小型水电站断路器的选用

电力18讯：    摘 要：通过对小型水电站中实际选用的油断路器、真空断路器和六氟化硫断路器的介质特性、灭弧特性和技术工艺特性等方面的分析比较，提出小型水电站断路器选用意见。
　　关键词：介质特性；灭弧特性；绝缘介质；绝缘强度；开断性能

　　

1 断路器的选用状况
　　断路器是开关设备中最重要、最复杂的一种，在配电设备中所占投资比例也最大。断路器既要担任正常的空载或负载电路的通断任务，又承担在继电保护作用下迅速切断故障电路的任务，故要求其有较强的熄弧能力。如今常用的断路器(据所用灭弧介质的不同）主要有油断路器、真空断路器和六氟化硫断路器等，这3种类型的断路器在小型水电站中都能见到。一般讲，小型水电站对断路器的选用偏好可以按时间划分，即以小水电的技改兴起为界。技改未开展前，小水电发电机出口常采用少油断路器，年代越早，产品也越老，如20世纪五六十年代采用SN1、SN3等类型，以后则逐渐使用SN10系列，35kv出线常用户外多油断路器，110kv出线用少油户外断路器；技改后，很多小型水电站都把发电机出口的油断路器改成了真空断路器，35kv一般都设计成户内了，有用少油断路器的，也有用真空断路器的，110kv出线开始使用六氟化硫断路器。如何评判这些改变，首要任务便是分析比较各种断路器的性能。
2 不同种类断路器的特性分析
　　断路器中灭弧介质使用的不同，决定了各断路器特性的差异。
2.1 介质特性的不同
　　（1）油断路器。 油断路器以油为灭弧和绝缘介质，在开断过程中有固体分解物碳产生，留在断路器的油箱内，会对绝缘附件造成损伤，影响灭弧性能。油本身还有低温下运行困难、易爆炸和火灾潜在危险的缺陷。
　　（2）真空断路器。 真空断路器以真空为绝缘和灭弧介质，在真空中几乎没有带电质点，导电通道很难形成；真空间隙的绝缘强度要比绝缘油、六氟化硫气体、空气高得多，但很不稳定，它与触头材料、外形尺寸、触头间隙长度、触头表面状况、真空度、外施电压波形均有关。但是真空断路器灭弧室自成一体，既不需要向它供应气体或液体，也不会引起失火或喷火。
　　（3）六氟化硫断路器。六氟化硫断路器以SF6气体作为绝缘和灭弧介质。SF6气体具有良好的物理和化学特性，常态下无色、无嗅、无毒、不燃烧，电离后有强烈的自还原能力，长期密封使用的SF6，虽经多次灭弧作用也不会减少或变质。而且电弧分解物中不会有碳，故开断后绝缘强度不下降，允许开断次数多。
2.2 灭弧特性的不同
　　（1）油断路器。油断路器开断电流时，油在电弧高温作用下分解成气体，灭弧室压力增高使逆止阀钢球迅速上升堵住中心孔，电弧在近于封闭的空间燃烧，压力迅速增高，随着导电杆向下运动，相继打开灭弧室各横吹口和纵吹口，油气混合气强力吹向电弧，再加上附加油流射向电弧的机械油吹效应，使电弧熄灭。油断路器开断大电流时由于电弧电流大，产气足，较易熄弧，且熄弧时间短；而开断小电流时由于电弧电流小，产气少，较难熄弧，熄弧时间相应也长。
　　（2）真空断路器。真空断路器中的电弧是在触头分离时，触头电极蒸发出来的金属蒸汽发生电离而形成的。真空断路器开断较小幅值电流时，形成扩散形电弧，触头的分离引起电流向触头分离的那一点收缩，然后沿触头边缘运动，随后熄灭。若被开断的电流幅值不断升高，则电弧在直径方向上面的触头的边缘运动，并且触头间具有向外弯曲的形状，当电弧位于触头圆周时，由于有螺旋槽，流向电弧的电流有圆周方向的分量，形成一径向磁场，它驱使电弧在螺旋线的方向上环绕触头作圆周运动以达到熄弧目的。
　　（3）六氟化硫断路器。六氟化硫断路器灭弧是利用汽缸中被压缩的六氟化硫气体将电弧吹入两个管状触头通道内，待绝缘喷口和管状动、静触头脱离后，SF6气体向动触头及喷口喷射，进行冷却和去游离，使电弧熄灭。早期的六氟化硫灭弧室是双压式，其压力系统分为高压和低压两个系统，开断电弧时利用压差形成气流吹弧，比较复杂。现在的六氟化硫断路器用的大多是单压式灭弧室，它是靠开断时带动压气活塞产生气流灭弧的，只需要较低的气压和压差，活塞行程和触头开距也很小。SF6气体灭弧能力强，从导电电弧向绝缘体变化速度特别快，所以六氟化硫断路器的开断电流大，开断时间短，在同一电压等级、同一开断电流和其他条件相同时，六氟化硫断路器的串联断口最少。
2.3 技术工艺特性的不同
　　（1）油断路器。油断路器结构简单、工艺要求低。因其采用油作为绝缘和灭弧介质，所以工艺上特别要注意传动部件、可动部分的密封，不能有渗、漏油现象，否则灭弧室内油位下降可能导致断路器开断失败，会引起爆炸事故。
　　（2）真空断路器。真空断路器要求有较高的制造工艺技术水平，它对材料、真空以及密封都有很高的要求。真空断路器的真空度是灭弧的关键，由于触头冶炼处理或灭弧室制造封装工艺不良，使触头等零件放气或灭弧室漏气，而使间隙击穿电压下降，因此要求严格选择和<