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一、断路器配制操作机构的基本情况
断路器是通过操作机构的传动部件,改变力的方向和作用点来实现预设目的,其能量来源一般有电力和人力两种,除人力机构外,如电磁机构、气动机构、弹簧机构和液压机构均为依靠电力所做的功,依靠瞬间的能量释放来实现断路器的动作。从农网改造中所使用的新设备来看,虽然部件有新改进,但仍无重大突破,仍存在着动作环节太多,动静润滑等方面而造成机构效率的问题,同时又可能磨损和损坏部件,因此机构的故障率较高。
根据近年来的实践和现场运行经验,在断路器的各种故障中,机构操作为首位,约为八成,而这些机构故障中,操作机构故障又占绝大部分。究其原因主要是因为操作机构处于静态运行状态,其各活动环节工作状态无法监视,隐患无法及时发现,特别是室外设备,由于受环境条件的影响,更易出现故障,所以操作机构的结构优化,零部件采用新材料、新工艺及提高加工精度等,是今后消除存在缺陷的一个长期任务。
二、操作机构应具备的基本要求
(1)操作机构应有足够的合闸功能。在实际工作当中,操作机构的能量不会保持在额定值,而是在一定范围内变化。即操作机构在下限值时,能够关合生、短路电流,而上限值时,不应由于操作力过大而损坏相关部件。(2)应具有保持合闸功能。当操作命令持续时间短,操作功能配合短时,应有保持合闸机构,以保证合闸命令和操作功能消失后,断路器仍保持在合闸位置。(3)具有较短的分闸时间。其合闸时间快慢应于操作者的动作快慢及下达命令时间长短无关,至少要求分闸速度不致电弧重燃,即尽可能地缩短分闸时间,以减少短路故障存在的时间,以提高电力系统的稳定性,达到尽可能减小故障范围。 (4)要有防跳跃装置。为了避免断路器合闸后出现连续多次合分现象,要采用机械的或电的方法,使断路器分闸后不能任意分、合,以减少无谓的动作。 (5)要有联动装置。操作机构中有了联动装置,才能保证路路器可靠性,才能使断路器处于一种状态时,有因操作机构误动而受影响,一般操作机构应有分闸位置联锁;低气压与高气压联锁;弹簧机构中的位置联锁等。
三、特高压断路器的作用
特高压断路器在高压设备中是一种最复杂、最重要的电器,在规定的使用条件下,可切合正常运行条件下的负荷电流;在短路故障情况下,在继电保护装置的作用下,自动切断短路电流。特高压断路器不仅可以切断和接通正常情况下高压电路中的空载电流和负荷电流,还可以在系统发生故障时与保护装置及自动装置相配合,迅速切断故障电流,防止事故扩大,保证系统的安全运行。在高压供配电系统,切断短路电流时,要产生强烈的电弧,特高压断路器具有可靠的灭弧装置,它是一种能够实现控制与保护双重作用的电器。广泛用于电力系统的发电厂、变电站、开关站及用电线路上。
特高压断路器的种类很多,按不同灭弧介质分类有油断路器、空气(真空)断路器、六氟化硫(SF6)断路器等。特高压断路器通常采用六氟化硫(SF6)断路器,只有在某些地区中,由于天气寒冷,六氟化硫气体可能液化而采用压缩空气断路器。近年来,也有采用在六氟化硫气体中加入少量其他气体以降低液化温度,仍可用在寒冷地区中。SF6断路器是用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。其特点是:工作气压低,安全可靠性高;吹弧过程中气体在封闭系统中循环使用,不排向大气,无火灾危险等。由于SF6气体有优异的灭弧和绝缘性能,SF6断路器具有很多优点:断口电压高,开断能力强,允许连续开断短路电流次数多,适于频繁操作,开断容性电流可以无重燃或复燃,开断感性电流可以无截流等。近年来,在高压及超高压领域中,已取代了压缩空气断路器;在特高压领域中更是最主要的断路器。SF6断路器对材料、加工工艺、装配等要求较高,尤其是对气体密封性的要求更严,年漏气率一般要求小于1%。因此,生产SF6断路器的工厂,需要专门的净化装配车间、气体回收处理装置、SF6检漏仪、微水量检测仪及吸附氟化物和水分的吸附剂、烘干设备等。
特高压断路器,除完成一般高压断路器的任务外,还要求采取特殊措施(如分闸和合闸电阻),尽量降低开断和关合时的操作过电压,以降低线路和变电站设备的绝缘水平和造价。
四、真空断路器智能化面临三大技术问题
目前,在建设统一坚强智能电网的大背景下,作为输配电设备核心部件之一的真空断路器,如何满足智能电网信息化、数字化、自动化、互动化的要求,智能化真空断路器面临三大技术难题:一是实现感知功能。这是智能化的基础,该功能的实现必须依托现代传感器技术来获取如电压、电流、绝缘(局放)、距离、速度、温度等信息,传感器将这些信息转换成能被识别和处理的各种信号,这些信号能准确、可靠、灵敏的反映信息的变化,传感器除自身必须具有高质量、高可靠性外,还应有适应断路器工作环境、体积小、便于安装的特点。 二是实现思维判断功能。这是智能化的核心,该功能的实现必须依靠现代电子技术、计算机技术和通信技术。智能控制器的输入既有来自感知功能获取的信息,又有来自执行功能反馈的信息,还有来自系统的控制信息;智能控制器综合这些信息后,可自动识别断路器的工作状态、自动调整断路器的操作信息、自动记录关键信息、自动对断路器的元器件和操作进行诊断等智能思维判断;智能控制器的输出一方面为执行功能提供操作指令,另一方面为系统提供断路器工作状态信息。智能控制器除具有智能思维判断功能外,还必须具有高可靠、长寿命、强抗电磁干扰功能。 三是实现执行功能。执行功能必须按控制器发出的操作指令进行可靠的操作,完成断路器的关合与开断;同时,执行功能必须具有高可靠、长寿命、体积小的功能。目前已开发和应用的永磁操作机构已基本能满足智能化断路器对执行功能的要求。
断路器是通过操作机构的传动部件,改变力的方向和作用点来实现预设目的,其能量来源一般有电力和人力两种,除人力机构外,如电磁机构、气动机构、弹簧机构和液压机构均为依靠电力所做的功,依靠瞬间的能量释放来实现断路器的动作。从农网改造中所使用的新设备来看,虽然部件有新改进,但仍无重大突破,仍存在着动作环节太多,动静润滑等方面而造成机构效率的问题,同时又可能磨损和损坏部件,因此机构的故障率较高。
根据近年来的实践和现场运行经验,在断路器的各种故障中,机构操作为首位,约为八成,而这些机构故障中,操作机构故障又占绝大部分。究其原因主要是因为操作机构处于静态运行状态,其各活动环节工作状态无法监视,隐患无法及时发现,特别是室外设备,由于受环境条件的影响,更易出现故障,所以操作机构的结构优化,零部件采用新材料、新工艺及提高加工精度等,是今后消除存在缺陷的一个长期任务。
二、操作机构应具备的基本要求
(1)操作机构应有足够的合闸功能。在实际工作当中,操作机构的能量不会保持在额定值,而是在一定范围内变化。即操作机构在下限值时,能够关合生、短路电流,而上限值时,不应由于操作力过大而损坏相关部件。(2)应具有保持合闸功能。当操作命令持续时间短,操作功能配合短时,应有保持合闸机构,以保证合闸命令和操作功能消失后,断路器仍保持在合闸位置。(3)具有较短的分闸时间。其合闸时间快慢应于操作者的动作快慢及下达命令时间长短无关,至少要求分闸速度不致电弧重燃,即尽可能地缩短分闸时间,以减少短路故障存在的时间,以提高电力系统的稳定性,达到尽可能减小故障范围。 (4)要有防跳跃装置。为了避免断路器合闸后出现连续多次合分现象,要采用机械的或电的方法,使断路器分闸后不能任意分、合,以减少无谓的动作。 (5)要有联动装置。操作机构中有了联动装置,才能保证路路器可靠性,才能使断路器处于一种状态时,有因操作机构误动而受影响,一般操作机构应有分闸位置联锁;低气压与高气压联锁;弹簧机构中的位置联锁等。
三、特高压断路器的作用
特高压断路器在高压设备中是一种最复杂、最重要的电器,在规定的使用条件下,可切合正常运行条件下的负荷电流;在短路故障情况下,在继电保护装置的作用下,自动切断短路电流。特高压断路器不仅可以切断和接通正常情况下高压电路中的空载电流和负荷电流,还可以在系统发生故障时与保护装置及自动装置相配合,迅速切断故障电流,防止事故扩大,保证系统的安全运行。在高压供配电系统,切断短路电流时,要产生强烈的电弧,特高压断路器具有可靠的灭弧装置,它是一种能够实现控制与保护双重作用的电器。广泛用于电力系统的发电厂、变电站、开关站及用电线路上。
特高压断路器的种类很多,按不同灭弧介质分类有油断路器、空气(真空)断路器、六氟化硫(SF6)断路器等。特高压断路器通常采用六氟化硫(SF6)断路器,只有在某些地区中,由于天气寒冷,六氟化硫气体可能液化而采用压缩空气断路器。近年来,也有采用在六氟化硫气体中加入少量其他气体以降低液化温度,仍可用在寒冷地区中。SF6断路器是用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。其特点是:工作气压低,安全可靠性高;吹弧过程中气体在封闭系统中循环使用,不排向大气,无火灾危险等。由于SF6气体有优异的灭弧和绝缘性能,SF6断路器具有很多优点:断口电压高,开断能力强,允许连续开断短路电流次数多,适于频繁操作,开断容性电流可以无重燃或复燃,开断感性电流可以无截流等。近年来,在高压及超高压领域中,已取代了压缩空气断路器;在特高压领域中更是最主要的断路器。SF6断路器对材料、加工工艺、装配等要求较高,尤其是对气体密封性的要求更严,年漏气率一般要求小于1%。因此,生产SF6断路器的工厂,需要专门的净化装配车间、气体回收处理装置、SF6检漏仪、微水量检测仪及吸附氟化物和水分的吸附剂、烘干设备等。
特高压断路器,除完成一般高压断路器的任务外,还要求采取特殊措施(如分闸和合闸电阻),尽量降低开断和关合时的操作过电压,以降低线路和变电站设备的绝缘水平和造价。
四、真空断路器智能化面临三大技术问题
目前,在建设统一坚强智能电网的大背景下,作为输配电设备核心部件之一的真空断路器,如何满足智能电网信息化、数字化、自动化、互动化的要求,智能化真空断路器面临三大技术难题:一是实现感知功能。这是智能化的基础,该功能的实现必须依托现代传感器技术来获取如电压、电流、绝缘(局放)、距离、速度、温度等信息,传感器将这些信息转换成能被识别和处理的各种信号,这些信号能准确、可靠、灵敏的反映信息的变化,传感器除自身必须具有高质量、高可靠性外,还应有适应断路器工作环境、体积小、便于安装的特点。 二是实现思维判断功能。这是智能化的核心,该功能的实现必须依靠现代电子技术、计算机技术和通信技术。智能控制器的输入既有来自感知功能获取的信息,又有来自执行功能反馈的信息,还有来自系统的控制信息;智能控制器综合这些信息后,可自动识别断路器的工作状态、自动调整断路器的操作信息、自动记录关键信息、自动对断路器的元器件和操作进行诊断等智能思维判断;智能控制器的输出一方面为执行功能提供操作指令,另一方面为系统提供断路器工作状态信息。智能控制器除具有智能思维判断功能外,还必须具有高可靠、长寿命、强抗电磁干扰功能。 三是实现执行功能。执行功能必须按控制器发出的操作指令进行可靠的操作,完成断路器的关合与开断;同时,执行功能必须具有高可靠、长寿命、体积小的功能。目前已开发和应用的永磁操作机构已基本能满足智能化断路器对执行功能的要求。