供配电技术断路器课件

供配电技术断路器主要内容一、高压断路器的用途及基本要求

二、结构三、高压断路器类型四、高压断路器的型号五、高压断路器的基本技术参数六、氟化硫断路器高压断路器

高压断路器是电力系统中最重要最复杂的电气设备之一。它具有完善的灭弧装置和高速传动机构，能接通和断开各种情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故障电路。总述1．作用：正常运行时，接通和断开负荷电流；故障时，用来迅速断开短路电流，切除故障电路。一、高压断路器的用途及基本要求

在发电厂和变电所中，高压断路器是1000V以上电路中的重要控制设备。一1、高压断路器的用途及基本要求2．基本要求（1）合闸状态为良好的导体（2）分闸状态时应有良好的绝缘性。（3）开断规定的短路电流时，应有足够的开断能力和尽可能短的开断时间。（4）在接通规定的短路电流时，短时间内断路器的触头不能产生熔焊等情况。（5）在制造厂的技术条件下，高压断路器要能长期可靠地工作，有一定的机械寿命和电气寿命。此外，高压断路器还应有机构简单、安装、检修方便、体积小、重量轻等优点。二、结构1.基本组成二、结构（1）开断元件：开断、关合电路和安全隔离电源；包括导电回路、动静触头和灭弧装置。（2）绝缘支撑元件：支撑开关的器身，承受开断元件的操动力和各种外力，保证开断元件的对地绝缘；包括瓷柱、瓷套管和绝缘管。(3）传动元件：将操作命令和操作动能传递给动触头。包括连杆、拐臂、齿轮、液压或气压管道。（4）基座：用来支撑和固定开关。（5）操动机构：用来提供能量，操动开关分、合闸。有电磁、液压、弹簧、气动等。1．根据安装地点分类：户内和户外。2．按灭弧介质分类（1）油断路器：多油断路器少油断路器三、高压断路器类型

空气断路器以压缩空气作为灭弧介质优点:具有灭弧能力强、动作迅速等。缺点：结构复杂、工艺要求高、有色金属消耗多。因此，空气断路器用在110KV及以上的电力系统中。压缩空气断路器的灭弧性能与空气压力有关，空气压力愈高，绝缘强度愈高，灭弧性能也愈好，在0.7MPa压力下的绝缘强度与新鲜的绝缘油相当，我国一般选用的压力为2MPa。（2）空气断路器

SF6断路器采用具有优良的灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质。优点：具有开断能力强、动作快、体积小等缺点：但金属消耗多，价格较贵。（3）SF6断路器

SF6断路器也是近几年来发展起来的一种新型断路器。可是SF6价格昂贵，结构复杂，还需要回收装置。同样SF6断路器存在一个泄漏问题，泄汛出的SF6气体与空气作用的结果，生成的低氟化硫有毒，会对人体带来危害。但是SF6断路器的缺点正在克服，今后110KV以上的高压系统，SF6断路器是主要发展方向。

真空断路器是在高度真空中灭弧。它的优点是可以频繁操作，维护工作量小，体积小等。真空断路器用于灭弧的动、静触头封在真空泡内，利用真空作为绝缘介质和灭弧介质，因而带来了其它类型断路器无法比拟的优点。国际上一些工业发达的国家，都致力于真空断路器的开发和应用。一些著名的电气制造公司，如美国的通用电器公司、德为的西门子公司、日本的东芝、日立公司，英国的通用电气公司等都有规模宠大的真空断路器研究机构和制造工厂。这些国家在中压等级的断路器中，真空断路器的生产量达到５０％以上。在我国真空断路器的生产和使用可以说是刚刚起步，就显示了强大的生命力，在电压等级较低（3～35KV）要求频繁操作、户内装设的场合，真空断路器作为今后一个时期的方向性产品，是毋庸置疑的。

户外真空断路器户内真空断路器（4）真空断路器12345操动机构用汉语拼音首位字母C表示操动方式的拼音首位字母：S—手动，D－电磁，J－电动机，T－弹簧，Q－气动，Y－液压，Z－重锤设计系列顺序号其他标志，如G－改进型，X－操动机构带箱子特征数字,一般电磁、液压、弹簧、手动等机构以其能保证的最大合闸力矩为特征数字；气动机构以其活塞直径（mm）为特征数字

例如：CD2为电磁式操动机构，设计序号为2；CY3为液压操动机构，设计序号为3。四、操动机构的型号

高压断路器的类型很多，目前我国断路器的型号根据国家技术标准的规定，一般由文字符号和数字按以下方式组成：

123－45/6－78其代表意义为：1—产品字母代号，用下列字母表示：S—少油断路器；D—多油断路器；K—空气断路器；L—六氟化硫断路器；Z—真空断路器；Q—产气断路器；C—磁吹断路器。2—装置地点代号，N—户内；W—户外。3—设计序号，以数字1、2、3、4…表示。4—额定电压，kV。5—其他补充标志，C—手车式；G—改进型；W—防污型；Q—防震型；F—分相操作型。6—额定电流，A。7—额定开断电流，kA。8—特殊环境代号。

四、高压断路器的型号五、高压断路器的基本技术参数通常用下列技术参数表示高压断路器的基本性能1．额定电压额定电压是表征断路器绝缘强度的参数。它是断路器长期工作的标准电压。我国的标准规定，高压断路器的额定电压有以下各级：3、6、10、20、35、60、110、220、330、500KV。

2．额定电流额定电流是表征断路器通过长期电流能力的参数。即断路器允许连续长期通过的最大电流。通过这一电流时，断路器各部分（如接触部分、端子及导体连接部分、与绝缘体接触的金属部分）的允许温度不超过国家标准规定的数值。我国的高压断路器额定电流值为200、400、630、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、63000、8000、10000、12500、16000、20000A等。3．额定开断电流表征断路器开断性能的参数。在额定电压下，断路器能保证可靠开断的最大短路电流，称为额定开断电流。其数值用断路器触头分离瞬间短路电流周期分量的有效值表示，单位kA。4．动稳定电流表征断路器通过短路电流能力的参数。反映断路器承受短路电流电动力效应的能力。短路电流值为最大峰值，称为动稳定电流，又称为极限通过电流。5．关合电流关合电流是表征断路器关合电流的能力的参数。断路器在接通电路时有可能会出现短路故障。此时需要关合很大的短路电流。可能会使触头熔焊，使断路器造成损伤。断路器能够可靠关合的电流最大峰值称为额定关合电流，与动稳定电流在数值上相等，二者都为冲击电流。即为额定开断电流的2.55倍。6．热稳定电流和热稳定电流的持续时间

热稳定电流也是表征断路器通过短路电流能力的参数。反映断路器承受短路电流热效应的能力。热稳定电流是指断路器处于合闸状态下，在一定的持续时间内，所允许通过电流的最大周期分量有效值。此时断路器不应因电流短时发热而损坏。热稳定电流等于开断电流。7．合闸时间与分闸时间表征断路器操作性能的参数。各种型号断路器的分、合闸时间不同，但要求迅速。

（1）合闸时间：从断路器操动机构合闸线圈接通到主触头接通这段时间。

（2）分闸时间：

（1）固有分闸时间：操动机构分闸线圈接通到触头分离这段时间。

（2）熄（燃）弧时间：从触头分离到各相电弧熄灭这段时间。也称全分闸时间。8．断路器的机械和电气寿命

断路器多次分合可造成触头及操动机构等可动部分的机械磨损。我国标准规定：在常温下连续进行2000次操作，试验中不允许进行任何机械调整及修理，但允许按照制造厂的规定进行润滑。对用于频繁操作的场所或有特殊要求的断路器，其试验次数程序由有关专业标准或用户同制造厂协商确定。当断路器分合大电流时，由于产生电弧，热能会使触头及喷口烧损，将使开断性能大大降低，这就有了断路器的电气使用寿命，也称电寿命的问题。

关于电气的使用寿命，在标准上规定只要满足一次标准循环即可。对于较重要的断路器，每次开断短路之后都进行停电检修是不太合适。因此，用户迫切希望具有一次动作循环以上的耐用性能。目前断路器电寿命试验主要依据用户技术条件要求进行。如：对于12KV、31.5KA级少油断路器一般做额定短路开断3次，这主要考虑油的劣化因而需检修换油同一等级真空断路器开断额定短路电流50次

我国对220KVSF6断路器电寿命约做20次额定短路电流的开断对于开断频度不很高的场合，基本上可以满足10年以上不检修

真空断路器户内真空断路器户外真空断路器真空灭弧室二、真空断路器灭弧室结构和工作原理真空断路器灭弧室结构图真空断路器极住剖视图三、真空断路器的类型悬臂式真空断路器落地式真空断路器

一、SF6气体性能1．物理化学性质：①SF6分子以硫原子为中心、六个氟原子对称地分布在周围形成的呈八面体结构。氟原子有很强的吸附外界电子的能力，SF6分子捕捉电子后成为低活动性的负离子，对去游离有利；另外，SF6分子较大，使得电子的自由行程减小，从而减少碰撞游离的发生。②SF6为无色、无味、无毒、不可燃、不助燃的非金属化合物；在常温常压下，密度为空气的5倍；常温下压力不超过2MPa时仍为气态。热传导能力比空气好。③SF6的化学性质非常稳定。在干燥情况下，温度低于110℃时，与铜、铝、钢等材料都不发生作用；温度高压150℃时，与钢、硅钢开始缓慢作用；温度高于200℃时，与铜、铝才发生轻微作用；温度达500～600℃时，与银也不发生作用。④SF6的稳定性极好，但在有金属存在的情况下，热稳定性大为降低。六氟化硫断路器2．绝缘和灭弧性能①绝缘性能：SF6气体的绝缘性能稳定，不会老化变质。当气压增大时，其绝缘能力也随之提高。在0.1MPa下，绝缘能力超过空气的2倍；在0.3MPa时，其绝缘能力和变压器油相当。②灭弧性能：SF6在电弧的作用下分解成低氟化物，但需要的分解能却比空气高得多，因此，SF6分子在分解时吸收的能量多，对弧柱的冷却作用强。当电弧电流流过零时，低氟化物则急速再结合成SF6

，故弧隙介质强度恢复过程极快。故SF6气体的灭弧能力相当于同等条件下空气得100倍。二、SF6断路器灭弧室工作原理分闸状态灭弧室特写

合闸状态灭弧室特写“Y”布置“T”布置“I”布置三、SF6断路器的类型落地罐式

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。在断路器本体以外的机械操动装置称为操动机构。1．操动机构的基本要求：（1）应具有足够的操作功率断路器应具有关合故障电路的能力。（2）要求动作迅速通常要求快速断路器的全分闸时间不大于0.08S，近代高压和超高压断路器甚至要求为0.02～0.04S，在断路器全分闸时间中，固有分闸时间约占一半以上，它与操动机构结构有关。（3）要求操动机构工作可靠，结构简单，体积小，重量轻，操作方便等。断路器的操动机构操动机构依据能量形式的不同可分为：①手动操动机构（CS）：②电磁操动机构（CD）：③电动机操动机构（CJ）：④弹簧操动机构（CT）：⑤气动操动机构（CQ）⑥液压操动机构（CY）2．操动机构的类型①手动操动机构（CS）优点：（1）结构简单、价廉；（2）不需要合闸能源。缺点：（1）不能遥控和自动合闸；（2）合闸能力小；（3）就地操作、不安全。应用：用于12KV以下，开断电流小的断路器。②电磁操动机构（CD）优点：（1）结构简单、加工容易；（2）运行经验多。缺点：（1）需要大功率的直流电源；（2）耗费材料多。应用：过去126kV及以下的油断路器大部分采用电磁操动机构，但不是发展方向。③电动机操动机构（CJ）优点：可用交流电源。缺点：