断路器和隔离开关

1、断路器和隔离开关1.高压断路器 高压断路器是电力系统中发、送、变、配高压断路器是电力系统中发、送、变、配电接通、分断电路和保护电路的主要设备。电接通、分断电路和保护电路的主要设备。额定电压为额定电压为3kV3kV及以上，具有完善的灭弧装及以上，具有完善的灭弧装置，能够关合、承载和开断运行状态的正置，能够关合、承载和开断运行状态的正常电流，并能在规定时间内关合、承载和常电流，并能在规定时间内关合、承载和开断规定的异常电流（如短路电流、过负开断规定的异常电流（如短路电流、过负荷电流）的开关电器称为荷电流）的开关电器称为高压断路器高压断路器。在。在某些电气主接线中，还担任改变主接线运某些电气主接线中

2、，还担任改变主接线运行方式的任务。行方式的任务。 1.1高压断路器的作用 高压断路器是电力系统中最重要的开关设备之一，它起着控制和保护电力设备的双重作用： 1)控制作用：根据电力系统运行的需要，将部分或全部电力设备或线路投入或退出运行； 2)保护作用：当电力系统任何部分发生故障时，应将故障部分从系统中快速切除，防止事故扩大，保护系统中各类电气设备不受损坏，保证系统的安全运行。 1.2高压断路器的分类 1)根据装设的地点不同，分为户内（N）和（W）两种形式。 2)根据控制和保护的电气设备不同，高压断路器大致可分为以下几类型： a)发电机断路器：控制和保护发电机用的断路器，断路器的额定电压在17.

3、536KV范围内，额定电流及额定短路开断电流极大，不需要快速自动重合闸。 b)输电断路器：用于110（63）KV及以上输电系统中的断路器。其中 110KV、220KV电压等级使用的断路器称为高压断路器，330KV及以上电压等级使用的断路器称为超高压断路器。 3)根据路器的灭弧介质和作用原理，可分为下列主要类型： a)油断路器：以变压器油来作为灭弧和绝缘介质的断路器，又可分为多油和少油两种类型。 b)SF6断路器：以SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。 c)真空断路器：以高真空度的介质来熄弧的断路器。 d)压缩空气断路器：以高速流动的压缩空气来作为灭弧介质的断路器。 e)自产气断路器：利用固体

4、介质受电弧作用分解气体来熄弧的断路器。 f)磁吹断路器：利用电磁力驱使电弧进入绝缘狭缝中，拉长、冷却电弧来熄弧的断路器。 1.3对高压断路器的基本要求 工作可靠。 应具有足够的断路能力。 具有尽可能短的切断时间。 实现自动重合闸。 1.4高压断路器的技术特性 1)额定电压和最高工作电压（kV） 2)额定电流(A) 3)额定开断电流(kA) 4)额定峰值耐受电流（动稳定电流）(kA) 5)额定短时耐受电流（热稳定电流）(kA) 6)额定开断电流(kA) 7)合闸时间(s) 8)分闸时间(s) 9)额定开断容量(MVA) 1.5高压断路器工作原理 1.5.1电弧的电弧的概念概念 当开关电器开断电路

5、时，电压和电流达到一定值时，当开关电器开断电路时，电压和电流达到一定值时，触头触头 刚刚分离后，触头之间就会产生强烈的白光，称为电弧。刚刚分离后，触头之间就会产生强烈的白光，称为电弧。 1.5.2电弧的电弧的本质本质 电弧的实质是一种电弧的实质是一种气体气体放电现象：绝缘气体（或绝缘放电现象：绝缘气体（或绝缘油受热分解出气体）游离产生的自由电子导电。油受热分解出气体）游离产生的自由电子导电。 1.5.3 电弧放电的电弧放电的特征特征 （1）电弧由三部分组成：阴极区、阳极区和弧柱区；）电弧由三部分组成：阴极区、阳极区和弧柱区； （2）电弧温度很高）电弧温度很高，可达，可达5000-7000500

6、0-7000。C C； （3）电弧是一种自持放电现象；）电弧是一种自持放电现象； （4）电弧是一束游离的的气体）电弧是一束游离的的气体。 1.5.4电弧的危害 a)电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。 b)电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。 c)由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造成飞弧短路和伤人，或引起事故的扩大。 1.5.5电弧的形成 断路器断开过程中，触头刚分离时突然解除接触压力，阴极表面立即出现高温炽热点，产生热电子发射；同时，由于触头的间隙很小使得电压强度很高，产生强电场发射。

7、从阴极表面逸出的电子在强电场作用下，加速向阳极运动，发生碰撞游离，导致触头间隙中带电质点急剧增加，温度骤然升高，产生热游离并且成为游离的的主要因素，此时，在外加电压作用下，间隙被击穿，形成电弧。 1.5.6交流电弧的特性 在交流电路中，电流瞬时值随时间变化，因而电弧的温度、直径以及电弧电压也随时间变化，电弧的这种特性称为动特性。由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程，跟不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。交流电弧在交流电流自然过零时将自动熄灭，但在下半周随着电压的增高，电弧又重燃。如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就此熄灭。所以熄灭交流电弧的

8、关键在于电弧电流过零后，弧隙的介质强度的恢复过程能否始终大于弧隙电压的恢复过程。 1.5.7电弧的熄灭 在外加电压和电弧电流作用下，电子和离子不断产生的过程，也就是电弧的产生和维持的过程，称为游离。与此同时，在弧柱中还存在着电子和离子消失（减少）的过程，使电弧电流减少，以致使电弧熄灭，称为去游离。在稳定燃烧的电弧中，这两个过程处于动态平衡。如果游离现象大于去游离现象，电弧将继续炽热燃烧；如果去游离大于游离，电弧越来越弱，最后熄灭。因此使去游离大于游离就是电弧熄灭的基本原理。 1.5.8熄灭交流电弧的方法 熄灭交流电弧的本质：削弱游离过程，加强去游离过程。 a)提高触头的分闸速度 b)采用多断口

9、 c)吹弧 d)短弧原理灭弧 e)利用固体介质的狭缝狭沟灭弧 f)用耐高温金属材料作触头、优质灭弧介质 1.6气体绝缘全封闭组合电器（GIS） SF6绝缘封闭式组合电器（Gas Insulated Switchgear）简称GIS。GIS将包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等一次设备，经优化设计有机地组合成一个整体，并将这些设备全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充满一定压力的SF6绝缘气体。 GIS的特点1)小型化。因采用绝缘性能卓越的SF6气体做绝缘和灭弧介质，所以能大幅度缩小变电站的体积，实现小型化。2)可靠性高。由于带电部分全部密

10、封于惰性SF6气体中，大大提高了可靠性。此外具有优良的抗地震性能。3)安全性好。带电部分密封于接地的金属壳体内，因而没有触电危险。SF6气体为不燃烧气体，所以无火灾危险。4)对外部影响小。因带电部分以金属壳体封闭，对电磁和静电实现屏蔽，噪音小，抗无线电干扰能力强。5)安装周期短。由于实现小型化，可在工厂内进行整机装配和试验合格后以单元或间隔的形式运达现场，因此可缩短现场安装工期，又能提高可靠性。6)维护方便。因其结构布局合理，灭弧系统先进大大提高了产品的使用寿命，因此检修周期长、维修工作量小，而且由于小型化离地面低，因此日常维护方便。2.低压断路器 低压断路器俗称自动空气开关，是低压配电网中的

11、主要开关电器之一，它不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流，而且可以接通和分断短路电流。主要在不频繁操作的低压配电线路或开关柜(箱)中作为电源开关使用，并对线路、电气设备及电动机等起保护作用当它们发生严重过电流、过载、短路、断相、漏电等故障时，能自动切断线路，起到保护作用。3.隔离开关 3.1隔离开关（刀闸）的用途 1)将被检修的设备与带电部分可靠隔离以保证工作人员和设备的安全。 2)用隔离开关可以进行的操作有：倒母线操作；拉合小电流电路（拉合无故障电压互感器和避雷器，改变中性点的运行方式，拉合空载母线及一定容量的变压器和一定长度的空载线路。） （1 1）额定电压）额定电压

12、指隔离开关长期运行时所能承受的工作电压。指隔离开关长期运行时所能承受的工作电压。 （2 2）最高工作电压）最高工作电压 指隔离开关能承受的超过额定电压的最高电压。指隔离开关能承受的超过额定电压的最高电压。 （3 3）额定电流）额定电流 指隔离开关可以长期通过的工作电流。指隔离开关可以长期通过的工作电流。 （4 4）热稳定电流）热稳定电流 指隔离开关在规定的时间内允许通过的最大电流。指隔离开关在规定的时间内允许通过的最大电流。 （5 5）极限通过电流峰值）极限通过电流峰值 指隔离开关所能承受的最大瞬时冲击短路电流。指隔离开关所能承受的最大瞬时冲击短路电流。 （1 1）按装设地点的不同，可分为户内

13、式和户外式两种。）按装设地点的不同，可分为户内式和户外式两种。 （2 2）按绝缘支柱数目，分为柱式、双柱式和三柱式三种。）按绝缘支柱数目，分为柱式、双柱式和三柱式三种。 （3 3）按动触头运动方式，可分为水平旋转式、垂直旋转）按动触头运动方式，可分为水平旋转式、垂直旋转 式、摆动式和插入式等。式、摆动式和插入式等。 （4 4）按有无接地闸刀，可分为无接地闸刀、一侧有接地闸）按有无接地闸刀，可分为无接地闸刀、一侧有接地闸 刀、两侧有接地闸刀三种。刀、两侧有接地闸刀三种。 （5 5）按操动机构的不同，可分为手动式、电动式、气动式）按操动机构的不同，可分为手动式、电动式、气动式 和液压式等。和液压式等。 （6 6）按极数，可分为单极、双极、三极三种，以及按安装）按极数，可分为单极、双极、三极三种，以及按安装 方式分为平装式和套管式等方式分为平装式和套管式等 。 3.4操作隔离开关的基本要求 1)隔离开关操作前，应检查断路器、相应接地开关确已拉开并分闸到位，确