斷路器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用

1、 淺談斷路器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用摘 要：斷路器作為輸、配電網(wǎng)中的重點設(shè)備，使用量大面廣，維修量大，且與供電可靠性密切相關(guān)，對電網(wǎng)安全運行有著重大的影響，本文就著重對斷路器的運行條件和維護(hù)進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞： 斷路器電力系統(tǒng)運行 應(yīng)用一、 斷路器簡介斷路器是發(fā)電廠、變電所主要的電力控制設(shè)備，具有滅弧特性,當(dāng)系統(tǒng)正常運行時，它能切斷和接通線路以及各種電氣設(shè)備的空載和負(fù)載電流;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時,它和繼電保護(hù)配合，能迅速切斷故障電流,以防止擴(kuò)大事故范圍。因此，斷路器工作的好壞,直接影響到電力系統(tǒng)的安全運行。無論電力線路處在什么狀態(tài)，例如空載、負(fù)載或短路故障，當(dāng)要求斷路器動作時，它都應(yīng)能可靠地動作，閉合或

2、切斷電路。斷路器能夠開斷、關(guān)合及開斷規(guī)定的異常電流，如過載電流和短路電流。斷路器在電網(wǎng)中起著3個方面的作用：（1）根據(jù)電網(wǎng)運行需要，斷路器具有控制作用，斷路器把部分電力設(shè)備或線路投入或退出運行。（2）斷路器在電力線路或設(shè)備發(fā)生故障時將故障部分從電網(wǎng)快速切除，保證電網(wǎng)中的無故障部分正常運行，具有保護(hù)作用。（3）斷路器能將檢修設(shè)備或安裝設(shè)備與高壓電源隔離，具有安全隔離作用，保證檢修安裝人員及設(shè)備的安全。二、斷路器的分類（1）3 kv 以下的斷路器稱為低壓斷路器，3 kv及以上電力系統(tǒng)中使用的斷路器稱為高壓斷路器。（2）目前有發(fā)電機(jī)斷路器和控制、保護(hù)發(fā)電機(jī)用的斷路器。斷路器的額定電壓在40.5 kv

3、 以下，額定電流大，不需要快速自動重合閘。輸電斷路器。用于110（63）kv及以上輸電系統(tǒng)的斷路器。其中110 kv、220 kv 電壓等級使用的斷路器稱為高壓斷路器，330 kv 以上電壓等級使用的斷路器稱為超高壓斷路器。輸電斷路器除要求具備快速自動重合閘功能外，還常要具備開合近區(qū)故障、失步故障，架空線路和電纜線路充電電流的能力。由于電壓高，斷路器的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。配電斷路器。用于36（63）kv 及以下的配電系統(tǒng)中的斷路器。這類斷路器除要求具備快速自動重合閘的功能外，還要求具備開合電容器組（單個電容器組或多個電容器組）和電纜電路充電電流的能力。用于電壓低，斷路器的結(jié)構(gòu)相對簡單?？刂茢嗦菲鳌?/p>

4、用于控制、保護(hù)經(jīng)常需要啟停的電力設(shè)備（高壓電動機(jī)、電弧爐等）的斷路器。斷路器的額定電壓在2 kv以下。要求斷路器能夠頻繁操作并具有高的機(jī)械和電壽命。（3）按斷路器滅弧原理劃分：有油斷路器（多油或少油）、壓縮空氣斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器、磁吹斷路器等。目前用的較大的是少油斷路器、真空斷路器和六氟化硫斷路器。（4）常用低壓斷路器有萬能式斷路器（標(biāo)準(zhǔn)型式為dw），塑殼式斷路器（標(biāo)準(zhǔn)型式為dz），智能化低壓斷路器。三、對斷路器的要求電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)、負(fù)載性質(zhì)是多種多樣的，作為控制、保護(hù)元件的斷路器，必須滿足電力系統(tǒng)的安全運行。因此，對它提出多方面的要求。（1）斷路器在額定條件下，應(yīng)能長期可

5、靠地工作。絕緣部分應(yīng)能長期承受最大工作電壓，還應(yīng)能承受操作過電壓和大氣過電壓。在長期通過額定電流時，各部分的溫度不得超過允許值，工作要可靠。（2）斷路器應(yīng)能快速斷開，即跳閘時間要短，滅弧速度要快。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，要求繼電保護(hù)系統(tǒng)動作要快，斷路器斷開愈迅速越好。這樣可以縮短電網(wǎng)的故障時間和減輕短路電流對于電氣設(shè)備的危害，更重要的是在超高壓電網(wǎng)中，縮短斷路器的斷開時間，可以增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而保證輸電線的輸送容量。因此，分閘時間是高壓斷路器的一個重要參數(shù)。（3）架空輸電線路的短路故障，大多數(shù)是雷害、鳥害等臨時性能故障。因此，為了提高供電可靠性并增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，線路保護(hù)多采用自動重

6、合閘方式。斷路器重合后，如故障并未消除，斷路器必須再次跳閘，切斷斷路故障。（4）采用自動重合閘的斷路器，應(yīng)在很短時間內(nèi)可靠地連續(xù)合分幾次短路故障，所以斷路器的負(fù)擔(dān)是很重的。為此，要求斷路器有較高的動作速度，且無電流間隔時間要短，在多次斷開故障以后，斷路器的遮斷容量不應(yīng)該降低或降低甚少。目前采用的三相快速自動重合閘的無電流間隔時間不大于0.35 s。單相自動重合閘的無電流間隔時間一般整定在1 s 左右，以保證重合閘的成功率。（5）遮斷（斷流）容量要大于系統(tǒng)斷路容量，應(yīng)該具有足夠的斷路能力。斷路器在切斷電路時，主要的困難是熄滅電弧。由于電網(wǎng)電壓較高，電流較大，斷路器在切斷電路時，觸頭分離后，觸頭間

7、還會出現(xiàn)電弧，只有將電弧熄滅，電路中的電流才被切斷，電路的斷開任務(wù)方為完成。標(biāo)志高壓斷路器短路故障能力的參數(shù)是遮斷容量（斷流容量），一般遮斷容量大，就表示斷路器切斷故障電流能力大。反之，則切斷故障電流能力小。在電網(wǎng)有三相之間的各種形式的短路，如三相、兩相、單相接地和異地兩相接地短路等。對于這些故障，斷路器必須能夠正常切斷。因此，斷路器的遮斷容量必須大于短路容量，以避免斷路器在斷開短路電流時引起爆炸或擴(kuò)大故障。（6）斷路器在通過短路電流時，要有足夠的動穩(wěn)定性和熱溫度性。所謂動穩(wěn)定性，就是斷路器能夠承受短路電流所產(chǎn)生的電動力作用而不致被破壞的能力。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生斷路時，在斷路器中通過很大的短路電流

8、，由電流而產(chǎn)生的電動力能夠達(dá)到很大數(shù)值。一方面，它可能在斷路器的部件上（如套管等）產(chǎn)生很大的機(jī)械力，造成部件的機(jī)械損壞；另一方面，電動力使一定結(jié)構(gòu)的觸頭減少了接觸力，改變了觸頭的工作狀態(tài)。因此，必須滿足熱溫度性要求，不使斷路器受到機(jī)械損壞。所謂熱溫度性，就是斷路器能承受短路電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)作用而不致?lián)p壞。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，在斷路器中通過很大的短路電流，由于短路電流作用的時間很短，電流在斷路器中形成的電阻損耗、介質(zhì)損耗等所產(chǎn)生的熱量來不及向外散出。因此發(fā)熱體的溫度將急劇上升。這樣，將導(dǎo)致金屬材料機(jī)械強(qiáng)度顯著降低，觸頭進(jìn)一步氧化而被破壞，有機(jī)絕緣和變壓器油會加速老化，使擊穿電壓大大降低，最后

9、導(dǎo)致斷路器的工作故障。因此，斷路器在遮斷短路電流時，各部分的溫度不應(yīng)超過短路時工作的允許值，以保證斷路器的安全運行。尤其是在短路故障時，應(yīng)能可靠地切斷短路電流，并保證具有足夠的動穩(wěn)定性和熱溫度性。（7）在要求安全可靠的同時，還應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)有盡可能長的機(jī)械壽命和電氣壽命。并要求結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、體積小、重量輕以及安裝維護(hù)要方便。四、斷路器的運行條件各種類型高壓斷路器，允許按額定電壓和額定電流長期運行。斷路器負(fù)荷電流一般不應(yīng)超過其額定值。在事故情況下，斷路器過負(fù)荷也不得超過10%，時間不得超過4 h。斷路器安裝地點的系統(tǒng)短路容量不應(yīng)大于其銘牌規(guī)定的開斷容量。當(dāng)有短路電流通過時，應(yīng)能滿足熱溫

10、度性和動穩(wěn)定性的要求。嚴(yán)禁將拒絕跳閘的斷路器投入運行。斷路器跳閘后，若發(fā)現(xiàn)綠燈不亮而紅燈已熄滅，應(yīng)立刻取下斷路器的控制熔斷器，以防跳閘線圈燒毀。嚴(yán)禁對運行中的高壓斷路器施行慢合慢分試驗。斷路器在事故跳閘后，應(yīng)進(jìn)行全面、詳細(xì)地檢查。對切除短路電流跳閘次數(shù)達(dá)到一定數(shù)值的高壓斷路器，應(yīng)視具體情況，根據(jù)原部頒高壓斷路器檢修工藝導(dǎo)則制定的臨時性檢修周期要求進(jìn)行臨時檢修。未能及時停電檢修時，應(yīng)申請停用重合閘。對于六氟化硫斷路器和真空斷路器應(yīng)視故障程度和現(xiàn)場情況來決定是否進(jìn)行臨時檢修。斷路器無論是什么類型的操動機(jī)構(gòu)（電磁式、彈簧式、氣動式、液壓式），均應(yīng)保持足夠的操作能源。采用電磁式操動機(jī)構(gòu)的斷路器禁止用手

11、動杠桿或千斤頂?shù)霓k法帶電進(jìn)行合閘操作。采用液壓（氣壓）式操動機(jī)構(gòu)的斷路器，如果因壓力異常導(dǎo)致斷路器分、合閘閉鎖時，不準(zhǔn)擅自解除閉鎖進(jìn)行操作。斷路器的金屬外殼及底座應(yīng)有明顯的接地標(biāo)志并可靠接地。斷路器的分、合閘指示器應(yīng)易于觀察，且指示正確。所有斷路器絕對不允許在帶有工作電壓時使用手動機(jī)構(gòu)合閘，或手動就地操作按鈕合閘，以避免合于故障短路時引起斷路器爆炸和危及人身安全。對油斷路器，只有在遙控合閘失靈又需要緊急運行且肯定電路中無短路和接地時，操作人員可站在墻后或金屬遮板后，進(jìn)行手動機(jī)械合閘，以防止可能的噴油；對空氣斷路器而言，可手動就地操作按鈕合閘。所有運行中的斷路器，禁止使用手動機(jī)械分閘或手動地操作

12、按鈕分閘，只有在遙控跳閘失靈或發(fā)生人身及設(shè)備事故而來不及遙控斷開斷路器時，方可允許手動機(jī)械分閘（油斷路器）或者就地操作按分閘（空氣斷路器）。對于裝有手動自動重合閘的斷路器，在條件可能的情況下，應(yīng)在手動分閘后，立即檢查是否重合上了，若已重合上即應(yīng)再手動分閘。明確斷路器的運行分、合閘次數(shù)，以保證一定的工作年限。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，一般斷路器允許空載分、合閘次數(shù)（也稱機(jī)械壽命）應(yīng)達(dá)1 0002 000 次。為了加長斷路器的檢修周期，斷路器還應(yīng)有足夠的電壽命即允許連續(xù)分、后短路電流或負(fù)荷電流的次數(shù)。一般來說，裝有自動重合閘的斷路器，在切斷3 次短路故障后，應(yīng)將重合閘停用；斷路器在切斷4次故障電流后，應(yīng)對斷路器進(jìn)

13、行計劃外的檢修，以避免斷路器再次切斷故障電流，造成斷路器的損壞或爆炸。但是，斷路器切斷短路故障跳閘的次數(shù)和故障檢修周期的關(guān)系，限于各種因素的條件，目前還沒有一個具體的規(guī)定，只能由專業(yè)人員搜集和積累各臺斷路器故障檢修的情況，以便根據(jù)具體情況找出它們之間的相應(yīng)關(guān)系。禁止將有拒絕分閘缺陷或嚴(yán)重缺油、漏油、漏氣等異常情況的斷路器投入運行。若需緊急運行，必須采取措施，并得到上級運行領(lǐng)導(dǎo)人的同意。對采用空氣操作的斷路器，其氣壓應(yīng)保持在允許的調(diào)整范圍內(nèi)，若超出允許范圍，應(yīng)及時調(diào)整，否則停止對斷路器的操作。一切斷路器均應(yīng)在斷路器軸上裝有分、合閘機(jī)械指示器，以便運行人員在操作或檢查時用它來校對斷路器斷開或合閘的實際位置。在檢查斷路器時，運行人員應(yīng)注意輔助接點的狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)接點在軸上扭轉(zhuǎn)，接點松動或固定觸片自轉(zhuǎn)盤脫離，應(yīng)緊急檢修。檢查斷路器合閘的同時性。因調(diào)整不當(dāng)、拉桿斷開或橫梁折斷而造成一相未合閘，在運行中會引起“缺相”，即兩相運行。如檢查到斷路器某相未合上時