發(fā)電廠和變電所的一次設備6.1高壓斷路器教學內(nèi)容本節(jié)教學內(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)構四、高壓斷路器的基本類型五、高壓斷路器的技術參數(shù)六、高壓斷路器的型號含義七、高壓斷路器的基本結(jié)構和滅弧過程首頁一、高壓斷路器的定義

額定電壓為3kV及以上，能夠關合、承載和開斷運行狀態(tài)的正常電流，并能在規(guī)定時間內(nèi)關合、承載和開斷規(guī)定的異常電流（如短路電流、過負荷電流）的開關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)運行要求，將一部分電氣設備及線路投入或退出運行狀態(tài)、轉(zhuǎn)為備用或檢修狀態(tài)

在電氣設備或線路發(fā)生故障時，通過繼電保護裝置及自動裝置使斷路器動作，將故障部分從電網(wǎng)中迅速切除，防止事故擴大，保證電網(wǎng)的無故障部分得以正常運行（2）保護作用（1）控制作用2.高壓斷路器具有以下功能（1）導電

在正常的閉合狀態(tài)時應為良好的導體，不僅對正常的電流，而且對規(guī)定的短路電流也應能承受其發(fā)熱和電動力的作用，保持可靠地接通狀態(tài)（2）絕緣

相與相之間、相對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)的任何時刻，應能在不發(fā)生危險過電壓的條件下，在盡可能短的時間內(nèi)安全地開斷規(guī)定的短路電流（4）關合

在開斷狀態(tài)的任何時刻，應能在斷路器觸頭不發(fā)生熔焊的條件下，在短時間內(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:（1）通斷元件（2）操動機構

執(zhí)行接通或斷開電路的任務。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的開斷能力

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

（3）傳動機構

把操動機構提供操作能量及發(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，并實現(xiàn)與各結(jié)構部分之間的絕緣作用（5）基座

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

三、高壓斷路器的基本結(jié)構通斷元件基座絕緣支撐元件中間傳動機構操動機構四、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)及操作機構能源的斷路器。

在真空中開斷電流，利用真空的高絕緣強度來實現(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、高壓斷路器的技術參數(shù)

（1）額定電壓（kV）

保證斷路器長時間正常運行能承受的工作電壓（線電壓）

我國采用的額定電壓等級：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及以下設備，其最高工作電壓為額定電壓的1.15倍；對于330kV及以上的設備規(guī)定為額定電壓的1.1倍五、高壓斷路器的技術參數(shù)（3）額定電流（A）

斷路器在規(guī)定的基準環(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。當電壓不等于額定電壓時，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，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、高壓斷路器的技術參數(shù)五、高壓斷路器的技術參數(shù)

（5）額定關合電流（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。額定關合電流反映斷路器關合短路故障的能力，主要決定于斷路器滅弧裝置的性能、觸頭構造及操動機構的型式。（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的能力，其值等于額定短路開斷電流

斷路器在規(guī)定時間（通常為4s）內(nèi)允許通過的最大短路電流有效值。五、高壓斷路器的技術參數(shù)（7）額定動穩(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，承受電動力效應的能力，它決定于導體和絕緣等部件的機械強度。

額定動穩(wěn)定電流大小等于額定關合電流，且等于額定短時耐受電流的2.55倍。五、高壓斷路器的技術參數(shù)（8）合閘時間（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所經(jīng)過的時間間隔，稱為合閘時間。五、高壓斷路器的技術參數(shù)五、高壓斷路器的技術參數(shù)（9）分閘時間（s）

指斷路器接到分閘命令起到滅弧觸頭剛分離時所經(jīng)過的時間。

觸頭分離到各相電弧完全熄滅所經(jīng)過的時間。1）固有分閘時間t1

2）滅弧時間t2分閘時間是反映斷路器開斷過程快慢的參數(shù)。3）全分閘時間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所經(jīng)過的時間間隔。它等于斷路器固有分閘時間與滅弧時間之和。

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

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；N－戶內(nèi)型，W－戶外型設計序號額定電壓（或最高工作電壓）（kV）補充特性：C－手車式，G－改進型，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，設計序號為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)構和滅弧過程（一）少油斷路器的結(jié)構和滅弧過程

少油斷路器導電部分間的絕緣是空氣和陶瓷絕緣材料或有機絕緣材料，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)構和滅弧過程底架、支柱瓷瓶、中間機構箱、滅弧室、均壓電容、接線板、導電板吹弧方式：橫吹、縱吹和機械油吹三種方式七、高壓斷路器的基本結(jié)構和滅弧過程

油斷路器的優(yōu)點是結(jié)構簡單，價格便宜，但油在滅弧過程中容易被碳化，所以檢修周期短，維護工作量大，再加上油既會造成環(huán)境的污染又容易引發(fā)火災，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)構和滅弧過程七、高壓斷路器的基本結(jié)構和滅弧過程（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)生碰撞的機率很小，即真空間隙的絕緣強度遠比空氣高。同時由于真空的原因，弧柱中的帶電質(zhì)點擴散的速度也是很快的，所以電弧很容易熄滅。1.原理：

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

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

（1）結(jié)構：真空滅弧室的所有滅弧零件都密封在一個絕緣容器內(nèi)。容器外殼由玻璃或陶瓷做成。動觸桿和動觸頭的密封靠波紋管實現(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，當電壓為10KV時，只有12mm±1mm。觸頭結(jié)構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)使電弧運動，以熄滅電弧。七、高壓斷路器的基本結(jié)構和滅弧過程七、高壓斷路器的基本結(jié)構和滅弧過程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)構和滅弧過程10KV真空斷路器七、高壓斷路器的基本結(jié)構和滅弧過程35KV真空斷路器七、高壓斷路器的基本結(jié)構和滅弧過程①壽命長，適于頻繁操作。真空開關的觸頭不氧化，燒損量小，滿容量開斷次數(shù)可達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，遠高于SNl0—10Ⅰ型少油斷路器。3．真空斷路器的優(yōu)點及存在問題

優(yōu)點：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，而且大大減少操動機構的合閘功，并且分合閘速度大，操作噪聲及機械振動均小。③燃弧時間短，一般不超過20ms，燃弧時間基本上不受分斷電流大小和負載性質(zhì)的影響。七、高壓斷路器的基本結(jié)構和滅弧過程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檢修間隔時間長，維護方便。⑤體積小，重量輕，10kV級重量約為少油斷路器的一半。七、高壓斷路器的基本結(jié)構和滅弧過程

真空斷路器目前存在的弱點和問題：七、高壓斷路器的基本結(jié)構和滅弧過程③容易產(chǎn)生危險的過電壓。這個問題正從改進觸頭材料和結(jié)構方面逐步解決。②價格較昂貴，約為相同額定參數(shù)的少油斷路器價格的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。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氣體也不會減少或變質(zhì)。(1)物理性質(zhì)：六氟化硫為無色、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氣體是電負性氣體，即其分子和原子具有很強的吸附自由電子的能力，可以大量吸附弧隙中參與導電的自由電子，生成負離子。由于負離子的運動要比自由電子慢得多，因此很容易和正離子復合成中性的分子和原子，大大加快了電流過零時的弧隙介質(zhì)強度的恢復。七、高壓斷路器的基本結(jié)構和滅弧過程（4）滅弧性能：SF6氣體具有很強的滅弧能力，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)構和滅弧過程③SF6氣體電負性能強。電流過零后，介質(zhì)絕緣強度恢復很快，其恢復時間常數(shù)只有空氣的1%，即它的滅弧能力比空氣高100倍。②弧柱的導電率高，燃弧電壓很低，弧柱的能量較??；①散熱能力強；

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)構和滅弧過程110KVSF6斷路器七、高壓斷路器的基本結(jié)構和滅弧過程2.SF6斷路器的優(yōu)缺點：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無火災危險，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。①單斷口耐壓高(可達400kV)