专业内容复习5高压断路器

1、高压断路器 高压断路器一、高压断路器的作用 高压断路器是电力系统中最重要、最复杂的控制和保护电器。 它有完善的灭弧装置和操作机构,在正常情况下,断路器用来接通和开断负荷电流,在事故情况下,继电保护动作使断路器跳闸,自动切除故障电流.以确保电力系统安全运行；同时，断路器又能完成自动重合闸任务，以提高供电可靠性。高压断路器的用途高压断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备。它具有两方面的作用：一是控制作用，即根据电网运行要求，将一部分电气设备及线路投入和退出运行状态、转为备用或检修状态；二是保护作用，即在电气设备或线路发生故障时，通过继电保护装置及自动装置使断路器动作，将故障部分从电网中迅速切除，

2、防止事故扩大，保证电网的无故障部分得以正常运行。断路器的结构示意图高压断路器的基本结构1）通断元件：执行接通或断开电路的任务。其核心部分是触头，而是否具有灭弧装置或灭弧能力的大小则决定了开关的开断能力。2）操作结构：向通断元件提供分、合闸操作的能量，实现各种规定的顺序操作，并维持断路器的合闸状态。 高压断路器的基本结构3）传动机构：把操作机构提供的操作能量及发出的操作命令传递给通断元件。4）绝缘支撑元件：支撑固定通断元件，并起与各结构部分之间的绝缘作用。5）底座：用于支撑、固定和安装开关电器的各结构部分，使之成为一个整体。断路器的结构组成为实现电路的开断和关合，断路器具有下述三个组成部分。1）

3、开断和关合电路部分：主要由导电杆、触头系统以及灭弧室组成。2）操动和传动部分：主要由能源操动机构、传动机构组成。3）绝缘部分：用于导电杆与触头系统等对地绝缘的绝缘部件，如绝缘套、绝缘、拉杆等。三、高压断路器的基本类型 按安装地点户内式户外式户内式户外式按使用灭弧介质和灭弧原理不同 油断路器压缩空气断路器真空断路器六氟化硫(SF6)断路器断路器的分类按断路器对地绝缘方式不同分类1）绝缘子支柱型结构。这种结构类型的特点是灭弧室处于高电位，靠支柱绝缘子对地绝缘。它的主要优点是可以用串联若干个灭弧室和加高对地绝缘子支柱绝缘子的方法组成更高电压等级的断路器。2）罐式结构。这种结构类型的特点是灭弧室及触头

4、系统装在接地的金属箱中，导电回路靠套管引出。它的优点是可以在进出线套管上装设电流互感器。其抗震强度大于支柱型结构。按断路器对地绝缘方式不同分类3)全封闭组合结构：这种结构类型的特点是把断路器、隔离开关、互感器、避雷器和连接引线全部封闭在接地的金属箱中，与出线回路的连接采用套管和专用气室。四、高压断路器的型号含义断路器型号主要有以下七个单元组成： 第一单元产品的名称有：少油断路器；多油断路器；空气断路器；六氟化硫断路器；真空断路器；自产气断路器；磁吹断路器。补充特性：C-手车式；W-防污型；Q-防震型；SN4-20G/8000-30ZW8-12/630-20LW6-110F/3150 说出下列型

5、号的含义？含义：少油断路器、户外式、设计序号4，额定电压20kv，改进型，额定电流8000A，额定开断电流30KA。含义：六氟化硫断路器、户外式、设计序号6，额定电压110kv，分相型，额定电流3150A。含义：真空断路器、户外式、设计序号8，额定电压12kv，额定电流630A，额定开断电流20KA。真空断路器本体结构真空断路器主要由真空灭弧室、支架和操动机构三部分组成。真空灭弧室是真空断路器的核心元件，具有开断、导电和绝缘的功能。灭弧室的基本组成：绝缘外壳、波纹管、动静触头和屏蔽罩。真空灭弧室结构灭弧室的灭弧原理真空断路器应用真空作为绝缘和灭弧介质。断路器开断时，电弧在真空灭弧室触头材料所产

6、生的金属蒸气中燃烧，简称为真空电弧。当开断真空电弧时，由于弧柱内外的压力与密度差别都很大，所以弧柱内的金属蒸气与带电质点会不断向外扩散。弧柱内部处在一面向外扩散，一面处于电极不断蒸发出新质点的动态平衡中。随着电流减小，金属蒸气密度与带电质点的密度都下降，最后在电流接近零点时消失，电弧随之熄火。此时，弧柱残余的质点继续向外扩散，断口间的介质绝缘强度迅速恢复，只要介质绝缘强度的恢复速度大于电压恢复上升速度，电弧最终熄火。真空断路器的特点真空断路器具有以下优点：1）真空介质的绝缘强度高，灭弧室内触头间隙小（10kv的触头间隙一般在10mm左右），因而灭弧室的体积小。由于分合时触头行程很短，故分、合闸

7、动作快，且对操动机构功率要求较小，机构的结构可以比较简单，使整机体积小、质量轻。2)灭弧过程在密封的真空容器中完成，电弧和炽热的金属蒸汽不会向外喷溅，且操作时噪声小，不会污染周围环境。真空断路器具有以下优点：3）开断能力强，开断电流大，熄弧时间短，电弧电压低，电弧能量小，触头损耗小，开断次数多，使用寿命长，可达20年。4）电弧开断后，介质强度恢复速度快，动导电杆的惯性小，适合于频繁操作，具有多次重合闸功能。5）介质不会老化，也不需要更换。在使用年限内，触头部分不需要检修，维护工作量小、维护成本低，仅为少油断路器的1/120左右。真空断路器具有以下优点：6）使用安全。由于不使用油，而且开断过程不

8、会产生很高的压力，无火灾和爆炸的危险，能适用于各种不同的场合，特别是危险场所。7）触头部分为完全密封结构，不受潮气、灰尘、有害气体的影响，工作可靠，通断性能稳定。8）灭弧室作为独立的元件，安装调试简单、方便。真空断路器存在的缺点如下：1）开断感性负载或容性负载时，由于截流、振荡、重燃等原因，容易引起过电压。2）由于真空断路器的触头结构是采用对接式，操动机构使用了弹簧，容易产生合闸弹跳与分闸反弹。合闸弹跳不仅会产生较高的过电压影响电网的稳定运行，还会使触头烧损甚至熔焊，特别是在投入电真空断路器存在的缺点如下：容器组产生涌流时及短路关合的情况下更加严重。分闸反弹会减小弧后触头间距，导致弧后的重击穿

9、，后果十分严重。3）对密封工艺、制造工艺要求很高，价格较高。优点：1）结构简单，维护检修工作量少。 2）使用寿命长，运行可靠。 3）能频繁操作，无噪声。 4）真空熄弧效果好，电弧不外露。 5）无爆炸危险。 缺点：1）开断小电流时，会出现熄弧过电压（又称截流过电压）2）开断后动态绝缘劣化产生重击穿现象，又称NSDD。 真空断路器的优缺点 断路器长时间运行能承受的正常工作电压。它不仅决定了断路器的绝缘水平，而且在相当程度上决定了断路器的总体尺寸和灭弧条件。额定电压 考虑输电线路有电压降，线路供电端母线电压高于受电端母线电压，使断路器可能在高于额定电压下长期工作，因此，规定了断路器有一最高工作电压。

10、按国标，220kV及以下设备，其最高工作电压为额定电压的1.15倍；对于330kV及以上设备，规定为1.1倍。最高工作电压 断路器在额定容量下允许长期通过的工作电流。它决定了断路器触头及导电部分的截面，并且在某种程度上也决定了它的结构。额定电流 指在额定电压下，断路器能可靠切断的最大电流。它表明断路器的断路能力。当电压不等于额定电压时，断路器能可靠切断的最大电流，称为该电压下的开断电流。当电压低于额定电压时，开断电流比额定开断电流有所增大，但有一最大值，称其为极限开断电流。 额定开断电流 表明断路器的切断能力。在三相电路中，其大小等于额定电压与额定开断电流乘积的 倍。即：额定断流容量 断路器在

11、合闸状态或在关合瞬间，允许通过的电流最大峰值，表明断路器在冲击短路电流的作用下，承受电动力的能力。其值由导电和绝缘等部件的机械强度决定。动稳定电流 断路器在某一规定时间范围内允许通过的最大电流。它表明断路器承受短路电流热效应的能力。 热稳定电流从发出合闸命令（合闸线圈通电）起至断路器接通时为止所经过的时间，称为断路器的合闸时间。合闸时间从发出分闸命令（分闸线圈通电）起至断路器开断三相电弧完全熄灭时所经过的时间。它是断路器固有分闸时间和电弧熄灭时间之和。一般为0.060.12s。分闸时间小于0.06s的断路器，称为快速断路器。固有分闸时间是指发出分闸命令起到灭弧触头刚刚分离时所经过的时间。灭弧时

12、间指触头分离到各相电弧完全熄灭所经过的时间。分闸时间利用真空的高介质强度来灭弧的断路器 .真空灭弧室的外壳外壳的材料分为：玻璃外壳的优点：加工容易，有一定的机械强度，易与多种金属封接。玻璃是透明的，可以观察到内部情况，便于运行监视。缺点：不能承受强烈的冲击，其软化温度较低。陶瓷外壳的优点：机械强度较高，软化温度也高。缺点：装配焊接工艺较复杂。陶瓷玻璃波纹管波纹管是真空断路器灭弧室的重要元件它既可以实现动触头运动又不会使灭弧室密封受到破坏。 波纹管的疲劳寿命决定了真空断路器的机械寿命。波纹管的种类分为：膜片焊接液压成形静触头静触头的材料：（铜铬)( 合金） 触头的材料导电好、耐弧性能好、抗焊性好、截流值小、含气量低、导热系数好、机械强度高、热电子发射能力低和电磨损速率低、加工方便及价格低廉。真空断路器的触头材料对电弧特性、弧后介质恢复过程影响很大。触头结构：屏蔽罩屏蔽罩是真空灭弧室中不可缺少的部件。屏蔽罩分主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、均压用的屏蔽罩。作用：1）防止燃弧过程中电弧生成物喷溅到绝缘物外壳内壁上，降低外壳绝缘。2）改善