高压电器-高压断路器-断路器

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1、高压电器•高压断路器•断路器概述高压电器-3kV及以上电力系统中使用的断路器称为高压断路器，它是电力系统中最重要的控制和保护设备。无论电力线路处在什么状态，都要求断路器动作及时，它都应能可靠的动作，或是关合，或是开断电路。目录背景高压断路器触头运动控结构制系统硬件组成在线监测系统的监测内容关键词高压电器断路器高压断路器高压电气传感器背景随着电力系统快速发展，人们对供电质量的要求也越来越高,因此保证电力设备的安全运行越來越重要。高压电器电力设备是组成电力系统的基本元件,是保证电力系统运行可靠性的基础。高压断路器是电力系统屮最重要的开关设备，在电网屮起到

2、控制和保护作用，即根据电网运行的需要用它来可靠的投入或切除相应的线路或高压靶设备。当线路或电气设备发生故障时，将故障部分从电网中快速切除，保证电网无故障部分正常运行。如果断路器不能在电力系统发生故障时开断线路、消除故障，就会使事故扩大造成大面积的停电。因此高压断路器性能的好坏、工作的可靠程度是决定电力系统安全运行的重要因素。结构高压断路器按功能可分为下几部分：(1)导电部分：断路器导通电流的部分。它允许通过长时间的正常负荷电流和一定时间的异常电流，如过负荷电流和短路电流。(2)绝缘部分：保证断路器电气绝缘的部分。它包扌舌三个基本方面，即对地绝缘、相间

3、绝缘和断口绝缘。(3)接触系统和灭弧装置：执行电路开断和关合的部分。它表征断路器的合闸和分闸能力。(1)操动系统：促使触头分断和接通的部分。它赋予断路器以规定程序的动作以及一定的动作吋I'可和速度。断路器的典型结构如图1。开断元件绝缘支柱基座操动机构//ZZ/Z//////图1高压断路器典型结构简图断路器在开断短路电流时，短路电流可达到额定电流的十儿倍甚至儿十倍，以至于断路器开断时，触头之间会产生强烈电弧，灭弧室的功能就是在规定时间内灭掉电弧，开断故障电路。因此灭弧室是这儿部分中最重要的，其性能好坏直接影响灭弧能力。高压断路器触头运动控制系统硬件组成

4、硬件设计是保证控制系统正常工作的基础，它直接影响控制系统的功能实现和可靠性。随着微电子技术的迅速发展，硬件芯片的性能己有大幅度的提高，己能够适应各种复杂化的应用系统。针对40.5kV户内真空断路器，设计一台电机操动机构控制器，控制系统的硕件部分包括电源电路，控制回路和控制对象三个部分。电源部分由三相全波整流器、充电限流电阻、储能滤波电容、功率模块构成。它将系统的工作电源(直流电源或交流整流电源)转换为机构的驱动电源。控制冋路部分由DSP、检测模块、隔离驱动保护模块、信号转换模块和通讯模块等组成。其中信号转换模块用于完成DSP与其外围芯片的电平匹配，将

5、传感器的输出信号转化为处理器可接收的输入信号。检测模块由位移速度检测模块，电流检测模块组成，采用高精度的传感器，完成对高压断路器动触头的位置、速度和电流的检测，并反馈给控制器。隔离驱动保护模块主要用于实现控制器的PWM输出对功率开关的隔离驱动。驱动电路通过功率模块与操动机构连接。同时通讯模块完成DSP控制器与其上位机的通讯，DSP通过串行通信接口模块(SCI)经MAX3232电平转换电路与变电站、变电所主控室上位机的串口连接，这样可以通过变电站、变电所PC机上的控制界面输出命令和参数到DSP来对电机操动机构进行控制，从而实现对断路器开、断过程的控制。

6、控制对象包括高压断路器及电机操动机构。该高压断路器触头运动控制系统的硬件框图如图2所示。56I-2■控匍对象.3•斷將器灭強畫・尺.5•电机机构.&霍尔电流传I83L7•电压互感器，8•电流互感器图2电机操动机构伺服控制系统的电气结构原理图在线监测系统的监测内容根据国内外多年的运行故障统计和国内外一些在线监测系统的运行经验,确定高压断路器在线监测系统的状态监测和诊断的内容有：(1)断路器的操动次数统计。⑵开断电流的累计。⑶与分合闸线圈有关的项目:线圈通路、线圈电流、线圈电压。⑷分合闸时间。⑸断路器的触头行程。⑹断路器的动触头速度。(7)断路器操动过程

7、中的机械振动。⑻合闸弹簧状态。(9)导电接触部位的温度。(10)绝缘状态，如介损、局放、漏电流等指标。(11)液压或气压机构压力，启动次数。(9)SF6断路器的气体密度。(13)真空断路器的真空度。上述监测项目从不同角度反映断路器的状态，在实际的在线监测系统中，可根据实际需要对上述项目进行选择。根据目前掌握的技术水平，综合考虑工程可实现性和技术经济指标，决定从机械、电气两方面对高压断路器的状态参数进行监测，确定高压断路器在线监测系统的在线监测项目冇:高压断路器的行程一时间特性、电寿命、振动信号、分(合)闸线圈电流。参考文献：［1］徐国政，张节荣，钱家

8、骊，黄瑜珑高压断路器原理和应用，清华大学出版社,2000［2］林莘现代高压电器技术，机械工业出版社，2002