供配電技術(shù)斷路器課件

供配電技術(shù)斷路器主要內(nèi)容一、高壓斷路器的用途及基本要求

二、結(jié)構(gòu)三、高壓斷路器類型四、高壓斷路器的型號五、高壓斷路器的基本技術(shù)參數(shù)六、氟化硫斷路器高壓斷路器

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要最復(fù)雜的電氣設(shè)備之一。它具有完善的滅弧裝置和高速傳動機構(gòu)，能接通和斷開各種情況下高壓電路中的電流，用以完成主接線運行方式的改變和盡快切除故障電路?？偸?．作用：正常運行時，接通和斷開負荷電流；故障時，用來迅速斷開短路電流，切除故障電路。一、高壓斷路器的用途及基本要求

在發(fā)電廠和變電所中，高壓斷路器是1000V以上電路中的重要控制設(shè)備。一1、高壓斷路器的用途及基本要求2．基本要求（1）合閘狀態(tài)為良好的導(dǎo)體（2）分閘狀態(tài)時應(yīng)有良好的絕緣性。（3）開斷規(guī)定的短路電流時，應(yīng)有足夠的開斷能力和盡可能短的開斷時間。（4）在接通規(guī)定的短路電流時，短時間內(nèi)斷路器的觸頭不能產(chǎn)生熔焊等情況。（5）在制造廠的技術(shù)條件下，高壓斷路器要能長期可靠地工作，有一定的機械壽命和電氣壽命。此外，高壓斷路器還應(yīng)有機構(gòu)簡單、安裝、檢修方便、體積小、重量輕等優(yōu)點。二、結(jié)構(gòu)1.基本組成二、結(jié)構(gòu)（1）開斷元件：開斷、關(guān)合電路和安全隔離電源；包括導(dǎo)電回路、動靜觸頭和滅弧裝置。（2）絕緣支撐元件：支撐開關(guān)的器身，承受開斷元件的操動力和各種外力，保證開斷元件的對地絕緣；包括瓷柱、瓷套管和絕緣管。(3）傳動元件：將操作命令和操作動能傳遞給動觸頭。包括連桿、拐臂、齒輪、液壓或氣壓管道。（4）基座：用來支撐和固定開關(guān)。（5）操動機構(gòu)：用來提供能量，操動開關(guān)分、合閘。有電磁、液壓、彈簧、氣動等。1．根據(jù)安裝地點分類：戶內(nèi)和戶外。2．按滅弧介質(zhì)分類（1）油斷路器：多油斷路器少油斷路器三、高壓斷路器類型

空氣斷路器以壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)優(yōu)點:具有滅弧能力強、動作迅速等。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝要求高、有色金屬消耗多。因此，空氣斷路器用在110KV及以上的電力系統(tǒng)中。壓縮空氣斷路器的滅弧性能與空氣壓力有關(guān)，空氣壓力愈高，絕緣強度愈高，滅弧性能也愈好，在0.7MPa壓力下的絕緣強度與新鮮的絕緣油相當(dāng)，我國一般選用的壓力為2MPa。（2）空氣斷路器

SF6斷路器采用具有優(yōu)良的滅弧能力和絕緣能力的SF6氣體作為滅弧介質(zhì)。優(yōu)點：具有開斷能力強、動作快、體積小等缺點：但金屬消耗多，價格較貴。（3）SF6斷路器

SF6斷路器也是近幾年來發(fā)展起來的一種新型斷路器。可是SF6價格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還需要回收裝置。同樣SF6斷路器存在一個泄漏問題，泄汛出的SF6氣體與空氣作用的結(jié)果，生成的低氟化硫有毒，會對人體帶來危害。但是SF6斷路器的缺點正在克服，今后110KV以上的高壓系統(tǒng)，SF6斷路器是主要發(fā)展方向。

真空斷路器是在高度真空中滅弧。它的優(yōu)點是可以頻繁操作，維護工作量小，體積小等。真空斷路器用于滅弧的動、靜觸頭封在真空泡內(nèi)，利用真空作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)，因而帶來了其它類型斷路器無法比擬的優(yōu)點。國際上一些工業(yè)發(fā)達的國家，都致力于真空斷路器的開發(fā)和應(yīng)用。一些著名的電氣制造公司，如美國的通用電器公司、德為的西門子公司、日本的東芝、日立公司，英國的通用電氣公司等都有規(guī)模寵大的真空斷路器研究機構(gòu)和制造工廠。這些國家在中壓等級的斷路器中，真空斷路器的生產(chǎn)量達到５０％以上。在我國真空斷路器的生產(chǎn)和使用可以說是剛剛起步，就顯示了強大的生命力，在電壓等級較低（3～35KV）要求頻繁操作、戶內(nèi)裝設(shè)的場合，真空斷路器作為今后一個時期的方向性產(chǎn)品，是毋庸置疑的。

戶外真空斷路器戶內(nèi)真空斷路器（4）真空斷路器12345操動機構(gòu)用漢語拼音首位字母C表示操動方式的拼音首位字母：S—手動，D－電磁，J－電動機，T－彈簧，Q－氣動，Y－液壓，Z－重錘設(shè)計系列順序號其他標(biāo)志，如G－改進型，X－操動機構(gòu)帶箱子特征數(shù)字,一般電磁、液壓、彈簧、手動等機構(gòu)以其能保證的最大合閘力矩為特征數(shù)字；氣動機構(gòu)以其活塞直徑（mm）為特征數(shù)字

例如：CD2為電磁式操動機構(gòu)，設(shè)計序號為2；CY3為液壓操動機構(gòu)，設(shè)計序號為3。四、操動機構(gòu)的型號

高壓斷路器的類型很多，目前我國斷路器的型號根據(jù)國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般由文字符號和數(shù)字按以下方式組成：

123－45/6－78其代表意義為：1—產(chǎn)品字母代號，用下列字母表示：S—少油斷路器；D—多油斷路器；K—空氣斷路器；L—六氟化硫斷路器；Z—真空斷路器；Q—產(chǎn)氣斷路器；C—磁吹斷路器。2—裝置地點代號，N—戶內(nèi)；W—戶外。3—設(shè)計序號，以數(shù)字1、2、3、4…表示。4—額定電壓，kV。5—其他補充標(biāo)志，C—手車式；G—改進型；W—防污型；Q—防震型；F—分相操作型。6—額定電流，A。7—額定開斷電流，kA。8—特殊環(huán)境代號。

四、高壓斷路器的型號五、高壓斷路器的基本技術(shù)參數(shù)通常用下列技術(shù)參數(shù)表示高壓斷路器的基本性能1．額定電壓額定電壓是表征斷路器絕緣強度的參數(shù)。它是斷路器長期工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓。我國的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，高壓斷路器的額定電壓有以下各級：3、6、10、20、35、60、110、220、330、500KV。

2．額定電流額定電流是表征斷路器通過長期電流能力的參數(shù)。即斷路器允許連續(xù)長期通過的最大電流。通過這一電流時，斷路器各部分（如接觸部分、端子及導(dǎo)體連接部分、與絕緣體接觸的金屬部分）的允許溫度不超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值。我國的高壓斷路器額定電流值為200、400、630、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、63000、8000、10000、12500、16000、20000A等。3．額定開斷電流表征斷路器開斷性能的參數(shù)。在額定電壓下，斷路器能保證可靠開斷的最大短路電流，稱為額定開斷電流。其數(shù)值用斷路器觸頭分離瞬間短路電流周期分量的有效值表示，單位kA。4．動穩(wěn)定電流表征斷路器通過短路電流能力的參數(shù)。反映斷路器承受短路電流電動力效應(yīng)的能力。短路電流值為最大峰值，稱為動穩(wěn)定電流，又稱為極限通過電流。5．關(guān)合電流關(guān)合電流是表征斷路器關(guān)合電流的能力的參數(shù)。斷路器在接通電路時有可能會出現(xiàn)短路故障。此時需要關(guān)合很大的短路電流?？赡軙褂|頭熔焊，使斷路器造成損傷。斷路器能夠可靠關(guān)合的電流最大峰值稱為額定關(guān)合電流，與動穩(wěn)定電流在數(shù)值上相等，二者都為沖擊電流。即為額定開斷電流的2.55倍。6．熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流的持續(xù)時間

熱穩(wěn)定電流也是表征斷路器通過短路電流能力的參數(shù)。反映斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。熱穩(wěn)定電流是指斷路器處于合閘狀態(tài)下，在一定的持續(xù)時間內(nèi)，所允許通過電流的最大周期分量有效值。此時斷路器不應(yīng)因電流短時發(fā)熱而損壞。熱穩(wěn)定電流等于開斷電流。7．合閘時間與分閘時間表征斷路器操作性能的參數(shù)。各種型號斷路器的分、合閘時間不同，但要求迅速。

（1）合閘時間：從斷路器操動機構(gòu)合閘線圈接通到主觸頭接通這段時間。

（2）分閘時間：

（1）固有分閘時間：操動機構(gòu)分閘線圈接通到觸頭分離這段時間。

（2）熄（燃）弧時間：從觸頭分離到各相電弧熄滅這段時間。也稱全分閘時間。8．?dāng)嗦菲鞯臋C械和電氣壽命

斷路器多次分合可造成觸頭及操動機構(gòu)等可動部分的機械磨損。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在常溫下連續(xù)進行2000次操作，試驗中不允許進行任何機械調(diào)整及修理，但允許按照制造廠的規(guī)定進行潤滑。對用于頻繁操作的場所或有特殊要求的斷路器，其試驗次數(shù)程序由有關(guān)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或用戶同制造廠協(xié)商確定。當(dāng)斷路器分合大電流時，由于產(chǎn)生電弧，熱能會使觸頭及噴口燒損，將使開斷性能大大降低，這就有了斷路器的電氣使用壽命，也稱電壽命的問題。

關(guān)于電氣的使用壽命，在標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定只要滿足一次標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)即可。對于較重要的斷路器，每次開斷短路之后都進行停電檢修是不太合適。因此，用戶迫切希望具有一次動作循環(huán)以上的耐用性能。目前斷路器電壽命試驗主要依據(jù)用戶技術(shù)條件要求進行。如：對于12KV、31.5KA級少油斷路器一般做額定短路開斷3次，這主要考慮油的劣化因而需檢修換油同一等級真空斷路器開斷額定短路電流50次

我國對220KVSF6斷路器電壽命約做20次額定短路電流的開斷對于開斷頻度不很高的場合，基本上可以滿足10年以上不檢修

真空斷路器戶內(nèi)真空斷路器戶外真空斷路器真空滅弧室二、真空斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)和工作原理真空斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)圖真空斷路器極住剖視圖三、真空斷路器的類型懸臂式真空斷路器落地式真空斷路器

一、SF6氣體性能1．物理化學(xué)性質(zhì)：①SF6分子以硫原子為中心、六個氟原子對稱地分布在周圍形成的呈八面體結(jié)構(gòu)。氟原子有很強的吸附外界電子的能力，SF6分子捕捉電子后成為低活動性的負離子，對去游離有利；另外，SF6分子較大，使得電子的自由行程減小，從而減少碰撞游離的發(fā)生。②SF6為無色、無味、無毒、不可燃、不助燃的非金屬化合物；在常溫常壓下，密度為空氣的5倍；常溫下壓力不超過2MPa時仍為氣態(tài)。熱傳導(dǎo)能力比空氣好。③SF6的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。在干燥情況下，溫度低于110℃時，與銅、鋁、鋼等材料都不發(fā)生作用；溫度高壓150℃時，與鋼、硅鋼開始緩慢作用；溫度高于200℃時，與銅、鋁才發(fā)生輕微作用；溫度達500～600℃時，與銀也不發(fā)生作用。④SF6的穩(wěn)定性極好，但在有金屬存在的情況下，熱穩(wěn)定性大為降低。六氟化硫斷路器2．絕緣和滅弧性能①絕緣性能：SF6氣體的絕緣性能穩(wěn)定，不會老化變質(zhì)。當(dāng)氣壓增大時，其絕緣能力也隨之提高。在0.1MPa下，絕緣能力超過空氣的2倍；在0.3MPa時，其絕緣能力和變壓器油相當(dāng)。②滅弧性能：SF6在電弧的作用下分解成低氟化物，但需要的分解能卻比空氣高得多，因此，SF6分子在分解時吸收的能量多，對弧柱的冷卻作用強。當(dāng)電弧電流流過零時，低氟化物則急速再結(jié)合成SF6

，故弧隙介質(zhì)強度恢復(fù)過程極快。故SF6氣體的滅弧能力相當(dāng)于同等條件下空氣得100倍。二、SF6斷路器滅弧室工作原理分閘狀態(tài)滅弧室特寫

合閘狀態(tài)滅弧室特寫“Y”布置“T”布置“I”布置三、SF6斷路器的類型落地罐式

一、操動機構(gòu)的用途和類型斷路器的操動機構(gòu)是用來使斷路器分閘、合閘并將斷路器保持在合閘位置的設(shè)備。在斷路器本體以外的機械操動裝置稱為操動機構(gòu)。1．操動機構(gòu)的基本要求：（1）應(yīng)具有足夠的操作功率斷路器應(yīng)具有關(guān)合故障電路的能力。（2）要求動作迅速通常要求快速斷路器的全分閘時間不大于0.08S，近代高壓和超高壓斷路器甚至要求為0.02～0.04S，在斷路器全分閘時間中，固有分閘時間約占一半以上，它與操動機構(gòu)結(jié)構(gòu)有關(guān)。（3）要求操動機構(gòu)工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，操作方便等。斷路器的操動機構(gòu)操動機構(gòu)依據(jù)能量形式的不同可分為：①手動操動機構(gòu)（CS）：②電磁操動機構(gòu)（CD）：③電動機操動機構(gòu)（CJ）：④彈簧操動機構(gòu)（CT）：⑤氣動操動機構(gòu)（CQ）⑥液壓操動機構(gòu)（CY）2．操動機構(gòu)的類型①手動操動機構(gòu)（CS）優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)簡單、價廉；（2）不需要合閘能源。缺點：（1）不能遙控和自動合閘；（2）合閘能力小；（3）就地操作、不安全。應(yīng)用：用于12KV以下，開斷電流小的斷路器。②電磁操動機構(gòu)（CD）優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)簡單、加工容易；（2）運行經(jīng)驗多。缺點：（1）需要大功率的直流電源；（2）耗費材料多。應(yīng)用：過去126kV及以下的油斷路器大部分采用電磁操動機構(gòu)，但不是發(fā)展方向。③電動機操動機構(gòu)（CJ）優(yōu)點：可用交流電源。缺點：