高压断路器学习.pptx

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1、油断路器油断路器 油：灭弧介质油：灭弧介质 多油断路器：油作为开断后弧隙绝缘；带电部分与接地外壳间绝多油断路器：油作为开断后弧隙绝缘；带电部分与接地外壳间绝缘缘 少油断路器：油作为开断后弧隙绝缘；带电部分与接地外壳间用少油断路器：油作为开断后弧隙绝缘；带电部分与接地外壳间用瓷介质绝缘瓷介质绝缘1.2 断路器分类断路器分类高压断路器高压断路器按安装地点按安装地点可分为屋内式和屋外式两种；按可分为屋内式和屋外式两种；按灭弧介灭弧介质质和作用原理一般可分为下面四种。和作用原理一般可分为下面四种。第1页/共53页压缩空气断路器压缩空气断路器压缩空气：灭弧介质；触头开断后弧隙绝缘压缩空气：灭弧介质；触头

2、开断后弧隙绝缘空气压力越高，灭弧性能和绝缘性能越好空气压力越高，灭弧性能和绝缘性能越好结构复杂（压力高、可动部件），适用结构复杂（压力高、可动部件），适用220kV以上系统以上系统6断路器断路器SF6：灭弧性能和绝缘性能优良。灭弧介质；弧隙绝缘：灭弧性能和绝缘性能优良。灭弧介质；弧隙绝缘优点是开断能力强，体积小优点是开断能力强，体积小结构复杂，价格昂贵，适用结构复杂，价格昂贵，适用220kV以上系统以上系统真空断路器真空断路器真空：灭弧介质；触头开断后弧隙绝缘真空：灭弧介质；触头开断后弧隙绝缘灭弧快、触头不氧化、寿命长、体积小，近年研制灭弧快、触头不氧化、寿命长、体积小，近年研制第2页/共53

3、页A.额定电压：正常工作的线电压，额定电压：正常工作的线电压，3.6-750kVB.额定电流：长期工作的最大电流，发热量小。额定电流：长期工作的最大电流，发热量小。200-20000AC.额定断开电流：开断操作时额定电压下能够保证正常开断的最大短额定断开电流：开断操作时额定电压下能够保证正常开断的最大短 路电流。路电流。1.6-100kAD.关合能力：关合短路故障的能力关合能力：关合短路故障的能力 电力系统中有短路时（预伏故障），断路器合闸时电力系统中有短路时（预伏故障），断路器合闸时动静触头尚动静触头尚 未完全接触未完全接触预击穿预击穿短路电流短路电流远大于额定电流远大于额定电流 额定关合电

4、流额定关合电流Ieq：额定开断电流：额定开断电流Iekd的的1.82倍倍E.耐受性能：断路器不因短路电流而发热和电动力冲击而损坏耐受性能：断路器不因短路电流而发热和电动力冲击而损坏 短时（热稳定）热电流额定开断电流短时（热稳定）热电流额定开断电流 峰值耐受电流峰值耐受电流Idw断路器在合闸位置时通过的短路电流。断路器在合闸位置时通过的短路电流。注：注：IdwIeq1.3断路器基本参数及型号断路器基本参数及型号断路器基本参数断路器基本参数第3页/共53页F.操作性能操作性能全开断时间全开断时间断路器从接到分闸命令起到触头分开、三相电孤完全断路器从接到分闸命令起到触头分开、三相电孤完全熄灭为止的时

5、间。开断速度参数。包含固有分闸时间和灭弧时间。熄灭为止的时间。开断速度参数。包含固有分闸时间和灭弧时间。固有分闸时间固有分闸时间从接到命令到触头刚分瞬间从接到命令到触头刚分瞬间灭弧时间某一相起弧到电弧熄灭灭弧时间某一相起弧到电弧熄灭合闸时间：断路器从接到合闸命令起到所有触头均接触的时间。合闸时间：断路器从接到合闸命令起到所有触头均接触的时间。G.自动重合闸性能自动重合闸性能断路器在故障跳闸后，经过一定时间间隔后自动再次进行合闸。如故断路器在故障跳闸后，经过一定时间间隔后自动再次进行合闸。如故障已消除恢复正常供电。反之，断路器必须再次断开短路电流障已消除恢复正常供电。反之，断路器必须再次断开短路

6、电流判断故障判断故障检修。检修。如供电很重要允许如供电很重要允许3min后再次强行合闸一次后再次强行合闸一次强送电强送电架空输电线路断路器：分架空输电线路断路器：分合分合分3min合分合分关合两次短路故障，开断三次短路电流关合两次短路故障，开断三次短路电流第4页/共53页目前我国断路器型号根据国家技术标准的规定，一般由文字符号和目前我国断路器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。其代表意义为：数字按以下方式组成。其代表意义为：产品字母代号，用下列字母表示：产品字母代号，用下列字母表示：S少油断路器；少油断路器；D多油断路器；多油断路器；K空气断路器；空气断路器；L六氟

7、化硫断路器；六氟化硫断路器；Z真空断路器；真空断路器；Q产气断路产气断路器；器；C磁吹断路器。磁吹断路器。装置地点代号；装置地点代号；N户内，户内，W户外。户外。设计系列顺序号；以数字设计系列顺序号；以数字1、2、3表示。表示。额定电压，额定电压，KV。其它补充工作特性标志，其它补充工作特性标志，G改进型，改进型，F分相操作。分相操作。额定电流，额定电流，A。额定开断电流，额定开断电流，KA。特殊环境代号。特殊环境代号。断路器型号断路器型号第5页/共53页SW6一一220型少油断路器型少油断路器（220KV户外少油断路器）户外少油断路器）表示如下：表示如下：第6页/共53页 2）结构）结构：主

8、要由支撑部分、传动机构和油箱组成。这主要由支撑部分、传动机构和油箱组成。这是一种性能良好的户内用少油式断路器，在是一种性能良好的户内用少油式断路器，在610kV系统中获得广泛应用。它可配用手动、系统中获得广泛应用。它可配用手动、弹簧或电磁操动机构，可以配装成固定式或手弹簧或电磁操动机构，可以配装成固定式或手车式开关柜车式开关柜。1）特点：）特点：少油断路器用油少、三相分箱式、油箱结构小而坚固，具有节省少油断路器用油少、三相分箱式、油箱结构小而坚固，具有节省材料、防爆防火特点。少油断路器使用安全，使配电装置大大简化，体材料、防爆防火特点。少油断路器使用安全，使配电装置大大简化，体积小、便于运输、

9、目前被大量采用。积小、便于运输、目前被大量采用。1.4.1少油断路器少油断路器1.4断路器原理断路器原理 少油断路器中的变压器油只用于灭弧和触少油断路器中的变压器油只用于灭弧和触头间歇的绝缘头间歇的绝缘,而不作对地绝缘。而不作对地绝缘。第7页/共53页SN10-10型断路器型断路器(10KV户内断路器户内断路器)油气分离器上出线座灭弧室动触头导电杆紫铜滚轮绝缘筒下出线座框架瓣形静触头绝缘拉杆主轴动触头支持瓷瓶支持瓷瓶合闸缓冲器缓冲器小钢球小钢球分闸弹簧放油螺母铝帽定向喷气第8页/共53页采用插入式。静触头由采用插入式。静触头由12片触指组成，触片触指组成，触指端有指端有15毫米长的铜钨合金耐弧

10、触指，燃弧时毫米长的铜钨合金耐弧触指，燃弧时不易烧坏。导电杆的燃弧端部也有不易烧坏。导电杆的燃弧端部也有15毫米长的毫米长的铜钨合金耐弧触头。铜钨合金耐弧触头。导电杆经过灭弧室下面的导电杆经过灭弧室下面的8对紫铜滚动对紫铜滚动中间中间触头与下导电座导通。在动触点中还有一个触头与下导电座导通。在动触点中还有一个钢钢球逆止阀球逆止阀，使动、静触头分离后产生电弧，在，使动、静触头分离后产生电弧，在横吹未打开之前，电弧在封闭室内燃烧，使油横吹未打开之前，电弧在封闭室内燃烧，使油气化并产生足够的压力。待气化并产生足够的压力。待横吹口横吹口打开便开始打开便开始吹弧。吹弧。图示为断路器合闸位置，图示为断路器

11、合闸位置，其中其中1为油气分为油气分离器。离器。导电回路是由上出线座导电回路是由上出线座2，经瓣形静触，经瓣形静触头头13，动触头杆，动触头杆5，紫铜滚轮，紫铜滚轮6，到下出线座，到下出线座7。当分闸时，在分闸弹簧。当分闸时，在分闸弹簧12作用下，主轴作用下，主轴10转转动，经绝缘拉杆动，经绝缘拉杆11，使主拐臂转动，动触头杆，使主拐臂转动，动触头杆脱离瓣形静触头向下运动，动触头杆与静触头脱离瓣形静触头向下运动，动触头杆与静触头间产生电弧。间产生电弧。1-油气分离器油气分离器2-上出线座上出线座3-灭弧室灭弧室4-绝缘筒绝缘筒5-动触头杆动触头杆6-紫铜滚轮紫铜滚轮7-下出线座下出线座8-塞杆

12、塞杆9-基座基座10-主轴主轴11-绝缘拉杆绝缘拉杆12-分闸弹簧分闸弹簧13-瓣形静触头瓣形静触头SN10-10外形图外形图3）动静、触头动静、触头油气分离器上出线座灭弧室动触头杆紫铜滚轮绝缘筒下出线座分闸弹簧瓣形静触头绝缘拉杆主轴第9页/共53页SN10-10型断路器型断路器的灭弧室，采用五块厚的灭弧室，采用五块厚15毫米的灭弧片重叠组毫米的灭弧片重叠组成。成。第一块的中心孔旁第一块的中心孔旁开有一斜吹口，起预排开有一斜吹口，起预排油和斜吹电弧作用；第油和斜吹电弧作用；第二、三、四灭弧片这组二、三、四灭弧片这组成三个横吹弧道；下面成三个横吹弧道；下面一块构成纵吹油室。一块构成纵吹油室。5）

13、灭弧室灭弧室4）膨胀式油气分离器膨胀式油气分离器 由横吹弧道、排油通道由横吹弧道、排油通道来的油气混合物，首先进来的油气混合物，首先进入大空气室，经过节流孔入大空气室，经过节流孔进入小空气室膨胀冷却，进入小空气室膨胀冷却，使油气冷凝成油并回到油使油气冷凝成油并回到油箱中，气体经过气孔排至箱中，气体经过气孔排至大气。大气。第10页/共53页在电弧高温作用下，在电弧高温作用下，油分解成油分解成气体，使耐弧材料制成的气体，使耐弧材料制成的灭弧室灭弧室3中压力升高，中压力升高，并使瓣形静触头座中并使瓣形静触头座中的小钢球止逆阀迅速上升的小钢球止逆阀迅速上升堵住堵住中心中心孔。孔。随着动触头杆向下移动，

14、随着动触头杆向下移动，分别分别打开打开三个横向吹弧道口和两个纵吹三个横向吹弧道口和两个纵吹油囊口，油囊口，使油和气体的混合体强烈使油和气体的混合体强烈吹冷电弧。同时，由于动触头杆向吹冷电弧。同时，由于动触头杆向下运动，在灭弧室形成附加油流，下运动，在灭弧室形成附加油流，射向电弧。由于动触头杆向下运动，射向电弧。由于动触头杆向下运动，电弧根部始终与新鲜油接触；利用电弧根部始终与新鲜油接触；利用逆流冷却原理，能有效冷却电弧，逆流冷却原理，能有效冷却电弧，增加熄弧能力。被电孤分解的油气增加熄弧能力。被电孤分解的油气上升到断路器顶部的双层旋转灭弧上升到断路器顶部的双层旋转灭弧室静触头的外面装有绝缘罩筒

15、，将室静触头的外面装有绝缘罩筒，将灭弧室上部空间分为两个。灭弧室上部空间分为两个。1-油气分离器油气分离器2-上出线座上出线座3-灭弧室灭弧室4-绝缘筒绝缘筒5-动触头杆动触头杆6-紫铜滚轮紫铜滚轮7-下出线座下出线座8-塞杆塞杆9-基座基座10-主轴主轴11-绝缘拉杆绝缘拉杆12-分闸弹簧分闸弹簧13-瓣形静触瓣形静触头头油气分离器上出线座灭弧室动触头杆紫铜滚轮绝缘筒下出线座分闸弹簧瓣形静触头绝缘拉杆主轴第11页/共53页 内空间通过静触头座的中间通道与内空间通过静触头座的中间通道与顶部的空气腔相连顶部的空气腔相连,中间通道内装有小中间通道内装有小钢球，起单向阀作用。钢球，起单向阀作用。外空

16、间直接与断路器的空气腔相连外空间直接与断路器的空气腔相连 在右图中在右图中，灭弧室内由六层不同形状、，灭弧室内由六层不同形状、具有同一中心孔的灭弧片叠成。上面具有同一中心孔的灭弧片叠成。上面三三片片每片有一每片有一横沟横沟与中心孔相连叠起后与中心孔相连叠起后使形成不同水平面上朝向不同的使形成不同水平面上朝向不同的横吹通横吹通道道，与空气腔相通。，与空气腔相通。分闸时形成电弧。当导电杆继续下移分闸时形成电弧。当导电杆继续下移至灭弧片时，油流涌进各横向通道至灭弧片时，油流涌进各横向通道横吹横吹电弧电弧，另一方面使油箱压力升高储能。，另一方面使油箱压力升高储能。电弧熄灭后油囊压力仍形成电弧熄灭后油囊

17、压力仍形成横吹横吹，并使，并使新油充满新油充满弧隙油遇热而分解。绝缘罩弧隙油遇热而分解。绝缘罩内压力上升，小钢球受力而上升，单向内压力上升，小钢球受力而上升，单向阀关闭。绝缘罩内油、气自绝缘罩下端阀关闭。绝缘罩内油、气自绝缘罩下端口口纵吹电弧纵吹电弧。第12页/共53页这是一种性能稳定、运行可靠、重量较轻的这是一种性能稳定、运行可靠、重量较轻的1l0kV和和220kV少油式少油式户外用高压断路器系列产品。户外用高压断路器系列产品。SW6-110型断路器，系单柱结构，采用多断口灭弧室，两个断口成型断路器，系单柱结构，采用多断口灭弧室，两个断口成V形排列，形排列，对称地固定在三角形传动机构箱上，对

18、地用一个瓷套，组对称地固定在三角形传动机构箱上，对地用一个瓷套，组成成Y形单元。形单元。SW6-110型断路器型断路器(下面的左图为其结构图，右图为外形图下面的左图为其结构图，右图为外形图)（110KV户外少油断路器）户外少油断路器）第13页/共53页SW6-220型断路器型断路器每相由两个每相由两个110kV的的单单柱串联柱串联组成，每个单柱组成，每个单柱对地用两个瓷套，每相对地用两个瓷套，每相共有四个断口，每个断共有四个断口，每个断口都并联均压电容，用口都并联均压电容，用来改善电压分布。灭弧来改善电压分布。灭弧室由六块灭弧片和五块室由六块灭弧片和五块衬环相叠。衬环使灭弧衬环相叠。衬环使灭弧

19、片之间形成油囊片之间形成油囊SW6一一220型少油断路器型少油断路器（220KV户外少油断路器）户外少油断路器）第14页/共53页静触头空腔内装有压油静触头空腔内装有压油活塞、弹簧及活塞杆。活塞、弹簧及活塞杆。分闸分闸时，时，压袖活塞在压袖活塞在弹簧力弹簧力的作的作用下，顺着动触头的移动方用下，顺着动触头的移动方向压油，向压油，油孔喷出油孔喷出。电弧使电弧使油汽化，油汽化，形成形成气泡向上运动气泡向上运动，导电杆向下运动，导电杆向下运动，顶端（动顶端（动触头）遇油囊时，油被汽化，触头）遇油囊时，油被汽化，形成纵吹形成纵吹，电弧冷却而熄灭。，电弧冷却而熄灭。第15页/共53页 多油式断路器是以绝

20、缘油为灭孤介质及主要绝缘介质的高压断路器。多油式断路器是以绝缘油为灭孤介质及主要绝缘介质的高压断路器。多油断路器用油量大，故障时有燃爆危险，且耗钢材多，体积大、占多油断路器用油量大，故障时有燃爆危险，且耗钢材多，体积大、占地面积大、检修工作量大。地面积大、检修工作量大。DW3-220重为重为90吨吨,用油量为用油量为48吨。吨。而少油断而少油断路器路器SW7-220重重3吨吨,用油量为用油量为0.8吨。吨。故大多数已被少油式或故大多数已被少油式或SF6断路器替断路器替代。代。多油断路器实现简单、工艺要求低、价格便宜，多油断路器实现简单、工艺要求低、价格便宜，多油断路器多油断路器DW8-35型就

21、是一种户外型就是一种户外35kV多多油式断路器，这种断路器落地安装，油式断路器，这种断路器落地安装，三相分箱结构，每相有两个断口，三相分箱结构，每相有两个断口，装有纵横吹灭孤室，额定工作电流装有纵横吹灭孤室，额定工作电流及断流容量较大，油重及总重量在及断流容量较大，油重及总重量在同电压级多油式断路器中是较轻的。同电压级多油式断路器中是较轻的。配有电磁操动机构，可以远方操作。配有电磁操动机构，可以远方操作。还可以在其电容套管上套装电流互还可以在其电容套管上套装电流互感器供测量和保护用。感器供测量和保护用。Dw13-35Dw13-35户外多油断路器户外多油断路器第16页/共53页注：自带储气筒注：

22、自带储气筒（两次合、分的气耗量），不断补充新空气；空气断（两次合、分的气耗量），不断补充新空气；空气断路器断路能力大、动作时间快、尺寸小、重量轻、无火灾危险，但结路器断路能力大、动作时间快、尺寸小、重量轻、无火灾危险，但结构复杂、价格贵、需要装设压缩空气系统等，主要用于构复杂、价格贵、需要装设压缩空气系统等，主要用于110KV及以上及以上对电气参数及断路时间有较高要求的系统中。对电气参数及断路时间有较高要求的系统中。压缩空气断路器压缩空气断路器压缩空气断路器压缩空气断路器(亦简称空气断路器亦简称空气断路器)利用预先贮存的压缩空气来利用预先贮存的压缩空气来灭弧。灭弧。压缩空气不仅作为灭弧和绝缘介

23、质，而且还作为传动的动力压缩空气不仅作为灭弧和绝缘介质，而且还作为传动的动力。由于新鲜的压缩空气流除了可以带走弧隙中热量，降低弧隙温度，由于新鲜的压缩空气流除了可以带走弧隙中热量，降低弧隙温度，还能直接带走弧隙中的游离带电质点，补充新鲜气体介质，使去游离还能直接带走弧隙中的游离带电质点，补充新鲜气体介质，使去游离大大加强，弧隙介质强度迅速恢复，所以，空气断路器比油断路器断大大加强，弧隙介质强度迅速恢复，所以，空气断路器比油断路器断流容量大，灭弧时间短，而且快速自动重合闸时断流容量不降低。流容量大，灭弧时间短，而且快速自动重合闸时断流容量不降低。但是空气断路器也有有色金属消耗量大，需要装设压缩空

24、气系统等但是空气断路器也有有色金属消耗量大，需要装设压缩空气系统等辅助设备和价格较贵等缺点。在我国，通常用于辅助设备和价格较贵等缺点。在我国，通常用于110kV及以上的大容及以上的大容量电力系统中。量电力系统中。第17页/共53页空气断路器空气断路器KW5系列空气断路器系积木结构系列空气断路器系积木结构，不，不同电压等级由不同数量的相同的的单元组同电压等级由不同数量的相同的的单元组合而成。合而成。右图为右图为KW5-220空气断路器的外形图，空气断路器的外形图，它由两个灭弧室，四个断口组成。每个灭它由两个灭弧室，四个断口组成。每个灭弧室的结构示意图见后图。弧室的结构示意图见后图。左图为左图为K

25、W5系列空气断路器的实物图。系列空气断路器的实物图。1-1-支柱瓷套支柱瓷套 2-2-导气管导气管 3-3-均压电容器均压电容器 4-4-灭弧室灭弧室 5-5-底座贮气罐底座贮气罐 6-6-控制箱控制箱 7-7-汇控柜汇控柜灭弧室灭弧室支柱瓷套支柱瓷套导气管导气管均压电容器均压电容器控制箱控制箱底座储气罐底座储气罐第18页/共53页灭弧过程：分闸时接通分闸线圈，打开阀门，连杆机构开启排气阀，灭灭弧过程：分闸时接通分闸线圈，打开阀门，连杆机构开启排气阀，灭 弧室排气补充空气灭弧后排气阀关闭补气弧室排气补充空气灭弧后排气阀关闭补气要求：要求：压缩空气洁净、无垢、无油气可靠性压缩空气洁净、无垢、无油

26、气可靠性 干燥结露、结冰，影响绝缘和操作机构干燥结露、结冰，影响绝缘和操作机构 空压机的压力是空压机的压力是QF的的2倍以上倍以上 必须定期检查压气装置、系统漏气、操作压力、绝缘等。必须定期检查压气装置、系统漏气、操作压力、绝缘等。1-1-导电杆导电杆 2-2-静触头座静触头座3-3-静触头静触头 4-4-动触头动触头 5-5-导电板导电板 6-6-拉杆拉杆 7-7-静触头静触头 8-8-喷口喷口 9-9-定弧触头定弧触头 10-10-排气阀排气阀 11-11-排气孔排气孔灭弧室的结构示意图第19页/共53页6断路器断路器SF6电气性能好、断口电压可较高。电气性能好、断口电压可较高。设备的操作

27、维护和检修都很方便、检修周设备的操作维护和检修都很方便、检修周期长而且它的开断性能好、占地面积小、期长而且它的开断性能好、占地面积小、特别是发展特别是发展SF6封闭组合电器可大大减少封闭组合电器可大大减少变电所的占地面积。变电所的占地面积。SF6断路器广泛应用断路器广泛应用于于90年代，目前我国已成功生产和研制年代，目前我国已成功生产和研制了了220、330、500KV的的SF6断路器。断路器。w17a-126w17a-126系列系列SFSF6 6断路器断路器SF6是人工合成气体有良好的绝缘性能和灭弧性能。是人工合成气体有良好的绝缘性能和灭弧性能。SF6无色、无色、无味、无毒、不燃烧亦不肋燃的

28、化合物。无味、无毒、不燃烧亦不肋燃的化合物。1）SF6性质性质第20页/共53页SF6的体积大，易俘获电子形成低活性的负离子，运动速度要的体积大，易俘获电子形成低活性的负离子，运动速度要慢得多，使得去游离增加。慢得多，使得去游离增加。SF6气体的击穿电压高，空气的三倍。气体的击穿电压高，空气的三倍。热传导性能好且易复合。电弧作用下热传导性能好且易复合。电弧作用下SF6分解成低氟化合物，电分解成低氟化合物，电弧电流过零时，低氟化合物则急速复合成弧电流过零时，低氟化合物则急速复合成SF6，故弧隙介质强度恢复，故弧隙介质强度恢复过程极快，灭弧能力相当于空气的过程极快，灭弧能力相当于空气的100倍倍可

29、在小的气罐内储存，供气方便。可在小的气罐内储存，供气方便。没有火灾和爆炸危险，电器触头在没有火灾和爆炸危险，电器触头在SF6中不易被电弧烧损。中不易被电弧烧损。SF6本身无毒，但经电弧作用后形成的低氟化合物对人体有害。本身无毒，但经电弧作用后形成的低氟化合物对人体有害。另外，另外，SF6气体吸潮后绝缘性能下降，需定期侧定含水量。气体吸潮后绝缘性能下降，需定期侧定含水量。2）SF6特性特性第21页/共53页结构特点：结构特点：非均匀电场中，非均匀电场中，电晕电晕电压电压低于工频击穿电压低于工频击穿电压均压屏蔽装置均压屏蔽装置 密度大，流速低密度大，流速低不能直接用作操作机构介质不能直接用作操作机

30、构介质 液压温度高，保证工作时（高压为）气态液压温度高，保证工作时（高压为）气态较低气压或加热较低气压或加热分类：分类：使用地点敞开式、全封闭组合电路使用地点敞开式、全封闭组合电路 灭弧方式单压、双压、无压灭弧方式单压、双压、无压 单压方式：单压方式：只用一种压力气体（只用一种压力气体（35个大气压的个大气压的SF6气体气体）作为断路器）作为断路器的绝缘。在断路器断开过程中，由动触点带动活塞压气或抽气，以形成气的绝缘。在断路器断开过程中，由动触点带动活塞压气或抽气，以形成气流吹熄电弧。流吹熄电弧。双压方式：双压方式：高压气体在断开高压气体在断开SF6断路器触头时，才进灭弧室。在正常合闸断路器触

31、头时，才进灭弧室。在正常合闸时，用低压（时，用低压（35个大气压的个大气压的SF6气体气体）；而吹弧则用）；而吹弧则用1015个大气压的个大气压的SF6气体。气体。总体布置落地箱式、支持绝缘式总体布置落地箱式、支持绝缘式3）SF6结构和分类结构和分类第22页/共53页单压式结构和原理如图。单压式结构和原理如图。压气式压气式:利用活塞和气缸相对运动压缩利用活塞和气缸相对运动压缩SF6形成灭弧气流形成灭弧气流4）灭弧方式）灭弧方式灭弧室结构及过程示意灭弧室结构及过程示意第23页/共53页两个带嘴的空心静触头和动触头两个带嘴的空心静触头和动触头2组成。组成。断路器的弧隙由两个静触头保持固定的开距断路

32、器的弧隙由两个静触头保持固定的开距定开距。定开距。动触头动触头2跨接于静触头跨接于静触头3、5之间，电流通路。固定活塞和与动触头连成之间，电流通路。固定活塞和与动触头连成一体的压气罩一体的压气罩1之间围成压气室。动触头之间围成压气室。动触头2连同压气罩回向右移动，压缩压连同压气罩回向右移动，压缩压气室内的气室内的SF6。当喷口被打开后形成气流吹弧。当喷口被打开后形成气流吹弧。（1）定开距灭弧室（下图）定开距灭弧室（下图）触头开距小，触头开距小，120kV的断路器只有的断路器只有30mm，触头从分离位置到熄弧位置，触头从分离位置到熄弧位置的行程很短，电孤能量小，熄弧能力强，燃孤时间短。但是压气室

33、的体积的行程很短，电孤能量小，熄弧能力强，燃孤时间短。但是压气室的体积大大第24页/共53页第25页/共53页灭弧过程触头的开距是变化的灭弧过程触头的开距是变化的变开距灭弧室变开距灭弧室触头系统有工作触头、燃弧触头和中间触头触头系统有工作触头、燃弧触头和中间触头为了在分闸过程中压气室的气体集中向喷嘴次弧，而在合闸过程为了在分闸过程中压气室的气体集中向喷嘴次弧，而在合闸过程中不致在压气室形成真空，故设中不致在压气室形成真空，故设逆止阀逆止阀合闸时阀打开充气合闸时阀打开充气（2）变开距灭弧室（下图）变开距灭弧室（下图）自能式灭弧室自能式灭弧室包括旋孤式灭弧室和热膨胀式灭孤室。包括旋孤式灭弧室和热膨

34、胀式灭孤室。第26页/共53页第27页/共53页（3）旋弧式灭孤室（旋弧式灭孤室（下图）下图）利用电弧在磁场中作旋转运动使电弧冷却熄灭利用电弧在磁场中作旋转运动使电弧冷却熄灭 旋转电弧总是把电离气体尾流抛在后面，电弧不断接触新的旋转电弧总是把电离气体尾流抛在后面，电弧不断接触新的SF6 旋弧式灭弧室结构简单，触头烧损少，中压系统比较普遍。旋弧式灭弧室结构简单，触头烧损少，中压系统比较普遍。第28页/共53页圆柱形的灭弧室分成两个间隔，都充圆柱形的灭弧室分成两个间隔，都充有有SF6。合闸位置动触头。合闸位置动触头7通过触指通过触指4连接连接到静触头到静触头2，如中心线左部。，如中心线左部。分闸时

35、电流通过线圈分闸时电流通过线圈3，如中心线右部，如中心线右部所示。当动触头所示。当动触头7走动一定距离后，在环走动一定距离后，在环状电极状电极5和动触头和动触头7之间产生电孤，电动力之间产生电孤，电动力使电弧高速旋转电孤在使电弧高速旋转电孤在SF6中拉长，不中拉长，不断接触新鲜的断接触新鲜的SF6，并将间隔中的气体加，并将间隔中的气体加热，产生一个比排气间隔高的压力。当触热，产生一个比排气间隔高的压力。当触头分开时，两个间隔经动触头头分开时，两个间隔经动触头7中的喷嘴中的喷嘴6连通。气压差用来经过喷嘴形成纵向吹弧。连通。气压差用来经过喷嘴形成纵向吹弧。在下一个电流过零点时，熄灭电弧。在下一个电

36、流过零点时，熄灭电弧。（4）热膨胀式灭弧室（右图）热膨胀式灭弧室（右图）其灭弧所需的能量是由电弧本身来其灭弧所需的能量是由电弧本身来获得，无论旋狐式灭弧还是热膨胀式灭获得，无论旋狐式灭弧还是热膨胀式灭弧都能大大减轻操动机构的负担而提高弧都能大大减轻操动机构的负担而提高性能。但也有自身的弱点，几种灭弧原性能。但也有自身的弱点，几种灭弧原理同时应用。理同时应用。第29页/共53页 高真空的绝缘强度很高，所以真空断路器（压力为高真空的绝缘强度很高，所以真空断路器（压力为1.33X10-5Pa）具有触头开距短、灭弧快、体积小、重量轻，无爆炸、无污染等优点。具有触头开距短、灭弧快、体积小、重量轻，无爆炸

37、、无污染等优点。10kV的真空断路器较多的真空断路器较多,价格太贵，为同电压等统价格太贵，为同电压等统SF6断路器的断路器的3倍。倍。真空断路器真空断路器zn28a-12高压真空断路器高压真空断路器第30页/共53页组合电器组合电器第31页/共53页六氟化硫封闭式组合电器六氟化硫封闭式组合电器(GIS)六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备气体绝缘开关设备”（GaslnsulatedSwitchgear)简称简称GIS，它将一座变电站中除变压，它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，器以外的一次设备，包括：断路器包括：断路器、隔离开关隔离开关、接

38、地开关接地开关、电压互感器电压互感器、电流互感器电流互感器、避雷器避雷器、母线母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。广泛应用机地组合成一个整体。广泛应用第32页/共53页SF6断路器和全封闭组合电器（GIS）第33页/共53页断路器的选择必须按正常的工作条件进行选择，并且按断路情况校断路器的选择必须按正常的工作条件进行选择，并且按断路情况校验其热稳定和动稳定。此外，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、验其热稳定和动稳定。此外，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过

39、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取有效措施。一般电器使用条件时，应采取有效措施。对高压断路器有以下几个方面的要求，这些要求在断路器的基本技术对高压断路器有以下几个方面的要求，这些要求在断路器的基本技术参数上得到体现。参数上得到体现。(1)断路器在额定条件下（额定电压、额定电流）可以长期工作。断路器在额定条件下（额定电压、额定电流）可以长期工作。(2)应有足够的开断能力应有足够的开断能力，并保证有足够的热稳定和动稳定（开断电，并保证有足够的热稳定和动稳定（开断电流、额定关合电流、极限通过电流、热稳定电流）。流、额定关合电流、极限通过电流、热

40、稳定电流）。(3)具有尽可能短的开断时间具有尽可能短的开断时间，这对减少电网的故障时间，减轻故障，这对减少电网的故障时间，减轻故障设备的损害，提高系统稳定性都是有利的。设备的损害，提高系统稳定性都是有利的。(4)结构简单、价格低廉、体积小、重量轻、便于安装。结构简单、价格低廉、体积小、重量轻、便于安装。1.5断路器的选择断路器的选择第34页/共53页 断路器都属于机械开关的范畴目前致力于大功率非机械开关。断路器都属于机械开关的范畴目前致力于大功率非机械开关。”静态断路器静态断路器”即用电力电子器件作为分、合单元即用电力电子器件作为分、合单元 例如采用晶闸管的例如采用晶闸管的7.2kV断路器及断

41、路器及22kV的发电机用断路器。的发电机用断路器。断路器型式的选择，使用环境，产品的价格和已运行情况。断路器型式的选择，使用环境，产品的价格和已运行情况。在在35kV及以下及以下：户内式少油断路器、真空断路器或：户内式少油断路器、真空断路器或 SF6断路器断路器;35kV的也可选用户外式多油断路器、真空或的也可选用户外式多油断路器、真空或SF6断路器；断路器；110330kV电压等级电压等级:可选用户外式少油或可选用户外式少油或SF6断路器断路器;500kV电压等级电压等级 则一般选用户外式则一般选用户外式SF6断路器。断路器。第35页/共53页1.6 高压断路器的操动机构高压断路器的操动机构

42、 断路器是通过操作机构的传动部件，改变力的方向和作用点来实现预断路器是通过操作机构的传动部件，改变力的方向和作用点来实现预设目的，操动机构是带动高压断路器传动机构进行合闸和分闸的机构。如设目的，操动机构是带动高压断路器传动机构进行合闸和分闸的机构。如电磁机构、气动机构、弹簧机构和液压机构均为依靠电力所做的功，依靠电磁机构、气动机构、弹簧机构和液压机构均为依靠电力所做的功，依靠瞬间的能量释放来实现断路器的动作。瞬间的能量释放来实现断路器的动作。第36页/共53页1）操动机构的分类操动机构的分类根据断路器合闸时所用能量形式的不同，操动机构可分为以下几种。根据断路器合闸时所用能量形式的不同，操动机构

43、可分为以下几种。（）手动机构（）手动机构（CS型）。指用人力进行合闸的操动机构。型）。指用人力进行合闸的操动机构。（）电磁机构（）电磁机构（CD型）。指用电磁铁合闸的操动机构。型）。指用电磁铁合闸的操动机构。（）弹簧机构（）弹簧机构（CT型）。指事先用人力或电动机使弹簧储能实型）。指事先用人力或电动机使弹簧储能实现合闸的弹簧合闸操动机构。现合闸的弹簧合闸操动机构。（）电动机机构（）电动机机构（CJ型）。指用电动机合闸与分闸的操动机构。型）。指用电动机合闸与分闸的操动机构。（）液压机构（）液压机构（CY型）。指用高压油推动活塞实现合闸与分闸型）。指用高压油推动活塞实现合闸与分闸的操动机构。的操动

44、机构。（）气动机构（）气动机构（CQ型）。指用压缩空气推动活塞实现合闸与分型）。指用压缩空气推动活塞实现合闸与分闸的操动机构。闸的操动机构。操动机构的分类和基本要求操动机构的分类和基本要求第37页/共53页（1）具有足够的操作功率。）具有足够的操作功率。（2）具有维持合闸的装置。）具有维持合闸的装置。（3）具有尽可能快的分闸速度。）具有尽可能快的分闸速度。（4）具有自由脱扣装置。）具有自由脱扣装置。所谓自由脱扣，所谓自由脱扣，是指在断路器合闸过程中是指在断路器合闸过程中如操动机构又接到分闸命令，则操动机构不应继续执行合闸命令而应立如操动机构又接到分闸命令，则操动机构不应继续执行合闸命令而应立即

45、分闸。即分闸。（5）具有）具有“防跳跃防跳跃”功能。功能。（6）具有自动复位功能。）具有自动复位功能。（7）具备工作可靠、结构简单、体积小、重量轻、操作方便、价格）具备工作可靠、结构简单、体积小、重量轻、操作方便、价格低廉等特点。低廉等特点。2）操动机构的基本要求操动机构的基本要求第38页/共53页1）手动操作机构手动操作机构其分合闸速度取决于人力大小和操作者的熟练程度。也就是说可靠其分合闸速度取决于人力大小和操作者的熟练程度。也就是说可靠性因人而异。若系统有潜伏故障时，由于电动力过大，或者由于合痂速性因人而异。若系统有潜伏故障时，由于电动力过大，或者由于合痂速度太慢会发生断路器触头熔焊甚至爆

46、炸，很不安全。度太慢会发生断路器触头熔焊甚至爆炸，很不安全。2）电动储能弹簧机构电动储能弹簧机构优点：分、合闸速度快，电动机功率小，可交直流两用。优点：分、合闸速度快，电动机功率小，可交直流两用。缺点：结构复杂，零部件较多，加工精度要求过高。缺点：结构复杂，零部件较多，加工精度要求过高。适用于操作中压断路器，特别适用于小容量配电系统。适用于操作中压断路器，特别适用于小容量配电系统。3）气动操作机构气动操作机构优点：动作快，操作平稳，直流电源功率小，短时失去电源仍能操优点：动作快，操作平稳，直流电源功率小，短时失去电源仍能操作若干次。作若干次。缺点：价格较高，工艺要求较严。缺点：价格较高，工艺要

47、求较严。适用于高压断路器，也适用于中压断路器。适用于高压断路器，也适用于中压断路器。4）电磁操作机构电磁操作机构优点：结构简单，工作可靠，制造成本低。优点：结构简单，工作可靠，制造成本低。缺点：合闸线圈消耗功率大，零部件易损坏，且结构笨重，合闸时缺点：合闸线圈消耗功率大，零部件易损坏，且结构笨重，合闸时间长。间长。各类操作机构的动作的优缺点各类操作机构的动作的优缺点第39页/共53页电磁操动机构是用电磁铁将电能变成机械能作为合闸动力。电磁操动机构是用电磁铁将电能变成机械能作为合闸动力。优点优点：结构简单，工作可靠，能用于自动重合闸和远距离操作。：结构简单，工作可靠，能用于自动重合闸和远距离操作

48、。缺点缺点：合闸线圈消耗的功率太大，机构结构笨重，合闸时间长。：合闸线圈消耗的功率太大，机构结构笨重，合闸时间长。CD10型是一种户内壁挂式电磁操动机构。由自由脱扣机构、维持型是一种户内壁挂式电磁操动机构。由自由脱扣机构、维持机构、电磁系统和缓冲系统等组成。机构、电磁系统和缓冲系统等组成。CD10型可以型可以电动合闸、手动合闸、非正常手动合闸电动合闸、手动合闸、非正常手动合闸，也可以进行，也可以进行自动重合闸自动重合闸。操动电源采用直流。操动电源采用直流220V或或110V。操动机构的结构和动作原理操动机构的结构和动作原理（一）电磁操动机构（一）电磁操动机构（CD型）型）第40页/共53页手动

49、合闸手宾柄手动合闸手宾柄合闸铁心合闸铁心合闸线圈合闸线圈7复位弹簧复位弹簧分闸弹簧分闸弹簧位置指示器位置指示器手动合闸手宾柄手动合闸手宾柄操作拐臂操作拐臂操作轴操作轴辅助开关辅助开关分闸铁心分闸铁心缓冲法兰缓冲法兰复位弹簧复位弹簧分闸铁心分闸铁心外壳外壳外壳外壳第41页/共53页（1）合闸电磁系统）合闸电磁系统电磁系统在操动机构的中、下部，主要由合闸线圈、合闸铁芯、铸电磁系统在操动机构的中、下部，主要由合闸线圈、合闸铁芯、铸铁支架、内圆筒、外铁筒、缓冲法兰及复位弹簧等组成。铁支架、内圆筒、外铁筒、缓冲法兰及复位弹簧等组成。铸铁支架铸铁支架的水平部分、外铁筒和缓冲法兰的上部经铁芯组成一个闭合磁路

50、。为的水平部分、外铁筒和缓冲法兰的上部经铁芯组成一个闭合磁路。为了防止铁芯吸合时粘附在磁轭上，特加一黄铜垫圈和压缩弹簧，了防止铁芯吸合时粘附在磁轭上，特加一黄铜垫圈和压缩弹簧，以以保证铁芯在合闸终了时迅速落下。保证铁芯在合闸终了时迅速落下。（2）维持机构）维持机构维持机构由托架和弹簧组成。托架由两块形状相同的弯板相互固定，维持机构由托架和弹簧组成。托架由两块形状相同的弯板相互固定，其间可通过合闸铁芯的顶杆，并可绕一固定的转动轴向左偏转，但不其间可通过合闸铁芯的顶杆，并可绕一固定的转动轴向左偏转，但不能倒向右侧。合闸位置时，托架托住滚轮（轴）不使其下落，维持合能倒向右侧。合闸位置时，托架托住滚轮