大連理工高壓電力技術(shù)畢業(yè)論文

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題 目： 高壓開(kāi)關(guān)技術(shù) 學(xué)習(xí)中心：江蘇無(wú)錫江陰奧鵬學(xué)習(xí)中心 層 次：專(zhuān)科起點(diǎn)本科 專(zhuān) 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 年 級(jí)：2011 年 春季 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生： 趙一建 指導(dǎo)教師： 胡楠 完成日期： 2013 年 1 月 13 日內(nèi)容摘要隨著電網(wǎng)建設(shè)的投資力度的不斷加大，“十二五”期間各電網(wǎng)最大負(fù)荷增長(zhǎng)速度將高于用電量增長(zhǎng)速度。電力設(shè)備正朝著大型化、自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展。高壓開(kāi)關(guān)是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護(hù)設(shè)備,在電網(wǎng)中的作用至關(guān)重要,其故障帶來(lái)的后果是十分嚴(yán)重的。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障,即使只引起生產(chǎn)設(shè)備短暫的停止工作,也會(huì)造成巨大的損失。

2、高壓開(kāi)關(guān)市場(chǎng)需求形勢(shì)依然看好，有望繼續(xù)保持平穩(wěn)、快速、健康增長(zhǎng)。本論文所要研究的高壓開(kāi)關(guān)技術(shù)，了解高壓開(kāi)關(guān)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)幾年的發(fā)展趨勢(shì)，以及國(guó)內(nèi)、外高壓開(kāi)關(guān)發(fā)展情況，及高壓開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)、工作原理、電氣特性等；結(jié)合工作實(shí)際分析其常見(jiàn)故障；結(jié)合工作實(shí)際通過(guò)故障分析結(jié)果給出相應(yīng)的解決方案。關(guān)鍵詞：負(fù)荷開(kāi)關(guān)；斷路器； SF6；操動(dòng)機(jī)構(gòu)；彈簧目 錄內(nèi)容摘要I1 緒論11.1 高壓開(kāi)關(guān)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)11.2 國(guó)外高壓開(kāi)關(guān)的發(fā)展情況21.3 我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)的發(fā)展情況31.4 本論文的主要工作42 高壓開(kāi)關(guān)概述52.1 高壓斷路器特點(diǎn)與組成結(jié)構(gòu)52.2高壓六氟化硫斷路器操作機(jī)構(gòu)及工作原理62.3 電氣特性83

3、 常見(jiàn)故障分析103.1 運(yùn)行狀況概述103.2 高壓斷路器常見(jiàn)故障及分析104 解決方案124.1 檢測(cè)與診斷124.2 故障解決辦法134.2.1 處理步驟134.2.2 確定故障處理14結(jié)論15參考文獻(xiàn)161 緒論1.1 高壓開(kāi)關(guān)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 電力系統(tǒng)是一個(gè)很大的實(shí)時(shí)工作系統(tǒng)。它的發(fā)電、變電、輸電、用電是在同一瞬間完成的，隨著電力系統(tǒng)的覆蓋范圍越來(lái)越廣、電力機(jī)組的容量越來(lái)越大、供用電及電力系統(tǒng)安全性要求越來(lái)越高，需要電力系統(tǒng)能夠用很完備的自動(dòng)控制方式來(lái)協(xié)調(diào)。要讓先進(jìn)的控制系統(tǒng)最終能夠?qū)崿F(xiàn)控制，配備較為新型的斷路器、組合電器是提高運(yùn)行可靠性的重要措施之一。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備是主要用于關(guān)合與開(kāi)

4、斷正?；蚬收想娐?、或用于隔離高壓電源的電器，它的發(fā)展很迅猛。目前，開(kāi)關(guān)產(chǎn)品已從初期的油斷路器、空氣開(kāi)關(guān)，進(jìn)入到了真空斷路器和SF6斷路器及其成套設(shè)備（GIS）為主的新時(shí)代；設(shè)備電壓等級(jí)也從交流12kv、40.5kv提升到750kv，并正在向1100kv特高電壓等級(jí)發(fā)展；機(jī)械加工從最基礎(chǔ)的工藝手段發(fā)展到具有適合規(guī)?；?、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的大型數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性生產(chǎn)線及專(zhuān)用工藝裝備；產(chǎn)品性能從僅能滿足近距離機(jī)械連鎖操作，向可以遠(yuǎn)距離、無(wú)人值守的自動(dòng)遙控、遙測(cè)操作發(fā)展；產(chǎn)品滅弧機(jī)理、滅弧室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研發(fā)更為科學(xué)、先進(jìn)，也更安全可靠；產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了真正意義上的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，產(chǎn)品主要技術(shù)性能越來(lái)越進(jìn)步、完善。

5、隨著電力系統(tǒng)對(duì)配電系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性要求的提高，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的性能要求也越來(lái)越高。為了滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)高質(zhì)量產(chǎn)品的需求許多研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)部門(mén)做了大量的卜作;另外，基礎(chǔ)理論，材料技術(shù)、生產(chǎn)工藝、加工工藝和新技術(shù)的應(yīng)用，也使得高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的技術(shù)水平有了很大的進(jìn)步。這些綜合起來(lái)大概有以下7個(gè)因素: (1)環(huán)保。六氟化硫氣體由于其優(yōu)良的絕緣和滅弧性能，日前在高壓電器中得到了廣泛的應(yīng)用，全球生產(chǎn)的六氟化硫氣體約50%用于電力行業(yè)其中80%用于高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備。但由于1997年京都議定書(shū)的簽署使各國(guó)在逐步停止或減少六氟化硫電器的使用，日前尚未找到合適的替代氣體，六氟化硫氣體在電器生產(chǎn)中仍然有著其不可替代的作

6、用。(2)新介質(zhì)、新材料的應(yīng)用。對(duì)于戶外產(chǎn)品而言，環(huán)境適應(yīng)性能的提高(污穢，濕熱，高海拔，鹽霧和大氣污染)是至關(guān)重要的，因此耐紫外線、強(qiáng)度高和自潔型的新型有機(jī)絕緣材料也在戶外產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用，比如新型的戶外環(huán)氧樹(shù)脂、戶外硅橡膠、聚氨醋、陶瓷等新型材料等等;另外，金屬防腐技術(shù)也是高壓開(kāi)關(guān)廠家重點(diǎn)研究的課題。 真空斷路器由于其優(yōu)良的滅弧性能和少維護(hù)、免維護(hù)的特點(diǎn)，尤共是小型化、低重燃的真空滅弧室的應(yīng)用，在戶外配電斷路器中所占比例越來(lái)越高。 (3)免維護(hù)。目前免維護(hù)產(chǎn)品(15一20年使用周期)的研究與開(kāi)發(fā)是高壓電器生產(chǎn)廠家的目標(biāo)和方向。目前，用于六氟化硫斷路器/重合器的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)可以做到200

7、0次到500。次，用于真空斷路器/重合器的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)基本上可以做到1000次機(jī)械穩(wěn)定性，電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)(含永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu))可以做到5000次機(jī)構(gòu)壽命，基本可以滿足大多數(shù)用戶的需求。但是控制永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的電容器、蓄電池和電子設(shè)備的使用壽命只能達(dá)到7年左右與設(shè)備本體的要求并不匹配。 (4)小型化。目前，復(fù)合絕緣技術(shù)、氣體絕緣技術(shù)和小型化真空滅弧室的使用，使得戶外配電設(shè)備的尺寸和重量與以前相比大幅度減小。同時(shí)，電子測(cè)量控制設(shè)備的發(fā)展，使電流傳感器和電容式分壓器在高壓電器產(chǎn)品中的應(yīng)用成為可能，進(jìn)一步減小了高壓電器的體積。 (5)組合電器。戶外配電開(kāi)關(guān)設(shè)備的使用過(guò)程中，經(jīng)常需要多種高壓電器同時(shí)使用，因此許

8、多廠家經(jīng)常將兩種以上的電器產(chǎn)品組合使用，如斷路器一隔離開(kāi)關(guān)組合電器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)一隔離開(kāi)關(guān)組合電器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)一熔斷器組合電器等等，一方而降低了成本，另一方面方便了用戶的安裝和使用。 (6)最優(yōu)人機(jī)關(guān)系。將操動(dòng)簡(jiǎn)便可靠、電動(dòng)遙控操動(dòng)、清晰的狀態(tài)指不融人到開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)中，同時(shí)模塊化的設(shè)計(jì)，插接式安裝方式，二次系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線使得現(xiàn)場(chǎng)快速安裝成為可能，同時(shí)免維護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備和自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)極大的減少了運(yùn)行人員的工作量。新型的控制器及配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)可以將開(kāi)關(guān)的狀態(tài)即時(shí)傳送到運(yùn)行管理人員的電腦上，以及四遙系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)大大減少了運(yùn)行人員的工作量。 (智能化。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的翎能化是“十五”時(shí)期裝備工業(yè)集傳統(tǒng)的機(jī)械裝置與電子產(chǎn)

9、品、電子技術(shù)相結(jié)合的機(jī)電一體化新一代產(chǎn)品，鉀能化既是一個(gè)個(gè)體又是一個(gè)系統(tǒng)。迄今為止，智能化只是一個(gè)泛指，相關(guān)行業(yè)并無(wú)一個(gè)規(guī)范的術(shù)語(yǔ)和定義。對(duì)于一個(gè)元件來(lái)講，可以理解是按照智能化的要求植人一個(gè)或多個(gè)元素或者功能，如傳感器、通訊接日等;對(duì)于開(kāi)關(guān)成套設(shè)備，如配電設(shè)備、開(kāi)關(guān)柜等，則可理解是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的綜合要求，諸如自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)化、四遙、在線監(jiān)測(cè)等。 1.2 國(guó)外高壓開(kāi)關(guān)的發(fā)展情況世界上高壓開(kāi)關(guān)的生產(chǎn)主要集中在歐洲幾大公司（如西門(mén)子、ABB、Alston等）和日本幾大公司（如三菱、東芝、日立等），它們的產(chǎn)品基本上代表了世界發(fā)展水平。2004年法國(guó)Alston公司研制出了采用真空和SF6復(fù)合式滅弧室的14

10、5kv等級(jí)的高壓斷路器，降低了高壓斷路器的外形尺寸和操作功，提高開(kāi)斷能力，增強(qiáng)電氣特性，縮短燃弧時(shí)間。日本東芝公司生產(chǎn)的GIS封閉式組合電器緊實(shí)小型化，防止環(huán)境污染，操作安全，維護(hù)方便。德國(guó)西門(mén)子公司在生產(chǎn)傳統(tǒng)高壓開(kāi)關(guān)的同時(shí)研制出第二代熱膨脹滅弧室和雙向運(yùn)動(dòng)觸頭系統(tǒng)，對(duì)提高產(chǎn)品操作壽命有很大的益處。隨著緊湊型高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的興起，歐洲幾大公司如ABB、西門(mén)子、Alston都競(jìng)相推出此類(lèi)產(chǎn)品，它比起普通空氣絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備可節(jié)省占地面積60%，又比GIS節(jié)省大量費(fèi)用。這些公司共有的特點(diǎn)是產(chǎn)品更新?lián)Q代快，研究費(fèi)用的投入比例較大，并且建立了強(qiáng)大的試驗(yàn)研究基地，這也是我國(guó)和他們之間最大的差距。1.3 我國(guó)高

11、壓開(kāi)關(guān)的發(fā)展情況國(guó)內(nèi)開(kāi)關(guān)產(chǎn)品生廠商主要分布在東部沿海地區(qū)和陜西、甘肅、河北、河南等中西部地區(qū)；其中包括國(guó)內(nèi)知名的“五大開(kāi)”大型國(guó)有企業(yè)，即北京開(kāi)關(guān)廠、平頂山天鷹集團(tuán)有限責(zé)任公司、西安高壓開(kāi)關(guān)廠、上海華通開(kāi)關(guān)廠、沈陽(yáng)高壓開(kāi)關(guān)有限責(zé)任公司。還有很多如天水長(zhǎng)城開(kāi)關(guān)廠等中型國(guó)有企業(yè)、新興民企、及合資企業(yè)。我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)行業(yè)經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展已建立了品種齊全、參數(shù)性能與國(guó)際接軌的產(chǎn)品體系，這些產(chǎn)品在品種、性能、質(zhì)量、數(shù)量及生產(chǎn)能力等方面，基本可以滿足我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展和城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造要求，不少產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。我國(guó)在20世紀(jì)70年代末開(kāi)始引進(jìn)法國(guó)MG公司500kv SF6瓷柱式氣體斷路器設(shè)計(jì)制造技術(shù)

12、，80年代又引進(jìn)了日本三菱和日立公司500kv SF6氣體斷路器和封閉式組合電器（GIS）的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。目前國(guó)產(chǎn)500kv氣體斷路器已在電網(wǎng)中大量使用，500kv封閉式組合電器在大型電站、變電所運(yùn)行，110kv、220kv和330kv封閉式組合電器也在電網(wǎng)中大量使用。隨著我國(guó)城市電網(wǎng)建設(shè)速度加快，封閉式組合電器將得到大量的運(yùn)用，但相比國(guó)外產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)封閉式組合電器和氣體斷路器在可靠性、密封性和運(yùn)行業(yè)績(jī)方面還存在較大的差距，零部件的質(zhì)量問(wèn)題比較突出，配套能力差，在很大程度上制約了我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)電器的發(fā)展。在我國(guó)輸配電系統(tǒng)中，60年代使用多油斷路器、空氣斷路器，技術(shù)較落后，1968年華光電子管廠研制

13、出第一只運(yùn)用于商品化的真空開(kāi)關(guān)管，但由于各種原因與國(guó)外的產(chǎn)品質(zhì)量相差甚遠(yuǎn)。70年代初，我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)第一臺(tái)SF6斷路器。經(jīng)過(guò)20多年的努力發(fā)展，現(xiàn)在我國(guó)的電力系統(tǒng)中高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備幾乎全部使用SF6斷路器和真空斷路器。 目前我國(guó)以40kV電壓等級(jí)為界，40kV以上高壓開(kāi)關(guān)全部使用SF6斷路器，40kV以下以真空斷路器為主。SF6斷路器分為兩種結(jié)構(gòu)，一種為罐式，目前在電網(wǎng)中運(yùn)行的252kV,363kV,550kV罐式SF6斷路器已有數(shù)百臺(tái)，它以其優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)能力，系統(tǒng)配套性和高運(yùn)行可靠性得到用戶的認(rèn)可。另一種為瓷柱式，它可以通過(guò)靈活串接方式獲得任意電壓額定值，加之低成本，使其在500kV以下的超高壓

14、領(lǐng)域顯示出優(yōu)勢(shì)。 真空開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于40kV以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)內(nèi)，分為真空斷路器和真空接觸器兩種。目前我國(guó)110kV雙斷真空斷路器已研制成功，它是由單斷口真空斷路器串接而成。真空接觸器則主要用于中、低壓配電系統(tǒng)中。 1.4 本論文的主要工作本文首先介紹的是選題背景，高壓開(kāi)關(guān)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)幾年的發(fā)展趨勢(shì)，以及國(guó)內(nèi)、外高壓開(kāi)關(guān)發(fā)展情況，提出目前我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)發(fā)展的不足之處。.介紹所研究高壓開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)、工作原理、電氣特性等；結(jié)合工作實(shí)際分析其常見(jiàn)故障；結(jié)合工作實(shí)際通過(guò)故障分析結(jié)果給出相應(yīng)的解決方案。2 高壓開(kāi)關(guān)概述變配電中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路，稱(chēng)為一次電路或一次回路，亦稱(chēng)主電路。一次電路中所

15、有的電氣設(shè)備，稱(chēng)為一次設(shè)備。凡用來(lái)控制、指示、監(jiān)測(cè)和保護(hù)一次設(shè)備運(yùn)行的電路，稱(chēng)為二次回路或二次電路，亦稱(chēng)副電路。干凈電路通常在互感器的二次側(cè)。二次電路中的所有電氣設(shè)備，稱(chēng)為二次設(shè)備。一次設(shè)備按其功能來(lái)分，可分以下幾類(lèi)：（1）變換設(shè)備 其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來(lái)改變電壓或電流等，例如電力變壓器、電流互感器、電壓互感器等。（2）控制設(shè)備 其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來(lái)控制一次設(shè)備的投入和切除，例如各種高低壓開(kāi)關(guān)。（3）保護(hù)設(shè)備 其功能是用來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)電流和過(guò)電壓等的保護(hù)，例如熔斷器和避雷器等。（4）補(bǔ)償設(shè)備 其功能是用來(lái)補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無(wú)功功率，以提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，例如并聯(lián)電容器。（

16、5）成套設(shè)備 它是按一次電路接線方案的要求將開(kāi)關(guān)一次設(shè)備及二次設(shè)備組合為一體的電氣裝置，例如高壓開(kāi)關(guān)柜、低壓配電屏、動(dòng)力和照明配電箱等。2.1 高壓斷路器特點(diǎn)與組成結(jié)構(gòu)高壓斷路器（high-voltage circuit-breaker，文字符號(hào)為QF）的功能是，不僅能通斷正常的負(fù)荷電流，而且能接通和承受一定時(shí)間的短路電流，并能在保護(hù)裝置作用下自動(dòng)跳閘，切除短路故障。高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，它既要根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行要求，將一部分電氣設(shè)備或線路投入或退出運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)為備用或檢修狀態(tài)，又要在電氣設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作高壓斷路器將故障部分從電網(wǎng)中迅速切除，保護(hù)電網(wǎng)的無(wú)故障部分

17、得以正常運(yùn)行。因此，高壓斷路器及其運(yùn)行可靠性直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和供電質(zhì)量，在電力系統(tǒng)中起著十分重要的作用。高壓斷路器按功能可分為以下幾部分：導(dǎo)電部分：斷路器導(dǎo)通電流的部分。它允許通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的正常負(fù)荷電流和一定時(shí)間的異常電流，如過(guò)負(fù)荷電流和短路電流。絕緣部分：保證斷路器電氣絕緣的部分。它包括三個(gè)基本方面，即對(duì)地絕緣、相間絕緣和斷口絕緣。接觸系統(tǒng)和滅弧裝置：執(zhí)行電路的開(kāi)斷和關(guān)合的部分。它表征斷路器的合閘和分閘的能力。操作系統(tǒng)：促使觸頭分?jǐn)嗪徒油ǖ牟糠?。它賦予斷路器以規(guī)定程序的動(dòng)作以及一定的動(dòng)作時(shí)間和速度。高壓斷路器按其采用的滅弧介質(zhì)分，有油斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器以及壓縮空

18、氣斷路器、磁吹斷路器等，其中過(guò)去應(yīng)用最廣的是油斷路器，但現(xiàn)在它已在很多場(chǎng)所被真空斷路器和六氟化硫斷路器所取代。油斷路器現(xiàn)在主要在原有的老配電裝置中繼續(xù)使用。油斷路器按其油量多少和油的功能，又分多油和少油兩大類(lèi)。多油斷路器的油量多，其油一方面作為滅弧介質(zhì)，另一方面又作為相對(duì)地甚至作為相與相之間的絕緣介質(zhì)。裝置中廣泛采用少油斷路器。下面重點(diǎn)介紹我國(guó)過(guò)去廣泛應(yīng)用的SN1010型戶內(nèi)少油斷路器及現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的六氟化硫斷路器和真空斷路器。高壓斷路器全型號(hào)的表示和含義如下：2.2高壓六氟化硫斷路器操作機(jī)構(gòu)及工作原理六氟化硫斷路器是利用SF6氣體作滅弧和絕緣介質(zhì)的一種斷路器。SF6是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且不

19、易燃的惰性氣體。在150以下時(shí)，化學(xué)性能相當(dāng)穩(wěn)定，但它在電弧高溫作用下要分解，分解出氟有較強(qiáng)的腐蝕性和毒性，且能與觸頭的金屬離子化合為一種具有絕緣性能的白色粉末狀的氟化物。因此這種斷路器的觸頭一般都設(shè)計(jì)成具有自動(dòng)凈化的功能。然而由于上述的分解和化合作用所產(chǎn)生的活性雜質(zhì)，大部分能在電弧熄滅后幾個(gè)微秒的極短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)還原。SF6不含碳元素，這對(duì)于滅弧和絕緣介質(zhì)來(lái)說(shuō)是極為優(yōu)越的特性。前面介紹的油斷路器是用油作滅弧和絕緣介質(zhì)的，而油在電弧高溫作用下要分解出碳，使油中的含碳里增高，從而降低了油的絕緣和滅弧性能。因此油斷路器在運(yùn)行中需要經(jīng)常監(jiān)視油色，適時(shí)分析油樣，必要時(shí)要換新油。而SF6斷路器就無(wú)此麻煩。

20、SF6又不含氧元素，因此它也不存在使金屬觸頭氧化的問(wèn)題。因此SF6斷路器較之空氣斷路器，其觸頭的磨損較少，使用壽命增長(zhǎng)。SF6除了具有上述優(yōu)良的物理、化學(xué)性能外，還具有優(yōu)良的電絕緣性能。在300kPa下，其絕緣強(qiáng)度與一般絕緣油的絕緣強(qiáng)度大體相當(dāng)。特別優(yōu)越的是SF6在電流過(guò)零時(shí)，電弧暫時(shí)熄滅后，具有迅速恢復(fù)絕緣強(qiáng)度的能力，從而使電弧難以復(fù)燃而很快熄滅。SF6斷路器的結(jié)構(gòu)，按其滅弧方式分，有雙壓式和單壓式兩大類(lèi)。雙壓式具有兩個(gè)氣壓系統(tǒng)，壓力低的作為絕緣，壓力高的作為滅弧。單壓式只有一個(gè)氣壓系統(tǒng)，滅弧時(shí)，SF6的氣流靠壓氣活塞產(chǎn)生。斷路器的靜觸頭和滅弧室中的壓氣活塞是相對(duì)固定不動(dòng)的。跳閘時(shí)，裝有動(dòng)觸

21、頭和絕緣噴嘴的氣缸由斷路器操作機(jī)構(gòu)通過(guò)連桿帶動(dòng)，離開(kāi)靜觸頭，造成氣缸與活塞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，壓縮SF6，使SF6通過(guò)噴嘴吹弧，從而使電弧迅速熄滅。操作機(jī)構(gòu)是高壓斷路器的重要組成部分。帶觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)電器，只有通過(guò)觸頭的分、合閘動(dòng)作才能達(dá)到開(kāi)斷與關(guān)合電路的目的，因此必須依靠一定的機(jī)械操作系統(tǒng)才能完成。斷路器的操作機(jī)構(gòu)由儲(chǔ)能單元、控制單元和力傳遞單元組成。傳統(tǒng)的高壓斷路器都是帶觸頭的電器，通過(guò)觸頭的分、合動(dòng)作達(dá)到開(kāi)斷與關(guān)合的目的，因此必須依靠一定的機(jī)械操作系統(tǒng)才能完成。在斷路器本體以外的機(jī)械操動(dòng)裝置稱(chēng)為操動(dòng)機(jī)構(gòu)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)與斷路器動(dòng)觸頭之間連接的傳動(dòng)部分稱(chēng)為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)。高壓SF6斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)有多種

22、型式，如彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)、液壓彈簧機(jī)構(gòu)等。根據(jù)滅弧室承受的電壓等級(jí)和開(kāi)斷電流的差異，SF6產(chǎn)品選用彈簧機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)或液壓機(jī)構(gòu)。彈簧機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)各自的特點(diǎn)比較見(jiàn)表-1。表-1 機(jī)構(gòu)類(lèi)型比較項(xiàng)目彈簧機(jī)構(gòu)氣動(dòng)彈簧機(jī)構(gòu)液壓機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能與傳動(dòng)介質(zhì)螺旋壓縮彈簧/機(jī)械壓縮空氣/彈簧壓縮性流體/機(jī)械氮?dú)?液壓油壓縮性流體/非壓縮性流體適用的電壓等級(jí)40.5KV252KV126KV550KV126KV-550KV出力特性硬特性，反應(yīng)快，自調(diào)整能力小軟特性，反應(yīng)慢，有一定自調(diào)整能力硬特性，反應(yīng)快，自調(diào)整能力大對(duì)反力，阻力特性反應(yīng)敏感，速度特性受影響大反應(yīng)較敏感，速度特性在一定程度上受影響

23、反應(yīng)不敏感，速度特性基本不受影響環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，操作噪音小較差，操作噪音大強(qiáng)，操作噪音小人工維護(hù)量最小較小小相對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)無(wú)漏油、漏氣可能；體積小，重量輕稍有泄露不影響環(huán)境；空氣中水分難以濾除，易造成銹蝕制造過(guò)程稍有疏忽容易造成滲漏，尤其是外滲漏；存在漏油、漏液可能以彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)為例，彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種以彈簧作為儲(chǔ)能元件的機(jī)械式操動(dòng)機(jī)構(gòu)。彈簧的儲(chǔ)能借助電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速裝置來(lái)完成，并經(jīng)過(guò)鎖扣系統(tǒng)保持在儲(chǔ)能狀態(tài)。開(kāi)斷時(shí)，鎖扣借助磁力脫扣，彈簧釋放能量，經(jīng)過(guò)機(jī)械傳遞單元使觸頭運(yùn)動(dòng)。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，分合閘操作采用兩個(gè)螺旋壓縮彈簧實(shí)現(xiàn)。儲(chǔ)能電機(jī)給合閘彈簧儲(chǔ)能，合閘時(shí)合閘彈簧的能量一部分用來(lái)合閘，

24、另一部分用來(lái)給分閘彈簧儲(chǔ)能。合閘彈簧一釋放，儲(chǔ)能電機(jī)立刻給其儲(chǔ)能，儲(chǔ)能時(shí)間不超過(guò)15s（儲(chǔ)能電機(jī)采用交直流兩用電機(jī)）。運(yùn)行時(shí)分合閘彈簧均處于壓縮狀態(tài)，而分閘彈簧的釋放有一獨(dú)立的系統(tǒng)，與合閘彈簧沒(méi)有關(guān)系。FK-4彈簧機(jī)構(gòu)動(dòng)作過(guò)程（合閘儲(chǔ)能）：合閘彈簧儲(chǔ)能：電機(jī)一旦通電后，它就會(huì)通過(guò)慣性飛輪上的減速齒輪以及鏈條給合閘彈簧儲(chǔ)能。合閘彈簧儲(chǔ)能到位后，齒輪停在慣性飛輪上沒(méi)有齒的位置，而減速齒輪則會(huì)停下來(lái)，以免合閘掣子受力變形。FK-4彈簧機(jī)構(gòu)動(dòng)作過(guò)程（分閘）：分閘線圈通電時(shí)或手動(dòng)操作分閘杠桿時(shí)，分閘掣子就會(huì)脫開(kāi)拐臂。在分閘彈簧的作用下，主軸將沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)60°。直到“分閘”位置。緩沖器將吸

25、收剩余的能量，以便分閘動(dòng)作能平衡完成。2.3 電氣特性（1）額定電壓UN及最高工作電壓指斷路器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行能承受的正常工作電壓，最高工作電壓對(duì)于10220kV的為1.15倍額定電壓，對(duì)于330kV及以上為1.1倍額定電壓。（2）額定電流它是斷路器的觸頭結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電部分在規(guī)定環(huán)境溫度下允許通過(guò)的長(zhǎng)期工作電流，其相應(yīng)的發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。（3）額定開(kāi)斷電流指斷路器在額定電壓下能可靠開(kāi)斷的最大短路電流的有效值，它表征斷路器的開(kāi)斷能力。（4）額定武斷容量是斷路器的開(kāi)斷能力也可間接用開(kāi)斷容量SNkd來(lái)表示在三相電路中其大小等于電壓與額定開(kāi)斷電流的倍（5）動(dòng)穩(wěn)定電流ies表明斷路器在沖擊短路電流作用下承

26、受電動(dòng)力的能力，其值由導(dǎo)電和絕緣等部件的機(jī)械強(qiáng)度決定。（6）熱穩(wěn)定電流it表明斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力（7）開(kāi)斷時(shí)間tkd從操作機(jī)構(gòu)跳閘線圈接通跳閘脈沖起，到三相電弧完全熄滅時(shí)止的一段時(shí)間稱(chēng)為斷路器的開(kāi)斷時(shí)間，它等于斷路器的固有分閘時(shí)間tgf和熄弧時(shí)間txh之和。3 常見(jiàn)故障分析3.1 運(yùn)行狀況概述根據(jù)國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議對(duì)22個(gè)國(guó)家19781991年投運(yùn)的千伏電壓等級(jí)及以上的壓氣式SF6斷路器進(jìn)行的可靠性調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在70708臺(tái)高壓斷路器3769次操作事故中，操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障占全部故障的64.8%。其中操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障為43.8%，二次部分占全部故障的21%。在我國(guó)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障占全部故障

27、的66.4%，其中操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障占全部故障的55%，二次部分占全部故障的11.4%。中國(guó)電力科學(xué)院對(duì) 1989年1997年22OkV及以上的斷路器運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)查，故障統(tǒng)計(jì)情況為:拒動(dòng)(拒合6.48%、拒分22.67%)、誤動(dòng)7.02%(偷跳(一相偷跳)、開(kāi)斷與關(guān)合9.07%、絕緣35.47%、載流7.95%、外力及其他11.43%。由此可見(jiàn)，動(dòng)作失靈的故障所占的比例很高。3.2 高壓斷路器常見(jiàn)故障及分析操動(dòng)失靈表現(xiàn)為斷路器手動(dòng)或誤動(dòng)，由于高壓斷路器最基本、最重要的功能是正確動(dòng)作并迅速切除電網(wǎng)故障，若斷路器發(fā)生拖動(dòng)或誤動(dòng)，將對(duì)電網(wǎng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，主要是擴(kuò)大事故影響范圍可能使本來(lái)只有一個(gè)回路故

28、障擴(kuò)大為系統(tǒng)事故或大面積停電事故。導(dǎo)致失靈的主要原因有：操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷；斷路器本體機(jī)械缺陷；操作電源缺陷等問(wèn)題。操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷包括電磁機(jī)構(gòu)、彈簧機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)表明，操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷是操動(dòng)失靈的主要原因，大約70%左右。對(duì)電磁與彈簧機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)故障的主要原因是卡澀不靈活。此處卡澀既可能是因?yàn)樵b配調(diào)整不靈活，也可能是因?yàn)榫S護(hù)不良導(dǎo)致；造成機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)故障的另一個(gè)原因是鎖扣調(diào)整不當(dāng)，運(yùn)行中斷路器自跳多半是此類(lèi)原因。各連接部位松動(dòng)、變位，多半是由于螺釘末擰緊、銷(xiāo)釘末上好或原防松結(jié)構(gòu)有缺陷。值得注意的是松動(dòng)、變位故障遠(yuǎn)多于零部件損壞，由此可見(jiàn)，防止松動(dòng)的意義并不亞于防止零部件損壞。對(duì)液壓機(jī)構(gòu)其機(jī)械故障主

29、要是密封不良造成的因此保證高油壓部位密封可靠是特別重要的。對(duì)機(jī)構(gòu)的電氣缺陷所造成的事故主要是由輔助開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)缺陷造成的，輔助開(kāi)關(guān)的故障多數(shù)為不切換，由此往往造成操作線圈燒壞。除此故障還有是由于切換后接觸不良造成拒動(dòng)。微動(dòng)開(kāi)關(guān)主要是指液壓機(jī)構(gòu)等上的聯(lián)銷(xiāo)、保護(hù)開(kāi)關(guān)。有SW6型斷路器的事故統(tǒng)計(jì)資料表明，其微動(dòng)開(kāi)關(guān)故障約占其機(jī)構(gòu)電氣故障的50%左右。除輔助開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)缺陷外，機(jī)構(gòu)電氣缺陷中比例最大的為二次回路故障。斷路器本體的電器缺陷造成斷路器本體操動(dòng)失靈的缺陷皆為機(jī)械缺陷，其中包括瓷瓶損壞、連接部位松動(dòng)，零部件和異物卡澀等。為避免運(yùn)行中滅弧室的油漏進(jìn)三角箱，一般都把導(dǎo)電桿動(dòng)密封調(diào)得很緊，當(dāng)夏季

30、氣溫上升時(shí)，動(dòng)密封往往會(huì)把導(dǎo)電桿抱住，當(dāng)斷路器接到分閘命令時(shí)，導(dǎo)電桿運(yùn)動(dòng)要克服此抱緊力，往往晚幾十至幾百毫米才能完成分閘動(dòng)作。對(duì)這種“晚動(dòng)”現(xiàn)象，在事故后僅檢查斷路器不易查出，只有看故障錄波圖才能發(fā)現(xiàn)。為了避免此類(lèi)事故發(fā)生在SW7-220型少油斷路器檢修工藝中已對(duì)導(dǎo)電桿的撥出力的允許范圍作了規(guī)定，只要認(rèn)真執(zhí)行檢修工藝，運(yùn)行中便不會(huì)發(fā)生 “晚動(dòng)”事故。斷路器的操作電源缺陷也是造成操動(dòng)失靈的原因之一。在操作電源缺陷中，操作電壓不足是最常見(jiàn)的缺陷，其原因多半是由于電站采用交流電源經(jīng)硅整流后作操作電源，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)電源電壓大幅度降低，或雖有蓄電池組，但操作電源至斷路器連接線壓降太大，使實(shí)際操作電壓

31、低于規(guī)定的下限，例如某變電站所因一條配電線路發(fā)生故障，斷路器在重合閘時(shí)爆炸；另一個(gè)變電所44kV線路相位接錯(cuò)，合閘并網(wǎng)時(shí)斷路器爆炸。這些都是由于硅整流電源由本變電所供給當(dāng)線路故障時(shí)，母線電壓降低所致。建議采用蓄電池和儲(chǔ)能式操動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)已有變電所操作電源改造和完善并加強(qiáng)管理。4 解決方案4.1 檢測(cè)與診斷造成斷路器合閘失靈的原因是多方面的。諸如合閘時(shí)操作方法不當(dāng)，合閘母線電壓質(zhì)量達(dá)不到要求，控制回路斷線以及機(jī)械故障等等，但歸納起來(lái)不外乎有兩方面的原因：一是電氣二次回路故障，一是開(kāi)關(guān)和操作機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)械故障。當(dāng)斷路器出現(xiàn)拒合現(xiàn)象時(shí)，作為運(yùn)行值班人員應(yīng)能首先區(qū)分是電氣二次回路故障還是操作機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障

32、。區(qū)分二者的主要依據(jù)是看紅、綠燈的指示，閃光變化情況以及合閘接觸器和合閘鐵芯的動(dòng)作情況。(1)當(dāng)控制開(kāi)關(guān)扭到“合閘”位置，紅綠燈指示不發(fā)生變化，綠燈仍閃光而紅燈不亮，合閘電流表無(wú)擺動(dòng)，喇叭響，此種現(xiàn)象已說(shuō)明操作機(jī)構(gòu)沒(méi)有動(dòng)作，問(wèn)題主要在電氣二次回路上。合閘保險(xiǎn)熔斷或接觸不良。合閘母線電壓太低，依據(jù)高壓斷路器運(yùn)行規(guī)程要求，對(duì)于電磁機(jī)構(gòu)操作的合閘電源，其合閘線圈通流時(shí)，端子電壓不應(yīng)低于額定電壓的80%，最高不得高于額定電壓的110%，如果合閘母線電壓太高或太低，均會(huì)造成斷路器拒合。合閘操作回路元件接觸不良。例如，控制開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)，斷路器的輔助開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，防跳繼電器的觸頭接觸不良，都會(huì)使合閘操作回路不通，

33、從而使直流合閘接觸器線圈不能帶電吸合，啟動(dòng)合閘操作回路發(fā)生拒合現(xiàn)象。如果操作回路中接線端子松動(dòng)，或者合閘接觸器線圈斷線等等同樣會(huì)造成二次回路不通而發(fā)生拒合現(xiàn)象。(2)當(dāng)控制開(kāi)關(guān)扭到“合閘”位置，綠燈滅，紅燈不亮，控制開(kāi)關(guān)返回到“合閘后”的位置時(shí)，紅、綠燈皆不亮，同時(shí)報(bào)出事故音響信號(hào)，此時(shí)說(shuō)明開(kāi)關(guān)根本沒(méi)合上，可能是在操作時(shí)，操作保險(xiǎn)熔斷或接觸不良。如果沒(méi)有報(bào)出事故音響信號(hào)，合閘電流表指示有擺動(dòng)，線路上也有負(fù)荷電流，并且機(jī)械分合指針指亦在“合”位，則說(shuō)明開(kāi)關(guān)已在“合閘”位置，此時(shí)應(yīng)檢查一下燈泡，燈座，操作保險(xiǎn)以及斷路器的常開(kāi)輔助接點(diǎn)是否接觸不良，如果出現(xiàn)上述情況，運(yùn)行操作人員應(yīng)將斷路器斷開(kāi)消除故障

34、后，再行合閘。(3)當(dāng)控制開(kāi)關(guān)扭到“合閘”位置，綠燈滅后復(fù)亮或者閃光，合閘電流表有擺動(dòng)，此種原因可能有兩個(gè)方面：一是合閘電源電壓太低，導(dǎo)致操作機(jī)構(gòu)未能把開(kāi)關(guān)提升桿提起，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作未完成；二是操作機(jī)構(gòu)調(diào)整不當(dāng)，如合閘鐵芯超程或緩沖間隙不夠，合閘鐵芯頂桿調(diào)整不當(dāng)?shù)鹊?。遇到此種情況，應(yīng)請(qǐng)專(zhuān)業(yè)檢修人員前往修理。 (4)當(dāng)控制開(kāi)關(guān)扭到“合閘”位置時(shí)，綠燈滅，紅燈亮以后又滅，綠燈閃光，合閘電流表有擺動(dòng)，此情況說(shuō)明開(kāi)關(guān)曾合上過(guò)，因機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障，維持機(jī)構(gòu)未能使斷路器保持在合閘位置，諸如：合閘支架坡度較大或沒(méi)有復(fù)位；脫扣機(jī)構(gòu)扣入尺寸不夠；四連板機(jī)構(gòu)未過(guò)死點(diǎn)；合閘電源電壓過(guò)高等等。(5)如果電磁操作機(jī)構(gòu)在合閘

35、時(shí)開(kāi)關(guān)出現(xiàn)“跳躍”此現(xiàn)象多屬開(kāi)關(guān)常閉輔助接點(diǎn)打開(kāi)過(guò)早；或是傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，合閘次數(shù)過(guò)多，致合閘線圈過(guò)熱等原因而造成。4.2 故障解決辦法 處理步驟（1）先判定是否屬于故障線路，保護(hù)后加速動(dòng)作作跳閘。對(duì)于沒(méi)有保護(hù)后加速動(dòng)作信號(hào)的線路斷路器，操作時(shí)，如合于故障線路（特別是線路上有工作，工作完畢送電）時(shí)，斷路器跳閘時(shí)無(wú)任何保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，若認(rèn)為是合閘失靈，再次操作合閘，會(huì)引起嚴(yán)重事故 。只要在操作時(shí)，能按規(guī)程要求的要領(lǐng)進(jìn)行操作，同時(shí)注意的表針的指示情況，就能正確判斷區(qū)分。區(qū)分的依據(jù)有：合閘操作時(shí)，有無(wú)短路電流引起的表計(jì)指示沖擊擺動(dòng)；有無(wú)照明燈突然變暗、電壓表指示突然下降。若有上述現(xiàn)象，應(yīng)立即停止操作，匯報(bào)

36、調(diào)度，查明情況。（2）判明是否屬于操作不當(dāng)。應(yīng)當(dāng)檢查有無(wú)漏裝合閘熔斷器，控制開(kāi)關(guān)是否復(fù)位過(guò)快或未恢復(fù)到位，有無(wú)漏投同期并列位置（裝有并列裝置者），檢查是否按自投裝置的有關(guān)要求操作（裝有自投裝置者）等，如果是操作不當(dāng)，可立即糾正，再繼續(xù)操作。合閘操作時(shí)，如果并列裝置的投入位置不對(duì)，也會(huì)合不上閘。例如聯(lián)絡(luò)線路上不帶電，如并列裝置投在“同期”位置上，而沒(méi)有改投到“手動(dòng)”位置，因?yàn)榫€路上沒(méi)有電壓，合閘回路不能接通（同期繼電器觸點(diǎn)不閉合），就合不上斷路器。（3）檢查操作合閘電源電壓是否過(guò)高或者過(guò)低，檢查操作、合閘熔斷器是否熔斷或接觸不良。對(duì)于彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，應(yīng)檢查彈簧儲(chǔ)能情況。如果上述問(wèn)題，應(yīng)調(diào)整處理正常后即可合閘送電。直流電壓過(guò)低或過(guò)高，合閘都不可靠。電