發(fā)電廠和變電所的一次設(shè)備6.1高壓斷路器教學(xué)內(nèi)容本節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、高壓斷路器的定義二、高壓斷路器的作用和功能三、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)四、高壓斷路器的基本類型五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)六、高壓斷路器的型號(hào)含義七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程首頁一、高壓斷路器的定義

額定電壓為3kV及以上，能夠關(guān)合、承載和開斷運(yùn)行狀態(tài)的正常電流，并能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)關(guān)合、承載和開斷規(guī)定的異常電流（如短路電流、過負(fù)荷電流）的開關(guān)電器稱為高壓斷路器。首頁

高壓斷路器的定義二、高壓斷路器的作用和功能

1.高壓斷路器具有兩方面的作用：

根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行要求，將一部分電氣設(shè)備及線路投入或退出運(yùn)行狀態(tài)、轉(zhuǎn)為備用或檢修狀態(tài)

在電氣設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，通過繼電保護(hù)裝置及自動(dòng)裝置使斷路器動(dòng)作，將故障部分從電網(wǎng)中迅速切除，防止事故擴(kuò)大，保證電網(wǎng)的無故障部分得以正常運(yùn)行（2）保護(hù)作用（1）控制作用2.高壓斷路器具有以下功能（1）導(dǎo)電

在正常的閉合狀態(tài)時(shí)應(yīng)為良好的導(dǎo)體，不僅對(duì)正常的電流，而且對(duì)規(guī)定的短路電流也應(yīng)能承受其發(fā)熱和電動(dòng)力的作用，保持可靠地接通狀態(tài)（2）絕緣

相與相之間、相對(duì)地之間及斷口之間具有良好的絕緣性能，能長期耐受最高工作電壓，短時(shí)耐受大氣過電壓及操作過電壓二、高壓斷路器的作用和功能

（3）開斷

在閉合狀態(tài)的任何時(shí)刻，應(yīng)能在不發(fā)生危險(xiǎn)過電壓的條件下，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)安全地開斷規(guī)定的短路電流（4）關(guān)合

在開斷狀態(tài)的任何時(shí)刻，應(yīng)能在斷路器觸頭不發(fā)生熔焊的條件下，在短時(shí)間內(nèi)安全地閉合規(guī)定的短路電流二、高壓斷路器的作用和功能

高壓斷路器具有的基本結(jié)構(gòu):（1）通斷元件（2）操動(dòng)機(jī)構(gòu)

執(zhí)行接通或斷開電路的任務(wù)。其核心部分是觸頭，而是否具有滅弧裝置或滅弧能力的大小則決定了開關(guān)的開斷能力

向通斷元件提供分、合閘操作的能量，實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的順序操作，并維持開關(guān)的合閘狀態(tài)三、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)

（3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

把操動(dòng)機(jī)構(gòu)提供操作能量及發(fā)出的操作命令傳遞給通斷元件（4）絕緣支撐元件

支撐固定通斷元件，并實(shí)現(xiàn)與各結(jié)構(gòu)部分之間的絕緣作用（5）基座

用于支撐、固定和安裝開關(guān)電器的各結(jié)構(gòu)部分，使之成為一個(gè)整體三、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)

三、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)通斷元件基座絕緣支撐元件中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)操動(dòng)機(jī)構(gòu)四、高壓斷路器的基本類型

高壓斷路器按滅弧介質(zhì)的不同分類采用絕緣油作為滅弧介質(zhì)的斷路器。

采用壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)及操作機(jī)構(gòu)能源的斷路器。

在真空中開斷電流，利用真空的高絕緣強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)滅弧的斷路器。（3）真空斷路器（2）壓縮空氣斷路器（1）油斷路器②戶外式（4）六氟化硫（SF6）斷路器

采用具有優(yōu)良滅弧性能的SF6氣體作為滅弧介質(zhì)的斷路器。按其安裝地點(diǎn)的不同—①戶內(nèi)式四、高壓斷路器的基本類型

五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)

（1）額定電壓（kV）

保證斷路器長時(shí)間正常運(yùn)行能承受的工作電壓（線電壓）

我國采用的額定電壓等級(jí)：3、6、10、35、60、110、220、330、500、750、1000kV等（2）最高工作電壓（kV）

我國采用的最高電壓有：3.6、7.2、12、40.5、72.5、126、252、363、550、800、1200kV等

通常規(guī)定，220kV及以下設(shè)備，其最高工作電壓為額定電壓的1.15倍；對(duì)于330kV及以上的設(shè)備規(guī)定為額定電壓的1.1倍五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)（3）額定電流（A）

斷路器在規(guī)定的基準(zhǔn)環(huán)境溫度下允許長期通過的最大工作電流有效值

我國采用的額定電流有：200、400、630、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A等五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)（4）額定短路開斷電流（kA）

在額定電壓下，斷路器能可靠開斷的最大短路電流有效值。當(dāng)電壓不等于額定電壓時(shí)，斷路器能可靠開斷的最大電流，稱為該電壓下的開斷電流。在電壓低于額定電壓時(shí)，開斷電流可以比額定開斷電流大，稱其最大值為極限開斷電流。

我國規(guī)定的高壓斷路器的額定開斷電流為：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)

（5）額定關(guān)合電流（kA）

在額定電壓下，斷路器能可靠地閉合的最大短路電流峰值。額定關(guān)合電流反映斷路器關(guān)合短路故障的能力，主要決定于斷路器滅弧裝置的性能、觸頭構(gòu)造及操動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式。（6）額定熱穩(wěn)定電流（kA）

額定熱穩(wěn)定電流表明斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力，其值等于額定短路開斷電流

斷路器在規(guī)定時(shí)間（通常為4s）內(nèi)允許通過的最大短路電流有效值。五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)（7）額定動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）

斷路器在閉合狀態(tài)下，允許通過的最大短路電流峰值，又稱極限通過電流。

額定動(dòng)穩(wěn)定電流表明斷路器在沖擊短路電流的作用下，承受電動(dòng)力效應(yīng)的能力，它決定于導(dǎo)體和絕緣等部件的機(jī)械強(qiáng)度。

額定動(dòng)穩(wěn)定電流大小等于額定關(guān)合電流，且等于額定短時(shí)耐受電流的2.55倍。五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)（8）合閘時(shí)間（s）

斷路器從接到合閘命令（合閘回路通電）起到斷路器觸頭剛接觸時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間間隔，稱為合閘時(shí)間。五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)（9）分閘時(shí)間（s）

指斷路器接到分閘命令起到滅弧觸頭剛分離時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間。

觸頭分離到各相電弧完全熄滅所經(jīng)過的時(shí)間。1）固有分閘時(shí)間t1

2）滅弧時(shí)間t2分閘時(shí)間是反映斷路器開斷過程快慢的參數(shù)。3）全分閘時(shí)間tt

斷路器從接到分閘命令起到斷路器觸頭開斷至三相電弧完全熄滅時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間間隔。它等于斷路器固有分閘時(shí)間與滅弧時(shí)間之和。

一般為0.06～0.12S。分閘時(shí)間小于0.06S的斷路器，稱為快速斷路器五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)六、高壓斷路器的型號(hào)含義

1234567產(chǎn)品名稱；S—少油斷路器，D—多油斷路器，L—六氟化硫（SF6）斷路器，Z—真空斷路器，K—壓縮空氣斷路器，Q—自產(chǎn)氣斷路器，C—磁吹斷路器安裝地點(diǎn)；N－戶內(nèi)型，W－戶外型設(shè)計(jì)序號(hào)額定電壓（或最高工作電壓）（kV）補(bǔ)充特性：C－手車式，G－改進(jìn)型，W－防污型，F(xiàn)－分相操作額定電流（A）額定開斷電流（kA）

例如：ZN28－12/1250－25，表示戶內(nèi)式真空斷路器，設(shè)計(jì)序號(hào)為28，最高工作電壓12kV，額定電流我1250A，額定開斷電流為25kA。七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程（一）少油斷路器的結(jié)構(gòu)和滅弧過程

少油斷路器導(dǎo)電部分間的絕緣是空氣和陶瓷絕緣材料或有機(jī)絕緣材料，它的滅弧室裝在絕緣筒或不接地的金屬筒中。35KV少油斷路器—戶內(nèi)式或戶外式＞35KV少油斷路器—戶外式＜35KV少油斷路器—戶內(nèi)式110KV少油斷路器七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程底架、支柱瓷瓶、中間機(jī)構(gòu)箱、滅弧室、均壓電容、接線板、導(dǎo)電板吹弧方式：橫吹、縱吹和機(jī)械油吹三種方式七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程

油斷路器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，但油在滅弧過程中容易被碳化，所以檢修周期短，維護(hù)工作量大，再加上油既會(huì)造成環(huán)境的污染又容易引發(fā)火災(zāi)，所以在110KV及以上的電力系統(tǒng)中已有被SF6斷路器取代的趨勢，而且在10KV系統(tǒng)中也有被真空斷路器取代的趨勢。七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程（二）真空斷路器

利用高真空作為內(nèi)絕緣和滅弧介質(zhì)。高真空其氣體稀薄，氣體分子少，分子的平均自由行程大，發(fā)生碰撞的機(jī)率很小，即真空間隙的絕緣強(qiáng)度遠(yuǎn)比空氣高。同時(shí)由于真空的原因，弧柱中的帶電質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散的速度也是很快的，所以電弧很容易熄滅。1.原理：

在真空容器中進(jìn)行電流開斷與關(guān)合的電器七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程2.基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程：2-6-3真空滅弧室的原理結(jié)構(gòu)

1-動(dòng)觸桿；2-波紋管；3-外殼；4-動(dòng)觸頭；5-屏蔽罩；6-靜觸頭七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程

（1）結(jié)構(gòu)：真空滅弧室的所有滅弧零件都密封在一個(gè)絕緣容器內(nèi)。容器外殼由玻璃或陶瓷做成。動(dòng)觸桿和動(dòng)觸頭的密封靠波紋管實(shí)現(xiàn)，波紋管一般由不銹鋼制成。金屬屏蔽罩作用是防止電弧區(qū)飛散的金屬蒸汽和金屬飛屑凝結(jié)在絕緣容器的內(nèi)壁上而使絕緣降低。同時(shí)它又是金屬蒸汽的有效凝聚面，能夠提高開斷性能。（2）滅?。赫婵諗嗦菲饔|頭的開距很小，當(dāng)電壓為10KV時(shí)，只有12mm±1mm。觸頭結(jié)構(gòu)形式目前多是螺旋式葉片觸頭和枕狀觸頭，二者均屬磁吹觸頭，即利用電弧電流本身產(chǎn)生的磁場驅(qū)使電弧運(yùn)動(dòng)，以熄滅電弧。七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程ZN28-12系列真空斷路器七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程ZN12-40.5系列戶內(nèi)真空斷路器七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程10KV真空斷路器七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程35KV真空斷路器七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程①壽命長，適于頻繁操作。真空開關(guān)的觸頭不氧化，燒損量小，滿容量開斷次數(shù)可達(dá)30次以上，而少油斷路器滿容量開斷最多3次即需檢修。ZN一10型真空斷路器額定電流開斷次數(shù)為10000次，遠(yuǎn)高于SNl0—10Ⅰ型少油斷路器。3．真空斷路器的優(yōu)點(diǎn)及存在問題

優(yōu)點(diǎn)：②觸頭開距與行程小，僅為油斷路器開距的1／10左右，這不僅減小滅弧室體積，而且大大減少操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘功，并且分合閘速度大，操作噪聲及機(jī)械振動(dòng)均小。③燃弧時(shí)間短，一般不超過20ms，燃弧時(shí)間基本上不受分?jǐn)嚯娏鞔笮『拓?fù)載性質(zhì)的影響。七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程④可以無油化，防火防爆。由于觸頭密封在滅弧室內(nèi)，滅弧過程與外界隔絕，既不受外界污穢的影響，也不污染外界。⑥檢修間隔時(shí)間長，維護(hù)方便。⑤體積小，重量輕，10kV級(jí)重量約為少油斷路器的一半。七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程

真空斷路器目前存在的弱點(diǎn)和問題：七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程③容易產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓。這個(gè)問題正從改進(jìn)觸頭材料和結(jié)構(gòu)方面逐步解決。②價(jià)格較昂貴，約為相同額定參數(shù)的少油斷路器價(jià)格的4—5倍。①真空滅弧室的真空度保持和有效的指示尚待改進(jìn)。在通常情況下，真空度在20年內(nèi)能保持在1.3×10-2Pa以上，但真空度可因某些意外(如外殼破裂、波紋管疲勞而漏氣等)而降低，并且尚無很可靠的檢測方法。（三）六氟化硫斷路器(2)化學(xué)性質(zhì)：SF6在常溫下是極為穩(wěn)定的化合物。因此，長期密封使用SF6氣體做滅弧介質(zhì)的斷路器，雖經(jīng)多次開斷滅弧，SF6氣體也不會(huì)減少或變質(zhì)。(1)物理性質(zhì)：六氟化硫?yàn)闊o色、無味、無毒、不可燃且透明的惰性氣體1.六氟化硫(SF6)的特性利用SF6氣體作為絕緣及滅弧介質(zhì)的斷路器七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程

（3）絕緣性能：在均勻電場及相同壓力下，SF6的絕緣性能為空氣的2～3倍。SF6氣體是電負(fù)性氣體，即其分子和原子具有很強(qiáng)的吸附自由電子的能力，可以大量吸附弧隙中參與導(dǎo)電的自由電子，生成負(fù)離子。由于負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)要比自由電子慢得多，因此很容易和正離子復(fù)合成中性的分子和原子，大大加快了電流過零時(shí)的弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)。七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程（4）滅弧性能：SF6氣體具有很強(qiáng)的滅弧能力，在靜止的SF6氣體中，其開斷能力要比空氣大100倍。七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程③SF6氣體電負(fù)性能強(qiáng)。電流過零后，介質(zhì)絕緣強(qiáng)度恢復(fù)很快，其恢復(fù)時(shí)間常數(shù)只有空氣的1%，即它的滅弧能力比空氣高100倍。②弧柱的導(dǎo)電率高，燃弧電壓很低，弧柱的能量較??；①散熱能力強(qiáng)；

SF6氣體具有良好的滅弧性能的原因：七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程110KVSF6斷路器七、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程2.SF6斷路器的優(yōu)缺點(diǎn)：⑥發(fā)展SF6全封閉式組合電器(GasInsulatedSwitchgear)，可以大大減少變電所占地面積。⑤無火災(zāi)危險(xiǎn)，無噪聲公害。④開斷性能優(yōu)異。③允許開斷次數(shù)多，電壽命長，檢修間隔周期長。②開斷能力大，通流能力強(qiáng)。①單斷口耐壓高(可達(dá)400kV)