高压断路器培训教材

1、高压断路器高压断路器具有完善的灭弧装置和高速的传动机构，它能接通和断开各种状况下高压电路中的电流，用以完成主接线运行方式的改变和尽快切除短路故障。它是发电厂最重要的电气设备之一。要求具有通流、绝缘、关合和开断电流以及一定的机械能力，并具有符合要求的电器及机械使用寿命。第一节 高压断路器的分类与基本技术参数在发电厂中，高压断路器是1000V以上电路中的重要控制设备。在正常运行时，用来接通或断开负荷电流，故障时，与继电保护相配合，迅速的断开短路电流，切除故障点。一、 对高压断路器的基本要求1、 在合闸状态下应为良好的导体，不但能通过负荷电流，即使通过短路电流时，也能承受热效应和电动力而不致损坏；2

2、、 在分闸状态下，有良好的相间、对地、及断口绝缘；3、 在开断规定的短路电流时，应有足够的开断能力和尽量短的时 间；4、 按照不同的用途，与继电保护配合，实现自动重合闸功能；5、 在制造厂给定的参数下，能够长期、安全、可靠的工作。二、 高压断路器的类型根据断路器装置地点，可分为户内和户外两种。根据断路器使用的灭弧介质可分为：1、油断路器。以变压器油做灭弧介质，由于油断路器维护量较大，现在已很少使用。2、空气断路器。以压缩空气为灭弧介质，具有灭弧能力强、动作迅速的特点。但结构复杂、工艺要求高，一般应用在110KV电压及以上系统中。3、SF6断路器。SF6断路器具有优良的灭弧和绝缘能力，这种断路器

3、具有开断能力强、体积小、动作快等特点。在220KV及以上电压等级系统中。4、真空断路器。真空断路器是在高压真空中灭弧，他具有维护量小、可以频繁操作等特点。一般用在35KV及以下系统中。第二节 高压断路器的基本结构和技术参数一、 断路器制造厂家通常用下列技术参数表示高压断路器的性能：1、 额定电压：它是指断路器长期、连续、安全的工作所能承受的最高工作电压。主要有3KV、6KV、35KV、110KV、220KV、500KV。2、 额定电流：它是指断路器长期、安全、连续所能通过的最大电流。3、 额定开断电流：是指断路器在给定条件下，无损的切断最大的短路电流，当断路器在低于其额定电压的电网中工作时，其

4、开断电流可以增大，但受灭弧室机械强度的限制，开断电流有一最大值，称为极限开断电流。4、 关合电流：关合电流是表征断路器关合电流能力的参数。指的是断路器在接通电路时，电路中可能预伏有短路故障，此时断路器将关合很大的短路电流，它可能造成触头熔焊或损伤，断路器能够可靠关合的电流最大峰值，成为额定关合电流。5、 动稳定电流：动稳定电流是表征断路器通过短时电流能力的参数。它反映断路器能承受短路电流电动力效应的能力，断路器通过动稳定电流时，不能因电动力效应而被损坏。6、 热稳定电流：它是表征断路器通过短时电流能力的参数，但它反映断路器承受短路电流热效应的能力，断路器不应因电流短时发热而损坏。二、 高压断路

5、器的基本结构高压断路器就其基本结构来讲，可由以下五个部分组成：1、通断主件，2、中间传动机构，3、操动机构，4、绝缘支撑件，5、机座。通断元件是断路器的核心部分，主电路的接通或断开由它来完成。主电路的通断，由操动机构接到操作命令后，经中间传动机构送到通断元件，通断元件执行命令后，使主电路接通或断开。通断元件包括有触头导电部分、灭弧介质和灭弧室，一般安装在绝缘支撑元件上，使带电部分与地绝缘。而绝缘支撑元件安装在机座上。这些基本组成部分随着断路器类型不同，有着不同的具体结构。三、 交流电弧的产生与熄灭开关电器是用来接通或开断电路的电气设备，在其触头接通或分离时，出现电弧。电弧是一种气体放电，即气体

6、导电现象。所以开关电器的触头虽然分开，但是在触头间，只要有电弧存在，电路中就有电流。电弧的温度极高，可能烧坏触头及触头附近的其它部件。电弧既然是一种气体导电现象，那么触头间的气体或其它介质，由绝缘状态变成能导电的电弧，其间就必须产生大量的带电粒子，开关电器触头在开始分离时，由于动静触头间的接触压力不断下降，接触面积不断减少，使接触电阻增大，接触处的温度急剧升高，另一方面，触头开始分离时，由于触头间的距离很小，其周围的电场强度却很大，处在电场中间的电子和正离子，使触头间隙有很大的电导，在外加电压的作用下，带电粒子做定向运动形成电流，使介质被击穿而形成电弧。电弧形成后，弧隙的温度较高，使带电粒子产

7、生热运动，又可能产生热游离，这种游离称为热游离。热游离这种效应也会产生大量的带电粒子，而电弧主要是靠热游离来维持的，在电弧中，介质因游离而产生大量带电粒子的同时，还发生带电粒子小时的相反过程，称为去游离。如果带电粒子消失的速度比产生速度快，电弧将减小而使电弧熄灭。交流电弧中电流每半个周期过零值一次，此时电弧暂时熄灭，如果在电流过零时采取有效措施，使弧隙介质的绝缘能力达到不会被弧隙外加电压击穿的程度，则电弧就不会重燃而最终熄灭。第三节 断路器的操动机构一、 操动机构的用途和类型断路器的操动机构，是用来使断路器分闸、合闸并将断路器保持在合闸位置的设备，为了实现上述功能，操动机构应满足以下要求：1、

8、应具有足够的操作功率；2、要求动作速度快；3、要求操动机构工作可靠。现在一般发电厂常用的操动机构类型有：电磁操动机构CD、液压型操动机构CY、弹簧储能操动机构CT等。下面就CT型操动机构做一个简单的介绍。弹簧储能操动机构的断路器其分、合闸的动力，由合闸及分闸弹簧预先贮存的能量提供，此种机构不需配合附加设备。弹簧贮能时耗用功率小，但结构复杂，加工工艺及材料性能要求高，其下降特性的输出力矩，与断路器所需上升的输出力矩不易配合，需要加装缓冲装置，以防止损坏断路器。储能弹簧的类型有压簧、拉簧和扭簧三种。断路器在分闸位置时，合闸弹簧已储好能，随时准备合闸，在断路器合闸操作完毕时，由机构的行程接点控制储能

9、电机，对已释能的弹簧进行储能，在弹簧储能完毕后，储能电机自动退出工作。断路器合闸后，在分闸弹簧已贮能的情况下，接通分闸线圈电路断路器分闸。当合闸弹簧未贮能或正在贮能过程中，接到分闸信号后，由于自由脱扣的作用，断路器能可靠的分闸。弹簧储能操动机构在紧急情况下，还可以手动储能。弹簧储能操动机构对直流电源容量要求不高。第四节六氟化硫断路器（SF6）SF6断路器以SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质，SF6气体具有良好的绝缘性能和灭弧能力，现已广泛的用在110KV及以上的系统中。一、 SF6气体的性质1、 SF6气体是无色、无臭、无毒、不燃的惰性气体，并且容易液化，液化温度与压力有关，压力升高时，液化温度

10、也增高。2、 SF6的化学性质非常稳定，在大气压下以及温度高达500的情况下，都具有高度的化学稳定性。3、 SF6分子很容易吸附自由电子，形成负离子，具有较强的负电性。但这些离子很难积累足够的能量导致气体电离，同时由于自由电子的形成，还降低了这些电子容易使气体被击穿的危害。4、 SF6分子具有较强的负电性，使SF6具有强大的灭弧能力。因为SF6分子吸附自由电子后变为负离子，负离子运动速度小，容易和正离子形成中性分子，使电弧空间的导电性很快消失。利用SF6气体灭弧主要是利用SF6分子与电弧不断接触，发生上述作用的原理来灭弧。在交流电流过零时，这种作用更加显著。由于SF6气体灭弧能力强，从导电电弧

11、向绝缘体变化速度特别快，所以SF6断路器的开断电流大，开断时间短，在同一电压等级、同一开断电流和其它相同条件下，SF6断路器的串联断口少，因此断路器体积小，结构简单。5、 SF6气体是多原子的分子气体，在灭弧高温下分解和电离的情况非常复杂，当电弧电流减小趋近零值时，SF6分子此时负电性显著，从而使电流保持连续，可使细小的弧芯一直存在到极小的电流范围。SF6电弧的这种特点，使断路器开断小电流时，也不会产生由于截流作用而产生操作过电压。三、 LW21252型断路器LW21252LSF6断路器 W户外 21产品序列号 252额定电压LW21252型断路器是支柱瓷套式三相分装结构，每相一个断口，断路器

12、整体呈“I”形布置，断路器每相配置一套弹簧储能操动机构和一台控制箱，可进行单相操动或三相联动。断路器本体位置于储能机构上方，灭弧室与支柱瓷套气室相通，充有20时表压为0.6MPa的SF6气体。LW21252开关气体压力表与密度继电器为二合一。由于SF6气体压力表随着外界温度变化而变化，用普通的压力表监视SF6气体显然不合适，利用在一定体积内SF6气体发生泄漏时，SF6气体密度将下降来监视SF6气体是否发生泄漏时，达到0.55MPa时，上传报警信号，达到0.5MPa时，闭锁开关的合、跳闸回路。如达到此压力，运行人员可利用开关厂家提供的机械闭锁杆将其进行机械闭锁，使开关保持原有的工作状态，不致于发

13、生危险。LW21252型断路器操作机构箱加热装置LW21252型断路器分相操作机构箱都设有加热装置，其电源引接厂用系统交流电源，为了避免环境温度过低，而形成的凝露使操作箱内电气设备绝缘降低，当环境温度低于5度时，加热器自动投入工作，当环境温度达到15度时，加热器自动停止工作。LW21252型高压断路器控制回路图第五节真空断路器在真空容器中，利用真空的绝缘和灭弧性能，关合和开断电流的设备，称为真空断路器。在发电厂6KV10KV厂用系统中广泛采用。一、真空的灭弧原理所谓真空是相对而言的，真空指的是绝对压力低于大气压的气体稀薄空间，气体绝对压力越低，其真空度越高。真空断路器灭弧室中气体压力不能高于1

14、.3310106Pa，一般为1.33105Pa。这种高真空的绝缘强度，比变压器油以及空气的绝缘强度高的多。在真空中，由于气体的分子非常少，发生碰撞的机会很小，因此碰撞游离不是真空间隙被击穿而产生电弧的主要原因，真空中的电弧是在触头分离时，触头电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。因此真空中金属蒸汽电弧的特性主要决定于触头材料的性质及其表面情况。电弧中的离子和粒子，与周围真空比较起来，形成局部的高压力和高密度，因而电弧中的离子和粒子迅速向周围扩散，当电弧电流到达零值时，由于电流减小，从而向电弧供给的能量减小，当触头间的粒子因扩散而消失的数量，超过产生的数量时，电弧不能维持而熄灭。二、真空灭弧室和断路器的结构真空灭弧室的所有灭弧零件都密封在一个绝缘容器中，容器外壳由硬制玻璃