[发明专利]不重燃断路器

说明书

技术领域

本发明专利涉及电气设备领域，尤其涉及一种不重燃断路器。

背景技术

在各级电压的电网中，架空线、电缆等所有输送电电路，发电机、变压器、电动机、电抗器、电容器等所有电气设备元件，都是用断路器（俗称开关）来进行操控的。这些断路器由断口、灭弧室、操动机构构成，用来人工或自动断开和闭合正常的工作电流和短路电流。断口的两个触头断开时都会拉弧，并在封闭的灭弧室内灭弧，完成断开过程。灭弧室内的绝缘和灭弧介质有加压或抽真空的空气、油、六氟化硫（SF6）等。

微观地观察断口的拉弧过程，很多都是在拉弧灭弧时段内，发生灭弧——重燃（重击穿）——灭弧——再重燃——再灭弧直至完全断开。

断路器每次重燃时，都会是由电源侧向线路或负荷侧再充电的过程，电波的流动折射和反射会产生很高的重燃过电压。其幅值能达到最高工作相电压的3～4倍以上，振荡频率达千赫芝以上，破坏线路和设备的绝缘，对电网的安全运行和电气设备都造成严重威胁。在断路器断开中，断口两端的电压（称恢复电压）过高时，不但会引起重燃，产生重燃过电压，还会使断路器灭弧室发生外沿闪络，甚至灭弧室爆炸。断路器重燃的难以避免和它带来的严重后果，一直是困扰电力行业内的科研、设计、制造、运行等各个专业部门的难题之一。例如：

某硅铁企业，新建的35KV配电装置，在投切变压器过程中，一连7、8次都发生断路器爆炸。而无法进行安装调试交接；500KV超高压枢纽变电站中的35KV侧断路器，在投切电抗器或电容器时，经常发生爆炸，而被迫改用高一级电压的66KV断路器，并做为标准设计通用全国；某钢铁厂的35KV系统，选用了世界名牌断路器，运行中4台先后爆炸。制造商多次现场处理，除了更换而提不出其他更好的改进措施等等。这种设备事故频发，屡出不尽。

中国行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第4.2.5条规定：“3KV～66KV系统开断并联电容补偿装置如断路器发生单相重击穿时，电容器高压端对地过电压可能超过4.0p.u。开断前电源侧有单相接地故障时，该过电压将更高。开断时如发生两相重击穿，电容器极间过电压可能超过操作并联电容补偿装置，应采用开断时不重击穿的断路器。对于需频繁投切的补偿装置，宜装设并联电容补偿装置金属氧化物避雷器，作为限制单相重击穿过电压的后备保护装置。在电源侧有单相接地故障不要求进行补偿装置开断操作的条件下，宜采用F1。断路器操作频繁且开断时可能发生重击穿或合闸过程中触头有弹跳现象时，宜装设并联电容补偿装置金属氧化物避雷器F1及F3或F4。F3或F4用以限制两相重击穿时在电容器极间出现的过电压。当并联电容补偿装置电抗器的电抗率不低于12%时，宜采用F4。”

国家标准GB/T50064-2013《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》第4.2.7条规定：“空载线路开断时，如断路器发生重击穿，将产生空载线路分闸过电压。其限制措施应符合下列要求：

1）对范围Ⅰ的110kV及220kV系统，宜采用重击穿概率极低的断路器，防止开断空载架空线路的过电压超过3.0p.u.；开断电缆线路可能超过3.0p.u.，应采用重击穿概率极低的断路器。

2）对范围Ⅰ的66kV及以下不接地系统或谐振接地系统，断路器开断空载线路发生重击穿时的过电压一般不超过3.5p.u.。开断前系统已有单相接地故障，使用一般断路器操作时产生的过电压可能超过4.0p.u.，应采用重击穿概率极低的断路器。6kV～35kV的低电阻接地系统，开断空载线路断路器发生重击穿时的过电压可能达到3.5p.u.，应采用重击穿概率极低的断路器。”4.2.8条规定：“6kV～66kV系统中，开断并联电容补偿装置，若断路器发生单相重击穿时，电容器组对地过电压可能超过4.0p.u.。开断前电源侧有单相接地故障时，该过电压将更高。开断时如发生两相重击穿，电容器组极间过电压可能超过(U_ac为电容器组的额定电压)。投切并联电容补偿装置，应采用重击穿概率极低的断路器。作为后备保护，宜按图装设金属氧化物避雷器以限制单相重击穿过电压。一般可不考虑断路器发生两相重击穿。”

以上这些运行生产实践和规程规定都说明：解决好断路器重燃（重击穿）的问题已是国家级甚至是国际级层面的问题。目前，国内外尚没有更好的办法解决好这一难题，而只是在重燃过电压发生之后采取一些后备的保护措施，治标不治本。

发明内容