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SF6高压断路器的短路电流性能分析
作者:华盛安达河北电气设备 发表时间: 浏览人气:88


       

 1引言 



  目前,SF6断路器已在系统中得到广泛使用。 与以前的油断路器相比,SF6断路器的一个重要优点是改进了灭弧机构,从而延长了使用寿命并减少了操作和维护工作。



  随着电源投放市场,对电源可靠性的要求越来越高,并且电气设备的状态检查和纠正也逐渐进行。 对于SF6高压断路器,许多制造商可以实现密封,机构传动等。 在机器的使用寿命内免维护,关闭或维修高压断路器的次数主要取决于其短路电流。因此,在高压断路器设备的招标中,断路器断开额定短路电流的次数已成为重要的指标。


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  2 SF6断路器的主要灭弧形式 



  2。1变弧灭弧结构的主要形式



  近年来,大量的进口和合资断路器都引入了动力系统,主要包括西门子,ABB,阿尔斯通,AEG等公司的产品。这种类型的断路器使用SF6作为绝缘介质。 大多数生产厂生产的110kV及以上断路器的灭弧室结构采用可变开度灭弧结构。灭弧原理只有三种形式:自供电的压缩空气和自供电的压缩空气。压缩空气产生快,触点不易磨损,小电流断开时容易切断。 自能量产生缓慢,电弧触点容易燃烧,小电流断开时可靠性不高。 自供电气压结合了这两种方法,自能量原理用于断开大电流,吹气原理用于断开小电流。此外,一些国内断路器制造商还引进了国外技术来开发一些产品,例如西安高压开关设备厂的LW14(15),平顶山高压开关设备厂的LW6和其他断路器。



  2。2西门子固定式消弧结构的特点



  IEMENS公司生产的220kV及以上断路器的灭弧室结构采用定距压缩空气双向内部喷弧灭弧原理。带有防电弧石墨触点的两个静态触点被固定,并且连杆驱动桥式活动触点的运动。 在该桥式动触头中,将起弧石墨环设置在起弧部分中,以实现打开和闭合的断路器。固定灭弧室的石墨喷嘴是其主要特征。 它具有精确的加工,均匀的电场和出色的耐电弧性,从而延长了电气寿命。目前,西门子还开始生产具有220kV可变分闸距离和消弧原理的断路器。



  3短路断裂试验 



  断路器的短路开断测试必须具有大容量的电源,也就是说,它可以在短时间内提供相当于电力系统短路的大容量。当增加断路器的额定参数时,由于测试级别和条件的限制,即使很难使用综合测试方法(测试中使用两个电源,一个电源电流,另一个电源) 电源电压)以满足测试要求,必须做出合理的选择有效的测试方法。



  目前,家用断路器的断线测试包括三种方法:整体测试,单相测试和单元测试。总体测试是根据断路器的额定额定电压和额定短路开断电流对组装好的三相断路器进行的三相测试。该测试最接近实际断裂情况,并且被评估产品的性能最为真实。但是,所需的测试容量等于断路器的额定短路分断容量,并且测试投资相当大,这对于大容量断路器几乎是不可能的。通常,整个实验仅限于额定分断电流为31kV且低于35kV的断路器。5kA及以下。



  对于110kV及以上的断路器,使用单相测试方法。 如果断路器的额定电压为U且额定短路分断电流为Is,则总体测试所需的容量为P =√3UIs。因子1。3,因此测试设备的容量为P1 = 1。3UPIS = 1。3U /√3×IS = 0。43P。因此,大多数安装在每相中的三相断路器都使用单相测试来评估断路器的分断能力。过去,可以针对每个相评估SW6,SW2和其他常用断路器的额定短路分断。例如,西部高工厂的SW6手册明确指出,SW6可以连续13次断开额定短路电流。 我们的理解是,每相可以断开13次额定短路电流。



  4 SF6断路器短路分断频率分析SF6断路器短路分断频率分析 



  4。1变距灭弧结构断路器的短路开断时间



  断路器分断短路电流的量是确定是否修理断路器的主要依据。 通常,SF6断路器要求短路的次数大于20次,以确保一定的免维护服务期限。这里有个问题。 几乎所有生产工厂都承诺招标文件中的短路分断次数大于20,但是除非西门子使用固定值,否则必须检查短路分断次数与分断电流之间的关系。 开路断路器。另外,没有达到20倍的要求。



  例如,西门子的110kV3AP1FG型的额定短路开断电流为40kV,该曲线反映的是全容量开断的17倍。 AEG的110kVS1-123F1 / 3131型的额定短路开断电流为31。5kV,曲线反映了15倍的全容量断开时间; 阿尔斯通的220kV FXT14F型,额定短路开断电流为40kV,该曲线反映了全容量开断频率的10倍; 西门子的220kV 3AP1-FIType,额定短路开断电流为50kV,该曲线反映出全容量开断时间仅为6倍。国内制造商通常不提供曲线。 例如,LW15断路器手册中提到的西高工厂,建议的主触点维护周期约为额定短路电流中断的20倍。



为什么会这样呢?应该说,在招标文件中提到的用户,断路器短路电流分断次数大于20的评估是基于单相进行的,因为据说110kV以上的断路器的分断试验为 分阶段进行。生产工厂的解释是高压系统的接地故障是主要故障。 粗略地说,单相可以断裂7次,而三相可以断裂20次以上。 实际上,没有达到每相20次的全部容量。从目前世界断路器的结构设计和技术水平来看,变长自励式灭弧断路器的全容量中断为220kV不超过10倍,110kV不超过20倍。



  4。2固定断开距离的电弧断路器的短路断开次数



  西门子的固定式气体压力灭弧断路器确实可以满足额定短路开断的20倍的要求。 其220kV 3AQ1-EE断路器的额定短路分断电流为50kV,在满载条件下可以分断20次,而在40kV时可以分断。然而,25倍也有优缺点:固定开孔灭弧室破损的绝缘裕度小于可变开孔结构。 导电触头和石墨电弧触头连接在一起,并且导电触头容易产生电弧冲击; 要求很高,一般可以使用液压机构来满足要求。 运动和传动部件很多,结构复杂,对设计和安装过程的要求很高。 价格比较高。



  具有可变分闸距离的自激式压缩空气消弧断路器利用短路电流中的能量来加热SF6气体,并且中断短路电流所需的工作压力并非来自于操作机构断路器,从而可以将操作机构设计为了特别简单和可靠,即使用springMechanism或液压弹簧机构。



  5 SF6断路器短路分断频率的选择和建议 



  5、1短路开断电流分析



  在DL / T615-1997标准规定的交流高压断路器的额定参数中,额定短路开断电流是指额定短路电流中交流组件的有效值。通常,我们认为额定短路开断电流是最终短路条件下断路器的分断能力的特征。 它由两部分组成:交流分量的有效值和直流分量的百分比。



  通常,系统短路电流中DC分量的衰减时间常数为45 ms。 断路器的实际断开电流值是指触点刚断开后的三相短路电流的值。 断路器操作后,短路后不能取0s的值,因为现代高压和超高压断路器的断开时间很短,通常为0。04s,考虑电弧燃烧时间和继电保护动作时间,触点分离转矩为0。08?0。短路发生后1s,此时,短路电流有一定的衰减。当断路器安装在距离发电机足够远的位置时,可以忽略短路电流中交流电流的衰减。因此,在选择断路器时,其额定短路开断电流应不小于安装地点系统短路电流的有效值。

        


       



  5,2参考设备招标文件中的中断次数



  首先,招标文件中提到的要求应当严格,明确和现实。额定短路电流分断时间表示单相分断时间。 因为三相断开时间的概念尚不清楚,所以可以将其理解为三相短路断开的次数或三个单相断开的累积次数。适用于短路电流为31的110kV断路器。5kA或40kA,目前,它们不能满足20个单相断开的要求,而可以要求15个单相断开。如果将220kV开关升起20次,则目前只有西门子可以这样做,这对招标没有意义,需要进行修改。 您可以将50kA设置为6倍,将40kA设置为10倍。



  5、3合理选择断路器的额定短路开断时间



  中国1993年版的《城市电网规划和设计指南》明确规定,为了获得合理的经济效益,应从网络设计和变压器的角度来控制各级城市电压的短路容量。 容量,阻抗选择,操作模式等 为了使各级电压断路器的分断电流与设备的动态热稳定性相匹配,对于220kV断路器通常选择40kA,对于110kV断路器通常选择31kA。5kA或40kA。



  实际上,除了单个500kV变电站的220kV母线外,大多数220kV母线的短路容量远远小于40kA。另一方面,SF6断路器的短路开断次数与短路开断电流之间的关系基本上符合公式∑nI2 = C,即,短路开断次数与开路次数成反比。 开路次数。 短路分断电流的平方。例如,我们的220kV文岩变压器220母线短路容量为9804MVA,约为25。7kA,使用的断路器是40kA的LW15型。 根据制造商提供的大约20kA的断开次数,单相断开约为7倍。那么断路器可以在附近区域断开的次数为n = 7×402/25。72 = 16。9。因此,选择220kV断路器应该是切合实际的,并且短路分断的次数非常重要,但是只要满足操作要求,就不必刻意追求它。



  尽管具有可变断开距离的断路器小于具有固定断开距离的断路器,但是其机构简单,结构轻巧,操作和维护工作量低并且价格便宜。 这也是一个更好的选择。目前,110kV断路器本身的满负荷开断一般可以达到15倍以上。 与110系统的短路电流相比,额定短路开断电流具有更大的裕度。完全满足操作要求。如果您使用31。在20kA系统中,将5kA断开连接时间选择为要运行的15k次。 根据该公式,附近区域的断开次数可以达到37次,并且在使用寿命期间可以实现免维护。



  5、4断路器短路分闸运行统计



  在正常运行中,开路和短路的统计数据应该是全面而仔细的。目前,220kV变电站都装有故障记录仪,计算机保护得到了广泛的应用。 断路器本身还具有一个动作计数器,该计数器为基本统计信息创建条件。一般线路故障可以确定相或单相之间的短路电流量。这些基本任务为断路器的维护提供了有针对性的基础。



  结论



  SF6断路器的额定短路开断电流是其主要技术参数。 额定短路电流分断时间反映了短路电流分断的性能,这是评估断路器使用寿命的重要依据。 执行断路器的状态维护。我们必须全面了解SF6断路器的额定短路电流断开时间。 在选择断路器以及正常运行和维护时,我们必须仔细全面地考虑该指标。



  以上关于高压断路器短路电流的分析和讨论有望为将来的设备选择和操作提供一些帮助。


        


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