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第5章 500KV SF6开关


第5章
5.1 SF6 开关介绍
5.1.1 概述
5.1.1.1 SF6 的物理化学性质

500kV SF6 开关

纯 SF6 六氟化硫无色无味无毒,对空气的比重为 5.19,气化温度为-62.8℃,导热系数为 15 瓦/米 2℃,而空气的导热系数为 6 瓦/米 2℃,约为空气的 2.5 倍,介电常数约同

于空气。 实际上 SF6 气体不溶解於水和变压器油,在温度低于 800℃时,SF6 为惰性气体,不燃 烧。在赤热的温度下,它与氧气、氢气、铝以及其许多物质不发生作用,但在 150~200℃, 仍然要慎重选用在 SF6 中使用的材料,最好使用磷青铜、钼青铜、铝、镁、银、紫铜、黄铜 等金属与合金,不用含硅的合金。 在电弧的作用下,SF6 气体分解,分解的程度与电弧能量有关,分解气体生成物为低氟 化合物,大都在电弧过零后很快又恢复为 SF6,残存量不大。 5.1.1.2 SF6 的绝缘性质 SF6 具有优良的绝缘性能,用作许多高压电器的绝缘介质。 在静止的情况下,SF6 的介质强度与普通变压器油的介质强度相当。 SF6 气体的绝缘性能容易受电极特别是负电极的影响,电极表面积增大,击穿电场强度 降低;电极分布稍为不均匀,就有显著的极性效应。此外,比较在 SF6 中和在空气中的球隙 击穿特性,在空气中,当气隙长度长到球半径时,仍可以认为是普通的均匀电场;在 SF6 中,当球隙长度超过球半径 1/3 时,击穿电压就存在极性效应,出现非均匀电场的击穿现 象。因此对于电极表面的处理要于以必要的重视。 SF6 中电弧弧柱的基本性质 在给定的纵吹灭弧系统中,同一压力差与同一喷嘴下,在 SF6 中纵吹的灭弧能力约大于 空气中的 4~5 倍。加以在 SF6 中可以提高触头间的相对距离来提高工作电压。这就可能使 SF6 的灭弧效果和压缩空气比较起来还要更高。

5.1.2 SF6 纵向吹弧时,电流过零区域的电弧熄灭过程
在 ch.2.1 中讨论压缩空气断路器时曾介绍电弧的熄灭过程,说明交流电弧大多在电流过 零时熄灭。仅在半周波末了电流减少趋近于零的一段时间内,SF6 纵吹才发挥与压缩空气纵 吹显著不同的效力。 单边吹弧系统对 SF6 与压缩空气的比较试验研究指出,在电流变小到 12~4 安段内,电 弧柱的变化在 SF6 中与在空气中是一致的。在电流进一步减小到 4~0 安段内,在 SF6 中的电 弧直径明显地减小,而电流密度则有某些提高。在压缩空气中,电弧直往改变不大,电流密 度则单调地成直线性减小。产生这种情况的原因主要是,对压缩空气来说,弧芯区域与周围

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区域之间具有涡流的特性,但在 SF6 中,由于 SF6 的密度比压缩空气约高五倍,这种涡流冲 击的强度在 SF6 中仅约为空气中的 0.2 倍,再加上等离子体本身磁压作用,就能使 SF6 电弧 弧芯保持导流的核心,随着电流减小可以变得很细很细。 在电流趋近于零时,在零前时间大于 6~8 微秒时,弧柱电阻几乎不随时间而变化,此时 SF6 气吹的电阻要小于压缩空气吹的电阻。但当电流进一步减小,在小于 6 微秒的零前时间 内,电弧弧柱的电阻增加,而且 SF6 吹的电阻比空气吹的电阻增加得快。在 SF6 中,电阻明 显上升时,电弧直径明显地减小。 在 SF6 气体吹弧时,电流趋近于零时,弧柱截面突然减小,并能维持稳定的细小弧柱, 这一弧柱的热惯性小,相应的热时间常数也小,这就是说无论在零前多么短的时间段内,都 可考虑 SF6 中的电弧处在似稳状态,这就说明了弧柱的导电部分,可以保持到任何小的电 流,以至几乎到零。当等离子体的电导变到零的时候,电弧电流停止,这时等离子体弧芯的 温度约等于 4000°K。 研究结果指出,SF6 中电弧弧柱的电导系数约在零前 0.25 微秒降到零值。在这一瞬间, 对空气吹弧的电弧弧柱,其电导仍是足够大的,以至于在过零之后,引起电弧的重燃。SF6 中的电弧能够维持弧芯直到电流达到很小的数值的性质,使 SF6 断路器在切断空载变压器时 仅出现小的过电压。 研究指出,在电流辐值为 1~3 千安时,在辐值附近,电弧弧柱中出现多量的 F-、SF-负 离子。在电流零点附近,存在 F-、SF-以及 F-2 负离子,而 F2-负离了有共振的兆征。其他存 在的 SF5+ SF4+ 、SF2+等正离子或分子状的生成物,在电弧熄灭后至多要在 10-4 秒内复合完 毕。 所以,在 SF6 气体中灭弧反应的特点是:刚接近电流零点前发生共振的负离子,在电流 过零后就急速地复合。这是解释电弧电学的或光学的过渡过程的关键。 由于 SF6 中的电弧在电流过零后剩余弧柱的截面小,复合的作用快,复合过程的时间常 数仅约为 10-9 秒,因此,可以说,在电弧电流过零之后,剩余弧柱的介质强度很快地恢复到 某种程度的初始阶段,然后再逐渐地增加到某一极阻值。SF6 中的电弧在弧后剩余弧柱介质 强度恢复的性质,是压缩空气中的电弧无法相比的。在电流过零后弧隙介质恢复强度 N2 在 10 千伏以下,SF6 在 40 千伏以上。由于 SF6 中电弧的这一特点,所以 SF6 断路器在切断近区 故障时不需要采用并联电阻。同时,由于剩余弧柱的介质强度恢复的快,在切断空载线路 时,能阻止电弧重燃,也不会产生过电压[1][2]。
、 、

5.1.3 SF6 断路器灭弧室的结构及其气动过程
SF6 断路器的灭弧室基本上有两种形式:(一)单压式;(二)双压式。除此之外,采 用 SF6 作为灭弧室尚有其他原理(简单断点,生压断点与熄弧断点等),但都是灭弧能力不 强,限用于切断能力较低的负荷开关中或要求熄灭小电流的隔离刀闸中。 ? 单压式灭弧室 单压式灭弧室又称为压气式灭弧室,只有一个气压系统,灭弧室的可动部分带有压气 装置,靠分闸过程中汽缸与活塞的相对运行,造成短时的气流来吹灭电弧。一般是活塞静 止,汽缸运动,压缩气体吹灭电弧,故称这种汽缸为压汽缸。 单压式灭弧室又可以分为两大类:

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1.变开距 图 5-1 表示变开距灭弧室的工作原理图,活塞是固定不动的。图(a)表示触头在合闸 位置。分闸时,操动机构通过连杆使带有动触头和绝缘喷口的工作汽缸(压力缸)向右运 动,在活塞 5 与压气缸 4 之间产生压力。图 5-1(b)表示产生压力的情况。 等到绝缘喷口脱离静触头后,在触头间产生电弧,同时气缸内气体在压力作用下纵向吹向电 弧,使电弧熄灭,如图 5-1(c)所示。图 5-1(d)表示电弧熄灭后,触头在分闸位置。在 这种灭弧室结构中,电弧可能在触头运动的过程中熄灭,所以称为变开距。 2.定开距 图 5-2 表示单压式定开距灭弧室。触头间的开距不变。图 5-2(a)表示触头在合闸位 置。分闸时,操动机构带着动触头和压气缸运动,在活塞与压汽缸之间的被压缩,产生高气 压。当动触头脱离左边的喷嘴触头后,产生电弧,而且被压缩的 SF6 气体产生吹弧作用如图 5-2(b)所示,这种吹弧方式类似双向纵向吹弧。当电弧熄灭之后,触头处在图 5-2(c)所 示的分闸位置。 单压式灭弧室中的 SF6 气体只有一种气压,其值约为 5 个大气压。当分闸时,由于压气 缸与活塞的作用,吹弧系统的 SF6 的压力可比原来压力提高一倍。 变开距与定开距灭弧室的比较如下: (注:分闸位置:动静触头之间的距离叫做触头开距) 1.吹气情况。变开距的气吹时间比较富裕,压气室内的气体利用得比较充分。定开距 吹弧时间短促,压气室内的气体利用率稍差。 2.断口情况。变开距的开距大,断口间的电场分布情况较差。绝缘喷嘴置于断口之 间,经电弧多次灼伤之后,可能影响断口绝缘。定开距的开距短,断口之间电场比较均匀, 绝缘性能较稳定。 3.电弧能量。变开距的电弧拉的较长,电弧能量较大。定开距的电弧长度一定,电弧 能量较小,对熄弧有利。 4.行程与金属短接时间。变开距可动部分的行程较小,超行程与金属短接时间亦较 短。定开距的行程较大,超行程与金属短接时间较长。 ? 双压式灭弧 双压式灭弧室有高压和低压两个气压系统,灭弧时喷嘴打开,高压 SF6 气体经过喷嘴吹向低 压系统,吹过电弧使电弧熄灭。在这种灭弧室中,有的灭弧室常处在高压气体中,称为常充 高压;有的灭弧室仅在灭弧过程中处在高压气体中,称为瞬时充高压。

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图 5-1

压气式变开距灭弧室工作原理图: 4—压气缸 5—活塞

1—静触头 2—绝缘喷嘴 3—动触头

图 5-2 单压式定开距灭弧室: 1—压气缸 2—动触头 3—带喷嘴的空心触头 5-4 4—活塞

图 5-3 1—动触头的横担 2—动触头上的孔

双压式灭弧室结构示例: 3—静触头的载流触 4—吹弧屏罩 5—定弧极 8—绝缘支持棒 9—灭弧室

6—中间触头 7—绝缘操作棒

图 5-3 是双压式灭弧室结构示例,图示结构系统放在低压的 SF6 箱内。当触头关合时, 静触头触指与动触头的周围接触,定弧极(灭弧静触头)则处于动触头一端的中空部分。触 头系统被吹弧喷嘴和吹弧屏罩所环绕以控制电弧的位置和热气体运动。 动触头具有中空的喷嘴形,在用弹簧加压的中间触头内移动。动触头具有侧面孔口, 让热的 SF6 气体从高压区吹向低压区。 在分闸时,当动触头脱离静触头,在定弧极与动触头中空内壁之间产生电弧。这是通 向高气压系统的主阀已打开,SF6 气体从高压区域顺着箭头所示方向吹向低压区域,电弧受 喷嘴与吹弧屏罩的控制,最后在 SF6 吹拂的作用下熄灭。 在双压式灭弧室中,每一单元有两断口,可以提单元电压。 单压式灭弧室与双压式比较,有下列不同点:1.断口的电压较低,在相同的断路器的额 定电压下,采用的断口数较多;2.动作时间较长;3.开断电流稍小些,但是它的结构简单, 造价经济,能满足用户需要,故发展迅速。 本厂采用的 500KV ELKSP3-2 型 SF6 断路器是一种单压式变开距两个灭弧室串联的结 构,将在灭弧室结构中予以论述。 在 SF6 断路器灭弧室中所用的喷嘴材料,现在一般采用聚四氟乙稀塑料。这种绝缘树脂 具有高的机械性能,容易加工,相当地能抵抗高温,在电弧的直接作用之下,因有蒸发作用 而不会碳化。SF6 灭弧室采用此种绝缘塑料,对于保证灭弧性能是有作用的。 喷嘴不宜采用陶瓷。原因是:陶瓷性脆,在电弧的作用下容易丧失绝缘性能。此外, 陶瓷还容易受 SF6 气体的分解物的侵蚀。 SF6 灭弧室不能和压缩空气灭弧室中一样,采用金属材料的喷嘴。理由是:在压缩空气 灭弧室中,压缩空气的吹弧速度高,本身对喷嘴与电弧的接触有保护作用;在 SF6 灭弧室 中,吹弧速度低,不能保护金属喷嘴使其不受电弧的侵袭。
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采用取四氟乙烯的喷嘴时,在重复的切断电弧中,切断电流可达 70KA。 设计喷嘴的形状时,要防止产生涡流使气流产生扰动。和压缩空气吹弧比较,SF6 吹弧 时死区问题不是那么严重。这是由于 SF6 的复合速度高,介质强度恢复的快,并不要求清扫 弧道和尽快地排除游离气体。

5.1.4 SF6 断路器整体结构举例
图 3-4 表示一种单压式变开距两个灭弧室串联钢罐落地形式的 SF6 断路器。在这种结构 中,灭弧元件置充有 SF6 气体的金属箱内,引出线通过绝缘出线套管引出。断路器整体形成 “U”形,这就是所谓“U”结构。在绝缘套管的底部装有电流互感器。图示断路器采用气 动机构,其动作程序如下: 5.1.4.1 分闸 如图 5-4,分闸线圈 15 通电,压缩空气对主阀 A 室充气,从而主阀向右移动,储气筒 18 内的压缩空气即对操作工作缸 B 室充气,驱动操作活塞 12。此时,与操作活塞相连的操 作杆 10,受到箭头所示的牵引力,通过绝缘操作杆 8,高速驱动喷口工作缸(压气缸)6, 生产吹弧作用,使电弧熄灭。在分闸动作同时,分闸电磁铁复位,这样,A 室中的压缩空气 排向大气,主活塞也随之复归原位,同时,B 室中的压缩空气也排向大气。借助于安装在操 作活塞首端的连杆机构,保持在分闸状态。 5.1.4.2 合闸 合闸线圈 14 通电,衔铁被吸引,向着箭头所示方向转动,钩链脱落,挂钩 17 向箭头方 向转动,释放滚子,操作活塞受合闸弹簧 10 的作用力向箭头所示方向驱动。合闸完毕,连 杆机构保持在合闸位置以准备下一次分闸动作。

5.1.5 500KV ELKSP3-2 型 SF6 断路器
根据前面介绍有关 SF6 断路器的知识,来理解所要学习、操作、管理和维护的 ELKSP32 型断路器。 本断路器有立式(垂直)和卧式(水平)两种,它们的外形图分别如图 5-5 和图 5-6 所 示。该图尚未装上出线套管,如装上出线套管,卧式断路器就会成为类似图 5-4 所示的结 构,可称为“U”表结构。立式结构装上出线套管就将成为倒“U”形结构。 5.1.5.1 ELKSP3-2 断路器结构整体布置 断路器有两个串联的灭弧室,置操动机构于一端,比图 5-4 所示结构优越。图 5-4 所示 断路器结构将操动机构放在两个灭弧室中间,会降低整体结构的耐压水平。 具有独立的操动机构,让操动机构的连杆等器件远离断路器的带电主体部件(触头系 统),使断路器额定电压得以提高,又用电容器使两个灭弧断口均压,所以本断路器能用两 个串联弧室提高额定电压到 500KV。 5.1.5.2 ELKSP3-2 断路器的灭弧室 图 5-5 示出 SF6 断路器灭弧室的内部结构简图。其中另部件代号说明如下: 551——触指式静触头环;

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553——静弧触头柱; 552——静触头支架(座); 516——灭弧室绝缘体(外壳); 544——动触头环(主动触头); 546——辅助喷嘴; 545——动弧触头; 541——压气缸; 543——压气缸架; 530——压气活塞; 547——绝缘喷嘴; 540——气流导管; 533——振动膜片; 531——压力阀; 550——触指盒。 对于这种灭弧室的工作原理,原来资料说得不够详细。我们根据现象和理解,不一定 吻原设计意图,来阐述它的灭弧原理。 首先设定这是一种单压式变开距的灭弧室结构。它实际上与图 5-1 结构的动作原理相类 似,也可绘出类似图 5-1 那样四个动作位置图。不同之处是:两种结构的动静触头各处于相 反的位置;图 5-7 绘在触头分闸位置;动静触头结构不完全相同。 当 ELKSP5-2 断路器的灭弧室处于合闸位置时,静触头触指环 551 紧紧抱住动触头,大 部分电流通过主触头,小部分电流通过弧触 545 和 553。此时,压气缸 541 已随动触头运 动,到达静触头附近,压气活塞 530 仍停留在原先位置未动,结果在压气缸中储存很多 SF6 气体,类似图 5-1(a)的情况。在分闸过程,操动机构使带有动触头和绝缘喷嘴 547 的压气 缸运动,在活塞 530 与压气缸 541 之间产生压力,当主触头分离,电流迅速转移到弧触头, 其情况类似图 5-1(b)。当压气缸继续运动,弧触头分开,在动弧触头 545 和静弧触头柱 553 之间产生电弧,同时压气缸内 SF6 气体在压力作用通过辅助喷嘴 546 吹向电弧,增加电 弧消游离作用,增加电弧电阻,减少电弧电流,在电流过零瞬间 SF6 具有介质恢复强度极快 的特点,将电弧熄灭。其情况略同于图 5-1(c)。当然,ELKSP3-2 型断路器的灭弧室比图 5-1 灭弧室要先进得多。单独 藉压气缸 541 中的压力由辅助喷嘴吹弧,吹扳的能力可能有 限,若能在分闸过程中由操作机构藉气流导管 540 再加一个高压 SF6 气流吹弧,则吹弧的效 果一定特别显著。果真如此,则这种灭弧室成了双压式灭弧室,喷嘴 546 成了辅助喷嘴,而 547 成了主导喷 嘴。另一方面 SF6 气体一般有 5 个大气压力,当动触头离开静触头,气流导 管 540 中的 SF6 气体也有向静触头方向的吹弧压力。图 5-7 就成了分闸最后位置,与图 5-1 (d)相类似。本断路器的灭弧室实际是一种单压式变开距的灭弧室。 在合闸过程,压气缸 541 的运行将增大气缸的容量,通过振动膜片 533 填充 SF6 气体。 5.1.5.3 ELKSP5-2 SF6 断路器的操作机构 断路器开断电流大,触头压力大,反作用机械特性很大,需要很大的操作力才能使断 路器合闸。 小型断路器大多采用电磁操动机构。

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中、大型断路器,为了减小起动功率,多采用弹簧储能操动机械。它利用小功率电动 机通过机械装置使弹簧压缩或拉伸储能,侍合闸弹簧储备足够的合闸能量,突然解扣,释放 弹簧储能,使断路器合闸。这种利用小功率电动机使弹簧合闸的机构叫做弹簧储能操动机 构。 本断路器采用先进弹簧储能液压操动机构,型号为 AHMA4 和 AHMA8,见图 5-6、图 5-7、图 5-8。 用小功率液压泵电动机驱动液压泵。 液压泵将液压油从低压储油库加压输送到高压部分,油压愈升愈高,将蝶形储能弹簧 逐渐压缩。利用液压泵的行程开关控制蝶形储能弹簧压缩的距离和液压泵电动机的停止和启 动。 ? 合闸 当蝶形弹簧储能达到要求后,工作活塞顶部是常充压的。在分闸位置时,工作活塞的 底部与低压油区相通。这样就确保工作活塞的底部与低压油区相通。这样就确保工作活塞可 靠地保持在分闸位置。 当操作合闸控制阀(电磁阀)时,通过转换开关的切换,隔断工作活塞底部与低压油 系统的联系,接通与高压油系统的联系。此时工作活塞上、下部都接入高压油系统,由于工 作活塞底端一侧的面积大于活塞带有操作联杆一侧的面积,以致活塞被压力差推动到合闸位 置。蝶形弹簧的张力逐渐降低油压。高压侧液压油的减少,马上由液压泵来补充。只要系统 的压力不变,操作活塞杆就将保持在合闸位置。用一个压力控制的机械闭锁装置(止定螺 栓)防止在失调时引起压力下降,导致活塞杆自动往分闸方向滑动。 液压弹簧装置配有不同数目的蝶形弹簧: AHMA4 OCO(分合分) CO—CO(合分—分合) AHMA8 OCO(分合分) CO—CO(合分—合分) ? 分闸 操作分闸控制阀,使转换阀返回到起始位置,让液压流从操作活塞底部侧流向低压油 区,使工作活塞移到分闸位置,实现断路器分闸。 6 个蝶形弹簧 8 个蝶形弹簧 12 个蝶形弹簧 16 个蝶形弹簧

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图 5-4 单压式灭弧室钢罐落地形式 SF6 断路器 300 千伏,3000 安,21000 兆伏安,40 千安,断口数 2。气动机构,操作空气压力 15 大气压,两周波 开断。1. 套管 2. 支持绝缘子 3. 电流互感器 检修窗 8. 绝缘操作杆 4. 表静触头 5. 动触头 6. 喷口工作缸 12. 操作活塞 13. 主阀 7. 14.

9.油缓冲器 10. 合闸弹簧 11. 操作杆 17. 挂钩 18. 贮气筒 5-9

合闸线圈 15. 分闸线圈 16. 铁

图 5-5

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图 5-6

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图 5-8

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图 5-9

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图 5-10

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5.2 SF6 开关运行及维护
5.2.1 断路器型号 ELK SP3-2,配 AHMA 型操动机构,垂直式和水平式
5.2.1.1 概述 ? 适用范围 本操作指导适用于: ELK SP 型六氟化硫断路器,配 1-极弹簧储能液压操动机构(型号 AHMA,规格 3), 配两个灭弧室。 安装方式:垂直和水平。 设计:户内;户外。 ? 型号说明 E L K SP 3 SF6 气体绝缘 普通型 金属封闭设计 断路器 规格 电流通流容量 灭弧室数目 安装方式 5.2.1.2 结构 ? 断路器(图 5-5、5-6) 垂直式断路器图(5-5)或水平式断路器(图 5-6)有三个完全相同的断路器极,每极都 拥有一套独立的操动机构(AHMA 型)和两个灭弧室。灭弧室为串联安装。 ? 断路器极(图 5-11) 电流联接的安装方式: 立式安装;U 或 Z 形。 卧式安装;U 形 灭弧室主要组成结构在图 5-11 中展示。 绝缘气体由 ELKWT 型密度继电器监视。根据客户需要,还可加装接触式压力计。 根据客户对规格要求或技术上需要,断路器极上装有 ELKXC 型安全膜装置,以向外界 减压。 ? 操动机构(图 5-5,5-6,5-12) 根据工艺要求,断路器极上装有 AHMA1.4 或 AHMA1.8 型弹簧储能液压操动机构。操 动机构为箱式结构单元。在检修断路器时,它既可以和断路器相分离,也可以连在一起。厂 方对操动机构的调整不会因此而改变。操动机构在另外的操作手册中予以介绍。
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图 5-11 5-17

图 5-12 5-18

5.2.1.3 功能 ? 断路器极主要部件的功能 灭弧室:当断路器极断开,动静触头分离而将灭弧室中的主电流回路截断。在下一个电 流过零点时,合成电弧将被熄灭。在断路器合闸时,主电流电路在灭弧室中闭合。 均压电容:在触头分离情况下,均压电容将提供均匀电压分布。 外壳:壳内封装有断路器极的 SF6 气室。SF6(六氟化硫)气体是绝缘与灭弧介质。 密度继电器,接触式气压计:参阅单独的操作指导。密度继电器用于监视给气室内气 体密度。若气体密度下降到某允许值以下,密度继电器将通过电气控制闭锁任何开合操作。 接触式气压计检测(通过一接触器)SF6 气室中气压。当气体压力下降时,该装置将关闭, 从而触发—报警信号。 操动机构:参看单独的操作指导。弹簧储能液压操动机构用于驱动灭弧室工作。操动 机构以控制器获取其分合指令。 控制系统:控制系统中集合了所有监视和控制系统的指令,并负责所有开合操作。控 制系统安装在控制间中。 5.2.1.4 灭弧室概述 ? 概述 灭弧室,见图 5-7,从动部件包括以下几个主要元件:气流导管 540;压气缸 541;压气 缸底座 543;触环 544;弧触头 545;辅助喷口 546;绝缘喷口 547。 触环 544 组成了动触头,而指盒 550 内的触指 511 组成了主电流通路中的静触头。 弧触头 545 为动触头,而固定触棒 553 为弧电流通路上的静触头。 灭弧室依据压气活塞原理工作。随着压气缸的运动,压气缸 541 和压气活塞 530 间容积 改变,从而使在辅助喷口 546 和绝缘喷口 547 间产生压力成为可能。 ? 分闸 随着灭弧室从动部件的分离运动,主电流首先被截断而无电弧产生。电流转到弧触头 上并可继续流通。在弧触头分离后,由于压气缸 541 的分闸运动而被压缩的 SF6 气体通过辅 助喷口 546 和绝缘喷口 547 吹向电弧。电弧冷却,并在下一个电流过零点熄灭。 ? 合闸 合闸时,弧触头在主电路触头闭合前闭合。预击穿因此被限制在弧触头上。压气缸 541 的运动将增大气体压缩室的容积,并通过孔板 533 填充 SF6 气体。 5.2.1.5 SF6 气室 为方便 SF6 气体监视,填充与放空,特提供以下器件: 密度继电器:安装在装配法兰盖 145 上的密度继电器联接器 210 上。 断路器壳 142 中的气体联接件(CDN20mm 和 8mm)(图 5-11)。 装配法兰盖 145 上的气体联接件(DN8mm)(图 5-11)。 密度继电器:用于监视断路器极的 SF6 气室中的气体密度。 a.当 SF6 气室中气体密度ρ 低于 39.2g/dm3(600KPa*)=6.0bar,20℃下) 2.446lb/ft3[87lbf/in2*],68°F,“第 1 分闸回路”和“合闸回路”被闭锁。同时发出“隔离” 信号,即断路器应从装置中手动隔离出。

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b.如果密度ρ 低于 40.5g/dm3[620KPa=6ba,20]=2.527lblft3[89.9(bf/in2 ),68°F],将给出 “填充气体”信号。 c.如果密度ρ 低于 39.2g/dm3[600KPa=6.0ba,20℃]=2.446lbft [87lbf/in ,08°F], “第 2 分闸回路”被闭锁。 正常分闸条件下的开合操作只有在 SF6 气体压力大于“分闸”闭锁压力下力有效。 如果想在气体压力低于“分闸”闭锁压力情况下执行开合操作,须与制造商协商获 取。 如果发出“告警”信号,断路器应从电源中切除。(切除操作由其它可操作开关元件 完成)。
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5.2.2 弹簧储能液压操动机构
5.2.2.1 结构(图 5-8) 图 5-8,5-9 和 5-10 中可以看到 AHMA 的结构特点和主要部件。 所有的液压元件都集中在高压区,这些元件环绕分布在高压中心区主轴的周围。在移 开外壳罩后,很容易接触到电气监视元件和控制元件。控制电缆经端子引到外部。 辅助开关 S512204 由联接件与活塞杆机构联动。采用大尺寸的机构作位置指示器,便 于分合位置的识别。壳罩 S51028 由防雨塑料制成,如有必要,在取下几颗螺钉后能将之分 成可取下的两部分。由于其高度集中的设计使整个设备结构紧凑。这种液压弹簧装置没有液 压管道连接。 低压液压回路是密封的,全部通过高度可靠的静密封来实现。 根据它们的容量和存贮的分合周期,液压弹簧装置配有不同数目的弹簧。 AHMA4 OCO(分合分) CO-CO(合分-合分) AHMA8 OCO(分合分) CO-CO(合分-合分) 5.2.2.2 功能 ? 供能部件的液压元件(图 5-8) 液压泵马达 S51002 将液压油从低压储油库加压输送到高压部分,由此压缩蝶形弹簧装 置 S51008。 液压泵行程开关 S51046 的操作杆: 1.液压泵马达的启动和停止取决于蝶形弹簧装置的弹簧行程。 2.监视弹簧的张力。 3.控制储能操作过程。 压力释放阀由主销 S51045 和逆止阀 S51059 组成,当失调引起油压增加时,用来连通 高压区和低压区。 压力释放螺钉 S51017 用来精确地降低油路中的油压。用它来连通高压区和低压区。 放油阀 S51013 用来排放液压油。 逆止阀 S51059 在液压泵的内部,防止油流从高压区流回低压区。 6 个蝶形弹簧 8 个蝶形弹簧 12 个蝶形弹簧 16 个蝶形弹簧

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过滤器 S51079 用来保持液压油的清洁。 电气操作控制阀 S5100415 用来将电气指令转换成液压指令。执行动作之后,控制阀被 内置弹簧推回起始位置。 转换阀 S51006 用来释放操作缸的液压油流去合闸或分闸。 辅助开关 S51204 用来:1. 控制开关操作;2. 位置指示。 低压区充作储油库作用。 驱凝露加热器用来防止液压弹簧传动装置中水的凝结。 低温加热器通过-热电阻在-25℃时接通在-20℃时关闭。此设计确保在温度低于-25℃ 时,工作稳定。 ? 合闸(图 5-9) 当弹簧储能时,工作活塞 S51012 的顶部是常充压的。在分闸位置时,工作活塞的底部 与低压区(储油库)相通。这样就确保工作活塞可靠地保持在分闸位置。当合闸控制阀 S51004 被操作时,转换阀 S51006 切换,隔断工作活塞底部与低压储油库的通路,同时,将 高压区与活塞底部那侧接通。此时,活塞两端都接入高压系统。由于活塞底端那侧的面积大 于活塞带有操作杆那侧的面积,活塞移动到合闸位置。蝶形弹簧装置的张力逐步降低油压, 高压侧液压油的减少马上由液压泵 S51014 来补充。只要系统压力不变,活塞杆 S51012 就保 持在合闸位置。一个压力控制的机械闭锁 S51016(止定螺栓),防止当失调引起压力下降 时,活塞杆 S51012 自动往分闸方向移动。 ? 分闸(图 5-10) 分闸控制阀 S51005 动作,转换阀 S51006 返回起始位置。液压油流从活塞底部侧流向低 压区,工作活塞 S51012 移到分闸位置。 与操作无关,节流螺钉用来调节合闸和分闸的操作速度。它在厂内已被调好,在现场 无须进行调节。 ? 安全装置(图 5-9) 当液压泵行程开关 S51046 误操作时,一个由主销 S51045 和逆止阀 S51059 组成的机械操 作压力释放阀 S51046 用来防止蝶形弹簧装置 S51008 上过负荷,和防止建立不允许的压力。 由储能缸 S51007 活塞位置控制的接点,当油压不够时能禁止合、分操作。工作活塞 S51012(合闸-分闸)以及蝶形弹簧装置 S51008 的压缩程度(弹簧行程)均可从外部看出。 ? 操作注意事项 液压泵 S516014 每天启动几次是很平常的,启动的次数由以下因素决定: 1.断路器分、合操作次数。 2.液压系统的内部泄漏。 用一批货中不同断路器的液压泵启动的次数可以有很大的差别。例如,一台断路器的 液压泵每天启动 10 次,而相邻的断路器两天才启动 1 次,两者并无关系。 ? 断路器的手动操作 当取下外壳罩时,断路器通过导向阀可进行手动操作,如图 5-13。只有在进行维护或 修理工作时,才能采用手动工作方式,不能把它当成正常工作方式。 但是,只有当蝶形弹簧装置加载且 SF6 气室在系统压力时,操动机构才能手动快速操作。 注意:此时联锁功能失效。 ? 慢分慢合操作
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当气室压力不够或装置压力降低到不允许的情况下,进行慢分慢合操作。 此压力足够用于慢速操作,但不能将机械合闸联锁带回起始位置。机械合闸联锁和活塞 杆的磨擦造成的磨损会引起泄露。 ? 紧急情况下的手动弹簧加载(储能) 情况 1 概述:在液压泵马达操作失败情况下,可启动手动泵给操动机构加载。 应用:手动泵可按 7/5 中位置或其它容易对操作杠进行操作的位置固定下来。

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