高壓開關機械特性測試儀生產廠家揚州拓普電氣科技有限公司為您分析SF6高壓斷路器開斷短路電流性能！目前SF6斷路器在系統中大量使用，SF6斷路器與以前的油斷路器相比，很重要的一個優點就是滅弧機理的改進，從而延長了使用壽命，減少了運行檢修工作。隨著電力走向市場，對供電可靠性的要求越來越高，電氣設備的狀態檢修正逐步開展，對SF6高壓斷路器而言，許多廠家對密封、機構傳動等在機械壽命內都可以做到免維護，確定高壓斷路器停電檢修或更換主要根據其開斷短路電流的次數。因此，在高壓斷路器設備的招標中，斷路器開斷額定短路電流的次數已成為一個重要指標。
1、SF6斷路器的主要滅弧形式
1．1 變開距滅弧結構的主要形式
    近年來大量進口和合資廠的斷路器引進電力系統，主要有SIEMENS、ABB、ALSTOM、AEG等公司的產品。這類斷路器都采用SF6作為絕緣介質，絕大多數生產廠生產的110kV及以上的斷路器滅弧室結構采用的都是變開距滅弧結構。其滅弧原理不外乎自能式、壓氣式、自能壓氣式三種形式。壓氣式建壓快，觸頭不易磨損，在開斷小電流時容易發生截流；自能式建壓慢，對電弧觸頭易燒損，開斷小電流時可靠性不高；自能壓氣式將兩種方式結合起來，開斷大電流用自能原理，開斷小電流用吹氣原理。另外國內的一些斷路器生產廠也引進國外技術開發了部分產品，如西安高壓開關廠的LW14（15）、平頂山高壓開關廠的LW6等型號斷路器。
1．2 SIEMENS定開距滅弧結構的特點
    IEMENS公司生產的220kV及以上斷路器的滅弧室結構采用的是定開距壓氣式雙向內噴射滅弧原理。兩個配置有耐弧的石墨觸頭的靜觸頭固定不動，由連桿帶動引弧部位鑲有引弧石墨園環的橋式動觸頭運動，實現斷路器的分合閘。定開距滅弧室的石墨噴嘴是其主要特點，加工，電場均勻，耐弧性能*，從而延長了電壽命。目前SIEMENS也已開始生產220kV變開距滅弧原理的斷路器。
2、短路開斷試驗
    斷路器的短路開斷試驗必須要有大容量的電源，即在短時間內能提供相當于電力系統短路時那樣大的容量。當斷路器的額定參數提高后，由于受試驗水平和條件的限制，即使選擇合成試驗的方法（試驗時用兩個電源，一個供給電流，另一個供給電壓）也難以滿足試驗要求，必須選擇合理有效的試驗方法。
    目前國內斷路器的開斷試驗由整體試驗、單相試驗和單元試驗三種方式。整體試驗是在組裝完整的三相斷路器上按照斷路器規定的額定電壓和額定短路開斷電流進行三相試驗。這種試驗接近于實際開斷情況，考核產品的性能真實。但要求的試驗容量和斷路器的額定短路開斷容量相等，試驗投資相當大，對于大容量斷路器幾乎不可能。一般整體實驗于35kV及以下，額定開斷電流31．5kA及以下的斷路器。
    對于110kV及以上的斷路器都采用單相試驗的方法，若斷路器的額定電壓為U，額定短路開斷電流為Is，整體試驗要求的容量為P=√3UIs，單相試驗時考慮首開相系數1．3，因而試驗設備的容量P1=1.3UPIS=1.3U/√3×IS=0.43P。因此各相分裝的三相斷路器絕大部分用單相試驗來考核斷路器的開斷能力。過去大量使用的SW6、SW2等型號斷路器的額定短路開斷都能考核到每一相。如西高廠的SW6說明書中明確不經任何檢修，SW6能連續13次開斷額定短路電流，我們的理解就是每一相都能開斷13次額定短路電流。
3、SF6斷路器的短路開斷次數分析SF6斷路器的短路開斷次數分析 
3．1 變開距滅弧結構斷路器的短路開斷次數
    斷路器開斷短路電流次數是決定斷路器是否進行檢修的主要依據，一般在SF6斷路器的標書中要求短路開斷次數＞20次以保證一定的免維護使用期。這里存在一個問題，幾乎所有的生產廠在投標文件中都承諾短路開斷次數＞20次，但查閱它們的短路開斷次數與開斷電流的關系曲線，除了SIEMENS采用定開距結構的斷路器外，均達不到20次的要求。
    如SIEMENS的110kV3AP1FG型，額定短路開斷電流為40kV，曲線反映滿容量開斷次數為17次；AEG公司110kVS1－123F1／3131型，額定短路開斷電流為31．5kV，曲線反映滿容量開斷次數為15次；ALSTOM的220kV的FXT14F型，額定短路開斷電流為40kV，曲線反映滿容量開斷次數為10次；SIEMENS的220kV的3AP1－FI型，額定短路開斷電流為50kV，曲線反映滿容量開斷次數僅為6次。國內廠家一般不提供曲線，如西高廠在LW15型斷路器說明書中間接提到推薦的主觸頭檢修周期為額定短路電流開斷約20次。
    為什么會這樣呢？應該說用戶在招標文件中提到的要求斷路器短路電流開斷次數＞20次的指標，是按單相考核的，因為前面已經說明110kV以上斷路器的開斷試驗是分相進行的。而生產廠的解釋是高壓系統接地故障為主要故障，從概率上講單相能開斷7次，三相就能開斷20次以上，實際上每相滿容量開斷20次是達不到的。從世界上目前的斷路器結構設計和工藝水平來看，變開距自能壓氣滅弧斷路器，220kV的滿容量開斷不大于10次，110kV的不大于20次。
3．2 定開距滅弧結構斷路器短路開斷次數
    SIEMENS的定開距壓氣滅弧斷路器確實能達到額定短路開斷20次的要求，其220kV的3AQ1－EE斷路器額定短路開斷電流50kV的可以滿容量開斷20次，40kV的可以開斷25次。但也有利有弊：定開距滅弧室斷口的絕緣裕度比變開距結構小；導電觸頭和石墨弧觸頭連在一起，導電觸頭容易受電弧影響；操作功大，對機構要求高，一般采用液壓機構才能滿足要求；運動及傳動部件多，結構復雜，對設計和安裝工藝要求高；價格較高。
   變開距自能壓氣滅弧斷路器利用短路電流中的能量去加熱SF6氣體，遮斷短路電流所需工作壓力并非來自斷路器的操作機構，這樣操作機構就可以設計成特別簡單可靠，即采用彈簧機構或液壓彈簧機構。
4、SF6斷路器短路開斷次數的選擇和建議 
4．1 短路開斷電流的分析
    DL／T615－1997標準規定的交流高壓斷路器額定參數中，額定短路開斷電流是指額定短路電流中交流分量的有效值。而通常我們認為額定短路開斷電流表征的是斷路器在端部短路下的開斷能力，它由兩部分合成：交流分量有效值和直流分量百分數。通常系統短路電流中的直流分量衰減時間常數為45ms，而斷路器的實際開斷電流值指斷路器動作后在觸頭分離瞬間的三相短路電流值，并不是短路后0s的數值，因為現代高壓、超高壓的斷路器分閘時間都很短，一般在0．04s，計及電弧燃燒時間，繼電保護動作時間，觸頭分離瞬間已是短路發生之后的0．08～0．1s，此時短路電流已有一定的衰減。當斷路器安裝處在電氣上與發電機足夠遠時，短路電流中交流電流的衰減可以忽略。所以選用斷路器時，其額定短路開斷電流不小于安裝處的系統短路電流有效值就可以了。 
4．2 設備招標文件對開斷次數的提法
    首先標書上提的要求應嚴格明確、符合實際。額定短路電流開斷次數指明是單相開斷次數，因為提三相開斷次數概念不清，可理解為三相短路開斷數，也可理解為3個單相的開斷數累計。對開斷短路電流31．5kA或40kA的110kV斷路器，目前都達不到20次單相開斷的要求，可以提出單相開斷15次的要求。220kV的開關如果提20次，目前能做到的也只有SIEMENS一家，對于招標也無意義，也要修改，可以將50kA的定為6次，40kA的定為10次較為適宜。
4．3 斷路器額定短路開斷次數的合理選擇
    我國1993年版的《城市電力網規劃設計導則》中明確規定為了取得合理的經濟效益，城市各級電壓的短路容量應該從網絡的設計、變壓器的容量、阻抗的選擇、運行方式等方面進行控制，使各級電壓斷路器的開斷電流以及設備的動熱穩定電流得到配合，通常220kV斷路器選擇40kA，110kV斷路器選擇31．5kA或40kA。實際上除極個別500kV變電所的220kV母線，大部分220kV母線短路容量遠小于40kA。另一方面，SF6斷路器短路開斷次數與短路開斷電流關系基本符合∑nI2=C公式，即短路開斷次數與短路開斷電流的平方成反比。例如我局220kV聞堰變220母線短路容量為9804MVA，約25.7kA，所用斷路器為40kA的LW15型，按照生產廠提供的約20kA次的開斷數，單相開斷約7次。則斷路器近區可開斷次數均為n＝7×402／25．72＝16．9。因此對220kV斷路器的選擇要實事求是，短路開斷次數固然重要但不必刻意追求，只要滿足運行要求即可。
    變開距結構的斷路器雖然開斷次數不及定開距結構斷路器，但機構簡單、結構輕巧、運行維護工作少、價格便宜，也是較好的選擇。目前110kV斷路器本身滿容量開斷一般可達到15次以上，而且額定短路開斷電流與110系統短路電流相比有較大的裕度。*運行要求。如選擇31．5kA開斷次數為15次的斷路器在20kA系統中運行，按照公式計算，近區開斷次數可達到37次，壽命期內可以做到免維護。
4．4 斷路器短路開斷的運行統計
    平時運行工作中對開斷短路的統計也要全面仔細。現在220kV變電所都有故障錄波器，而且微機保護大量采用，斷路器本身也有動作計數器，為基礎統計創造了條件。一般線路故障可以確定相間還是單相，短路電流的數量。這些基礎工作為斷路器的檢修提供依據，做到有的放矢。
    SF6斷路器額定短路開斷電流是其主要技術參數，而額定短路電流開斷次數反映了開斷短路電流的性能，是評估斷路器使用壽命和開展斷路器狀態檢修的重要依據。我們對SF6斷路器額定短路電流開斷次數要有比較全面的認識，在選擇斷路器和平時運行維護時，對這個指標要仔細慎重，綜合考慮。以上對高壓斷路器開斷短路電流的分析探討，希望能為今后設備的選型、運行檢修提供一些幫助。
    信息來源：高壓開關機械特性測試儀生產廠家揚州拓普電氣科技有限公司