断路器原理及应用课程课件

开关电器断路器介绍断路器的分类高压断路器主要参数电弧与熄弧原理断路器出现的常见故障SF6气压降应采取的措施交流断路器用于直流电路断路器介绍高压断路器是电力系统重要设备之一，其最大特点就是开断负荷电流和短路电流。它的主要功能是：正常运行时，断开和闭合正常工作电流，改变电力系统运行方式，起控制作用；当电力系统发生故障时，快速切除故障回路，以保证非故障部分正常运行，起保护作用高压断路器由五个部分组成：通断元件，中间传动机构，操动机构，绝缘支撑件以及基座。断路器的分类目前我国断路器型号根据国家技术标准的规定，一般由文字符号和数字按以下方式组成：

其代表意义为：

①—产品字母代号，用下列字母表示：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—产气断路器；C—磁吹断路器。

②—装置地点代号；N—户内，W—户外。

③—设计系列顺序号；以数字1、2、3……表示。

④—额定电压，KV。

⑤—其它补充工作特性标志，G—改进型，F—分相操作。

⑥—额定电流，A。

⑦—额定开断电流，KA。

⑧—特殊环境代号。断路器的分类

油断路器多油式断路器多油式断路器是以绝缘油为灭孤介质及主要绝缘介质的高压断路器，其结构简单、工艺要求低、但体积大、用钢材和绝缘油都比较多，在电压较高时尤其如此，所以已经逐渐被少油式断路器或空气断路器所代替。少油式断路器1-油气分离器2-上出线座

3-灭弧室4-绝缘筒5-动触头杆

6-紫铜滚轮7-下出线座

8-塞杆9-基座10-主轴

11-绝缘拉杆12-分闸弹簧

13-瓣形静触头SF6断路器

SF6断路器采用具有优良灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质，具有开断能力强、动作快、体积小等优点，但金属消耗多，价格较贵。近年来SF6断路器发展很快，在高压和超高压系统中得到广泛应用。尤其以SF6断路器为主体的封闭式组合电器，是高压和超高压电器的重要发展方向。真空断路器

真空断路器是在高度真空中灭弧。真空中的电弧是在触头分离时电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。电弧中的离子和电子迅速向周围空间扩散。当电弧电流到达零值时，触头间的粒子因扩散而消失的数量超过产生的数量时，电弧即不能维持而熄灭。真空断路器开断能力强，开断时间短、体积小、占用面积小、无噪声、无污染、寿命长，可以频繁操作，检修周期长。真空断路器目前在我国的配电系统中已逐渐得到广泛应用。真空断路器真空间隙的绝缘强度与灭弧性性能非常优越,具有结构简单、体积小、重量轻、寿命长、维修量小和适用于频繁操作等特点。真空断路器真空断路器的主要部件的工作原理真空断路器的机械参量开距触头接触压力接触行程平均合闸速度平均分闸速度合闸弹跳时间合、分闸不同期性合、分闸时间回路电阻真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其他部件。真空灭开弧室气密绝缘系统导电系统屏蔽系统触头波纹管与小油断路器的优缺点比较（1．灭弧室开断后介质恢复快，介质不需要冷却和更换，电弧能量低，无损耗，触头压力小。2．断口开距小，一般为9～12mm，合闸所需能量小，使用寿命长，一般可达20年左右。3．开断电流大，触头电损耗小，主回路接触电阻小。具有足够的重合闸操作次数。4．可靠性高，能适用于各种场合；维护量小，维护成本低，仅为少油断路器的1／20左右。（1）容易产生操作过电压,在开断感性电流时,会出现电流截断现象造成较高的过电压,因此要加装过电压吸收装置,这样设备量增加,维护量增加,费用也上升；（2）运行中不易监测真空度；（3）国内产品体系不多；（4）配用的合成绝缘子在火电厂运行易积灰尘,因此,要求厂用电室的环境要相对干净。真空断路器的检查真空断路器运行检查内容（1）每次将开关小车推入(或拉出)工作位置及班中检查时,对于采用玻璃包的要详细检查真空包内铜片是否有氧化变色、壳体有无裂纹,如有氧化变色现象或裂纹,则应更换真空包；若采陶瓷包，主要检查其表面是否有裂纹，有细微的裂纹也应将其更换。（2）检查真空包外壳应无变形。（3）支持绝缘子应无裂痕及放电异声。（4）运行中的真空包应无放电声。一旦出现放电异声,应汇报上级,停止该断路器的运行操作,进行检修。（5）引线接触部分无过热,引线驰度适中。（6）检查各部位螺钉有无松动,弹簧有无损坏。（7）记录(抄录)开断短路电流,通断负荷电流,小电流和空载电流时,断路器的动作次数。空气气断断路路器器空气气断断路路器器是是以以压压缩缩空空气气作作为为灭灭弧弧介介质质，，此此种种介介质质防防火火、、防防爆爆、、无无毒毒、、无无腐腐蚀蚀性性，，取取用用方方便便。。空空气气断断路路器器属属于于他他能能式式断断路路器器，，靠靠压压缩缩空空气气吹吹动动电电弧弧使使之之冷冷却却，，在在电电弧弧达达到到零零值值时时，，迅迅速速将将弧弧道道中中的的离离子子吹吹走走或或使使之之复复合合而而实实现现灭灭弧弧。。空空气气断断路路器器开开断断能能力力强强，，开开断断时时间间短短，，但但结结构构复复杂杂，，工工艺艺要要求求高高，，有有色色金金属属消消耗耗多多。。空气气断断路路器器1-导电电杆杆2-静触触头头座座3-静触触头头4-动触触头头5-导电电板板6-拉杆杆7-静触触头头8-喷口口9-定弧弧触触头头10-排气气阀阀11-排气气孔孔高压压断断路路器器主主要要参参数数额定定电电压压(标称称电电压压)额定定电电流流额定定开开断断电电流流动稳稳定定电电流流关合合电电流流热稳稳定定电电流流和和热热稳稳定定电电流流的的持持续续时时间间合闸闸时时间间与与分分闸闸时时间间操作作循循环环电弧弧与与熄熄弧弧原原理理高压压断断路路器器基基本本工工作作原原理理就就是是灭灭弧弧原原理理。。我我们们知知道道，，当当用用开开关关电电器器断断开开电电路路时时，，只只要要电电路路电电压压不不低低于于10～20V，电电流流不不小小于于80～100mA，开开关关触触头头间间就就会会产产生生电电弧弧。。电电弧弧是是高高温温高高导导电电率率的的游游离离气气体体，，它它不不仅仅对对为为路路器器触触头头损损坏坏严严重重，，而而且且使使电电路路断断开开时时间间延延长长。。电弧弧产产生生与与熄熄灭灭电弧弧的的产产生生和和维维持持是是触触头头间间中中性性质质点点(分子子和和原原子子)被游游离离的的结结果果。。当当触触头头分分离离之之初初，，触触头头间间距距离离很很小小，，电电场场强强度度很很高高(电场场强强度度=电压压/距离离)，当当超超过过3××106V/m时，，阴阴极极表表面面的的电电子子就就会会被被拉拉出出，，形形成成触触头头间间的的自自由由电电子子。。从从阴阴极极表表面面发发射射出出来来的的自自由由电电子子，，在在电电场场力力的的作作用用下下，，向向阳阳极极方方向向作作加加速速运运动动，，不不断断与与其其他他粒粒子子发发生生碰碰撞撞。。当当自自由由电电子子的的动动能能大大于于其其他他粒粒子子的的游游离离能能时时，，就就可可使使其其他他粒粒子子游游形形成成自自由由电电子子正正离离子子。。碰碰撞撞游游离离连连续续进进行行的的结结果果，，导导致致触触头头间间充充满满了了电电子子和和离离子子，，它它具具有有很很大大的的电电导导，，在在外外加加电电压压作作用用下下，，触触头头中中介介质质被被击击穿穿形形成成电电弧弧。。此此时时，，弧弧隙隙的的温温度度很很高高可可达达10000℃，在高温温的作用用下，气气体中中中性质点点不规规则热运运动加速速，具有有足够功功能的中中性质点点相互碰碰撞，游游离出电电子和离离子，这这种现象象称为热热游离离。热游游离维持持电弧的的燃烧。。电弧产生生与熄灭灭由于触头头金属表表面存在在大量自自由电子子，随着着温度的的上升，，使阴阴极表面面不断发发射电子子，在电电场力的的作用下下，向阳阳极作加加速运动动，形成成热电子子发射。。电弧发发生游游离的同同时，还还进行着着使带电电质点减减少的去去游离过过程。其其主要发发生为复复合去游游离和扩扩散去去游离。。复合就就是正、、负电荷荷相互中中和的过过程。由由于电子子质量小小，易于于加速，，其运动动速度约约为离离子的1000倍，二者者相对速速度愈大大，复合合可能性性愈小，，因此电电子与正正离子复复合几率率很小。。通常常电子在在碰撞时时先附着着在中性性质点上上形成负负离子，，然后再再与正离离子复合合。扩散散是指带带电质点点从电电弧内部部逸出而而进入周周围介质质中的现现象。由由于带电电质点的的不规则则热运动动，电弧弧和周围围介质质的温度度差以及及浓度差差的存在在，形成成扩散去去游离。。通通过上述述分析，，可见游游离和去去游离是是电弧燃燃烧中两两个相反反过程，，游离有有助于电电弧燃烧烧，去游游离有有利于电电弧熄灭灭。高压压断路器器就是根根据电弧弧的这一一特性，，采用各各种措施施减弱游游离过程程，加强强去游游离来达达到灭弧弧的目的的。交流电弧弧特性由于交流流电弧的的瞬时值值随时是是不断变变化，电电弧的温温度、直直径及电电弧电压压也随随时间变变化，弧弧柱的热热惯性起起了很大大作用。。所谓热热惯性是是指弧柱柱受热温温升和散散热降温温跟不不上快速速变化的的电流，，因而交交流电弧弧的伏安安特性为为动态特特性。随随着正弦弦交流的的周期性性变化，，交流电电弧也将将随之每每半周过过一次零零。在电电流过零零瞬间间，电源源不供给给电弧能能量，而而电弧却却继续在在散失能能量，弧弧隙间去去游离增增强，加加强弧隙隙冷却，，使弧隙隙介质恢恢复绝缘缘能力，，达到不不会被弧弧隙外加加电压击击穿程度度，则电电流过零零后，电电弧不会会重燃燃。高压压断路器器中的灭灭弧装置置的灭弧弧原理就就是利用用交流电电弧过零零时自然然熄灭这这一特性性，加加强去游游离，使使电弧不不再重燃燃，从而而断开电电路。灭弧的基基本方法法电弧的能能否熄灭灭取决于于弧隙内内部的介介质强度度恢复和和外部部电路加加于弧隙隙上的恢恢复电压压这两个个因素。。而介质质强度恢恢复取决决于游离离和去游游离作用用，增加加弧隙隙去游离离速度和和减小弧弧隙电压压恢复速速度，都都可促使使电弧熄熄灭。因因此，高高压断路路器目前前广泛采采用以以下几种种灭弧方方法断开开电路。。(1)采用气体体或油吹吹灭电弧弧(2)采用多断断口灭弧弧(3)采用并联联电阻/并联电容容(4)采用灭弧弧介质灭灭弧断路器出出现的常常见故障障1、绝缘事事故2、拒动、、误动事事故3、开断与与关合事事故4、截流事事故5、外力及及其它事事故6、真空断断路器的的事故7、SF6高压断路路器的事事故8、隔离开开关的事事故SF6气压降应应采取的的措施1、检查压压力表指指示，检检查是否否漏气，，确定信信号报报出是否否正确。。SF6气体严重重漏泄时时，如感感觉有刺刺激气味味，自感感不适，，应采取取防止中中毒的措措施2、如果检检查没有有漏气，，而属于于长时间间运行中中的气压压下降，，应由专专业人员员带电补补气。如如果检查查有漏气气现象，，且SF6气体压力力下降至至第二报报警值时时，密度度继电器器动作，，报出““合跳闸闸闭锁””或“合合闸闭锁锁”、““分闸闭闭锁”信信号时，，断路器器不能跳跳合闸，，应向调调度员申申请将断断路器停停止运行行，并采采取下列列措施：：

①取取下操作作保险，，挂“禁禁止分闸闸”警告告牌。②②将故故障断路路