高压断路器的作用-高压断路器的工作原理

高压断路器的作用-高压断路器的工作原理

高压断路器的作用-高压断路器的工作原理 篇1

高压断路器处于合闸位置时，其对地绝缘由支持绝缘子承受，一旦高压断路器所连接的线路发生永久接地故障，断路器动作跳闸后，接地故障点又未被清除，则有电母线的对地绝缘亦要由该断路器断口的真空间隙承受。

各种故障开断时，断口一对触子间的真空绝缘间隙要耐受各种恢复电压的作用而不发生击穿。因此，间隙的绝缘特性成为提高灭弧室断口电压，使单断口高压断路器向高电压等级发展的主要研究课题。

意大利哥伦布工程师上述实验的结果表明，开关在开断大电流后，其减小绝缘强度会下降是一种普遍现象。因此，我国早期的高压断路器在开断故障后，间隙绝缘会下降，达不到产品技术条件的绝缘水平，故能源部对户内高压断路器订货要求(部标DL403--91)答应在高压断路器电寿命试验后，极间耐压值降为原标准的80作试验，假如通过，就认为该断路器的型式试验合格。

高压断路器的作用-高压断路器的工作原理 篇2

关键词：高压六氟化硫断路器,结构,原理

近年来，高压六氟化硫断路器在变电站中不断普及应用。它是输变电线路中的重要设备之一，它不仅可以在系统发生故障时，迅速地切除故障电流，减少停电范围，防止事故扩大，保证系统安全运行。而且可以切断与闭合高压电路的空载电流和负载电流。高压六氟化硫断路器是采用高绝缘性能的六氟化硫气体作为绝缘和灭弧介质的新型高压断路器，具有工作电流大、开断能力强、绝缘水平高、断口电压高、噪音小、重量轻、结构尺寸小和检修周期长等传统油断路器和压缩空气断路器无法比拟的优点，因此被大量应用于电力系统中。

1 高压六氟化硫断路器基本结构和灭弧原理

户外交流高压六氟化硫断路器由导电部分、灭弧单元、绝缘部件、操动结构、电气控制和辅属连接装置等六部分组成。按断路器结构可分为罐式（TGCB）和瓷柱式（PGCB）。

1.1 罐式高压六氟化硫断路器（TGCB)

罐式高压六氟化硫断路器灭弧单元安装在与低电位相连的金属罐体内，罐体上部安装进出线套管。整个断路器本体内充一定压力的SF6气体，保证内部绝缘能力，使带电部位与罐体绝缘。罐式高压六氟化硫断路器可在进出线套管下部安装套管式电流互感器。有时为了减少传统电站设计的占地面积，可将罐式断路器、隔离开关、接地开关、避雷器和电压互感器进行组合，形成敞开式组合电器，大大减少了占地面积和检修时间。

罐式断路器的重心低，抗震效果好，现公认的可抗0.9g地震。适应环境能力强，在低温地区可在罐体外部加装加热带，以满足开断能力。但是罐式断路器壳体所用金属很多，用六氟化硫气体量大，价格比瓷柱式断路器高，因此在设计选型时，须进行全面考虑，选择一种“性价比”高的断路器。

1.2 瓷柱式高压六氟化硫断路器（PGCB)

瓷柱式高压六氟化硫断路器灭弧单元装在灭弧瓷套内，使处于高电位的触头、导电部分和灭弧室与低电位绝缘，绝缘支柱瓷套安装在接地的支架上。整个本体内充一定压力的SF6气体，保证内部绝缘能力。灭弧室安装在支柱瓷套的上部，支柱瓷套下端的密封拉杆与操动机构相连，通过支柱瓷套下部的绝缘拉杆带动动触头和压气缸进行断路器的合分闸机械操作。受灭弧室内部结构和电场的影响，瓷柱式断路器内部不能内附电流互感器（CT）。为满足电站运行，电流互感器只能为独立式的，通过导线将断路器和独立电流互感器连接。

虽然瓷柱式断路器结构简单，现场安装方便，成本低，但为增强断路器的对地绝缘能力有时不得不加高支柱瓷套，为增强断路器的断口绝缘水平，在一台产品上串联几个灭弧单元以增加断口数，这样会使断路器的重心提高，抗震性能降低，因此在一些地区安装受到一定的限制。

2 介绍下西安西电高压开关有限责任公司生产的LW25-252瓷柱式高压六氟化硫断路器

1-灭弧室;2-弹簧操动机构;3-汇控柜;4-支架

2.1 基本结构

LW25-252属于瓷柱式高压六氟化硫断路器，断路器每极单断口结构，每台产品由三个单级组成，每个单级包括灭弧室、操动机构和支架，外形呈I型布置，每台再配一面汇控柜。可单级操作，也可实现三极电气联动操作。

2.2 灭弧原理

断路器的灭弧室以自能热膨胀原理为主，结合压气熄弧原理，采用变开距结构。合闸时，正常的电流在主触头之间通过。分闸时，绝缘拉杆带动动触头系统，一起向下运动。当动、静弧触头分开时，利用静弧触头及电弧对喷口的堵塞效应和电弧对气体的热膨胀作用，迅速提高灭弧室内的吹弧气体压力，从而获得良好的吹弧效果，灭弧室具有很强的熄弧能力。

开断小电流时，当动、静弧触头分开时，熄灭小电流和负载电流所需的灭弧压力由活塞压缩压气缸内的六氟化硫气体经过喷口吹向电弧处，并在瞬间将其熄灭，并保持低的过电压水平。

开断大电流时，当动、静弧触头分开时，产生的电弧将喷口堵塞，而电弧能量加热周围的六氟化硫气体，压气缸内的气体热膨胀，在电流过零时，将热膨胀后的高压气体吹向电弧，将电弧熄灭，恢复绝缘水平。

2.3 高压六氟化硫断路器操动机构工作原理

该弹簧操动机构结构简单，可靠性高，分合闸操作采用两个螺旋压缩弹簧实现。储能电机给合闸弹簧储能，合闸时合闸弹簧的能量一部分用来合闸，另一部分用来给分闸弹簧储能。合闸弹簧一释放，储能电机立刻给其储能，储能时间不超过15s。

2.4 主要特征和优点

LW25-252瓷柱式高压六氟化硫断路器采用单元结构，断口数少，零件少，配用中日合资西菱公司专业化制造的性能优良的操作机构，因而具有最少的维修工作，高的可靠性，优越的开断能力和可靠的绝缘和载流能力。

3 产品的发展方向

根据六氟化硫断路器产品的特点，今后发展趋向于以下几个方面：

(1）高可靠性。高压产品的质量影响到输变电的可靠性，也影响着工矿企业人员的安全，关系到人们的日常生活，所以产品的高可靠性是产品设计的重中之重。

(2）安全使用方便。在产品的使用过程中，需要对高压六氟化硫断路器进行日常维护，所以产品设计的人性化、便于安装调试及维护也成为产品设计的一个重要环节。

(3）产品智能化。根据国家电网公司智能电网的发展规划，构建以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的统一智能电网，高压六氟化硫断路器是智能电网构成中非常重要的组成部分，为了适应智能电网的需要，发展智能型断路器已成为当前的一种趋势。

4 结束语

浅析高压断路器的故障原因 篇3

【摘 要】高压断路器是电力系统中最重要的控制电器之一，其运行状态的好坏直接影响系统的安全与稳定运行。基于断路器重要作用，介绍了高压断路器的常见故障并对各种故障的原因进行了详细分析，为电力系统的运行和检修人员提供参考。

【关键词】电力系统；高压断路器；故障原因

由于受设计、生产、运行工况、检修与维护、电动力及大电流冲击等因素的影响，断路器在系统中发生故障的几率较大。下面详细介绍高压断路器的故障及其产生原因。

1.绝缘故障

因绝缘问题而引发高压断路器故障发生的次数是最多的，主要有内、外绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压击穿，瓷套管、电容套管污闪、闪络、击穿、爆炸，绝缘拉杆闪络，电流互感器闪络、击穿、爆炸等。其中以内绝缘故障、外绝缘和瓷套闪络故障发生次数较多。

1.1内绝缘故障

在断路器安装或运行过程中，断路器内出现的异物或剥落物可导致断路器本体内发生放电。此外，因触头及屏蔽罩安装位置不正而引起的金属颗粒磨损脱落也可导致断路器内部发生放电。

1.2外绝缘和瓷套闪络故障

主要原因是瓷套的外型尺寸和外绝缘泄露比距不符合标准要求以及瓷套的质量有缺陷。由于断路器与开关柜不匹配、柜内隔板吸潮、绝缘距离不够、爬电比距不足、无加强绝缘措施等原因导致高压开关柜发生绝缘故障的次数也较多，主要有电流互感器闪络、柜内放电和相间闪络等。此外开关柜内元件有质量缺陷也将导致相间短路故障。

2.拒动故障

高压断路器的拒动故障包括拒分和拒合故障。其中拒分故障最严重，可能造成越级跳闸从而导致系统故障，扩大事故范围。造成断路器拒动主要有机械原因和电气原因。

2.1机械原因

机械故障主要由生产制造、安装调试、检修等环节引发。因操动机构及其传动系统机械故障而引发断路器拒动占拒动故障65%以上，具体故障有机构卡涩，部件变形、位移、损坏、轴销松断，脱扣失灵等。

2.2电气原因

由电气控制和辅助回路故障而引发。具体故障有分合闸线圈烧损、辅助开关故障、合闸接触器故障、二次接线故障、分闸回路电阻烧毁、操作电源故障，保险丝烧断等。其中分合闸线圈烧损一般因机械故障而引起线圈长时间带电所致；辅助开关及合闸接触器故障虽表现为二次故障，实际多为接点转换不灵或不切换等机械原因引起；二次接线故障基本是由于二次线接触不良、断线及端子松动引起。

3.误动故障

高压断路器的误动主要是由二次回路故障、液压机构故障和操动机构故障引起。

（1）二次回路。二次回路故障主要由因接线端子排受潮绝缘降低，合闸回路和分闸回路接线端子间发生放电而产生的二次回路短路引发。此外还有二次电缆破损、二次元件质量差、断路器误动、继电保护装置误动等原因。

（2）液压机构。断路器出厂时因阀体紧固不够、装配不合格、清洁度差而造成密封圈损坏，从而促发液压油泄露或机械机构泄压，最终导致断路器强跳或闭锁。

（3）弹簧操动机构。检修断路器时，因调整操动机构分（合）闸挚子使弹簧的预压缩量不当，导致弹簧机构无法保持而引起断路器自分或自合。

4.开断与关合故障

少油和真空断路器出现开断与关合故障较多，主要集中于7.2～12kV电压范围内。少油断路器发生故障主要是因为喷油短路烧损灭弧室，导致断路器开断能力不足，在关合时发生爆炸；真空断路器发生故障主要是因为真空灭弧室真空度下降，导致真空断路器开断关合能力下降，引起开断或关合失败；SF6断路器发生故障主要是由于SF6气体泄漏或者微水含量超标引起灭弧能力下降。

5.载流故障

载流故障主要是由于触头接触不良过热或者引线过热而造成。触头接触不良是由于装配过程没有使动、静触头完全对准或对准偏差过大，操作过程中灭弧室喷口与静弧触头碰撞导致喷口断裂造成开关事故。7.2-12kV电压等级开关柜发生载流故障主要是由于开关柜中触头烧融或隔离插头接触不良过热导致燃弧而引发。

6.外力和其他故障

外力和其他故障主要为泄露故障和部件损坏，主要包括：气动部分漏气、液压部分漏油、断路器本体漏油等，约占此类故障的55%以上。

6.1泄露故障

主要由气动部分漏气和液压部分漏油引发（内漏也引发打压频繁）。泄露一般由阀系统密封不严、密封圈（垫）老化损坏、压力表接口部分泄露、压力泵接头质量差和清洁度差而引起，此外安全阀动作值错误、环温升高致安全阀误动以及安全阀动作后不复位都会引发泄压。由于生产制造水平的限制，国产断路器液压机构露油现象普遍，SF6断路器本体或者气动部分泄露点主要位于表计和管路的接头处。

6.2部件损坏

易损坏的部件主要有传动机构部件、密封部件、阀体及拉杆等。损坏主要是由于传动部件机械强度不足、密封部件质量差而引起，此外安装、检修水平不高，发现隐患不及时也将使断路器缺陷加剧而形成故障。密封件质量差易老化或是安装或检修中，密封件因受损、安装位置不正或紧固力过大而变形是密封件损坏的主要原因。

7.选择断路器需要考虑的一些次要因素

辅助接点（辅助开关）：它们是与主接点电隔离的接点，适用于报警和程序开关。辅助接点可用于向操作人员或控制系统告警，发出警报，或在重要应用中接通备用电源。

传动：传动器类型的选择不仅是出于美观的考虑。具有开关速度是通/断开关两倍的传动摇杆开关的断路器能够节约成本和电路板空间。推挽式传动器在遇到突发事件时最为稳定。

分流端子：传统断路器被认为是“串联跳闸”的，这是因为接点、电流感应元件和负载都是串联的。分流端子从主电路分出支路，这样可将次级负载接入。如果初级负载发生了短路或过载，断路器将跳闸并切断两个负载的电源。

与辅助接点不同，分流端子是接到位于开关接点和电流感应元件之间的断路器载流通路的，这意味着第二个负载不受过载或短路保护。可以采用一个独立的断路器来保护次级电路，否则该电路只可用于具有内置保护电路的设备。

复式控制（遥控跳闸或继电器跳闸）：复式控制断路器将两个彼此电隔离的感应元件组合起来以实现多项功能。例如，复式控制断路器可利用遥控传动器或感应器来进行传统的过流保护以及电路断接。遥控跳闸是复式控制的一个例子，通常被称为“继电器跳闸”。

低压跳闸：这是断路器中一个独立的电压敏感元件，如果电压降到预定值以下，它将使主接点开路。具有低电压跳闸的开关断路器被广泛用于有线连接电器的通/断控制。安全管理部门要求这些电器在发生掉电时必须切断电源，以避免电源恢复时电器突然重新启动的危险。

自动跳闸：一个自动跳闸的断路器在故障期间不会一直保持闭合—因为开关装置不会因强行保持传动器接通而失效。在一个完全自动跳闸的设计中，当传动器被保持在“接通”位置时，主接点在发生故障之后将始终保持开路。一些被称为“循环自动跳闸”的断路器在故障期间不能强行保持接通状态，但如果传动器一直处在“接通”的位置，则它们将周期性地接通和断开。如果断路器安装在容易够得着的地方（即未封闭），则应采用自动跳闸断路器。

高压断路器的作用-高压断路器的工作原理 篇4

一、绝缘事故

绝缘事故的主要原因：一方面是高压断路器在安装、调试、检修过程中工装工艺不到位。另一方面是高压断路器的绝缘件设计制造质量不符合技术标准的要求，拉杆拉脱，使运动部分操作不到位。所以，严格高压断路器工装工艺流程、外购件检验、装配环境清洁度以及必备的检测手段等是杜绝绝缘事故发生的主要措施。必须引起设计、制造和应用部门的高度重视。

二、开断与关合事故

开断与关合事故是油断路器在开断过程中喷油短路、灭弧室烧损严重、断路器开断能力不足、关合速度后加速偏低等所致。因此，在高压断路器的安装、检修、调试过程中，重视油断路器的排气方向、动静触头打磨、灭弧室异物排除、断路器开断能力的核定与选型、合分速度特性的调整等，以遏制开断与关合事故的发生，切勿疏忽大意。

三、拒动、误动事故

拒动和误动事故是指高压断路器拒分、拒合和不该动作时而乱动。其中拒分事故约占同类型事故的50%以上，是主要事故。分析其主要原因是因为制造质量以及安装、调试、检修不当，二次线接触不良所致。因此，使用部门应该和制造部门有机地结合起来，尽可能使高压断路器的设计定型、材质选择、必备的备品备件、工艺要求、调试需知等合理、实用，将人的行为过失可能发生的事故局限在先，做到防患于未然。

四、截流事故

截流事故发生的主要原因多数都是由于动、静触头接触不良引起的，主要原因是动静触头或者隔离插头接触不良，在大电流的长期作用下过热，以至触头烧融、烧毁、松动脱落等，

所以，对于高压断路器触头弹簧的材质选择与热处理、触头压力的调整，是防止截流事故发生的重要技术措施。

五、外力及其它事故

外力及其他事故主要是指操动机构的漏油、漏气、部件损坏以及频繁打压、不可抗拒的自然灾害、小动物短路。主要原因是密封圈易老化损坏，管路、阀体清洁度差，接头制造及装配质量不良等。此类问题，多年来一直是困挠国产高压断路器可靠运行的老大难。

六、真空断路器的事故

高压真空断路器以自身优越的开断性能和长周期寿命的优势，普遍得到了使用部门的认可。

随着高压真空断路器的广泛应用，改进之后的新一代真空断路器普遍使用纵向磁场电极和铜铬触头材料，对于降低短路开断电流下的电弧电压、减少触头烧损量直到了积极的作用;但是，由于灭弧室及波纹管漏气，真空度降低所造成的开断关合事故，呈上升趋势，不容忽视。此外，对于切电容器组出现重燃、陶瓷真空管破裂仍有发生，同时当前真空断路型号繁杂、生产厂家众多，产品质量分散性大，给使用部门的设备选型和运行造成了一定的难度。

七、SF6高压断路器的事故

高压柱塞喷油泵的工作原理 篇5

高压柱塞喷油泵是靠泵中的凸轮轴，带动柱塞在柱塞套中上下往复运动，产生高压油供给喷油器，柱塞的圆柱面上加工有斜槽和直槽相互连通，轴向直槽直通柱塞顶。有的柱塞没有直槽，是在柱塞顶部钻一油孔与斜槽相通，构成泵腔。柱塞套上部钻有两个进油孔，当柱塞下降到这两个进油孔塞出柱塞顶面时，低压油便从这个进油孔往泵腔中进油，

当柱塞向上运动时，已经进入泵腔中的油会从两个进油孔反流出一部分，当主代上升到柱塞顶面把两个进油孔封死时，往泵腔中充油才告结束。此时泵腔成了封闭腔。此后，柱塞还继续上升，腔内油压急剧升高，当高到足以克服出油阀弹簧压力时，出油阀被打开，高压油通过高压管供给喷油器。

当柱塞上升到柱塞上的斜槽与进油孔连通时，泵腔中的压力油流回低压腔，泵腔中的压力迅速下降，出油阀在弹簧作用下立即关闭，喷油泵立即停止供油。

高压均质机工作原理及其优缺点 篇6

徐星月

高压均质机以高压往复泵为动力传递及物料输送机构，将物料输送至工作阀(一级均质阀及二级乳化阀)部分。要处理物料在通过工作阀的过程中，在高压下产生强烈的剪切、撞击和空穴作用，从而使液态物质或以液体为载体的固体颗粒得到超微细化。

物料在尚未通过工作阀时，一级均质阀和二级乳化阀的阀芯和阀座在力F1和F2的作用下均紧密地贴合在一起。物料在通过工作阀时，阀芯和阀座都被物料强制地挤开一 条狭缝，同时分别产生压力P1和P2以平衡力F1和F2。物料在通过一级均质阀时，压力从P1突降至P2，也就随着这压力能的突然释放，在阀芯、阀座和冲击环这三者组成的狭小区域内产生类似爆炸效应的强烈的空穴作用，同时伴随着物料通过阀芯和阀座间的狭缝产生的剪切作用以及与冲击环撞击产生的高速撞击作用，如此强烈地综合作用，从而使颗粒得到超微细化。一般来说，P2的压力(即乳化压力)调得很低，二级乳化阀的作用主要是使已经细化的颗粒分布得更加均匀一些。

高压均质机的分类：

按结构型式分为立式整体型均质机和卧式组合型均质机。前者一般适用于中小型设备(功率在45kw以下)；后者适用于大型设备(功率在45kw以上)。目前国内大多数厂家生产的都是立式整体型均质机。这种型式结构紧凑，外形美观占地面积小。但对大型设备而言，稳定性就成了主要的问题。所谓卧式组合型均质机指的是电机、减速箱、曲轴箱、润滑站等相对独立成块，并分布在同一水平面上，通过皮带(轮)、联轴器、油管等连成一体。整机重心低、运转平稳、检修方便。

按柱塞每分钟的往复次数分为普通型均质机和低速型均质机。美国Gaulin公司将柱塞每分钟往复次数在150次以下划为低速型，在150次以上的称为普通型。均质机曲轴的 转速(即同比决定柱塞的往复频率)是决定整机性能的最关键的因素之一。在材质、加工精度、结构等相同的情况下，在一定范围内转速越低，则各磨擦副(如轴与瓦、柱塞与密封等)在单位时间内的磨损度、泵体内各受力零件(如阀芯、阀座等)在同等时间内的损坏程度均大幅度降低，且设备运转的稳定性也大大提高。

按控制方式可 分为手动控制式、手调液力控制式以及全自动控制式。目前，手动控制式在市场上占主导地位。如果整条生产线都是自动控制的，可选用全自动控制均质机。关于全自动控制均质机，可参阅《均质机、喷雾泵自动控制技术》

按使用情况可分为生产用均质机和实验型均质机。JHG系列实验型均质机具有以下特点：1)采用柱塞水平运动结构，与柱塞垂直(上下)运动的实验机相比，其柱塞处可喷淋冷却水，从而延长柱塞密封圈的寿命 2)物料泄漏后不会进入油箱 3)立方体形的整体造型，美观且操作方便，并可加轮子方便搬运。

按均质机在生产线上的位置可分为上游均质机和下游均质机。一般在灭菌前使用的均质机称上游均质机，在灭菌后使用的均质机称下游均质机。通常前者采用一般的均质机即可，而后者要采用无菌均质机。所谓无菌均质机，就是将均质机柱塞处的动密封泄漏点以及进出口的静密封处的泄漏点通过蒸汽(或过热水)与大气隔绝，这样的均质机可作为无菌设备在杀菌后使用。

相对于离心式分散乳化设备(如胶体磨、高剪切混合乳化机等)），高压均质机的优点是1.细化作用更为强烈。这是因为工作阀的阀芯和阀座之间在初始位是紧密贴合的，只是在工作时被料液强制挤出了一条狭缝；而离心式乳化设备的转定子之间为满足高速旋转并且不产生过多的热量，必然有较大的间隙(相对均质阀而言)；同时，由于均质机的传动机构是容积式往复泵，所以从理论上说，均质压力可以无限地提高，而压力越高，细化效果就越好。2.均质机的细化作用主要是利用了物料间的相互作用，所以物料的发热量较小，因而能保持物料的性能基本不变。

3.均质机能定量输送物料，因为它依靠往复泵送料。

主要缺点：

高压直流断路器的研究简述 篇7

关键词：高压直流输电,高压直流断路器,开断原理

1 概述

高压直流 (HVDC) 输电系统是由整流器、高压直流输电线路以及逆变器组成, 其中整流器和逆变器统称为换流器。从结构上看, 高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路[1]。自从1954年瑞典哥特兰的世界上第一项高压直流输电工程投运以来, 高压直流输电技术已经随着电力电子技术的突飞猛进而飞速发展[2]。高压直流输电系统主要有两个作用[3,4,5]:一是将频率不同或频率控制策略不同的交流系统联接起来;二是增长输电距离以及增大输电容量。我国现有的特高压直流示范工程有三个, 分别是南方电网公司的云广±800k V特高压直流输电示范工程, 国家电网公司的向上±800k V特高压直流输电示范工程和锦苏±800k V特高压直流输电示范工程。与交流输电比较, 直流输电主要有以下优点:输电损耗小、线路造价低;电压压降小;直流输电不要求与电网同步;可分期建设, 提高投资效益[7]。高压直流输电工程的结构中, 直流断路器是至关重要的设备之一。研制高压直流断路器主要需要突破三个难点[8,9]:一是直流输电电流没有过零点, 增加断路器的灭弧的难度;二是直流输电回路的电感很大, 而需要开断的电流往往也很大, 导致直流断路器需承受巨大的能量;三是直流输电的过电压高。

2 高压直流断路器的基本构成和开断原理

2.1 高压直流断路器的基本构成

开断直流电流一直是高压直流输电系统中的重大难题之一。主要原因是直流电流没有自然过零点, 必须强迫电流过零才能熄弧。另外在开断电流过零, 电弧熄灭时, 直流系统中仍存储着巨大的能量需要释放, 这部分能量在断路器两端可能产生很高的过电压从而造成开断失败。

高压直流断路器的基本构成如图1所示[9]。

高压直流断路器是由:QB装置, 振荡回路, 耗能元件组成。QB装置通常采用传统的真空断路器和SF6断路器改造而成, QB装置为了获取较低的电弧电压, 需要加装辅助回路, 包括有源辅助回路和无源辅助回路两种。振荡回路用于强迫直流电流过零点, 最常用的是LC振荡回路。耗能元件用于吸收回路中存储的能量, 通常采用金属氧化物避雷器 (MOA) 。

2.2 高压直流断路器的开断原理

2.2.1 高压直流的开断方式

目前可行的开断方法主要有以下几种[10]: (1) 限流式开断法。主要原理是利用装置把电弧拉长致使系统电压无法维持燃弧而熄灭。 (2) 振荡式开断法。其基本构成如图1所示, 基本原理如2.1所述:首先利用振荡电路强迫电流过零点, 接着利用交流断路器开断电流, 最后利用金属氧化物避雷器吸收直流回路的能量, 确保灭弧不重新燃弧。这是最常用的开断方法。 (3) 其他的开断方法。例如用可关断晶闸管GTO串联构成的直流断路器, 但造价高且可靠性差[11]。

2.2.2高压直流断路器的开断原理。

这里主要介绍振荡式开断法的开断原理。振荡式开断法强迫电流过零的方法有两种[12]:一是他能振荡方法 (无源型[13]) , 如图2所示;一是自能振荡方法 (有源型) , 如图3所示。他能振荡方法的原理是:先向电容器C充电, 然后电容器C通过电感L向电弧间隙放电, 产生振荡电流, 强迫电流过零。他能振荡方法对电路的操作过程如下:闭合Kch向储能电容器C充电;Kch断开, 断路器CB开断;CB中会有电弧出现, 这时闭合Kcon, 产生振荡电流, 形成电流过零点。可见, 他能振荡方法步骤较为复杂且可靠性较差, 对重合闸操作不利。

自能振荡方法的原理是利用电弧自身的不稳定性和负阻特性产生电流振荡。当断路器CB触头断开后, 产生的电弧电压向储能电容器C充电。由于电弧的不稳定性, 电弧电压产生波动, 使电容器C与CB间的电弧有一个充放电过程, 产生充放电电流, 电弧的负阻特性使充放电流的振幅不断增加。电弧的负阻特性如图4所示。其电路方程为:

电弧电阻图3 自能振荡方法 (i是增幅振荡) , 当电流的振幅等于所开断的电流时, 在断路器触头之间产生电流过零点。自能振荡方法避免了他能振荡方法所必须的许多设备, 简化了换流电路, 且即使电流过零后重燃, 也不影响电流过零点的形成, 这样省去了过零点形成时间与触头开距之间的配合问题。

3 高压直流断路器的分类和主要性能

从安装环境角度划分:如图5所示为双极送电端 (左) 、受电端 (右) 换流站直流断路器配置图。按照安装环境划分, 可分为以下四种断路器[4]。 (1) 中性母线断路器NBS。对于两端换流站的每一极都应设有一台中性母线断路器NBS, NBS应满足能开断任何故障类型的直流电流。NBS的开断必须实现合-分-合操作循环。换言之, 开断装置实现此操作循环而无需对操作机构充电。在转换失败或电动机掉电情况下, 此功能能确保开断装置返回闭合状态。 (2) 中性母线接地断路器NBGS。每个换流站都要有一台NBGS。当接地极退出运行时两端换流站的NGBS应自动将中性母线转移到换流站地网。NGBS不要求具备大电流转换的能力, 但必须能在双极运行时打开, 以及将双极不平衡电流转换至接地极。 (3) 金属回路转换断路器MRTB。MRTB的主要作用是将直流运行电流从较低阻抗的大地回路转向较高阻抗的金属回路, 并且所转移的直流输送功率不应下降, 应满足即使在长时间的过负荷功率水平下也能进行转换。 (4) 大地回路转换断路器ERTB。ERTB的作用与MRTB相反, 是将直流运行电流从较高阻抗的金属回路转向较低阻抗的大地回路。同样ERTB所转移的直流输送功率不应下降, 应满足即使在长时间的过负荷功率水平下也能进行转换。

从技术角度划分[14]。 (1) 机械式断路器, 这是以传统的交流断路器灭弧技术为基础改造而成的直流断路器。 (2) 真空/等离子断路器, 使用高压真空系统/等离子管的断路器。 (3) 电力电子直流断路器, 例如有基于高电压、高电流晶闸管换流器, 基于IGBT换流器等。 (4) 超导断路器, 利用在超导和常温状态下电阻快速变化的超导材料制造而成。以上前两种均是基于前面所提到的借助于辅助振荡电路实现灭弧的断路器, 区别是所采用灭弧方式和介质不同。后两种是目前世界上最先进的、处在研发阶段的具有高开端容量的直流断路器。值得一提的是, ABB在2012年11月宣称开发了世界上第一台混合式高压直流断路器。这一研究成果将机械动力学与电力电子设备相结合, 可在5ms之内开断一所大型发电站的直流输出电流, 设计参数:额定直流电压320k V, 额定直流电流为2k A, 电流开断能力为9k A。阿尔斯通电网在2013年2月宣称已研制出最佳性能的高压直流断路器样机, 并通过了开断电流超过3k A、开断时间小于2.5ms的实验。

4 存在的问题和未来的研究展望

高压断路器的作用-高压断路器的工作原理 篇8

关键词：高压断路器；拒动；建议

中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）18-0091-02

由于高压断路器工作中受到各种不利因素的影响，并且它的操作动作过程相当复杂，极容易出现故障，比如拒合、拒分等，我们把断路器在继电保护及安全自动装置动作或在操作过程中拉合控制开关并发出指令的情况下拒绝动作称为断路器拒动。一旦出现高压断路器拒动，将会带来严重影响，不仅造成大面积的停电事故，影响社会正常生活，而且会带来严重的经济损失，甚至威胁人身安全。对于电力系统及各级电力用户来说，断路器的拒动在客观上是不可避免的，而我们所能做的就在于如何尽可能地减少开关拒动的次数，或提前发现断路器控制回路故障所引起的异常现象，尽早予以消除。

1 高压断路器拒动故障分析

拒绝分闸故障和拒绝合闸故障时高压断路器故障中比较常见的两种，其中拒绝分闸会引发越级跳闸现象，导致电力系统出现故障，并可能加大事故的严重程度，所以防止拒分故障最为重要。通常来讲，引发高压断路器拒动的原因主要分为机械和电气两个方面。

1.1 机械因素

在设备的生产、安装调试和维修阶段极容易引发机械方面的故障，其中大部分是因为操作及传动系统引发的是。为解决这方面的原因，需要从下面三个方面做好工作：一是对跳闸回路进行细致检查，如果发现跳闸回路正常运行，即表明故障不在回路上，而是机械故障。二是检查跳闸电源电压，因为电压过低会引起跳闸现象。三是通过检查，电源电压正常，但是铁芯却没任何反应，出现异常，很大程度上可以判定是由于电气设备故障引起跳闸。

1.2 电气因素

因为电气的控制和辅助回路上出现问题从而引起高压断路器拒动，是引起拒动的最主要原因。有电气引起的拒动主要有两种：一是源于工人操作设备时行为不当引起，比如接线不紧、位置不正确等；二是不能忽视设备自身出现的问题，比如线圈烧毁、电阻烧毁等度能引起高压断路器拒动。

例如：2012年3月1日，苏州某市220 kV七海坝变电站，发生开关送电时候，无法合闸现象，导致了送电延误。检修现场发现是合闸挚子卡涩，其中合闸线圈已经成鼓，有烧焦味道，导致拐臂无法驱动合闸。该开关很少操作，里面灰尘比较多，加上前阵下雨频繁，虽然机构的加热器正常工作，不过可能线圈的绝缘也有问题，导致了拒动的发生。

2 高压断路器拒绝合闸故障分析

当手动合闸引发拒动故障时，可根据控制盘灯光判断故障原因。将开关再一次合上，检查是否操作问题引起故障，如果不是，可以根据下面几种方法进行检查。

①因为引起高压断路器拒动的最主要因素是电气，所以首先检查电气控制回路的运行情况。高压断路器都拥有能监控断路器分、合闸回路的红、绿指示灯具。但是许多单位都将灯具与分、合闸并接，以方便断路器工作状况的观察，造成红绿灯指示效果弱化，所以要将这部分的检查工作作为重点：首先最重要的是检查控制合闸的电源是否出现问题，一旦异常，立即切断电源，防止发生触电事故；其次检查合闸控制回路上的熔丝，是否熔断，因为熔断器的正常运行同样非常重要；检查合闸接触器的触点，一旦触点无法断开，就容易造成合闸线圈烧毁；为了观察铁芯的工作状态，需将控制开关置于原先合闸时的位置上，如果铁芯工作正常，那么拒动故障不是铁芯的缘故，相反，如果不正常，表明是因为电气的原因引起高压断路器拒动。

常见的能引起断路器拒动的电气回路故障：合闸前，红绿指示灯不亮；合闸后，红灯不亮而绿灯亮；合闸后，红灯亮而绿灯不亮，但一瞬间之后红绿灯都不亮。

如果检查发现电力回路运行良好，不是电气原因，就要将目光转向机械方面，必须将高压断路器断开，检查机械故障。

②机械因素引起的高压断路器拒动故障。除了考虑电气方面的原因，还要考虑机械方面的原因。比如断路器操作连杆出现松动、断路器合闸后电压过高影响设备正常运行等都会引起断路器的拒动故障。因此，对于高压线路的维修工作，更需要进行定期检查，及时发现故障，采取合理措施解决。

3 分、合闸线圈冒烟故障分析

当继电器发生保护动作后，合闸线圈可能因为长时间带电工作造成线圈过热而出现冒烟现象。一旦出现可能引发重大事故，为保障安全，需立即切断电源，断开故障源，保护其它线路不受影响。

①合闸线圈会因为长时间处在过热状态，极容易被烧毁。所以，对导致线圈烧毁的因素进行严格排查，找出原因，及时处理。为此，我们需要重点关注下面几个方面的因素：合闸线圈的触点粘在一起无法断开；防跳继电器没能正常工作，没有及时的断开合闸；断路器的辅助触电打不开。

②由于机械方面故障引起。引起高压断路器拒分故障的机械因素不多，只有传动连杆松动和机构卡涩比较常见。

4 预防高压断路器拒动事故的几点建议

由于高压断路器拒动事故可能会给社会带来巨大的经济损失，甚至引起人身伤亡，故此需要大力加强预防措施。具体分析高压断路器拒动原因，采取针对性的科学合理措施，从最基本点出发，降低断路器拒动故障发生的概率，保证电网的正常供电。电流过大会造成高压输电线路和高压断路器的损坏，使其不能正常运行，所以要避免系统回路中电流过大，而带来安全隐患。回路过多同样会增加安全隐患，引发高压断路器拒合事故，所以要尽可能的减少高压输电线路的回路，比如断路器和保护装置中都有一套回路时，为减小回路引起的安全隐患，必须将一套回路拆除只保留一套，以此提高高压线路运行的安全，降低拒合事故发生概率。由于现今城市电力需求量比较大，高压线路的负荷都比较大，因此，给线路的运行带来隐患，为提高线路运行的可靠和安全，需将二次回路进行简化处理。比如跳合闸回路，使用断路器内的压力闭锁继电器代替保护操作箱内的压力闭锁继电器就能达到简化二次回路的目的。高压设备检修工作同样很重要，检修工作人员承担着巨大的责任。重视日常的专业巡视工作，定期检查设备运行情况，吸取事故教训，分析原因找到解决措施，增强事故处理能力，一旦再发现类似故障，可立即采取正确合理的措施予以解决，避免事态的扩大化。特别关注断路器二次回路，更要重点检查，采取相应的预防措施，保证高压断路器不发生拒动故障，提升电网运行的安全性何可靠性。

5 结 语

总结全文，高压断路器拒动故障会给整个电网带来严重影响，能引起高压线路发生故障，直接影响电网供电的正常，给社会正常生活生产带来诸多不便，甚至会造成巨大的经济损失和重大的安全事故。本文就高压断路器拒动原因进行了简单分析，特别是拒动故障中拒分和拒合故障，告诉我们要采取合理的预防措施，消除高压线路的安全隐患。同时加强工作人员的专业素质，全面提升工作人员的安全意识。只有这样才能保证高压断路器拒动概率的减少，保证电网运行的正常。

参考文献：

[1] 吴英，蒲元华.高压断路器的拒跳和拒合的原因和解决方法[J].科技信息，2008，（22）.

[2] 宋丽华.断路器拒动后应采取的措施及其改进建议[J].广东输电与变电技术，2005，（6）.

高压断路器的作用-高压断路器的工作原理 篇9

③活塞与气缸壁的配合间隙过大。

④活塞环对口，或卡死在环槽内失去弹性。

⑤扭曲环或锥形环装反失去刮油性能，反而向燃烧室泵油。

⑥气门油封损坏。

⑦增压器密封圈失效漏油。

⑧曲轴油封漏油。

⑨与曲轴箱结合部的衬垫处渗漏机油。

⑩空气压缩机窜机油。

诊断与处理方法：

①首先应检查缸体曲轴箱结合部和油管接头等处有无机油渗漏痕迹，曲轴前后油 封是否密封。如发现油底壳与曲轴箱的结合面边缘普遍渗油，而油底壳螺钉紧固，衬垫 良好，则说明曲轴箱内压力过高。

②抽出机油尺，若从机油尺孔感觉曲轴箱压力确实过高，则可认为是曲轴箱通风 装置堵塞必须进行疏通处理。

③若检查出曲轴前后油封漏油严重，应及时维修。如果只是渗油，仍可暂时继续 使用待二级保养时一并排除，但使用中应经常注意检查油面高度。

④若在贮气筒放气阀处排污中有很多机油，则说明空气压缩机窜机油。应检查空压机活塞、活塞环与缸壁的磨损是否过甚，并予以修复。

⑤如果发动机的排气冒蓝烟，说明机油被吸入气缸燃烧排出。应该先检查进气管中有无机油，若有机油则说明增压器的密封圈损坏，机油顺轴流入气道，需更换密封圈。 ⑥检查气门油封是否完好，进气门杆与导管的配合间隙是否过大，并给予更换维修。 ⑦若上述检查均良好，再拆下缸盖和油底壳，对气缸、活塞、活塞环进行全面检查测量达到排除故障的目的。

⑧ 检查冷却液中是否有机油，如有，则是缸体或缸盖某处开裂，缸垫油道损坏或机油冷却器损坏，使机油进入冷却液的缘故，应找到相应损坏部位予以维修。[6]

3.10拉缸响

发动机拉缸是指在气缸壁上沿活塞移动方向出现沟纹的现象，它能产生漏气和敲击声使动力性、经济性变差，严重时使活塞卡死在缸内，发动机不能正常工作。气缸被活塞拉伤会使机油窜入燃烧室，积炭过多，燃油漏至油底壳冲淡机油，有时候可从加机油口处观察到有燃油味的油烟和喘气现象。

原因 ：

①使用不规范。新车走合期未按规定操作，甚至使发动机超负荷工作，温度过高，破坏了气缸上的润滑油膜，引起活塞环与气缸壁间熔结拉伤，严重时，使活塞膨胀过大，

16

山东交通学院毕业论文

与缸壁咬住位伤。

②保养不规范。未及时清除活塞环上的积炭，使环卡在环槽内失去弹性。

③刮除积炭时，未清除干净，使极硬的积炭颗粒落入缸隙，形成磨料拉伤。 ④维修后装配时，活塞与气缸壁间隙过小，活塞环端隙过小。

⑤活塞环断裂出现刃角，活塞销卡簧脱落，使活塞销窜出拉伤气缸。

⑥机油冷却喷嘴故障，造成散热和润滑不良。

⑦冷起动或低温下猛轰油门，燃油雾化不良，过多燃油进入气缸冲洗缸壁上的油膜拉缸。

⑧连杆变形使活塞在缸内歪斜。

诊断与处理方法：

①发动机运转中，若出现类似敲缸的声音，且响声不随发动机的温度升高而减弱，即可初步断定为拉缸响。

②拆卸气缸盖，检查缸壁的拉伤情况，一般可分为初期、中期和后期三个阶段。一、初期拉缸的发动机响声不很清晰，但有机油窜入燃烧室，使积炭增多。此外，压缩时燃气漏到曲轴箱，使机油变质，且在加大油门或断续加速，从加机油口处及曲轴箱通风管处有油烟窜出。对于初期拉缸，应抽出活塞连杆组检查、清洗并换机油和机油滤芯，清洗油底壳。装复后试车、走合，并使用一段时间后，气缸的密封性会有所改善，但动力性有可能稍差二、中期拉缸的发动机漏气严重，类似敲缸的异响声较为清楚，打开加机油口盖，大量油烟有节奏的冒出，排气管排浓蓝烟，同时怠速不良。当用断油法检查时，异响声减弱。若中期拉缸发生于多缸，用断油法检查时，异响声虽能减弱，但不能消失。 对于中期拉缸若气缸壁的拉痕不深，可用油石磨光，换上同型号、质量的活塞和同规格的活塞环，即可继续使用，异响声也会大大减小。三、后期拉缸有明显的敲缸和窜气声，动力也明显下降。随油门加大响声也随之加重，声音杂乱，发动机出现抖动。严重时会打碎活塞或损坏缸体。对于这种状况必须更换气缸套、活塞和活塞环。

高压真空断路器故障分析与处理 篇10

[关键词]真空断路器故障分析处理方法

1引言

真空断路器的优越性不仅是无油化设备，而且还表现在它具有较长的电寿命、机械寿命、开断绝缘能力大、连续开断能力强、体积小、重量轻、可频繁操作、免除火灾、运行维护少等优点，很快被电力部门运行、检修和技术人员认可。早期国内生产的高压真空断路器质量不够稳定，操作过程中载流过电压偏高，个别真空灭弧室还存在有漏气现象。至1992年天津真空开关应用推广会议时，我国真空断路器的制造技术已经进入了国际同行业同类型产品的前列，成为我国高压真空断路器应用、制造技术新的历史转折点。随着真空断路器的广泛应用，出现故障的情况也时有发生，笔者对真空断路器出现的常见故障进行分析并给出处理方法。

2常见的真空断路器不正常运行状态

2.1断路器拒合、拒分

表现为在断路器得到合闸(分闸)命令后，合闸(分闸)电磁铁动作，铁心顶杆将合闸(分闸)掣子顶开，合闸(分闸)弹簧释放能量，带动断路器合闸(分闸)，但断路器灭弧室不能合闸(分闸)。

2.2断路器误分

表现为断路器在正常运行状态，在不明原因情况下动作跳闸。

2.3断路器机构储能后，储能电机不停

表现为断路器在合闸后，操动机构储能电机开始工作，但弹簧能量储满后，电机仍在不停运转。

2.4断路器直流电阻增大

表现为断路器在运行一定时间后，灭弧室触头的接触电阻不断增大。

2.5断路器合闸弹跳时间增大

表现为断路器在运行一定时间后，合闸弹跳时间不断增大。

2.6断路器中间箱CT表面对支架放电

表现为断路器在运行过程中，电流互感器表面对中间箱支架放电。

2.7断路器灭弧室不能断开

表现为断路器在进行分闸操作后，断路器不能断开或非全相断开。

3故障原因分析

3.1断路器拒分、拒合

操动机构发生拒动现象时，一般先分析拒动原因，是二次回路故障还是机械部分故障，然后进行处理。在检查二次回路正常后，发现操动机构主拐臂连接的万向轴头间隙过大，虽然操动机构正常动作，但不能带动断路器分合闸联杆动作，导致断路器不能正常分合闸。

3.2断路器误分

断路器在正常运行状态下，在没有外施操作电源及机械分闸动作时，断路器不能分闸。在确认没有进行误操作的情况下，检查二次回路及操动机构。发现操动机构箱内辅助开关接点有短路现象，分闸电源通过短路点与分闸线圈接通，造成误分闸。原因是断路器机构箱顶部漏雨，雨水沿着输出拐臂向下流，正好落在机构辅助开关上，造成接点短路。

33断路器机构储能后，储能电机不停

断路器在合闸后，操动机构储能电机开始工作，弹簧能量储满后，发出弹簧已储能信号。储能回路中串有断路器一对常开辅助接点和一对行程开关常闭接点，断路器合闸后，辅助开关的常开接点接通，储能电机开始工作，弹簧储满能量后，机构摇臂将行程开关常闭接点打开，储能回路断电，储能电机停止工作。储能电机一直工作的原因是在弹簧储满能量后，机构摇臂未能将行程开关常闭接点打开，储能回路一直带电，储能电机不能停止工作。

3.4断路器直流电阻增大

由于真空灭弧室的触头为对接式，触头接触电阻过大在载流时触头容易发热，不利于导电和开断电路，所以接触电阻值必须小于出厂说明书要求。触头弹簧的压力对接触电阻有很大影响，必须在超行程合格情况下测量。接触电阻值的逐渐增大也能反映出触头电磨损情况，是相辅相成的。触头电磨损和断路器触头开距的变化，是造成断路器直流电阻增大的根本原因。

3.5断路器合闸弹跳时间增大

真空断路器合闸时，触头总有些弹跳，但若过大会使触头易烧伤或者熔焊。真空断路器触头弹跳时间技术标准为≤2ms。随着断路器运行时间的增长，引起合闸弹跳时间增大的主要原因为触头弹簧弹力下降和拐臂、轴销间隙磨损变大。

3.6断路器中间箱CT表面对支架放电

断路器中间箱内装有电流互感器，在断路器运行时，电流互感器表面会产生不均匀电场，为避免这一现象，互感器制造厂在互感器表面涂有一层半导体胶，使得表面电场均匀。在断路器装配过程中，受空间限制，互感器固定螺栓周围的半导体胶被刮落，断路器运行中互感器表面不均匀电场的产生，导致互感器表面对支架放电。

3.7断路器灭弧室不能断开

在正常情况下，无论是手动分闸操作还是保护动作跳闸，断路器均能有效断开电路，切断电流。

真空断路器的灭弧原理与其他型式断路器不同，是指触头在真空中关合、开断的开关设备，也就是利用真空作为绝缘及灭弧介质的断路器。真空泡的真空度下降，真空泡内会有一定的电离现象，并由此产生电离子，使灭弧室内绝缘下降，导致断路器不能正常开断。

4处理方法

4.1断路器拒合、拒分

检查操动机构所有连接部件的间隙，对不合格部件，更换新的高硬度的合格零件。

4.2断路器误分

检查所有可能漏雨点并进行有效封堵；在输出拐臂联杆上安装密封胶套；开启机构箱内的加热驱潮装置。

4.3断路器机构储能后，储能电机不停

调整行程开关安装位置，使得摇臂在最高位置时能将行程开关常闭接点打开。

4.4断路器直流电阻增大

调整灭弧室触头开距和超行程，测量接触电阻的方法可以用《规程》要求的直流压降法测量(电流要在100A以上)，否则更换灭弧室。

4.5断路器合闸弹跳时间增大

(1)适当增大触头弹簧的初始压力或更换触头弹簧。

(2)若拐臂、轴销间隙超过0.3mm，可更换拐臂、轴销。

(3)调整传动机构，利用机构在合闸位置超过主动臂死点时传动比很少的特点，将机构向靠近死点方向调整，可减小触头合闸弹跳。

4.6断路器中间箱CT表面对支架放电

在互感器表面均匀涂抹一层半导体胶，使得表面电场均匀。

4.7断路器灭弧室不能断开

对于达不到真空度要求值的真空灭弧室的处理，若通过检测真空灭弧室真空度确已降至要求值以下，应更换真空灭弧室。具体步骤如下：

(1)对将换上的真空灭弧室须经真空度检测合格。

(2)拆下原真空灭弧室并换上新真空灭弧室。安装时要垂直．注意动导电杆和灭弧室同轴度，操作时不应受到扭力。

(3)安装好新真空灭弧室后，应测量开距和超程(接触行程)。若不满足要求应作相应调整：①调整绝缘拉杆的螺栓可调整超程；②调整动导电杆的长度可调整灭弧室开距。

(4)采用电力开关综合测试仪测量分合闸速度、三相同期性、合闸弹跳等机械特性，若不合格应作调整。

4结束语

高压真空断路器的应用技术问题 篇11

20世纪70年代, 高压真空断路器开始被应用于国内的供电系统中, 由于其存在结构简单、使用时间长、轻便等特点, 为相关人员所认可, 被大力推广。但在高压真空断路器使用初期, 仍存在很多问题, 如质量缺乏保证、载流过电压偏高、少数真空灭弧室出现漏气问题等。直至20世纪末, 举行的关于高压真空断路器的应用推广会议, 才真正展现出我国高压真空断路器制造技术的迅猛发展, 已成功跻身于世界同类型产品的前列, 为高压真空断路器在我国的应用提供了起点。

2 真空灭弧室的漏气问题

为了避免对触头的过度烧损, 延长电气的使用寿命, 铜铬触头材料结合纵向磁场灭弧原理被广泛应用到最新的高压真空断路器中。其中, 如果缺乏对导电杆同心度的合理调整, 将会出现陶瓷、纵向气线、可伐金属封接强度缺乏稳定度, 最终形成真空灭弧室的漏气现象。在高压真空断路器中, 真空灭弧室的波纹管通常是由厚0.15mm的不锈钢油压构成。将高压真空断路器投入使用时, 一旦对其使用环境缺乏全面的分析, 对湿度、污秽程度、盐物等没能进行科学选择时, 真空灭弧室中的波纹管极易被污染气体、凝露等腐蚀, 造成漏气问题的产生。因而, 为确保真空灭弧室的正常工作, 必须合理调整高压真空断路器同心度, 综合考虑各方面因素, 选择恰当的使用与储存位置。

3 合理选择高压真空断路器电气寿命

设备技术条件所规定的, 与实际试验中具体的满容量开断次数, 即为高压真空断路器的电气寿命。被投入使用的高压真空断路器触头在出现状况时, 无法进行及时维修或更换, 因而在高压真空断路器被投入使用前, 必须确保其拥有较长的电气寿命。新一代的真空灭弧室在制作中, 使用了铜铬触头材料与纵向磁场电极。纵向磁场电极的使用, 有效降低了作用于短路开断电流下的电弧能量, 让电弧较均匀地分布于触头表面。而铜铬触头材料的使用对于单位电弧能量造成的触头烧损程度有较大的减缓作用。通过对纵向磁场电极与铜铬触头材料的有机结合, 大幅度延长了高压真空断路器的电气寿命。现阶段, 国内关于真空断路器再开断、关合能力等方面的性能都比较可靠。

4 重视高压真空断路器机械参数调整

在设计高压真空断路器时, 需要参考合闸速度、分闸速度、触头行程、触头合闸弹跳时间、触头分闸反弹幅值等机械数据, 以确保高压真空断路器拥有较高技术性能。

国内普通的高压真空断路器机械寿命均为10 000~20 000次, 而目前正在研发机械寿命为30 000~40 000次的新型高压真空断路器。在高压真空断路器制造中, 最复杂且要求最高的一部分即为电磁操作机构制造, 大部分制造厂都较难达到其标准。

国内对高压真空断路器进行分装式制作, 以确保其可靠性。在具体制作中, 将断路器主体与操动机构区别开来, 将单独制作的操动机构与集体生产的断路器, 通过输出轴连接在一起。因而, 必须重视对高压真空断路器机械参数的调整, 确保通过对机械参数的恰当调整让高压真空断路器的机械寿命与技术性能实现最佳效果, 见表1。

5 提高高压真空断路器动作的可靠性

国内生产的高压真空断路器受材料、技术、设备、观念等因素的影响, 在机械寿命与可靠度方面, 还有待提升。因而, 为了提升高压真空断路器的可靠性, 需从一下四个方面着手。

首先, 了解真空断路器的构造, 清楚其使用性能及相关指标, 选择最佳的使用条件, 准确地将先进技能应用于高压真空断路器运作中。其次, 合理调整高压真空断路器的机械参数, 严格遵循相关标准。第三, 实现对备品备件的规范化管理与储存, 确保其技能指标和质量达到一致。最后, 总结分析高压真空断路器运作中出现的事故, 联合相关部门, 对真空断路器进行有针对性的改进, 提升其可靠性与及使用价值。

6 高压真空断路器的温升

造成升温的主要热源为高压真空断路器中的回路电阻, 其中, 以灭弧室回路电阻为主, 占整体回路电阻的50%以上。真空灭弧室回路电阻的重要组成部分为触头间隙接触电阻, 其触头系统被密封在真空灭弧室中, 只能以动、静导电杆向途径散热。

真空灭弧室动、静两端的连接方式存在区别, 前者需通过导电夹、软连接, 连与连动支架, 后者可直接连与静支架。因动端连接较多, 即便其向上运动散热效果较好, 但导热路径过长, 使整体温升的最高点集中在动导电杆与导电夹搭接部位上。在具体应用中, 对静端散热元件的充分利用, 能最大程度分担热量, 有效解决高压真空断路器中升温过高的问题。

7 真空断路器的运行维护

高压真空断路器在实际应用中, 既要注意其电气寿命, 避免高压真空断路器温升过高, 调整高压真空断路器机械参数, 也要定期进行维护和检查, 具体内容如下。

(1) 检测断路器的超程与行程。触头的磨损程度通过行程变表现出来, 在10v K真空灭弧室中触头行程大致为12, 超程为3。所以, 需要对触头的超程与行程进行严格监控, 确保其触头磨损量在保准范围之内。

(2) 检测真空灭弧室是否漏气。检测真空灭弧室各部件, 确定使用的部件明亮、清洁, 一旦发现触头表面暗淡, 电流开断时发出红光, 需及时查看真空灭弧室是否出现漏气情况。

(3) 检测二次回路中接线与接地线的牢固程度, 辅助开关的接触是否良好。一旦发现连接出现松动, 应及时进行修理, 确保整体运行的安全、可靠。

(4) 检测导电回路的电阻值。定期对真空断路器做直流电阻测量, 确保其电回路的接触电阻与真空触头的接触电阻分别在100、40mΩ以内。

(5) 检测传动部分润滑程度。经常对传动部分进行润滑, 定期检测操作机构分、合闸部分的磨损程度, 对于发现的问题, 及时采取有效处理措施。

(6) 采取限制过电压措施。在高压真空断路器的维护中, 对具有较高耐受冲击电压能力、杂散电容大的油浸变压器, 可进行适当维护。但对于操作频繁而滞后的电炉变压器以及耐受冲击电压能力较弱的干式变压器, 需进行加装保护, 如装设电容或金属氧化物避雷器等。

(7) 及时清理高压真空断路器。定期进行高压真空断路器的清洁工作, 清理干净吸附在导电部分及绝缘子上杂质与灰尘, 确保其洁净无灰尘。

摘要：该文阐述了我国高压真空断路器的现状, 结合高压真空断路器的在应用中出现的问题, 探讨了相关的解决策略, 并表述了高压真空断路器运作的维护方法, 意在优化高压真空断路器的应用技术, 推动我国电力事业的发展。

关键词：高压真空断路器,应用技术,问题

参考文献

[1]车磊.真空断路器触头碰撞的分析和优化[J].机械, 2011 (08) .

高压断路器的作用-高压断路器的工作原理 篇12

1弹簧型真空断路器的主要特点

(1) 内部机构需要维护, 否则时间过长会造成机构卡顿, 影响操作。

(2) 弹簧型真空断路器没有操作电源, 全靠机械操作。

(3) 弹簧型真空断路器没有操作电源, 也就不能为保护装置提供工作电源, 其保护功能来自涌流器。

2弹簧型真空断路器涌流器的功能与应用

涌流器具备速断保护、过流保护功能, 可分别对三相电流定值进行整定及判定。使用涌流器实现保护无需外接电源, 只需从电流互感器引入电流即可实现对故障电流的判断及发出瞬间电流给跳闸线圈。通过拨码的方式设置保护功能 (关闭所有拨码可关闭保护功能) 。

其功能和特点如下。 (1) 涌流保护有4挡延时选择, 可设置15个延时时间; (2) 可设置3—5倍整定电流速断保护; (3) 三相独立可调、体积小, 采用无源工作方式, 不需要电源; (4) 电流检测误差小于0.2%, 动作电流误差优于0.5%; (5) 5 A工作时控制器功耗小于0.5 W; (6) 环境适应温度:-40—85℃; (7) 电流调整范围2.5—7.5 A。

在弹簧型真空断路器出厂时, 厂家默认的保护设置一般是速断延时设置关闭, 速断倍率设置是3倍, 涌流延时设置是1 000 ms。三相电流大小设置均为5 A (一次保护电流大小取决于所选变流比) 。从以上设置可以看出, 如果线路有故障, 保护启动最快也需要1 s的时间, 而一般情况下变电站速断保护为0 s, 过流保护为0.2 s。可以看出, 如果不对真空断路器的涌流器保护进行重新设置, 就无法实现其保护功能。

高压断路器的作用-高压断路器的工作原理 篇13

目前, 国内一些厂家生产的永磁操动机构真空断路器控制电路仍采用2个直流接触器切换储能电容对分、合闸线圈供电[1], 由此带来了如下问题: (1) 控制时间不准确、分散性大; (2) 难以与高压综合保护器联动; (3) 接触器的寿命和可靠性不理想; (4) 功耗多、成本高、重量和体积大。很多工矿企业要求采用电力电子器件设计功能全、成本低、可靠性高的永磁操动机构电子控制器。笔者结合一些实际情况以及用户的具体要求, 设计了一种交流高压真空断路器永磁机构控制器[2]。该控制器具有完整的永磁机构控制单元, 实现了合闸、分闸、闭锁以及欠压延时、欠压保护等功能, 并为远程通信提供技术基础。

1 控制器硬件组成

为了实现对永磁操动机构断路器的控制, 笔者将微处理器技术和断路器控制有效地结合起来。该控制器主要由[3]电源模块、信号输入模块、信号输出模块、主控器模块、电力电子器件及驱动模块等组成。核心CPU与外围接口光电隔离, 可靠性好, 控制回路拟采用大容量开关管 (MOSFET) , 并且设计阻容吸收装置, 面板带有LED指示, 方便现场调试。控制器与永磁操动机构的连接如图1所示。控制器通过控制MOSFET实现储能电容器对操动机构分、合闸线圈放电的控制, 以完成断路器的分、合闸, 通过对电压、电流的检测实现过压、欠压、短路及断相等故障保护功能。采用DC 160 V开关电源作为储能电容器的充电电源。储能电容器上储存的电能可为操动机构的分闸或合闸线圈励磁提供所需的脉冲电能。

2 控制器电路设计

该控制器集控制、检测、保护、故障报警等功能于一体[4], 配有核心处理器、电容电压检测电路、相电压检测及变送电路、分/合闸线圈驱动电路等。该控制器选用2个12 000 μF、160 V的超级电容器作为分、合闸储能电容, 对电容器充电可以通过电阻限流。控制器电路如图2所示。

电容电压检测电路[5]:控制器应用三端稳压基准芯片TL431、光电耦合器TLP521等器件对电容电压的隔离检测。其原理是利用电阻分压的形式采样电容电压, 通过调整滑动电阻使电容电压值大于等于设定值 (152 V) 时, TLP521输出由高电平变为低电平, 单片机ATMEGA-16L通过采集这个信号达到对电容电压的隔离检测, 如果电容电压没有达到设定值, 将禁止分、合闸操作。

相电压检测及变送电路:控制器主电路电压经过10 kV (6 kV) /100 V互感器降压, 作为信号采集变压器 (115 V/15 V) 输入, 变压器二次侧电压信号经整流桥转换得到脉动的直流信号送单片机进行处理, 为避免输出过电压损坏单片机, 在输出侧加了5.1 V稳压管。

分、合闸线圈驱动电路:控制器选用专用驱动芯片TLP250, 它内部带有光耦隔离电路, 简化了电路设计, 非常适合于作为功率MOSFET的驱动电路。另外, 由TLP250构成的驱动器体积小、价格便宜、性能优越。

3 控制器软件设计

3.1 主程序流程

该控制器的软件既要实现对永磁操动机构的控制功能, 又要实现对控制器电压、电流数据的检测和处理功能, 以达到保护目的。软件设计采用模块化多任务的设计思想, 将控制器要完成的任务模块化, 作为各个彼此独立的子程序, 以便在实现功能时进行统一调度。控制器启动后, 开始运行初始化程序, 初始化程序包括单片机内部硬件功能设定, 正常运行期间外部按键分合闸指令和参数调整。主程序流程如图3所示。

3.2 软件功能

(1) 实时数据采集功能。

要求能够获得实时电压数据, 由于要测量的是高压, 所以一般先经过变压器后降到100 V, 再经电压转换电路转换到可测量的范围, 经AD转换后送到CPU进行数据采集。

(2) 实时计算功能。

在控制器对实时数据采集完成后, 要对数据进行实时处理, 包括电压值的计算和与整定值的比较等。

(3) 实时控制功能。

根据各种数据汇总发出控制命令, 实现实时控制, 包括对开关的分闸、合闸以及保护动作等。

(4) 故障处理功能。

控制器能够对可能出现的故障作出相应的处理。

4 结语

该控制器研制成功后已应用在交流高压真空断路器上, 解决了下列关键问题:

(1) 配合永磁操动机构完成开关的合、分闸操作;合闸和分闸相互闭锁, 当同时发出合闸和分闸信号时只响应分闸指令;分闸、合闸状态有指示信号。

(2) 电容充电电压未达到允许值时, 有指示信号并禁止分、合闸操作。

(3) 监测交流输入回路电压:当交流输入电压小于75%时, 不能合闸操作 (即闭锁合闸按钮) 同时有指示信号;在合闸状态时, 交流输入电压小于等于75%时, 能手动分闸 (可以正常分闸操作) ;若合闸状态发生欠压, 可实现欠压分闸延时功能, 欠压点、延时时间可以选择, 当电压出现瞬时性波动及延时时间内电压又恢复正常时控制器不动作;当交流输入断电或发生失压故障 (失压点程序内可调) 时, 控制器将发出分闸脉冲, 同时为大电容提供放电回路。

(4) 分、合闸脉冲宽度 (程序内可调) 时间为80 ms。

(5) 可以扩展通信功能。

摘要：针对现有的永磁操动机构真空断路器控制电路采用2个直流接触器切换储能电容对分、合闸线圈供电存在控制时间不准确、分散性大、难以与高压综合保护器联动、功耗多、成本高等问题, 提出了一种交流高压真空断路器双稳态永磁机构控制器的设计方案, 详细介绍了该控制器的硬件电路和软件设计。该控制器具有完整的永磁机构控制单元, 可实现合闸、分闸、闭锁以及欠压延时、欠压保护等功能, 并为远程通信提供技术基础, 在断路器技术参数范围内可保证安全、可靠运行, 并可在额定参数范围内进行频繁操作。

关键词：高压真空断路器,永磁操动机构,控制器,远程通信

参考文献

[1]林莘.永磁机构与真空断路器[M].北京:机械工业出版社, 2002.

[2]张俊民, 徐国政, 钱家骊, 等.一种永磁操动机构的智能控制与电子驱动装置的研制[J].高压电器, 2003, 39 (1) :27-29, 33.

[3]张雅娜.基于断路器操动机构的控制及其结构优化设计分析[D].大连:大连理工大学, 2008.

[4]张跃飞.基于DSP的智能断路器主控制器的研究[D].天津:河北工业大学, 2007.