(3)真空断路器:利用真空的高介质强度来灭弧的断路器,其灭弧速度快、寿命长、体积小。
高压断路器的主要结构大体分为:导流部分, 灭弧部分,绝缘部分,操作机构部分。
高压开关的主要类型按灭弧介质分为:油断路器, 空气断路器,真空断路器,六氟化硫断路器, 固体产气断路器, 磁吹断路器。
按操作性质可分为:电动机构, 气动机构,液压机构,弹簧储能机构,手动机构。
(1)油断路器。利用变压器油作为灭弧介质, 分多油和少油两种类型。
(2)六氟化硫断路器。采用惰性气体六氟化硫来灭弧,并利用它所具有的很高的绝缘性能来增强触头间的绝缘。
(3)真空断路器。触头密封在高真空的灭弧室内,利用真空的高绝缘性能来灭弧。
(4)空气断路器。利用高速流动的压缩空气来灭弧。
(5)固体产气断路器。利用固体产气物质在电弧高温作用下分解出来的气体来灭弧。
(6)磁吹断路器。断路时, 利用本身流过的大电流产生的电磁力将电弧迅速拉长而吸人磁性灭弧室内冷却熄灭。
户外高压开关设备,应用在农村电网或城网的配电系统中,作为分、合负荷电流、过载电流及短路电流之用。是代替油浸式断路器实现无油化的理想产品,在我国电网中可能仍有存在油浸式断路器,但属于淘汰产品。外绝缘采用硅橡胶材料,绝缘可靠,防污秽能力强。可手动操作、电动操作和遥控分合闸操作。可在断路器侧边加装隔离开关,形成户外高压真空断路器一户外高压隔离开关组合电器,增加了可见隔离断口,并具有可靠的联锁操作。根据用户要求,可与相应的控制器配合组成交流高压真空自动重合器、自动分段器,自备操作电源,是实现配电网自动化的理想设备。采用高压电压互感器结构外置,内置均可。
(2)压缩空气断路器:采用压缩空气作为灭弧介质和触头开断后的弧隙绝缘介质的断路器。其灭弧能力强、动作迅速,但结构复杂、耗材较多。
(4)六氟化硫(SF6)断路器:采用具有优良灭弧和绝缘性能的SF6气体作为灭弧介质的断路器。其开断能力强、体积小,但结构复杂、耗材多。
真空断路器常见故障及处理:
真空断路器运行中出现的一些不正常状态着手,阐述一些故障分析和处理方法,是在工作中对真空断路器方面的技术积累。在今后工作中还需不断学习,不断创新,使电力系统中电气设备始终处于良好的运行状态,为安全优质供电作出贡献。
一、常见的真空断路器不正常运行状态
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**杆将合闸(分闸)掣子**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。 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。 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。 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。 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。 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。
二、故障原因分析
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。 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**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。
2.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。 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**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。 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。 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。 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。
三、处理方法
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。 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。 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,使得摇臂在较高位置时能将行程开关常闭接点打开。 4断路器直流电阻增大
调整灭弧室触头开距和**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。 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**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**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。 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。 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
(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**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**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。
大多数故障表现为功率开关器件的损坏,其中以功率开关器件的开路和直通较为常见。电力电子电路故障诊断与一般的模拟电路、数字电路的故障诊断存在较大差别,由于电力电子器件过载能力小,损坏速度快,其故障信息仅存在于发生故障到停电之前数十毫秒之内,因此,需要实时监视、在线诊断;另外电力电子电路的功率已达数千千瓦,模拟电路、数字电路诊断中采用的改变输入看输出的方法不再适用,只能以输出波形来诊断电力电子电路是否有故障及有何种故障。
故障诊断的关键是提取故障的特征。故障特征是指反映故障征兆的信号经过加工处理后所得的反映设备与系统的故障种类、部位与程度的综合量。故障诊断方法按提取特征的方法的区别,可分为谱分析方法、基于动态系统数学模型的方法、采用模式识别的方法、基于神经网络的方法、*系统的方法、小波变换的方法和利用遗传算法等。这些方法将在下文具体介绍。
故障诊断中的谱分析方法
在故障诊断中比较常用的信号处理方法是谱分析。常用傅里叶谱、沃尔什谱,另外还有滤波、相关分析等。谱分析的目的:信号中包含噪声,为了提取特征;故障信号的时域波形不能清楚地反映故障的特征。而电力电子电路中包含故障信息的关键点信号通常具有周期性,因此可以用傅里叶变换将时域中的故障波形变换到频域,以**故障特征,实现故障诊断。