《配电设备运行与检修》课件-3.1 10kV高压断路器的运行与检修

3.110kV高压断路器的运行与检修01教学目标教学目标1.能说出断路器在电力系统中的重要作用；2.能详细描述断路器的结构及各结构部分的功用，介绍其工作原理，解读其铭牌参数的物理含义；3.熟悉断路器的巡视和检查内容。课前导入断路器隔离开关断路器课前导入隔离开关隔离开关断路器课前导入负荷开关熔断器负荷开关课前导入断路器断路器断路器认识断路器1高压断路器断路器的作用、分类、结构、参数、基本要求9高压断路器概念：电力系统一次设备中负责控制和保护的关键电器，是高压开关设备中最重要、最复杂的一种。系统正常运行时，根据需要投切电气设备或线路。作用：控制保护系统发生故障时，迅速切除故障设备或线路。01认识断路器10高压断路器的结构开断部分操动和传动部分绝缘部分01认识断路器1101认识断路器12高压断路器的分类按采用的灭弧介质的不同：

油断路器真空断路器

六氟化硫（SF6）断路器

真空断路器

空气断路器

磁吹断路器

01认识断路器13高压断路器的分类1.油断路器

采用变压器油做灭弧介质；

分为多油断路器和少油断路器。

（1）多油断路器

油：灭弧介质、触头开断

后绝缘、带电部分对地绝缘；

优点：结构简单，制造方便，

易于加装单匝环形电流互感器

及电容分压装置。01认识断路器14高压断路器的分类

（2）少油断路器

油：灭弧介质、触头开断

后的绝缘；

带电部分对地绝缘则依靠

瓷瓶或其他固体介质；

优点：用油量少，体积小，

重量轻，运输安装方便，

有利于防火防爆。01认识断路器15高压断路器的分类2.真空断路器

采用真空做灭弧介质

和绝缘介质；

优点：

体积小；

能频繁操作；

维修工作量小。01认识断路器16高压断路器的分类3.六氟化硫（SF6）断路器

采用SF6做灭弧介质和绝缘介质；

优点：

断口电压较高；与少油断路器相比串联断口少；

允许断路次数多；

开断性能好；

占地面积小；加工精度高，密封性能好，对水分子与气体的检测要求严格。01认识断路器17灭弧能力强，绝缘强度高，开断电流大，燃弧时间短；开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低；电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作；操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。01认识断路器18高压断路器的分类4.压缩空气断路器

采用压缩空气作为灭弧介质和绝缘介质；

优点：灭弧能力强，动作迅速，能快速自动重合闸，

体积小，防火防爆，在低温下能可靠的工作，维护检

修方便。缺点：工艺要求高，消耗

有色金属多，操作时噪声大，

并需一套专供操作用的压缩

空气设备。

01认识断路器19高压断路器的基本功能1．在关合状态时，应为良好的导体，能可靠工作。

长时间工作时，各部位温度和温升低于最大允许发热温度和允许温升；

通过短路电流时，也应承受短时发热和机械力的作用。2．在开断状态时，应具有良好的绝缘性能。

在不同环境条件下，皆能承受对地同相以及不同相端子间的电压。3．在关合状态的任意时刻，在尽可能短的时间内，能够开断额定电流和各类短路电流。01认识断路器20高压断路器的主要技术参数1.额定电压

断路器长时间运行能承受的正常工作电压。

电压等级（kV）：10、35、60、110、220、330、500。

作用：决定断路器的绝缘水平、相当程度上决定了总体尺寸、灭弧条件。10~220kV断路器的最高电压为1.15倍额定电压，330kV及以上为1.1倍额定电压。

01认识断路器21高压断路器的主要技术参数2.额定电流

铭牌上所标明的断路器可以长期通过的工作电流。

长期通过额定电流时，断路器各部分的发热温度不会超过允许值。

作用：决定断路器触头、导电部分的截面，某种程度上也决定了它的结构。01认识断路器22高压断路器的主要技术参数3.额定开断电流断路器在额定电压下能可靠开断的最大短路电流的有效值。作用：表征断路器的开断能力。开断电流与电压有关，断路器降低电压级使用（例如10kV断路器用于6kV电网）时，具有相应增大的开断电流，但有一最大值，并称其为极限开断电流。01认识断路器23高压断路器的主要技术参数4.动稳定电流

表明断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。

其值由导电和绝缘等部件的机械强度所决定。5.热稳定电流

表明断路器承受短路电流热效应的能力。

用通电时间（一般取4S）和最大电流有效值来综合表示。01认识断路器24高压断路器的主要技术参数6.开断时间

从发出跳闸信号（即跳闸线圈加上电压）起，到断路器开断至三相电弧完全熄灭时为止所需要的全部时间。

开断时间=断路器的固有分闸时间+熄弧时间。固有分闸时间：从跳闸线圈通电到动、静触头刚分离的时间。熄弧时间：从触头刚分离到各相电弧完全熄灭的时间。01认识断路器25高压断路器的产品型号例：ZN12-10/1000户内式真空断路器，设计序号12，UN=10kV，IN=1000A。01认识断路器26高压断路器的操动系统作用：完成断路器的合闸、分闸动作。组成：操动机构+传动机构。操动机构：动力机构+扣住机构+脱扣机构。传动机构：拉杆+提升机构+缓冲机构。01认识断路器27操动机构的分类按操动能源：手动型：人力合闸，弹簧力分闸。电磁型：电磁力合闸。液压型：高压油推动活塞实现合闸与分闸。气压型：压缩空气推动活塞实现合闸与分闸。弹簧型：小功率电动机将弹簧拉伸储能实现

合闸与分闸。01认识断路器自动操动机构间接利用电能，减少对电源的依赖直接依靠电源断路器的型号229分为户内式和户外式。优点：油量少、体积小、结构简单、价格便宜、

防火防爆等。缺点：检修周期短，维护工作量大；

再加油会污染环境且易引发火灾。110kV及以上的电力系统中已有被SF6断路器取代的趋势。10kV电力系统中也已逐渐被真空断路器取代。02少油断路器30SN10-10型少油断路器类型：户内型用途：控制、保护发电厂变电站高压电气设备。灭弧原理：纵横吹和机械油吹联合作用。操作机构：CD10型电磁机构/CT8弹簧机构/手动操作机构。02少油断路器31SW系列户外式少油断路器类型：户外型灭弧原理：纵横吹和机械油吹联合作用。结构形式：串联灭弧室，多断口积木式。操动机构：三相共用串联灭弧室机构箱02少油断路器32少油断路器的运行1）应经常检查巡视断路器的油面位置在规定的标准线上。油色应正常。无渗漏油现象。2）瓷绝缘部分应无破裂、掉瓷、闪络放电痕迹和电晕现象。表面应无脏污。3）各部件的连接点处应无腐蚀及过热现象。4）跳、合闸指示器标志应清晰，应与断路器位置保持一致。5）户外断路器的操作箱应防雨严密，铁件无锈蚀。6）操作机构应保证灵活可靠，无卡塞现象，并定期在传动部分加润滑油。02少油断路器33真空断路器以真空作为灭弧和绝缘介质。真空：气体压力在1.310-2Pa以下的空间。绝缘强度：比变压器油及1个大气压下的SF6或空气的绝缘强度高得多。优点：体积小、重量轻、嗓音小、无可燃物、

维护工作量少等。缺点：开断小电流时更易产生截流引起过电压等。用途：发电厂、变电所和高压用户变电所

3kV~10kV电压等级。02真空断路器34真空断路器的结构关键元件：真空灭弧室02真空断路器35真空断路器的结构1.外壳作用：容纳和支持真空灭弧室内的种种零件；

当动、静触头在断开位置时起绝缘作用。要求：气密性、机械强度、绝缘性能。材料：绝缘材料（硬质玻璃、高氧化铝瓷、微晶玻璃）

金属（不锈钢、无氧铜、可伐）。02真空断路器36真空断路器的结构2.波纹管作用：动触头运动的真空密封，其侧壁的允许伸缩量决定了灭弧室的触头最大开距其疲劳寿命决定了真空灭弧室的机械寿命（几万次以上）。材料：不锈钢、磷青铜、铁青铜。02真空断路器37真空断路器的结构3.屏蔽罩作用：挡住电弧生成物的去路，防止其污染绝缘外壳引起绝缘强度降低和绝缘破坏，有利于熄弧后弧隙介质强度的迅速恢复；使灭弧室内部电压均匀分布；使波纹管免遭电弧生成物的烧损。02真空断路器38真空断路器的结构4.触头作用：决定真空灭弧室的开断能力、电气寿命，是灭弧室内最为重要的元件。要求：导电好、耐弧性好、含气量低、导热好、机械强度高、加工方便。材料：铜铬合金、铜合金。02真空断路器39户内型真空断路器种类很多，原理结构基本相同，区别在于额定电流、额定开断电流、外形尺寸和布置方式，以及操动机构等不尽相同。ZN12-10ZN5-10ZN28-1002真空断路器40真空断路器维护1）断路器运行前应进行一次全面的外观检查，应将绝缘件表面揩拭干净，机械转动摩擦部位，应涂润滑油。2）灭弧室真空度靠严格的生产工艺和出厂检测来保证。在使用现场检验灭弧室真空度是否合格的最简便的方法是对灭弧室进行42kV的工频耐压试验。3）超行程的减少，就是触头的磨损量。因此，每次调整超行程必须进行记录，当触头磨损量累计超过4mm时，应更换灭弧室。4）按表定期检查。（见下页）02真空断路器41真空灭弧室的检查内容检查调整项目标准及方法周

期灭弧室真空度真空度用工频耐压42kV/1min验收后每一年各相超行程开断短路5次各相超行程开断负荷2000次各相超行程使用3个月后润

滑各摩擦部位操作1000次后大

修

理解体大修更换灭弧室操作10000次后02真空断路器42真空断路器故障原因及处理方法故障情况故障原因处理方法电动合不上闸

铁芯与拉杆松动。调整铁芯位置，卸下静铁芯即可调整，使之手力可以合闸，合闸终了时，掣子与滚轮闸应有1-2mm闸隙。合闸合空掣子扣合距离太少，未过死点。将调整螺钉向外调，是掣子过死点。完毕，应将螺钉固紧，并用红漆点封。电动不能脱扣掣子扣得太多；分闸线圈的连接线松脱；操作电压低。将螺钉向里调，并将螺母固紧；重新接线；调整电压。合闸线圈、分闸线圈烧坏辅助开关接点接触不良用砂纸打磨接触点或更换辅助开关。02真空断路器43真空断路器优点开断能力强，可达50kA；开断后断口间介质恢复速度快，介质不需要更换。触头开距小，10kV级真空断路器的触头开距只有10mm左右，所需的操作功率小，动作快，操作机构可以简化，寿命延长，一般可达20年左右不需检修。具体比较如下图所示。02真空断路器44熄弧时间短，弧压低，电弧能量小，触头损耗小，开断次数多。动导杆的惯性小，适用于频繁操作。开关操作时，动作噪音小，适用于城区使用。灭弧介质或绝缘介质不用油，没有火灾和爆炸的危险。触头部分为完全密封结构，不会因潮气、灰尘、有害气体等影响而降低其性能。工作可靠，通断性能稳定。灭弧室作为独立的元件，安装调试简单方便。在真空断路器的使用年限内，触头部分不需要维修、检查，即使维修检查，所需时间也很短。在密封的容器中熄弧，电弧和炽热气体不外露。具有多次重合闸功能，适合配电网中应用要求。02真空断路器真空断路器优点45真空断路器的缺点对开断感性小电流时，断路器灭弧能力较强的触头材料容易产生截流，引起过电压。这种情况下要采取相应的过电压保护措施。产品的一次投资较高。它主要决定于真空灭弧室的专业生产及机构可靠性要求，如果综合考虑运行维护费用，采用真空断路器还是比较经济的。02真空断路器46利用SF6气体作为灭弧和绝缘介质。

无色、无嗅、无毒和不可燃的惰性气体。

电负性气体，即其分子和原子具有很强的吸附自由电子的能力。

在严格控制水分的情况下，其电弧分解物没有腐蚀性。

最优良的灭弧介质和绝缘介质。优点：灭弧能力强，介质强度高；

介质恢复速度特别快。02SF6断路器47SF6断路器的灭弧装置灭弧室结构：压气式、旋弧式、自能式。（1）压气式灭弧装置灭弧原理：用途：在110kV及以上的电力系统广泛使用。熄灭电弧02SF6断路器48SF6断路器的灭弧装置（2）旋弧式灭弧装置灭弧原理：

用途：在10~35kV及以上的电力系统使用。02SF6断路器49SF6断路器的灭弧装置（3）自能式灭弧装置在110~220kV及以上的电力系统使用。02SF6断路器50SF6断路器的类型根据外形结构分为：绝缘子支柱式、落地罐式。（1）绝缘子支柱式高压SF6断路器结构特点：积木式结构、安置触头、金属筒或绝缘筒的灭弧室容器、高电位、靠支持绝缘子对地绝缘。02SF6断路器51绝缘子支柱式高压SF6断路器的特点优点：可以用串联若干个开断元件和加高对地绝缘的方法组成更高电压等级的断路器；气体积较罐式断路器小，用气量也小；耐压水平高，结构简单，运动部

件少，系列性好。缺点：重心高，抗震能力较差，使用场所受到一定限制；电流互感器没有办法安装在断路器本体。灭弧室：单柱型、T型或一Y型。02SF6断路器52SF6断路器的类型（2）落地罐式高压SF6断路器结构特点：触头和灭弧室装于接地的金属箱、导电回路靠绝缘套套管引入、高压带电部分与外壳之间的绝缘主要由SF6气体和环氧树脂浇注绝缘子承担。02SF6断路器53落地罐式高压SF6断路器的特点优点：可在进出线套管上装设电流互感器，提供电流信号；用出线套管的电容制成电阻分压器，提供电压信号；与隔离开关、接地开关、避雷器等组成复合式开关设备；重心低，抗震性能好，结构稳固，外绝缘部位少可用于多地震地区以及高原和环境污秽地区。缺点：制造难度较大、气体容积大，气量多，金属材料消耗多、价格较高。02SF6断路器54特别提示1）新装SF6断路器投人运行前必须复测气体含水量和漏气率，要求灭弧室的含水量应小于150ppm（体积比）其他气室小于250ppm（体积比）；SF6气体的年漏气量小于1％。2）运行中SF6断路器应定期测量SF6气体含水量，断路器新装或大修后，每三个月测量一次，待含水量稳定后可每年测量一次。02SF6断路器断路器的运行与维护356岗位技能：高压断路器的运行与维护序号项目周期备注1巡回检查每月不停电

2定期检修6年停电（外部检修）3定期检修12年停电（内、外部）4特别检修达到使用次数限制

一、断路器的巡视、检查停电（内、外部）断路器允许操作次数：额定开断电流：约20次额定

电流：约5000次空载与小电流：约5000次03断路器的运行与维护58正常巡视根据《高压断路器运行规程》，断路器正常运行的巡视周期和项目规定如下：(1)正常运行巡视周期1)新设备投运72h后即可转入正常巡视；2)有人值班的变电所和升压站每天当班巡视不少于一次，无人值班的变电所由当地按具体情况确定，通常每月不少于二次。

03高压断路器的运行与维护59正常巡视(2)正常运行巡视项目1)SF6断路器巡视检查项目①每日定时记录SF6气体压力和温度；②断路器各部分及管道无异声(如漏气声、振动声等)及异味，管道夹头正常；③套管无裂痕，无放电声和电晕；④引线连接部位无过热，引线弛度适中；⑤断路器分、合位置指示正确，并和当时实际运行工况相符；⑥接地良好；⑦巡视环境条件，附近无杂物。03高压断路器的运行与维护60正常巡视2)真空断路器巡视检查项目⑦断路器分、合位置指示正确，并与当时实际运行工况相符；②支持绝缘子无裂痕及放电异声；③真空灭弧室无异常；④接地完好；⑥引线接触部分无过热。03高压断路器的运行与维护61正常巡视3)电磁操动机构巡视检查项目①机构箱门平整，开启灵活，关闭紧密；②检查分、合闸线圈及合闸接触器线圈无冒烟异味；③直流电源回路接线端子无松脱、无铜绿或锈蚀；④传动系统轴销无松脱；⑤加热器正常完好。03高压断路器的运行与维护62正常巡视4)液压操动机构巡视检查项目①机构箱门平整，开启灵活，关闭紧密；⑦检查油箱油位正常，无渗漏油；③高压油的油压在允许的范围内；④每天记录油泵电机启动次数；⑤机构箱内无异味；⑥加热器正常完好。03高压断路器的运行与维护63正常巡视5)弹簧操动机构的巡视检查项目①机构箱门平整，开启灵活，关闭紧密；②断路器在运行状态，储能电机的电源闸刀或熔丝应在闭合位置；⑤检查储能电机、行程开关接点无卡住和变形，分、合闸线圈无冒烟异味；④断路器在分闸备用状态，分闸连杆应复归，分闸锁扣应到位，合闸弹簧应处在储能状态；⑤加热器正常良好。03高压断路器的运行与维护64特殊巡视根据《高压断路器运行规程》，在运行中对断路器的特殊巡视规定如下：(1)新设备投运的巡视检查，周期应相对缩短，投运72h后可转入正常巡视；(2)夜间闭灯巡视，有人值班的变电所和发电厂升压站每周一次，无人值班的变电所两个月一次；(3)气温突变，增加巡视；(4)雷雨季节雷击后应进行巡视检查；(5)高温季节高峰负荷期间应加强巡视。03高压断路器的运行与维护65高压断路器的正常运行条件在电网运行中，高压断路器操作和动作较为频繁。为使断路器能安全可靠运行，保证其性能，必须做到如下几点：1）断路器工作条件必须符合制造厂规定的使用条件，如户内或户外、海拔高度，环境温度、相对湿度等。2）断路器的性能必须符合国家标准的要求及有关技术条件的规定。3）在正常运行时，断路器的工作电流、最大工作电压和断流容量不得超过额定值。4）在满足上述要求的情况下，断路器的瓷件、机构等部分均应处于良好状态。