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ABB高压断路器技术

时间:2017-10-30 9:19:00   来源:本网   添加人:admin

  □李建基ABB高压断路器技术AB松司高压断路器技术有了长足的进步,主要表现在:1)研制出PM型145242kV80kA单断口压气罐式5匕断路器;2)将5「6发电机断路器的短路开断电流提高到200kA,研发出HEC7/ 8型额定电压30/25ICV,额定电流24OOA(自然冷却)和38OOA(强迫风冷),额定短路开断电流160/200ICA的5已发电机断路器;3)突破中压断路器制造传统,将配永磁机构的真空断路器做大80kASF6罐式断路器利用相同构件降低造价ABB公司利用研发的80kA单断口灭弧室,开发出PM型145和245kV80kA压气罐式断路器。其中,PMG型80kA型断路器为三相操动,而PM1型为单相操动。

  80kA断路器可使用已大量生产并在运行中经受过实际考验的63kA断路器的零部件。两者的差异仅在于灭弧室和连接到灭弧室的内套管上。

  两种灭弧室可使用同一操动机构和同一连杆,因为80kA灭弧室不需增加多大的操作功。活塞和气缸面积亦未变。

  63kA和80kA灭弧室工作在同一压力升高极限值和同一打开行程。因此两者的压缩功相同<;所不同的是动能头质量略有增加,燃弧触头也仅增大几毫米,而且打开速度保持不变,由操动机构提供的总能量(SFft气体压缩功、动能和磨擦损耗之和)尽管略有增加,但还在242PMG型现行操动机构操作功之内。80kA同63kA断路器可用同一灭弧室喷嘴的改进在新设计的80kA灭弧室中,有两个区域需要改进。第一是喷嘴通道必须重新设计,以便胜任245kV下更高的瞬态恢复电压;第二是灭弧室壳体必须能容纳和冷却80kA故障时排出的热气。该公司利用冲击特性曲线实验和完全现代化的计算软件,研发出改型的喷嘴。

  在开断过程中,喷嘴沿两个方向喷出热气。动、静触头壳体的任务是接纳这些热气,将它与冷气混合,又返回气罐内。所排气体的能量和容积的增加与故障电流成正比。因此,80kA灭弧室的壳体必须容纳的排气容量相当于63kA灭弧室的1.6倍。

  加外部电容器一只10nF电容器。80kA断路器必须把电容提高到30nF.此外母线需要15F电容。外部电容器相当大。但为了尽量减小它的大小和重量,将15nF和30nF元件装在复合材料制作的壳体内。它可以直接装在任一个套管旁,这样省去了单独的基础和电容器支架。

  特大电流sf6发电机断路器ABB公司自20世纪80年代以来,一直进行不懈的努力,将SF6发电机断路器做大做强,开始做到24kV,额定电流12000A,短路开断电流100kA,后经过达到额定电压3 0/25kV,额定电流24000A(自然冷却)38000A(强迫风冷),额定短路开断电流高达160/200kA,为当前最高参数的SF6发电机断路器。它能满足额定容量达150万kW的发电机组。

  250kA发电机保护用压缩空气断路器。1985年开发出24kV12000A100kA发电机保护用SF6断路器。该公司就以短路开断电流接近DR型空气断路器的HEC7/8型SF6断路器取代DR型压缩空气断路器。DR型压缩空气断路器不再生产。该公司的HEC型电机36断路器形成系列。额定电压25kV/30kV,额定电流130002400038000A,额定短路开断电断路器熄弧靠自能灭弧原理,意即吹弧所需的能量由电弧自己提供。电弧形成时释放的能量使局部压力上升和温度急剧增高。促使压力上升的另一个因素是电弧内的磁改收缩效应。这种由电流产生的磁力反过来从电弧中析出一股强大的纵向等离子射流,它向外射出,并部分进入热容积。

  断路器有两个触头系统,一个用于承载工作电流,另一个为燃弧触头系统。

  电气时tt附表ABB公司发电机断路器技术数据传动机构的设计,使额定电流触头系统先于燃弧触头系统几秒打开,并确使由燃弧触头承担和开断全电流。燃弧触头打开时产生的开断电弧在大电流过零时被熄灭。小电流时电弧能量较小,不足以建立自动吹弧所需的压力。此时同心装设的压气活塞起作用;它有助于在热容积内建立压力,从而成功地熄灭电弧。

  燃弧触头系统是关键。因为该系统必须胜任瞬时峰值电流到600kA,故必须满足一系列判据。燃弧触头由触指组成。

  基体部分为富有弹性的铜合金(CuCrZr),而燃弧的尖端为铜一钨复合材料,基体和尖端连接部分亦为铜材。

  断路器的发热设计,依据是假定在环境温度40°C下持续流过额定电流,镀银触头的最高温度可到l5°C.其他可接触部件的温度不超过70°C(―些情况下8(TC)。

  封闭式结构的优势是壳体不仅包围内导体而且也包围外部返回电流路径。因为这些电流处于180°反相情况,故外部的场强和发热大大降低。围绕灭弧室壳体的特殊形状冷却扩大了表面积,并最大程度地导散了热量。通过强迫风冷来改进对流散热,就可将自然冷却时的额定电流24000A提高到38000A.灭弧室壳体的环氧树脂材料可承受温度l5°C达30年之久。这种绝缘子的直径为lm.浇铸重量约110kg. HEC7/8型发电机断路器已提供给亚洲市场,特别中国和马来西亚,还提供给丹麦、德国和澳大利亚。

  磁力操动机构ABB公司就用磁力操动机构不仅配真空也配SFfi断路器。在这种断路器中,触头被永久磁铁保持在合阐及分阐位置,而不需外界任何能源。改变磁力方向,就可使触头分开。改变方向的方法是使电磁铁受电,控制元件受电,力的大小要与断路器的不同类型和其额定值相匹配。其法是改变永久磁铁的片数。

  永磁操动机构相比弹簧操动机构带来一系列优势:弹簧机构由159个不同的零件组成,而永磁机构仅由66个零件组成,零件数的大大减少,从而减少了库存和出故障的可能性,将维护工作量减至最小;使电弧在触头表面运动,扩大了触头表面的利用范围,防止了过热和不均匀的烧损。这种触头用于中小电瘅范围。另一种触头设计在更大电流下发挥效力。这种触头结构能形成纵磁场(AFM),促使电弧扩散,加速其消亡,从而将触头的烧损减至最小。

  纵磁场将短路开断电流提高到63kA以上。

  作为真空断路器核心的真空灭弧室固封在环氧树脂内。这样,同样的灭弧室可用于不同的额定电压,只需要按额定电流选择灭弧室。浇铸树脂提高了绝缘。

  由于固封,故不需附加的紧固件,因为载流件被周围的浇铸树脂可靠地固定在它的位置上。这就大大的减少了灭弧室的零件数。

  由于完全封闭,能防潮和灰尘,而且维护更加简单,寿命更长。真空灭弧室本身陶瓷件更短。

  ABB公司研发的三种新型产品,意在巩固它在世界高压市场的地位,扩大市场份额。为此,打破传统,不断创新,使更大容量的产品脱颖而出。

  突破传统,技术创新真空断路器之所以快速发展,是因为突破传统,技术创新,开发出新一代独具特色的VM1型真空断路器。它打破了一般结构真空断路器使用弹簧操动机构的传统,它在技术上创新,研制出磁力操动机构、相柱固封技术及新系列真空灭弧室。其容量经过20、25、31.5和40后,50kA产品即将投放市场。

  永磁操动机构提高了断路器的机械寿命;新一代配永磁机构的真空断路器配有一个提示器,指明出问题的地方。

  2.VG系列真空灭弧室该灭弧室由2只短的瓷件和长的不锈钢外壳组成。不锈钢外壳在动触头侧,其内有波纹管。

  VG系列真空灭弧室触头结构形式有两种:一种触头结构形成横磁场(RMF),