【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 高壓斷路器原理介紹一. 高壓斷路器的作用： 高壓斷路器（俗稱“高壓開關(guān)”）是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備中重要設(shè)備之一。正常情況下，用來(lái)接通和斷開負(fù)荷電路；故障時(shí)，由繼電保護(hù)動(dòng)作斷開故障電路，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行；同時(shí)能完成自動(dòng)重合閘任務(wù)，以提高供電的可靠性。二. 高壓斷路器的類型：高壓斷路器的類型按滅弧介質(zhì)劃分，有：油斷路器（多油和少油式）；空氣斷路器；真空斷路器；六氟化硫斷路器；磁吹斷路器等。與之配套使用的操動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型，按斷路器操作合閘作功劃分有：電磁機(jī)構(gòu)；氣動(dòng)機(jī)構(gòu)；液壓機(jī)構(gòu)；彈簧機(jī)構(gòu)等。目前在110千伏以上電壓等級(jí)電網(wǎng)中，基本上是少油斷路器和六氟化硫斷路器，對(duì)于斷路器配用的機(jī)構(gòu)，多數(shù)是液壓式，而少部分使用彈簧式和氣動(dòng)式機(jī)構(gòu)。今后，隨著電網(wǎng)容量的繼續(xù)增加，安全可靠要求越來(lái)越高，對(duì)于性能優(yōu)越的六氟化硫斷路器，將取代少油斷路器，GIS更將會(huì)大量地投入運(yùn)行。三．?dāng)嗦菲鞯谋硎痉绞綌嗦菲鞯谋硎痉绞饺鐖D21所示。圖31斷路器的表示方式四．?dāng)嗦菲鞯幕窘Y(jié)構(gòu)高壓斷路器由以下五部分組成：通斷元件，中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)，絕緣支撐件和基座，如22圖所示。圖32 斷路器的基本結(jié)構(gòu)通斷元件是斷路器的核心部分，主電路的接通或斷開由它來(lái)完成。主電路和通斷，由操動(dòng)機(jī)構(gòu)接到操作命令后，經(jīng)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳送到通斷元件，通斷元件執(zhí)行命令，使主電路接通或斷開。通斷元件包括有觸頭、導(dǎo)電部分、滅弧介質(zhì)和滅弧室等，一般安放在絕緣支撐元件上，使帶電部分與地絕緣，而絕緣支撐元件則安裝在基座上。這些基本組成部分的結(jié)構(gòu)，隨斷路器類型不同而異。五. 高壓斷路器的滅弧原理： 高壓斷路器的滅弧是利用電弧的游離和去游離的矛盾，加速去游離的進(jìn)行，減弱熱游離的進(jìn)行，以加強(qiáng)再結(jié)合和擴(kuò)散的作用。六、 斷路器的操作機(jī)構(gòu)1．操作機(jī)構(gòu)的用途和要求斷路器的操作機(jī)構(gòu)，是使斷路器分閘、合閘，并將斷路器保持在合閘位置的設(shè)備?；疽螅海?） 應(yīng)具有足夠的操作功率。在叫路器合閘過(guò)程中，操動(dòng)機(jī)構(gòu)要克服很大的機(jī)械力和電動(dòng)力。因此，斷路器合閘時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)必須發(fā)出足夠大的功率。而在斷路器分閘時(shí)所需功率較小。（2） 要求動(dòng)作迅速。，~，而斷路器的全分閘時(shí)間中，固有分閘時(shí)間約占一半以上，它與操動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。（3） 要求操動(dòng)機(jī)構(gòu)工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、操作方便等。2．操作機(jī)構(gòu)的類型操作機(jī)構(gòu)可分：1）手力式、2）電磁式、3）彈簧式、4）氣動(dòng)式、5）液壓式等。第二節(jié) 高壓斷路器控制回路的要求1）能進(jìn)行手動(dòng)跳、合閘，并能與繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置（必要時(shí)）相配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳、合閘。在動(dòng)作完成后，能自動(dòng)切斷跳、合閘脈沖電流。2）能指示斷路器跳、合閘位置狀態(tài)，自動(dòng)跳、合閘時(shí)也應(yīng)有明顯信號(hào)。3）能監(jiān)視電源及下次操作時(shí)跳、合閘回路的完整性。4）有防止斷路器多次跳、合的防跳躍回路。5）當(dāng)具有單相操作機(jī)構(gòu)的斷路器按三相操作時(shí)，應(yīng)有三相不一致的信號(hào)。6）接線力求簡(jiǎn)單，使用電纜力求少些。第三節(jié) 高壓斷路器的控制回路圖一. 高壓斷路器的選型： 在本次設(shè)計(jì)中根據(jù)變電所的實(shí)際情況所選擇的斷路器為： LW25126型高壓SF6斷路器。 操動(dòng)機(jī)構(gòu)為：CT201（X）P型三相聯(lián)動(dòng)操作機(jī)構(gòu)。1）該型斷路器采用SF6氣體為滅弧介質(zhì)，故其具有熄弧能力強(qiáng)，絕緣性能好，允許開斷次數(shù)多，檢修周期長(zhǎng)，開斷能力大等優(yōu)點(diǎn)。2）該型斷路器采用自能式滅弧室，充分利用短路電流開斷過(guò)程中電弧自身的能量使滅弧室內(nèi)的SF6氣體壓力上升到滅弧所需的壓力來(lái)開斷短路電流，使開斷時(shí)對(duì)操作功的要求大大降低。3）該型斷路器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，便于安裝、維護(hù)。4）選用CT201（X）P型操作機(jī)構(gòu)是因?yàn)樵撔蜋C(jī)構(gòu)不需要大功率的能源，其儲(chǔ)能電機(jī)功率只需為300W就可滿足其動(dòng)作要求。且選用彈簧機(jī)構(gòu)可以避免電磁機(jī)構(gòu)的“跳躍”缺陷、液壓機(jī)構(gòu)的滲漏等，其可靠性較氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)高（氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的可靠性在很大程度上取決于各級(jí)閥門的工作情況）。二. 高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)：LW25126型高壓六氟化硫斷路器是西安高壓開關(guān)廠生產(chǎn)的，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 額定電壓；126kV 額定電流：2000A 額定雷電沖擊耐受電壓：550kV 額定短路開斷電流： 額定線路充電開斷電流：50A 額定頻率：50Hz SF6氣體額定壓力：(20℃) SF6氣體補(bǔ)氣報(bào)警壓力：177。 SF6氣體閉鎖壓力：177。額定合閘電壓：DC 220V 電流：2A1額定分閘電壓：DC 220V 電流：2A1SF6氣體質(zhì)量：6kg1額定電流開斷次數(shù)：2000次1額定短路電流開斷次數(shù)：20次配有一個(gè)CT201（X）P型三相聯(lián)動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，分、合閘彈簧及儲(chǔ)能電機(jī)均在操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，儲(chǔ)能電機(jī)的功率為300W，電機(jī)電源為交流220V。LW25126斷路器系單斷口斷路器，其以SF6氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì)，具有較強(qiáng)的開斷能力，最小的操作噪音，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性高，易于監(jiān)視和維修，檢修周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。它采用自能式滅弧室，大大降低了開斷時(shí)的操作功；每臺(tái)斷路器由三個(gè)單極組成，三個(gè)單極裝在同一個(gè)框架上，由一臺(tái)彈簧機(jī)構(gòu)操動(dòng)，三極間為機(jī)械聯(lián)動(dòng)，彈簧操作機(jī)構(gòu)裝在框架的中間部位，電氣控制，SF6氣體密度控制器和電機(jī)儲(chǔ)能系統(tǒng)均置于機(jī)構(gòu)箱內(nèi)。斷路器有三個(gè)直立的滅弧室，每個(gè)滅弧室均充有SF6氣體，相間用銅管連通，以維持其壓力一致，（20℃），并且三相裝有一只帶溫度補(bǔ)償壓力開關(guān)的密度監(jiān)視器，氣體密度繼電器具有溫度變化補(bǔ)償運(yùn)行功能，177。，密度控制器發(fā)出中央警告信號(hào)“SF6壓力低”這時(shí)值班員應(yīng)匯報(bào)工區(qū)和調(diào)度，若確實(shí)是SF6氣體壓力低，則應(yīng)給斷路器補(bǔ)氣，177。，密度控制器KJ常閉接點(diǎn)斷開，使YJJ線圈失磁，其一對(duì)常開接點(diǎn)YJJYJJ2斷開，閉鎖斷路器分合閘回路，此時(shí)，斷路器“紅燈”熄滅，應(yīng)立即匯報(bào)調(diào)度轉(zhuǎn)換負(fù)荷，并將斷路器退出運(yùn)行。斷路器可以遠(yuǎn)方和就地三相聯(lián)動(dòng)操作，操作機(jī)構(gòu)箱中轉(zhuǎn)換開關(guān)可以分別切至“就地”和“遠(yuǎn)方”位置，遠(yuǎn)方操作時(shí)，轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)切至“遠(yuǎn)方”位置，就地操作時(shí)應(yīng)切至“就地”位置，運(yùn)行中的斷路器停送電操作使用遠(yuǎn)方控制，禁止就地操作。正常運(yùn)行中的停送電操作應(yīng)使用遠(yuǎn)距離電控操作，禁止就地手控操作，檢修時(shí)可以進(jìn)行就地手控操作該斷路器合閘彈簧由電機(jī)自動(dòng)儲(chǔ)能，合上儲(chǔ)能電機(jī)電源開關(guān)，電機(jī)啟動(dòng)，對(duì)合閘彈簧儲(chǔ)能，儲(chǔ)能到位，限位開關(guān)DTDT5切斷電機(jī)回路。合閘時(shí)，合閘彈簧釋能，同時(shí)壓縮分閘彈簧儲(chǔ)能。如果儲(chǔ)能電機(jī)沒(méi)有電源或電機(jī)損壞，合閘彈簧可以進(jìn)行手動(dòng)儲(chǔ)能。另操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)裝有加熱器，當(dāng)空氣濕度較大或環(huán)境溫度在5℃以下時(shí)，應(yīng)投入加熱器，加熱器功率為100W，電源為交流220V：附圖所示為CT201（X）P型操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制電路圖。圖中+KM、KM為裝在屏頂上的兩根小母線。1RD、2RD是裝在屏頂上的熔斷器。 以下解釋利用LW2Z1a,4,6a,4a,20,20/F8型控制開關(guān)的控制回路動(dòng)作情況：1）.“跳閘后”位置： 當(dāng)KK的手柄在“跳閘后”位置，且斷路器也在跳閘后位置時(shí)，DL1常閉接點(diǎn)閉合。而在合閘線圈HQ回路中，串有彈簧未拉緊閉鎖接點(diǎn)DT1，只有在彈簧拉緊后，DT1接點(diǎn)才閉合。故其通路為+KM→KK1011→LD→R→DT1→YJJ1→DL1→HQ→KM；此時(shí)綠燈LD亮，指出斷路器在跳閘后位置。圖中合閘線圈HQ中也有電流流過(guò)，但因回路中串接有綠燈及其附加電阻，則控制電源的大部分電壓都降落在附加電阻上，而HQ上的電壓很小，所以HQ不會(huì)導(dǎo)致合閘。LD亮，除指示斷路器在跳閘后位置外，還可以監(jiān)視合閘線圈HQ和熔斷器1RD、2RD回路的完好性。2）.“預(yù)備合閘”位置： KK在“預(yù)備合閘”位置時(shí)，KK910接點(diǎn)接通，DL1接點(diǎn)尚未打開，其通路為（+）SM→KK910→LD→R→DT1→YJJ1→DL1→HQ→KM；此時(shí)，接通了閃光電源，綠燈閃光，發(fā)出預(yù)備合閘信號(hào)，但HQ不會(huì)導(dǎo)致合閘，因回路中還串有LD和R。3）.“合閘”位置： 當(dāng)KK的手柄再順時(shí)針轉(zhuǎn)45176。到“合閘”位置時(shí)，KK58接點(diǎn)接通，LD及R被短路，HQ啟動(dòng)。其通路為：+KM→DBMS→KK58→TBJ2→DT1→YJJ1→DL1→HQ→KM。斷路器合閘后，輔助接點(diǎn)DL1打開，DL2閉合。4）.“合閘后”位置： 松手后，KK的手柄自動(dòng)彈回至垂直位置，即“合閘后”位置時(shí)，KK1613觸點(diǎn)接通其通路，為+KM→KK1613→HD→R→TBJ電流線圈→YJJ2→DL2→TQ→KM；此時(shí)，HD亮，指示出斷路器已在合閘位置，同時(shí)監(jiān)視著跳閘線圈TQ和熔斷器1RD、2RD回路的完好性。同時(shí)，由于控制電源的大部分電壓都降落在附加電阻上，TQ上的電壓很小，故TQ不會(huì)動(dòng)作。5）.“預(yù)備跳閘”位置： KK手柄在“預(yù)備跳閘”位置時(shí)，KK1314接點(diǎn)接通，其通路為（+）SM→KK1314→HD→R→TBJ電流線圈→YJJ2→DL2→TQ→KM；此時(shí)，接通了閃光電源，紅燈閃光，發(fā)出預(yù)備跳閘信號(hào)。6）.“跳閘”位置： 當(dāng)KK的手柄逆時(shí)針轉(zhuǎn)45176。到“跳閘”位置時(shí)，KK67接點(diǎn)接通，HD及R被短路，全部直流控制電壓加到TQ線圈上，其通路為：+KM→DBMS→KK67→TBJ電流線圈→YJJ2→DL2→TQ→KM；此時(shí)，跳閘線圈TQ勵(lì)磁，斷路器跳閘，其輔助接點(diǎn)DL2打開，DL1閉合。松開手柄，KK回復(fù)到“跳閘后”位置，綠燈亮。7）.事故跳閘： 由于繼電保護(hù)動(dòng)作，斷路器事故跳閘時(shí)，KK手柄仍在“合閘后”位置，KK910通，其通路為：（+）SM→KK910→LD→R→DT1→YJJ1→DL1→HQ→KM；此時(shí)，LD閃光，表示事故跳閘。當(dāng)在合閘過(guò)程中自動(dòng)跳閘時(shí)，因KK912接通，LD閃光。 斷路器事故跳閘時(shí)，還會(huì)發(fā)出事故音響信號(hào)。其通路為：KM→DL3→KK1719→KK13→2R→SYM，發(fā)出事故音響信號(hào)。圖中KK1719與KK13相串聯(lián)可滿足斷路器在“合閘后”位置時(shí)才接通的要求，以防止KK在合閘的操作過(guò)程中，發(fā)生由于位置不對(duì)應(yīng)而引起短時(shí)的事故音響動(dòng)作。當(dāng)斷路器在合閘后位置時(shí)，其控制開關(guān)接點(diǎn)KK1KK1719閉合，如此時(shí)保護(hù)動(dòng)作或斷路器誤脫扣跳閘時(shí)，斷路器輔助接點(diǎn)DL3閉合，接通事故音響小母線SYM回路，發(fā)出事故音響信號(hào)。8）.斷路器自動(dòng)合閘： 若自動(dòng)裝置動(dòng)作使斷路器自動(dòng)合閘時(shí)，KK手柄在“跳閘后”位置，KK1415接通，而斷路器輔助接點(diǎn)DL2也接通，此時(shí)通路為：（+）SM→KK1415→HD→R→TBJ電流線圈→YJJ2→DL2→TQ→KM；此時(shí)HD閃光，發(fā)出自動(dòng)合閘信號(hào)。9）.斷路器儲(chǔ)能： 合閘彈簧釋放能量合閘后，DT1接點(diǎn)斷開，DTDT5閉合，啟動(dòng)儲(chǔ)能回路：～A→DT4→D（電動(dòng)機(jī)）→DT5→～N；儲(chǔ)滿能（彈簧拉緊）后，DT1閉合，DTDT5斷開。： 當(dāng)斷路器在手動(dòng)或自動(dòng)裝置動(dòng)作合閘后，若由于某種原因，在造成控制開關(guān)的接點(diǎn)KK58或自動(dòng)裝置的接點(diǎn)1ZJ未復(fù)歸的同時(shí)，又發(fā)生短路故障時(shí)，斷路器會(huì)出現(xiàn)多次的“跳”“合”現(xiàn)象，此種現(xiàn)象稱為“跳躍”，這樣的跳躍是不允許的。因此時(shí)斷路器合閘接通的是短路電流，跳閘斷開的也是短路電流，若斷路器這樣多次的“跳躍”，會(huì)使斷路器毀壞，而且將擴(kuò)大事故。所謂“防跳”裝置，就是利用操作機(jī)構(gòu)本身的機(jī)械閉鎖或另在操作回路上采取措施，以防止斷路器發(fā)生“跳躍”的裝置。圖31是采用跳躍閉鎖繼電器TBJ來(lái)構(gòu)成具有電氣防跳裝置的斷路器控制圖，它有兩個(gè)線圈：一個(gè)是電流起動(dòng)線圈，串聯(lián)于跳閘回路中；另一個(gè)是電壓自保持線圈，經(jīng)過(guò)自身的常開接點(diǎn)TBJ1，與合閘線圈并聯(lián)。此時(shí)，在合閘回路中還串聯(lián)有常閉接點(diǎn)TBJ2，其工作原理如下： 當(dāng)利用控制開關(guān)KK或自動(dòng)裝置（1ZJ）進(jìn)行合閘時(shí)，如合在短路故障上，繼電保護(hù)將動(dòng)作，BCJ接點(diǎn)閉合，使斷路器跳閘；與此同時(shí)，跳閘電流也流過(guò)TBJ的電流線圈，使其動(dòng)作。常閉接點(diǎn)TBJ2斷開合閘回路，常開接點(diǎn)TBJ1接通TBJ的電壓線圈；此時(shí)，如果合閘脈沖未解除，則TBJ的電壓線圈將通過(guò)KK58或1ZJ的接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自保持，使TBJ2長(zhǎng)期打開，斷開了合閘回路，使斷路器不能再次進(jìn)行合閘。只有當(dāng)合閘脈沖解除，TBJ的電壓線圈斷電后，才能復(fù)歸至正常狀態(tài)。 圖中TBJ3接點(diǎn)的作用是：當(dāng)保護(hù)出口中間繼電器接點(diǎn)BCJ接通跳閘線圈，使斷路器跳閘時(shí)，如果無(wú)TBJ3接點(diǎn)并聯(lián)，則當(dāng)BCJ接點(diǎn)較輔助接點(diǎn)DL2先斷開時(shí)，可能會(huì)使BCJ接點(diǎn)燒壞，而TBJ3接點(diǎn)總是比DL2接點(diǎn)斷開的遲一些，故起到保護(hù)BCJ接點(diǎn)的作用。： ，發(fā)出“SF6氣體壓力降低”報(bào)警；，KJ接點(diǎn)斷開，YJJ線圈斷電，YJJYJJ2接點(diǎn)斷開，閉鎖跳、合閘回路，同時(shí)發(fā)出“SF6氣體壓力降低，閉鎖分合閘”。： 當(dāng)斷路器與控制開關(guān)的位置不對(duì)應(yīng)時(shí)，信號(hào)燈即被接通至閃光母線（+）SM上，并發(fā)出閃光，這是通過(guò)閃光電源產(chǎn)生的