真空接觸�是額定電壓為7.2/12KV,三相交�50-60HZ配電系統(tǒng)中的戶內(nèi)裝置,可以用來在�(fā)電廠、礦�、冶�、化工等行業(yè),控制和保護4000KW及以下高�電動��1600KVA及以�變壓�。該�(chǎn)品具有機械保持和電保持兩種形�,配置手車和匹配熔斷�與KYN高壓柜相�,具有結(jié)�(gòu)合理,可靠性高,電壽命�,維修量少等�(yōu)�,是手車式接觸器的理想產(chǎn)��
� �(huán)境溫度:周圍空氣溫度不超� + 40�� 且在 24 小時的平均值不超過 + 35�,周圍空氣溫度不低于 -15��
� 海拔高度:安裝地點的海拔高度,對于低壓類開關(guān)元件和高壓類開關(guān)元件中的低壓元件不超�2000米,對于高壓類開�(guān)元件不超�1000��
� 相對濕度:大氣的相對濕度在周圍空氣溫度為 + 40℃時不超� 50[%],在較低的溫度下允許有較高的相對濕度,日平均不大� 95[%],最濕月的平均溫度為 + 20℃時,月平均相對濕度� 90[%],已考慮因溫度變化發(fā)生在�(chǎn)品表面的凝露�
� 工作�(huán)境:無雨雪侵�、明�、爆炸危�、化�(xué)腐蝕及強烈振動的場合�
� 污染等級:II級,無導(dǎo)電性污��
近幾年來,隨著電�(wǎng)的不斷建�(shè)�(fā)�,各類用戶對電壓�(zhì)量和供電可靠性提出了更高的要�。真空斷路器由于滅弧能力�、電氣壽命長、現(xiàn)場維護方�、技�(shù)含量高等�(yōu)�,在電力系統(tǒng)35kV及以下電壓等級中被廣泛應(yīng)�。盡管真空斷路器已經(jīng)普及�(yīng)用,對某些問題仍需慎重對待、正確處理,方可保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運�。及時發(fā)�(xiàn)查找出真空斷路器的故障點,采取積極的防范措施,對提高電網(wǎng)供電的可靠性是很有幫助�?,F(xiàn)�(jié)合始興供電局最近發(fā)�(xiàn)的一起真空斷路器故障作簡要分��
1 故障的發(fā)�(xiàn)
2007�4�8�9�10�,始興供電局一�110kV綜自化變電站在交接班例行巡視�(shè)備時,發(fā)�(xiàn)35kV321真空斷路器發(fā)出斷斷續(xù)�(xù)的“吱吱”異常聲響,�(jīng)過進一步觀�,確�(rèn)是C相發(fā)出該響聲。值班人員用紅外線測溫儀檢查C相電氣連接�、TA及斷路器本體,溫度約16.5℃左�,均為環(huán)境溫�,外觀檢查該斷路器沒發(fā)�(xiàn)其他異常。后�321真空斷路器從電網(wǎng)中解列退出運行,同時通知工程技�(shù)人員到現(xiàn)場進行查測,以保證最短時間內(nèi)處理故障,恢�(fù)正常供電方式�
2 故障的分�
2.1外觀檢查和真空度試驗
該真空斷路器型號為ZW7-40.5,內(nèi)置LZZBJ4-35電流互感��2005�6月投入運行。我們首先對該真空斷路器進行了絕緣電�、真空度、接觸電阻的測試,結(jié)果表明,真空斷路器的真空滅弧�、下端絕緣套管、內(nèi)置電流互感器絕緣電阻良好,而且真空�、接觸電阻也合格。從紅外線測溫儀檢測的結(jié)果可以看�,一次電氣連接點接觸良�,沒有發(fā)熱現(xiàn)�。我們繼�(xù)對斷路器的絕緣拉�、水平拉桿、箱體進行檢查,沒有發(fā)�(xiàn)斷裂、銹�、放電、斷�、異物或者零部件脫落的情�,固定連接部分元件沒有松動,絕緣亦無破�、污�,密封膠圈未老化,電流互感器鐵芯的硅鋼片螺絲也上得很緊。真空斷路器�(fā)出斷斷續(xù)�(xù)的“吱吱”異常聲響是否是電流互感器二次回路開�,或者連接線松動所�?對該斷路器進行多次手動分合閘操作試�,自由脫扣試�,電動分合閘操作試驗,斷路器沒發(fā)�(xiàn)異常,該斷路器的彈簧儲能操作機構(gòu)和機械傳動系�(tǒng)�(yīng)該不存在問題�
2.2加壓試驗
為了確切找出真空斷路器C相發(fā)出異常響聲的具體位置,遵循不擴大�(shè)備的損傷范圍、不加劇�(shè)備破壞程度的原則,在該斷路器分閘的情況下進行單相分段施加額定電壓22.5kV試驗,沒有發(fā)�(xiàn)異常響聲�
為了更真實反映故�,盡快找出發(fā)出異常響聲的具體位置,對斷路器進行空載送電(即只合上母線側(cè)隔離開關(guān)和斷路器�,約4min后C相終于出�(xiàn)了斷斷續(xù)�(xù)的“吱吱”放電聲,具體發(fā)出聲音的部位在下端絕緣套管和電流互感器之間,箱體�(nèi)的電流互感器響聲尤為明顯,而且隨著時間的推移放電聲越來越大,好像感覺隨時都有發(fā)生擊穿的可能�
真空度測試畢竟不能代替工頻耐壓試驗。真空度測試由于受測試范圍限�,必須配合工頻耐壓試驗才能對真空滅弧室作出�(zhǔn)確的診斷。特別是對于真空泡完全泄漏的情況,試驗值會與真空度良好時的�(shù)值接�,容易引起錯誤判��
于是決定對該斷路器在開斷狀�(tài)下進行按規(guī)程的�(yù)防性工頻耐壓試驗�
首先,下端絕緣套管接�,只給上端的真空滅弧室施加電�。電壓升�95kV1min�,沒�(fā)�(xiàn)異常�
其次,給下端絕緣套管(已包括電流互感器)施加電壓。當(dāng)電壓升至58kV�,突然發(fā)出異常的噼啪響聲,高壓試驗儀器跳��
用兆歐表測試,上端真空滅弧室絕緣電阻�2500MΩ,下端絕緣套管絕緣電阻為0MΩ,顯然被擊穿�。其中下端絕緣套管包括電流互感器、絕緣拉�、套管和電流互感器之間充填的絕緣硅脂,但是外觀檢查下端絕緣套管各個部位均沒發(fā)�(xiàn)任何放電和擊穿的痕跡。由于電流互感器是內(nèi)置,不方便解�,故先解開絕緣拉桿逐步測試。下端絕緣套管絕緣電阻為2500MΩ,絕緣拉桿絕緣電阻為0MΩ,看來故障點終于找出來了,問題出在絕緣拉桿上。把絕緣拉桿完全卸下,才�(fā)�(xiàn)絕緣拉桿下端的防護罩里面有一層碳化的粉末�。絕緣拉桿放電痕跡如�1所示�
2.3故障處理
更換絕緣拉桿�,再次對該真空斷路器的C相下端絕緣套管進行工頻耐壓試驗,未�(fā)�(xiàn)異常,也排除了由于電流互感器、絕緣硅脂局部絕緣薄弱而導(dǎo)致放電的原因。同時對斷路器的機械特�、斷口絕緣水�、直流接觸電阻進行了試�,均滿足要求�
3 �(shè)備故障剖析及防范措施
由于放電痕跡�(fā)生在絕緣拉桿下端的防護罩里面,從外觀根本無法檢查�。而且絕緣拉桿下端的防護罩貼近箱體的不銹鋼外殼,放電發(fā)出的立體響聲從聽覺上容易誤認(rèn)為是電流互感器所�。這就要求我們在查找故障點時,要充分利用試驗儀�,逐步分解查找的原因�
3.1絕緣拉桿的性能分析
在斷路器合閘時發(fā)出放電聲,而在分閘�,給下端絕緣套管加至單相額定電壓,沒�(fā)出異常響�,是因為�(huán)氧樹脂澆注的絕緣拉桿機械強度不足。絕緣拉桿是斷路器傳遞動力和絕緣的元�,是�(lián)系斷路器本體和機�(gòu)部分的紐��
一般情況下,絕緣拉桿材料采用環(huán)氧樹脂澆�,雖然環(huán)氧樹脂具有高絕緣性能,其沖擊電壓�50kV/mm,工頻耐壓�30kV/mm,但是由于拉桿機械強度不�,澆注的絕緣�(huán)氧樹脂拉桿在工作時受力為瞬時突加載荷,合閘時絕緣拉桿受到各種�(yīng)�,而分閘時又釋放,由于機械強度不足�(dǎo)致漏電距離發(fā)生微小變化,使電性能達不到要�。當(dāng)絕緣拉桿、支撐桿受到拉力、壓力、彎曲力,會造成絕緣拉桿斷裂、彎�、爆裂等�(zhì)量事�。絕緣拉桿機械強度不足主要是因為材料選用或配方不合理,固化不�、配料操作時計量不準(zhǔn)或固化時間太�、固化溫度過低,澆注時產(chǎn)生氣�、裂縫、缺陷等,造成絕緣拉桿�(nèi)部結(jié)�(gòu)不合��
3.2重視�(shè)備的維護與管�
�(dāng)斷路器發(fā)生了故障,一般會�(rèn)為是�(shè)備制造質(zhì)量差、檔次低,于是往往會在加強�(shè)備指�(biāo)水平上下功夫。其實設(shè)備的絕緣水平等指�(biāo)不可能也不應(yīng)盲目地加強,對故障要具體分析,檢查所�(fā)生的缺陷是否具有普遍性。我們應(yīng)該正確合理檢測斷路器,判斷斷路器在絕�、導(dǎo)�、機械操作以及開斷性能方面的安全可靠性,并在長期運行中經(jīng)得起時間的考驗�
真空斷路器的管理維護工作亟待加強。許多制造廠家都言稱自己生�(chǎn)的真空斷路器是免維護�,或者不檢修周期�,電壽命�,機械壽命達10000次,加之一些用戶單位長期以來側(cè)重和�(xí)慣于檢修而疏于設(shè)備管�,因此很容易�(dǎo)致用戶單位放松對真空斷路器的管理與維護。事實上,所有斷路器不存在免維護,只是維護方式的�(zhuǎn)�。由以往的定期維護轉(zhuǎn)�?yōu)闋顟B(tài)維護,由大換大拆式的粗放維護�(zhuǎn)�?yōu)榫?xì)維護,其前提條件都是做好對斷路器的運行管�。當(dāng)斷路器達到一定的操作和動作次�(shù)�,必然引起傳動機�(gòu)的疲�、變�、斷裂等問題。一些真空斷路器未能及時得到維護,故障就會在運行過程中暴露出�,釀成險��
4 �(jié)束語
任何一種新�(chǎn)�、新技�(shù)的開�(fā)�(yīng)用都不是萬無一失的,必然存在一定的不足之處,都有一個逐步完善的過�。目前真空斷路器的在線監(jiān)測仍無成熟的技�(shù)手段,許多科研單位對真空斷路器的在線�(jiān)測仍處于研制開發(fā)階段,制造廠家必須認(rèn)真貫徹執(zhí)行全面質(zhì)量管理體�,提高工藝水�,保證裝配質(zhì)�,提供合格的�(chǎn)�。作為用戶單位應(yīng)強化日常的維護檢�,發(fā)�(xiàn)隱患,及時消除缺�,嚴(yán)格執(zhí)行電氣設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程要�,保證檢修到�,確保修試質(zhì)�,提高設(shè)備健康水�,絕不能對運行中的真空斷路器掉以輕心。對變電運行人員,要堅持�(zhí)行好�(shè)備巡視制�,在運行中加強對真空斷路器的�(jiān)�,密切注意設(shè)備的異常變化。特別是夏季�(huán)境溫度較高和高峰�(fù)荷時,監(jiān)視設(shè)備的運行狀�(tài)尤為重要,這樣方可確保�(shè)備的安全、穩(wěn)�、連續(xù)運行�
1 前言
由于真空斷路器的獨特�(yōu)�,使其在中壓�(lǐng)域的�(yīng)用在歐洲和美國已占到70[%],日本已接近100[%],俄羅斯已占50[%]以上,我國也已占�80[%]以上。近20年來,真空斷路器的理論研究水平和制造技�(shù)都有了長足的�(fā)�,真空斷路器已不僅僅限于中壓,而是朝著高電�、大容量方向�(fā)展。特別是在人們對�(huán)境保護非常重�、SF6氣體被確�(rèn)為溫室效�(yīng)氣體而使其應(yīng)用受到限制的大環(huán)境下,傾向于�(fā)展真空斷路器來逐步取代SF6斷路��
2真空滅弧室高電壓化的絕緣技�(shù)
2.1絕緣技�(shù)需要解決的問題
�1為一個真空滅弧室的結(jié)�(gòu)圖,真空滅弧室需要解決的絕緣性能的部位都�(biāo)于圖�,包括觸頭間絕緣、導(dǎo)電桿和屏蔽罩間絕�、沿面絕緣和外部絕緣等[1]。觸頭間絕緣擊穿性能大大影響真空斷路器的開斷電流性能,屏蔽罩和導(dǎo)電桿間絕緣性能在設(shè)計真空滅弧室時與外形尺寸�(guān)系很大,滅弧室內(nèi)外沿面絕緣會受電場分布是否均勻的影響,因此電場的均勻化設(shè)計非常重��
2.2間隙絕緣的面積效�(yīng)
真空間隙的擊穿電壓隨電極形狀的不同而大不同,這是因為電極形狀造成電場分布及絕緣擊穿開始時有效的電極面積各不相同的緣故。當(dāng)電極面積增加�,就會因電極表面的微小突起及吸附氣體(氧化物)等誘發(fā)絕緣擊穿的電極表面的弱點�(shù)目增加,因此電極面積增加�,擊穿電壓降��
對于各種間隙,擊穿通常�(fā)生在大于90[%]場強的區(qū)�,這個區(qū)域被稱為�(dǎo)�?lián)舸┑挠行娣eSeff,真空間隙的絕緣擊穿電場強度Eb和絕緣擊穿時的Seff存在密切�(guān)系[2],即面積效應(yīng):隨著Seff的增�,Eb降低。為了提高間隙的擊穿電壓,當(dāng)間隙長度一定時,加大觸頭曲率,Seff增加,有時會�(chǎn)生相反的�(jié)果;而當(dāng)電場強度相同�,若選擇Seff較小的觸頭形狀,可使耐壓值提高�
真空滅弧室設(shè)計時要考慮電場分布及其有效面積�,再進行絕緣�(shè)��
2.3真空中沿面絕�
在真空間隙的電極周圍有絕緣件�,與無絕緣件時相�,擊穿電壓會下降,這是因為放電在絕緣件表面擴展,造成沿面絕緣擊穿的緣�。絕緣件表面的沿面絕緣擊穿的機理有以下兩種假說[3]�
?�?)二次電子雪崩說:許多絕緣件的二次電子放電比在很廣的入射能量范圍�(nèi)大于1,因此電子對絕緣件表面每沖撞1次就會引起二次電子雪崩,在表面正電荷積累而使電場增高,因這種電子增殖而造成絕緣擊穿�
?�?)氣體說:通過施加高電壓,使絕緣件表面吸著的氣體脫�,以及因絕緣件材�(zhì)自身的氣化造成局部氣體密度上�,從而引�(fā)了絕緣擊穿�
近年來又提出一種將這兩者相組合的假�,即因絕緣件表面的帶電電荷、二次電子放�、電離等所�(chǎn)生的電子及正離子造成了表面吸附氣體的脫離�
在對因二次電子雪崩造成的絕緣擊穿進行分析�,必須明確掌握電子的軌道。電極上某些部位�(fā)射的電子與絕緣件不碰撞。而有些部位發(fā)射的電子與絕緣物相碰�,這有可能引起二次電子雪崩,因此這部分的電場強度分布很重�,應(yīng)減弱該部位的電場強度以減少電子發(fā)�。另外在沿面絕緣�,成為電子放出源的屏蔽罩的材料和表面形狀也很重要�
真空沿面絕緣同樣存在面積效應(yīng),日本東芝公司就是通過對面積效�(yīng)(包括真空間隙的絕緣面積效應(yīng)、沿面的絕緣效應(yīng)及多間隙對絕緣的影響)的深入研究開發(fā)出了小型化的72/84kV真空滅弧�,并成功�(yīng)用于C-GIS上[1]�
2.4老煉
給電極間施加電壓,讓擊穿反復(fù)�(fā)生,擊穿電壓就逐漸升高,便成為電壓老煉效應(yīng)。此�,針對某種電�,讓間隙�(nèi)流過一定大小的電弧電流,可對電極表面進行電流老煉,擊穿電壓同樣逐漸升高。圖2為電流老煉的一個例子[4],將老煉時的電流增大,擊穿電壓就會升�。根�(jù)老煉處理條件,絕緣性能會受很大影響,所以必須選擇一種合適的老煉處理方法�
2.5材料表面清潔處理
置于大氣中的觸頭表面被污染和被吸附氣體包�,即使在1乘以10�-6次方Pa的高真空,每立方米仍存在2.7乘以10�15次方個分�,這些分子通過熱運�,沖擊真空容器及觸頭的表�,并形成附著分子層。凈化吸附氣體覆蓋表面的方法是真空加熱處�,圖3是Cu觸頭加熱處理溫度和絕緣性能間的�(guān)系[4],真空加熱處理的溫度越高,擊穿電壓就越高,因而真空加熱處理清除觸頭表面的吸附氣體(氧化層)有助于恢復(fù)觸頭的絕緣性能,不僅通過降低氣體釋放提高了真空性能,也提高了絕緣性能�
2.6外部絕緣
可采用氣�、液體、固體絕緣材料來加強真空滅弧室的外部絕緣,如氮氣、油、硅�、環(huán)氧樹脂等�
3 真空斷路器高電壓�
3.1真空滅弧室的�(jié)�(gòu)型式
已公開發(fā)表的高電壓真空滅弧室�(jié)�(gòu)型式各有不同,最主要的差別在屏蔽罩上,可分為5類:①結(jié)�(gòu)簡單,只有主屏蔽罩和端部屏蔽罩,如美國西屋公司的一�72kV真空滅弧�、日本明電舍公司的一種真空滅弧室�;②除主屏蔽罩和端部屏蔽罩外,還放置有均壓屏蔽罩和觸頭背部屏蔽罩�,甚至是均壓屏蔽罩一直伸到觸頭間隙附近,處于分閘位置的動、靜觸頭分別位于兩個均壓屏蔽罩的孔�,如明電舍公司的一�84kV25kA的真空滅弧室等[5];③在陶瓷外殼內(nèi)布置多層間隙屏蔽罩結(jié)�(gòu),如日本東芝公司開發(fā)并成功應(yīng)用于C-GIS上的小型�72/84kV真空滅弧�;④外部線圈式結(jié)�(gòu),為了獲得較強和較均勻的縱向磁場,將�(chǎn)生縱向磁場的線圈布置在真空滅弧室外殼的中�,同時主屏蔽罩采用具有抗渦流作用的特殊結(jié)�(gòu)和材料制造[6];⑤雙斷口型真空滅弧�,為了提高單個真空滅弧室的耐壓水平及開斷性能,S.Giere等人提出了雙斷口真空滅弧室模型[7],并進行了實驗對比研�,圖4為單斷口和雙斷口真空滅弧室結(jié)�(gòu)圖�
3.2真空斷路器高電壓化結(jié)�(gòu)型式
高電壓等級真空斷路器的開�(fā)有兩種途徑:①�(fā)展單斷口形式,采用單斷口耐壓較高的真空滅弧室,具體斷路器�(jié)�(gòu)有單柱式,滅弧室放在充有SF6氣體的瓷套內(nèi),采用彈簧操動機�(gòu);②�(fā)展雙斷口和多斷口,將滅弧室串�(lián)起來使用,具體斷路器�(jié)�(gòu)有:罐式�(jié)�(gòu),內(nèi)部充有SF6氣體或油絕緣;單柱式�(jié)�(gòu),滅弧室串聯(lián)使用,絕緣外殼采用環(huán)氧樹脂做成,�(nèi)部充有SF6氣體并裝有均壓電容器;T型結(jié)�(gòu),斷路器的每相有兩個滅弧室串聯(lián),瓷套內(nèi)充有SF6,采用彈簧或液壓操動機構(gòu);雙柱式�(jié)�(gòu),斷路器每相由兩個相柱組�,每個相柱內(nèi)充有SF6氣體并裝有一個真空滅弧室,相柱之間用�(dǎo)電連接板連接�
除上述外,還有兩種新的斷路器�(jié)�(gòu)型式[8],分別示于圖5和圖6�
�5為采用雙斷口真空滅弧室的真空斷路器結(jié)�(gòu)原理�,滅弧室中間的靜觸頭為縱向磁場觸�,兩個動觸頭為平板型,中間的散熱器有利于額定電流的增��
�6為無SF6氣體的真空斷路器裝置�(jié)�(gòu)�,由套管、避雷器、接地開�(guān)、隔離開�(guān)、真空滅弧室等部分組�,內(nèi)部充以油作為絕緣介質(zhì)�
維庫電子通,電子知識,一查百��
已收錄詞�160375�