第三章高压开关电器课件

1、第三章 高压开关电器第一节 高压开关电器概述第二节 高压断路器第三节 高压断路器的操动机构第四节 隔离开关第五节 高压熔断器第六节 高压负荷开关第七节 自动重合器第八节 自动分段器思考题与习题第一节 高压开关概述一、高压开关电器的作用二、高压开关电器的分类 按电压等级分类 按安装地点分类 按功能分类 高压开关电器的作用 开关电器是发电厂、变电所以及各类配电装置中不可缺少的电气设备，它们的作用是： （1）正常工作情况下可靠地接通或断开电路； （2）在改变运行方式时进行切换操作； （3）当系统中发生故障时迅速切除故障部分，以保证非故障部分的正常运行； （4）设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的

2、安全。 高压开关电器的分类 （1）按电压等级分类 高压开关电器和低压开关电器两类 。 （2）按安装地点分类 屋内式和屋外式两类。 （3）按功能分类 断路器 隔离开关 熔断器 负荷开关 自动重合器和自动分段器第二节 高压断路器一、高压断路器的用途和要求 高压断路器的用途 高压断路器的基本要求二、高压断路器的分类和特点 高压断路器的分类 高压断路器的特点三、高压断路器的技术参数和型号 高压断路器的技术参数 高压断路器的型号四、高压短路器的基本结构和工作原理 真空断路器和 SF6断路器 高压断路器的用途 高压断路器是高压电器中最重要的设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备。它在电网中的作用有

3、两方面： 第一，是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路； 第二，是保护作用，当系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证系统中无故障部分的正常运行。 高压断路器的基本要求 断路器在电力系统中承担着非常重要的任务，不仅能接通或断开负荷电流，而且还能断开短路电流。因此，断路器必须满足以下基本要求。 （1）工作可靠； （2）具有足够的开断能力； （3）具有尽可能短的切断时间。 （4）具有自动重合闸性能 （5）具有足够的机械强度和良好的稳定性能 （6）结构简单、价格低廉 高压断路器的分类 1.按安装地点分类 高压断路器按安装地点可分为屋内式和屋外式两种

4、。 2.按所采用的灭弧介质分类 （1）油断路器（多油断路器和少油断路器） （2）压缩空气断路器 （3）真空断路器 （4）SF6断路器 高压断路器的特点高压断路器的特点： 结构特点 技术性能特点 运行维护特点高压断路器的结构特点 1. 结构特点 （1）多油断路器。 结构简单，制造方便，便于在套管上加装电流互感器，配套性强；耗钢、耗油量大、体积大、重量重；属自能式灭弧结构。 （2）少油断路器。 结构简单，制造方便，可配用各种操动机构；比多油断路器油量少、重量轻；采用积木式结构，便于制成各种电压等级产品。 （3）压缩空气断路器。 结构比较复杂，工艺和材料要求高；有色金属消耗量大、价格高；需要装设专用

5、的空气压缩系统；操动机构与断路器合为一体；体积和重量比较轻。 高压断路器的结构特点 （4）真空断路器。 灭弧室材料及工艺要求高；体积小、重量轻；触头不易氧化；灭弧室的机械强度比较差，不能承受较大的冲击振动。 （5）六氟化硫断路器。 结构简单，工艺及密封要求严格，对材料要求高；体积小、重量轻；用于封闭式组合电器时，可大量节省占地面积。高压断路器的技术特点 2.技术性能特点 （1）多油断路器。 额定电流不易做得很大；开断小电流时，燃弧时间较长；开断电路的速度较慢；油量多，有发生爆炸和火灾的危险性。 （2）少油断路器。 开断电流大，10kV等级可通过加并联回路以提高额定电流；110kV及以上电压等级

6、时采用积木结构；全开断时间较短；增加压油活塞装置加强机械油吹后，提高开断小电流的能力；存在火灾危险。 （3）压缩空气断路器 额定电流和开断电流都可以做得很大，适合开断大容量电路；动作快，全开断时间短；快速自动重合闸时断流容量不降低；无火灾危险。 高压断路器的技术特点 （4）真空断路器。 可连续多次操作，开断性能好；灭弧迅速，开断时间短；开断电流及断口电压不易做得很高；无火灾危险；开距小，约为同等电压油断路器触头开距的1/10左右；所需操作能量小；开断时产生的电弧能量小；灭弧室的机械寿命和电气寿命都很高。 （5）六氟化硫断路器。 额定电流和开断电流都可以做得很大；开断性能好，适合于各种工况开断；

7、SF6气体灭弧、绝缘性能好，故断口电压可做得较高；断口开距小。 高压断路器的运行维护特点 3 . 运行维护特点 （1）多油断路器。 运行维护简单；噪声低；检修周期短；需配备一套油处理装置。 （2）少油断路器。 运行经验丰富，易于维护；噪声低；油质容易劣化；需配备一套油处理装置。 （3）压缩空气断路器。 维修周期长；噪声较大；无火灾危险；需要一套压缩空气装置作为气源；运行费用大。 （4）真空断路器。 运行维护简单，灭弧室不需要检修；噪声低；运行费用低；无火灾和爆炸危险。 （5）六氟化硫断路器。维护工作量小； 噪声低；检修周期长；运行稳定，安全可靠，寿命长；可频繁操作。 高压断路器的技术参数1额定

8、电压（UN） 2最高工作电压 3. 额定电流（N） 4额定开断电流（N br）5额定断流容量（SNbr） 6关合电流（iNcl）7动稳定电流（ies） 8热稳定电流（it）9全开断（分闸）时间（tkd）10合闸时间 11操作循环 高压断路器的技术参数 1额定电压（UN） 额定电压是指断路器长时间运行时能承受的正常工作电压。它不仅决定了断路器的绝缘水平，而且在相当程度上决定了断路器的总体尺寸。 2最高工作电压 由于电网不同地点的电压可能高出额定电压10左右，故制造厂规定了断路器的最高工作电压。对于220kV及以下设备，其最高工作电压为额定电压的1.15倍；对于330kV的设备，规定为1.1倍。

9、高压断路器的技术参数 3. 额定电流（N） 额定电流是指铭牌上标明的断路器可长期通过的工作电流。断路器长期通过额定电流时，各部分的发热温度不会超过允许值。额定电流也决定断路器触头及导电部分的截面。 4额定开断电流（N br） 额定开断电流是指断路器在额定电压下能正常开断的最大短路电流的有效值。它表征断路器的开断能力。开断电流与电压有关。当电压不等于额定电压时，断路器能可靠切断的最大短路电流有效值，称为该电压下的开断电流。当电压低于额定电压时，开断电流比额定开断电流有所增大。 高压断路器的技术参数 5额定断流容量（SNbr）额定断流容量也表征断路器的开断能力。在三相系统中，它和额定开断电流的关系

10、为式中 UN为断路器所在电网的额定电压，Nbr为断路器的额定开断电流，由于UN不是残压，故额定断流容量不是断路器开断时的实际容量。 6关合电流（iNcl） 保证断路器能关合短路而不致于发生触头熔焊或其它损伤，所允许接通的最大短路电流。 高压断路器的技术参数 7动稳定电流（ies） 动稳定电流是指断路器在合闸位置时，允许通过的短路电流最大峰值。它是断路器的极限通过电流，其大小由导电和绝缘等部分的机械强度所决定，也受触头的结构形式的影响。 8热稳定电流（it） 热稳定电流是指在规定的某一段时间内，允许通过断路器的最大短路电流。热稳定电流表明了断路器承受短路电流热效应的能力。 高压断路器的技术参数

11、9全开断（分闸）时间（tkd） 全开断时间是指断路器接到分闸命令瞬间起到各相电弧完全熄灭为止的时间间隔，它包括断路器固有分闸时间tgf和燃弧时间th，即 tkd=tgf+th 断路器固有分闸时间是指断路器接到分闸命令瞬间到各相触头刚刚分离的时间；燃弧时间是指断路器触头分离瞬间到各相电弧完全熄灭的时间。 全开断时间tkd是表征断路器开断过程快慢的主要参数。tkd越小，越有利于减小短路电流对电气设备的危害、缩小故障范围、保持电力系统的稳定。如图3-1所示。 高压断路器的技术参数 高压断路器的技术参数 10合闸时间 合闸时间是指从操动机构接到合闸命令瞬间起到断路器接通为止所需的时间。合闸时间决定于断

12、路器的操动机构及中间传动机构。一般合闸时间大于分闸时间。 11操作循环 操作循环也是表征断路器操作性能的指标。 自动重合闸操作循环：分合分t合分 非自动重合闸操作循环：分t合分t合分上二式中 分分闸操作； 合分合闸后立即分闸的动作； 无电流间隔时间，标准值为0.3s或0.5s； t强送电时间，标准时间为180s。 高压断路器的型号第一单元是产品字母代号：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自产气断路器；C磁吹断路器。第二单元 是装设地点代号：N户内式；W户外式。第三单元 是设计序号。 第四单元 是额定电压，kV。第五单元 是补充工作特性标志：G改进型

13、；F分相操作。第六单元 是额定电流，A。 第七单元 是额定开断电流，kA。 高压真空断路器1. 高压真空断路器概述2. 高压真空断路器的结构3. 高压真空断路器的分类4.高压真空断路器的灭弧室5. 真空断路器的操作过电压及抑制方法 高压真空断路器概述 真空断路器利用真空度约为10-4Pa（在运行过程中不低于10-2Pa）的高真空作为内绝缘和灭弧介质。真空间隙的气体稀薄，分子的自由行程较大，发生碰撞游离的几率很小。所以，真空击穿产生电弧，是由触头蒸发出来的金属蒸气帮助形成的。 随着冶金等技术的不断进步，真空断路器的制造水平不断提高，在60年代制成能开断20kA的真空断路器，70年代制造出开断能力

14、达6080kA，电压等级为1035kV的真空断路器，使真空断路器35kV及以下电压等级中处于优势地位。 高压断路器的基本结构 真空断路器是由真空灭弧室、绝缘支撑、传动机构、操动机构、机座（框架）等组成，如图3-6所示。导电回路由导电夹、软连接、出线板通过灭弧室两端组成。 真空断路器的固定方式不受安装角度限制，即可以水平安装，又可以垂直安装，还可以任意角度安装。 高压真空断路器的分类 按真空灭弧室的布置方式可分为落地式和悬挂式两种基本形式，以及这两种方式相结合的综合式和接地箱式。 （1）落地式 是将真空灭弧室安装在上方，用绝缘子支持， 操动机构设置在底座的下方，上下两部分由传动机构通过绝缘杆连接

15、起来。如图3-6所示 。落地式优点：传动效率高，分合闸操作时直上直下，传动环节少，摩擦阻力小；稳定性好，操作时振动小；便于操作人员观察和更换灭弧室；产品系列性强，而且容易实现户内外产品的相互交换。落地式缺点：总体高度较高，操动机构检修不方便。 高压真空断路器的分类（）悬挂式真空断路器，是将真空灭弧室用绝缘子悬挂在底座框架前方，而操动机构设置在后方（即框架内部），前后两部分用（绝缘传动）杆连接起来。图3-7所示为ZN28-10型断路器外型图，它采用悬挂式结构，真空断路器装在一个手车上，主要由机架、真空灭弧室及传动系统 组成。悬挂式优点：宜用于手车式开关柜。由于操动机构与高电压隔离，便于检修。悬挂

16、式缺点：总体深度尺寸大，用铁多，质量重；绝缘子承受弯曲力；操作时灭弧室振动大；传动效率不高。因此，悬挂式真空断路器一般只适用于中等电压以下的产品。 高压真空断路器的分类 高压真空断路器的灭弧室 真空灭弧室的外壳是由绝缘筒、两端的金属盖板和波纹管所组成的密封容器。灭弧室内有一对触头，分别焊接在各自的导电杆上，波纹管可以在轴向上自由伸缩。 高压真空断路器的灭弧室 （1）外壳。 外壳是真空灭弧室的密封容器，它不仅要容纳和支持灭弧室内的各种部件，而且当动、静触头在断开位置时起绝缘作用。因此，整个外壳通常由绝缘材料和金属组成。对外壳的要求首先是气密封要好；其次是要有一定的机械强度；再是有良好的绝缘性能。

17、 （2）波纹管。 波纹管既要保证灭弧室完全密封，又要在灭弧室外部操动时使触头作分合运动。常用的波纹管有液压成形和膜片焊接两种形式。所用材料以不锈钢为最好。波纹管的侧壁可在轴向上伸缩，其允许伸缩量决定了灭弧室所能获得的触头最大开距。一般情况下，波纹管的疲劳寿命也决定了灭弧室的机械寿命。 高压真空断路器的灭弧室 （3）屏蔽罩。 触头周围的屏蔽罩主要是用来吸附燃弧时触头上蒸发的金属蒸气，防止绝缘外壳因金属蒸气的污染而引起绝缘强度降低和绝缘破坏，同时，也有利于熄弧后弧隙介质强度的迅速恢复。屏蔽罩还能起到使灭弧室内部电压均匀分布的作用。在波纹管外面用屏蔽罩，可使波纹管免遭金属蒸气的烧损。 屏蔽罩的导热性

18、能越好，其表面冷却电弧的能力也就越好。因此，制造屏蔽罩常用材料为无氧铜、不锈钢和玻璃，铜是最常用的。 高压真空断路器的灭弧室 （4）触头。 触头是真空灭弧室内最为重要的元件，灭弧室的开断能力和电气寿命主要由触头状况来决定。目前真空灭弧室的触头系统，就接触方式而言，都是对接式的。根据触头开断时灭弧的基本原理的不同，可分为非磁吹触头和磁吹触头两大类。 高压真空断路器的操作过电压 用真空断路器断开电路时，可能会出现操作过电压，主要形式有：截流过电压，所谓截流就是强制交流电流在自然过零前突然过零的现象，由于电路中存在电感，因此会发生过电压；切断电容性负载时的过电压，这是因熄弧后间隙发生重击穿而引起的。

19、所以，真空断路器的重击穿几率越小越好；高频多次重燃过电压，断路器开断感性电流时，当间隙被击穿后电弧重燃，因电路参数影响，击穿后电流中含有高频分量。当高频分量的幅值很大时，受其影响，间隙被反复击穿，使负载侧的电压不断升高，从而产生较高的过电压。 高压真空断路器操作过电压的抑制方法 采用低电涌真空灭弧室。这种灭弧室既可降低截流过电压，又可提高开断能力。 在负载端并联电容。既可以降低，也可减缓恢复电压的上升陡度。 在负载端并联电阻和电容。它不仅能降低截流过电压及其上升速度，而且在高频重燃时可使 振荡过程强烈衰减，对抑制多次重燃过电压有较好的效果，电阻一般选100200，电容选0.10.2F。 串联电

20、感。可降低过电压的上升陡度和幅值。 安装避雷器。用它限制过电压的幅值。 六氟化硫断路器1. SF6断路器的外观图2. SF6气体的介电特性3. SF6断路器的结构类型4. SF6断路器灭弧室结构及灭弧过程5. LW16-35型断路器6. LW8-35型断路器 SF6断路器的外观图（1）六氟化硫断路器的外观图(2) SF6气体的介电特性 SF6气体是一种无色、无臭、无毒和不可燃的惰性气体，化学性能稳定，具有优良的灭弧和绝缘性能。SF6气体灭弧性能特别强的原因主要是： （1）SF6气体的分子在分解时吸收的能量多，对弧柱的冷却作用强。 （2）SF6气体在高温时分解出的硫、氟原子和正负离子，与其他灭弧

21、介质相比，在同样的弧温时有较大的游离度。在维持相同游离度时，弧柱温度较低。因此，SF6气体中电弧电压较低，燃弧时的电弧能量小，对灭弧有利。 SF6气体的介电特性 （3）SF6气体分子的负电性强。所谓负电性，是指SF6气体吸附自由电子形成负离子的特性。SF6气体负电性强，加强了去游离，降低导电率。在电弧电流过零后，弧柱温度将急剧下降，分解物急速复合。因此，SF6气体弧隙的介质性能恢复速度很高，能耐受很高恢复电压，电弧在电流过零后难重燃。 在SF6断路器中，在水分参与下将产生强腐蚀性的分解产物HF。这种物质对绝缘材料、金属材料、玻璃、电瓷等含硅材料有很强的腐蚀性。因此，必须严格控制SF6气体中的水

22、分。常采用的措施有：加强断路器的密封；组装断路器时，先要对零部件进行彻底烘干；严格控制SF6气体中含水量；严格控制断路器充气前的含水量；在SF6断路器内部加装吸附剂。 SF6断路器的结构类型 SF6断路器结构按照对地绝缘方式不同分两种类型： （1）落地罐式 这种断路器的总体结构与多油断路器相似，图3-11所示。它把触头和灭弧室装在充有SF6气体并接地的金属罐中，触头与罐壁间绝缘采用环氧支持绝缘子，引出线靠绝缘瓷套管出。该结构便于安装电流互感器，抗震性能好，但系列性能差。 （2）瓷柱式 瓷柱式断路器灭弧室可布置成“T”形或“Y”形，220kVSF6断路器随开断电流增大，制成单断口断路器，布置成单

23、柱式，如图3-12所示。灭弧室位于高电位，靠支柱绝缘瓷套对地绝缘。 SF6断路器的结构类型 图 3-12单压式固定开距灭弧室绝缘套支柱型断路器 SF6断路器的结构类型注意：本图形从中间分开，图形全貌可以参考上一页。 SF6断路器灭弧室的结构与灭弧过程 SF6断路器灭弧室结构基本上可为单压式和双压式两种。 （1）单压式（压气式）灭弧室 单压式灭弧室 又称压气式灭弧室。只有一个气压系统，即常态时只有单一的 SF6气体。灭弧室的可动部分带有压气装置，分闸过程中，压气缸与触头同时运动，将压气室内的气体压缩。触头分离后，电弧即受到高速气流纵吹而将电弧熄灭。 单压式灭弧室又分为变开距和定开距两种。 图3-

24、13所示为变开距单压式灭弧室的工作原理。 SF6断路器灭弧室的结构与灭弧过程 压力活塞是固定不动的。图（a）所示触头在合闸位置。分闸时，操动机构通过拉杆使动触头、动弧触头、绝缘喷嘴和压气缸运动，在压力活塞与压气缸之间产生压力。（b）所示为产生压力的情况。当动静触头分离后，触头间产生电弧，同时压气缸内SF6气体在压力作用下吹向电弧，使电弧熄灭，如图（c）所示。当电弧熄灭后，触头在分闸位置，如图（d）所示。因为电弧可能在触头运动的过程中熄灭，所以这种结构的灭弧室称为变开距灭弧室。 在定开距灭弧室中，压气活塞是固定不动的，静触头与动触头之间的开距也是固定不变的。 SF6断路器灭弧室的结构与灭弧过程

25、（2）双压式灭弧室 它有高压和低压两个气压系统。灭弧时，高压室控制阀打开，高压SF6气体经过喷嘴吹向低压系统，再吹向电弧使其熄灭。灭弧室内正常时充有高压气体的称为常充高压式；仅在灭弧过程中才充有高压气体的称为瞬时充高压式。 单压式结构简单，但开断电流小、行程大，固有分闸时长，而且操动机构的功率大。近年来，单压式SF6断路器采用了大功率液压机构和双向吹弧，以被广泛采用，并逐渐取代双压式。 SF6断路器灭弧室的结构与灭弧过程 LW16-35型断路器 下面以LW16-35型断路器为例介绍SF6断路器的结构及工作原理。 （1）LW16-35型断路器结构。 其外形如图3-14所示。三相固定在一个公共底架

26、上，各相的SF6气体都与总气管连通，每相的低箱上有一伸出的转轴，在上面装有外拐臂并与连杆相连，L1相转轴通过四连杆与过渡轴相连，过渡轴再通过另一个四连杆与操动机构的输出轴相连，分闸弹簧连在L2、L3两相转轴的外拐臂上。 LW16-35型断路器 每相由底箱和上、下瓷套组成。在上瓷套内装有灭弧室，并承受断口电压，下瓷套承受对地电压，内绝缘介质为SF6气体。 分闸时，操动机构脱扣后，在分闸弹簧作用下，三相的转轴按顺时针转动，通过内拐臂和绝缘拉杆使导电杆向下运动，使断路器分闸。合闸时，在操动机构作用下，过渡轴顺时针运动，带动三相转轴沿逆时针方向转动，使导电杆向上运动，完成合闸动作。 LW16-35型断

27、路器 （2）自能旋弧式灭弧室工作原理 LW16-35型断路器采用膨胀式灭弧原理。分闸时，动触头向下运动，动、静触头之间产生电弧。当静触头上的弧根转移到弧环上之后，旋弧线圈被串联进电路，并产生旋转磁场，使电弧旋转。均匀加热SF6气体，气体压力升高，与喷口下游形成压差，产生强烈喷口气吹，在电流过零时，自然熄弧，其灭弧能力随开断电流而自动调节。这种断路器具有良好的开断性能，而且由于电弧不断的旋转，使触头和灭弧室的烧损均匀且轻微。 LW16-35型断路器结构图 LW8-35型断路器 图3-15所示为LW8-35型断路器外形图，这是一种户外高压罐式结构的断路器，主要由瓷套、电流互感器、灭弧室、外壳、吸附

28、器、传动箱、连杆、底架及弹簧操动机构等部分组成。断路器采用三相分立的落地罐式结构，具有压气式灭弧室，灭弧室为单压力压气式结构，如图3-16所示。用铜管连通三相断路器中的SF6气体。 这种灭弧室主要由静触头、动触头、外壳、汽缸及喷口等部件组成，上、下绝缘子及绝缘拉杆构成了动、静触头的对地绝缘。 LW8-35型断路器 LW8-35型断路器可装设12只管式电流互感器，每一种互感器有四个接头，可以获得三种互感比。该断路器配用CT14型弹簧操动机构。其合闸弹簧的储能方式有电动储能和手动储能，分、合闸操作有分、合闸电磁铁操作和手动按扭操作两种操作方式。 LW8-35型断路器外形图 LW8-35型断路器外形

29、图第三节 高压断路器操动机构一、操动机构的外形图二、操动机构的分类和基本要求 操动机构的分类 操动机构的基本要求二、操动机构的结构和动作原理 电磁操动机构（CD型） 弹簧操动机构（CT型） 液压操动机构（CY型） 断路器的操动机构外形图（1） 断路器的操动机构外形图（2） 断路器的操动机构外形图（3） 断路器的操动机构外形图（4） 断路器的操动机构的分类 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。 依断路器合闸时所用能量形式不同，操动机构可分以下 几种。 （1）手动机构（CS型）指用人力进行合闸的操动构。 （2）电磁机构（CD型）指用电磁铁合闸的操动机构。 （3）弹簧机构（CT型

30、） 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。 断路器的操动机构的分类（4）电动机机构（CJ型）用电动机合闸与分闸的操动机构。（5）液压机构（CY型）指用高压油推动活塞实现合闸与分 闸的操动机构。（6）气动机构（CQ型）指用压缩空气推动活塞实现合闸与 分闸的操动机构。 断路器操动机构的基本要求 （1）具有足够的操作功率。在操作合闸时，操动机构要输出足够的操作功，以克服机械力和电动力使断路器可靠合闸，并保证有足够的合闸速度。 （2）具有维持合闸的装置。由于操动机构需要很大的合闸功，所以操动机构是按短时间提供合闸能量来设计的。因此，操动机构中必须有维持合闸的装置 （3）具有尽可能快

31、的分闸速度。操动机构应具备电动和手动分闸功能。当接到分闸命令后，断路器应尽可能快速分闸，并能满足灭弧性能的要求。 断路器操动机构的基本要求 （4）具有自由脱扣装置。所谓自由脱扣，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即分闸。 （5）具有“防跳跃”功能。当断路器关合有短路故障电路时，断路器将自动分闸。此时若合闸命令还未解除，则断路器分闸后将再次合闸，接着又会分闸。这样，断路器就可能连续多次合分短路电流，这一现象称为“跳跃”。“跳跃”对断路器以及电路都有很大危害，必须加以防止。 （6）具有自动复位功能。断路器分闸后，操动机构应能自动地回复到准备合闸的位

32、置。 （7）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 电磁操动机构（CD型） 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：结构简单，工作可靠，能用于自动重合闸和远距离操作。缺点：合闸线圈消耗的功率太大，机构结构笨重，合闸时间长。 图3-17所示为CD10型电磁操动机构，主要用来操作35kV及以下的少油断路器。CD10型是一种户内壁挂式电磁操动机构。由自由脱扣机构、维持机构、电磁系统和缓冲系统等组成。可以电动合闸、手动合闸、非正常手动合闸，也可以进行自动重合闸。 操动电源采用直流220V或110V。 电磁操动机构的结构原理（CD型） （1）结构原理 合闸电磁

33、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。 维持机构 如图3-18所示，维持机构由托架7和弹簧9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11，并可绕一固定的转动轴8向左偏转，但不能倒向右侧。合闸位置时，托架托住滚轮（轴10）不使其下落，维持合闸状态。 电磁操动机构（CD型） 自由脱扣机构 该机构位于操动轴拐臂（连杆6）和合闸电磁系统之间，由连杆（2、3、4、）、支撑杆和分闸铁芯等组成。当断路器在合闸前后及合闸过程中时，连杆2和3处于“

34、死点”位置，即自由脱扣机构处于入扣位置；当操动机构接到分闸命令时，分闸铁芯向上顶起，连杆2和3解除“死点”，滚轮（轴10）落下，这时，自由脱扣机构处于脱扣位置。 缓冲系统 在机构的下部，由帽状铸铁盖和分闸橡胶缓冲垫组成。橡胶缓冲垫用于铁芯合闸后下落时缓冲之用。 电磁操动机构动作过程（CD型） 合闸过程 合闸动作如图3-18（a）(d)所示。合闸前，依托支撑杆19使连杆2和3处于“死点”位置，如（a）图，两杆基本上成一直线。当合闸线圈通电时，铁芯向上运动，推动滚轮（轴10）上行，通过四连杆机构使主轴16转动90，带动传动杆，使断路器合闸。同时，分闸弹簧被拉神、储能，如图（b）所示。图（c）为合闸

35、铁芯终了时的位置。线圈断电后，铁芯落下，托架复位，滚轮被支撑在支架的圆弧面上，完成了合闸全过程，如图（d）所示。 自动分闸动作 图（e）所示为分闸过程，当分闸线圈通电时，分闸铁芯向上冲撞，将连杆2和3撞离“死点”位置，在断路器分闸弹簧力的作用下，使滚轮脱离托架下落，主轴16反时针转动90，完成分闸动作。 电磁操动机构动作过程（CD型） 手动分闸动作 用手撞击分闸铁芯，即可实现手动分闸，机构的动作过程如（2）所述。 自由脱扣动作 在合闸过程中，合闸铁芯顶着滚轮的轴心向上运动，一旦接到分闸命令，分闸铁芯就会立即向上运动，把连杆2、3撞离“死点”，在分闸弹簧力作用下，滚轮从铁芯顶杆的端头掉下，实现了

36、自由脱扣。 CD10型操动机构结构图 CD型操动机构分、合闸过程 CD型操动机构分、合闸过程 弹簧操动机构的结构（CT型） 弹簧操动机构由储能机构、电磁系统、机械系统等主要部件组成。有CT6、CT8、CT8G、CT9、CT10等多种形式。 （1）CT10型操动机构的结构 如图3-19所示。该机构采用夹板式结构。机构的储能驱动部分和合闸驱动的凸轮连杆部分、合闸电磁铁等布置在左右侧板之间，使各转轴受力合理，稳动性好。两根合闸弹簧分别布置在左右侧板外边。合闸电磁铁、储能电机和辅助开关置于机构下部。 CT10型机构有电机储能和人力储能两种储能方式，合闸操作有合闸电磁铁操作和手动按钮操作，分闸操作也有分

37、闸电磁铁操作和手动按钮操作。 弹簧操动机构的动作原理（CT型） 储能 图3-20为储能部分动作示意图。其中，（a）图所示为合闸弹簧处于未储能位置，（b）图所示为合闸弹簧处于已储能位置。由电动机带动偏心轮转动，通过紧靠在偏心轮表面的滚轮2推动操作块作上下摆动，带动驱动棘爪作上下运动，推动棘轮转动。在转动过程中，当固定在棘轮上的销与固定在储能轴上的驱动板顶住以后，棘轮就通过驱动板带动储能轴转动，从而将合闸弹簧拉长。当储能轴转到将挂簧拐臂达到最高位置时，只要再向前转一点，固定在与储能轴联为一体的凸轮上的滚轮13就近靠在定位件上，将合闸弹簧维持在储能状态，完成了储能动作。 弹簧操动机构的动作原理（CT

38、型） 合闸操作 . 合闸电磁铁操作：接到合闸命令后，合闸电磁铁的动铁芯被吸向下运动，拉动导板也向下运动，使杠杆向反时针方向转动，并带动固定在定位件上的滚轮13运动，推动定位件作顺时针转动将储能维持解除，完成合闸操作。 . 手动按钮操作：按动安装在面板上的合闸按钮，使其推动脱扣板，通过调节螺杆推动定位件作顺时针转动，完成合闸操作 弹簧操动机构的动作原理（CT型） 分闸操作 . 自动分闸操作：当机构处于合闸状态时，一旦脱扣器接到分闸信号，过流脱扣电磁铁或分闸电磁铁向上吸动，将带动顶杆推动脱扣板作顺时针移动，从而带动锁扣作逆时针转动，使锁扣与锁扣之间的搭接解除。解除后的锁扣在储能弹簧的带动下作逆时针

39、转动，通过杠杆推动半轴作顺时针转动，从而完成分闸操作。 . 手分按钮分闸操作：当用手分按钮推动分闸连杆时，带动了固定在半轴上的脱扣板向上运动，从而带动半轴转动，解除扇形板与半轴的扣接，使扇形板转动，完成分闸动作。 弹簧操动机构的结构图（CT型） CT10型机构储能动作示意图第四节 隔 离 开 关一、隔离开关的各种外观图二、隔离开关的作用和要求 隔离开关的作用 隔离开关的基本要求三、隔离开关的技术参数、分类和型号 隔离开关的技术参数 隔离开关的分类和隔离开关的型号四、户内隔离开关 GN6和GN8型隔离开关 GN19系列隔离开关五、GW5-35D型户外隔离开关 高压隔离开关外观图 高压隔离开关外观

40、图 高压隔离开关外观图 高压隔离开关外观图 高压隔离开关外观图 高压隔离开关外观图 高压隔离开关外观图 高压隔离开关外观图 高压隔离开关的作用 隔离开关又称隔离刀闸，是一种高压开关电器。因为它没有专门的灭弧装置，故不能用来切断负荷电流和短路电流。使用时应与断路器配合，只有在断路器断开时才能进行操作。隔离开关在分闸时，动静触头间形成明显可见的断口，绝缘可靠。 高压隔离开关具有以下作用 （1）隔离电源。 （2）倒闸操作。 （3）接通和断开小电流电路。 高压隔离开关的要求 按照隔离开关所担负的任务，应满足的要求为： （1）隔离开关应具有明显的断开点。 （2）隔离开关断开点之间应有可靠的绝缘。 （3）

41、隔离开关应具有足够的热稳定性和动稳定性。 （4）隔离开关的结构要简单，动作要可靠。 （5）带有接地闸刀的隔离开关必须有连锁机构，以保证先断开隔离开关后，再合上接地闸刀，先断开接地闸刀后，再合上隔离开关的操作顺序。 （6）隔离开关要装有和断路器之间的连锁机构，以保证正确的操作顺序，杜绝隔离开关带负荷操作的事故发生。 高压隔离开关的技术参数 隔离开关的技术参数包括下列内容: （1）额定电压 指隔离开关长期运行时所能承受的工作电压。 （2）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。 （3）额定电流 指隔离开关可以长期通过的工作电流。 （4）热稳定电流 指隔离开关在规定的时间内允许通过的

42、最大电流。 （5）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。 高压隔离开关的分类 隔离开关的分类 （1）按装设地点的不同，可分为户内式和户外式两种。 （2）按绝缘支柱数目，分为柱式、双柱式和三柱式三种。 （3）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 （4）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。 （5）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。 （6）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 高压隔离开关的型号隔离开关的型号隔离开关型号、规格一般由文字符号和数字表示：第一单

43、元：产品字母代号，隔离开关用G；第二单元：安装场所代号，户内用N，户外用W；第三单元：设计序列顺序号，用数字1、2、3、表示；第四单元：额定电压，kV；第五单元：其他标志，如T表示统一设计，G表示改进型， D表示带接地刀闸，K表示快分型等。第六单元：额定电流，A。 GN6和GN8型隔离开关 户内式隔离开关采用闸刀形式，有单极和三极两种。闸刀的运动方式为垂直旋转式。其基本结构包括导电回路、传动机构、绝缘部分和底座等。 1. GN6和GN8型隔离开关 这两种型号的隔离开关均为三极（三相）式，其结构基本相同，所不同的是GN6型为平装式，采用支柱瓷绝缘子，而GN8型为穿墙式，部分或全部采用套管绝缘子。

44、 图3-21为GN6和GN8型隔离开关的结构示意图。 GN6和GN8型隔离开关 导电回路主要由闸刀（动触头）、静触头和接线端等组成。静触头固定在支柱绝缘子上。动触头是每相两条铜制闸刀片，合闸时用弹簧紧紧地夹在静触头两边形成线接触，以保证触头间的接触压力和压缩行程。对额定电流大的隔离开关普遍采用磁锁装置来加强动、静触头间通过短路电流时的接触压力。所谓磁锁装置，就是由装在两闸刀外侧的两片钢片组成，当短路电流沿闸刀流向静触头时，闸刀外侧的两片钢片受磁力的作用互相吸引，增加了两闸刀对静触头的接触压力，从而保证触头对短路电流的稳定性。 操动机构通过连杆转动转轴，再通过拐臂与拉杆瓷瓶使各相闸刀作垂直旋转，

45、从而达到分、合闸的目的。这两种隔离开关安装使用方便，即可垂直、水平安装，又可以倾斜甚至在天花板上安装。 GN6和GN8型高压隔离开关 GN19型系列隔离开关 GN19型隔离开关按其结构特征分为GN19-10型（平装型）和GN19-10C型（穿墙型）两类。GN19-10型隔离开关的每相导电部分通过两个支柱绝缘子固定在底架上；GN19-10C型又分为C1、C2、C3三种穿墙形式，其中，C1、C2型的一侧为支柱绝缘子，另一侧为瓷套管，C3则两侧均为瓷套管。 隔离开关和配用的操动机构（CS6-1T（G）型）可以水平、垂直或倾斜安装在开关柜内，也可以安装在支柱、墙壁、横梁、天花板及金属构架上。 GN19

46、型系列隔离开关 GN19系列隔离开关在结构上与GN6和GN8型隔离开关基本相同。主要区别是每相刀闸改用两片槽形铜片组成，这不仅增大了刀闸散热面积，对降低温度有利，而且提高了刀闸的机械强度，使开关的稳定性提高。 GN19-10/1000、1250及GN19-10C/1000、1250在接触处安装有磁锁钢板。400、630A隔离开关没有装磁锁钢板。在底架上安装有限位板（停挡）以保证导电触刀“分”、“合”时得到所要求的终点位置。 图3-22为全工况型的隔离开关的外形图。 GN19型隔离开关外形图 GW5-35D型户外隔离开关 户外隔离开关分单柱式、双柱式、V型式和三柱式等。 它采用双柱式结构，制成单

47、极形式，借助连杆构成三相连动。每极有两个棒式绝缘子，并组成“V”形装在同一个底座内的两个轴承座上。闸刀做成两段式，各固定在棒式绝缘子的顶端，可动触头成楔形连接。操动机构动作时，两个棒式绝缘子同速反向旋转90，使隔离开关断开或接通。第五节 高 压 熔 断 器一、各种高压熔断器的外观图二、熔断器的作用和特点三、高压熔断器的基本结构和工作原理 基本结构 工作原理和保护特性四、高压熔断器的分类和技术参数 高压熔断器分类和用途 高压熔断器技术参数五、户内式高压熔断器六、户外式高压熔断器 高压熔断器的外观图形 高压熔断器的外观图形 高压熔断器的外观图形 高压熔断器的外观图形 高压熔断器的外观图形 高压熔断

48、器的外观图形 高压熔断器的外观图形 高压熔断器的外观图形 高压熔断器的作用和特点 熔断器是一种保护电器。它串联在电路中，当电路发生短路或过负荷时，熔体熔断，切断故障电路使电气设备免遭损坏，并维持电力系统其余部分的正常工作。 优点：结构简单、体积小、布置紧凑、使用方便；动作直接，不需要继电保护和二次回路相配合；价格低。 缺点：每次熔断后须停电更换熔件才能再次使用，增加了停电时间；保护特性不稳定，可靠性低；保护选择性不易配合。 熔断器按电压等级可分为高压熔断器和低压熔断器。 高压熔断器的基本结构 熔断器主要由金属熔件（熔体）、支持熔件的触头、灭弧装置和绝缘底座等部分组成。其中决定其工作特性的主要是

49、熔体和灭弧装置。 熔体是熔断器的主要部件。熔体应具备材料熔点低、导电性能好、不易氧化和易于加工等特点。一般选用铅、铅锡合金、锌、铜、银等金属材料。 高压熔断器的基本结构 熔断器必须采取措施熄灭熔体熔断时产生的电弧，否则，会引起事故的扩大。 熔断器的灭弧措施可分为两类：一类是在熔断器内装有特殊的灭弧介质，如产气纤维管、石英砂等，它利用了吹弧、冷却等灭弧原理；另一类是采用特殊形状的熔体，如上述焊有小锡（铅）球的熔体、变截面的熔体、网孔状的熔体等，其目的在于减小熔体熔断后的金属蒸气量，或者把电弧分成若干串、并联的小电弧，并与石英砂等灭弧介质紧密接触，提高灭弧效果。 高压熔断器的工作原理和保护特性 2

50、. 工作原理和保护特性 熔断器串联在电路中使用，安装在被保护设备或线路的电源侧。当电路中发生过负荷或短路时，熔体被过负荷或短路电流加热，并在被保护设备的温度未达到破坏其绝缘之前熔断，使电路断开，设备得到了保护。熔体熔化时间的长短，取决于熔体熔点的高低和所通过的电流的大小。熔体材料的熔点越高，熔体熔化就越慢，熔断时间就越长。熔体熔断电流和熔断时间之间呈现反时限特性，即电流越大，熔断时间就越短，其关系曲线称为熔断器的保护特性，也称安秒特性，如图3-24所示。 高压熔断器的工作原理和保护特性 熔断器的工作全过程有以下三个阶段组成： （1）正常工作阶段。 （2）过负荷或短路时，熔体升温并导致熔化、气化

51、而开断。 （3）熔体熔断气化时发生电弧，又使熔体加速熔化和气化，并将电弧拉长；金属蒸气向四周喷溅并发出爆炸声。熔体熔断产生电弧的同时，也开始了灭弧过程。直到电弧被熄灭，电路才真正被断开。 高压熔断器的工作原理和保护特性 按照保护特性选择熔体才能获得熔断器动作的选择性。 所谓选择性，是指当电网中有几级熔断器串联使用时，分别保护各电路中的设备，如果某一设备发生过负荷或短路故障时，应当由保护该设备（离该设备最近，即该设备或线路的主保护）的熔断器熔断，切断电路，即为选择性熔断；如果保护该设备的熔断器不熔断，而由上级熔断器熔断或者断路器跳闸（即该设备或线路的后备保护），即为非选择性熔断。发生非选择性熔断

52、时，扩大停电范围，造成不应有的损失。 高压熔断器的分类及用途 高压熔断器按使用地点可分为户内式和户外式。按照是否有限流作用又可分为限流式和非限流式。 （1）RN1型。 户内管式，充有石英砂，作为电力线路 及设备的短路和过负荷保护使用。 （2）RN2型。 户内管式，充有石英砂，作为电压互感 器的短路保护使用。 （3）RN5型。 户内管式，充有石英砂，是RN1型的改 进型，作为电力线路及设备的短路和过负 荷保护使用。 （4）RN6型。 户内管式，充有石英砂，是RN2型的改 进型，作为电压互感器的短路保护使用。 高压熔断器的分类及用途 （5）RW1型。 户外式，与负荷开关配合可代替断路。 RW1-3

53、5Z（或60Z）型户外自动重合闸熔断器，具有一次自动重合闸功能。 （6）RW3RW7型。 户外自动跌落式，作为电力输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护使用。 （7）RW10-10型。 户外自动跌落式，包括普通型和防污型两种，作为电力输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护使用，同时亦可作为分、合空载及小负荷电路使用。 （8）RW11型。 户外自动跌落式，作为电力输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护使用。 高压熔断器的分类及用途 （9）PRWG1型。 户外自动跌落式，作为电力输电线路和电 力变压器的短路和过负荷保护使用，同时亦可 作为分、合空载及小负荷电路使用。 （10）PRWG3型。 户外自

54、动跌落式，作为配电线路和配变 压器短路和过负荷保护及隔离电源使用，负荷 型还可作分、合1.3倍负荷电流的开关使用。 （11）RXW0-35/0.5型、RW10-35/0.5型。 户外高压限流式 熔断器，作为电压互感器的短路保护使用。 （12）RXW0-35/210型、RW10-35/210型。 户外高压 限流式熔断器，作为户外用电负荷的短路和过 负荷保护使用。 高压熔断器的技术参数 （1）熔断器的额定电压。它既是绝缘所允许的电压等级，又是熔断器允许的灭弧电压等级。对于限流式熔断器，不允许降低电压等级使用，以免出现大的过电压。 （2）熔断器的额定电流。指一般环境温度（40）下熔断器壳体载流部分和

55、接触部分允许通过的长期最大工作电流。 （3）熔体的额定电流。熔体允许长期通过而不致发生熔断的最大有效电流。该电流可以小于或等于熔断器的额定电流，但不能超过。 （4）熔断器的开断电流。熔断器所能正常开断的最大电流。若被开断的电流大于此电流时，有可能导致熔断器损坏，由于电弧不能熄灭引起相间短路。 户内式高压熔断器 图3-25所示为RN5型熔断器，这种熔断器主要由熔管、接触座支柱绝缘子和底座组成。 图3-26为熔体管的结构示意图。熔体管由熔管（瓷管）、端盖、顶盖、陶瓷芯、熔体和石英砂等组成。熔管用滑石陶瓷或高频陶瓷制成，具有较高的机械强度和耐热性能。熔管不仅是灭弧装置的主要组成部分，而且还起着支持和

56、保护熔体的作用。端盖用铜制成，熔体通过端盖与接触座接触组成导电回路。顶盖也用铜制成，用来封闭熔管。充入熔管的石英砂形成大量细小的固体介质狭缝狭沟，对电弧起分割、冷却和表面吸附（带电粒子）作用，同时缝隙内骤增的气体压力也对电弧起强烈的去游离作用，所以电弧被迅速熄灭。 户内式高压熔断器结构图 户外式高压熔断器 1. RW3-10型跌落式熔断器 户外跌落式熔断器主要作用是作为电力输电线路和电力变压器短路和过负荷保护使用。 图3-27所示为RW3-10型跌落式熔断器。上静触头和下静触头分别固定在瓷绝缘子的上下端。鸭嘴罩可绕销轴O1转动，合闸时，鸭嘴罩里的抵舌（搭钩）卡住上动触头同时并施加接触压力。一旦

57、熔体熔断，熔管上端的上动触头就失去了熔体的拉力，在销轴弹簧的作用下，绕销轴O2向下转动，脱开鸭嘴罩里的抵舌，熔管在自身重力的作用下绕轴O3转动而跌落。 熔管由层卷纸板或环氧玻璃钢制成，两端开口，内壁衬以石棉套，既防止电弧烧伤熔管，还具有吸湿性。熔体熔断后，在电弧高温作用下，熔管内壁分解产生的氢气、二氧化碳等向管的两端喷出，对电弧产生纵吹作用，使其在过零时熄灭。 RW3-10型跌落式熔断器 2. RW10-35型熔断器 这种熔断器属于高压限流型，具有体积小、重量轻、灭弧性能好、限流能力强、断流容量大等优点。该型熔断器由熔管、瓷套、紧固法兰以及棒形支持绝缘子等组成。熔管装于瓷套内，熔体放在充满石英

58、砂填料的熔管内，由于灭弧能力强，具有限流作用。 户外式高压熔断器第六节 高 压 负 荷 开 关一、高压负荷开关的用途和类型 高压负荷开关的用途 高压负荷开关的分类和型号二、户内型负荷开关三、户外型负荷开关 高压负荷开关的用途 高压负荷开关是一种结构简单，具有一定开断和关合能力的开关电器。它具有灭弧装置和一定的分合闸速度，能开断正常的负荷电流和过负荷电流，也能关合一定的短路电流，但不能开断短路电流。因此，高压负荷开关可用于控制供电线路的负荷电流，也可用来控制空载线路、空载变压器及电容器等。 高压负荷开关在分闸时有明显的断口，可起到隔离开关的作用，与高压熔断器串联使用，前者作为操作电器投切电路的正

59、常负荷电流，而后者作为保护电器开断电路的短路电流及过负荷电流。 高压负荷开关的分类 （1）按使用地点分为户内型和户外型。 （2）按灭弧方式的不同，可以分为产气式、压气式、压缩空气式、油浸式、真空式、SF6式等，近年来，真空式发展很快，在配电网中得到了广泛应用。 （3）按是否带熔断器可分为带熔断器和不带熔断器。 高压负荷开关的类型 一单元：F，表示负荷开关；Z，表示真空负荷开关。 二单元：N，户内型；W，户外型。 三单元；设计序号。 四单元：额定电压。 五单元：操动机构代号，有D表示电动操动机构，无D手动。 六单元：熔断器代号，有R表示带熔断器，无R不带熔断器。 七单元：S，表示熔断器装在开关上

60、端，没S时装在下端。 八单元：额定工作电流，A。 九单元：额定开断电流，kA。 户内型高压负荷开关 图3-29所示为FN4-10/600型户内高压真空负荷开关外形及安装尺寸。采用落地式结构，真空灭弧室装在上部，操动机构装设在下面，机构部分就是基座。在基座底板上前后对称地竖立着两排绝缘杆，用来固定和支撑中间的绝缘板。在这块绝缘板上按三角位置排列，又竖立三组绝缘杆（共计9根），每一组绝缘板上分别装着压板，真空灭弧室就垂直被压在压板和中间绝缘板之间。 电磁操动机构通过3个环氧树脂绝缘子拉杆，使3个真空灭弧室的动触头同时动作，接通或断开电路。在合闸位置时，压缩联接头内的弹簧，使触头保持一定的接触压力。