高压断路器相关教案.docx

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高压断路器相关教案

教学内容：

高压断路器的种类、结构与原理，故障。

一、高压断路器的种类

在各种电压等级的变电所中，高压断路器是最为重要的电气设备之一。

高压断路器的工作最为繁重，地位最为关键，结构最为复杂。

由于高压断路器本身具有强力消弧装置，故其不但可以带负荷切断各种电气设备和输、配电线路的电源，而且可以快速、可靠地切断各种短路故障。

因此，使用较为广泛。

1、按灭弧原理、灭弧介质不同分为：

（1）油断路器（包括多油和少油断路器）：

少油断路器：

这种类型的断路器用油作为灭弧介质和弧隙绝缘介质。

但是带电部分和接地部分之间的绝缘是由瓷介质来完成的。

因此，其体积小、重量轻、占地少，钢材和油的消耗量少。

由于这些优点，致使少油断路器仍是我国目前使用的高压断路器的主要型式。

（2）空气断路器（压缩空气断路器）：

这种断路器是以压缩空气作为灭弧介质和弧隙绝缘介质的。

压缩空气断路器的特点是灭弧能力强、动作迅速、能快速自动重合闸。

此外，其体积小、防火防爆，在低温下能可靠的工作，维护检修方便。

其缺点是工艺要求高、消耗有色金属多，并需一套专供操作用的压缩空气设备等。

压缩空气断路器多用于220KV及以上的电压等级中.

（3）真空断路器：

真空断路器是以真空作为灭弧介质和绝缘介质的。

由于这种断路器在灭弧过程中没有气体的冲击，故在关合或断开时，对断路器杆件的震动较小，可频繁操作。

真空断路器还具有灭弧速度快、触头不易氧化、体积小、寿命长等优点。

我国已生产10KV、35KV电压级真空断路器，在国外引进的重合器中，有些型式的重合器则采用真空断路器。

（4）六氟化硫断路器：

该断路器是以SF6气体作为灭弧介质的。

因此，这种断路器具有油断路器、压缩空气断路器不可比拟的灭弧能力。

由于断路器具有优异的灭弧能力，所以其燃弧时间很短，触头烧损轻微，触头能在比较高的温度下运行而不劣化。

2、按操作机构性质分为：

（1）电动机构优点是可用交流电源。

其缺点是合闸电源功率大；停电时不能合闸。

适用于小容量的断路器。

（2）液压操作机构优点是暂时失去电源仍可操作几次.功率大.动作快.冲击力小.操作平稳。

缺点是结构复杂.加工精度要求高.价格贵。

适用110KV及以上断路器。

（3）弹簧储能操作机构优点是速度快.能重合闸.电源容量小.交直流均可使用.暂时失去电源仍可操作一次。

其缺点是结构较为复杂.强度要求高。

适用220KV以下的断路器，是35KV以下断路器所配的主要品种。

（4）手动操作机构优点是结构简单.价格低廉.不需合闸电源；缺点是合闸功小，不能自控和遥控。

用于10KV以下.开断电流6KA以下的断路器。

（5）电磁操作机构优点是结构简单.加工容易；其缺点是需要大功率合闸电源，且电源电压变动对合闸速度影响大，合.分闸速度低。

用于110KV以下断路器。

（6）气动机构优点可遥控.动作快.易调整.暂时失去电源仍可操作。

其缺点是需配空压机，机构笨重。

适用有空压设备的场所。

其中，

（2）、（3）、（5）较为常用。

3、按安装地分为：

（1）户内式

（2）户外式

二、高压断路器的结构组成

其中开断元件是核心，开关设备的控制、保护及安全隔离方面的任务都需要它来完成。

其它组成部分都是配合元件为完成上述任务而设置的。

（1）开断元件；包括主灭弧室，触头系统及并联电容等。

（2）支持绝缘件；瓷柱，瓷套管，绝缘管等构成的支持本体.拉紧绝缘子等。

（3）传动元件；各种连杆.齿轮.拐臂.液压管道.压缩管道等。

（4）基座；开关本体的底架.底座。

（5）操作机构；弹簧.液压.电磁及气体机构的本体及其配件。

三.型号编制

1.断路器产品型号

1表示产品名称，其中

S－少油断路器；D-多油断路器；Z-真空断路器；

K－空气断路器；C-磁吹断路器；

2表示产品的安装条件，其中

N-户内断路器；W-户外断路器；

3表示设计序号，通常为1、2、3阿拉伯数字；

4表示电压等级，以KV表示；

5为产品标志，其中

G-改进型；J－隔离开关带接地刀闸；

X－带操动机构箱；K－有快速分闸装置；

F－分相操作；Z-有重合闸装置；

T－有脱扣器；H－带限流电阻

如无上述标志，则空着不填。

2．操动机构产品型号的编制

操动机构产品型号的组成，采用如下格式：

1表示产品名称，其中C代表操动机构

2表示操动方式，其中

S-手动；D－电磁式；T－弹簧式；Y-液压式

3为设计序号，通常为1、2、3等

4为派生标志，如X为装在箱内，户外用

5为特征标志，如G为改进型

如目前我段使用的一些断路器：

SW2-110I配CY5；SW6-110I配CY3-V；ZN42-27.5配CT100；

ZN6-27.5配CD40；SN10-10I配CD10；SN10-10I配CT8；LW8-35配CT14.

我段使用真空断路器及少油断路器组成、原理；常见故障

一、ZN42-27.5KV断路器组成结构

主要由以下部份组成；

（1）主回路－（上、下出线座，灭弧室）

（2）操作机构－（弹簧储能机构、锁定机构、分闸弹簧、开关主轴、缓冲器及控制装置）

（3）推进联锁装置

（4）车架

二、ZN42-27.5KV真空断路器操作机构工作原理图、

储能:

电动储能：

接通电动机电源，轴套由减速箱中的大蜗轮带动转动。

当棘爪进入凸轮上的缺口时，带动储能轴转动，合闸弹簧被拉起而储上能，当合闸弹簧被拉到最高点后被合闸挚子锁住，曲柄上的小连杆传动一小弯板压下微动开关，电机电源被切断，“储能指示”显示在面板孔中。

整个储能时间约为12S。

手动储能：

将手摇把插入减速箱前方孔中，顺时针摇转约25圈，棘爪进入了凸轮缺口带动储能轴转动，继续用力摇转手把25圈，合闸簧储能完毕，卸下手把。

合闸：

接通合闸电磁铁电源或用手按压合闸按钮，合闸挚子解脱，储能轴在合闸弹簧力的作用下反向转动，凸轮压在三角杠杆上的滚针轴承上，杠杆上的连杆将力传给开关主轴，导电杆向上运动，主轴转动约60度时被分闸挚子锁住，开关合闸。

在此过程中，分闸弹簧被储上能，绝缘拉杆上的触头弹簧亦被压缩，给触头施加了一压力。

“合闸指示”显示在面板孔中。

分闸：

接通分闸电磁铁电源或用手按压分闸按钮，主轴在分闸弹簧和触头弹簧力的作用下反向旋转，开关分闸。

“分闸指示”显示在面板孔中。

断路器在合闸后，电动机立即给合闸弹簧储能。

亦可用手动再次储能。

三、ZN-27.5KV真空断路器

ZN－27.5KV户内真空断路器拒动和误动的原因？

拒合：

电气回路；1）直流电压过低、；2）合闸保险及合闸回路元接触不良或断线；3）合闸接触器线圈极性接反或低电压不合格；4）合闸线圈层层间短路；5）二次接线错误；6）操作不当；7）远动回路故障；8）蓄电池容量不足。

机械故障：

1）开关本体和合闸接触器卡滞；2）大轴窜动窜动或销子脱落；3）操作机构故障。

拒动电气回路：

1）直流电压过低；2）分闸回路元件接触不良或断线3）分闸线圈断线；4）二次回路接线错误5）操作不当。

机械故障：

1）开关本体和合闸接触器卡滞；2）大轴窜动或销子脱落；3）操作机构故障。

误合：

1）断路器操作机构误动：

合闸接触器最低动作电压过低；直流系统出现瞬时过电压

2）二次回路故障：

直流系统两点或多点接地；

3）二次回路错接线：

互感器极性接反、变比接错；

4）直流电源回路故障：

绝缘降低、两点接地

5）值班人员误操作或其它人员误操作机构。

误分：

1）继电保护误动：

整定值不准确；

2）二次回路故障：

直流系统两点或多点接地；

3）二次回路错接线：

互感器极性接反、变比接反；

4）直流电源回路故障：

绝缘降低、两点接地；5）值班人员误操作或其它人员误操作机构。

四．SW6-110型少油断路器

（一）结构组成：

（1）底架－油箱、油缓冲器、放油阀、分合闸指示牌、水平杆。

（2）支持瓷套管－内装有绝缘提升拉杆。

（3）中间机构箱－内有椭圆变直机构。

（4）灭弧装置

（二）CY5型液压操作机构：

1.结构组成：

（1）油泵；

（2）贮压器；（3）阀系统；（4）工作缸系统；（5）控制板

2.工作原理：

图、

（1）贮能

起动电机，带动油泵1工作。

油箱中的低压油经滤油器2通过A’路径被吸入油泵内，同时又把油沿着A路打到贮能器3中，推动活塞4压缩高压氮气Q。

油被打入贮能器中的同时，还沿着A路进入工作缸分闸侧和阀的常充压油路中，以被操动之用。

当活塞4带动动杆5离开W1（油泵停止微动开关）时，油泵即停止工作，贮能结束。

因操作或其它原因耗油，使动杆下降到W2时，油泵将自动起动。

当动杆上升离开W1时，油泵再次停止。

（2）合闸

当合闸线圈6受电时，合闸动铁芯7吸合，压下合闸一级阀杆8，打开合闸钢球9，此时A路高压油经B’路打开逆止钢球10，进入二级阀11的上腔，推动二级阀向下打开二级球阀12，并封死排油口。

主油管A路高压油经B路进入工作缸合闸腔，推动活塞及活塞杆13迅速向左运动，带动断路器合闸。

当合闸到一定位置，合闸辅助接点转换，切断合闸线圈电源。

尽管动铁芯、一级阀杆在复位弹簧和油压的作用下迅速复位，但由于合闸自保持用的逆止阀钢球复位，封住了二级阀上部的高压油，使二级阀仍处于合闸位置。

这样便完成了一次合闸动作。

（3）合闸自保持

由于二级阀本身有一个油路S，它使二级阀上部与B路连通，这样二级阀上下部压力保持相同，故二级阀能够始终处于合闸状态，断路器也就保持在合闸位置了。

这就是合闸自保持原理。

（4）分闸

发出分闸指令，分闸线圈14受电，吸动分闸动铁芯15，压下分闸一级阀杆16，打开分闸钢球17，进而二级阀上部高压油经C’、C”油路排到油箱中，待二级阀11上部作用力小于下部作用力时，它就在下部压油的作用下迅速复位，同时二级阀钢球12在油流和复位弹簧27的作用下也迅速复位，封住了A路的高压油，继而工作缸合闸腔高压油经C路排到油箱中，活塞杆13在A路高压油的作用下迅速向右移动，带动断路器分闸。

分闸到一定位置时，分闸辅助接点转换切断了分闸线圈的电源，分闸动铁芯、分闸一级阀杆和分闸钢球在复位弹簧的作用下复位，从而完成了一次分闸动作。

五、CY5拒分、拒合

拒绝分闸：

发出分闸指令，断路器拒绝动作，手动操作断路器动作，可能的原因：

1）、辅助开关调反或没有转换到位。

2）、操作回路接线错误或端子接触不良。

这种情况，应查明原因，清理接线端子，重调辅助开关，更换线圈。

手动操作断路器也不动作，其多半有机械原因造成，可能的原因：

A）、分闸动铁芯15或分闸一级阀杆16被卡住。

B）、二级阀11在合位卡住。

C）、活塞杆13与工作缸活塞因撸扣而脱节。

D）、分闸动铁芯15的撞杆调短或分闸一级杆16上的钢针缩短，甚至弯断，使分闸钢球17打不开。

E）、分闸一级杆8在合闸位置被卡住，使合闸钢球9处于常开状态。

拒绝合闸

1）、发出合闸命令，断路器拒合，手动操作动作。

2）、手动操作也不动作。

故障原因分析：

电气原因（现象1）：

A）、合闸线圈6引线或匝间短路。

B）、辅助开关调反或没有转换到位。

C）、操作回路接线错位或端子接触不良。

机械原因（现象2）：

A）、合闸油路不通，原因：

第一逆止钢球被逆止螺栓紧死，堵住合闸油；第二上阀体座连体错位，致使油路不通。

B）、合闸铁芯7或合闸一级阀杆8卡住。

C）、合闸铁芯7的撞杆调短，或合闸一级阀杆8上的钢针缩短，弯断，使合闸钢球9打不开，造成油路不通。

D）、分闸铁芯15或分闸一级杆16在分闸后被卡住，使分闸一级钢球复不了位，造成二级阀上部与低压区相通。

E）、二级阀在分为被卡住。

六、分、合闸位置油泵均频繁启动原因

1、可能是高压接头20的逆止阀钢球密封不严造成渗漏而引起。

观察是否有油从油泵接头渗出，如有渗漏，则是逆止钢球密封不严。

其原因：

第一、有赃物将钢球19垫起；第二、高压接头20阀口有伤痕，可将高压接头20拆下、拆下时一定要将压力泄掉，如有赃物可进行清洗。

2、如果不是高压接头问题，可打开油箱盖，将箱内油放掉，擦净，检查两个部位。

观察是否有油从安全阀11与下阀体13结合处渗出。

观察油从阀体2与阀体13结合处渗出。

七．实作培训：

（模拟变电所进行）

主要以现有的ZN42-27.5KV真空断路器（CT100）;ZN6-27.5（CD40）和德国西门子真空断路器进行现场学习培训及故障分析。