反映断路器承受短路电流热效应的能力。热稳定电流是指断路器处于合闸状态下,在一定的持续时间内,所允许通过电流的最大周期分量有效值,此时断路器不应因短时发热而损坏。国家标准规定:断路器的额定热稳定电流等于额定开断电流。额定热稳定电流的持续时间为2S,需要大于2S时,推荐4S。
  (7)合闸时间与分闸时间:这是表征断路器操作性能的参数。各种不同类型的断路器的分、合闸时间不同,但都要求动作迅速。合闸时间是指从断路器操动机构合闸线圈接通到主触头接触这段时间,断路器的分闸时间包括固有分闸时间和熄弧时间两部分。固有分闸时间是指从操动机构分闸线圈接通到触头分离这段时间。熄弧时间是指从触头分离到各相电弧熄灭为止这段时间。所以,分闸时间也称为全分闸时间。
  (8)操作循环:这也是表征断路器操作性能的指标。架空线路的短路故障大多是暂时性的,短路电流切断后,故障即迅速消失。因此,为了提高供电的可靠性和系统运行的稳定性,断路器应能承受一次或两次以上的关合、开断、或关合后立即开断的动作能力。此种按一定时间间隔进行多次分、合的操作称为操作循环。我国规定断路器的额定操作循环如下:自动重合闸操作循环:分——t’——合分——t——合分非自动重合闸操作循环:分——t——合分——t——合分其中 分——表示分闸动作;合分——表示合闸后立即分闸的动作; t’——无电流间隔时间,即断路器断开故障电路,从电弧熄灭起到电路重新自动接通的时间,标准时间为0.3S或0.5S,也即重合闸动作时间。 t——为运行人员强送电时间,标准时间为180S。
  9、何谓电气触头?对电气触头的基本要求是什么?
  答:电器中通过导体间的接触而导电的部位或部件,都称为电气触头(简称触头),如母线的接头、电器的接引处和开关电器的动、静触头等。对触头的要求有:(1)结构可靠。(2)具有良好的导电性能和最小的接触电阻。
  (3)通过规定的电流时,发热温升不超过允许值。(4)通过短路电流时,具有足够的电动稳定性和热稳定性。(5)可开断的触头,还应具有足够的抗熔接和抗烧伤的性能。
  10、经常采用的减少接触电阻和防止触头氧化的措施有哪些?
  答:(1)采用电阻率和抗压强度低的材料制造触头。
  (2)利用弹簧或弹簧垫等,增加触头接触面间的压力。
  (3)对易氧化的铜、黄铜、青铜触头表面,镀一层锡、铅锡合金或银等保护层,防止因触头氧化使接触电阻增加。
  (4)在铝触头表面,涂上防止氧化的中性凡士林油层加以覆盖。
  (5)采用焊接的铜铝过渡接头。
  (6)可断触头在结构上,动、静触头间有一定的相对滑动,分合时可以擦去氧化层(称自洁作用),以减少接触电阻。
  11、简述电气触头的电动稳定性和热稳定性。
  答:所谓触头的电动稳定性,是指触头应具有足够的机械强度,能承受冲击短路电流通过时产生巨大电动力的作用而不发生变形、损坏和自动分闸等现象的能力。触头的热稳定性,则是指触头在短路电流通过期间,发热的最高温度不超过触头短时发热的允许温度,这样才不至于造成触头熔接或退火等方面的损坏。当电流从触头少量的接触点流过时,方向发生了改变,出现了相反的横向电流,使触头间产生了推斥力,巨大的冲击短路电流通过时,有可能将动触头推开而自动跳闸;也可能使触头局部分离而产生电弧,冲击电流过后,触头复位发生熔接。为了提高触头的电动稳定性,可从触头结构上考虑利用短路电流所产生的电动力将触头压紧在一起,而要保持热稳定,则应限制接触电阻不超过允许值。
  12、电气触头的接触形式分几种?
  答:触头的接触形式有面接触、线接触和点接触三种。面接触需要有较大的压力才能使接触良好,自洁作用差,常用于电流较大的固定连接(如母线)和低压开关电器(如刀开关和插入式熔断器)。线接触应用最广,即使在压力不大时接触处的压强较高,接触电阻较小,触头的自洁作用强。点接触的容量小,通常用于控制电器或开关电器的辅助触点。
  13、触头是如何分类的?
  答:电气触头按结构和工作特点,可分为可断触头、滑动触头和固定触头三类。可断触头是开关电器中不可缺少的部分,按其结构不同,又可分为以下几种:
  (1)刀形触头:其结构简单,分为面接触和线接触,广泛应用于低压开关和高压隔离开关。
  (2)对接式触头:具有结构简单、动作速度快的特点,但接触面不稳定,随压力变化较大,动作时容易发生弹跳,无自洁作用,触头容易被电弧烧伤。这种触头常用于额定电流在1000A以下和低于500A的配电断路器中。
  (3)楔入形(触指)触头:由用双头螺栓套弹簧压装在导电座上的成对触片和楔形触块组成,一般楔形触块作为动触头,但也有反过来将楔形触块作静触头,夹在导电座上的触片作动触头的。这种触头在动、静触头的接触中,相互磨擦,接触面得以自动清扫。它的电动稳定性较高,有自洁作用,增加触片和楔块的组数可能增大额定电流,但横向尺寸也增加了,使装配发生困难。工作电流一般限制在5000A以下,最高可达12000A。触头的工作表面容易被电弧烧伤,一般只作主触头而不作灭弧触头。
  (4)插入式(梅花形)触头:静触头是由多片梯形触指组成。分为有挠性导电片和无挠性导电片两种。有挠性导电片的插座,触指上有一凹槽,槽内嵌入绝缘套,放进螺管弹簧,以保证触指对导电杆的压力,弹簧另一端由圆环支持,可以沿导电杆(动触头)的周围稍微调节触指位置。触指通过挠性导电片与触头底座连接。无挠性导电片的插座,取消了结构复杂和性能不稳定的导电片,利用弹簧直接将触指压在导电座上。动触头为圆形铜导电杆,为了增加触头的抗弧能力,常常在触头座外套端部加装铜钨合金保护环,在导电杆端部加装铜钨合金的耐弧头。接通时,导电杆插在插座内,梯形触指被弹簧压在导电杆上,利用插座内径与导电杆的适当配合,使每片触指与导电杆形成两条线接触,接触可靠。同时,动静触头间的压力方向与运动方向垂直,触头接通时的弹跳小。动、静触头相对运动时产生磨擦,有自洁作用。短路电流通过时,由于触指间和触指与导电杆之间电流方向一致,电动力趋向将触指压向导电杆,动稳定性好,但这种触头结构比较复杂,允许通过的电流也受到限制,且开断时间较长。也多应用在35KV以下的配电电网中。滑动触头是保持动、静触头间既能相对运动又不分离的连接。分为Z形触指式滑动触头和滚动式滑动触头。
  (1)Z形触指式滑动触头:结构与插座式触头相似。它是将Z形触指装在导电座内,用弹簧保持触指位置,并将触指的两侧分别压向导电杆与导电座而构成。它的优点是:高度小,装配简单,没有导电片,接触稳定,有自洁作用,所以应用很广。
  (2)滚动式滑动触头:动触头为圆形导电杆,定触头是由两根圆杆导电座和成对装在导电杆和导电座之间的紫铜滚轮所组成,滚轮两侧装有弹簧,借助弹簧的压力,保持滚轮和导电杆、滚轮与导电座之间的接触。电流就在导电杆、滚轮、导电座之间传导。由于动触头是运动的,滚动磨擦阻力小,触头的自洁作用差。多用作高压断动器的中间触头。
  14、SF6气体有哪些化学和物理性质?
  答:SF6气体是无色、无臭、无毒、不燃的惰性气体。它的化学性质非常稳定,在大气压下以及温度高达500℃的情况下,都具有高度的化学稳定性。一般认为,在电气设备允许的温度范围内,SF6对断路器的材料没有腐蚀作用,因此断路器的检修周期长,检修工作量少。在电弧高温作用下,很少量的SF6会分解为有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等,但在电弧过零值后,很快又再结合成SF6。因此,长期密封使用的SF6,虽经多次灭弧作用,也不会减少或变质。电弧分解物的多少与SF6中所含水份有关,因此,把水份控制在规定值下是十分重要的。常用活性氧化铝或活性炭、合成沸石等吸附剂,清除水分和电弧分解产物。 SF6气体混入空气时,会使绝缘强度下降,因此断路器及其贮气设备应保持密封。 SF6容易液化,液化温度与压力有关,压力升高时液化温度也增高,所以SF6气体都不采用过高的压力,以使其保持气态。双压式断路器,高压侧压力为1.5MPa左右;单压式断路器,压力为0.3—0.5Mpa。
  15、SF6气体有哪些电气特性?
  答:(1)SF6分子很容易吸附自由电子,形成负离子,具有较强的电负性。但在一定电场下,这些离子很难积累足够的能量导致气体电离。同时因为气体中的自由电子减少,还降低了这些电子容易使气体被击穿的危害。因此,SF6气体具有良好的绝缘性能,在均匀电场中SF6的绝缘强度比空气大2—3倍,在0.3Mpa压力下,绝缘强度超过变压器油。但在不均匀电场中,其绝缘强度会下降,因此六氟化硫断路器的部件多呈同心圆状,以使电场均匀。
  (2) SF6分子具有较强的电负性,使SF6具有强大的灭弧能力。因为SF6分子吸附自由电子后变为负离子,负离子容易和正离子复合形成中性分子,使电弧空间的导电性能很快消失。特别在电弧电流接近零值时,这种作用更加显著。如果例用SF6气体吹弧,使大量新鲜的SF6分子不断和电弧接触则灭弧更加迅速。由于SF6气体灭弧能力强,从导电电弧向绝缘体变化速度特别快,所以SF6断路器的开断电流大,开断时间短。在同一电压等级,同一开断电流和其它条件相同的条件下,SF6断路器的串联断口较少。(3)SF6气体是多原子的分子气体,在电弧高温下分解和电离的情况非常复杂。SF6气体中弧心部分导热率低,温度高,电导率大,其外焰部分导热率高,温度低,电导率小,所以电弧电流几乎集中在弧心部分。因此,在SF6气体中,可以看到很细、很亮的电弧,几乎看不到外焰部位。这也是SF6气体灭弧时间短的原因之一。当电弧电流减小趋近于零值时,SF6分子此时电负性显著,从而使电流保持连续,可使细小的弧心一直存在到极小的电流范围。SF6电弧的这种特点,使断路器开断小电流时,也不会由于截流作用而产生操作过电压。
  16、利用SF6气体吹弧与利用空气吹弧有什么不同?
  答:利用SF6气体吹弧与利用空气吹弧在外形上十分相似,但实际灭弧原理不同。空气吹弧主要是冷却电弧,而SF6气体吹弧主要是利用SF6分子与电弧不断接触进行灭弧,SF6气体的灭弧能力较空气大100倍。
  17、SF6断路器有哪几种类型?
  答:SF6断路器的类型按灭弧方式分,有单压式和双压式;按总体结构分,有落地箱式和支柱瓷套式。

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