一、简答题1. 油在高压油断路器中的作用是什么?
油断路器中的油主要是用来熄灭电弧的,当断路器切断电流时,动触头与静触头之间产生电弧。由于电弧的高温作用,使油剧烈分解成气体,气体中氢占7%左右,它能够迅速地降低弧间温度并提高极间的绝缘强度。这一特性对熄灭电弧是极为有利的,所以用油作为熄灭电弧的介质。
2. 油断路器的简单灭弧原理和灭弧方式有哪几种?
高压断路器的任务就是保证在断路器分闸时产生的电弧能尽快地熄灭,使其不再重燃,这样才能可靠地完成切断电路的任务。油断路器的灭弧方式大体分为横吹灭弧,纵吹灭弧,横纵吹灭弧及去离子栅灭弧等。
(1)横吹灭弧。分闸时动静触头分开,产生电弧,电弧热量将油气化并分解,使消弧室中的压力急剧增高,此时气体收缩,储存压力,当动触头继续运行,喷口打开时,高压力油和气自喷口喷出,横吹电弧,使电弧拉长、冷却而熄灭。
(2)纵吹灭弧室有三个触头,1是动触头,2是中间触头,3是定触头。分闸时,2、3先分断,1、2再分断。2、3分断时,“激发弧”首先形成。上半室中的压力大大增加,使灭弧室上部的活塞压紧,动触头继续向下移动,这时“被吹弧”就会形成。“激发弧”所形成的压力,使室内的油以很高的速度自管中喷出,把“被吹弧”劈裂成很多细弧,从而使之冷却、熄灭。
(3)纵横吹灭弧。它是纵横吹结合进行灭弧的。
(4)去离子栅灭弧。当断路器断开时,电弧的马蹄形钢片形成强大的磁场。这个磁场又把电弧吸引到狭缝的各个纵槽缝里。在电弧的通道上,各个纵槽缝中的油都被蒸发分解。蒸发分解出来的气体向外喷出,结果把弧切成许多细弧。
3. 什么叫断路器自由脱扣?作用是什么?怎样检查?
断路器在合闸过程中如被接通的回路存在短路等故障,保护动作接通掉闸回路,能可靠的断开断路器,叫做自由脱扣。带有自由脱扣的断路器,可以保证断路器合于短路故障时,能够迅速断开,避免事故范围的扩大。脱扣检查方法是:用合闸压把将断路器合到某一位置,用手托动掉闸顶杆,此时若能掉闸,说明自由脱扣无问题,否则应查找原因,进行处理。
4. 如何根据断路器的合闸电流来选合闸熔断器?
合闸熔断器的选择和断路器的型式有关。由于断路器的型式不同、合闸的时间也不一样,如SN7-10型断路器的合闸时间为0.23s,DW3-110型断路器合闸时间为0.5~0.6s。故障合闸时间短的选用较小的熔断器。又因断路器的合闸线圈是按瞬间通过额定合闸电流设计的。根据熔断器特性,合闸熔断器电流可按额定电流的1/3~1/4左右来选择,或通过试验来准确地选择合闸熔断器的大小。
5. 为什么断路器不允许在带电的情况下用“千斤”慢合闸?
用“千斤”合闸缓慢,在高电压的作用下,动触头缓慢地接近静触头,到达一定的距离时,就会将油击穿放电,造成触头严重烧伤。特别是在线路有故障的情况下就更加严重。如遇自由脱扣失灵和断路器的掉闸辅助触头未接通,将导致断路器起火爆炸,所以不允许断路器在带电情况下用“千斤”慢合闸。
6. 为什么要试验低电压合、掉闸?标准是什么?
运行中的高压断路器,在正常的直流电压下,当在正常手把操作、自动重合闸、继电保护动作掉闸等情况时,均应保证可靠掉合。实践证明,当变电站的直接电源容量降低较多或电缆截面选择不当线阻过大时,由于直流压降损失太大,使掉、合闸线圈及接触器线圈不能正确动作。在多路断路器同时合、掉闸时更会如此。另外,在直流系统绝缘不良、两点高阻接地的情况下,在掉闸线圈或接触器线圈两端,可能引入一个数值不大的直流电压,当线圈动作电压过低时,就会误动作,可使断路器误掉闸,或造成合闸线圈烧毁。因此,要试验低电压合、掉闸,对电磁操动机构中的掉、合闸线圈和接触器合闸线圈,均规定一个最高动作电压,对掉闸线圈和接触器线圈还规定一个最低动作电压。这就是低电压试验标准。
7. 为什么断路器掉闸辅助触点要先投入、后切开?
串在掉闸回路中的断路器触点,叫做掉闸辅助触点,“先投入”是指断路器在合闸过程中,动触头与静触头未接通之前,掉闸辅助触点就已经接通,做好掉闸的准备,一旦断路器合闸故障时能迅速断开;“后切开”是指断路器在掉闸过程中,动触头离开静触头之后,掉闸辅助触点再断开,以保证断路器可靠地掉闸。
8. 更换接触器合闸线圈和跳闸线圈时应注意什么?
更换接触器线圈和跳闸线圈时应注意:
(1)检测线圈绝缘应合格,低电压试验应符合标准。
(2)测量线圈极性,注意串、并联关系,接线应正确。
(3)应根据运行直流电压值选择接触器合闸线圈的额定电压和掉闸线圈的额定电流。
(4)注意和保证控制回路的配合问题。接触器合闸线圈电阻数值应与重合闸继电器电流线圈和重合闸信号继电器线圈的动作电流相配合,使接触器合闸线圈上的分压降小于15%,保证可靠返回。掉闸线圈动作电流应与保护出口信号继电器动作电流相配合。装有防跳跃闭锁继电器时,还应和该继电器电流线圈动作电流配合。当掉闸线圈接入红灯监视回路时,其正常流过掉闸线圈的电流值以及当红灯或其附加电阻任一短路时的电流值,均不应该使掉闸线圈误动作。
(5)无机械卡涩现象。
9. 在什么情况下断路器要退出重合闸和延长重合闸的动作时间?为什么?
运行中的断路器遇有下述情况时,应退出重合闸或延长重合闸动作时间:
(1)断路器的实际遮断容量小于母线短路容量时,由于电弧能力大,放出热量多,电弧温度高,在电流过零熄弧后,介质温度还会较高,加上触头严重烧伤产生大量金属蒸气,降低了介质热游离温度,油分解时产生的游离碳也能降低介质绝缘,这些因素使断路器的灭弧条件严重恶化,尤其是当断路器重合至永久故障上再次断弧时,情况就更为严重,此时介质尚有余温,金属蒸气和粉末仍积聚在弧道周围,断弧使介质温度更高,游离温度更低,消弧能力也就更差,很容易使断路器不能断弧而引起爆炸。
(2)断路器切断故障电流的次数超过运行规程中规定的数值,或虽未超过但断路器有严重喷油冒烟现象和其他严重问题时,例如断路器支持绝缘子断裂等。当断路器遮断次数过多时,绝缘油中混入大量金属粉末,在电弧的高温作用下,重又变成金属蒸气而降低介质热游离温度,使消弧能力降低。
在上述两种情况下,将断路器重合闸退出运行,避免断路器在恶劣的消弧条件下二次断弧,或延长重合闸时间使介质充分冷却,使金属蒸气扩散和凝固,都能少量地提高断路器的遮断容量。
10. 断路器的故障跳闸次数和检修周期的关系如何考虑?
对于高压断路器连续遮断系统短路故障的能力和允许的次数,限于各种因素和条件,目前还没有规定,只能是具体情况具体分析。因为即使同一类型设备在同一地点使用,也往往由于操动电压降低或操动机构的调整误差及遮断故障负荷的性质不同,遮断的能力和效果也不同。但是可根据现场具体情况及不断积累的运行经验等因素来考虑断路器允许遮断故障的次数和进行检修的周期之间的关系。如:
(1)系统短路容量比断路器的实际遮断容量小或相差较多,则故障次数可以适当增加。
(2)当断路器的合分速度不能达到铭牌规定,或者断路器操作电压降低偏大,影响了合闸功率,这样,断路器的实际遮断容量将受到限制,允许遮断故障的次数减少。
(3)断路器所带负荷性质不同,虽然故障掉闸机会少,但操动机构动作次数频繁,可能受损,应及时进行检修。总之,要全面考虑,寻找出它们之间的相应关系,保证安全运行。
11. 油断路器油面过高或过低对运行有什么影响?标准是什么?
油面过高会使断路器桶内的缓冲空间相应地减少,当故障电流出现时,所产生的弧光将周围的绝缘油气化,从而产生强大的压力,如缓冲空间过小,就会出现喷油、桶皮变形,甚至有爆炸的危险。严重缺油时引起油面过低,在遮断电流通过时,弧光可能冲出油面,游离气体混入空气中,产生燃烧爆炸。另外绝缘暴露在空气中容易受潮。运行中油断路器大量漏油,油面急剧下降看不到油时,为防止产生严重后果,此断路器不应用来切断负荷电流,需采取措施将断路器退出运行。油面标准按厂家规定,也可按油标的1/2掌握。
12. 断路器大修后怎样进行验收?重点验收哪些项目?
根据检修前提出的检修要求,向检修人员了解检修结果,了解发现和解决了哪些缺陷,检修后尚遗留哪些问题,记录下来。重点验收的项目有:
(1)检修和试验的各项数据是否符合规程要求。
(2)检查各个密封和防潮处理情况。
(3)升降器灵活,钢丝不锈无断股。
(4)导线松紧程度和距离合格,相位正确,各部螺丝紧固,设备上无临时短路线及遗留物。
(5)瓷质清洁无破损,套管铁帽应涂相位漆,且与实际相符。
(6)油箱及套筒油色、油位正常,外壳及油标清洁无渗油现象。
(7)外壳应去锈喷漆,并应接地良好。
(8)机构箱内清洁,销子完整劈开,箱门应严密,开关应灵活。
(9)拉合指示字迹清楚,指示正确。
(10)二次接线头接触良好,接线正确,绝缘良好,接触器动作良好,消弧罩齐全。
(11)手动慢合闸不卡劲拒动,电动拉合及点传保护动作正确,信号指示正确。
13. 断路器的运行总则是什么?
(1)在正常运行时,断路器的工作电流、最大工作电压和断流容量不得超过额定值。
(2)断路器绝对不允许在带有工作电压时使用手动合闸,或手动就地操作按钮合闸,以避免合于故障时引起断路器爆炸和危及人身安全。
(3)远方和电动操作的断路器禁止使用手动分闸。
(4)明确断路器的允许分、合闸次数。
(5)禁止将有拒绝分闸缺陷或严重缺油、漏油、漏气等异常情况的断路器投入运行。
(6)对采用空气操作的断路器,其气压应保持在允许的范围内。
(7)所有断路器均应有分、合闸机械指示器。
(8)在检查断路器时,运行人员应注意辅助触点的状态。
(9)检查断路器合闸的同时性。
(10)多油式断路器的油箱或外壳应有可靠的接地措施。
(11)少油式断路器外壳均带有工作电压,故运行中值班人员不得任意打开断路器室的门或网状遮栏。
14. 断路器送电前应检查哪些项目?
应检查的项目有:
(1)断路器检修工作完毕后,在送电前,应收回所有工作票,拆除安全设施,恢复常设遮栏,并对断路器进行全面检查。
(2)检查断路器两侧隔离开关均应在断开位置。
(3)测量断路器的绝缘电阻值。
(4)断路器本体清洁,无遗留工具,并且断路器三相均应在断开位置。
(5)油断路器本身及充油套管油位应在正常位置,油色应透明,不发黑且无漏油现象。
(6)油断路器的套管应清洁,无裂纹及放电痕迹。
(7)操动机构应清洁、完整,连杆、拉杆绝缘子、弹簧及油缓冲器等应完整无损。
(8)断路器排气管及隔板应完整,装置应牢固。
(9)分合闸机械位置指示器应指示在“分”位置。
(10)二次回路的导线和端子排完好。
(11)断路器的接地装置应紧固不松动,断路器周围的照明及围栏应良好。
(12)对断路器进行拉、合闸和重合闸试验一次,以检查断路器动作的灵活性。
上述各项工作完成后,即可合闸送电。
15. 如何维护和检查运行中的断路器?
(1)对油位进行检查,油位对断路器的温度和灭弧性能有很大的影响,应当经常检查油箱中的油位。当油位过高时,通过放油阀放油;当油位过低时,设法加油,保持正常油位。
(2)对油位计应进行仔细检查,防止油位计的油孔流动不畅,或出现假油位。
(3)对油色的外貌进行检查,油位计中的油在运行中的颜色应当鲜明,不变质。
(4)断路器渗、漏油和进水的检查。
(5)气体断路器及液压机构的维护检查。
16. 断路器误掉闸有哪些原因?如何判断和处理?
断路器误掉闸原因及判断原则如下:
(1)断路器机构误动作。判断依据为保护不动作,电网无故障造成的电流、电压波动。
(2)继电保护误动作。一般由定值不正确,保护错接线,电流互感器、电压互感器回路故障等原因造成。
(3)二次回路问题。两点接地,直流系统绝缘监视装置动作,直流接地,电网无故障造成的电流、电压波动,另外还有二次线错接线。
(4)直流电源问题。在电网中有故障或操作时,硅整流直流电源有时会出现电压波动、干扰脉冲等现象,使晶体管保护误动作。
误跳闸的处理原则是:①查明误掉闸原因;②设法排除故障,恢复断路器运行。
17. 断路器合闸失灵有哪些原因?怎么查找?
断路器合闸失灵有电气回路故障和机械回路故障两种原因。
(1)电气回路故障:①直流电压过低;②合闸保险及回路元件接触不良或断线;③接触器线圈断线,极性接反或低电压不合格;④用电动机合闸的断路器,合闸回路电阻断线和掉闸后未回轮;⑤合闸线圈层间短路。
(2)机械部分故障:①可能由于断路器本体和接触器卡住或大轴窜动和销子脱落;②合闸托子卡住、托架坡度大、不正或吃度小;③三点过高,分闸锁钩啮合不牢;④机械卡住,未复归到预合闸位置;⑤合闸铁芯超越行程小;⑥合闸缓冲间隙小。
(3)查找方法:当电动合闸失灵时,应先判断是电气回路故障还是机械部分故障。如接触器不动,则为控制回路故障。如接触器动作,合闸铁芯不动,则是主合闸回路故障。如主合闸铁芯动作,则一般是机械故障。由初步分析、逐步缩小查找故障的范围,直至查到故障部分,及时进行消除。
18. 液压开关在运行中液压降到零应如何处理?
液压开关在运行中由于某种故障液压会降到零。此时机构闭锁,不进行分合闸,也不进行自动打压。处理时,首先应用卡板将液压开关卡在合闸位置,再找原因。当故障排除以后,短接零压微动开关动断触点、电触点和压力表所控制的继电器动断触点,泵可以重新启动。打压完成以后,先进行一次合闸操作,再打开卡板,进行正常操作。若不卡住开关就打压,则可能造成液压开关慢分闸,触头产生电弧不易熄灭,有可能使液压开关爆炸。
19. 分相操作的断路器发生非全相分、合闸时应如何处理?
断路器非全相分合时,处理的原则是尽快使断路器恢复对称状态(三相全断或全合)。在进行分闸操作发生非全相分闸时应立即切断控制电源,手动操作将拒动相分闸;在进行合闸操作发生非全相合闸时,应立即将已合上的断路器断开,重新合闸操作一次,如仍不正常,则不应再次合闸。以上两种情况只有在查明原因后才能操作。如果有旁路断路器,则将故障断路器切除,用旁路断路器并联该环路,用母联断路器或分段断路器与其串联。
20. 断路器遇有哪些情形,应立即申请停电处理?
有以下情形之一时,应立即申请停电处理:
(1)套管有严重破损和放电现象。
(2)多油断路器内部有爆裂声。
(3)少油断路器灭弧室冒烟或内部有异常声响。
(4)油断路器严重漏油,油位过低。
(5)空气断路器内部有异常声响或严重漏气,压力下降,橡胶垫被吹出。
(6)SF6气室严重漏气,发出操作闭锁信号。
(7)真空断路器出现真空破坏的“咝咝”声。
(8)液压机构突然失压到零。
21. 断路器越级跳闸应如何检查处理?
断路器越级跳闸后,应首先检查保护及断路器的动作情况。如果是保护动作断路器拒绝跳闸造成越级,应在拉开拒跳断路器两侧的隔离开关后,给其他非故障线路送电。如果是因为保护未动作造成越级,应将各线路断路器断开,合上越级跳闸的断路器,再逐条线路试送电(或其他方式),发现故障线路后,将该线路停电,拉开断路器两侧的隔离开关,再给其他非故障线路送电,最后再查找断路器拒绝跳闸或保护拒动的原因。
22. 为什么要对断路器进行低电压跳、合闸试验?其标准是什么?
在正常的直流电压下,断路器均能可靠地跳、合闸。但当厂(所)用电发生事故、直流电源容量降低较多或回路电缆截面过小时,电源电压的降低将使跳、合闸线圈及接触器线圈不能正确动作。在多路断路器跳、合闸时,更会如此。若线圈动作电压过低,就会误动作或烧坏合闸线圈,因此要进行低电压跳、合闸试验。其试验标准为:跳闸线圈最低动作电压应不低于额定电压的30%,不高于65%。接触器线圈最低动作电压应不低于额定电压的30%,不高于65%,合闸线圈最低动作电压应不低于额定电压的80%。
23. 为什么SF
6断路器具有良好的灭弧性能?
SF6具有良好的负电性,它的分子能迅速捕捉自由电子而形成负离子,这些负离子的导电作用十分迟缓,从而加速了电弧间隙介质强度的恢复速度,因此有良好的灭弧性能。在大气压下,SF6的灭弧作用是空气的100倍,并且灭弧后不变质,可重复使用。
24. 压缩空气断路器在开断时比油断路器灭弧快,开断能力也大,为什么?
油断路器分闸时动触头向下运动产生电弧,电弧接触油,使油分解形成高压气泡对电弧吹弧,从而使电弧冷却并熄灭。但油断路器分闸速度慢,油有较大惯性,动触头向下运动让出的空间充油及产生油气吹弧都需要一个过程。压缩空气断路器是依靠外界能源所产生的压缩空气气流来吹弧的。压缩空气压力高,其流动性比油好得多,可使气体的流动与电弧柱的膨胀和收缩紧密相随。此外,压缩空气吹弧,不仅带走了弧隙中的热量,降低弧隙温度,而且直接带走弧隙中的游离气体,补充新鲜的压缩空气,使弧隙绝缘性能很快恢复。因此压缩空气断路器比油断路器灭弧速度快,具有较大的开断能力。
25. 空气断路器为什么要采用压缩空气,而压缩空气的压力一般不能超过2×10
6Pa(20atm)?
空气断路器的灭弧性能与空气压力有关。在一定范围内,空气压力越高,绝缘性能越好,灭弧性能也越好。这是因为压力增大时,空气的密度随之增大,电子在运动过程中极易与空气粒子碰撞,碰撞时由于电子积聚的动能不足以使气体粒子游离,所以击穿电压升高,绝缘性能也就提高。但压缩空气超过2×106Pa(20atm)后,空气绝缘性能不随气压升高而增大,出现饱和现象。因为过高气压下气体产生游离时,带电粒子不易扩散,正空间电荷密集在阳极前面,使电场显著畸变,绝缘性能出现饱和现象。故一般空气断路器的空气压力采用2×106Pa(20atm)较合适。