真空断路器ppt课件

1、发电厂变电站电气设备第三节 真空断路器发电厂变电站电气设备第六章 高压开关电器第三节 真空断路器本节教学内容本节教学内容一、真空电弧及有关概念一、真空电弧及有关概念二、真空断路器的特点二、真空断路器的特点三、真空断路器的过电压及限制措三、真空断路器的过电压及限制措施施四、真空灭弧室的根本构造四、真空灭弧室的根本构造五、真空断路器实例五、真空断路器实例六、新型真空断路器简介六、新型真空断路器简介七、真空断路器的运用知识七、真空断路器的运用知识首页发电厂变电站电气设备第六章 高压开关电器第三节 真空断路器1真空真空 绝对压力低于正常大气压的气体稀薄的空绝对压力低于正常大气压的气体稀薄的空间。间。

2、2真空度真空度 真空的程度，用气体的绝对压力值来表真空的程度，用气体的绝对压力值来表示，绝对压力值越低表示真空度越高。示，绝对压力值越低表示真空度越高。 3真空断路器真空断路器 在真空容器中进展电流开断与关合的断路在真空容器中进展电流开断与关合的断路器。器。 真空间隙气体稀薄，气体分子的自在行程大，发生碰撞游离的真空间隙气体稀薄，气体分子的自在行程大，发生碰撞游离的时机少，击穿电压高，绝缘强度高。时机少，击穿电压高，绝缘强度高。真空度普通要求在真空度普通要求在1.331.3310-310-31.331.3310-7Pa10-7Pa之间。之间。4真空中的电弧真空中的电弧 真空电弧的构成：在开断电

3、流时，随着触头真空电弧的构成：在开断电流时，随着触头的分别，触头接触面积迅速减少，其电流密度非常的分别，触头接触面积迅速减少，其电流密度非常大，温度急剧升高，使接触点的金属熔化并蒸发出大，温度急剧升高，使接触点的金属熔化并蒸发出大量的金属蒸汽。由于金属蒸汽温度很高，同时又大量的金属蒸汽。由于金属蒸汽温度很高，同时又存在很强的电场，导致强电场发射和金属蒸汽的电存在很强的电场，导致强电场发射和金属蒸汽的电离，从而开展成真空电弧。离，从而开展成真空电弧。 真空电弧本质：触头电极蒸发出来的金属蒸真空电弧本质：触头电极蒸发出来的金属蒸汽导电。汽导电。 真空电弧的特性主要取决于：触头资料及其真空电弧的特性

4、主要取决于：触头资料及其外表情况还与剩余气体的种类、间隙间隔和电场的外表情况还与剩余气体的种类、间隙间隔和电场的均匀程度有关。均匀程度有关。 真空电弧的熄灭：在真空电弧中生成带电粒真空电弧的熄灭：在真空电弧中生成带电粒子和金属蒸汽具有很高分散速度的特性，在电弧电子和金属蒸汽具有很高分散速度的特性，在电弧电流过零，电弧暂时熄灭时，使触头间隙介质强度能流过零，电弧暂时熄灭时，使触头间隙介质强度能很快恢复而实现灭弧的。很快恢复而实现灭弧的。 真空断路器触头间隙绝缘强度的恢复，取决于带电粒子的分散真空断路器触头间隙绝缘强度的恢复，取决于带电粒子的分散速度、开断电流的大小以及触头的面积、外形和资料等要素

5、。速度、开断电流的大小以及触头的面积、外形和资料等要素。 在燃弧区域施加横向磁场和纵向磁场，驱动电弧高速分散运动，在燃弧区域施加横向磁场和纵向磁场，驱动电弧高速分散运动，可以提高介质强度的恢复速度，还能减轻触头的烧损程度，提高运可以提高介质强度的恢复速度，还能减轻触头的烧损程度，提高运用寿命。用寿命。发电厂变电站电气设备第六章 高压开关电器第三节 真空断路器优点：优点：1触头间隙小，整机体积小，操动机构功率小，触头间隙小，整机体积小，操动机构功率小，分量轻。分量轻。2操作时噪声小，不会污染。操作时噪声小，不会污染。3开断才干强，开断电流大，熄弧时间短，开断开断才干强，开断电流大，熄弧时间短，开

6、断次数多，运用寿命长。次数多，运用寿命长。4介质强度恢复迅速快，适宜于频繁操作，多次介质强度恢复迅速快，适宜于频繁操作，多次重合闸。重合闸。5介质不会老化，不改换，维护任务量小。介质不会老化，不改换，维护任务量小。6运用平安，能适用于各种不同的场所，特别是运用平安，能适用于各种不同的场所，特别是危险场所。危险场所。7触头部分完全密封，任务可靠，通断性能稳定。触头部分完全密封，任务可靠，通断性能稳定。8灭弧室安装调试简单、方便。灭弧室安装调试简单、方便。缺陷：缺陷：1开断感性负载或容性负载时，容易引起过电开断感性负载或容性负载时，容易引起过电压。压。2触头采用对接式构造，操动机构运用弹簧，触头采

7、用对接式构造，操动机构运用弹簧，容易产生合闸弹跳与分闸反弹。容易产生合闸弹跳与分闸反弹。 合闸弹跳会产生较高的过电压，影响电网合闸弹跳会产生较高的过电压，影响电网的稳定运转，还会使触头烧损，甚至熔焊，特别的稳定运转，还会使触头烧损，甚至熔焊，特别在投入电容器组产生涌流时及短路关合的情况下在投入电容器组产生涌流时及短路关合的情况下更加严重。更加严重。 分闸反弹会减小弧后触头间距，导致弧后分闸反弹会减小弧后触头间距，导致弧后的重击穿，后果非常严重。的重击穿，后果非常严重。3对密封工艺、制造工艺要求很高，价钱较高。对密封工艺、制造工艺要求很高，价钱较高。发电厂变电站电气设备第六章 高压开关电器第三节

8、 真空断路器1过电压产生的缘由过电压产生的缘由 当真空电弧电流减小时，提供的金属蒸汽当真空电弧电流减小时，提供的金属蒸汽不够充分和稳定，难以维持真空电弧的稳定熄灭，不够充分和稳定，难以维持真空电弧的稳定熄灭，真空电弧通常不在电流自然过零时熄灭，而是在真空电弧通常不在电流自然过零时熄灭，而是在过零前的某一电流值忽然熄灭。随着电弧的熄灭，过零前的某一电流值忽然熄灭。随着电弧的熄灭，电流也忽然降至零，这一景象称为截流，该电流电流也忽然降至零，这一景象称为截流，该电流称作截断电流。在感性电路中，截流将引起操作称作截断电流。在感性电路中，截流将引起操作过电压。过电压。 截断电流与电弧电流、负载特性、触头

9、资截断电流与电弧电流、负载特性、触头资料及磁场方向等要素有关。料及磁场方向等要素有关。2限制截流过电压的措施限制截流过电压的措施 在电容器组并联金属氧化物避雷器在电容器组并联金属氧化物避雷器MOA；并联电容器或；并联电容器或RC阻容吸收安装。阻容吸收安装。发电厂变电站电气设备第六章 高压开关电器第三节 真空断路器 真空断路器主要由真空灭弧室、支架和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。操动机构三部分组成。 真空灭弧室是真空断路器的中心元件，真空灭弧室是真空断路器的中心元件，具有开断、导电和绝缘的功能，主要由绝缘具有开断、导电和绝缘的功能，主要由绝缘外壳、动静触头、屏蔽罩和波纹管

10、组成外壳、动静触头、屏蔽罩和波纹管组成 。 真空灭弧室的性能主要取决于触头资料真空灭弧室的性能主要取决于触头资料和构造，还与屏蔽罩的构造、灭弧室的材质和构造，还与屏蔽罩的构造、灭弧室的材质以及制造工艺有关。以及制造工艺有关。1.1.绝缘外壳：既是真空容器，又是动静触头间的绝缘体。绝缘外壳：既是真空容器，又是动静触头间的绝缘体。 作用：支持动静触头和屏蔽罩等金属部件，与这些部件气作用：支持动静触头和屏蔽罩等金属部件，与这些部件气密地焊接在一同，以确保灭弧室内的高真空度。密地焊接在一同，以确保灭弧室内的高真空度。 绝缘外壳资料：硬质玻璃、氧化铝陶瓷或微晶玻璃。绝缘外壳资料：硬质玻璃、氧化铝陶瓷或微

11、晶玻璃。2.2.触头：既是关合时的通流元件，又是开断时的灭弧元件。触头：既是关合时的通流元件，又是开断时的灭弧元件。触头资料：铜铋合金和铜铬合金。触头资料：铜铋合金和铜铬合金。触头的构造方式：采用对接式构造，有三种类型，即平板触触头的构造方式：采用对接式构造，有三种类型，即平板触头、横向磁场触头和纵向磁场触头，如下图。这些触头的共头、横向磁场触头和纵向磁场触头，如下图。这些触头的共同特点是利用磁场力使真空电弧很快地运动，防止在触头上同特点是利用磁场力使真空电弧很快地运动，防止在触头上产生需求长时间冷却的受热区域。产生需求长时间冷却的受热区域。动画点击动画点击发电厂变电站电气设备第六章 高压开关

12、电器第三节 真空断路器a a平板触头；平板触头；b b杯状触头横磁场；杯状触头横磁场；c c螺旋螺旋触头横磁场；触头横磁场；d d纵磁场触头；纵磁场触头；e e纵磁场触头纵磁场触头 平板触头平板触头: :如图如图a a所示，现已被淘汰，运用较多的是横向磁所示，现已被淘汰，运用较多的是横向磁场触头和纵向磁场触头。场触头和纵向磁场触头。 横向磁场触头：利用电流流过触头时产生的横向磁场驱使电弧在横向磁场触头：利用电流流过触头时产生的横向磁场驱使电弧在触头外表运动的触头。主要类型有螺旋触头触头外表运动的触头。主要类型有螺旋触头( (用于开断小于用于开断小于40kA40kA的电的电流，近年来趋于淘汰流，

13、近年来趋于淘汰) )如图如图c c所示和杯状触头所示和杯状触头( (可以开断可以开断40kA40kA以上以上的电流的电流) )如图如图b b所示。所示。 纵向磁场触头：利用在磁场间隙中呈现的纵向磁场来提高开纵向磁场触头：利用在磁场间隙中呈现的纵向磁场来提高开断才干的触头。适宜开断大电流的需求，其开断电流可以到达断才干的触头。适宜开断大电流的需求，其开断电流可以到达70kA70kA，在实验室已高达，在实验室已高达200kA200kA。纵向磁场触头分为线圈型触头和。纵向磁场触头分为线圈型触头和杯状触头，如图杯状触头，如图d d、e e所示。所示。 动、静触头分别焊在动、静导电杆上，用波纹管实现密封

14、。动触动、静触头分别焊在动、静导电杆上，用波纹管实现密封。动触头位于灭弧室的下部，在机构驱动力的作用下，能在灭弧室内沿轴向头位于灭弧室的下部，在机构驱动力的作用下，能在灭弧室内沿轴向挪动，完成分、合闸。在与动触头衔接的导电杆周围和外壳之间装有挪动，完成分、合闸。在与动触头衔接的导电杆周围和外壳之间装有导向管。用以保证动触头在上、下方向准确地运动。导向管采用低摩导向管。用以保证动触头在上、下方向准确地运动。导向管采用低摩擦力的绝缘资料制造。擦力的绝缘资料制造。 发电厂变电站电气设备第六章 高压开关电器第三节 真空断路器3屏蔽罩屏蔽罩 屏蔽罩种类：主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩和均屏蔽罩种类：主屏蔽罩、波

15、纹管屏蔽罩和均压屏蔽罩。压屏蔽罩。 屏蔽罩的资料：采用铜或钢制成，要求具有屏蔽罩的资料：采用铜或钢制成，要求具有较高的热导率和优良的凝结才干。较高的热导率和优良的凝结才干。 主屏蔽罩：装设在触头的周围，普通固定在主屏蔽罩：装设在触头的周围，普通固定在绝缘外壳内的中部。绝缘外壳内的中部。 波纹管屏蔽罩：包在波纹管的周围，防止金波纹管屏蔽罩：包在波纹管的周围，防止金属蒸汽溅落在波纹管上，影响波纹管的任务和降属蒸汽溅落在波纹管上，影响波纹管的任务和降低其运用寿命。低其运用寿命。 均压屏蔽罩：装设在触头附近，用于改善触均压屏蔽罩：装设在触头附近，用于改善触头间的电场分布。头间的电场分布。 防止燃弧过程

16、中触头间产生的大量金属蒸汽和金属颗粒喷防止燃弧过程中触头间产生的大量金属蒸汽和金属颗粒喷溅到绝缘外壳的内壁，导致外壳的绝缘强度降低或闪络。溅到绝缘外壳的内壁，导致外壳的绝缘强度降低或闪络。 改善灭弧室内部电场的均匀分布，降低部分电场强度，提改善灭弧室内部电场的均匀分布，降低部分电场强度，提高绝缘性能，有利于促进真空灭弧室小型化。高绝缘性能，有利于促进真空灭弧室小型化。 吸收部分电弧能量，冷却和凝结电弧生成物，有利于提高吸收部分电弧能量，冷却和凝结电弧生成物，有利于提高电弧熄灭后间隙介质强度的恢复速度，这对于增大灭弧室的开电弧熄灭后间隙介质强度的恢复速度，这对于增大灭弧室的开断才干起到很大作用。

17、断才干起到很大作用。4波纹管波纹管 用于保证动触头在一定行程范围内运动时，用于保证动触头在一定行程范围内运动时，不破坏灭弧室的密封形状。不破坏灭弧室的密封形状。 资料：通常采用不锈钢。资料：通常采用不锈钢。 构造：液压成形和膜片焊接两种。构造：液压成形和膜片焊接两种。 波纹管是真空灭弧室中最易损坏的部件，波纹管是真空灭弧室中最易损坏的部件，真空断路器触头每分合一次，波纹管便产生一次真空断路器触头每分合一次，波纹管便产生一次机械变形，长期频繁和猛烈的变描画易使波纹管机械变形，长期频繁和猛烈的变描画易使波纹管因资料疲劳而损坏，其金属的疲劳寿命，决议了因资料疲劳而损坏，其金属的疲劳寿命，决议了真空灭

18、弧室的机械寿命。真空灭弧室的机械寿命。发电厂变电站电气设备第六章 高压开关电器第三节 真空断路器 1.户内型真空断路器户内型真空断路器 户内真空断路器的总体构造可分为：悬臂式和落地户内真空断路器的总体构造可分为：悬臂式和落地式两种根本方式。式两种根本方式。 ZN2812系列真空断路器采用中间封接式纵磁场系列真空断路器采用中间封接式纵磁场真空灭弧室。真空灭弧室。 按照总体构造特点可分为两类：按照总体构造特点可分为两类： 整体式：断路器本体与操动机构一同安装在箱形固整体式：断路器本体与操动机构一同安装在箱形固定柜和手车柜中，即定柜和手车柜中，即ZN2812系列；系列； 分体式：断路器本体与操动机构

19、分别安装在固定柜分体式：断路器本体与操动机构分别安装在固定柜中，即中，即ZN28A12系列。特别适宜于旧柜无油化改造工程。系列。特别适宜于旧柜无油化改造工程。ZN28ZN281212整体式真空断路器总体构造为落地式整体式真空断路器总体构造为落地式 。1 1开距调整垫片；开距调整垫片；2 2触头触头压力弹簧；压力弹簧；3 3弹簧座；弹簧座；4 4接触行程调整螺栓；接触行程调整螺栓；5 5拐臂；拐臂；6 6导向板；导向板；7 7导电夹紧固导电夹紧固螺栓；螺栓；8 8动支架；动支架；9 9螺钉；螺钉；1010真空灭弧室；真空灭弧室；1111固定固定螺栓；螺栓；1212绝缘子；绝缘子；1313绝绝缘子

20、固定螺栓；缘子固定螺栓；1414静支架；静支架；1515主轴；主轴；1616分闸拉簧；分闸拉簧；1717输出杆；输出杆；1818机构；机构；1919面板面板 每个真空灭弧室由一每个真空灭弧室由一只落地绝缘子和一只悬挂只落地绝缘子和一只悬挂绝缘子固定，真空灭弧室绝缘子固定，真空灭弧室旁有一棒形绝缘子支撑。旁有一棒形绝缘子支撑。真空灭弧室上下铝合金支真空灭弧室上下铝合金支架既是输出接线的基座又架既是输出接线的基座又兼起散热作用。在灭弧室兼起散热作用。在灭弧室上支架的上端面，安装有上支架的上端面，安装有黄铜制造的导向板，使导黄铜制造的导向板，使导电杆在分闸过程中对中良电杆在分闸过程中对中良好。触头弹

21、簧装设在绝缘好。触头弹簧装设在绝缘拉杆的尾部。操动机构、拉杆的尾部。操动机构、传动主轴和绝缘转轴等部传动主轴和绝缘转轴等部位均设置滚珠轴承，用于位均设置滚珠轴承，用于提高效率。提高效率。 ZN28A ZN28A1212链接图片固定开关柜公用分体式真空断路器，链接图片固定开关柜公用分体式真空断路器，总体构造为悬臂式总体构造为悬臂式 。l l开距调整垫片；开距调整垫片；2 2触触头压力弹簧；头压力弹簧；3 3弹簧座；弹簧座；4 4接触行程调整螺栓；接触行程调整螺栓；5 5拐臂；拐臂；6 6导向板；导向板；7 7导电夹紧固螺栓；导电夹紧固螺栓；8 8动动支架；支架；9 9螺钉；螺钉；1010真真空灭

22、弧室；空灭弧室；1111真空灭弧真空灭弧室固定螺栓；室固定螺栓；1212绝缘子；绝缘子；1313绝缘子固定螺栓；绝缘子固定螺栓；1414静支架；静支架；1515主轴；主轴；1616分闸拉簧分闸拉簧 主导电回路、真主导电回路、真空灭弧室与断路器机架空灭弧室与断路器机架前后布置。真空灭弧室前后布置。真空灭弧室用两只程度布置的悬臂用两只程度布置的悬臂绝缘子固定在机架的前绝缘子固定在机架的前面，主轴、分闸弹簧、面，主轴、分闸弹簧、缓冲器等部件安装在机缓冲器等部件安装在机架内。主轴经过绝缘拉架内。主轴经过绝缘拉杆、拐臂与真空灭弧室杆、拐臂与真空灭弧室动导电杆衔接，并从机动导电杆衔接，并从机架侧面伸出，与

23、传动系架侧面伸出，与传动系统相连。统相连。发电厂变电站电气设备第六章 高压开关电器第三节 真空断路器ZN28-10真空断路器真空断路器发电厂变电站电气设备第六章 高压开关电器第三节 真空断路器2.户外型真空断路器户外型真空断路器 户外真空断路器普通采用落地式构造，可户外真空断路器普通采用落地式构造，可分为箱式仿多油断路器构造和支柱式仿少分为箱式仿多油断路器构造和支柱式仿少油断路器构造。油断路器构造。 ZW3212型户外支柱式真空断路器型户外支柱式真空断路器 断路器由真空灭弧室、上下绝缘罩、箱体、操动机断路器由真空灭弧室、上下绝缘罩、箱体、操动机构、隔分开关、电流互感器及驱动部件等组合而成。断构

24、、隔分开关、电流互感器及驱动部件等组合而成。断路器为直立安装，三相真空灭弧室分别封锁在三组绝缘路器为直立安装，三相真空灭弧室分别封锁在三组绝缘罩内，绝缘罩采用聚氨脂密封资料，内部采用新型的罩内，绝缘罩采用聚氨脂密封资料，内部采用新型的发泡灌封资料固定在箱体上，箱体内安装弹簧操动机发泡灌封资料固定在箱体上，箱体内安装弹簧操动机构，电流互感器安装在下出线端上，操作杠杆在箱体正构，电流互感器安装在下出线端上，操作杠杆在箱体正面。面。 断路器同时具备电动和手动操作，可配置智能开关断路器同时具备电动和手动操作，可配置智能开关控制器，设有三段式过流维护、零序维护、重合闸、低控制器，设有三段式过流维护、零序

25、维护、重合闸、低电压、过电压维护等多种功能，支持多种通讯协议，允电压、过电压维护等多种功能，支持多种通讯协议，允许选用多种通讯方式构成通讯网，即可对开关进展本地许选用多种通讯方式构成通讯网，即可对开关进展本地手动或遥控操作，又可经过通讯网实现远方控制。手动或遥控操作，又可经过通讯网实现远方控制。发电厂变电站电气设备第六章 高压开关电器第三节 真空断路器ZW32-12真空断路器真空断路器发电厂变电站电气设备第六章 高压开关电器第三节 真空断路器 规范型真空断路器规范型真空断路器 特大容量真空断路器特大容量真空断路器 低过电压真空断路器低过电压真空断路器 频繁操作断路器频繁操作断路器 超频繁型真空

26、断路器超频繁型真空断路器 经济型真空断路器经济型真空断路器 多功能真空断路器多功能真空断路器 同步真空断路器同步真空断路器 智能化真空断路器智能化真空断路器短路开断电流普通为短路开断电流普通为252550kA50kA，普通用途，普通用途 。 短路开断电流达短路开断电流达636380kA80kA及以上，及以上，用于发电机维护用于发电机维护 。 用于开断感性负荷，不用加过电压用于开断感性负荷，不用加过电压吸收安装，采用新开发触头资料，将过吸收安装，采用新开发触头资料，将过电压限制至常规值的非常之一电压限制至常规值的非常之一 。 操作次数操作次数5 56 6万次，用于投切电容的无万次，用于投切电容的

27、无重击穿真空断路器重击穿真空断路器 。操作次数操作次数10101515万次。万次。 开断电流开断电流161625kA25kA，用于普通场所。，用于普通场所。 实现三工位合分隔离或四实现三工位合分隔离或四工位合分隔离接地等功能工位合分隔离接地等功能 。 又叫选相真空断路器或受控真空断路器，又叫选相真空断路器或受控真空断路器，在电压或电流最有利时辰关合或开断。可降低在电压或电流最有利时辰关合或开断。可降低电网瞬态过电压负荷，改善电网供电质量，提电网瞬态过电压负荷，改善电网供电质量，提高断路器电寿命及性能，简化电网设计，降低高断路器电寿命及性能，简化电网设计，降低整个系统费用整个系统费用 。 把计算

28、机参与机械系统，使开关系统把计算机参与机械系统，使开关系统有了有了“大脑，再参与大脑，再参与“传感器采集信息，传感器采集信息，用光纤传导信息，使开关系统有了用光纤传导信息，使开关系统有了“知觉，知觉，大脑根据大脑根据“知觉做出判别与决议，使系统知觉做出判别与决议，使系统有了有了“智能。智能。 发电厂变电站电气设备第六章 高压开关电器第三节 真空断路器1检查检查 2、检修、检修 3真空度的检测方法真空度的检测方法4真空断路器的调整真空断路器的调整 真空断路器通常采用整体安装，在安装前普通不真空断路器通常采用整体安装，在安装前普通不需求进展装配和调整。真空断路器安装终了，应按要需求进展装配和调整。

29、真空断路器安装终了，应按要求进展工频耐压实验、机械特性的测试和操动机构的求进展工频耐压实验、机械特性的测试和操动机构的动作实验。动作实验。 运转后应定期检查：真空断路器的绝缘子、绝缘杆及灭弧室外壳运转后应定期检查：真空断路器的绝缘子、绝缘杆及灭弧室外壳应经常坚持清洁；操动机构和其他传动部分应坚持有干净的光滑油，应经常坚持清洁；操动机构和其他传动部分应坚持有干净的光滑油，动作灵敏；对变形、磨损严重的零部件应及时改换；定期检查紧固件，动作灵敏；对变形、磨损严重的零部件应及时改换；定期检查紧固件，防止松动、断裂和零落。定期检查真空灭弧室的真空度，有异常景象防止松动、断裂和零落。定期检查真空灭弧室的真

30、空度，有异常景象应立刻改换；检查触头的开距及超行程，小于规定值时，必需按要求应立刻改换；检查触头的开距及超行程，小于规定值时，必需按要求进展调整；检查真空灭弧室动导电杆在合、分过程中有无阻滞景象，进展调整；检查真空灭弧室动导电杆在合、分过程中有无阻滞景象，断路器在储能形状时限位能否可靠；检查辅助开关、中间继电器及微断路器在储能形状时限位能否可靠；检查辅助开关、中间继电器及微动开关的触头接触能否正常，其烧灼部分应整修或互换，辅助开关的动开关的触头接触能否正常，其烧灼部分应整修或互换，辅助开关的触头超行程应坚持合格范围。触头超行程应坚持合格范围。 真空断路器本体不需检修，真空灭弧室损坏或寿命终止时只真空断路