SF6高压断路器开断短路电流的设计方案分析(2)

SF6高压断路器开断短路电流的设计方案分析(第2页)

4．2 定开距灭弧结构断路器短路开断次数

SIEMENS的定开距压气灭弧断路器确实能达到额定短路开断20次的要求，其220kV的3AQ1－EE断路器额定短路开断电流50kV的可以满容量开断20次，40kV的可以开断25次。但也有利有弊：定开距灭弧室断口的绝缘裕度比变开距结构小；导电触头和石墨弧触头连在一起，导电触头容易受电弧影响；操作功大，对机构要求高，一般采用液压机构才能满足要求；运动及传动部件多，结构复杂，对设计和安装工艺要求高；价格较高。

变开距自能压气灭弧断路器利用短路电流中的能量去加热SF6气体，遮断短路电流所需工作压力并非来自断路器的操作机构，这样操作机构就可以设计成特别简单可靠，即采用弹簧机构或液压弹簧机构。

5 SF6断路器短路开断次数的选择和建议

5．1 短路开断电流的分析

DL／T615－1997标准规定的交流高压断路器额定参数中，额定短路开断电流是指额定短路电流中交流分量的有效值。而通常我们认为额定短路开断电流表征的是断路器在端部短路下的开断能力，它由两部分合成：交流分量有效值和直流分量百分数。

通常系统短路电流中的直流分量衰减时间常数为45ms，而断路器的实际开断电流值指断路器动作后在触头分离瞬间的三相短路电流值，并不是短路后0s的数值，因为现代高压、超高压的断路器分闸时间都很短，一般在0．04s，计及电弧燃烧时间，继电保护动作时间，触头分离瞬间已是短路发生之后的0．08～0．1s，此时短路电流已有一定的衰减。当断路器安装处在电气上与发电机足够远时，短路电流中交流电流的衰减可以忽略。所以选用断路器时，其额定短路开断电流不小于安装处的系统短路电流有效值就可以了。

5．2 设备招标文件对开断次数的提法

首先标书上提的要求应严格明确、符合实际。额定短路电流开断次数指明是单相开断次数，因为提三相开断次数概念不清，可理解为三相短路开断数，也可理解为3个单相的开断数累计。对开断短路电流31．5kA或40kA的110kV断路器，目前都达不到20次单相开断的要求，可以提出单相开断15次的要求。220kV的开关如果提20次，目前能做到的也只有SIEMENS一家，对于招标也无意义，也要修改，可以将50kA的定为6次，40kA的定为10次较为适宜。

5．3 断路器额定短路开断次数的合理选择

我国1993年版的《城市电力网规划设计导则》中明确规定为了取得合理的经济效益，城市各级电压的短路容量应该从网络的设计、变压器的容量、阻抗的选择、运行方式等方面进行控制，使各级电压断路器的开断电流以及设备的动热稳定电流得到配合，通常220kV断路器选择40kA，110kV断路器选择31．5kA或40kA。

实际上除极个别500kV变电所的220kV母线，大部分220kV母线短路容量远小于40kA。

另外，SF6断路器短路开断次数与短路开断电流关系基本符合∑nI2=C公式，即短路开断次数与短路开断电流的平方成反比。例如我局220kV闻堰变220母线短路容量为9804MVA，约25.7kA，所用断路器为40kA的LW15型，按照生产厂提供的约20kA次的开断数，单相开断约7次。则断路器近区可开断次数均为n＝7×402／25．72＝16．9。因此对220kV断路器的选择要实事求是，短路开断次数固然重要但不必刻意追求，只要满足运行要求即可。

变开距结构的断路器虽然开断次数不及定开距结构断路器，但机构简单、结构轻巧、运行维护工作少、价格便宜，也是较好的选择。目前110kV断路器本身满容量开断一般可达到15次以上，而且额定短路开断电流与110系统短路电流相比有较大的裕度。完全满足运行要求。如选择31．5kA开断次数为15次的断路器在20kA系统中运行，按照公式计算，近区开断次数可达到37次，寿命期内可以做到免维护。

5．4 断路器短路开断的运行统计

平时运行工作中对开断短路的统计也要全面仔细。现在220kV变电所都有故障录波器，而且微机保护大量采用，断路器本身也有动作计数器，为基础统计创造了条件。一般线路故障可以确定相间还是单相，短路电流的数量。这些基础工作为断路器的检修提供依据，做到有的放矢。

结束语

SF6断路器额定短路开断电流是其主要技术参数，而额定短路电流开断次数反映了开断短路电流的性能，是评估断路器使用寿命和开展断路器状态检修的重要依据。

对SF6断路器额定短路电流开断次数要有比较全面的认识，在选择断路器和平时运行维护时，对这个指标要仔细慎重，综合考虑。

以上对高压断路器开断短路电流的分析探讨，希望能为今后设备的选型、运行检修提供一些帮助。