1、斷路器培訓(xùn)教材1. 六氟化硫SF6斷路器采用具有優(yōu)良滅弧性能和絕緣性能的SF6氣體作滅弧介質(zhì)的斷路器，稱為SF6斷路器。它具有開斷能力強(qiáng)、體積小等特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，金屬消耗量大、價(jià)格較貴。一般用于220KV電壓等級(jí)以上，并與以SF6作為絕緣的有關(guān)電氣組成封閉式組合電器GIS，這樣可以大量節(jié)省占地面積和減少投資。2. 真空斷路器利用真空的高介質(zhì)強(qiáng)度來滅弧的斷路器，稱為真空斷路器。這種斷路器具有滅弧速度快、觸頭材料不易氧化、壽命長、體積小等特點(diǎn)。目前主要用在35KV以下裝置中。第一節(jié) 高壓斷路器的根本參數(shù)目前，我國電力系統(tǒng)中廣泛使用的高壓斷路器，其型號(hào)、規(guī)格一般由文字符號(hào)和數(shù)字方式表示： 1 2

2、 34 5 / 6 7 8其代表意義為：1是產(chǎn)品字母代號(hào)，2是安裝場(chǎng)所代號(hào)，3是設(shè)計(jì)系列代號(hào)，4是額定電壓KV，5是其他標(biāo)志，如改良型G，6是額定電流A，7是額定開斷能力KA或MVA，8是特殊環(huán)境代號(hào)。例如：SN1010/3000750型斷路器，表示為10KV，3000A，750MVA，10型屋內(nèi)式高壓少油斷路器。表61 高壓斷路器產(chǎn)品字母代號(hào)斷路器名稱少油斷路器多油斷路器空氣斷路器 SF6斷路器真空斷路器字母代號(hào)SDKLZ額定電壓Un是指斷路器長期工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓三相系統(tǒng)指線電壓。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中允許5%Un的電壓波動(dòng)，斷路器應(yīng)在允許范圍內(nèi)長期工作，為此斷路器規(guī)定了最高工作電壓。對(duì)額定電壓在3

3、220KV范圍內(nèi)的斷路器，其最高工作電壓較額定電壓可高15%左右；對(duì)330KV以上者，規(guī)定其最高工作電壓較額定電壓高10%。斷路器額定電壓與最高工作電壓對(duì)應(yīng)值，見表102。表62 斷路器額定電壓與最高工作電壓對(duì)應(yīng)值 KV額定電壓361035110220330500最高工作電壓126252363550 。2額定開斷電流斷路器在開斷操作時(shí)，首先起弧的某相電流稱為開斷電流。在額定電壓下，能保證正常開斷的最大短路電流稱為額定開斷電流Inborn 。它是標(biāo)志斷路器開斷能力的一個(gè)重要參數(shù)。我國規(guī)定額定開斷電流為：1.6，3.15，6.3，8，10，12.5，16，20，25，31.5，40，50，63，8

4、0，100KA等。3 額定關(guān)合電流imc當(dāng)電力系統(tǒng)存在短路故障時(shí)，斷路器一合閘就會(huì)有短路電流流過，這種故障稱為“預(yù)伏故障。當(dāng)斷路器關(guān)合有預(yù)伏故障的設(shè)備或線路時(shí)，在動(dòng)、靜觸頭未接觸前尚距幾毫米就發(fā)生預(yù)擊穿，隨之出現(xiàn)短路電流，給斷路器關(guān)合造成阻力，影響動(dòng)觸頭合閘速度及觸頭的接觸壓力，甚至出現(xiàn)觸頭彈跳、熔化、焊接以至斷路器爆炸等事故，這遠(yuǎn)比在合閘狀態(tài)下通過極限電流的情況更為嚴(yán)重。斷路器關(guān)合短路電流的能力除與滅弧裝置性能有關(guān)外，還與斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘功的大小的有關(guān)。因此，在選擇斷路器的同時(shí)，應(yīng)選擇操動(dòng)機(jī)構(gòu)，方能保證足夠的關(guān)合能力。第三節(jié) 六氟化硫SF6斷路器SF6斷路器是利用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)和

5、滅弧介質(zhì)的新型高壓斷路器。SF6斷路器可分為兩大類。第一類，為瓷瓶式SF6斷路器。如西安高壓開關(guān)廠生產(chǎn)的LWSFM型系列產(chǎn)品，可用于110500KV的電力系統(tǒng)中。該系列產(chǎn)品除110KV斷路器三相共用一個(gè)機(jī)構(gòu)外，其他均三相分裝式結(jié)構(gòu)。110220KV斷路器每相一個(gè)斷口，整體呈“I型布置。330500KV斷路器每相兩個(gè)斷口，整體呈“T型布置。每個(gè)斷口由滅弧室、支柱支持絕緣子、機(jī)構(gòu)箱組成，其中330500KV斷路器還帶有均壓電容器、合閘電阻等，安其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖。第二類，是把斷路器裝入一個(gè)外殼接地的金屬罐中，叫落地罐式。如西安高壓開關(guān)廠生產(chǎn)的LW13SFMT型罐式高壓SF6斷路器。該產(chǎn)品除110K

6、V級(jí)及局部220KV級(jí)產(chǎn)品的三相分裝在一個(gè)公用底架上并采用三相聯(lián)動(dòng)操作外，其余各電壓等級(jí)及局部220KV產(chǎn)品均為三相安裝結(jié)構(gòu)，每相由接地的金屬罐、充氣套管、電流互感器、操動(dòng)機(jī)構(gòu)和底架等部件組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖。一、SF6氣體的性能SF6氣體是無色、無味、無毒、非燃燒性、亦不助燃的非金屬化合物，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性極好，在常溫常壓下，其密度均為空氣的五倍。它具有很高的電氣絕緣特性和滅弧能力。1SF6氣體的絕緣性能SF6呈強(qiáng)電負(fù)性，體積較大。當(dāng)電場(chǎng)具有一定能量的散射電子時(shí)，它可能導(dǎo)致碰撞游離，對(duì)電子捕獲較易，并吸收其能量生成低活動(dòng)性的穩(wěn)定負(fù)離子。這種直徑更大的負(fù)離子在電場(chǎng)中自由行程很短，

7、難以積累發(fā)生碰撞游離的能量；同時(shí)，正負(fù)離子的質(zhì)量都較大，行動(dòng)緩慢，再結(jié)合的幾率將大為增加。因此，在1個(gè)大氣壓下，SF6的絕緣能力超過空氣的2倍；當(dāng)壓力為3個(gè)大氣壓時(shí)，其絕緣能力就和變壓器油相當(dāng)。2SF6氣體的滅弧性能SF6在電弧作用下接受電能而分解成低氟化合物，但電弧電流過零時(shí)，低氟化合物那么急速再結(jié)合成SF6 ，故弧隙介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程極快。所以，SF6的滅弧能力相當(dāng)于同等條件下空氣的100倍；此外，電弧弧柱的電導(dǎo)率高、燃弧電壓低、弧柱能量小。二、SF6斷路器的滅弧室結(jié)構(gòu)SF6氣體作為滅弧介質(zhì)時(shí)，只需要較小的氣壓和壓差，所以，SF6斷路器的滅弧室可以按壓氣活塞原理制成單壓式，其氣流是直接在開斷

8、過程中產(chǎn)生的，其壓力一般在3.57101325Pa3.57atm大氣壓范圍內(nèi)。國產(chǎn)的SF6斷路器均為單壓式。目前，單壓式滅弧室有兩種結(jié)構(gòu)，即定開距和變開距結(jié)構(gòu)。1定開距滅弧室圖65 定開距滅弧室結(jié)構(gòu)示意圖1圖65 定開距滅弧室結(jié)構(gòu)示意圖1壓氣罩；2動(dòng)觸頭；3、5靜觸頭；4壓氣室；6固定活塞；7拉桿圖66示出滅弧室滅弧過程。圖66a為斷路器合閘位置。分閘時(shí)由拉桿7帶動(dòng)可動(dòng)局部向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，壓氣室內(nèi)的SF6氣體被壓縮，如圖66b所示。當(dāng)動(dòng)觸頭離開靜觸頭3時(shí)，便產(chǎn)生電弧，同時(shí)將原來由動(dòng)觸頭所封閉的壓氣室翻開而產(chǎn)生氣流、向噴口吹弧，如圖66c所示。氣流流向靜觸頭內(nèi)孔對(duì)電弧進(jìn)行縱吹，熄弧后的開斷位置如

9、圖66d所示。圖66 定開距滅弧室滅弧過程示意圖a斷路器在合閘位置；b壓氣室內(nèi)的SF6氣體被壓縮；c產(chǎn)生的氣流向噴口吹弧圖66 定開距滅弧室滅弧過程示意圖a斷路器在合閘位置；b壓氣室內(nèi)的SF6氣體被壓縮；c產(chǎn)生的氣流向噴口吹??；d熄弧后的開斷位置2變開距滅弧室圖67 變開距滅弧室滅弧過程示意圖1主靜觸頭；2弧靜觸頭；3噴嘴；4弧動(dòng)觸頭；5主動(dòng)觸頭；6壓氣缸；7逆止閥；8壓氣室；9固定活塞；10中間觸頭變開距滅弧室的結(jié)構(gòu)示意圖如圖67所示。其結(jié)構(gòu)與少油斷路器相似。觸頭系統(tǒng)有主觸頭、弧觸頭和中間觸頭。主觸頭的中間觸頭放在外側(cè)，以改善散熱條件，提高斷路器的熱穩(wěn)定性。滅弧室的可動(dòng)局部由動(dòng)觸頭、噴嘴和壓

10、氣缸組成。為了在分閘過程中使壓氣室的氣體集中向噴嘴吹弧，而在合閘過程中不致在壓氣室形成真空，故設(shè)有逆止間。合閘時(shí)，逆止閥翻開，使壓氣室與活塞內(nèi)腔相通，SF6氣體從活塞的小孔充入壓氣室；分閘時(shí)，逆止閥堵住小孔，讓SF圖67 變開距滅弧室滅弧過程示意圖1主靜觸頭；2弧靜觸頭；3噴嘴；4弧動(dòng)觸頭；5主動(dòng)觸頭；6壓氣缸；7逆止閥；8壓氣室；9固定活塞；10中間觸頭圖68 變開距滅弧室滅弧過程示意圖a合閘位置圖68 變開距滅弧室滅弧過程示意圖a合閘位置； b壓氣室內(nèi)SF6氣體被壓縮并提高壓力；c觸頭別離產(chǎn)生電弧氣流，向噴嘴吹弧d熄弧后分閘位置從上述動(dòng)作過程可以看出，觸頭的開距在分閘過程中是變化的，故稱之

11、為變開距滅弧室。本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：觸頭開距在分閘過程中不斷增大，最終開距較大，故斷口電壓可以做得較高、起始介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)速度快。噴嘴與觸頭分開，噴嘴的形狀不受限制，可以設(shè)計(jì)得比擬合理，有利于改善吹弧效果，提高開斷能力。但絕緣噴嘴易被電弧燒損。三、SF6斷路器的特點(diǎn)1、斷口耐壓高。SF6斷路器的單元斷口耐壓與同電壓級(jí)的其他斷路器相比要高，所以SF6斷路器的串聯(lián)斷口數(shù)和絕緣支柱較少，因而零部件也較少、結(jié)構(gòu)簡單，使制造、安裝、調(diào)試和運(yùn)行都比擬方便。2、允許斷路次數(shù)多，檢修周期長。由于SF6氣體分解后可以復(fù)原，且在電弧作用下的分解物不含有碳等影響絕緣能力的物質(zhì)，在嚴(yán)格控制水分的情況下，生成物沒有腐蝕性。因

12、此，斷路后SF6氣體的絕緣強(qiáng)度不下降，檢修周期相應(yīng)也快。3、開斷性能很好。SF6斷路器的開斷電流大、滅弧時(shí)間短、無嚴(yán)重的截流和截流過電壓。無論開斷大電流或小電流，其開斷性能均優(yōu)于空氣斷路器和油斷路器。4、占地少。與其他斷路器相比，在電壓等級(jí)、開斷能力及其他性能相近的情況下，SF6斷路器的斷口少、體積小，尤其是SF6全封閉組合電器，可以大大減少變電所的占地面積，對(duì)于負(fù)荷集中、用電量大的城市變電所和地下變電所更為有利。5、無噪聲和無線電干擾。6、要求加工精度高、密封性能良好。SF6氣體本身雖無毒，但在電弧作用下，少量分解物如SF4對(duì)人體有害，一般需設(shè)置吸附劑來吸收。運(yùn)行中要求對(duì)水分和氣體進(jìn)行嚴(yán)格檢

13、測(cè)，而且要求在通風(fēng)良好的條件下進(jìn)行操作。雖然SF6斷路器的價(jià)格較高，但由于其優(yōu)越的性能和顯著的優(yōu)點(diǎn)，故正得到日益廣泛的應(yīng)用。在我國，SF6斷路器在高壓和超高壓系統(tǒng)中將占有主導(dǎo)地位，并且正在向中壓級(jí)開展，在1060KV電壓級(jí)系統(tǒng)中也正逐步取代目前廣泛使用的少油斷路器。第四節(jié) 真空斷路器一、真空斷路器概述真空斷路器是以真空作為滅弧和絕緣介質(zhì)的。所謂真空是相對(duì)而言的，指的是絕對(duì)壓力低于101325Pa相當(dāng)于1atm的氣體稀薄的空間。氣體稀薄程度用“真空度表示。真空度即氣體的絕對(duì)壓力與大氣壓的差值。氣體的絕對(duì)壓力值愈低真空度就越高。102Pa相當(dāng)于104102P105Pa。二、真空斷路器的特點(diǎn)：1觸頭

14、開距短。10KV級(jí)真空斷路器的觸頭開距只有102燃弧時(shí)間短，且與開斷電流大小無關(guān)，一般只有半個(gè)周波，故有半周波斷路器之稱。3熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快，對(duì)開斷近區(qū)故障性能較好。4由于觸頭在開斷電流時(shí)燒損量很小，所以觸頭壽命校、斷路器的機(jī)械壽命也長。5體積小、重量輕。6能防火防爆。三、真空斷路器的結(jié)構(gòu)真空滅弧室宛如一只大型電子管，所有的滅弧零件都密封在一個(gè)絕緣的玻璃外殼內(nèi)，如圖611所示。動(dòng)觸桿與動(dòng)觸頭的密封靠金屬波紋管來實(shí)現(xiàn)，波紋管一般采用不銹鋼制成。在動(dòng)觸頭外面四周裝有金屬屏蔽罩，此罩通常由無氧銅板制成。屏蔽罩的作用是為了防止觸頭間隙燃孤時(shí)飛出電孤生成物如金屬離子、金屬蒸氣、熾熱的金屬液滴

15、等沾污玻璃外殼內(nèi)壁而破壞其絕緣性能。屏蔽罩固定在玻璃外亮的腰部，燃弧時(shí)，屏蔽罩吸收的熱量容易通過傳導(dǎo)的方式散發(fā)，有利于提高滅弧室的開斷能力。圖612 真空斷路器的觸頭結(jié)構(gòu)示意圖a縱剖面圖；b下觸頭頂視圖；c電流線和磁場(chǎng)真空斷路器的觸頭結(jié)構(gòu)示意圖如圖612所示，觸頭的中部是一圓環(huán)狀的接觸面，接觸面的周圍是開有螺旋槽的吹弧面，觸頭閉合時(shí)，只有接觸面相接觸。當(dāng)開斷電流時(shí)，最初在接觸面上產(chǎn)生電弧，電流回路呈形，在流過觸頭中的電流所形成的磁場(chǎng)作用下，電弧沿徑向向外緣快速移動(dòng)，即從位置a位向外移動(dòng)到b位。電流在觸頭中的流動(dòng)路徑受螺旋線的限制，因此，通過電極內(nèi)的電流路徑是螺旋形的，如圖b中的虛線所示。電流可

16、分解為切向分量i2圖612 真空斷路器的觸頭結(jié)構(gòu)示意圖a縱剖面圖；b下觸頭頂視圖；c電流線和磁場(chǎng)第五節(jié) 斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)一、概述圖613 圖613 斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)接到分閘或合閘命令后，將能源人力或電力轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶拍芑驈椈晌荒?、重力位能、氣體或液體的壓縮能等，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將能量傳給提升機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將相隔一定距離的操動(dòng)機(jī)構(gòu)與提升機(jī)構(gòu)連在一起，并可改變兩者的運(yùn)動(dòng)方向。提升機(jī)構(gòu)是斷路器的一個(gè)局部，是帶動(dòng)斷路器動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，它能使動(dòng)觸頭按照一定的軌跡運(yùn)動(dòng)，通常為直線運(yùn)動(dòng)或近似直線運(yùn)動(dòng)。操動(dòng)機(jī)構(gòu)一般做成獨(dú)立產(chǎn)品。一種型號(hào)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)可以操動(dòng)幾種型號(hào)的斷路器，而一種型號(hào)的斷路器也可配裝不同

17、型號(hào)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)能量形式的不同，操動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)CS、電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)CD、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)CT、電動(dòng)機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)CJ、氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)CQ和液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)CY等。斷路器操作時(shí)的速度很高。為了減少撞擊，防止零部件的損壞，需要裝置分、合閘緩沖器，緩沖器大多裝在提升機(jī)構(gòu)的近旁。在操動(dòng)機(jī)構(gòu)及斷路器上應(yīng)具有反映分、合閘位置的機(jī)械指示器。二、操動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能要求斷路器的全部使命，歸根結(jié)底是表達(dá)在觸頭的分、合動(dòng)作上，而分、合動(dòng)作又是通過操動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。因此，操動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作性能和質(zhì)量的優(yōu)劣，對(duì)高壓斷路器的工作性能和可靠性起著極為重要的作用，對(duì)于操動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要要求如下。1、合閘。不僅能關(guān)合正常工作電流，而且在關(guān)合故障回路時(shí)，能克服短路電動(dòng)力的阻礙，關(guān)合到底。在操作能源如電壓、氣壓或液壓在一定范圍內(nèi)80110變化時(shí)，仍能正確、可靠的工作。2、保持合閘。由于合閘過程中，合閘命令的持續(xù)時(shí)間很短，而且操動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作力也只在短時(shí)內(nèi)提供，因此操動(dòng)機(jī)構(gòu)中必須有保持合閘的局部，以保證在合閘命令和操作力消失后，斷路器仍能保持在合閘位置。3、分閘。操動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅要求能夠電動(dòng)自動(dòng)或遙控分閘，在某些特殊情況下，應(yīng)該可能在操動(dòng)機(jī)構(gòu)上進(jìn)行手動(dòng)分閘，而且要求斷路器的分?jǐn)嗨俣扰c操作人員的動(dòng)作快慢和下達(dá)命令的時(shí)間長短無關(guān)。操動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)有分閘省力機(jī)構(gòu)。4、自由脫扣。在斷路器合閘過程中，如操動(dòng)機(jī)構(gòu)又接到分閘命令，那么操動(dòng)