断路器的课件

时间：2018年3月15日断路器基础知识运行培训电站高压断路器概述典型的控制回路目录断路器操作机构电弧与灭弧原理0103Q0204我场站共有几种高压开关柜？分别是哪几种？船黄1断路器型号是什么？什么是高压？什么是低压？问题PART01概述高压断路器在正常运行时用它接通或切断负荷电流；在电气设备或线路发生短路故障或严重过负荷时，由继电保护装置控制其自动迅速地切断故障电流，切断发生短路故障的设备或线路，以防止扩大事故范围。断路器的作用断路器的分类根据断路器使用的操作机构分：电磁机构，指利用电磁力实现合闸的操作机构。弹簧机构，指利用电动机储能，依靠弹簧实现分合闸的操作机构。液压机构，指以高压油推动活塞实现分合闸的操作机构。气动机构，指以高压力的压缩空气推动活塞实现分合闸的操作机构。操作机构还有组合式的，例如气动弹簧机构是由气动机构实现合闸，由弹簧机构分闸。操作机构一般为独立产品，一种型号的操作机构可以配几种型号的断路器，一种型号的断路器可以配几种型号的操作机构。断路器的分类根据断路器使用的灭弧介质分：油断路器：以绝缘油为灭弧介质，触头在绝缘油中开断,有多油断路器和少油断路器两种形式。空气断路器：以压缩空气作为灭弧介质，利用高压力的空气来吹弧的断路器,这种介质防火、防爆、无毒、无腐蚀性、取用方便。六氟化硫断路器：用具有优良灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质，具有开断能力强、动作快、体积小等优点，但金属消耗多，价格较贵。真空断路器：指触头在真空中开断，利用真空作为绝缘和灭弧介质的断路器。开断能力强、开断时间短、体积小、占用面积小、无噪声、无污染、寿命长，可以频繁操作，检修周期长。磁吹断路器和自产气断路器，它们具有防火防爆，使用方便等优点。但是一般额定电压不高，开断能力不大，主要用作配电用断路器。开断元件：主灭弧室、主触头系统、主导电回路、辅助灭弧室、辅助触头系统、并联电阻。功能：开断及关合电力线路，安全隔离电源。支持绝缘件：瓷柱、瓷套管、绝缘管等构成的支柱本体、拉紧绝缘子等。功能：保证开断元件有可靠的对地绝缘，承受开断元件的操作力及各种外力。传动元件：各种连杆、齿轮、拐臂、液压管道、压缩空气管道等。功能：将操作命令及操作功传递给开断元件的触头和其它部件。操作机构：弹簧、液压、电磁、气动及手动机构的本体及其配件。功能：为开断元件分合闸操作提供能量，并实现各种规定的操作。断路器的结构1 高压接线端2 灭弧室瓷套3 支柱瓷套4 分子筛5横梁6 传动箱7 支架8 连杆9 操动机构箱10 断路器位置指示器11 合闸弹簧位置指示器12 密度计13 分闸弹簧14 绝缘拉杆高压断路器结构型号表示和含义型号特征安装条件设计序号额定电压操作机构额定电流额定开断电流系列标识型号特征：D——多油断路器；S——少油断路器；Z——真空断路器；Q——产气断路器；K——空气断路器；C——磁吹断路器；L——六氟化硫断路器）安装条件：W——户外；N——户内额定电压：kV系列标识：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……表示同型系列中不同规格或派生品种；G——改进型；C——手车型；D——带有电碰操动机构额定电流：A额定开断电流：kALW36-126(W)/T3150-40开关柜（又称成套开关或成套配电装置）：它是以断路器为主的电气设备；是指生产厂家根据电气一次主接线图的要求，将有关的高低压电器（包括控制电器、保护电器、测量电器）以及母线、载流导体、绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内，作为电力系统中接受和分配电能的装置。高压开关柜二、高压开关柜的分类绝缘类型空气绝缘金属封闭开关柜SF6气体绝缘金属封闭开关设备(充气柜)中置式手车落地式手车结构类型铠装式各室间用金属板隔离且接地，如KYN型和KGN型间隔式各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN型箱式断路器手车本身落地，推入柜内；落地式断路器手车本身落地，推入柜内；中置式手车装于开关柜中部，手车的装卸需要装载车。断路器的置放0204高压开关柜型号A、母线室B、断路器室（手车室）C、电缆室D、继电器室ABCDDACB高压开关柜结构.高压真空断路器电流互感器高压电缆避雷器高压三相母线排手车外壳保护接地线高压开关柜结构A分支母线上口静触头盒高压真空断路器开关柜母线室包括：母线套管（支持、固定母线排，并使母线排对柜体绝缘）；主母线（汇集、分配电能）；分支母线（从主母线引出的分支至断路器上口静触头）静触头盒（支持、固定断路器上口静触头，并使上口静触头对柜体绝缘）母线室结构电流互感器、出线高压电缆、过电压保护器（避雷器）、电压传感器、接地刀闸、温湿度传感器、加热器加热器温湿度传感器电缆室结构

电流互感器（测量出线线电流值，为电流表、计量装置、保护装置等提供电流信号）避雷器（或）过电压保护器（设备过电压保护装置，并联在断路器出线侧，设备正常运行后一般不需要操作）出线高压电缆（出线侧通过高压电缆与用电负荷连接）电压传感器（带电显示装置的传感器，为带电显示装置及电磁锁提供带电信号）

接地刀闸：在高压系统中，例如10kV系统内的线路出线开关或电源进线开关等，为了安全起见，当断路器断开后，要将线路三相短路并接地，而这个将线路三相短路并接地的功能，就是用一组刀闸来实现的，即当断路器已断开后，同时将线路三相短路并接地。这个刀闸就是接地刀闸。电缆室结构弹簧储能机构手车轨道（供手车在柜内移动时的导向和定位用）静触头盒隔板（手车在试验位置和工作位置的移动过程中，遮挡上、下静触头盒的活门自动相应打开或闭合，形成隔室间有效的隔离）静触头盒隔板静触头盒隔板手车轨道手车室静触头盒隔板打开状态手车室结构12367549881、二次插件（航空插座）2、手动合闸按钮3、手动分闸按钮4、手动储能装置5、合闸次数计数器6、储能指示7、分合闸指示8、手车底盘及锁环9、移动操作插口手车本体上口动触头用于断路器在“工作、试验”两个位置的移动操作,将移动摇杆插入后，顺时针为将断路器推进，逆时针为将断路器摇出。三相灭弧柱（内含真空泡）下口动触头手车本体手车底盘及锁环移动操作插口微机保护装置多功能电能表温湿度自动控制器户能高压带电显示装置储能开关转换开关分合闸开关保护跳闸压板（退出后，当负荷设备出现故障时，综保装置只会发出报警信号，但不会使断路器跳闸。停送电操作中一般不需要变动，正常运行中应保持投入状态）控制面板及继电器室12345678二次设备电源小空开：其控制包括综合测控保护装置、综合显示装置、分合闸回路、辅助设备等的电源投退，电源有交流、直流。柜顶小母线：布置在开关柜继电器仪表室顶部，贯穿整段配电柜，包括直流小母线、交流小母线、电压小母线。您其他附件四、开关柜联锁装置开关柜具有可靠的联锁装置，满足五防的要求，切实保障了操作人员及设备的安全。

a、仪表室门上装有提示性的按钮或者转换开关，以防止误合、误分断路器。

b、断路器手车在试验位置或工作位置时，断路器才能进行合分操作，而在断路器合闸后，手车无法移动、防止了带负荷误推拉手车。

c、仅当接地开关处在分闸位置时，断路器手车才能从试验位置移至工作位置。仅当断路器手车处于试验位置时，接地开关才能进行合闸操作。这样实现了防止带电误合接地开关，以及防止接地开关处在闭合位置时分合断路器。分闸位置合闸位置

d、接地开关处于分闸位置时，开关柜下门及后门都无法打开，防止了误入带电间隔。接地刀闸在分位时，开关柜盘后门被闭锁杆横向卡住不能打开开关柜盘后门与接地开关联锁示意图接地刀闸在合闸时，后柜门可以打开

e、断路器手车在试验或工作位置，没有控制电压时，可实现仅能手动分闸不能合闸。

f、各柜体间可实现电气联锁。

g、开关设备上的二次线与断路器手车上的二次线的联络是通过手动二次插头来实现的，二次插头的动触头通过一个尼龙波纹收缩管与断路器手车相连，二次静触头座装设在开关柜手车室的右上方。断路器手车只有在试验、断开位置时，才能插上和解除二次插头，断路器手车处于工作位置时由于机械联锁作用，二次插头被锁定，不能被解除。开关柜二次插头被锁定示意图请填写您的标题PART02操作机构AKCCEJIFGBHHDLA、整流电路板B、内部辅助机构C、分合闸电磁铁D、分合闸支撑机构E、齿轮F、储能电机G、储能弹簧H、手动分合闸机构I、S1微动行程开关J、S2行程开关K、闭锁电磁铁L、断路器辅助开关操作机构弹簧机构

拐臂合闸凸轮惯性飞轮合闸弹簧分闸弹簧弹簧机构（说明）合闸弹簧储能传动装置合闸闭锁合闸系统分闸弹簧分闸闭锁分闸系统分合闸命令(机械/电气)辅助单元弹簧机构指示器（合闸弹簧位置：储能或释能）指示器（断路器位置：合闸或分闸）凸轮分闸系统合闸系统合闸凸轮3637弹簧操动机构的简单介绍棘爪1油缓冲器：由油缸、活塞、撞杆、返回弹簧和端盖组成。缓冲装置撞杆端盖油缸当高速运动的部件撞击到缓冲器上面的撞杆后，里面的活塞会和运动的部件一起向下运动，因为油基本不能压缩，因此活塞下的油只能以高速通过活塞与油缸之间的窄缝流到活塞的上方，油流过窄缝隙时需要克服很大的粘性摩擦力，对活塞底部产生压力，阻碍活塞向下运动，以形成对运动部件的缓冲。一般用作分闸缓冲器，其它缓冲器难以满足要求。油缓冲器的优点是缓冲能力强、没有反弹力．因为它能把运动部分的动能转化为热能它的缺点是缓冲性能受环境温度的影响很大，低温时油的粘性很大，制动力将显著增大。活塞返回弹簧2弹簧缓冲器：由弹簧、导杆、底座和撞杆组成。缓冲装置当运动部件与弹簧缓冲器相撞后，撞杆向上运动，弹簧被压缩，弹簧吸收运动部件的动能而产生缓冲。运动完成后，弹簧会使运动部件反弹，所以一般用作合闸缓冲器，因为合闸完成时触头的摩擦阻力大，不容易产生很大的反弹振动。撞杆导杆弹簧底座3气体缓冲器：缓冲装置气体缓冲器的原理与油缓冲器类似，只不过把油换成了气体介质，气体缓冲器在缓冲时产生的反弹力比较大，多用于压缩空气断路器及SF6断路器。它由气缸1,带有密封胀圈3的活塞2，撞杆4和可调节的排气小孔5组成。当断路器的运动部分与撞杆4相碰后，活塞向下运动，活塞下面的气体被压缩，压力增高产生制动作用。调节排气小孔的面积可以改变制动的动力大小。在橡皮垫圈之间放有金属垫圈，当断路器运动部分撞击在螺杆4上的时候，撞击力通过平板3传递给橡皮垫圈1与金属垫圈2。橡皮具有一定弹性，起缓冲作用。橡皮垫圈沿着轴向压缩，并沿半径方向向外膨胀，使橡皮垫圈与金属垫圈之间产生摩擦。运动部件的一部分动能就消耗在压缩橡皮、克服橡皮内部的摩擦力以及克服橡皮与金属垫圈之间的摩擦力上，这样可以在一定程度上减小反弹作用。实验证明，橡皮缓冲器中，作用在缓冲器上的动能有百分之三十到百分之五十消耗在摩擦上，转化成热能。4橡皮缓冲器：弹簧机构动作过程（合闸）合闸线圈通电动作合闸掣子拖开合闸弹簧释能合闸轴旋转180°分闸弹簧储能主轴旋转60°拐臂就停靠在分闸掣子合闸完成合闸弹簧储能：电机一旦通电后，它就会通过惯性飞轮上的减速齿轮以及链条给合闸弹簧储能。合闸弹簧储能到位后，齿轮停在惯性飞轮上没有齿的位置，而减速齿轮则会停下来，以免合闸掣子受力变形。注：在合闸弹簧储能的过程中，合闸线圈中的电流将被切断，以免发生意外的合闸操作。分闸：分闸线圈通电时或手动操作分闸杠杆时，分闸掣子就会脱开拐臂。在分闸弹簧的作用下，主轴将沿顺时针方向旋转60°。直到“分闸”位置。缓冲器将吸收剩余的能量，以便分闸动作能平衡完成。

▉真空断路器的分类一、按真空灭弧室的布置方式分

1、落地式

2、悬挂式

3、综合式和接地箱式二、按真空灭弧室的外壳分

1、玻璃外壳式

2、陶瓷外壳式

三、按触头形状分

1、横磁吹式

2、纵磁吹式

▉真空断路器的基本结构基本结构

▉高压真空断路器的灭弧室

真空灭弧室的外壳是由绝缘筒、两端的金属盖板和波纹管所组成的密封容器。灭弧室内有一对触头，分别焊接在各自的导电杆上，波纹管可以在轴向上自由伸缩。灭弧室真空断路器整体浇注极柱1、上出线端2、真空灭弧室3、环氧树脂壁4、动出线杆5、下出线端6、软连接7、触头压力弹簧8、绝缘拉杆9、极柱固定嵌件10、操动机构连接处

▉高压真空断路器的灭弧室

（1）外壳。外壳是真空灭弧室的密封容器，它不仅要容纳和支持灭弧室内的各种部件，而且当动、静触头在断开位置时起绝缘作用。因此，整个外壳通常由绝缘材料和金属组成。对外壳的要求首先是气密封要好；其次是要有一定的机械强度；再是有良好的绝缘性能。

（2）波纹管。波纹管既要保证灭弧室完全密封，又要在灭弧室外部操动时使触头作分合运动。常用的波纹管有液压成形和膜片焊接两种形式。所用材料以不锈钢为最好。波纹管的侧壁可在轴向上伸缩，其允许伸缩量决定了灭弧室所能获得的触头最大开距。一般情况下，波纹管的疲劳寿命也决定了灭弧室的机械寿命。

▉高压真空断路器的灭弧室

（3）屏蔽罩。触头周围的屏蔽罩主要是用来吸附燃弧时触头上蒸发的金属蒸气，防止绝缘外壳因金属蒸气的污染而引起绝缘强度降低和绝缘破坏，同时，也有利于熄弧后弧隙介质强度的迅速恢复。屏蔽罩还能起到使灭弧室内部电压均匀分布的作用。在波纹管外面用屏蔽罩，可使波纹管免遭金属蒸气的烧损。屏蔽罩的导热性能越好，其表面冷却电弧的能力也就越好。因此，制造屏蔽罩常用材料为无氧铜、不锈钢和玻璃，铜是最常用的。▉真空断路器真空度检查①测量动、静触头两端的绝缘电阻。用1000V兆欧表，绝缘电阻应＞500MΩ；说明真空度良好。②耐压试验。动、静触头间施加交流工频电压，耐压1min，无击穿为真空度良好。③用真空度检测仪检查。PART03灭弧原理

灭弧方法

当高压断路器开断高压有载电路时之所以产生电弧，原因在于触头本身及其周围的介质中含有大量可被游离的电子。当分断的触头间存在足够大的外施电压条件下，电路电流也达到最小生弧电流时，会因强烈的游离而产生电弧。工业配电系统主要是交流系统，所以电弧也主要是交流电弧，其性质是半个周期要经过零值一次，而电流过零时，电弧要暂时熄灭。因此，大多数交流开关电器的灭弧方法中，都利用了交流电流过零时电弧暂时熄灭这一特性。

灭弧方法1．速拉灭弧当交流电流经过零值的瞬间，拉大触头间距离，当触头间所加电压不足以击穿其间距时，电弧就不会重新点燃。触头的分离速度越快，电弧熄灭就越快，通常在高压断路器中装设强力的跳脱弹簧来加快触头分开的速度。

灭弧方法2．吹弧灭弧法利用外力（如气流、油流或电磁力）来吹动电弧，使电弧加速冷却，同时拉长电弧，降低电弧中的电场强度，加速电弧的熄灭，按吹弧的方向来分，有横吹和纵吹两种。

a）横吹b）纵吹

灭弧方法

当低压刀开关迅速拉开刀阐时，不仅迅速拉长了电弧，同时使本身回路电流产生的电动力作用于电弧，吹动电弧，使其拉长电弧直到电弧熄灭。如果开关利用专门吹弧线圈来吹动电弧，使电弧移动，电弧移动的力实际上是电弧电流在线圈磁场中产生的电动力。也有的开关利用铁磁物质（钢片等），来吸动电弧。

灭弧方法3．冷却灭弧法降低电弧的温度，使正负离子的复合增强，有助于电弧迅速熄灭，这是一种基本的灭弧方法。

4．短弧灭弧法利用金属片将长弧切成若干短弧，则电弧上的压降将近