高压断路器现场维护与检修 苏涛王兴友 编著 2012年版.pdf

书 书 书内 容 提 要本书由多年从事现场工作，经验丰富的专家，对高压断路器的运行、维护、试验、检修等工作进行了全面、细致地总结，根据高压断路器的运行情况及检修工作中的侧重，确定检修试验的主要内容和项目，把握了检修试验中的薄弱环节，突出工作重点，以确保高压断路器设备的安全、稳定运行。本书共分为8章，内容包括高压交流断路器、瓷柱式S F6断路器、气体绝缘金属封闭开关设备、真空断路器、断路器常见故障及处理方法、断路器试验新技术、高压断路器作业指导书、高压开关设备运行分析。本书作为高压断路器检修、试验的工具书，能够满足发电部门、供电部门、工矿企业等单位中从事生产运行、安装调试、工程验收技术人员的现场需要。图书在版编目（C I P）数据 高压断路器现场维护与检修/苏涛，王兴友编著.北京：中国电力出版社，2 0 1 1.8 I S B N9 7 8 7 5 1 2 3 2 0 5 5 0 .高 .苏王 .高压断路器-维修 .TM 5 6 1.0 7 中国版本图书馆C I P数据核字（2 0 1 1）第1 7 2 0 9 5号中国电力出版社出版、发行（北京市东城区北京站西街1 9号 1 0 0 0 0 5 h t t p：/www.c e p p.s g c c.c o m.c n）汇鑫印务有限公司印刷各地新华书店经售*2 0 1 2年1月第一版 2 0 1 2年1月北京第一次印刷7 8 7毫米1 0 9 2毫米 1 6开本 1 2.5印张 3 3 2千字印数0 0 0 1-3 0 0 0册 定价3 2.0 0元敬 告 读 者本书封面贴有防伪标签，加热后中心图案消失本书如有印装质量问题，我社发行部负责退换版 权 专 有翻 印 必 究断路器是输送电能的重要电气设备，其健康水平的高低、运行状况的好坏直接影响到电力系统的安全运行和可靠供电。如何保证断路器安全可靠运行，如何安排恰当的检修试验项目，如何对断路器进行正确的验收，都是保证断路器可靠运行极为重要的问题，也是我们需要认真对待和急需解决的问题。为进一步总结经验，查找存在的问题，加强高压断路器的设备管理，我们对常用高压断路器的运行、维护、试验、检修等工作进行了总结，并根据总结情况，结合现场检修人员的工作需求，特编写本书。本书编写的目的就是为了规范高压断路器的现场验收，减少验收过程中的人为失误、缺项漏项等，确保现场验收工作可控、在控、能控，提高现场验收质量，保证投入运行的高压断路器符合相关规程、规定、设计的要求。根据总结的高压断路器运行维护经验，进一步加强对安装、运行、检修和试验技术人员的培训，全面提高高压断路器技术人员和管理人员的专业素质，建立一支过硬的人才队伍。本书作为高压断路器检修、试验的工具书，能够满足发电部门、供电部门、工矿企业等单位从事生产运行、安装调试、工程验收技术人员的现场需要。本书共分为8章，内容包括高压交流断路器、瓷柱式S F6断路器、气体绝缘金属封闭开关设备、真空断路器、断路器常见故障及处理方法、断路器试验新技术、高压断路器作业指导书、高压开关设备运行分析。本书在编写过程中，针对高压断路器的专业特点，本着全面、细致的原则，同时结合笔者多年的现场工作经验，根据设备运行情况及检修工作中的侧重，确定检修试验的主要内容和项目，真正把握了检修试验中的薄弱环节，突出工作重点，以确保高压断路器设备的安全、稳定运行。本书由苏涛、王兴友担任主编，具体各章节编写分工如下：王思印、黄国鹏编写第1、2章，王玉忠编写第3章，梁方建编写第4章，王兴友编写第5章，刘勋编写第6章，王兴友、周鑫编写第7章，王玉忠编写第8章。全书由郑新才、黄兴泉老师担任主审，对本书初稿做了仔细审阅，并提出了许多宝贵意见和建议，在此表示衷心的感谢。本书在编写过程中，得到了专家们多次审改才最终定稿，在本书即将出版之时，谨对所有参与和支持本书编写、出版的专家、同行们表示衷心的感谢！编 者前言1 高压交流断路器11.1 高压断路器的发展简介11.2 电力系统对交流高压断路器的要求11.3 高压断路器工作原理21.4 高压断路器的分类51.5 操动机构的功能和分类71.6 高压开关设备型号名称91.7 断路器检修的一般规定1 11.8 断路器检修前的检查和试验1 21.9 检修项目及技术要求1 21.1 0 断路器检修后的调整及试验1 62 瓷柱式S F6断路器1 82.1 LW 1 4-1 2 6/1 4 5型断路器1 82.2 LW 2 5-1 2 6/1 4 5型断路器2 52.3 LW 1 0 B-2 5 2型断路器3 13 气体绝缘金属封闭开关设备3 93.1 G I S组合电器的安装与调试3 93.2 G I S组合电器的运行与维护5 14 真空断路器6 34.1 真空断路器发展简史6 34.2 我国真空断路器的发展6 34.3 真空断路器的优点6 44.4 真空断路器应用中的问题6 44.5 整体式真空断路器的安装调试及维护6 64.6 有关真空断路器的研究6 95 断路器常见故障及处理方法7 25.1 真空断路器7 25.2 瓷柱式S F6断路器7 85.3 全封闭组合电器8 86 断路器试验新技术9 16.1 G I S超高频局部放电检测技术9 16.2 S F6设备气体在线泄漏检测技术9 86.3 高压断路器动态回路电阻测试技术1 0 26.4 断路器分合闸线圈电流波形分析技术1 0 56.5 HG I S智能化在线监测技术1 0 87 高压断路器作业指导书1 1 27.1 范本1（断路器新装）1 1 27.2 范本2（断路器更换）1 2 17.3 范本3（断路器A级检修）1 3 07.4 范本4（断路器B级检修）1 3 78 高压开关设备运行分析1 4 38.1 交流高压断路器运行分析1 4 38.2 G I S和HG I S运行状况分析1 5 88.3 高压开关设备生产运行中存在的主要问题1 6 6附录A S F6开关气体应用及管理1 8 5附录B S F6的检漏方法1 8 8附录C S F6现场水分处理及测量1 9 0参考文献1 9 2书 书 书高 压 交 流 断 路 器1.1 高压断路器的发展简介断路器（c i r c u i t-b r e a k e r）是能关合、承载、开断运行回路正常电流，也能在规定时间内关合、承载及开断规定的过载电流（包括短路电流）的开关设备。断路器具有如下最基本的功能：（1）在关合状态时应为良好的导体，在长时间工作时各部位温度和温升低于最大允许发热温度和允许温升，能够承受短路情况下热的和机械的作用。（2）在开断状态时，具有良好的绝缘性能。在不同环境条件下，皆能承受对地同相以及不同相端子间的电压。（3）在关合状态的任意时刻，在尽可能短的时间内，能够开断额定开断电流及以下的各种故障电流。（4）在开断状态的任意时刻，在短时间内能关合处于短路状态下的电路。高压断路器也应该能够开断空载长线路的充电电流（容性电流）、空载变压器的励磁电流（感性小电流）等。通常使用的断路器分合频度不大，不经常承载、开断和关合短路电流，但有些特殊断路器也用于频繁分合的场合。交流高压断路器是电力系统中最重要的开关设备，它担负着控制和保护的双重任务。如果断路器不能在电力系统发生故障时迅速、准确、可靠地切除故障，就会使事故扩大，造成大面积的停电或电网事故，因此，高压断路器的好坏、性能的可靠程度是决定电力系统安全的重要因素，高压断路器的发展也直接影响到电力系统的发展。高压断路器的技术进步以灭弧介质的发展为主线，高压断路器经历了多油少油压缩空气S F6（真空）的发展历程。目前，前面三种类型的断路器已经逐步淘汰。而S F6断路器却在高压、超高压领域独领风骚，目前已经做到1 0 0 0 k V。S F6高压断路器的发展经历了双压式（灭弧方式）单压式自能式的过程。采用自能式灭弧的断路器所需要的操作功大大减小，一般为压气式的2 0%5 0%，第二代热膨胀式S F6断路器的操作功仅为压气式的1/9。弹簧操作机构在自能式断路器上普遍采用。我国高压开关设备的制造有几十年的历史，S F6高压断路器的制造经历了自主开发、技术引进、消化吸收和创新提高的过程。目前，我国已能生产1 0 0 0 k V特高压交流断路器。1.2 电力系统对交流高压断路器的要求交流高压断路器能在系统故障与非故障情况下实现多种操作，是电力系统最主要的控制与1高压断路器现场维护检修保护装置，关系到输电、配电和用电的可靠性和安全性，因此，电力系统对高压开关的可靠性要求高。电力系统对交流高压断路器有以下要求：（1）绝缘能力。高压断路器长期运行在高电压下，需有一定的绝缘承受能力，能够长期承受断路器额定电压及以下电压，并能短时承受允许范围的工频过电压、操作过电压和雷电过电压，而其绝缘性能不发生劣化。要求高压断路器对地及断口间具有良好的绝缘性能，在额定电压以及允许的过电压下不致发生绝缘破坏，在额定电压下长期运行时，绝缘寿命在允许范围内。（2）通流能力。断路器能够长期承受额定电流，其温升不超过规定允许值。并能短时承受规定范围内的短路电流，其电气和机械性能不发生劣化。要求高压断路器在合闸状态下为良好导体，不仅对正常负荷电流而且对规定的短路电流也能承受其发热和电动力的作用。（3）关合、开断能力。断路器能在规定时间内可靠开断其标称额定短路电流及范围内的电流，而不发生重燃和重击穿，在规定时间内能可靠关合规定范围内的故障电流而不致发生熔焊，能承受其电动力影响而不致发生机械破坏。必要时还要开断和关合空载长线路或电容器组等电容负荷，以及开断空载变压器或高压电动机等小电感负荷。（4）断路器的动作特性应满足电力系统稳定的要求，尽可能缩短切除故障时间，减轻短路电流对其他电力设备的冲击，提高输送能力和系统的稳定性。（5）断路器能够在允许的外部自然环境中长期运行，其性能应不发生劣化，且不影响其使用寿命。（6）断路器具备一定的自保护功能、防跳功能、失灵保护、防止非全相合闸功能、合分时间自卫功能、重合闸功能等。（7）断路器的监视回路、控制回路应能与保护系统、监控系统可靠接口。（8）断路器的使用寿命能够满足电力系统要求，包括机械寿命和电气寿命，如现在一般要求断路器机械上可以连续操作3 0 0 0次以上，开断额定短路电流2 0次以上，断路器整体寿命应在2 0年以上。（9）高压断路器还应保证在一般的自然环境条件下能够正常运行，并保证一定的使用寿命。1.3 高压断路器工作原理S F6气体在高压开关设备中的应用是高压开关设备发展中最具深远影响的里程碑，正是S F6断路器的出现才使高压开关设备从中压、高压、超高压一直走到特高压，从而S F6断路器成为高压开关设备中最具影响的开关设备。下面通过S F6断路器来介绍高压断路器的工作原理。1.3.1 S F6气体电气特性（1）S F6是卤族元素氟的化合物，卤族元素电负性较强，易于吸附电子形成负离子同时释放出能量。（2）负离子平均自由行程远比电子小，又容易与正离子复合而变成中性粒子，这样就减少了间隙中的自由电荷。（3）S F6的分子量是空气的5倍，因此S F6离子与空气中氮、氧离子相比，在同样的场强作用下，速度要慢得多，这更有利于复合而使气体中的带电粒子减少。这种特性使S F6成为一种高电气强度的气体介质，在均匀电场下S F6的电气强度约为同一气压下空气的2.53倍，3个大气压下S F6的电气强度约与变压器油相当。2高 压 交 流 断 路 器1.3.2 S F6气体绝缘特性（1）电场均匀性对S F6气体击穿电压的影响远比空气大，而和压缩空气的击穿特性相似，即S F6气体在极不均匀电场下的击穿电压与之在均匀电场下的相比，降低程度比空气要大得多。在S F6气体中影响固体绝缘沿面放电电压的主要因素有：电场分布的均匀程度。固体绝缘与电极接合部的气隙情况。介质表面的光滑与清洁度。（2）S F6气体中的水分对绝缘的影响：S F6气体中微量水分虽然对S F6气体本身的绝缘强度影响不大，但水分凝露附着在断路器内部的盆式绝缘子、绝缘拉杆等固体绝缘件上时，会大大降低这些绝缘件的沿面闪