SF6高壓斷路器開斷短路電流的分析

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，對供電可靠性的要求越來越高，電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修正逐步開展，對SF6高壓斷路器而言，許多廠家對密封、機構(gòu)傳動等在機械壽命內(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，斷路器開斷額定短路電流的次數(shù)已成為一個重要指標(biāo)。

一、SF6斷路器主要滅弧形式

1、變開距滅弧結(jié)構(gòu)的特點

近年來大量進(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，在開斷小電流時容易發(fā)生截流;自能式建壓慢，對電弧觸頭易燒損，開斷小電流時可靠性不高;自能壓氣式將兩種方式結(jié)合起來，開斷大電流用自能原理，開斷小電流用吹氣原理。另外國內(nèi)的一些斷路器生產(chǎn)廠也引進(jìn)國外技術(shù)開發(fā)了部分產(chǎn)品，如西安高壓開關(guān)廠的LW14(15)、平頂山高壓開關(guān)廠的LW6等型號斷路器。

2、定開距滅弧結(jié)構(gòu)的特點

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

二、短路開斷試驗

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

目前國內(nèi)斷路器的開斷試驗由整體試驗、單相試驗和單元試驗三種方式。整體試驗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斷電流進(jìn)行三相試驗。這種試驗最接近于實際開斷情況，考核產(chǎn)品的性能最真實。但要求的試驗容量和斷路器的額定短路開斷容量相等，試驗投資相當(dāng)大，對于大容量斷路器幾乎不可能。一般整體實驗僅限于35 kV及以下，額定開斷電流31.5kA及以下的斷路器。

對于110 kV及以上的斷路器都采用單相試驗的方法，若斷路器的額定電壓為U，額定短路開斷電流為Is，整體試驗要求的容量為P=√3UIs，單相試驗時考慮首開相系數(shù)1.3，因而試驗設(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來考核斷路器的開斷能力。過去大量使用的SW6、SW2等型號斷路器的額定短路開斷都能考核到每一相。如西高廠的SW6說明書中明確不經(jīng)任何檢修，SW6能連續(xù)13次開斷額定短路電流，我們的理解就是每一相都能開斷13 次額定短路電流。