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真空断路器工作原理,看完这篇就..

真空断路器工作原理,看完这篇就..

一、真空的绝缘特性真空具有很强的绝缘特性,在真空断路器中,气体非常稀薄,气体分子的自由行程相对较大,发生相互碰撞的几率很小,因此,碰撞游离不是真空间隙击穿的主要原因,而在高强电场作用下由电极析出的金属质点才是引起绝缘破坏的主要因素。真空间隙中的绝缘强度不仅与间隙的大小,电场的均匀程度有关,而且受电极材料的性质及表面状况的影响较大。真空间隙在较小的距离间隙(2—3毫米)情况下,有比高压力空气与SF6气体高的绝缘特性,这就是真空断路器的触头开距一般不大的原因。电极材料对击穿电压的影响主要表现在材料的机械强度(抗拉强度)和金属材料的熔点上。抗拉强度和熔点越高,电极在真空下的绝缘强度越高。实验表明,真空度越高,气体间隙的击穿电压越高,但在10-4托以上,就基本保持不变了,所以,要保持真空灭弧室的绝缘强度,其真空度应不低于10-4托。二、真空中电弧的形成与熄灭真空电弧和我们以前学习的气体电弧放电现象有很大的差别,气体的游离现象不是产生电弧的主要因素,真空电弧放电是在触头电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。同时,开断电流的大小不同,电弧表现的特点也不同。我们一般把它分为小电流真空电弧和大电流真空电弧。1、小电流真空电弧触头在真空中开断时,产生电流和能量十分集聚的阴极斑点,从阴极斑点上大量地蒸发金属蒸汽,其中的金属原子和带电质点的密度都很高,电弧就在其中燃烧。同时,弧柱内的金属蒸汽和带电质点不断地向外扩散,电极也不断的蒸发新的质点来补充。在电流过零时,电弧的能量减小,电极的温度下降,蒸发作用减少,弧柱内的质点密度降低,最后,在过零时阴极斑消失,电弧熄灭。有时,蒸发作用不能维持弧柱的扩散速度,电弧突然熄灭,发生截流现象。2、大电流真空电弧在触头断开大的电流时,电弧的能量增大,阳极也严重发热,形成很强的集聚型的弧柱。同时,电动力的作用也明显了,因此,对于大电流真空电弧,触头间的磁场分布就对电弧的稳定性和熄弧性能有决定性的影响。如果电流太大,超过了极限开断电流,就会造成开断失败。此时,触头发热严重,电流过零以后仍然蒸发,介质恢复困难,不能断开电流。三、真空断路器的结构和工作原理真空断路器的生产厂家比较多,型号也较繁杂。按使用条件分为户内(ZNx—**)和户外(ZWx—**)两种类型。主要由框架部分,灭弧室部分(真空泡),和操动机构部分组成。断路器本体部分由导电回路,绝缘系统,密封件和壳体组成。整体结构为三相共箱式。其中导电回路由进出线导电杆,进出线绝缘支座,导电夹,软连接与真空灭弧室连接而成。机构为电动储能,电动分合闸,同时具有手动功能。整个结构由合闸弹簧,储能系统,过流脱扣器,分合闸线圈,手动分合闸系统,辅助开关,储能指示等部件组成。工作原理真空断路器利用高真空中电流流过零点时,等离子体迅速扩散而熄灭电弧,完成切断电流的目的。动作原理储能过程:当储能电机14接通电源时,电机带动偏心轮转动,通过紧靠在偏心轮上的滚子10带动拐臂9及连板7摆动,推动储能棘爪6摆动,使棘轮11转动,当棘轮11上的销与储能轴套32的板靠住以后,二者一起运动,使挂在储能轴套上32上的合闸弹簧21拉长。储能轴套32由定位销13固定,维持储能状态,同时,储能轴套32上的拐臂推动行程开关5切断储能电机14的电源,并且储能棘爪被抬起,与棘轮可靠脱离。合闸操作过程:当机构接到合闸信号后(开关处于断开,已储能状态),合闸电磁铁15的铁心被吸向下运动,拉动定位件13向逆时针方向转动,解除储能维持,合闸弹簧21带动储能轴套32逆时针方向转动,其凸轮压动传动轴套30,带动连板29及摇臂27运动,使摇臂27扣住半轴25,使机构处于合闸状态。此时,连锁装置28锁住定位件,使定位牛不能逆时针方向转动,达到机构联销的目的,保证了机构在合闸位置不能合闸操作。分闸操作过程:断路器合闸后,分闸电磁铁接到信号,铁芯吸合,分闸脱扣器19中的顶杆向上运动,使脱扣轴16转动,带动顶杆18向上运动,顶动弯板26并带动半轴25向反时针方向转动。半轴25与摇臂27解扣,在分闸弹簧的作用下,断路器完成分闸操作。四、断路器的调试开距与超行程断路器的开距与超行程的测量可以根据图三所示,在分合闸状态测量出的X值之差为断路器的开距,Y值之差为断路器的超行程。调整的方法为放长或缩短绝缘操作杆3或机构与主轴的连杆。分合闸机构调整1、摇臂27与半轴25的扣接量为1.5~2.5mm,可以通过调整螺钉24来实现。2、传动轴套30转动最大角时,摇臂27与半轴间要有1.5~2mm的间隙,以保证传动轴套回落到合闸位置时,摇臂27能自动扣接到半轴25上,可以通过螺钉31的调节来实现。3、辅助开关2的转换应准确可靠,可以通过调整辅助开关2的拐臂3位置及位杆4的长短来实现。4、在储能过程中,当棘爪到达最后一个齿的最高点时,应能保证储能轴套32上的拐臂使行程开关的触点可靠切换,切断电机电源,可以通过调整行程开关5的上下前后位置来实现。5、调整分闸合闸弹簧的预拉长度,保证断路器的可靠分合,且分合闸速度达到规定值。五、断路器的控制回路在我国的农网35KV标准化变电站中,采用了控制母线和合闸母线分开的原则。在短路器的辅助常闭接点与合闸线圈之间,把断路器储能行程开关的一对常开接点串联进控制回路。这样,在断路器未储能的情况下,将不能进行合闸操作。防止了在断路器未储能的情况下合闸,合闸回路保持,烧毁合闸线圈。同时,在接线的过程中,要注意储能行程开关接点中合闸母线与控制母线的极性要一致,防止出现在开关蓄能时,合闸回路的电弧击穿行程开关,造成控制保险的熔断或控制空气开关的掉闸。这一点在综合自动化变电站上要特别注意。六、运行维护与检修试验真空断路器的燃弧时间短,绝缘强度高,电气寿命也较高,触头的开距与行程小,操作的能量小,因此,机械寿命也较高。在日常的运行中,维护工作量很小,主要检查机构的运动部件磨损情况,紧固件有无松动,清除绝缘表面的灰尘,在活动部位注入一些润滑脂等。在春检预防性试验中,对开关的直流电阻测试要与历史数据进行比较,发现问题及时处理更换,对断口的工频耐压试验,是检验真空泡是否漏气的有效方法。(户内真空断路器可以借鉴断开负荷时,真空泡内闪光的颜色来初步判断真空泡的真空度,颜色暗红时表明真空度降低,颜色淡蓝时,表明真空度良好)保护定植校验时,对断路器做低电压掉合闸试验,检验开关在母线故障状态时,电压降低时动作是否可靠。分析真空断路器的发展与表现一、专用真空断路器面临极其不同的开断任务,新的专用断路器应运而生。如果用于发电机保护断路器的特大容量真空断路器(短路开断电流高达63~80kA及以上),标准型真空断路器(短路开断电流25~50kA),经济型真空断路器(16~25kA),频繁型真空断路器(如操作次数5~6万次),超频繁型真空断路器(如操作次数10~15万次)。如西门子公司的3AH系列断路器就按使用场合划分为5种型号,其中3AH1和3AH3型为标准型,操作10000次,3AHZ型为频繁型,操作6万次,3AH4为超频繁型,操作12万次,3AH5型为经济型,价格便宜。二、低过电压型真空断路器众所周知,真空断路器因截流会引起截流过电压,特别在开断小的感性负截如电动机时,一般情况下,为限制过电压而给真空断路器配过电压吸收装置如SicRC路,ZnO避雷器等,这使断路器结构庞大且复杂化,而且有的限制过电压不理想。日本几家公司另辟路径,开发出低过电压真空断路器。它不用加过电压吸收装置而用新开发出的触头材料,将过电压限制至常规值的十分之一。低过电压触头材料东芝为AgWC日立为Co-Ag-Se,三菱为Cu-Cr-Bi-α,富士为CuCr+高蒸气材料。这些公司一般做到7.2kV下20kA,只有东芝公司做到7.2kV下40kA。三、多功能真空断路众所周知真空断路器迄今为二I位(即合一分)完成关合和开断任务。现在出现了多功能真空断路器,赋予了多个功能,如合—分—隔离—接地等。西门子公司、Alstom公司、日立公司均有这样的产品。西门子公司最新推出NXACT型模块式真空断路器具有多功能:集关合、开断、隔离、接地及联锁于一体。Alstom公司配VISAX开关柜的真空断路器为三I位(合—分—隔离)。日立公司与东京电力公司合作研发的24kV真空断路器为四I位(合—分—隔离—接地)。为使产品多功能化,从现有产品看,有两种做法:一是真空断路器相柱在开断后移动或旋转,形成隔离和接地;另一是真空灭弧室内触头旋转完成隔离和接地。西门子公司NXAct型产品为开断后相柱移动完成隔离和接地,而Alstom公司为开断后相柱旋转完成隔离任务,日立公司通过灭弧室内触头旋转完成隔离和接地任务。四、同步断路器同步断路器又叫选相真空断路器或受控真空断路器。其基本原理是使真空断路器在电压或电流最有利时刻关合或开断。与普通真空断路器相比,同步断路器具有如下优势:1.降低了电网瞬态过电压负荷;2.改善了电网供电质量;3.提高了断路器电寿命及性能;4.简化了电网设计,从而降低了整个系统费用。ABB公司利用数字电子器件和磁力操动机构已开发出了同步真空断路器,这是一个良好的开端。五、智能型真空断路器真空断路器智能化是建立在现代传感技术和数字化控制技术之上。国外制造公司都使自己的产品具有智能,这是配电自动化的需要,也是断路器本身控制保护的需要。如Alstom公司的DCX型可编程序数字控制装置,ABB公司的REF542型控制和保护装置,西门子公司第二代数字保护装置等。由以上可知,真空断路器发展很快,究其原因,固然很多,但有两条是基本的:一是真空灭弧室技术的进步;二是操动机构技术的进步。真空灭弧室是真空断路器的心脏。真空灭弧室的进步表现在如触头材料从CuBi转变成CuCr,提高了开断能力,并降低了截流值,同时磁场从横磁场转向纵磁场,提高了开断能力,减少了触头的烧损。在工艺上,一次排封工艺的采用,大大提高了灭弧室性能及可靠性。操动机构被称之为真空断路器的神经中枢。原先用电磁机构,后出现了弹簧机构,最新又出现了永磁机构。弹簧机构结构复杂,零件数多(多达200个),加工精度要求高,且弹簧机构的出力特性与真空断路器的负载特性不相匹配,要在凸轮轮廓曲线和连杆结构上进行合理设计。永磁机构的机械结构特别简单,零部件比任何其他机构都要少,运动部件可以减少至一个,因而机械可靠性特别高,而且永磁机构的出力特性能与真空断路器的负载特性很好的匹配。永磁机构用永磁锁扣,电容器(或直流屏供电)储能,用电子控制。永磁机构特别适用于频繁操作,如可达6万~15万次。永磁机构的真空断路器模型,1989年配永磁机构的免维护真空断路器投放市场,1993年配永磁机构的真空断路器在荷兰KEMA试验站通过了型式试验。1994年配永磁机构的ISM型真空断路器获得俄罗斯专利(专利号N.020631)自此以后,ABB、Josly、Cooper、Whipp&Bourn等公司均开发出自己的配永磁机构的真空断路器。如ABB公司1997年开发成功配永磁机构的VM1型真空断路器。配永磁机构的真空断路器不仅用于户内断路器,也用于户外断路器和重合器,如TEL公司的OSM型重合器和Whipp&Bourne公司的GVR型户外重合器。上个世纪90年代后期,配永磁机构的真空断路器传入我国,我国许多公司开发出永磁机构,而且有的试验到10万次,配永磁机构的真空断路器如VSM和VSIA型、ZN23-40.5型、ZN65型、ZWD-12型、ZND-40.5型等产品。[详情]
日期:2021-04-01 阅读量:560
晴川电气讲解户外真空断路器的操..

晴川电气讲解户外真空断路器的操..

1、结构原理基本结构是由动、静触头,拉杆,灭弧室等组成,真空断路器是由绝缘强度很高的真空做为灭弧介质的断路器,其动、静触头在密封高真空的灭弧室内,可以在带有负荷的情况下进行闭合断开,主要用于配电网开断、闭合电力系统中的负荷电流、过载电流及短路电流,适用于电网频繁操作的场所。2、户外真空断路器的操作使用1)储能过程拉动机构手动储能拉环,或给机构电动储能信号,电机带动储能拐臂给储能弹簧储能,通过储能保持环节保持此能量。2)合闸过程合闸时,拉动机构手动合闸拉环或给机构电动合闸信号,合闸弹簧能量释放,机构输出轴转动,通过拐臂、连杆带动灭弧室动触头向上运动,与静触头接触,并提供接触压力,同时为分闸弹簧储能,通过机构的合闸保持环节正常扣接使断路器保持合闸状态。3)分闸过程分闸室,拉动机械手动分闸拉环或机构电动分闸信号,机构的合闸报纸环节解扣,在触头压力弹簧和分闸弹簧的作用下,机构输出轴反向转动,通过连杆,拐臂带动灭弧室触头向下运动,懂静触头分开,断路器分闸。分闸状态点开关分闸弹簧保持。4)过流保护过程配置电液互感器的断路器,当流经断路器主回路的电流超过互感器的额定值时,,驱动机构内部过流脱扣器,断路器分闸3、真空断路器规范标准GB1984-2003高压交流断路器GB3309-1989高压开关设备常温下的机械试验GB/T5465.2-1996电气设备用图形符号GB5582-1993高压电力设备外绝缘污秽等级GB7354-1987局部放电测量GB11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求GB/T16927.1-1999高电压试验技术第一部分:一般试验要求DL402-1999交流高压断路器订货技术条件DL403-200012kV~40.5kV高压真空断路器订货技术条件使用环境周围海拔分不超过2000m;周围空气温度上限+40℃下限-40℃;环境湿度:月平均相对湿度不大于90%;日平均相对湿度不大于95%;户外产品风压不超过700Pa(相当于风速34m/s);地震烈度不超过8度;空气污秽程度:户外产品的使用环境的污秽程度分为0、I级(普通型)、II级(中污型)、III、IV级(重污型),由产品技术条件规定。产品周围空气应不受腐蚀性或可烯气体,水蒸气等明显污染,无经常性的剧烈振动、异常的使用条件。4、故障处理1真空泡真空度降低1.1故障现象真空断路器在真空泡内开断电流并进行灭弧,而真空断路器本身没有定性、定量监测真空度特性的装置,所以真空度降低故障为隐性故障,其危险程度远远大于显性故障。1.2原因分析真空度降低的主要原因有以下几点:(1)真空泡的材质或制作工艺存在问题,真空泡本身存在微小漏点;(2)真空泡内波形管的材质或制作工艺存在问题,多次操作后出现漏点;(3)分体式真空断路器,如使用电磁式操作机构的真空断路器,在操作时,由于操作连杆的距离比较大,直接影响开关的同期、弹跳、超行程等特性,使真空度降低的速度加快。1.3故障危害真空度降低将严重影响真空断路器开断过电流的能力,并导致断路器的使用寿命急剧下降。1.4处理方法(1)在进行断路器定期停电检修时,必须使用真空测试仪对真空泡进行真空度的定性测试,确保真空泡具有一定的真空度;(2)当真空度降低时,必须更换真空泡,并做好行程、同期、弹跳等特性试验。1.5预防措施(1)选用真空断路器时,必须选用信誉良好的厂家所生产的成熟产品;(2)选用本体与操作机构一体的真空断路器;(3)运行人员巡视时,应注意断路器真空泡外部是否有放电现象,如存在放电现象,则真空泡的真空度测试结果基本上为不合格,应及时停电更换;(4)检修人员进行停电检修工作时,必须进行同期、弹跳、行程、超行程等特性测试,以确保断路器处于良好的工作状态。2真空断路器分闸失灵2.1故障现象根据故障原因的不同,存在如下故障现象:(1)断路器远方遥控分闸分不下来;(2)就地手动分闸分不下来;(3)事故时继电保护动作,但断路器分不下来。2.2原因分析(1)分闸操作回路断线;(2)分闸线圈断线;(3)操作电源电压降低;(4)分闸线圈电阻增加,分闸力降低;(5)分闸顶杆变形,分闸时存在卡涩现象,分闸力降低;(6)分闸顶杆变形严重,分闸时卡死。2.3故障危害如果分闸失灵发生在事故时,将会导致事故越级,扩大事故范围。2.4处理方法(1)检查分闸回路是否断线;(2)检查分闸线圈是否断线;(3)测量分闸线圈电阻值是否合格;(4)检查分闸顶杆是否变形;(5)检查操作电压是否正常;(6)改铜质分闸顶杆为钢质,以避免变形。2.5预防措施运行人员若发现分合闸指示灯不亮,应及时检查分合闸回路是否断线;检修人员在停电检修时应注意测量分闸线圈的电阻,检查分闸顶杆是否变形;如果分闸顶杆的材质为铜质应更换为钢质;必须进行低电压分合闸试验,以保证断路器性能可靠。3弹簧操作机构合闸储能回路故障3.1故障现象(1)合闸后无法实现分闸操作;(2)储能电机运转不停止,甚至导致电机线圈过热损坏。3.2原因分析(1)行程开关安装位置偏下,致使合闸弹簧尚未储能完毕,行程开关触点已经转换完毕,切断了电机电源,弹簧所储能量不够分闸操作;(2)行程开关安装位置偏上,致使合闸弹簧储能完毕后,行程开关触点还没有得到转换,储能电机仍处于工作状态;(3)行程开关损坏,储能电机不能停止运转。3.3故障危害在合闸储能不到位的情况下,若线路发生事故,而断路器拒分闸,将会导致事故越级,扩大事故范围;如储能电机损坏,则真空开关无法实现分合闸。3.4处理方法(1)调整行程开关位置,实现电机准确断电;(2)如行程开关损坏,应及时更换。3.5预防措施运行人员在倒闸操作时,应注意观察合闸储能指示灯,以判断合闸储能情况;检修人员在检修工作结束后,应就地进行2次分合闸操作,以确定断路器处于良好状态。4分合闸不同期、弹跳数值大4.1故障现象此故障为隐性故障,必须通过特性测试仪的测量才能得出有关数据。4.2原因分析(1)断路器本体机械性能较差,多次操作后,由于机械原因导致不同期、弹跳数值偏大;(2)分体式断路器由于操作杆距离较大,分闸力传到触头时,各相之间存在偏差,导致不同期、弹跳数值偏大。4.3故障危害如果不同期或弹跳大,都会严重影响真空断路器开断过电流的能力,影响断路器的寿命,严重时能引起断路器爆炸。由于此故障为隐性故障,所以危险程度更大。4.4处理方法(1)在保证行程、超行程的前提下,通过调整三相绝缘拉杆的长度使同期、弹跳测试数据在合格范围内;(2)如果通过调整无法实现,则必须更换数据不合格相的真空泡,并重新调整到数据合格。4.5预防措施由于分体式真空断路器存在诸多故障隐患,在更换断路器时应使用一体式真空断路器;定期检修工作时必须使用特性测试仪进行有关特性测试,及时发现问题解决问题。[详情]
日期:2021-04-01 阅读量:546
户外真空断路器为什么采用对接触..

户外真空断路器为什么采用对接触..

户外真空断路器为什么采用对接触头来实现,这是有他的原理的,下面小编就带大家了解一下。对大家在以后使用户外真空断路器的时候有更多的帮助。因为一般的真空断路器在分闸状态下动静触头的距离只有16mm这么小的距离很难制作出其他形状的接触面,而且平直的接触面瞬间动作电弧的损伤也较小。真空断路器的优点之一是体积小,动静触头要在一个绝对真空的空间内动作,如果制作成其他的对接方式也会增加断路器自身的体积!为什么真空断路器在分闸状态拆下一只真空灭弧室,其动静触头是接触位置真空灭弧室内部为真空,外部为大气,内外就有压力差,平时在该压力作用下,动、静触头是闭合接触的;当上断路器装配以后,在分闸力的左右下使得动、静触头分开。你将真空灭弧室从断路器上取下来以后,它的压力差,在触头自闭力的作用下,动静触头回到接触位置。怎样解决ZN10-12型真空断路器动静触头发热的问题?长期受到ZN10-12型真空断路器动静触头发热的困绕,多次进行开关尺寸的调整.效果不佳.发电机额定电流1400A,选择断路器额定电流2000A.我想是触头接触面不好的原因,因为有时设备负载感性元件功率太大的话,产生电弧温度会很多,能将触头的接触面换大一点更好。以上就是户外真空断路器为什么采用对接触头的原因所在了,希望对大家有所帮助。[详情]
日期:2021-03-17 阅读量:1733
XGN15-12-24SF6配网自动化环网开..

XGN15-12-24SF6配网自动化环网开..

XGN15-12-24SF6配网自动化环网开关柜(II型柜)产品特点XGN15-12型SF6负荷开关柜是最新一代以SF6作为绝缘、适用于配电自动化、既紧凑又可扩充的金属封闭开关设备,具有结构简单、操作灵活、联锁可靠,安装方便等特点,对各种不同的应用场合、不同的用户要求,均能提供令人满意的技术解决方案.电压/电流传感技术和最新继电保护装置的采用,加上先进的技术性能及轻便灵活的装配方案,使开关柜即便用于运行要求苛刻的医院和机场,仍能胜任自如,完全可以满足市场不断变化的需求.XGN15-12型SF6负荷开关柜的主开关采用我公司自主生产的FL(R)N36-12SF6负荷开关,也可以采用ABB公司产的SFG六氟化硫型三工位六氟化硫负荷开关;也可以根据用户需要配装具有当代最高技术水平的乌克兰产BP系列永磁机构真空断路器或ABB产VD4、HD4型断路器或配装本公司生产的VDM6-12型永磁机构真空断路器.环网柜内主开关的操作方式有手动、电动两种.与FTU、RTU配合可以满足“四遥”要求.符合标准本产品符合GB3804、3906、11022IEC298、265、129、694、420、56、529、932标准.应用领域XGN15-12型SF6负荷开关柜适用于交流50HZ、10kV的电力系统,广泛应用于工业及民用电缆环网及供电末端.特别适用于以下场所:城市居民区配电、小型二次变电站、开闭所、工矿企业、商场、机场、地铁、风力发电、中小型电厂、医院、体育场、铁路、隧道等等电气设备的保护和控制之用.A.海拔高度≤2500mB.环境温度:-35℃-45℃,最大温差≤25℃C.相对湿度:日相对湿度平均值不超过95%D.月相对湿度平均值不超过90%※无剧烈震动和冲击以及有火灾、化学腐蚀、爆炸危险的场所.序名称单位技术参数1额定电压kV122额定雷电冲击耐受电压相间及对地kV75断口间kV853一分钟工频耐受电压相间及对地kV42断口间kV484额定频率Hz50/605额定电流主母线A6301250分支母线A6306额定短时耐受电流主回路kA25/2s接地回路kA20/2s7额定峰值耐受电流kA50638转移电流A17009防护等级IP3X10负荷开关寿命次500011接地开关寿命次2000[详情]
日期:2021-03-17 阅读量:562