1、前言
SF6和真空開關(guān)柜受到世界各地的青睞,在歐洲和大多數(shù)中東國家趨向于用SF6斷路器;在中國、日本和美國明顯喜歡采用真空斷路器;而在其他地區(qū),兩種技術(shù)幾乎同樣流行。多油和少油技術(shù)在中國、東歐、印地安和拉丁美洲等地區(qū)仍有少量使用,但趨勢十分明顯,將很快被SF6和真空技術(shù)所取代。有關(guān)數(shù)據(jù)表明,目前包括在內(nèi)的電氣行業(yè)跨國公司在兩種技術(shù)的發(fā)展上是互補的.
近年來,國內(nèi)外對兩種技術(shù)最重要的發(fā)展是采用永磁操動機構(gòu),并將有關(guān)的傳感元件集成在開關(guān)柜內(nèi)。
2、電弧遮斷特性
2.1 SF6斷路器
SF6中壓斷路器目前采用自吹型系統(tǒng)。自動吹氣型斷路器的操作能量比較小,但具有良好的性能,如切斷短路電流時電弧能量小,其電氣壽命較長;開斷小的感性電流時,其過電壓倍數(shù)低于2.5倍。
2.2真空斷路器
真空斷路器觸頭在分、合閘操作時必須具有高的抗電弧腐蝕性能;當開斷小電流時,應具有低截流性能。對材料的研究表明,銅、鉻合成材料是最好、最能滿足要求的觸頭材料,而含鉻量為20%~60%的銅、鉻合成材料,現(xiàn)在已被用作觸頭的標準材料。最初采用特殊形狀的觸頭,以防止電弧接觸面上的徑向磁場,強迫弧根連續(xù)不斷地沿觸頭表面旋轉(zhuǎn),從而防止局部過熱和不均勻的磨損。對觸頭形狀更進一步的改進是軸向磁場的開發(fā),該軸向磁場能將弧根均勻地分配在整個觸頭表面。
2、SF6和真空斷路器的發(fā)展趨勢
3.1 永磁操動機構(gòu)
從表面上看,斷路器的操動機構(gòu)僅是實現(xiàn)簡單的“分-合”或“合-分”功能。當?shù)竭_所要求的位置時,要確保觸頭保持在該位置上,直到接到改變位置的命令為止。因此,操動機構(gòu)是一個典型的雙穩(wěn)態(tài)執(zhí)行機構(gòu),其性能要高度可靠。以往,長期采用機械彈簧和凸輪機構(gòu)。
永磁操動機構(gòu)包括固定式疊片鐵心、永久磁鐵、合閘和分閘線圈及專用電子裝置等,能提供所有電子式的輔助功能,如聯(lián)鎖、分閘、合閘等,還包括自診斷設施。電解電容提供分合閘線圈所需的沖擊功率。永磁操動機構(gòu)的機械系統(tǒng)大大簡化了,其部件的大量減少,使故障的幾率也相應降低,從而降低了操動夢見的維護水平。新型的真空和SF6磁力操動機構(gòu)斷路器,與先前的設計一樣,相互具有完全的可互換性。這種可互換性,能以最少的投資將現(xiàn)有開關(guān)柜重新裝備。
3.2 傳感元件和電子設備的集成
采用合適的軟件和必需的電流、電壓傳感元件,將保護功能集成在斷路器的控制系統(tǒng)中,使斷路器成為一個完整的具有保護和切換功能的智能型自動化裝置,并達到最高的可靠性目標,最少的部件接口,以方便在中壓二次配電系統(tǒng)中應用。 這也是目前低壓配電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀。
4、技術(shù)性能
4.1電氣和機械壽命
使用經(jīng)驗表明,真空和SF6斷路器均可認為是免維護的。高質(zhì)量的SF6斷路器和真空斷路器完全滿足IEC60056中B級斷路器標準要求。這就是說,B級斷路器在預期壽命內(nèi)對斷口部件不需要維護,而僅需要對其他部件進行維護。IEC根據(jù)斷路器所連接的架空線網(wǎng)絡和是否采用重合閘等使用條件,規(guī)定了斷路器應能完成的操作次數(shù)。
4.2 操作過電壓
SF6斷路器具有低的操作過電壓水平,而無需外加任何裝置。采用現(xiàn)代觸頭材料的真空斷路器,也呈現(xiàn)出低水平的截斷電流。然而,在特殊的使用場合,可能需要進行詳細的系統(tǒng)參數(shù)研究,以確定是否需要裝設專門的限制過電壓的裝置,這主要取決于工業(yè)安裝設備的特性。
5、應用舉例
(1)架空線路和電纜:當用于切斷和架空線配電網(wǎng)時,真空和SF6斷路器均滿足要求。
(2)變壓器:現(xiàn)代真空和SF6斷路器適合切斷空載變壓器的勵磁電流,而過電壓倍數(shù)低于3.0。在某些特殊場合,如用真空斷路器來切斷工業(yè)設備中的干式變壓器時,則推薦裝設避雷器。
(3)電動機:當斷路器用于切斷電動機時,必須對操作過電壓的問題給予充分的注意。過電壓的目標限值為小于2.5倍,兩種斷路器均可達到。當真空斷路器用來切斷小電動機時(起動電流小于600A),由于電弧多次重燃的緣故,可能需要采取限制過電壓的措施,而這種現(xiàn)象出現(xiàn)的概率很低。
(4)電容器組:兩種技術(shù)均適用于電容器組無重燃切換。當成組切換時,可能需要裝設電抗器,以便限制沖擊電流。斷路器的同步控制技術(shù)是解決這個問題的一種有效方案。特別推薦SF6斷路器應用于額定電壓高于27kV的場合。
(5)電弧爐:切換電弧爐的特點是操作頻繁、大電流、短間隔。真空斷路器特別適用于這種場合。
(6)并聯(lián)電抗器:SF6斷路器適用于切換并聯(lián)電抗器,通常其過電壓倍數(shù)低于2.5。當使用真空斷路器時,在某些情況下可能需要外加限制過電壓的措施。
(7)電氣化鐵路牽引:原則上,兩種斷路器均可采用,但在某些低頻電源的場合(如16.67Hz),則推薦采用真空斷路器。
從使用觀點看,SF6和真空兩種技術(shù)是互補的。經(jīng)濟因素、使用者的愛好、國家中的習慣、制造能力和特殊切換要求等,是決策者確定斷路器型式的主要因素。斷路器與工作條件的匹配、頻繁切換等特殊要求,可能是影響選擇斷路器型式的額外因素,此時,可能需要進行綜合性研究,以便做出最好的選擇。
信息來源:www.lygmys.com 信息整理:拓普電氣生技部
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