開關(guān)電器的作用是正常工作情況下可靠地接通或斷開電路,在不同運行方式時進行切換操作,當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障時迅速切除故障部分,以保證非故障部分的正常運行,在設(shè)備檢修時隔離帶電部分,以保證工作人員的安全。
開關(guān)電器按所在電壓等級分為高壓開關(guān)電器和低壓開關(guān)電器。
小編先從基礎(chǔ)開始,后期陸續(xù)開展高低壓系統(tǒng)的串聯(lián)講解,本篇*先介紹高壓開關(guān)電器中*常用的高壓斷路器;
一、 電弧的產(chǎn)生
先說“電弧”,當(dāng)電器斷開電路時,如果電壓在10~20V,電流在80~100mA以上時,觸頭*會產(chǎn)生電弧,尤其在高壓開關(guān)開斷過程中的一個必然現(xiàn)場。電弧燃燒時,其溫度可達到10000℃,會燒壞觸頭,導(dǎo)致觸頭熔焊,甚至燒傷操作人員。電弧的存在延長了開關(guān)電器開斷故障電路的時間,高溫將使觸頭表面熔化和蒸化,燒壞絕緣材料,在電動力、熱力作用下移動,產(chǎn)生飛弧,事故擴大。
既然它的存在是有害的,那怎么能讓電弧熄滅?電弧游離的力大于去游離,電弧電流增加,燃燒更熾熱;若兩者作用持平,電弧*穩(wěn)定燃燒;若游離的力小于去游離,則電弧電流減少,電弧熄滅。
在開關(guān)電器中熄滅交流電弧有幾種方法:
1)速拉滅弧法,迅速拉長電弧,減小弧柱中的電位梯度,增加電弧與周圍介質(zhì)的接觸面積,加強冷卻和擴散作用;
2)冷卻滅弧法,減低電弧的溫度,可削弱熱游離,增強帶電介質(zhì)點的復(fù)合作用,有助于電弧熄滅。
3)吹弧滅弧法,吹弧時電弧被拉長變細,電弧溫度下降,游離減弱。
4)多斷口滅弧法,多個斷口將電弧分割成多個相串聯(lián)的小護短段,使弧隙電阻增大,縮短滅弧時間。
滅弧
5)長弧切斷法,將一個金屬柵滅弧罩,將電弧分為多個串聯(lián)的短弧來滅弧。
6)用耐高溫金屬材料制作觸頭,用熔點高、熱導(dǎo)率高和熱容量大的耐高溫金屬制作觸頭,可以減少熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸氣,有利于電弧熄滅。
所以在高壓開關(guān)中,廣泛采用壓縮空氣、六氟化硫(SF6)氣體、真空等作為滅弧介質(zhì)。
二、高壓斷路器
高壓斷路器是用來開斷和接通負荷電路,以及開斷故障電路,防止事故擴大,保證安全運行。斷路器不僅能接通或斷開負荷電流,還能斷開短路電流,因此斷路器的基本要求:具有足夠的開斷能力;有盡可能短的切斷時間;具有足夠的機械強度和良好的穩(wěn)定性能;
1. 常見斷路器的分類:
1)油斷路器:油作為其滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì),可配用電磁、彈簧操作機構(gòu)。
2)壓氣式斷路器:以壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)和弧隙絕緣介質(zhì),有專用的空氣壓縮系統(tǒng),操作機構(gòu)與斷路器合為一體。
3)真空斷路器:以真空為滅弧介質(zhì),由操動機構(gòu)、支撐絕緣子和真空滅弧室組成。
4)六氟化硫(SF6)斷路器:SF6氣體是一種無色無味、無毒且不易燃的惰性氣體,不含碳元素也不含氧氣,化學(xué)性能相當(dāng)穩(wěn)定。
目前常用的真空斷路器,可連續(xù)多次操作,開斷性能好,滅弧迅速,開斷時間短。滅弧室不需要檢修;噪聲低,運行費用低;
2.高壓斷路器型號:
1)產(chǎn)品字母代號,用下列字母表示:S—少油斷路器;D—多油斷路器;K—空氣斷路器;L—六氟化硫斷路器;Z—真空斷路器;Q—產(chǎn)氣斷路器;C—磁吹斷路器。
2)裝置地點代號;N—戶內(nèi),W—戶外。
3)設(shè)計系列順序號;以數(shù)字1、2、3……表示。
4)額定電壓,kV。
5)其它補充工作特性標(biāo)志,G—改進型,F(xiàn)—分相操作。
6)額定電流,A。
7)額定開斷電流,kA。
3.高壓斷路器的技術(shù)參數(shù):
1)額定電壓, 是斷路器長時間運行時能承受的正常工作電壓。
2)額定電流, 是斷路器長期通過的工作電流,它也決定了斷路器觸頭及導(dǎo)電部分的截面。
3)額定開斷電流, 是斷路器在額定電壓下能正常開斷*大短路電流的有效值,它表征斷路器的開斷能力。
4)關(guān)合電流, 保證斷路器能關(guān)合短路而不至發(fā)生觸頭熔焊或其他損傷,所允許接通的*大短路電流。
5)動穩(wěn)定電流, 在斷路器合閘位置時,允許通過的短路電流*大峰值。是斷路器的極限通過電流。
6)熱穩(wěn)定電流, 在規(guī)定的某一段時間內(nèi),允許通過斷路器的*大短路電流,表明了斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。
7)全開斷時間,是指斷路器接到分閘命令瞬間起到各項電弧完全熄滅為止的時間間隔。表明了斷路器開斷過程快慢的主要參數(shù)。
8)合閘時間,是指斷路器從操動機構(gòu)接到合閘命令瞬間起到斷路器接通為止所需時間。一般合閘時間大于分閘時間。