牵引变电所2(断路器的运行与维护)课件

学习子情境学习子情境2 2v高压断路器的运行与维护高压断路器的运行与维护学习子情境2高压断路器的运行与维护主要内容主要内容一一.断路器的基本知识断路器的基本知识二二.常用断路器认识常用断路器认识三三.断路器的运行与维护断路器的运行与维护四四.高压断路器的操作高压断路器的操作主要内容一.断路器的基本知识二.常用断路器认识三.断路一、断路器的基本知识一、断路器的基本知识 断路器又叫高压开关，是指额定电压在1kV 以上，主要用于开断和关合导电回路的电器。断路器的作用及组成断路器的作用及组成3 1（一）断路器的作用一）断路器的作用 在系统正常运行时，切断和接通线路及各种电气设备空载或负载电流；当系统发生故障时，在继电保护装置的配合下，迅速切除故障电流；与自动装置配合，能完成自动重合闸任务，提高供电可靠性。（二）断路器的组成（二）断路器的组成 断路器的类型很多，但其结构总的来说，主要由五部分组成。（1)开断元件：开断元件是断路器的核心元件，包括触头、导电杆及灭弧室等。（2）支撑绝缘元件:指绝缘支柱绝缘子，它主要起对地绝缘及其支撑的作用。（3）传动元件:主要由连杆、绝缘杆、绝缘拐臂等组成，可将断路器的操作动力传输到导电杆及触头处，使断路器能进行分合闸。（4）操动元件:指能提供给断路器分合闸操作动力的装置。它有很多种类型，如电磁式、弹簧储能式、液压式、气动式等。（5）底座基础:指断路器安装在地面上或墙面上的构架基础。一、断路器的基本知识 断路器又叫高压开关，是指额定电压断路器的分类断路器的分类3 2（1 1）按灭弧介质分类按灭弧介质分类 油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器、固体产气断路器、磁吹断路器（2 2）按对地绝缘方式分类按对地绝缘方式分类 绝缘子支柱型结构、管型结构、全封闭式组合结构（3 3）按安装地点分类按安装地点分类 户外式断路器、户内式断路器断路器的分类32（1）按灭弧介质分类断路器的技术参数断路器的技术参数3 3（1）额定电压UN。额定电压是指高压断路器长期正常工作的电压，一般指线电压。（2）最高工作电压。考虑输电线路有电压降，线路供电端母线额定电压高于受电端母线额定电压，这样断路器可能在高于额定电压下长期工作。（3）额定电流IN。额定电流是指高压断路器在标准环境温度下，可以长期通过的、发热不超过允许值的最大负荷电流。其大小与断路器触头和导电部分截面密切相关。（4）额定开断电流INK（额定断流量）。额定开断电流是指在额定电压下，高压断路器能够可靠开断的最大电流，它表明了断路器的开断能力。（5）额定断流容量SNK。额定断流容量是一个综合参数，由于断路器的开断能力与开断电流和额定电压有关，所以它表示断路器的开断能力。对于三相电路有：断路器的技术参数33（1）额定电压UN。额定电压是指高压断路（6）热稳定电流。热稳定电流是指高压断路器在规定时间内（国标为4s）所允许通过的最大电流。（7）分闸时间。分闸时间是指在额定操作电压或压力下，从断路器接到分闸命令瞬间起到各相触头电弧完全熄灭为止的时间间隔。（8）合闸时间。合闸时间是指在额定电压或压力下，从断路器合闸线圈通电开始至各相触头刚接触瞬间为止的时间间隔。（9）自动重合闸无电流间隔时间。自动重合闸无电流间隔时间是指断路器第一次分闸、三相电弧完全熄灭起，至重合闸成功线路重新出现电流为止的时间间隔。（10）重合闸操作循环。（6）热稳定电流。热稳定电流是指高压断路器在规定时间内（国标 断路器的灭弧原理断路器的灭弧原理3 4（一）SF6断路器的灭弧原理（1 1）SF6SF6气体的特性气体的特性 SF6气体是一种无色、无臭、无毒和不可燃的惰性气体无色、无臭、无毒和不可燃的惰性气体，化学性能稳定，具有优良的灭弧性能。SF6气体的绝缘性能是空气的2.5-3倍，不会老化变质。SF6气体是一种重气体，密度约为空气的5倍，分子质量大，容易液化，因此SF6使用压力不宜太高，一般都应在1.5MPa以下。（2 2）SF6SF6气体的灭弧特性气体的灭弧特性SF6分子中完全没有碳元素。SF6气体中没有空气，可以避免触头氧化，大大延长了触头的电寿命。SF6在电弧作用下所形成的全部化学杂质在电弧熄灭后极短的时间内又能重新合成，这样既可消除对人体的危害，又可保证处于封闭中的SF6气体的纯度和灭弧能力。SF6气体是一种最好的电负性气体，能很快地吸附自由电子而结合成带负电的离子，又容易与正离子复合成中性粒子，去游离能力强。SF6气体的分解温度比空气的分解温度低，而所需要的分解能高。因此，SF6气体分子分解时吸收的能量多，对弧柱的冷却作用强。SF6气体中电弧的熄灭原理主要是利用SF6气体特异的热化学性能和强电负性等特性，因而使SF6气体具有强的灭弧能力。断路器的灭弧原理34（一）SF6断路器的灭弧原理（1）SF6（3 3）断路器的灭弧原理）断路器的灭弧原理SF6断路器灭弧原理断路器灭弧原理1-静触头；静触头；2-绝缘喷口；绝缘喷口；3-动触头；动触头；4-压气缸；压气缸；5-活塞活塞SF6断路器常采用单压气吹式原理灭弧，即在单一气压的SF6气体中，采用与触头并联的活塞装置，在分断的过程中，在喷口处形成气流，吹熄电弧。吹弧后SF6气体不能排向大气，即SF6气体必须处于一封闭的系统中。其灭弧原理如图所示。nSF6SF6断路器的灭弧原理断路器的灭弧原理（3）断路器的灭弧原理SF6断路器灭弧原理SF6断路器常采用 n真空断路器的灭弧原理真空断路器的灭弧原理真空断路器结构1-开断装置；2-绝缘支撑；3-传动机构；4-基座；5-操动机构如左图是真空断路器的结构图，主要由开断装置、绝开断装置、绝缘支撑、传动机构、基座及操动机构缘支撑、传动机构、基座及操动机构五部分组成。灭弧原理：真空电弧的熄灭是基于利用高真空介质的绝缘强度和在这种稀薄气体中电弧生成物（带电粒子和金属蒸气）具有很高的扩散速度，因而使电弧电流过流后，触头间隙的介质强度能很快恢复起来的原理实现的。真空断路器的灭弧原理真空断路器结构如左图是真空断路器的结构图断路器的操动机构断路器的操动机构3 5（1）电磁操动机构主要组成：主要组成：电磁操动机构主要由电气部分和机械部分组成。电气部分主要包括分闸线圈、合闸线圈、合闸接触器、辅助开关等；机械部分主要包括分、合闸保持机构和传动机构，如分闸弹簧、各种拐臂、连杆和转轴等。工作原理工作原理：是通过短时接通线圈电源，将电磁能转变为机械能作为合闸及分闸动力。因此，其机构为直接作用式机构，合闸线圈所需电流很大，达到几十安甚至几百安，跳闸线圈只需几安电流。一般所需电流均为直流，由于电磁操动机构能量受操作电源电压影响较大，不稳定，通电时间过长易烧坏线圈，因此基本被弹簧储能操动机构所替代。结构特点结构特点：1)结构简单，工作可靠，制造成本低。2）合闸线圈消耗的功率太大。3）体积笨重，合闸时间长。4）仅适用于10kV及35kV断路器。断路器的操动机构35（1）电磁操动机构主要组成：电磁操动机构（2）弹簧储能操动机构工作原理工作原理：利用电动机对合闸弹簧储能，并由合闸挈子保持。当断路器合闸时，利用合闸弹簧释放的能量操作断路器合闸，与此同时对分闸弹簧储能，并由分闸挈子保持，断路器分闸时利用分闸弹簧释放能量操作断路器分闸。组成组成：一般由储能系统、电磁系统和机械系统组成。弹簧储能操动机构的额定操作顺序为：弹簧储能操动机构的额定操作顺序为：1）断路器处于分闸位，分合闸弹簧均未储能；2）启动电动机（约7s）或手动对合闸弹簧储能；3）按合闸按钮使合闸弹簧释放能量，驱使断路器合闸（0.08s），并通过机械传动装置对分闸弹簧储能；4）断路器合闸后自动启动电动机对合闸弹簧储能；5）按分闸按钮使分闸弹簧释放能量驱使断路器分闸（0.04s），此后，操动机构按3）4）5）3）的动作顺序循环动作。（2）弹簧储能操动机构工作原理：利用电动机对合闸弹簧储能，并弹簧储能操动机构的结构特点是：1)所需电源容量小。2）暂时失去电源也能操作。3）交直流电源均可使用。4）具有成套性强，不需要配置其他附属设备。5）不受环境温度影响，性能稳定，运行可靠。6）没有油等污染问题，环保防火。7）对弹簧材料、结构、工艺要求高。8）合闸操作中，机构输出特性与断路器输出特性配合较差。9）结构较复杂，检测难度大。弹簧储能操动机构的结构特点是：二、常用断路器认识二、常用断路器认识真空断路器真空断路器1ZN42-27.5型真空断路器是一种专门为电气化铁路设计的户内、单相、单断口馈线断路器，采用手车式组合电器结构，配用CT-100型弹簧操动结构，其外形和结构图如图所示。ZN42-27.5型真空断路器总体结构图1-上出线座；2-绝缘子；3-结构箱；4-转轴；5-推动连锁装置；6-触头弹簧；7-绝缘拉杆；8-手车；9-接地装置；10-电流互感器；11-拐臂；12-下出线座；13-隔离触指；14-传动杆；15-灭弧室；16-绝缘支杆二、常用断路器认识真空断路器1ZN42-27.5型真空断路器ZN42-27.5型真空断路器结构特点：（1）真空灭弧室由一个金属筒与两个瓷管组成，触头被罩在灭弧室的金属壳体内，静导电杆固定在上出线座的法兰盘上，动导电杆通过波纹管、导向套与传动拐臂相连。灭弧室真空度为110-6 Pa以上。（2）采用铜铬合金触头，截流值5A，提高了开关的开断能力和抗烧损蚀能力，其额定电流可达25kA(16kA)，开断次数20次以上。（3）动、静触头开距26+2、26-1mm，触头超行程（触头弹簧压缩量）（3.55）mm，真空灭弧室尺寸更小。（4）动触头采用下拉式（分闸时动触头向下运动）。（5）传动系统结构简单，由平面四连杆结构和偏置的摇杆滑块结构组成。（6）上、下出线座是灭弧室通过两根环氧树脂绝缘子和两根绝缘支杆用螺栓和车架连成一个刚体，并与车架绝缘。车架由型钢和钢板弯制焊接组成。ZN42-27.5型真空断路器结构特点：（1）真空灭弧室由一（7）断路器小车与底板（轨道）间装有CS61型机构，通过一组四连杆与小车底架上的推进转轴相连，如图所示。推进联锁装置示意图1-手柄；2-定位销；3-联锁杆手柄；4-联锁推杆；5-连杆；6-钩板；7-转轴（7）断路器小车与底板（轨道）间装有CS61型机构，通过一 SF6断路器断路器2变电所中采用的SF6断路器通常有三种方式：（1）瓷柱式（2）落地罐式（3）手车式LN2-10型手车式SF6断路器1-上接线端；2-绝缘筒；3-下接线端；4-操动机构；5-小车；6-分闸弹簧 SF6断路器2变电所中采用的SF6断路器通常有三种方式：三、断路器的运行与维护三、断路器的运行与维护（一）高压断路器的巡视检查方法（一）高压断路器的巡视检查方法巡视高压断路器时，一般用目测、耳听、鼻嗅等方法进行巡视检查。嗅鼻法耳听法123目测法运行值班人员观察断路器的各个部位是否有异常现象，如变色、变形、破裂、松动、打火冒烟、闪络、渗漏油、油位 过高或过低以及气压过低等，都可通过目测检查出来。高压断路器正常运行时是无声音的，如果巡视时听到断路器内有异常声音，则应立即报告值班负责人，并作出相应的处理。巡视检查时，如果闻到焦臭味，应查找焦臭味来自何处，观察断路器本体过热部位，查看断路器端子箱，直至查明原因，并作出相应的处理。三、断路器的运行与维护（一）高压断路器的巡视检查方法嗅鼻法耳（二）常用断路器的正常巡视（二）常用断路器的正常巡视1.真空断路器的正常巡视内容（1）检查确认灭弧室无放电、异声、破损、变色。（2）检查确认绝缘子无断裂、裂纹、损伤、放电闪络痕迹和脏污现象。（3）检查确认拉杆、转轴、拐臂无变形、裂纹，轴销无脱落。（4）检查确认各引线连接部位接触良好，无发热变色现象。（5）检查确认分、合闸位置指示与运行工况相符。（6）检查确认端子箱电源开关完好，封堵良好，箱门关闭严密。（7）检查确认控制、信号电源正常投入，控制开关应在“远方”位置。（8）检查确认断路器弹簧操动机构正常储能。（9）检查确认基础无下沉、倾斜。（二）常用断路器的正常巡视1.真空断路器的正常巡视内容2.SF6断路器的正常巡视内容（1）检查确认SF6气体压力表或密度表在正常范围内。（2）检查确认绝缘套管无裂纹、破损，无放电痕迹和脏污现象。（3）检查确认各接头处接触良好，无过热变色断股现象。（4）检查确认分、合闸位置指示与实际运行方式相符。（5）检查断路器运行声音是否正常，断路器内无噪声和放电声。（6）检查确认各部分通道有无异常（漏气声、振动声）。（7）检查确认端子箱电源完好，封堵良好，箱门关闭严密。（8）检查确认各连杆、传动机构完好。（9）检查确认弹簧操动机构完好，弹簧应在储能状态。（10）检查确认控制、信号电源正常投入，控制开关应在“远方”位置。（11）检查确认基础无下沉、倾斜。（12）检查确认液压操动机构压力、油位正常，无渗漏油现象。2.SF6断路器的正常巡视内容（三）操动机构的正常巡视内容（三）操动机构的正常巡视内容1.液压操动机构正常巡视内容（1）检查确认机构箱开启灵活无变形，密封良好，无锈蚀、异味、凝露等，二次接线及端子排应无松动和异常现象。（2）检查确认断路器计数器动作正确。（3）检查确认储能电源开关位置正确。（4）检查确认机构压力表指示正常。（5）检查确认油箱、油位在上下限之间，无渗漏油。1.（6）检查确认油管及触头无渗油。（7）检查确认油泵正常、无渗漏。（8）检查确认行程开关无卡涩、变形。（9）检查确认活塞杆、工作缸无渗漏。（10）检查确认加热器正常完好，投（停）运正确。（三）操动机构的正常巡视内容液压操动机构正常巡视内容2.弹簧操动机构正常巡视内容（1）检查确认机构箱开启灵活无变形，密封良好，无锈蚀、异味、凝露等，二次接线及端子排应无松动和异常现象。（2）检查确认储能电源开关位置正确。（3）检查确认储能电动机运转正确。（4）检查确认分、合闸线圈无冒烟、异味、变色。（5）检查确认弹簧完好、正常。（6）检查确认二次接线压接良好，无过热、变色、断股现象。（7）检查确认加热器正常完好，投（停）运正确。（8）检查确认行程开关无卡涩、变形。（9）检查确认储能指示器指示正确。2.弹簧操动机构正常巡视内容（四）断路器的特殊巡视（四）断路器的特殊巡视 1.操作断路器时应重点巡视内容操作断路器时应重点巡视内容（1）根据电流、信号及现场机械指示检查断路器的位置。（2）有表计（实时监控）的断路器应逐相检查负荷和电流情况。（3）检查操动机构是否正常。（4）发现异常情况后，应立即通知检修人员进行有关的处理。2.断路器切断故障电流跳闸后（包括重合闸）应重点巡视内容断路器切断故障电流跳闸后（包括重合闸）应重点巡视内容（1）各引线及节点有无过热、烧伤和短路现象。（2）断路器本体各部件应完好，无松动、损坏，瓷套无破损、裂纹或闪络。（3）SF6气体压力是否正常，有无明显漏气。（4）液压机构各连接处有无渗漏油现象。（5）现场检查分合闸电气和机械指示装置三相是否一致，是否符合当时实际工况。（6）操动机构压力是否正常有无渗漏油等异常情况。（7）检查重合闸装置动作的方式，如果不正确，应查明原因。（8）断路器操作计数器动作是否正确。（9）检查油断路器油位是否正常，断口无验证的喷油现象，油色是否变黑。3.天气突变时户外断路器额检查天气突变时户外断路器额检查（1）大风天气。引线摆动情况及有无搭挂杂物。（2）雷雨天气。瓷套管有无放电闪络现象。（3）大雪天气。根据积雪融化情况，检查接头发热部位，及时处理悬冰。（4）温度骤变天气。气温骤降时，检查断路器油位应正常。液压操动机构和SF6断路器压力表指示值应在规定范围内，并应及时投入加热装置。检查连接导线应不过紧，管道应无冻裂等现象。气温骤升时，检查油断路器油位应不过高，并要注意及时调整油位。液压操动机构和SF6断路器压力表指示值应在规定范围内。（四）断路器的特殊巡视 1.操作断路器时应重点巡视内容四、高压断路器的操作四、高压断路器的操作（一）高压断路器的操作规定（一）高压断路器的操作规定p经检修或停止运行达一周以上的断路器，在投入运行前必须做一次远方控制的分、合闸试验，以保证断路器可靠合闸和分闸。试验时，断路器两侧的隔离开关应拉开，或小车断路器应在试验位置，以防试验时误送电。p断路器合闸时，若发生非全相合闸，应立即将已合上的相断开，重新操作合闸一次，如仍不正常，则应断开并查明原因。在分闸时若发生非全相分闸，应立即拉开控制电源，手动断开拒动相并查明原因。在缺陷未消除前，均不得进行第二次合、分闸操作。p考虑到操作人员的人身安全，所有断路器禁止带工作电压用手动机械进行分、合闸，或带工作电压就地操作按钮分、合闸。当断路器远方遥控跳闸失灵或发生人身及严重设备事故而来不及遥控断开断路器时，允许用手动机械分闸，或者就地操作按钮分闸。p操作前应检查断路器的控制回路、辅助回路、控制电源或储能机构已储能，具备运行操作条件。断路器运行中，当由于某种原因造成油断路器严重漏油、空气和SF6断路器气体压力异常（如突然降至零等），严禁对断路器进行停送电操作，应立即断开故障断路器的控制电源，及时采取措施，断开上一级断路器，将故障断路器退出运行，以防止断路器慢分、慢合，造成断路器爆炸。p断路器检修时必须拉开断路器交、直流操作电源，弹簧机构应释放储能，以免检修时引起人员伤亡。检修后的断路器必须放在分开位置，以免送电时造成带负荷合隔离开关的误操作事故。p断路器检修后恢复运行时，操作前应检查为保证人身安全所设置的安全措施确已拆除，断路器分、合闸位置指示正确。手车式断路器在推入前，必须检查确认回路无接地线，电抗器在拉开位置。恢复操作前应检查确认控制回路、辅助回路控制电源、液（气）压操作压力正常，储能机构已储能，即具备运行操作条件。对油断路器还应检查油色、油位是否正常，SF6断路器检查SF6气体压力是否在规定范围之内。四、高压断路器的操作（一）高压断路器的操作规定1.断路器的遥控操作断路器的遥控操作 在控制室、控制柜上将开关转换到远方位置，由供电调度人员远距离对断路器进行的操作称为遥控操作，一般情况下，对断路器进行的操作均为遥控操作。2.断路器的远控操作断路器的远控操作 在控制室、控制柜上将开关转换到当地位置，通过断路器控制开关对断路器进行的操作称为远控操作。用控制开关进行合闸操作时，先将控制开关顺时针方向扭转45至“合闸”位置，当红灯亮、绿灯灭时，手松开控制开关，控制开关自动反时针方向返回45，合闸操作完成。当用控制开关进行分闸操作时，先将控制开关逆时针方向扭转45至“分闸”位置，当绿灯亮、红灯灭时，手松开控制开关，控制开关自动顺时针方向返回45，分闸操作完成。应指出的是应指出的是，操作控制开关时，操作应到位，停留时间适当，以信号灯亮、灭为准，同时监视电流表，待红（绿）灯亮后再松开，不要过快松开控制开关，防止分、合闸操作失灵。操作控制开关时，不要用力过猛，以免损坏控制开关。3.断路器的近控操作断路器的近控操作 在断路器现场控制箱内对断路器进行分合闸控制称为近控操作，断路器的近控操作主要用于断路器检修中的调试操作。操作时，因先将操作方式选择开关置于“就地”位置，然后操作控制开关或控制按钮对断路器进行操作。当完成操作后应将选择开关复位到“远方”位置。近控操作方式下，断路器的自动跳闸回路被切断，一旦线路或元件故障将无法切除。因此，只有在远控操作失灵且系统急需操作的情况下方可采取近控操作断路器分闸，而不得用此方式对线路或设备进行送电操作。断路器远控失灵时，现场规定允许进行近控操作时，必须三相同时操作，不得进行单相操作。（二）高压断路器的操作方法（二）高压断路器的操作方法1.断路器的遥控操作（二）高压断路器的操作方法4.断路器操作后的位置检查断路器操作后的位置检查 断路器操作后的位置检查，应通过断路器红绿灯指示变化、电流表（电压表、功率表）指示变化、断路器三相位置指示变化等方面判断。远控操作的断路器，至少应有两个及以上指示已发生对应变化，才能判断该断路器已操作到位。装有三相表计的断路器应检查三相表计。现场检查断路器机械位置指示时，应根据断路器三相分合闸机械位置指示器的指示，确认断路器分、合闸位置状态，同时还应检查分、合闸弹簧的状态及断路器传动机构水平拉杆或外拐臂的位置变化，以确认断路器分、合闸实际位置。4.断路器操作后的位置检查