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      kYN450:重合器和斷路器

      中壓重合器和斷路器在配電系統中的應用大致相同,但功能不同。重合器可以被認為是輕型斷路器(即使它不是斷路器)。相反,配備適當的保護繼電器,高壓斷路器也可以起到重合閘的作用,應用于額定電壓 12kV、15 kV、27 kV 和 38 kV 配電系統的產品。

       

      首先,定義不同

      重合器

      重合器(更正式地說,是自動電路重合器)由 IEEE(和 IEC)定義為“用于接通、承載和自動中斷和重合交流電路的自控裝置,具有預定的斷開和重合順序,然后是復位、保持閉合 , 或鎖定操作。它包括檢測過電流和控制重合器操作所需的一組控制元件?!?IEEE/IEC C37.60(62271-111))。

      斷路器

      斷路器被IEEE定義為“一種機械開關裝置,能夠在正常電路條件下接通、承載和分斷電流,并在短路等規定的異常電路條件下接通和承載一定時間并分斷電流?!?(IEEE C37.100)。

      重合器的特點是具有強制性的自動控制和保護裝置,但這并不重要,因為公用事業配電系統中使用的大多數高壓斷路器都具有具有相似(甚至相同)功能的保護繼電器。

      除了定義之外,重合器和高壓斷路器如何比較?

       

      標準

      重合器的標準是雙標識 IEEE/IEC 標準,指定為 IEEE/IEC C37.60 (62271-111)。

      對于高壓斷路器,有許多 IEEE 標準和指南,其中包括:

      C37.04,交流高壓斷路器的額定值結構

      C37.06,交流高壓斷路器 - 選擇額定值

      C37.09,交流高壓斷路器的測試程序

      C37.010AC高壓斷路器應用指南

      還有一些附加指南,例如電容-電流切換、瞬態恢復電壓和電抗器切換。IEEE C37.06 將在不久的將來撤回,因為現在正在進行的修訂將把選擇等級移到基本的 C37.04 標準中。

      持續電流

      重合器的額定電流通常為 630 A 或 800 A,一些供應商提供其他額定值,例如 400 A 和 1,200 A。斷路器的額定電流通常為 1,200 A、2,000 A 和2,500 A 或 3,000 A。斷路器是最常用的在配電變電站中,而重合器最常用于變電站以外的架空配電線路上。

       

      短路電流

      重合器通常具有 12.5 kA 或 16 kA 的對稱短路額定值,有些產品可提供更低或更高的電流。斷路器通常具有 20 kA、25 kA、31.5 kA或 40 kA 的對稱短路額定值。

      較高的短路電流額定值適用于短路電流高于配電線路外的配電變電站。

       

      尺寸

      重合器小而輕(大約 200-300 磅,無需安裝結構),因為它們最常安裝在架空配電系統的電線桿上。它們可能不太頻繁地安裝在變電站框架結構上的小型配電變電站中。

      斷路器主要用于配電變電站,框架安裝并安裝在混凝土墊或樁上。斷路器的重量范圍從大約 1,800 磅到 3,000 多磅,具體取決于電壓等級、連續電流和附件。

       

      抗震能力

      重合器通常沒有抗震等級,因為它們的抗震能力在很大程度上取決于支撐桿,因此不受制造商的控制。斷路器安裝在地面基礎上,可提供北美高級別的抗震認證。

       

      機械耐久性

      重合器和斷路器的耐久性基本相同。重合器的標準要求機械(空載)耐久性為 2,000 次操作,但大多數(不是全部)重合器供應商發布了 10,000 次操作的耐久性能力。室外(S2 級)高壓斷路器也存在類似情況,符合 IEEE C37.06標準要求 2,000 次機械(空載)操作,但大多數供應商發布的耐力能力為 10,000 次操作。

      從長遠來看,2,000 次操作的耐用性轉化為 40 年壽命中每年 50 次操作。

      雖然這些產品中的許多產品可以使用 40 年,但很少有每年運行 50 次。

       

      重合器和斷路器的電氣壽命是不同的。

      對于重合器,標準中沒有規定額定連續電流下的電氣壽命。相反,為分斷能力至少為 8 kA 的重合器規定的測試負荷包括 116 次操作,其中 16 次在全故障額定值下,56 在半故障額定值下,44 在 15-20% 故障額定值下。完成此標準操作后,估計觸點將達到其半衰期(參考 IEEE/IEC 62271-111-2012,表 12)。在大多數情況下,供應商不會說明重合器切換額定連續電流的耐受能力,但它們很可能能夠在額定連續電流下運行 10,000 次。根據 IEEE62271-111 中的標準操作任務,估計可能發生的全故障中斷次數約為 100。對于有些廠家重合器,全故障開斷次數高達 250。

      對于斷路器,IEEE C37.06 規定了額定連續電流下的 100 次操作。然而,大多數供應商都發布了額定連續電流下 10,000 次操作的能力。

      與電氣耐久性相關的一個問題是真空斷路器中的觸點磨損。對于大多數(如果不是全部)重合器,直接確定觸點磨損量是不可能的,因為真空滅弧室位于環氧樹脂模制外殼內并且無法測量觸點磨損。根據所使用的重合器控制器設備,可以根據開斷的累積電流(或累積電流的平方)估算觸點磨損。由于真空斷續器集成在模制外殼中,因此通常不可能更換真空滅弧室。

      對于斷路器,如果真空斷路器沒有裝在模制外殼中,則可以直接測量觸頭磨損,必要時可以更換真空斷路器。雖然不太可能在斷路器的使用壽命內更換真空滅弧室,但令人欣慰的是,它可以在必要時更換。

      斷路器旨在允許維護,無論是操作機構本身,還是用于更換真空斷路器。重合器通常不允許用戶進行維護,如果需要任何內部維護,則需要返回制造商。

      斷路器安裝在地面附近,維護相對方便。重合器通常安裝在電線桿的高處,因此由于靠近高壓,任何可能的維護都需要動臂卡車和特殊程序。



      應用

      重合器可用作三相裝置、單相裝置,甚至是稱為三聯裝置(三個單相裝置在一個組件中)的形式。重合器常用于單相架空配電線路,宜采用單相機組。高壓斷路器通常安裝在配變電站

      三相設計。重合器在模制外殼中集成了電流傳感器,不可能直接在重合器組件中添加額外的電流互感器。如果需要,必須與重合器分開添加額外的電流互感器,從而增加總安裝成本。

      此外,重合器控制柜的尺寸是固定的,因此可能沒有空間將附加電流互感器的次級引線帶入重合器控制柜。

      因此,重合器不容易適應增加計量或附加繼電器(例如,用于變壓器差動或其他保護)。

      另一方面,斷路器在外殼內通常具有最多四個電流互感器的能力,因此可以輕松容納復雜的差動方案、專用的精密計量設備和類似的選項。此外,斷路器外殼有一個大隔間,用于放置二次設備、儀表、繼電器、變送器和類似物品,因此可以根據用戶的需要配置斷路器。

      重合器設計用于自動重合功能,通常允許最多三個重合操作,在控制器將重合器置于鎖定狀態之前的操作序列中。這通常表示為 O- t – CO– t – CO – t – CO,其中 O = 分閘操作,CO = 合-分閘操作,以及時間延遲(t)是可調的。重合器的時間間隔可以短至幾秒鐘,但通常需要更長的時間,以便在電路重新通電之前讓故障位置的電離氣體消散。

      斷路器可以以等效的方式配置,這取決于指定的保護繼電器的能力。  次合閘操作應在  次中斷后不少于 0.3 秒,隨后的重合操作間隔應不少于 10-12 秒,以便斷路器操動機構(無論是儲能還是磁力執行器)有時間重新充電。

       

      經濟性

      多年前,斷路器的購買成本高于重合器,尤其是陳舊的液壓油電路重合器。然而,在當今的公用事業環境中,通信技術已成為必需品,

      和舊式重合器不能很好地適應通信設備。結果,重合器的成本顯著增加,同時斷路器的采購成本更加穩定,甚至有所下降。根據所需的選項,今天的斷路器可能比重合器的溢價很少或沒有。

       


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