高压断路器 (高压开关电器基础知识)

1、电气设备运行与维护 高压断路器高压断路器任务要求（3）了解断路器在电力系统中的重要作用（4）能说出种类断路器的灭弧原理、方法（5）熟悉常见断路器的结构和运行维护内容（1）熟悉电弧的产生原理及过程、危害（2）熟悉电弧熄灭原理及方法电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器电气设备运行与维护 高压断路器高压断路器2、知识导入开关电器的灭弧原理电弧现象 1）电弧：是一种气体游离放电现象。 2) 产生电弧的条件：用开关电器开断电源电压大于1020 V，电流大于80100mA的电路时，就会产生电弧。 3) 电弧的特点：能量集

2、中，温度很高，亮度很强；电弧是良导体。 4) 电弧的利用：电弧在工业上有很多有益的应用，例如，利用其高温的电弧焊接机，电弧炼钢炉等。 5) 电弧的危害：在开关电器中，电弧是有害的，要求尽快地熄灭，否则会烧坏开关触头，若电弧长时间不熄灭（如比正常多10到20ms），可能造成开关电器的烧毁或爆炸，甚至造成电力系统的事故。电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器电气设备运行与维护高压断路器高压断路器电弧的产生1）游 离 中性质点分解成自由电子和正离子。在开关分闸时，动静触头之间的接触压力和接触面积减小，接触电阻增大，接

3、触表面发热严重，产生局部高温，阴极金属材料中的电子获得动能而逸出成为自由电子。逸出的自由电子，在强电场的作用下，向阳极作加速运动。加速运动获得动能的自由电子在运动中与中性质点发生碰撞，中性质点中的电子因碰撞获得能量如果足够大，自由电子就能脱离原子核的束缚，游离成自由电子和正离子。游离的结果导致触头间自由电子数量剧增。剧增的电子形成电流，介质被击穿而产生电弧。电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器电气设备运行与维护高压断路器高压断路器电弧的熄灭去游离 电子和正离子相互吸引还原为中性质点。电弧的燃烧是由游离过程维持

4、的，但在电弧中同时还进行着相反的使带电质点数量减少的去游离过程。 游离作用等于去游离作用，新增加的带电质点数量与中和的数量相等，电弧稳定燃烧。 游离作用大于去游离作用，电弧燃烧加剧。 游离作用小于去游离作用，则电弧中的带电质点数量减少，最终导致电弧熄灭。交流电弧熄灭的条件 电流过零后，电弧能否熄灭取决于两个恢复过程作用的结果： 1）如果弧隙电压恢复过程上升速度较快，幅值较大，弧隙电压恢复过程大于弧隙介质强度恢复过程，介质被击穿，电弧重燃，如图所示。 2）如果弧隙介质强度恢复过程始终大于弧隙电压恢复过程，则电弧熄灭，如图所示。电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备

5、的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器电气设备运行与维护高压断路器高压断路器熄灭交流电弧的基本方法 加强弧隙的去游离、提高介质强度的恢复速度和降低弧隙电压的上升速度与幅值，是高压断路器中熄灭电弧的基本方法。 .利用灭弧介质 在高压断路器中，广泛采用去游离作用强的灭弧介质灭弧。1)、吹弧 吹弧是指利用各种结构形式的灭弧室，使高温分解的气体或具有很大压力的新鲜且低温的气体在灭弧室中按特定的通路，吹动电弧，加强扩散和复合去游离而使电弧熄灭的方法。 2)、采用特殊金属材料作灭弧触头 采用铜、钨合金和银、钨合金等特殊金属材料作触头。这些材料在高温下不易熔化和蒸发、抗熔焊，可以减少热电子发射

6、和高温分解产生的金属蒸气，削弱了游离作用。 电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器提高断路器触头的分离速度 加快断路器触头的分离速度，可以迅速拉长电弧，使弧隙的电场强度骤降，弧隙电阻和电弧的表面积突然增大，电弧的冷却加快，有利于带电质点的扩散和复合去游离。 采用多断口灭弧 某些电压等级较高的断路器采用多个灭弧室串联的多断口灭弧方式。 1）多断口将电弧分割成多段，在相同触头行程下，增加了电弧的总长度，弧隙电阻迅速增大，介质强度恢复速度加快。 2）使每个断口上的恢复电压减小，降低了恢复电压的上升速度和幅值，提高了灭

7、弧能力。电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器电气设备运行与维护 高压断路器高压断路器、高压断路器的作用 高压断路器内有灭弧介质和灭弧装置，可以熄灭接通或开断电路时产生的电弧，其作用是: 1)在正常运行时接通或断开有负荷电流的电路； 2)在电气设备出现故障时，能够在继电保护装置的控制下自动切断短路电流。 电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器、高压断路器类别与特点 按安装地点分为户内式、户外式。 按灭弧方式或介质： 油断路器:以

8、具有绝缘能力的矿物油作为灭弧介质的断路器。 压缩空气断路器: 采用压缩空气作为灭弧介质和触头断开后的间隙绝缘介质的断路器。 SF6断路器:采用SF6气体作为灭弧介质和触头断开后的间隙绝缘介质的断路器 。 SF6气体是一种无色、无味、无毒、不燃的惰性气体，具有优良的灭弧性能和绝缘性能。 真空断路器:以真空的高介质强度实现灭弧和绝缘的断路器。 电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器 、高压断路器的结构 电路通断元件：接线端子、导电杆、触头、灭弧室； 绝缘支撑元件：:固定通断元件并使其带电部分与地绝缘； 操动机构：:

9、控制通断元件，接到合闸或分闸命令后，经中间传动机构驱动动触 头实现断路器的开合。 基座 电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器电气设备运行与维护 高压断路器高压断路器、高压断路器的型号电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器电气设备运行与维护 高压断路器高压断路器.高压断路器的技术参数 额定电压 - 额定电压是指高压断路器长期正常工作的线电压有效值，该参数表征了断路器长期正常工作的绝缘能力。 额定电流 - 额定电流是指高压断路器在

10、规定条件下，可以长期通过的最大电流，该参数表征了断路器承受长期工作电流产生的发热量的能力。 额定开断电流- 在额定电压下，高压断路器能可靠开断的最大短路电流有效值，该参数表征了断路器的灭弧能力。 热稳定电流 - 热稳定电流是指在断路器在合闸位置t（单位为秒）时间所能承受的最大电流有效值。 动稳定电流（极限通过电流）- 动稳定电流是指断路器在合闸位置所能承受的最大电流峰值，该参数表征了断路器承受短路电流电动力效应的能力。 额定短路关合电流-额定关合电流是指在规定条件下，断路器能关合不致产生触头熔焊及其他妨碍继续正常工作的最大电流峰值。 分闸时间： （也称全开断时间）是指断路器从接到分闸命令起到各

11、相触头电弧完全熄灭为止的一段时间，它等于断路器的固有分闸时间与燃弧时间之和。固有分闸时间是指从接到分闸命令起到触头刚刚分离的一段时间。燃弧时间从触头分离到各相电弧均熄灭的一段时间。 合闸时间 - 合闸时间是指断路器从接到合闸命令起到各相触头完全接触为止的一段时间。 动作时间：开断时间熄弧时间电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器.高压断路器的选择 断路器的选择项目：型式；额定电压；额定电流； 校验项目：动稳定；热稳定；开断电流。 1、选择型式 断路器型式的选择，应在全面了解其使用环境的基础上，结合产品的价格和已

12、运行设备的使用情况加以确定。电压等级在35kv及以下的可选用户内式少油断路器、真空断路器或 断路器；35kv的也可选用户外式多油断路器、真空断路器或 断路器；电压等级在110330kv范围，可选用户外式少油断路器或 断路器；500kV电压等级则一般选用户外式 断路器电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器电气设备运行与维护 高压断路器高压断路器 2、选择额定电压 设备的额定电压； 设备所在电网的额定电压。 所选断路器的额定电压应大于或等于安装处电网的额定电压。 3、选择额定电流 断路器的额定开断电流； 断路器触头

13、刚分开时的短路电流有效值。 4、 热稳定 短路电流热效应； 为制造厂家给出的t秒内允许通过的热稳定电流。 5、动稳定校验 设备允许的动稳定电流； 所在回路短路电流冲击值。 电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器电气设备运行与维护高压断路器高压断路器、高压断路器的运行与维护：、高压断路器的运行与维护：、高压断路器的运行、高压断路器的运行 1)高压断路器外露的带电部分应有醒目的相色漆,本体无锈拙，机构箱密封良好，无漏雨进水。 2)正常情况下，开关应按铭牌规定的参数运行，不得超过额定值，开关及其辅助设备应处于良好的工

14、作状态。 3)高压断路器规定了额定负荷下允许切断次数及故障电流下的允许切断次数。当达到规定跳闸次数时，应汇报申请检修，一般不再投入运行。当达到停用重合闸次数时，应退出重合闸。操动机构在开关动作次数达到允许切断次数时，报缺陷要求检修，各计数器不得随意复零。 4)发出压 压力闭锁信号的断路器即认为失去断路能力，不得投入运行。 断路器的气体压力与开关的灭弧能力和绝缘能力相关，运行中必须严密监视气体压力及其泄漏情况。每日记录气 气体压力、温度。 5)断 断路器中的 气体水分含量不得超过规定值。新投运的 断路器第一年应进行一次 气体微水量分析；运行中的 断路器，每三年应进行一次 气体微水量分析。 6)装

15、有“远方”和“就地”操作按钮的开关在调试或紧急事故处理时，才可使用“就地”操作 7)长期停运、检修后的断路器，在送电前，试操作二至三次，无异常后方能正式操作。 8)断路器及操动机构有若干加热器以防止结露，加热器应始终处于接通状态。低温加热器在0时投入，在10时退出。 9)断路器液压机构，应通过监视信号和压力表对油压进行严密的监视，保证断路器有足够的操作动力和良好的操作性。每日记录液压压力值，打压油泵的启动次数，油泵打压频率超过1次lh时，应立即汇报。 10)500kV断路器新安装或大修一个月后，通过读密度监视器的读数检查密封情况；以后与目测检查相结合，每12年进行周期性检查。电气设备运行与维护

16、任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器电气设备运行与维护 高压断路器高压断路器 11)真空灭弧室的使用或储存期超过产品规定的有效期(自真空灭弧室出厂之日算起)时，应更换真空灭弧室。 12)真空灭弧室触点的累计磨损不能超过产品使用说明的规定值，多数真空开关在动触杆上标有允许磨损量警戒标志，当磨损星累计超过规定位时，开关合闸后即看不见警戒标志，此时应更换真空灭弧室。 13)如果发现真空开关真空灭弧室发生撞击、损坏或出现其他怀疑造成真空度降低的现象时，应立即联系电气检修对该开关做工频耐压试验，试验合格后方能将该开关投运。、 断路器的维

17、护断路器的维护 一般分为巡视检查、定期检修(小修、大修)、临时检修。检修的分类、周期及项目 1大修：周期性的大修23年进行次。新投入使用的断路器运行一年后，需要进行全面的解体检查和调整。 大修项目包括： 按小修规定项目进行检查，更换损坏的零部件； 本体的分解； 灭弧部分、导电部分、绝缘部分的解体和检修； 控制、传动部分的解体和检修； 操动机构解体和检修； 其他附件的解体和检修； 组装调试； 整体清扫、除锈刷漆； 现场清理、移交检修记录成大修报告。电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器电气设备运行与维护 高压断路

18、器高压断路器2小修 小修是在不解体断路器的情况下，对断路器进行详细的检查、清扫和局部修理工作。一般规定一年一次。 小修项目包括：消除运行中发现的般缺陷； 检查和清扫，引线连接处是否过热或螺栓松动的情况； 清扫和检查传动机构各部件螺钉的紧固情况，修整接触点，并用润滑油润滑传动机构的摩擦部分； 检查清扫瓷质部件及密封部分，并用汽油清洗瓷套管；检查外壳有无漏油并擦洗干净； 对切除过故障的断路器进行抽导电杆检查(导电杆严重烧伤的 应改为大修)； 检查接地导线及开关柜的全部部件； 检查灯光信号和联锁装置； 检查油位、油色，取油样进行分析，必要时滤油或加油； 必要时油漆母线和接地线； 用手动和电动分合闸各

19、两次，检查操动机构的动作情况。 电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器 3临时性检修 根据断路器安装地点的短路容量来决定：当断路器装设地点的实际短路容量为断路器额定断流容量的80以上时，应在切除故障24次后进行解体检修；当实际短路容量为断路器额定断流容量的5080时，切除故降57次后，进行解体检修；当实际短路容量为断路器断流容量的50以下时，切除故障810次后才进行解体检修。其捡修项目根据具体情况确定。电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路

20、器高压断路器电气设备运行与维护高压断路器高压断路器2、少油断路器： 少油断路器中的绝缘油仅作为灭弧介质和触头开断后触头间的绝缘介质，而以瓷或其它绝缘材料作为带电体与地之间的绝缘介质。在我国的电力工业中广泛应用。 优点：开断性能好、结构简单、制造方便、耗油量少、钢材消耗量少，体积和质量较小、重量轻、占地面积小，价格较低； 缺点：油易冻结和劣化，不适用于严寒地带。 35kV及以下系统逐步被真空断路器取代电气设备运行与维护任务任务2 2 高压开关设备的运行与维护高压开关设备的运行与维护子任务子任务1 1 高压断路器高压断路器电气设备运行与维护 高压断路器高压断路器 3、 断路器 由于气 气体的电气绝缘性能好，所以 断路器的断口可承受更高