《城市轨道交通供电导论 教学课件 ppt 作者 李建民 第二章 城市轨道交通供电》由会员分享，可在线阅读，更多相关《城市轨道交通供电导论 教学课件 ppt 作者 李建民 第二章 城市轨道交通供电（102页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 城市轨道交通供电系统高压电气设备,第一节 断 路 器,一、断路器的基本属性,1.断路器概述 在所有的高压系统中，断路器是最主要的设备之一，它是一种能对电路进行控制（开断、关合）和保护的高压电器。它的主要功能是在电力电能转换及输送过程中，能开、关各种电流，诸如负载电流、空载电流、电容电流以及变压器励磁电流；而当供电线路出现故障或负载异常时，它能和保护装置相配合，迅速地切断故障电流，达到保护电力设备安全和缩小事故范围的要求。,一、断路器的基本属性,(1)产品名称 断路器产品名称一般由六部分组成。 (2)基本要求 断路器在正常工作时，可以切断和接通负载电流；短路时可以切断短路电流。 1)工作
2、可靠。 2)有足够的开断能力。 3)具有尽可能短的切断时间，可以减轻短路对电气设备的危害，也可以缩短电网故障的时间。 4)能承受额定电压、最大工作电压、内部过电压及外部过电压等作用。 5)具有自动重合闸能力。 6)结构要简单，价格要低廉。,一、断路器的基本属性,2.断路器的主要技术参数 断路器因开断负载大小和周围环境的不同，其额定值的大小也分别不同，断路器额定值可分为下列几种： (1)额定电压 额定电压是断路器平常所使用的电压，是指断路器能正常工作的线电压(kV)。 (2)额定电流 额定电流指断路器在闭合状态下导电系统能长期通过的电流。 (3)断流容量 断路器在负载端发生短路时,会通过很大的故
3、障电流，而断路器具有开断的能力，能安全地将断路器的触头打开，此容量称为断流容量，简称IC，通常以MVA为单位，IC越大越好。,一、断路器的基本属性,(4)分、合闸时间 分闸时间是指断路器接到分闸命令瞬间起到各相电弧完全熄灭为止的时间间隔，它包括断路器固有分闸时间和燃弧时间，即两者之和。 (5)额定关合电流 额定关合电流即在额定的电压及规定条件下，断路器所能承受的投入电流的极限值，约为额定电流的2.5倍。 (6)额定最大开断电流 额定最大开断电流指断路器能开断故障电流的最大值，亦即在最低运转电压下所能开断的电流。 (7)动稳定电流 动稳定电流是指断路器在合闸位置时，允许通过的短路电流最大值。,一
4、、断路器的基本属性,(8)热稳定电流 热稳定电流是指在规定的某一段时间内，允许通过断路器的最大短路电流。 (9)额定频率 额定频率指断路器所设计的运行系统的频率，通常为60Hz或50Hz。 (10)自动重合闸 自动重合闸是为不使架空线路的临时性短路故障(雷害、鸟害等)引起电力系统不稳定而设置的，它可以防止因一些瞬时性故障而造成的断电，从而提高供电的可靠性。 (11)绝缘等级 断路器在系统中可能遭受异常电压的冲击，所以断路器需有高于额定电压的绝缘功能，才能在异常电压袭击时，在一特定时间内不发生绝缘破坏的现象。,一、断路器的基本属性,3.断路器的分类 断路器就是开关，但它不是普通的开关，它是可以熄
5、弧的开关。依据灭弧介质来分，可分为油断路器、空气断路器（即压缩空气开关）、六氟化硫断路器、真空断路器。 依据操动机构，一般可分为电动操动机构、手动操动机构、气动操动机构、弹簧操动机构。 此外，按照熄弧的方式又分为磁吹断路器、纵吹断路器、横吹断路器。,二、真空断路器,1.真空断路器的机械特性 (1)触头开距 触头的开距主要取决于真空断路器的额定电压和耐压要求，一般额定电压低时，触头开距选得小些。 (2)接触行程 目前真空断路器大都采用对接式接触方式。 (3) 触头接触压力 在无外力作用时，动触头在大气压作用下，对内腔产生一个闭合力使其与静触头闭合，称为自闭力，其大小取决于波纹管的端口直径。 (4
6、)平均合闸速度 平均合闸速度主要影响触头的电磨蚀。 (5)平均分闸速度 一般而言断路器的分闸速度越快越好。 (6)合闸弹跳时间 合闸弹跳时间是断路器在合闸时，触头刚接触开始计起，随后产生分离，可能又触又离，到其稳定接触之间的时间。,二、真空断路器,(7)分、合不同期性 合闸的不同期性太大，容易引起合闸的弹跳；分闸的不同期性太大，可能使后开相管子燃弧时间加长，降低开断能力。 (8)分、合闸时间 分、合闸时间是指从操动线圈的端子得电时刻计起，至三极触头全部合上或分离止的一段时间间隔。 (9)主回路电阻 回路电阻值是表征导电回路的连接是否良好的一个参数，各类型产品都规定了一定范围内的值。 (10)动
7、静触头累积允许磨损厚度 真空断路器的触头常采取对接式触头。,图2-1 瓷套式真空断路器的 外形(互感器内置),二、真空断路器,2.真空断路器的结构 真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其他部件。下面以瓷套式真空断路器为例。,图2-2 瓷套式真空断路器的内部结构(互感器内置) 1上接线板 2触头 3灭弧室 4电流互感器 5下接线板 6绝缘拉杆,二、真空断路器,图2-3 瓷套式户外真空断路器的内部结构(互感器外置) 1上接线板 2灭弧室 3下接线板 4软连接 5支持瓷套 6电流互感器 7底架 8操作支架 9操动机构 10支柱 11过渡支柱,二、真空断路器,图2-4 真
8、空灭弧室的结构(瓷套式),3.真空断路器的主要技术指标 真空断路器的主要技术指标包括额定电压、最高工作电压、额定电流、额定开断电流、额定开断电流的次数、固有分闸时间、全开断时间、合闸时间等。,三、六氟化硫断路器,1. 六氟化硫(SF6)气体的特点 SF6气体是无色、无臭、不燃烧的惰性气体，重量是空气重的5135倍。SF6气体能在电弧间隙的游离气体中吸附自由电子，分子直径很大，碰撞游离机会减少，因此有优异的绝缘性能及灭弧能力。它的相对分子质量大，当空间容积缩小时，分子间吸力的压力值降低。1atm时，其沸点为-60，因此不易液化。 2.六氟化硫断路器的结构 六氟化硫断路器有瓷柱式结构和罐式结构。,
9、图2-6 瓷柱式六氟化硫断路器(下部为操动机构)的外形,三、六氟化硫断路器,(1)瓷柱式结构 这种结构的断路器采取积木式，系列性强，可用多个相同的单元灭弧室和支柱瓷套组成不同电压等级的断路器。 (2)罐式结构 这种结构将断路器与互感器装在一起，结构紧凑，抗地震和防污能力强。,图2-7 罐式六氟化硫断路器的外形,三、六氟化硫断路器,图2-8 罐式六氟化硫断路器的单相结构1接线端子 2上均压环 3出线瓷套管 4下均压环 5拐臂箱 6操动机构箱 7基座 8灭弧室 9静触头 10动触头 11壳体 12电流互感器 13盆式绝缘子,三、六氟化硫断路器,3.断路器的运行与维护 有人值班的变电站每值巡视不少于
10、一次，无人值班的变电站每周巡视不少于一次。 (1)断路器巡视检查项目 1)分、合闸位置指示正确，并与实际运行工况相符。 2)支持瓷绝缘子、断口瓷绝缘子及并联电容器瓷绝缘子无裂痕、破损及放电异声。 3)机构箱内各电气元件应运行正常、无渗漏，工作状态应与要求一致，箱门密封良好。 4)接地完好。 5) 引线接触部分无过热、变色，引线弛度适中。 6)SF6气体压力应在正常范围内，无漏气现象。,三、六氟化硫断路器,7)机械部分无卡涩、变形及松动现象。 8)二次部分应清洁，绝缘应良好。 9)断路器外观应清洁、无锈蚀、无杂物。 10) 低温时应注意加热器的运行情况。 11) 正常运行时应注意除潮装置的运行情
11、况。 (2) 断路器正常运行维护项目 1)不带电部分进行定期清扫。 2)配合设备停电机会，进行传动部位检查，清扫瓷绝缘子积存的污垢并处理缺陷。 3) 结合设备停电对所有摩擦部位填加润滑油。 4) 配合设备停电机会，检查各部位螺钉有无松动，发现松动时应及时拧紧。 5)配合设备停电机会，检查辅助开关触头，若有烧损，应及时更换。,三、六氟化硫断路器,(3)漏气分析及处理 断路器不允许在没有灭弧介质或灭弧介质不能满足要求的情况下开断或关合大电流。 1)密度继电器报警信号。 2)当SF6气体压力迅速下降或出现零表压时，应立即退出运行，并分析造成漏气的原因。 (4)微水检测 SF6气体中的水分会使绝缘件的
12、绝缘强度降低，也会间接造成设备的腐蚀。,三、六氟化硫断路器,4.额定参数 (1)环境参数 环境参数主要包括：环境温度(-3040)、相对湿度、海拔()、风速(不超过35m/s)、地震烈度(不超过8度)等。 (2)电气参数 电气参数主要包括：额定电压、额定电流、额定短路开断电流、额定短路关合电流(峰值)、额定短时耐受电流(热稳定电流)、额定短路持续时间(热稳定时间)、额定峰值耐受电流(动稳定电流)、额定失步开断电流、1min工频耐压、雷电冲击耐压(全波峰值)、合闸时间、分闸时间、额定操作顺序、机械寿命、年漏气率等。,四、空气断路器,1.空气断路器的特点及应用 空气断路器自20世纪40年代问世以来
13、，在20世纪5060年代迅速发展，广泛用于高压和超高压的电力系统中。它的主要特点是： 1)动作快，开断时间短。 2)具有较高的开断能力，可以满足电力系统所提出的较高额定参数和性能的要求。 3)可以采用积木式结构，系列性强。,四、空气断路器,2.空气断路器的故障 空气断路器在使用过程中有时会发生主触头不闭合或在闭合期间又自行断开的故障，给生产造成严重后果。经过检查，发现故障原因如下： 1)由于释能线圈经常通过大电流，造成漆包线老化，匝间短路，线圈过热，引起工作不稳定。 2)由于长期使用，造成分励弹簧变形，拉力减小，无法使分励触头恢复原位，造成断路器下一次无法吸合。 3)由于继电器长期处于高电压之
14、下，造成触头表面氧化，接触电阻变大，触头无法正常接通工作。 4)由于电动机中的定子、转子错位，互相摩擦，产生大量热量，引起电动机转速不稳，甚至停转，造成断路器不能正常工作。,五、断路器的操动机构,1.操动机构应具备的基本要求 断路器能否有效而可靠地动作，较大程度上取决于操动机构的性能和质量，所以根据断路器的不同，其配备的操动机构应满足以下几点要求： (1)具有足够的合闸功能 在实际工作中，操动机构的能量不会保持在额定值，而是在一定范围内变化。 (2)具有保持合闸功能 当操作命令持续时间短和操作功能配合时间短时，应有保持合闸机构，以保证合闸命令和操作功能消失后，断路器仍保持在合闸位置。,五、断路
15、器的操动机构,(3)具有较短的分闸时间 分闸时间的快慢应与操作者的动作快慢及下达命令的时间长短无关，要使分闸速度不致电弧重燃，应尽可能地缩短分闸时间，以减少短路故障存在的时间，提高电力系统的稳定性，从而尽可能减小故障范围。 (4)具有防跳跃装置 为了避免断路器合闸后出现连续多次合分现象，要采用机械的或电的方法使断路器分闸后不能任意分、合，以减少无谓的动作。 (5)具有联动装置 操动机构中有了联动装置，才能保证断路器的可靠性，从而使断路器处于一种状态时，避免因操动机构误动而受影响，一般操动机构应有分闸位置联锁、低气压与高气压联锁、弹簧机构中的位置联锁等。,五、断路器的操动机构,2.各类操动机构动
16、作的优缺点 (1)手动操作机构 手动操动机构的分合闸速度取决于人力大小和操作者的熟练程度。 (2)电动储能弹簧操动机构 弹簧操动机构是利用电动机使合闸弹簧压缩储能作为操作动力，其缺点是结构复杂，零部件较多，加工精度要求过高；其优点是分、合闸速度快，电动机功率小，不需要大容量直流电源，而且可交、直流两用。 (3)气动操动机构 气动操动机构是利用压缩机将空气压缩存在气缸内，由压缩空气推动操动机构中的气缸活塞，使断路器动作，其优点是动作快，操作平稳，直流电源功率小，短时失去电源仍能操作若干次，而且操作平稳可靠，不需大容量直流电源；其缺点是价格较高，工艺要求较严，需要压缩空气系统。,五、断路器的操动机构,(4)电磁操动机构 电磁操动机构是利用电磁铁作为操作动力，其特点是结构简单，动作可靠，但需大容量的直流电源，其优点是结构简单，工作可靠，
