1 引言?
目前SF6斷路器在系統(tǒng)中大量使用,SF6斷路器與以前的油斷路器相比,很重要的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是滅弧機(jī)理的改進(jìn),從而延長(zhǎng)了使用壽命,減少了運(yùn)行檢修工作。?
隨著電力走向市場(chǎng),對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高,電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修正逐步開展,對(duì)SF6高壓斷路器而言,許多廠家對(duì)密封、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)等在機(jī)械壽命內(nèi)都可以做到免維護(hù),確定高壓斷路器停電檢修或更換主要根據(jù)其開斷短路電流的次數(shù)。因此,在高壓斷路器設(shè)備的招標(biāo)中,斷路器開斷額定短路電流的次數(shù)已成為一個(gè)重要指標(biāo)。?
2 SF6斷路器的主要滅弧形式?
2.1 變開距滅弧結(jié)構(gòu)的主要形式?
近年來(lái)大量進(jìn)口和合資廠的斷路器引進(jìn)電力系統(tǒng),主要有SIEMENS、ABB、ALSTOM、AEG等公司的產(chǎn)品。這類斷路器都采用SF6作為絕緣介質(zhì),絕大多數(shù)生產(chǎn)廠生產(chǎn)的110kV及以上的斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)采用的都是變開距滅弧結(jié)構(gòu)。其滅弧原理不外乎自能式、壓氣式、自能壓氣式三種形式。壓氣式建壓快,觸頭不易磨損,在開斷小電流時(shí)容易發(fā)生截流;自能式建壓慢,對(duì)電弧觸頭易燒損,開斷小電流時(shí)可靠性不高;自能壓氣式將兩種方式結(jié)合起來(lái),開斷大電流用自能原理,開斷小電流用吹氣原理。另外國(guó)內(nèi)的一些斷路器生產(chǎn)廠也引進(jìn)國(guó)外技術(shù)開發(fā)了部分產(chǎn)品,如西安高壓開關(guān)廠的LW14(15)、平頂山高壓開關(guān)廠的LW6等型號(hào)斷路器。?
2.2 SIEMENS定開距滅弧結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)?
IEMENS公司生產(chǎn)的220kV及以上斷路器的滅弧室結(jié)構(gòu)采用的是定開距壓氣式雙向內(nèi)噴射滅弧原理。兩個(gè)配置有耐弧的石墨觸頭的靜觸頭固定不動(dòng),由連桿帶動(dòng)引弧部位鑲有引弧石墨園環(huán)的橋式動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)斷路器的分合閘。定開距滅弧室的石墨噴嘴是其主要特點(diǎn),加工精確,電場(chǎng)均勻,耐弧性能極好,從而延長(zhǎng)了電壽命。目前SIEMENS也已開始生產(chǎn)220kV變開距滅弧原理的斷路器。?
3 短路開斷試驗(yàn)?
斷路器的短路開斷試驗(yàn)必須要有大容量的電源,即在短時(shí)間內(nèi)能提供相當(dāng)于電力系統(tǒng)短路時(shí)那樣大的容量。當(dāng)斷路器的額定參數(shù)提高后,由于受試驗(yàn)水平和條件的限制,即使選擇合成試驗(yàn)的方法(試驗(yàn)時(shí)用兩個(gè)電源,一個(gè)供給電流,另一個(gè)供給電壓)也難以滿足試驗(yàn)要求,必須選擇合理有效的試驗(yàn)方法。?
目前國(guó)內(nèi)斷路器的開斷試驗(yàn)由整體試驗(yàn)、單相試驗(yàn)和單元試驗(yàn)三種方式。整體試驗(yàn)是在組裝完整的三相斷路器上按照斷路器規(guī)定的額定電壓和額定短路開斷電流進(jìn)行三相試驗(yàn)。這種試驗(yàn)最接近于實(shí)際開斷情況,考核產(chǎn)品的性能最真實(shí)。但要求的試驗(yàn)容量和斷路器的額定短路開斷容量相等,試驗(yàn)投資相當(dāng)大,對(duì)于大容量斷路器幾乎不可能。一般整體實(shí)驗(yàn)僅限于35kV及以下,額定開斷電流31.5kA及以下的斷路器。?
對(duì)于110kV及以上的斷路器都采用單相試驗(yàn)的方法,若斷路器的額定電壓為U,額定短路開斷電流為Is,整體試驗(yàn)要求的容量為P=√3UIs,單相試驗(yàn)時(shí)考慮首開相系數(shù)1.3,因而試驗(yàn)設(shè)備的容量P1=1.3UPIS=1.3U/√3×IS=0.43P。因此各相分裝的三相斷路器絕大部分用單相試驗(yàn)來(lái)考核斷路器的開斷能力。過(guò)去大量使用的SW6、SW2等型號(hào)斷路器的額定短路開斷都能考核到每一相。如西高廠的SW6說(shuō)明書中明確不經(jīng)任何檢修,SW6能連續(xù)13次開斷額定短路電流,我們的理解就是每一相都能開斷13次額定短路電流。?
4 SF6斷路器的短路開斷次數(shù)分析SF6斷路器的短路開斷次數(shù)分析?
4.1 變開距滅弧結(jié)構(gòu)斷路器的短路開斷次數(shù)?
斷路器開斷短路電流次數(shù)是決定斷路器是否進(jìn)行檢修的主要依據(jù),一般在SF6斷路器的標(biāo)書中要求短路開斷次數(shù)>20次以保證一定的免維護(hù)使用期。這里存在一個(gè)問(wèn)題,幾乎所有的生產(chǎn)廠在投標(biāo)文件中都承諾短路開斷次數(shù)>20次,但查閱它們的短路開斷次數(shù)與開斷電流的關(guān)系曲線,除了SIEMENS采用定開距結(jié)構(gòu)的斷路器外,均達(dá)不到20次的要求。?
如SIEMENS的110kV3AP1FG型,額定短路開斷電流為40kV,曲線反映滿容量開斷次數(shù)為17次;AEG公司110kVS1-123F1/3131型,額定短路開斷電流為31.5kV,曲線反映滿容量開斷次數(shù)為15次;ALSTOM的220kV的FXT14F型,額定短路開斷電流為40kV,曲線反映滿容量開斷次數(shù)為10次;SIEMENS的220kV的3AP1-FI型,額定短路開斷電流為50kV,曲線反映滿容量開斷次數(shù)僅為6次。國(guó)內(nèi)廠家一般不提供曲線,如西高廠在LW15型斷路器說(shuō)明書中間接提到推薦的主觸頭檢修周期為額定短路電流開斷約20次。?