常用252kV断路器简介

常用 252kV 断路器简介
0.引言 我国的 252kV SF6 断路器产品种类较多，操动机构经历了从早期 的气动机构到液压机构，再到现在的弹簧机构、液压弹簧操动机构； 灭弧结构从原来的压气式结构到发展现在的自能式结构； 灭弧室内运 动部件从以前的单动式到现在的双动式。经过不断的改进和发展，性 能也不断提高， 形成了目前这种以自能灭弧式结构配弹簧机构为主的 断路器产品。 1.产品基本结构 1.1 外形及结构 LW25-252 型瓷柱式高压 SF6 断路器包括三个完整的单极断路器， 每极断路器包括灭弧室、支柱、操作机构和支架，外形呈“I”形布 置。产品每极配用一台 CT20-III(X)P 弹簧操动机构，每台断路器可 以进行单极操作，又可以进行三极电气联动操作，LW25A-252 断路器 采用 LW25-252 的灭弧室，配一台 CYA6 机构带动三相机械联动，机构 安装在中间位置。
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图 1 LW25-252 断路器
图 2 LW25A-252 断路器
LW24-252 型高压 SF6 断路器包括三个完整的单极断路器，每极 断路器包括灭弧室、互感器、操作机构和支架 ，外形呈反“π”型 布置，产品每极配用一台 CT20-III(X)T 弹簧操动机构，每台断路器 可以进行单极操作，又可以进行三极电气联动操作，LW24-252-III 断路器采用 LW24-252 灭弧室结构，把原来的直动密封改进为转动密 封，减少了机构的操作功，采用用一台 CYA5 机构进行驱动。
图 3 LW24-252 断路器 1.2 灭弧室结构及原理
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LW24-252-Ⅲ断路器
这几种产品的灭弧室结构基本相同，都采用压气+自能式灭弧结 构，单断口、变开距，静触头系统和中间触头系统被固定在灭弧室的 两端，动触头由绝缘拉杆带动在灭弧室中运动。 在这种混合气室中，压气与热膨胀在一个气室内完成，断路器分 闸时拉杆带动汽缸高速运动。运动过程中，一方面压气缸内的 SF6 气 体被压缩增压，另一方面，利用电弧产生能力对压气缸内的 SF6 气体 增压。分闸过程中，高速的 SF6 气体通过喷口将气体聚集，吹向电弧， 以便有效的对电弧进行冷却。电弧在过零点熄灭，此后只要 SF6 的介
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质恢复强度大于断口间的电压回复强度，电流就被成功开断。 1.3 传动结构 LW25-252 和 LW24-252 产品由于都是单相操作，所以传动比较 简单，弹簧机构直接驱动灭弧室运动。 对于 LW25A-252 产品由于一般产品的相间距为较大， 一般为 3m～ 3.5m,机构悬挂在中相，为了避免拉杆由于受压力产生变形，所以采 用双拉杆结构， LW24-252-Ⅲ断路器产品设计中也采用了双拉杆结构， 由于罐式断路器机构的传动方向及结构空间限制，设计相对比较困 难。 2.断路器机构 CT20 型弹簧操动机构是一种以弹簧为储能元件的操动机构。

弹 簧操动机构结构简单、可靠性高，分合闸操作是通过两根螺旋弹簧实 现的。弹簧的储能是借助电动机给合闸弹簧储能来完成，并通过锁扣 系统保持在储能状态。合闸时合闸弹簧的能量一部分用来合闸，另一 部分用来给分闸弹簧储能。合闸弹簧一释放，储能电机立即给储能， 储能时间一般不超过 15s。运行时分合闸弹簧均处于压缩状态，而分 闸弹簧的释放有一个独立的系统，与合闸弹簧没有关系。开断时，锁 扣借助磁力脱扣，弹簧释放能量，经过机械传动单元使触头动作。这 样的设计的弹簧操动机构具有很高的可靠性和稳定性。 由于受设计技术及加工工艺限制， 液压弹簧操动机构在国外发展 较早，随着我国制造加工水平的提高，近年来在国内也逐渐兴起。 CYA 系列液压弹簧机构采用碟簧作为储能元件。储能时电动机带
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动油泵带动贮能模块 （贮压器） 中的活塞压缩碟簧贮能。 贮能到位后， 弹簧行程开关切断油泵电机，油泵停转，贮能过程结束。当操作后或 泄漏到一定值时， 弹簧行程开关接通油泵电机再次补压到油泵停转位 置。 在分闸位置时，接通合闸电磁阀，换向阀切换至 合闸状态，常 充压差动活塞的底部与高压油接通，在差动原理作用下，快速向上合 闸并带动辅助开关切换，断开合闸回路，为分闸作好准备。在合闸位 置接到分闸命令，分闸电磁铁动作，换向阀切换至分闸位置，差动活 塞高压油通过换向阀连通至低压油箱， 在差动活塞上端常高压的作用 下，活塞快速向下运动分闸，并带动辅助开关切换，切断分闸回路， 为下次合闸作好准备。液压弹簧操动机构采用两套防慢分装置，即使 机构意外失压，也能可靠的防止断路器出现慢分，这种液压弹簧操动 机构，性能稳定，每次的操作分合闸操作时间可以不超过±1ms。 3 主要技术参数 LW24-252
序 号
LW24-252-Ⅲ
名 称 单位
LW25-252 LW25A-252
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额定电压 额定频率 额定电流 额定开断电流 额定 SF6 气体压力（20℃）
kV Hz A kA MPa
252 50 4000 50 0.6
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额定短时工频耐受电 对地 额 定 6 绝 缘 水平 雷电冲击耐受电压 （峰值） 7 SF6 年漏气率 压（1min 有效值） 断口间 对地 断口间 kV
460 460+145 1050 1050+206 ≤0.5%
4.产品的主要特点 1）优良的开断性能。采用自能式灭弧原理，具有优越的开断性能， LW25-252 产品在额定 0.4MPa 时可开断 50kA。 2）超强的载流能力。断路器的触头均采用自力型触头，接触可靠， 接触电阻小， 触头和导体在选材上很讲究， 导电率很高， 接触电阻小， 而且以压气缸兼做载流导体，载流截面大，通流能力强。 3）完善的二次控制和保护回路。断路器可实现远距

离电控和近距离 手控，二次回路设计简单合理，性能可靠。 4）运输、安装简单方便。瓷柱式断路器产品在厂内组装试验完毕以 后，解体为本体和机构两部分，运到现场安装时，只需将断路器本体 吊装在支撑框架上，连接好管路和传动连扳，不需要抽真空就可以直 接充气。 5）运行安全可靠、维护量小。产品在现场运行时，只需进行一般的 巡视，定期对密度计进行检查。 5.其他改进型产品 5.1 产品安装基础改进 由于国网公司为了提高各个供应商产品的安装的通用性， 对高压
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电器产品的基础进行了统一要求， 所以对产品的安装基础进行了进一 步的改进。
图 6 改进后的 LW25-252 断路器 5.2 适用特殊环境温地区的产品 252kV 产品一般气压为 0.6MPa,为了防止低温地区 SF6 气体液 化，对于罐式断路器产品，最早的 LW24-252 产品采用缠裹加热带的 方法， 但是由于该方案比较繁琐，所以开发了 LW24-252（H）采用 SF6+CF4 作为绝缘介质，可以满足-45℃环境需要。
图 5 LW24-252 断路器（带加热装置） 当 LW25-252 额定气压为 0.4 MPa（闭锁气压 0.3 MPa）时，也可
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以满足开断电流 50kA 要求,所以在东北寒冷地区采用降低气压的方 法。 5.3 大容量产品 常规的 252kV 断路器开断电流为 50kA,额定电流为 4000A,随着国 家电网的快速发展，对 252kV 断路器的开断容量不断提高，已经有开 断电流 63 kA 的要求，LW15B-252/Y5000-63 瓷柱式断路器产品正是 为满足这一要求开发设计的，已经在宁夏贺兰山等工程应用。 5.4 双动式断路器 双动式断路器是近年来兴起的一种断路器，LW36-252 就是其中 的一种，该断路器关合、开断时它的动静触头同时向相反方向移动， 这样可以减少机构的操作功，有利于提高产品整体可靠性。 5.5 大功率弹簧机构的开发 液压机构虽然有比较多的优点， 但是由于设计、 制造难度比较大， 选材要求比较高，所以成本较高，大功率弹簧机构研究，将成为液压 弹簧机构的替代品，因为弹簧机构固有的可靠性及免维护性，再加上 成本较低，252kV 三相机械联动产品能够配弹簧操动机构，将成为产 品的一大特点。 5.6 产品的在线检测及智能化 为了随时掌握断路器的运行情况， 需要对产品的 SF6 气体、 分合闸 等状态进行在线检测分析，随时掌握产品的运行状态，对于可能出现 的问题可以做到提前预防、及时阻止。 6.结语
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252kV 断路器产品虽然市场需求量比较大，但是由于制造厂家较 多， 竞争十分激烈， 除了开发具有常规功能的产品外， 寻求高可靠性、 低成本的差异化设计，将是产品发展的必由之路。
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