高压开关设备
第12章断路器的结构
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高压开关设备的故障检测方法断路器故障诊断方法的应用
zn28-12系列真空断路器
LW6系列 SF6断路器
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12.1断路器的结构12.1.1 SF6封闭式组合电器 SF6封闭式组合电器(气体绝缘金属封闭开关设备)是将断路器、隔离开关、快速接地开关、电流互感器、避雷器、母线、套管和/或电缆终端等电气元件封闭组合在接地的金属外壳中，以SF6气体作为绝缘介质，简称GIS,其作用相当于一个开关站。 GIS具有体积小、占地面积少、不受外界环境影响、运行安全可靠、配置灵活和维护简单、检修周期长等优点。
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SF6封闭式组合电器：
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GIS的优点(1)占地面积和空间显著降低； (2)带电体和固体绝缘件全部封闭于金属壳内，不受外界条件的影响，运行安全可靠； (3)SF6断路器开断性能好，检修周期长； (4)安装方便，大大缩短现场安装工作量和工程建设周期；
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GIS运行方面的不利因素(1)设备完全封闭在金属外壳中，不能依靠人的感官发现故障的早期状态； (2)GIS体积小，各设备的安排十分紧凑，一个设备的故障容易波及邻近设备，使故障扩大； (3)金属外壳的全封闭设备较难进行故障定位，给处理故障造成困难，并增加处理故障的时间，因而会增加直接和间接损失；
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GIS结构式有以下几种：分相式：主回路分别装在独立的圆孔外壳内，不会发生相间故障；电场较均匀，但外壳消耗料多，密封面多，体积较大；外壳中感应电流大。主母线三相共筒式：仅三相主母线共用一个圆筒外壳，结构简化，尺寸减小，总体布置较方便；分支母线及分支回路中电器设备仍为分相式。复合式：在三相共筒的基础上使元件复合化，在同一个外壳中，同时装几个元件，结构进一步简化，尺寸更小。
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全三相共筒式：每个元件的三相集中安装于一个圆筒外壳中，环氧浇注件支撑与隔离，外壳数量少，外壳尺寸小，省材料，减少密封环节；外壳电流小；相间电场分布互相有影响，可能导致相间及三相短路故障，电场较复杂。箱式：每个功能单元的所有部件集中于一个矩形金属箱中，充气空间利用率高，体积小，无外装部件，安装与使用方便。
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12.1.2高压SF6断路器–瓷柱式SF6断路器–罐式SF6断路器
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1.瓷柱式SF6断路器瓷柱式SF6断路器采用性能优越的SF6气体作为绝缘和灭弧介质，是高压输配电系统的控制和保护设备，主要用于发电厂、变电站、大型厂矿等使用场所。 SF6断路器的发展经历了双压式——单压式——自能灭弧式三个阶段。 (1)双压式开断时，随着气流从高压力区流向低压力区而熄弧。开
断能力强，开断时间短，但由于其结构复杂，容量低，使用麻烦，很快被单压式所取代。
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(2)单压式单压式的工作原理是灭弧期间机械压缩SF6气体，以提高到所需压力供灭弧之用。单压式SF6断路器结构有定开距和变开距两种，分别具有开断电流大及断口电压高的特点。 (3)自能灭弧式利用电弧本身的能量加热SF6气体，建立高压力，形成压差，通过高压力SF6膨胀，而达到熄灭电弧的目的。机构负担轻，灭弧室的结构简单，尺寸缩小。新的自能灭弧室大多采用混合灭弧原理(膨胀+助吹),有效地解决了开断大电流和小电流的矛盾。
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10~35kVSF6断路器必须从以下方面做出努力：解决密封问题；大力发展自能灭弧式SF6断路器；向智能型机电一体化和小型化方向发展。
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2.罐式SF6断路器罐式SF6断路器的特点是重心低，结构稳固，抗震性能好，可以加装电流互感器，尤其是与隔离开关、接地开关、避雷器等组合成复合式开关设备，更加节省占地面积。该类产品特别适用于多地震、严重污秽地区和山区变电站、城网供电所。但罐体耗用金属材料多，制造难度也较大。罐式断路器与罐式隔离开关、接地开关等元件组合而形成的SF6复合电器，很适合我国某些投资较紧张、地皮不宽裕的330~500kV电站使用。复合电器将是罐式断路器今后发展的一个方向。
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12.1.3高压真空断路器凡是利用“真空”作为绝缘和灭弧介质的开关统称真空开关设备，它包括真空断路器、真空接触器、真空负荷开关等。
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现代真空断路器商用产品的额定电压可做到168kV,额定开断电流可达到100kA,额定电流可达到4000A。 10~36kV级真空断路器在日本、德国、美国等许多国家早已形成完整的系列产品。真空断路器大量用于配电系统，有不爆炸，低噪声，体积小，高可靠性，检修周期长等优点。真空断路器在6kV级以下电压等级中占主导地位。德国真空断路器的市场占有率1993年达65%;英国约占50%;日本已达70%,12kV级以下几乎全部采用真空开关设备。
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12.1.4
高压少油断路器
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高压少油断路器电力设备和输配电线路的控制和保护，亦可作联络断路器使用。少油断路器的绝缘介质为变压器或开关油。用来熄灭电弧和作为触头间的绝缘介质，对地绝缘采用固体绝缘。少油断路器具有结构简单、制造容易、价格低廉、维护方便等优点，在高压开关设备中占有重要地位，在我国使用很广。但由于使用油作为绝缘介质，有发生火灾的危险性，安全可靠性较无油开关差，它将逐步为无油开关所替代。完
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12.2高压开关设备的故障检测方法12.2.1高压开关设备的故障分析 1.断
路器的劣化种类断路器或它的部件因受热、电、机械的应变或环境的影响，给它带来了化学或者物理的性质变化，导致断路器的特性、性能降低谓之断路器劣化。热劣化热劣化是对物质加上热能，其结果是在物质内部的分子状态结构上引起了不可逆的化学或物理的变化，出现了特性降低的现象。
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电气性劣化由电场及电场集中引起，一般都用绝缘物的加压寿命(V-t)特性表示。机械性劣化机械性应变，既由于应力使材料随时间而变形，或者应力的集中使局部缺陷伸展的现象。环境劣化在某些环境下部件因受导线过载、化学反应、溶解和膨胀等原因使其性质降低者叫做环境劣化。很多劣化都不是单一形态的劣化。
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2.各种故障现象调查故障诊断就是找出故障的类型及其所在部位的过程。故障诊断的困难在于：故障和征兆之间不存在简单的一一对应的关系。故障诊断的过程：——反复试验先按已知信息提取征兆，进行诊断，得出初步结论，提出处理对策，对设备进行调整和试验，甚至停机维修，再启机进行验证，检查设备是否已恢复正常。如尚未恢复，则需补充新的信息，进行新一轮的诊断和提出处理对策，直至状态恢复正常。
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3.开关设备故障诊断的内容开关设备故障诊断内容包括状态监测、分析诊断和故障预测三个方面。其具体实施过程可以归纳为以下四个方面：信号采集信号处理状态识别设备允许参数
诊断决策
设备诊断过程框图：
故障确定
被测设备
获取检测信号
设备特征信息
对比趋势分析
诊断决策
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GIS在线监测的主要内容GIS在线监测的主要内容包括：绝缘特性、断路器的动作特性、接地故障、导体发热、气体参数等。