断路器基础知识

4.10断断路器考试大纲纲10.1掌掌握断路路器的作作用、功功能、分分类10.2了了解断路路器的主主要性能能与参数数的含义义10.3了了解断路路器常用用的灭弧弧方法10.4了了解断路路器的运运行和维维护工作作要点10.1.1断断路路器的作作用高压断路路器在正正常运行行时用它它接通或或切断负负荷电流流；在电气设设备或线线路发生生短路故故障或严严重过负负荷时，，由继电电保护装装置控制制其自动动迅速地地切断故故障电流流，切断断发生短短路故障障的设备备或线路路，以防防止扩大大事故范范围。10.1.2断断路路器的功功能断路器开开断电路路时，充充分利用用交流电电弧电流流每半周周过零一一次自然然熄弧的的特点，，加强去去游离使使电弧不不再复燃燃。其介介质强度度恢复主主要由断断路器灭灭弧装置置和介质质特性所所决定。。系统电压压恢复过过程可能能是周期期性的或或非同期期性的。。取决于于被开断断电路的的参数。。10.1.3断断路路器的分分类-/型号特征征额额定定断流容容量，MVAS─少油断路路器额额定电流流，AD─多油断路路器派派生标志志K─空气断路路器C─带有手车车装置Q─产气断路路器G─改进型Z─真空断路路器D─带有电磁磁操作结结构L─六氟化硫硫断路器器ⅠⅠ、Ⅱ、、Ⅲ─断断流容量量C─磁吹断路路器额额定电压压，kV安装条件件设设计计序号N─户内W─户外10.1.3断断路路器的分分类1．多油油断路器器：利用用绝缘油油作为灭灭弧介质质、相间间及相对对地绝缘缘介质。。2．少油油断路器器：绝缘缘油只作作灭弧介介质。载载流部分分是借空空气和陶陶器绝缘缘材料或或有机绝绝缘材料料来绝缘缘，灭弧弧方式多多为横向向吹动电电弧。3．空气气断路器器：利用用压缩空空气的吹吹动来熄熄灭电弧弧的。和和控制断断路器的的分合阐阐动作。。4．SF6断路器：：用SF6气体作绝绝缘和灭灭弧介质质。5．磁吹吹式断路路器：当当电弧电电流通过过吹弧线线圈以产产生磁束束来吹弧弧及消弧弧。6．真空空断路器器：利用用真空灭灭弧和绝绝缘，灭灭弧时间间一般只只有半个个周波。。10.2断断路器的的主要性性能与参参数1．额定定电压及及额定电电流（1）额额定电压压指断路器器长期工工作的标标准电压压（对三三相系统统指线电电压）。。电力系系统在运运行中允允许有±±5％的的波动，，断路器器必须适适应在电电压变化化范围内内能长期期工作，，为此断断路器出出厂时都都以最高高工作电电压进行行鉴定。。如：对对3～220kV范围内，，其最高高工作电电压较额额定电压压约高15％左左右；对对330kV以上，规规定最高高工作电电压较额额定电压压高10%。10.2断断路器的的主要性性能与参参数（2）额额定电流流指在额定定频率下下长期通通过此电电流时，，断路器器无损伤伤，且各各部分发发热不超超过长期期工作时时最高允允许发热热温度。。我国规定定额定电电流为：：200、400、630、、（1000））、1250、、1600、（（1500）、、2000、3150、4000、、5000、6300、8000、、10000、、12500、、16000、、20000A。10.2断断路器器的主要性性能与参数数2．额定开开断电流和和额定断流流容量（1）断路路器在开断断操作时，，首先起弧弧的某相电电流称为开开断电流。。在额定电电压下，能能保证正常常开断的最最大短路电电流称为额额定开断电电流。它是是标志断路路器开断能能力的一个个重要参数数。我国规定额额定开断电电流为：1.6、3.15、、6.3、、8、10、12.5、16、20、、25、31.5、、40、50、63、80、、100kA等。10.2断断路器器的主要性性能与参数数（2）把额额定条件下下的开断能能力称为额额定断流容容量。三相相电路的额额定断流容容量，以（MVA）表示。我国根据国国际电工委委员会（IEC）的规定，现现只把额定定开断电流流作为表征征开断能力力的唯一参参数，而断断流容量仅仅作为描述述断路器特特性的一个个数值。10.2断断路器器的主要性性能与参数数3．关合能能力说明断路器器关合短路路故障能力力的参数为为额定关合合电流。其其数值以关关合操作时时，瞬态电电流第一个个大半波峰峰值来表示示，制造部部门对关合合电流一般般取额定开开断电流的的倍倍即（4-10-1）式中————额定关合合电流，kA；——额定开断电电流，kA。断路器关合合短路电流流的能力除除与灭弧装装置性能有有关外，还还与断路器器操动机构构的合闸功功率的大小小有关。10.2断断路器器的主要性性能与参数数4．耐受性性能断路器应具具有足够的的耐受短时时短路电流流作用的能能力，简称称耐受能力力。（1）短时时热电流（（热稳定电电流）在在规定的的时间内（（规定标准准时间为2s，需要大于2s时推荐4s）断路器在合合闸位置，，可能经受受的短时热热电流有效效值（kA），称为短时热热电流（或或短时耐受受电流），，断路器标标准中规定定（4-10-2）短时热电流流通过断路路器时，各各零部件的的温度不应应超过短时时发热最高高允许温度度，且不致致出现触头头熔接或软软化变形，，以及其它它妨碍正常常运行的异异常现象。。允许发热热最高温度度数值随材材料而异。。10.2断断路器器的主要性性能与参数数（2）峰值值耐受电流流峰值值耐受电流流亦称动稳稳定电流，，即在规定定的使用条条件和性能能下，断路路器在合闸闸位置时所所能经受的的电流峰值值。它与关关合电流不不同的是，，峰值耐受受电流是断断路器处于于合闸位置置时通过的的短路电流流，而关合合电流则是是由于断路路器关合短短路故障所所产生的短短路电流。。峰值耐受受电流也是是以短路电电流的第一一个大半波波峰值电流流来表示，，且（4-10-3）峰值耐受电电流反映了了断路器承承受由于短短路电流产产生电动力力的耐受性性能，它决决定断路器器的导电部部分和绝缘缘支撑件的的机械强度度以及触头头的结构形形式。10.2断断路器器的主要性性能与参数数5．操作性性能（1）全开断时间间是指指断路器接接到分闸命命令瞬间起起到电弧熄熄灭为止的的时间间隔隔。即（4-10-4）式中————全开断时时间，s；——分闸时间，，s；从断路器接接到分闸命命令瞬间到到所有相的触触头都分离离的时间间间隔，亦称称为断路器固有分分闸时间；；——燃弧时时间，s；是指某一相相首先起弧弧瞬间到所所有相电弧全全部熄灭的的时间间隔隔。10.2断断路器器的主要性性能与参数数全开断时间间是说明断断路器开断过过程快慢的的主要参数，它它直接影响响故障对设备的的损坏程度度、故障范围、、传输容量量和系统的稳定定性。断路器开断断时间示意意图（2）合闸闸时间处处于分闸闸位置的断断路器，从从接到合闸命令令瞬间起到到所有相的的触头均接接触为止的的时间称为合合闸时间。。10.2断断路器器的主要性性能与参数数6．自动重重合闸性能能自动重合闸闸的操作循循环：分———合合分———合分。。为断断路器开断断故障电路路，从电弧弧熄灭起到到电路重新新接通的时时间，称为为无电流间间隔时间，，一般为0.3s或0.5s；为强送电时时间，一般般为180s。断路器开断断时间与无无电流间隔隔时间之和和称为自动动重合闸时时间。金属短接时时间系指断断路器重合合闸操作后后，触头闭闭合到第二二次触头分分开所需用用的时间。。10.3灭灭弧方方法当高压断路路器开断高高压有载电电路时之所所以产生电电弧，原因因在于触头头本身及其其周围的介介质中含有有大量可被被游离的电电子。当分分断的触头头间存在足足够大的外外施电压条条件下，电电路电流也也达到最小小生弧电流流时，会因因强烈的游游离而产生生电弧。工业配电系系统主要是是交流系统统，所以电电弧也主要要是交流电电弧，其性性质是半个个周期要经经过零值一一次，而电电流过零时时，电弧要要暂时熄灭灭。因此，，大多数交交流开关电电器的灭弧弧方法中，，都利用了了交流电流流过零时电电弧暂时熄熄灭这一特特性。10.3灭灭弧方方法1．速拉灭灭弧当交流电流流经过零值值的瞬间，，拉大触头头间距离，，当触头间间所加电压压不足以击击穿其间距距时，电弧弧就不会重重新点燃。。触头的分分离速度越越快，电弧弧熄灭就越越快，通常常在高压断断路器中装装设强力的的跳脱弹簧簧来加快触触头分开的的速度。10.3灭灭弧方方法2．吹弧灭灭弧法利用外力（（如气流、、油流或电电磁力）来来吹动电弧弧，使电弧弧加速冷却却，同时拉拉长电弧，，降低电弧弧中的电场场强度，加加速电弧的的熄灭，按按吹弧的方方向来分，，有横吹和和纵吹两种种。a）横吹b）纵吹10.3灭灭弧方方法当低压刀开开关迅速拉拉开刀阐时时，不仅迅迅速拉长了了电弧，同同时使本身身回路电流流产生的电电动力作用用于电弧，，吹动电弧弧，使其拉拉长电弧直直到电弧熄熄灭。如果开关利利用专门吹吹弧线圈来来吹动电弧弧，使电弧弧移动，电电弧移动的的力实际上上是电弧电电流在线圈圈磁场中产产生的电动动力。也有的开关关利用铁磁磁物质（钢钢片等），，来吸动电电弧。10.3灭灭弧方方法3．冷却灭灭弧法降低电弧的的温度，使使正负离子子的复合增增强，有助助于电弧迅迅速熄灭，，这是一种种基本的灭灭弧方法。。4．短弧灭灭弧法利用金属片片将长弧切切成若干短短弧，则电电弧上的压压降将近似似地增大若若干倍。当当外施电压压小于电弧弧上的压降降时，则电电弧就不能能维持而迅迅速熄灭。。通常采用用钢灭弧栅栅，让电弧弧进入钢片片，一是利利用了电动动力吹弧，，二是利用用了铁磁吸吸弧，同时时钢片对电电弧还有冷冷却作用。。10.3灭灭弧弧方方法法5．．狭狭缝缝灭灭弧弧法法电弧弧在在固固体体介介质质所所形形成成的的窄窄沟沟内内燃燃烧烧，，将将电电弧弧冷冷却却，，同同时时电电弧弧在在狭狭缝缝窄窄沟沟中中燃燃烧烧，，压压力力增增大大，，有有利利于于电电弧弧的的熄熄灭灭。。有有的的熔熔丝丝在在熔熔管管内内充充填填石石英英砂砂，，就就是是利利用用这这种种狭狭沟沟灭灭弧弧原原理理，，还还有有一一种种用用耐耐弧弧的的绝绝缘缘材材料料（（陶陶瓷瓷类类））制制成成灭灭弧弧栅栅，，也也是是利利用用了了这这种种灭灭弧弧原原理理。。10.3灭灭弧方法6．真空灭弧弧法真空具有较高高的绝缘强度度，如果将开开关触头装置置置于真空容容器，则在电电流过零时，，即能熄灭电电弧。为防止止产生过电压压，应当不使使触头分开时时，电流突变变为零。一般般应在触头间间产生少量金金属蒸汽，形形成电弧通道道。当交流电电流自然下降降过零前后，，这些等离子子态的金属蒸蒸汽便在真空空中迅速飞散散而熄灭电弧弧。10.4.1高压断断路器的操作作要求1．正常操作作的要求（1）新装或或大修后的断断路器，投运运前必须验收收合格才能施施加运行电压压。（2）断法器器的分、合闸闸指示器应指指示正确，且且与当时实际际运行相符。。（3）断路器器接线板的连连接处或其它它必要的地方方应有监视运运行温度的措措施，如示温温蜡片等。（4）断路器器金属外壳接接地良好且有有明显的接地地标志，接地地体的截面积积符合规程要要求。（5）油断路路器的油色应应正常，油位位应在油位指指示的上、下下限油位监视视线中，绝缘缘油牌号和性性能应满足当当地最低气温温的要来，油油质合格。（6）六氟化化硫断路器，，为监视其气气体压力，应应装有密度继继电器或压力力表，并附有有压力表和压压力温度关系系曲线，其有有SF6气体补气接口口。（7）真空断断路器应配有有限制操作过过电压的保护护装置。10.4.1高压断断路器的操作作要求2.断路器器操作机构的的要求（1）操作机机构动作电压压应满足：低低于额定电压压的30％时时不动作；高高于额定电压压的65％时时可靠动作。。（2）机构箱箱应具有防尘尘、防潮、防防小动物进入入及通风措施施，液压与气气动机构应有有加热装置和和恒温控制措措施。（3）电磁操操作机构的合合闸电源应保保持稳定。运运行中电源电电压如有变化化，其电压不不低于额定电电压的80％％，最高不得得高于额定电电压的110％。（4）液压操操作机构应具具有防“失压压慢分”装置置，并用有防防“失压慢分分”的机构卡卡具。所谓““失压慢分””是指液压操操作机因某种种原因压力降降到零，然后后重新启动油油泵打压时，，造成断路器器缓慢分闸、、采用液压或或气动机构时时，其工作压压力大于1MPa（表压）时，应应有压力释放放装置。（5）弹簧操操作机构在断断路器合闸释释放能量后，，应能自动再再次储能。10.4.1高压断断路器的操作作要求3．故障状态态下的操作要要求：（1）断路器器在运行中，，由于某种原原因造成油断断路器严重缺缺油，六氟化化硫断路器气气体压力异常常（如突然降降至零等），，严禁对断路路器进行停、、送电操作，，应立即断开开故障断路器器的控制电源源，及时采取取措施，将故故障断路器退退出运行。（2）分相操操作的断路器器操作时，发发生非全相合合闸，应立即即将已合上相相拉开，重新新操作合闸一一次，如仍不不正常，则应应拉开合上相相后汇报，上上级派员处理理。当发生非非全相分闸时时，应立即拉拉开故障开关关控制电源，，手动操作将将拒动相分闸闸。（3）严禁将将有拒跳或合合闸不可靠的的断路器投入入运行。10.4.2高压断断路器的异常常运行1.油断断路器（1）油断路路器声音异常常（2）油断路路器油位异常常（3）油断路路器油质发黑黑（4）断路器器过热（5）跳合闸闸线圈冒烟（6）断路器器跳合闸不同同期10.4.2高压断断路器的异常常运行2．真空断路路器常见异常常运行（1）电动合合不上闸（2）合闸合合空（3）电动不不脱扣（4）分合闸闸不可靠（5）合闸线线圈烧毁（6）分闸线线圈烧毁（7）辅助开开关烧毁10.4.2高压断断路器的异常常运行3．六氟化硫硫断路器常见见异常运行（1）泄漏气气体（2）闪络放放电。（3）分合闸闸不可靠10.4.3高压断断路器的故障障1．应停电处处理的情况（1）严重漏漏油，油标管管中已看不见见油位。（2）本体或或连接处过热热变色或烧红红。（3）支持绝绝缘子断裂或或套管炸裂。。（4）绝缘子子严重放电。。（5）SF6断路器的气体体压力值低于于闭锁值。（6）液压机机构的压力值值低于闭锁值值。（7）弹簧机机构和弹簧拉拉力不够，闭闭锁信号不能能复归。（8）气动机机构的气压低低于闭锁值。。10.4.3高压断断路器的故障障2．10～35kV的少油断路器器合闸后支持持绝缘子断裂裂3．10～35kV的少油断路器器拉杆绝缘子子断裂或拉杆杆销子脱落4．油断路器器严重缺油5．油断路器器着火6．断路器误误跳闸7．断路器拒拒绝合闸8．真空断路路器真空度下下降9．SF6断路器漏气10．操作机机构故障10.5低低压断路器器低压断路器用用作交、直流流线路的过载载、短路保护护，被广泛应应用于建筑照照明、动力配配电线路、用用电设备作为为控制开关和和保护设备，，也可用于不不频繁起动电电动机以及操操作或转换电电路。10.5低低压断路器器1．种类（1）万能式式断路器（2）塑料外外壳式断路器器（3）电动斥斥力式限流断断路器（4）剩余电电流保护断路路器（5）直流快快速断路器（6）灭磁断断路器10.5低低压断路器器2．低压断路路器的选用要要点表示低压断路路器性能的主主要指标有分分断能力和保保护特性。分断能力是指指开关在指定定的使用和工工作条件及在在规定的电压压下接通和分分断的最大电电流值（kA）。保护特性主要要分为过电流流保护、过载载保护和欠电电压保护三种种。10.5低低压断路器器（1）额定电电压断路器的额定定电压应大于于线路额定电电压。主要是是交流380V或直流220V的供电系统。。按线路额定定电压进行选选择时应满足足下列条件：：（4-10-5）式中———低压压断路器的额额定电压，V；——线路的额定电电压，V。10.5低低压断路器器（2）额定电电流断路器的额定定电流与过电电流脱扣器的的额定电流应应大于线路计计算负荷电流流。当按线路路的计算电流流选择时，应应能满足下式式：（4-10-6）式中———低压压断路器的额额定电流，A；——线路的计算电电流或实际电电流，A。如果环境温度度低于+40℃，则电器器产品温度每每低1℃，允允许电流比额额定电流值增增加0.5%。但增加总总数不得超过过20％。10.5低低压断路器器断路器的保护护定值（1）长延时时脱扣器的电电流整定值，，动作时间可可以不小于10s；长延时脱扣器器只能作过载载保护。（2）短延时时脱扣器的电电流整定值，，动作时间约约为0.1～～0.4s；短延时脱扣器器可以作短路路保护，也可可以作过载保保护。（3）瞬时脱脱扣器的电流流整定值，其其动作时间约约为0.02s。瞬时脱扣器一一般用作短路路保护。10.5低低压断路器器（3）瞬时过过电流脱扣器器的整定电流流瞬时脱扣器的的动作时间为为0.02s左右。瞬时或短时过过电流脱扣器器的整定电流流应能躲开线线路的尖峰电电流。1）负载是单单台电动机，，整定电流按按下式计算（4-10-7）式中———瞬时或或短时过电流流脱扣器整定定电流值，A；——可靠系数，对对动作时间大大于0.02s的断路器，K取1.35，，对动作时间间小于0.02s的断路器K取1.7～2.0；——电动机的的起动电流，，A。10.5低低压断路器2）当配电线线路不考虑电电动机的起动动电流时，按按下式计算整整定值（4-10-8）式中———配电电线路的尖峰峰电流，A；——可靠系数，一一般取1.35。3）当配电线线路考虑电动动机的起动电电流时，按下下式计算整定定值（4-10-9）式中———正常常工作电流和和可能出现的的自起动电机机的起动电流的的总和，A。10.5低低压断路器器（3）短时过电流脱脱扣器的整定定电流确定本级断路路器短延时过过电流脱扣器器动作电流的的整定，应与与下一级开关关整定电流选选择性配合。。本级动作整整定电流应大大于或等于下下一级低压断断路器短延时时或瞬时动作作整定值的1.2倍。若若下一级有多多条分支线，，则取各分支支路低压断路路器中最大整整定值的1.2倍。10.5低低压断路器器（4）长延时时过电流脱扣扣器整定电流流长延时过电流流脱扣器整定定电流应大于于线路中计算算电流（4-10-9）式中———过电电流脱扣器的的长延时动作作整定电流值，A；——可靠系数，一一般取1.1；——线路的计计算电流，单单台电动机是是指电动机的额定定电流，A。10.5低低压断路器器校验一：长延延时过电流脱脱扣器在配电电线路过载时时的可靠性。。如对电动机机进行保护，，则电动机在在过载20％时应使保保护装置动作作；校验二：在配配电线路出