SF6高压断路器开断短路电流性能的分析(新版)
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Telecom Power Technology运营维护技术 2023年11月25日第40卷第22期247 Telecom Power TechnologyNov. 25, 2023, Vol.40 No.22王 星:交流高压SF6断路器 常见故障及检修工艺研究而影响断路器的正常操作。
断路器主导电回路电阻超标故障的主要原因为接触部位螺丝未拧紧、动接触部位弹簧较松等,从而引发故障。
主导电回路电阻超标可能导致断路器操作不稳定,如闭合过程中的电弧不稳定无法有效灭弧,会造成设备故障或损坏 设备。
2 交流高压SF 6断路器检修工艺2.1 提取SF 6断路器故障信号特征在交流高压SF 6断路器的常见故障检修过程中,确定性信号是指由故障直接引起的、具有规律性和可预测性的信号。
通过提取确定性信号,它可以准确判断故障的位置和类型,从而进行合适的维修和修复。
随机信号是气体断路器由于工作机制、气体流动等因素引起的随机变化的信号。
随机信号虽然没有明显的规律性,但是其中可能包含一些隐藏的故障信息。
通过提取随机信号,可以探索与故障相关的特征,发现故障的可能线索。
通过划分确定性信号和随机信号,综合分析两者之间的关系,可以找出故障信号特征中的主要因素,并排除噪声和干扰的影响,提高故障信号的准确性和可靠性。
因此,本文划分SF 6断路器的确定性信号和随机信号,并找出断路器故障信号特征,确定断路器故障位置。
确定性信号指正常信号,随机信号中则存在正常信号和故障信号[5]。
断路器开断过程中产生的振动信号满足关系{x (t ),t ∈T },可根据能量算子捕捉瞬时变化的故障信号。
给定一个连续故障信号,其瞬时能量可以表示为 2[()]['()]()()x t x t x t x t ψ=− (1)式中:ψ[x (t )]为故障信号的瞬时能量;x (t )为连续故障信号;x '(t )为x (t )的一阶微分;x —(t )为x (t )的二阶微分。
SF6断路器常见故障的分析处理文建伟【摘要】SF6断路器由于其优良的灭弧性能和可靠的分断能力,在目前的变电站内得到了广泛运用,已经逐步成为站内的主要分断设备,SF6断路器长期可靠稳定的运行直接关系到电力电网的安全.以目前江门供电局应用最广泛的弹簧型SF6断路器为例,通过对其在长期运行中经常出现的一些故障进行了深入分析,给出现场处理这些故障的方法手段及处理过程中的应注意事项和建议.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】3页(P33-35)【关键词】SF6;断路器;故障分析;处理对策【作者】文建伟【作者单位】广东电网公司江门供电局,广东江门529000【正文语种】中文【中图分类】TM561.3在各电压等级的变电站中,高压断路器是重要的电力分断设备。
其中应用最广泛的SF6断路器是利用压缩的SF6气体作为灭弧和绝缘介质,在电弧的能量作用下,产生SF6压缩气体,熄灭电弧,来切断额定电流和故障电流、转换线路、实现对高压输变电线路和电气设备的控制和保护,并配以操作机构进行分、合闸及自动重合闸。
SF6断路器特点是断口电压高、开断能力强、允许连续开断的次数多、噪音低、无火花危险,而且由于其结构决定了它体积小、重量轻、容量大,不需要维修或者少维修。
这与传统的油断路器和压缩空气断路器相比有着无可比拟的优势。
这些优点使其在变电站占有的地位越来越重要。
也使其发生故障后造成的影响也变得更大,因此作为电力检修人员,要及时发现和处理SF6断路器的故障,防止越级跳闸和缩短停电时间,提高供电的可靠性,确保电网的安全运行。
本文以江门供电局应用最广泛的弹簧型操作机构SF6断路器为例,根据历年的运行检修记录进行分析,对其故障原因和处理对策进行一些探讨。
1 SF6断路器的常见故障分析和处理对策(1)SF6气体压力不足运行人员巡视中会发现SF6压力表低于额定压力值,或远控后台报警气压低。
其原因主要为:周围环境温度过低、压力表指示错误、SF6系统有严重漏气和SF6密度继电器失灵等。
SF6高压断路器开断短路电流功用的剖析1导言如今SF6断路器在体系中很多运用,SF6断路器与早年的油断路器比照,很首要的一个长处即是灭弧机理的改善,然后延伸了运用寿数,削减了作业修补作业。
跟着电力走向商场,对供电牢靠性的恳求越来越高,电气设备的状况修补正逐渐翻开,对SF6高压断路器而言,很多厂家对密封、安排传动等在机械寿数内都能够做到免保护,断定高压断路器停电修补或替换首要根据其开断短路电流的次数。
因而,在高压断路器设备的投标中,断路器开断额外短路电流的次数已变成一个首要方针。
2SF6断路器的首要灭弧办法2.1变开距灭弧构造的首要办法这些年很多进口和合资厂的断路器引入电力体系,首要有SIEMENS、ABB、ALSTOM、AEG等公司的商品。
这类断路器都选用SF6作为绝缘介质,绝大大都出产厂出产的1十kV及以上的断路器灭弧室构造选用的都是变开距灭弧构造。
其灭弧原理不外乎自能式、压气式、自能压气式三种办法。
压气式建压快,触头不易磨损,在开断小电流时简略发作截流;自能式建压慢,对电弧触头易烧损,开断小电流时牢靠性不高;自能压气式将两种办法联络起来,开断大电流用自能原理,开断小电流用吹气原理。
别的国内的一些断路器出产厂也引入国外技能开发了有些商品,如西安高压开关厂的LW14(15)、平顶山高压开关厂的LW6等类型断路器。
2.2SIEMENS定开距灭弧构造的特征IEMENS公司出产的220kV及以上断路器的灭弧室构造选用的是定开距压气式双向内喷发灭弧原理。
两个装备有耐弧的石墨触头的静触头固定不动,由连杆股动引弧部位镶有引弧石墨园环的桥式动触头运动,完结断路器的分合闸。
定开距灭弧室的石墨喷嘴是其首要特征,加工准确,电场均匀,耐弧功用极好,然后延伸了电寿数。
如今SIEMENS也已开端出产220kV变开距灭弧原理的断路器。
3短路开断实验断路器的短路开断实验有必要要有大容量的电源,即在短时刻内能供应恰当于电力体系短路时那样大的容量。
SF6高压断路器开断短路电流的分析探讨1 引言目前SF6断路器在系统中大量使用,SF6断路器与以前的油断路器相比,很重要的一个优点就是灭弧机理的改进,从而延长了使用寿命,减少了运行检修工作。
随着电力走向市场,对供电可靠性的要求越来越高,电气设备的状态检修正逐步开展,对SF6高压断路器而言,许多厂家对密封、机构传动等在机械寿命内都可以做到免维护,确定高压断路器停电检修或更换主要根据其开断短路电流的次数。
因此,在高压断路器设备的招标中,断路器开断额定短路电流的次数已成为一个重要指标。
2 SF6断路器的主要灭弧形式2.1 变开距灭弧结构的主要形式近年来大量进口和合资厂的断路器引进电力系统,主要有SIEMENS、ABB、ALSTOM、AEG等公司的产品。
这类断路器都采用SF6作为绝缘介质,绝大多数生产厂生产的110 kV及以上的断路器灭弧室结构采用的都是变开距灭弧结构。
其灭弧原理不外乎自能式、压气式、自能压气式三种形式。
压气式建压快,触头不易磨损,在开断小电流时容易发生截流;自能式建压慢,对电弧触头易烧损,开断小电流时可靠性不高;自能压气式将两种方式结合起来,开断大电流用自能原理,开断小电流用吹气原理。
另外国内的一些断路器生产厂也引进国外技术开发了部分产品,如西安高压开关厂的LW14(15)、平顶山高压开关厂的LW6等型号断路器。
请登陆:高压开关网浏览更多信息2.2 SIEMENS定开距灭弧结构的特点IEMENS公司生产的220 kV及以上断路器的灭弧室结构采用的是定开距压气式双向内喷射灭弧原理。
两个配置有耐弧的石墨触头的静触头固定不动,由连杆带动引弧部位镶有引弧石墨园环的桥式动触头运动,实现断路器的分合闸。
定开距灭弧室的石墨喷嘴是其主要特点,加工精确,电场均匀,耐弧性能极好,从而延长了电寿命。
目前SIEMENS 也已开始生产220 kV变开距灭弧原理的断路器。
3 短路开断试验断路器的短路开断试验必须要有大容量的电源,即在短时间内能提供相当于电力系统短路时那样大的容量。
110kV SF6断路器检修及常见问题分析摘要:安全是电网运行的根本性的保证,可靠是电网长久运行的前提。
断路器既能有效保护电网,又能对电网起到控制作用。
为保证电网系统的安全稳定运行,离不开断路器的重要支持。
SF6断路器在110kV电压等级电网中得到广泛应用,并且在保障系统安全运行上具有重要作用。
基于此,本文主要对110kV SF6断路器检修及常见问题进行了简要的分析,希望可以为相关的工作人员提供一定的参考。
关键词:110kV SF6断路器;检修;常见问题;分析引言SF6断路器即采用SF6气体作为绝缘介质的高压断路器,很大程度上弥补了以往断路器维护频繁故障率高的缺点。
随着电力技术的迅速发展,SF6断路器被广泛应用在110kV电压等级电网中,其性能好、体积小、寿命长、无污染等各类优点在保障供电操作系统的安全性、稳定性方面发挥重要作用。
1分析110kV SF6断路器工作原理由于110kV SF6断路器比其他断路器的体积尺寸、重量方面都要小,具有较大的容量,维修率较低,因此,SF6断路器在110kV电压等级电网中得到广泛应用。
可以采取综合处理方式,其断路器电流不会产生重燃,在感性电流断开后电压不会过高,从而达到有效控制各种元件综合结构作用。
因此,在进行检修时,要坚持与多种检修工艺相结合,根据供电管理模式,控制结构改进及110kV SF6性能时,必须完善相关管理制度,尤其是要不断夯实断路器检修状态及故障诊断的规范化管理,完善控制处理设备事故模式。
2检修工艺技术2.1分类处理策略分合闸故障。
在进行分、合闸操作时,断路器不进行任何操作性动作。
有可能是因为机械部位出现故障,或是弹簧出现故障。
对此类故障要先对回路情况进行检查,如果是内部故障,则需要采取机械故障检修方式,找准故障原因后再采取相应措施。
如果发现断路器连接部位出现发热现象,或是管道接头处有异味。
这主要是因为处理接头不当造成的,譬如没有将螺丝拧紧所致。
如果接头部位有异味,可以使用红外测温仪进行温度测量,从而准确找到故障点,再将接头的氧化层清除掉,采用修复处理。
一、概述............................................................1二、主要特点......................................................1三、产品技术条件................................................2四、产品结构......................................................4五、工作原理......................................................7六、包装、运输、验收及保管.................................9七、安装及运行前检查..........................................9八、断路器的运行维护及检修.................................12九、备品备件,专用工具及附件..............................13十、订货须知及随机文件 (15)LW30-72.5(126)T/T3150-40高压交流断路器目录●企业精神正直 诚信 务实 创新●企业宗旨追求卓越 回报社会公 司 简 介 山东泰开高压开关有限公司为专业研制开发生产72.5k V 及以上户外高压六氟化硫断路器、全封闭组合电器、敞开式组合电器、插接式组合电器及复合绝缘组合电器等五大系列产品的大型专业化企业。
公司注册资金3亿元,总资产36亿元。
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2024年六氟化硫断路器气密性的检查SF6断路器具有许多优良的特性,取代了传统的油断路器,在农网改造中也得到了广泛地应用。
但其密封程度的降低,将直接影响其性能的发挥,导致水分浸入,气压降低,甚至开断失败。
可见正确地检查和检测其气密性,尤为重要。
1、SF6断路器气密性的检查(1)真空法检查:适用于新装或大修的设备检漏。
其方法步骤如下:①先将回收装置及连接管道抽真空至133.3Pa,观察0.5h,确认无泄漏后才能使用。
如果管道接头和阀门有泄漏,必须修好。
②打开充气阀门,对断路器抽真空。
放置24h后观察其真空度的变化,如果下降值不超过规定,则认为设备无泄漏,可以充SF6气体。
如果下降值不合格,可能是设备漏气,也可能是设备部件中水分脱出,使真空度下降,再将设备抽真空,24h后复测真空度,下降值不超过规定,确认设备无泄漏,再充SF6气体。
③如果真空度下降值很大,设备抽真空无法达到要求,就要充入2个表压的高纯氮(水分含量不超过150ppm),用肥皂泡法找出漏点,进行处理。
(2)肥皂泡法检查。
此法对于泄漏较大的设备或运行中的设备可以使用。
其方法是将肥皂水用刷子涂在可能泄漏的密封环节上,出现向外鼓泡的地方就是漏点,查出漏点后,要及时处理。
此法可检出泄漏率约104ml·MPa/s的漏点。
2、SF6断路器年漏气率的测定新装或大修的SF6断路器,加入运行前必须测定年漏气率。
其方法步骤如下:(1)将SF6断路器所有密封环节用塑料簿膜包起来,放置4h,然后用SF6气体检漏仪检测漏气量。
SF6气体检漏仪的操作应严格执行其说明书的操作步骤。
(2)计算每个密封环节的漏气量Qi=Vi·M/4(ml·MPa/h)式中Vi-塑料簿膜与被检设备之间所包的容积,mlM-检漏仪的指示值ppm(v)(3)计算SF6断路器的年泄漏率q:①如果已知设备的气体容积,则利用如下公式计算:q=365×24×ΣQi/(P/0.101+1)×V×100%/年式中P-SF6气体额定气压,MPaV-SF6气体绝缘设备的容积,ml②如果已知SF6断路器气体重量,用如下公式计算:q=365×24×ΣQi×r/(1000Q)×100%/年式中r-SF6的密度6.14×10-3g/mlQ-被检SF6断路器气体重量,kg3、SF6断路器气密性的监测(1)利用SF6气体密度表监测漏气率是否超标。
10KV SF6断路器巡视及常见故障原因分析与处理【摘要】随着社会经济的快速发展,电力用户除了对供电容量要求越来越大外,对供电的可靠性和电能质量水平也提出了更高的技术要求,确保断路器具有较高的运行安全可靠性,已成为电力工作者研究的重要内容。
在对SF6断路器的重要性能进行简单归纳总结后,探讨了10kV SF6断路器巡视检查技术要点。
最后,结合自我多年实践工作经验,对10kV SF6常见故障原因及处理措施进行了详细分析研究。
【关键词】10kV断路器SF6巡视故障处理1 SF6断路器的重要性能10kV SF6断路器主要采用SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质,是电力系统中一种先进的无油化开关设备。
SF6在10kV供配电网系统中应用具有以下多方面的特点:1.1 绝缘强度高、灭弧能力强采用SF6气体为主要绝缘媒介,介质强度高、稳定性强,单元断口耐压值较高,其在同一额定电压条件下,可以有效较少断路器其的串联断口数,不仅使断路器设备结构变得简单、紧凑,同时大大提高断路器设备的可靠性和经济性。
通常SF6断路器其绝缘强度大约是ZN空气断路器的5~10倍左右。
SF6绝缘气体在电弧作用下,气体压力升高较小,可以确保断路器频繁动作,不会发生爆炸等危害,运行安全可靠性较高。
1.2 电气寿命较长SF6断路器,其在50 kA的满容量环境中连续开断高达19次,累计开断电流甚至可以达到4200 kA,维护较方便、检修周期较长,尤其适用于操控较为频繁的用电环境中作为电能分配和调控开关。
1.3 设备开断性能好由于SF6绝缘气体其自身具有电负性特性,在运行过程中具有较强的自由电子吸附能力,可以对电弧环境中产生的电离子起到较好的约束和复合效果。
SF6断路器其能开断的短路电流较大,目前已经可以达到80~100kA,甚至200 kA电流水平,且熄弧能力较强,时间较短,通常完全灭弧只需5~15ms。
2 10kV SF6断路器巡视检查技术要点加强对10kV SF6断路器运行性能和工况状态的巡视力度,能够及时发现断路器可能存在的安全隐患和故障缺陷,便于其及时采取相应的技术措施进行处理,防止隐患进一步演变成故障或故障扩大成事故。
自能式高压SF_(6)断路器开断大电流仿真分析
杨健
【期刊名称】《自动化应用》
【年(卷),期】2024(65)8
【摘要】高压SF_(6)断路器在电网中作用重大,以体积小、开断能力强著称。
开断大电流时,灭弧室电弧熄灭过程是各国研究的重点,也是断路器灭弧室优化、检修、调试的主要依据。
依据二维电弧动态模型,使用FLUENT18.0建立电弧仿真模型,模拟开断35.36kA电流,通过有限元分析,充分掌握开断过程中温度、压力、速度和电位的分布情况。
在仿真分析中,我国首次获得电弧流动速度随温度变化的规律:当热喷室和大小喷口下游,压差达到405300Pa时,电弧最高流动速度达到9024 m/s;当压力差达到101325 Pa时,电弧流动速度出现大幅增长,达到1373 m/s,与LS FROST理论计算的结果非常接近。
该规律在自能式SF6断路器灭弧室发展过程中具有重要的理论意义。
【总页数】5页(P135-139)
【作者】杨健
【作者单位】国网乐山供电公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM769
【相关文献】
1.SF6自能膨胀式断路器开断大电流过程的数值模拟与分析
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sf6断路器短路电流SF6断路器是一种常见的高压电力设备,它在电力系统中起着重要的作用。
在正常运行过程中,SF6断路器可以切断或接通电路,确保供电系统的稳定运行。
然而,一旦发生短路故障,SF6断路器能够快速而有效地切断电路,保护设备和人员的安全。
短路电流是指电力系统中由于故障引起的电流突然增大的现象。
它可能由多种原因引起,如设备故障、外界因素等。
短路电流对电力系统和设备造成了严重的威胁,可能引起火灾、设备损坏甚至人员伤亡。
因此,准确计算和评估短路电流对于电力系统的运行和设计至关重要。
SF6断路器在短路故障处理中起到了至关重要的作用。
首先,SF6断路器能够快速切断电路,避免短路电流继续流动,从而保护电力设备和系统的正常运行。
SF6断路器的切除能力可以达到几千安培,足以应对大多数短路电流。
其次,由于SF6断路器具有优异的灭弧能力,可以有效地消除短路故障产生的电弧,防止电气火灾的发生。
为了实现对短路电流的精确计算和评估,我们需要考虑多种因素。
首先是电力系统的拓扑结构和参数,包括发电机、变压器、线路等。
这些参数的合理选择和配置可以降低短路电流的大小,减少对设备的损害。
其次是短路电流的传播路径和方向。
通过准确分析短路电流传播的路径,我们可以确定设备的负荷水平和故障点,从而采取相应的措施进行修复和保护。
最后,我们还需要考虑电力设备的额定参数和保护装置的设置。
通过正确选择和设置保护装置,可以及时检测和切除短路电流,防止其进一步扩大。
为了更好地预防和处理短路电流,我们还需要注意以下几点。
首先是定期维护和检查电力设备,包括SF6断路器本身。
只有确保设备的正常运行,才能提高对短路电流的应对能力。
其次是进行电力系统的合理规划和设计。
通过合理配置电力设备和保护装置,可以降低短路电流的大小和影响范围。
最后,加强人员的培训和意识提高。
只有具备相关知识和技能的人员,才能及时发现和处理短路故障,保证电力系统的安全和稳定运行。
综上所述,SF6断路器在短路电流处理中起到了关键的作用。
关于SF6高压断路器开断短路电流的分析SF6高压断路器在配电网中有着不容忽视的作用,随着电力走向市场,对供电可靠性的要求越来越高,电气设备的状态检修正逐步开展,对SF6高压断路器而言,许多厂家对密封、机构传动等在机械寿命内都可以做到免维护,确定高压断路器停电检修或更换主要根据其开断短路电流的次数。
因此,在高压断路器设备的招标中,断路器开断额定短路电流的次数已成为一个重要指标。
一、SF6断路器主要灭弧形式1、变开距灭弧结构的特点近年来大量进口和合资厂的断路器引进电力系统,主要有SIEMENS、ABB、ALSTOM、AEG等公司的产品。
这类断路器都采用SF6作为绝缘介质,绝大多数生产厂生产的110 kV及以上的断路器灭弧室结构采用的都是变开距灭弧结构。
其灭弧原理不外乎自能式、压气式、自能压气式三种形式。
压气式建压快,触头不易磨损,在开断小电流时容易发生截流;自能式建压慢,对电弧触头易烧损,开断小电流时可靠性不高;自能压气式将两种方式结合起来,开断大电流用自能原理,开断小电流用吹气原理。
另外国内的一些断路器生产厂也引进国外技术开发了部分产品,如西安高压开关厂的LW14(15)、平顶山高压开关厂的LW6等型号断路器。
2、定开距灭弧结构的特点IEMENS公司生产的220 kV及以上断路器的灭弧室结构采用的是定开距压气式双向内喷射灭弧原理。
两个配置有耐弧的石墨触头的静触头固定不动,由连杆带动引弧部位镶有引弧石墨园环的桥式动触头运动,实现断路器的分合闸。
定开距灭弧室的石墨喷嘴是其主要特点,加工精确,电场均匀,耐弧性能极好,从而延长了电寿命。
目前SIEMENS也已开始生产220 kV变开距灭弧原理的断路器。
二、短路开断试验断路器的短路开断试验必须要有大容量的电源,即在短时间内能提供相当于电力系统短路时那样大的容量。
当断路器的额定参数提高后,由于受试验水平和条件的限制,即使选择合成试验的方法(试验时用两个电源,一个供给电流,另一个供给电压)也难以满足试验要求,必须选择合理有效的试验方法。
SF6高压断路器开断短路电流性能的分析1 引言目前SF6断路器在系统中大量使用,SF6断路器与以前的油断路器相比,很重要的一个优点就是灭弧机理的改善,从而延长了使用寿命,减少了运行检修工作。
随着电力走向市场,对供电可靠性的要求越来越高,电气设备的状态检修正逐步开展,对SF6高压断路器而言,许多厂家对密封、机构传动等在机械寿命内都可以做到免维护,确定高压断路器停电检修或改换主要依据其开断短路电流的次数。
因此,在高压断路器设备的招标中,断路器开断额定短路电流的次数已成为一个重要指标。
2 SF6断路器的主要灭弧形式2.1 变开距灭弧结构的主要形式近年来大量进口和合资厂的断路器引进电力系统,主要有SIEMENS、ABB、ALSTOM、AEG等公司的产品。
这类断路器都采纳SF6作为绝缘介质,绝大多数生产厂生产的110kV及以上的断路器灭弧室结构采纳的都是变开距灭弧结构。
其灭弧原理不外乎自能式、压气式、自能压气式三种形式。
压气式建压快,触头不易磨损,在开断小电流时容易发生截流;自能式建压慢,对电弧触头易烧损,开断小电流时可靠性不高;自能压气式将两种方式结合起来,开断大电流用自能原理,开断小电流用吹气原理。
另外国内的一些断路器生产厂也引进国外技术开发了部分产品,如西安高压开关厂的LW14〔15〕、平顶山高压开关厂的LW6等型号断路器。
2.2 SIEMENS定开距灭弧结构的特点IEMENS公司生产的220kV及以上断路器的灭弧室结构采纳的是定开距压气式双向内喷射灭弧原理。
两个配置有耐弧的石墨触头的静触头固定不动,由连杆带动引弧部位镶有引弧石墨园环的桥式动触头运动,实现断路器的分合闸。
定开距灭弧室的石墨喷嘴是其主要特点,加工准确,电场均匀,耐弧性能极好,从而延长了电寿命。
目前SIEMENS也已开始生产220kV变开距灭弧原理的断路器。
3 短路开断试验断路器的短路开断试验必须要有大容量的电源,即在短时间内能提供相当于电力系统短路时那样大的容量。
变电检修中SF6断路器故障规律分析及状态检修对策解析李石龙摘要:在日常生活中,电能是生活必不可少的,那么,对于电能的安全性能的要求也越来越高,应定期对变电设备进行检查,以确保人民用电的安全。
变电设备的检修,是保证设备可靠运行、减少设备事故的有效手段。
以开关设备为例,深入分析变电设备的故障规律,提出了设备状态检修的整体策略,并依此制定状态检修应用导则,在实际应用中得到很好的应用效果,指导了状态检修工作的顺利开展。
本文结合对变电设备中的故障所进行的深入剖析,进而做出合理的维护和检修对策。
关键词:变电检修;SF6断路器;故障规律;状态检修;对策随着用电设备的增多,必须加强对变电设备的检查和维护,以营造一个安全的用电环境。
电力系统中绝大多数SF6断路器的操作次数都比较少,开断短路故障的机会不多,开断额定短路电流的机会非常少见。
而操作和开断次数往往远低于断路器自身的寿命指标,每次开断的短路电流不可能相同,要进行正确统计非常困难。
按运行时间制定的检修周期,只能根据长期的运行经验来决定,但会带有很大的随机性和盲目性,因此,按照这种决策,很多性能良好的开关设备增加了不必要的检修次数,甚至可能因检修而留下隐患。
本文主要结合变电检修SF6断路器故障规律分析及状态检修进行对策解析。
1各类断路器的主要缺陷变电站主要是指电力系统中对电压和电流进行变换接受电能及分配电能的场所。
在发电厂内的变电站是升压变电站,其作用是将发电机发出的电能升压后馈送到高压电网中。
目前,变电开关设备、SF6断路器、真空断路器等仍存在很多缺陷。
1.1 SF6断路器设备主要缺陷:SF6断路器存在你很多缺陷,主要表现在其噪声低需进行频繁操作;其电气性能受电场均匀程度及水分等杂质的影响特别大,需要一套SF6气体系统,这就对其密封机构、元件结构和SF6气体的质量要求特别高,并需要采取专门的措施以防氟化合物对人体及材料产生危害和影响。
除此之外,其缺陷还在SF6气体、设备本体和操作机构等方面有所体现。
SF6断路器原理、结构及性能特征青海电力科学试验研究院2009年7月1、SF6气体1.1 SF6气体的基本特性纯净的SF6是一种无色、无嗅、无毒、不可燃的卤素化合物。
SF6气体的化学性质非常稳定,在空气中不燃烧,不助燃,与水、强碱、氨、盐酸、硫酸等不反应,在低于150℃时,SF6气体呈化学惰性,极少溶于水,微溶于醇。
与传统绝缘油相比,其绝缘性能和灭弧性能都较为突出。
SF6气体是由最活泼的氟原子和硫原子结合而成,分子结构是个全对称的八角体。
其分子量较大,为146;SF6气体难溶于水,在常温甚至较高温度下都不会发生化学反应;SF6气体的热传导性能差,仅为空气的2/3,但是其散热性能比空气要好。
图1 SF6分子结构1.2 SF6气体的绝缘性能断路器开断后,触头间间隙绝缘能力的恢复是电弧熄灭的重要因素,间隙中带电粒子的多少决定了绝缘能力的大小。
当触头分开产生电弧后,带电粒子主要是热游离和碰撞游离产生的,由于SF6气体是负电性的气体,而且体积比较大,对电子捕获较易,并能吸收其能量生成低活动性的稳定负离子,其自由行程短,使间隙间难以再产生碰撞游离,大大减少了间隙中的带电粒子。
因此,在一个大气压下,SF6气体的绝缘能力超过空气的两倍,在三个大气压下,其绝缘能力和变压器油相当。
1.3 SF6气体优良的灭弧性能SF6气体在电弧的作用下,接受电能而生成低氟化合物,但电弧电流过零时,低氟化合物能迅速再合成SF6气体。
故弧隙介质强度恢复较快,所以SF6气体的灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍。
1.4 影响SF6气体击穿电压的部分因素SF6气体的自屏蔽效应:在极不均匀电场下,当棒电极发生电晕放电后,放电所产生的空间电荷,因热运动向周围扩大,从而形成较为均匀的电晕层,它改善了棒极周围的电场分布,相当于扩大了棒极的半径一样,这种作用叫做电极的自屏蔽效应。
由于SF6气体的分子直径大,分子量大,故与空气相比,它的空间电荷热运动低,使棒极周围的空间电荷密集,而不易向外扩散,因此SF6气体的自屏蔽效应不如空气好。
( 安全技术 )单位:_________________________姓名:_________________________日期:_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改SF6高压断路器开断短路电流性能的分析(新版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakesSF6高压断路器开断短路电流性能的分析(新版)1引言目前SF6断路器在系统中大量使用,SF6断路器与以前的油断路器相比,很重要的一个优点就是灭弧机理的改进,从而延长了使用寿命,减少了运行检修工作。
随着电力走向市场,对供电可靠性的要求越来越高,电气设备的状态检修正逐步开展,对SF6高压断路器而言,许多厂家对密封、机构传动等在机械寿命内都可以做到免维护,确定高压断路器停电检修或更换主要根据其开断短路电流的次数。
因此,在高压断路器设备的招标中,断路器开断额定短路电流的次数已成为一个重要指标。
2SF6断路器的主要灭弧形式2.1变开距灭弧结构的主要形式近年来大量进口和合资厂的断路器引进电力系统,主要有SIEMENS、ABB、ALSTOM、AEG等公司的产品。
这类断路器都采用SF6作为绝缘介质,绝大多数生产厂生产的110kV及以上的断路器灭弧室结构采用的都是变开距灭弧结构。
其灭弧原理不外乎自能式、压气式、自能压气式三种形式。
压气式建压快,触头不易磨损,在开断小电流时容易发生截流;自能式建压慢,对电弧触头易烧损,开断小电流时可靠性不高;自能压气式将两种方式结合起来,开断大电流用自能原理,开断小电流用吹气原理。
另外国内的一些断路器生产厂也引进国外技术开发了部分产品,如西安高压开关厂的LW14(15)、平顶山高压开关厂的LW6等型号断路器。
2.2SIEMENS定开距灭弧结构的特点IEMENS公司生产的220kV及以上断路器的灭弧室结构采用的是定开距压气式双向内喷射灭弧原理。
两个配置有耐弧的石墨触头的静触头固定不动,由连杆带动引弧部位镶有引弧石墨园环的桥式动触头运动,实现断路器的分合闸。
定开距灭弧室的石墨喷嘴是其主要特点,加工精确,电场均匀,耐弧性能极好,从而延长了电寿命。
目前SIEMENS也已开始生产220kV变开距灭弧原理的断路器。
3短路开断试验断路器的短路开断试验必须要有大容量的电源,即在短时间内能提供相当于电力系统短路时那样大的容量。
当断路器的额定参数提高后,由于受试验水平和条件的限制,即使选择合成试验的方法(试验时用两个电源,一个供给电流,另一个供给电压)也难以满足试验要求,必须选择合理有效的试验方法。
目前国内断路器的开断试验由整体试验、单相试验和单元试验三种方式。
整体试验是在组装完整的三相断路器上按照断路器规定的额定电压和额定短路开断电流进行三相试验。
这种试验最接近于实际开断情况,考核产品的性能最真实。
但要求的试验容量和断路器的额定短路开断容量相等,试验投资相当大,对于大容量断路器几乎不可能。
一般整体实验仅限于35kV及以下,额定开断电流31.5kA 及以下的断路器。
对于110kV及以上的断路器都采用单相试验的方法,若断路器的额定电压为U,额定短路开断电流为Is,整体试验要求的容量为P=√3UIs,单相试验时考虑首开相系数1.3,因而试验设备的容量P1=1.3UPIS=1.3U/√3×IS=0.43P。
因此各相分装的三相断路器绝大部分用单相试验来考核断路器的开断能力。
过去大量使用的SW6、SW2等型号断路器的额定短路开断都能考核到每一相。
如西高厂的SW6说明书中明确不经任何检修,SW6能连续13次开断额定短路电流,我们的理解就是每一相都能开断13次额定短路电流。
4SF6断路器的短路开断次数分析SF6断路器的短路开断次数分析4.1变开距灭弧结构断路器的短路开断次数断路器开断短路电流次数是决定断路器是否进行检修的主要依据,一般在SF6断路器的标书中要求短路开断次数>20次以保证一定的免维护使用期。
这里存在一个问题,几乎所有的生产厂在投标文件中都承诺短路开断次数>20次,但查阅它们的短路开断次数与开断电流的关系曲线,除了SIEMENS采用定开距结构的断路器外,均达不到20次的要求。
如SIEMENS的110kV3AP1FG型,额定短路开断电流为40kV,曲线反映满容量开断次数为17次;AEG公司110kVS1-123F1/3131型,额定短路开断电流为31.5kV,曲线反映满容量开断次数为15次;ALSTOM的220kV的FXT14F型,额定短路开断电流为40kV,曲线反映满容量开断次数为10次;SIEMENS的220kV的3AP1-FI型,额定短路开断电流为50kV,曲线反映满容量开断次数仅为6次。
国内厂家一般不提供曲线,如西高厂在LW15型断路器说明书中间接提到推荐的主触头检修周期为额定短路电流开断约20次。
为什么会这样呢?应该说用户在招标文件中提到的要求断路器短路电流开断次数>20次的指标,是按单相考核的,因为前面已经说明110kV以上断路器的开断试验是分相进行的。
而生产厂的解释是高压系统接地故障为主要故障,从概率上讲单相能开断7次,三相就能开断20次以上,实际上每相满容量开断20次是达不到的。
从世界上目前的断路器结构设计和工艺水平来看,变开距自能压气灭弧断路器,220kV的满容量开断不大于10次,110kV的不大于20次。
4.2定开距灭弧结构断路器短路开断次数SIEMENS的定开距压气灭弧断路器确实能达到额定短路开断20次的要求,其220kV的3AQ1-EE断路器额定短路开断电流50kV的可以满容量开断20次,40kV的可以开断25次。
但也有利有弊:定开距灭弧室断口的绝缘裕度比变开距结构小;导电触头和石墨弧触头连在一起,导电触头容易受电弧影响;操作功大,对机构要求高,一般采用液压机构才能满足要求;运动及传动部件多,结构复杂,对设计和安装工艺要求高;价格较高。
变开距自能压气灭弧断路器利用短路电流中的能量去加热SF6气体,遮断短路电流所需工作压力并非来自断路器的操作机构,这样操作机构就可以设计成特别简单可靠,即采用弹簧机构或液压弹簧机构。
5SF6断路器短路开断次数的选择和建议5.1短路开断电流的分析DL/T615-1997标准规定的交流高压断路器额定参数中,额定短路开断电流是指额定短路电流中交流分量的有效值。
而通常我们认为额定短路开断电流表征的是断路器在端部短路下的开断能力,它由两部分合成:交流分量有效值和直流分量百分数。
通常系统短路电流中的直流分量衰减时间常数为45ms,而断路器的实际开断电流值指断路器动作后在触头分离瞬间的三相短路电流值,并不是短路后0s的数值,因为现代高压、超高压的断路器分闸时间都很短,一般在0.04s,计及电弧燃烧时间,继电保护动作时间,触头分离瞬间已是短路发生之后的0.08~0.1s,此时短路电流已有一定的衰减。
当断路器安装处在电气上与发电机足够远时,短路电流中交流电流的衰减可以忽略。
所以选用断路器时,其额定短路开断电流不小于安装处的系统短路电流有效值就可以了。
5.2设备招标文件对开断次数的提法首先标书上提的要求应严格明确、符合实际。
额定短路电流开断次数指明是单相开断次数,因为提三相开断次数概念不清,可理解为三相短路开断数,也可理解为3个单相的开断数累计。
对开断短路电流31.5kA或40kA的110kV断路器,目前都达不到20次单相开断的要求,可以提出单相开断15次的要求。
220kV的开关如果提20次,目前能做到的也只有SIEMENS一家,对于招标也无意义,也要修改,可以将50kA的定为6次,40kA的定为10次较为适宜。
5.3断路器额定短路开断次数的合理选择我国1993年版的《城市电力网规划设计导则》中明确规定为了取得合理的经济效益,城市各级电压的短路容量应该从网络的设计、变压器的容量、阻抗的选择、运行方式等方面进行控制,使各级电压断路器的开断电流以及设备的动热稳定电流得到配合,通常220kV 断路器选择40kA,110kV断路器选择31.5kA或40kA。
实际上除极个别500kV变电所的220kV母线,大部分220kV母线短路容量远小于40kA。
另一方面,SF6断路器短路开断次数与短路开断电流关系基本符合∑nI2=C公式,即短路开断次数与短路开断电流的平方成反比。
例如我局220kV闻堰变220母线短路容量为9804MVA,约25.7kA,所用断路器为40kA的LW15型,按照生产厂提供的约20kA次的开断数,单相开断约7次。
则断路器近区可开断次数均为n=7×402/25.72=16.9。
因此对220kV断路器的选择要实事求是,短路开断次数固然重要但不必刻意追求,只要满足运行要求即可。
变开距结构的断路器虽然开断次数不及定开距结构断路器,但机构简单、结构轻巧、运行维护工作少、价格便宜,也是较好的选择。
目前110kV断路器本身满容量开断一般可达到15次以上,而且额定短路开断电流与110系统短路电流相比有较大的裕度。
完全满足运行要求。
如选择31.5kA开断次数为15次的断路器在20kA系统中运行,按照公式计算,近区开断次数可达到37次,寿命期内可以做到免维护。
5.4断路器短路开断的运行统计平时运行工作中对开断短路的统计也要全面仔细。
现在220kV 变电所都有故障录波器,而且微机保护大量采用,断路器本身也有动作计数器,为基础统计创造了条件。
一般线路故障可以确定相间还是单相,短路电流的数量。
这些基础工作为断路器的检修提供依据,做到有的放矢。
结束语SF6断路器额定短路开断电流是其主要技术参数,而额定短路电实用文本 | DOCUMENT TEMPLATE电气安全流开断次数反映了开断短路电流的性能,是评估断路器使用寿命和开展断路器状态检修的重要依据。
我们对SF6断路器额定短路电流开断次数要有比较全面的认识,在选择断路器和平时运行维护时,对这个指标要仔细慎重,综合考虑。
以上对高压断路器开断短路电流的分析探讨,希望能为今后设备的选型、运行检修提供一些帮助。
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