SF6高壓斷路器開(kāi)斷短路電流的分析

SF6高壓斷路器在配電網(wǎng)中有著不容忽視的作用，隨著電力走向市場(chǎng)，對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高，電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修正逐步開(kāi)展，對(duì)SF6高壓斷路器而言，許多廠家對(duì)密封、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)等在機(jī)械壽命內(nèi)都可以做到免維護(hù)，確定高壓斷路器停電檢修或更換主要根據(jù)其開(kāi)斷短路電流的次數(shù)。因此，在高壓斷路器設(shè)備的招標(biāo)中，斷路器開(kāi)斷額定短路電流的次數(shù)已成為一個(gè)重要指標(biāo)。

一、SF6斷路器主要滅弧形式

1、變開(kāi)距滅弧結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

近年來(lái)大量進(jìn)口和合資廠的斷路器引進(jìn)電力系統(tǒng)，主要有SIEMENS、ABB、ALSTOM、AEG等公司的產(chǎn)品。這類斷路器都采用SF6作為絕緣介質(zhì)，絕大多數(shù)生產(chǎn)廠生產(chǎn)的110 kV及以上的斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)采用的都是變開(kāi)距滅弧結(jié)構(gòu)。其滅弧原理不外乎自能式、壓氣式、自能壓氣式三種形式。壓氣式建壓快，觸頭不易磨損，在開(kāi)斷小電流時(shí)容易發(fā)生截流;自能式建壓慢，對(duì)電弧觸頭易燒損，開(kāi)斷小電流時(shí)可靠性不高;自能壓氣式將兩種方式結(jié)合起來(lái)，開(kāi)斷大電流用自能原理，開(kāi)斷小電流用吹氣原理。另外國(guó)內(nèi)的一些斷路器生產(chǎn)廠也引進(jìn)國(guó)外技術(shù)開(kāi)發(fā)了部分產(chǎn)品，如西安高壓開(kāi)關(guān)廠的LW14(15)、平頂山高壓開(kāi)關(guān)廠的LW6等型號(hào)斷路器。

2、定開(kāi)距滅弧結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

SIEMENS公司生產(chǎn)的220 kV及以上斷路器的滅弧室結(jié)構(gòu)采用的是定開(kāi)距壓氣式雙向內(nèi)噴射滅弧原理。兩個(gè)配置有耐弧的石墨觸頭的靜觸頭固定不動(dòng)，由連桿帶動(dòng)引弧部位鑲有引弧石墨園環(huán)的橋式動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)斷路器的分合閘。定開(kāi)距滅弧室的石墨噴嘴是其主要特點(diǎn)，加工精確，電場(chǎng)均勻，耐弧性能極好，從而延長(zhǎng)了電壽命。目前SIEMENS 也已開(kāi)始生產(chǎn)220 kV變開(kāi)距滅弧原理的斷路器。

二、短路開(kāi)斷試驗(yàn)

斷路器的短路開(kāi)斷試驗(yàn)必須要有大容量的電源，即在短時(shí)間內(nèi)能提供相當(dāng)于電力系統(tǒng)短路時(shí)那樣大的容量。當(dāng)斷路器的額定參數(shù)提高后，由于受試驗(yàn)水平和條件的限制，即使選擇合成試驗(yàn)的方法(試驗(yàn)時(shí)用兩個(gè)電源，一個(gè)供給電流，另一個(gè)供給電壓)也難以滿足試驗(yàn)要求，必須選擇合理有效的試驗(yàn)方法。

目前國(guó)內(nèi)斷路器的開(kāi)斷試驗(yàn)由整體試驗(yàn)、單相試驗(yàn)和單元試驗(yàn)三種方式。整體試驗(yàn)是在組裝完整的三相斷路器上按照斷路器規(guī)定的額定電壓和額定短路開(kāi)斷電流進(jìn)行三相試驗(yàn)。這種試驗(yàn)最接近于實(shí)際開(kāi)斷情況，考核產(chǎn)品的性能最真實(shí)。但要求的試驗(yàn)容量和斷路器的額定短路開(kāi)斷容量相等，試驗(yàn)投資相當(dāng)大，對(duì)于大容量斷路器幾乎不可能。一般整體實(shí)驗(yàn)僅限于35 kV及以下，額定開(kāi)斷電流31.5kA及以下的斷路器。

對(duì)于110 kV及以上的斷路器都采用單相試驗(yàn)的方法，若斷路器的額定電壓為U，額定短路開(kāi)斷電流為Is，整體試驗(yàn)要求的容量為P=√3UIs，單相試驗(yàn)時(shí)考慮首開(kāi)相系數(shù)1.3，因而試驗(yàn)設(shè)備的容量P1=1.3UP IS=1.3U/√3×IS=0.43P。因此各相分裝的三相斷路器絕大部分用單相試驗(yàn)來(lái)考核斷路器的開(kāi)斷能力。過(guò)去大量使用的SW6、SW2等型號(hào)斷路器的額定短路開(kāi)斷都能考核到每一相。如西高廠的SW6說(shuō)明書中明確不經(jīng)任何檢修，SW6能連續(xù)13次開(kāi)斷額定短路電流，我們的理解就是每一相都能開(kāi)斷13 次額定短路電流。