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電容器(或直流屏供電)儲能,用電子控制。永磁機(jī)構(gòu)特別適用于頻繁操作,如可達(dá)6萬~15萬次。真空斷路器觸頭的工作壓力對真空斷路器的性能有很大的影響,其壓力等于真空開關(guān)管的自閉力與觸頭彈簧力之和。斷路器觸頭的工作壓力選擇應(yīng)該滿足4方面的要求:1)使真空開關(guān)管的觸頭接觸電阻保持在規(guī)定的范圍內(nèi),2)滿足動穩(wěn)定試驗(yàn)的要求,3)合閘彈跳,4)減小分閘彈振。由于真空斷路器在關(guān)合短路電流時(shí),觸頭在予擊穿后要產(chǎn)生電弧和電動斥力,觸頭產(chǎn)生彈跳,機(jī)構(gòu)合閘速度也慢,所以,關(guān)合短路電流是考核觸頭工作壓力是否滿足要求的苛刻的條件。日本幾家公司另辟路徑,開發(fā)出低過電壓真空斷路器。它不用加過電壓吸收裝置而用新開發(fā)出的觸頭材料。
將過電壓限制至常規(guī)值的十分之一。低過電壓觸頭材料東芝為AgWC日立為Co-Ag-Se,三菱為Cu-Cr-Bi-α,富士為CuCr+高蒸氣材料。這些公司一般做到7.2kV下20kA,只有東芝公司做到7.2kV下40kA。真空間隙中的絕緣強(qiáng)度不僅與間隙的大小,電場的均勻程度有關(guān),而且受電極材料的性質(zhì)及表面狀況的影響較大。真空間隙在較小的距離間隙(2—3毫米)情況下,有比高壓力空氣與SF6氣體高的絕緣特性,這就是真空斷路器的觸頭開距一般不大的原因。真空間隙中的絕緣強(qiáng)度不僅與間隙的大小,電場的均勻程度有關(guān),而且受電極材料的性質(zhì)及表面狀況的影響較大。真空間隙在較小的距離間隙(2—3毫米)情況下,有比高壓力空氣與SF6氣體高的絕緣。
這就是真空斷路器的觸頭開距一般不大的原因。真空斷路器合閘時(shí)間的大小,是衡量真空斷路器性能好壞的一個(gè)重要標(biāo)志,其與斷路器的觸頭彈跳壓力、合閘速度、開距及真空開關(guān)管的觸頭材料等有關(guān),同時(shí)還與開關(guān)管的結(jié)構(gòu)、斷路器的結(jié)構(gòu)及安裝調(diào)試有關(guān)。觸頭合閘彈跳時(shí)間越小,其性能越好,彈跳時(shí)間越長,觸頭的電磨損越嚴(yán)重,容易產(chǎn)生合閘過電壓,在關(guān)合短路電流或電容器時(shí),以及行動、熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)將導(dǎo)致觸頭熔焊。另外,觸頭合閘彈跳時(shí)間越長,嚴(yán)重危害開關(guān)管的波紋管使用壽命。10kV級銅絡(luò)觸頭材料的真空斷路器合閘彈跳時(shí)間不超2ms,其他觸頭材料的真空斷路器合閘彈跳時(shí)間可以相對大一些,但是不得超過5ms。真空斷路器合閘時(shí)間的大小,是衡量真空斷路器性能好壞的一個(gè)重要。
高壓開關(guān)柜
B級斷路器在預(yù)期壽命內(nèi)對斷口部件不需要維護(hù),而僅需要對其他部件進(jìn)行維護(hù)。IEC根據(jù)斷路器所連接的排擠線網(wǎng)絡(luò)和是否采用重合閘等使用條件,規(guī)定了斷路器應(yīng)能完成的操縱次數(shù)。真空斷路器和SF6斷路器是開關(guān)柜內(nèi)的主要器件,在和大多數(shù)中東 趨向于用SF6斷路器;在中國、日本和美國明顯喜歡采用真空斷路器;而在其他地區(qū),兩種技術(shù)幾乎同樣流行。多油和少油技術(shù)在中國、東歐、印地安和拉丁美洲等地區(qū)仍有少量使用,但趨勢十分明顯,將很快被SF6斷路器和真空技術(shù)所取代。有關(guān)數(shù)據(jù)表明,目前包括ABB在內(nèi)的電氣行業(yè)跨國公司在兩種技術(shù)的發(fā)展上是互補(bǔ)的.在發(fā)電廠、變電站和大型工廠均采用了大量的高壓斷路器。操動機(jī)構(gòu)是高壓斷路器的重要組成。
而彈簧操動機(jī)構(gòu)具有成套性強(qiáng)、制造工藝要求適中、體積小、合閘電流小等特點(diǎn),目前在10~35kV真空斷路器中的運(yùn)用非常廣泛。在短路器的常閉接點(diǎn)與合閘線圈之間,把斷路器儲能行程開關(guān)的一對常開接點(diǎn)串聯(lián)進(jìn)控制回路。這樣,在斷路器未儲能的情況下,將不能進(jìn)行合閘操作。防止了在斷路器未儲能的情況下合閘,合閘回路保持,燒毀合閘線圈。所謂串聯(lián)式防跳,即防跳繼電器TBJ由電流啟動,該線圈串聯(lián)在斷路器的跳閘回路中。電壓保持線圈與斷路器的合閘線圈并聯(lián)。當(dāng)合閘到故障線路或設(shè)備上,則繼電保護(hù)動作,保護(hù)出口接點(diǎn)TJ閉合,此時(shí)防跳繼電器TBJ的電流線圈啟動,同時(shí)斷路器跳閘,TBJ的常閉接點(diǎn)斷開合閘回路,另一對常開接點(diǎn)接通電壓線圈并。
若此時(shí)SK(5—8)或HJ接點(diǎn)不能返回而繼續(xù)發(fā)出合閘命令,由于合閘回路已被斷開,斷路器不能合閘,從而達(dá)到防跳目的。另外,當(dāng)TBJ啟動后,其并聯(lián)于保護(hù)出口的常開接點(diǎn)閉合并自保,直到“逼迫”斷路器常開接點(diǎn)變位為止,有效地防止了保護(hù)出口接點(diǎn)斷弧。串聯(lián)式防跳回路,如圖1所示。寫在前面:隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,目前SF6斷路器已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的油斷路器和真空斷路器,成為當(dāng)前輸變電領(lǐng)域的主流軍。但由于斷流能力、成本控制、設(shè)備選型等多種因素的制約,真空斷路器目前在配電領(lǐng)域仍大量采用,本文就以真空斷路器試驗(yàn)為例進(jìn)行試驗(yàn)方法介紹,其他電壓等級試驗(yàn)方法依此參照。真空斷路器的滅弧原理與其他型式斷路器不同,是指觸頭在真空中關(guān)合、開斷的開關(guān)。
也就是利用真空作為絕緣及滅弧介質(zhì)的斷路器。真空泡的真空度下降,真空泡內(nèi)會有一定的電離現(xiàn)象,并由此產(chǎn)生電離子,使滅弧室內(nèi)絕緣下降,導(dǎo)致斷路器不能正常開斷。國外已研制成合閘和分閘時(shí)間±0.5ms和±1ms的真空斷路器,相控?cái)嗦菲髟趪庖验_始實(shí)際應(yīng)用,取得了較好的成果。國內(nèi)也開始重視這一問題,對相控?cái)嗦菲鞯男枨笠膊粩嗟靥岢?特別是對空載長線和并聯(lián)電容器組的投切問題。一般用于高壓開關(guān)柜中的真空斷路器屬于戶內(nèi)型真空斷路器,如KYN28中置式開關(guān)柜中使用的就是真空斷路器。目前,我國6KV、10KV電壓等級的真空斷路器已經(jīng)基本取代油斷路器,其利用率也已超過96%;在35KV電壓等級真空斷路器的利用率超過62。
真空斷路器已經(jīng)成為35KV等級以下中壓領(lǐng)域中應(yīng)用為廣泛的斷路器。ZNZ6-12/T1250-31.5(intelV3)及ZNZ6-12/T3150-40(intelV3)兩種規(guī)格戶內(nèi)高壓交流真空斷路器全部獲得“COMPLETE”級試驗(yàn)報(bào)告和認(rèn)證級別。首先,按照 電網(wǎng)的規(guī)劃,在2016年~2020年預(yù)計(jì)投巨資用于智能電網(wǎng)的建設(shè)。高壓開關(guān)柜
但分閘速度太快,分閘的反彈也大,反彈太大震動過劇亦容易產(chǎn)生重燃,所以分間速度亦應(yīng)考慮這方面因素。分閘速度的快慢,主要取決于合閘時(shí)動觸頭彈簧和分閘彈簧的貯能大小。為了提高分閘速度,可以增加分閘彈簧的貯能量,也可以增加合閘彈簧的壓縮量,這都必然需要提高操動機(jī)構(gòu)的輸出功和整機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度,降低了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。經(jīng)過多年試驗(yàn)認(rèn)為,10kV的真空斷路器,平均分閘速度能保證在0.95~1.2m/s比較合適。彈跳時(shí)間合閘彈跳時(shí)間是斷路器在合閘時(shí),觸頭剛接觸開始計(jì)起,隨后產(chǎn)生分離,可能又接觸又分離,到其穩(wěn)定接觸之間的時(shí)間。這一參數(shù)國外的標(biāo)準(zhǔn)中都沒有明確規(guī)定,1989年底能源部電力司提出真空斷路器合閘彈跳時(shí)間必須小于2。
為什么合閘彈跳時(shí)間要小于2ms呢?主要是合閘彈跳的瞬間會引起電力系統(tǒng)或設(shè)備產(chǎn)生L.C高頻振蕩,振蕩產(chǎn)生的過電壓對電氣設(shè)備的絕緣可能造成傷害甚至損壞。當(dāng)合閘彈跳時(shí);同小于2ms時(shí),不會產(chǎn)生較大的過電壓,設(shè)備絕緣不會受損,在關(guān)合時(shí)動靜觸頭之間也不會產(chǎn)生熔焊。合閘的不同期性太大容易引起合閘的彈跳,因?yàn)闄C(jī)構(gòu)輸出的運(yùn)動沖量僅由首合閘相觸頭承受。分閘的不同期性太大可能使后開相管子燃弧時(shí)間加長,降低開斷能力。合閘與分閘的不同期性一般是同時(shí)存在的,所以調(diào)好了合閘的不同期性,分閘的不同期性也就有了保證。產(chǎn)品中要求合分閘不同期性小于2ms。分、合閘時(shí)間是指從操動線圈的端子得電時(shí)刻計(jì)起,至三極觸頭全部合上或分離止的一段時(shí)間。
合、分閘線圈是按短時(shí)工作制作設(shè)計(jì)的,合閘線圈的通電時(shí)間不到100ms,分閘線圈的不到60ms。分、合閘時(shí)間一般在斷路器出廠時(shí)已調(diào)好,無須再動。當(dāng)斷路器用在發(fā)電系統(tǒng)并在電源近端短路時(shí),故障電流衰減較慢,若分閘時(shí)間很短,這時(shí)斷路器分?jǐn)嗟墓收想娏骶涂赡芎休^大的直流分量,開斷條件更為惡劣,這對斷路器的開斷是很不利的。所以用于發(fā)電系統(tǒng)的真空斷路器,其分閘時(shí)間盡可能設(shè)計(jì)長些為宜。運(yùn)城稷山高壓開關(guān)柜
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