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。空气断路器器空气断路器器是以压缩缩空气作为为灭弧介质质，此种介介质防火、、防爆、无无毒、无腐腐蚀性，取取用方便。。空气断路路器属于他他能式断路路器，靠压压缩空气吹吹动电弧使使之冷却，，在电弧达达到零值时时，迅速将将弧道中的的离子吹走走或使之复复合而实现现灭弧。空空气断路器器开断能力力强，开断断时间短，，但结构复复杂，工艺艺要求高，，有色金属属消耗多。。空气断路器器1-导电杆2-静触头座3-静触头4-动触头5-导电板6-拉杆7-静触头8-喷口9-定弧触头10-排气阀11-排气孔高压断路器器主要参数数额定电压(标称电压)额定电流额定开断电电流动稳定电流流关合电流热稳定电流流和热稳定定电流的持持续时间合闸时间与与分闸时间间操作循环电弧与熄弧弧原理高压断路器器基本工作作原理就是是灭弧原理理。我们知知道，当用用开关电器器断开电路路时，只要要电路电压压不低于于10～20V，电流不小小于80～100mA，开关触头头间就会产产生电弧。。电弧是高高温高导电电率的游游离气体，，它不仅对对为路器触触头损坏严严重，而且且使电路断断开时间延延长。电弧产生与与熄灭电弧的产生生和维持是是触头间中中性质点(分子和原子子)被游离的结结果。当触触头分离离之初，触触头间距离离很小，电电场强度很很高(电场强度=电压/距离)，当超过3×106V/m时，阴极表表面的电子子就会被拉拉出，形成成触头间的的自由电子子。从阴极极表面发射射出来的自自由电子，，在电场场力的作用用下，向阳阳极方向作作加速运动动，不断与与其他粒子子发生碰撞撞。当自由由电子的动动能大于于其他粒子子的游离能能时，就可可使其他粒粒子游形成成自由电子子正离子。。碰撞游离离连续进行行的结果果，导致触触头间充满满了电子和和离子，它它具有很大大的电导，，在外加电电压作用下下，触头中中介质被被击穿形成成电弧。此此时，弧隙隙的温度很很高可达10000℃，在高温的的作用下，，气体中中中性质点不不规则热热运动加速速，具有足足够功能的的中性质点点相互碰撞撞，游离出出电子和离离子，这种种现象称为为热游离离。热游离离维持电弧弧的燃烧。。电弧产生与与熄灭由于触头金金属表面存存在大量自自由电子，，随着温度度的上升，，使阴极极表面不断断发射电子子，在电场场力的作用用下，向阳阳极作加速速运动，形形成热电子子发射。电电弧发生生游离的同同时，还进进行着使带带电质点减减少的去游游离过程。。其主要发发生为复合合去游离和和扩散去去游离。复复合就是正正、负电荷荷相互中和和的过程。。由于电子子质量小，，易于加速速，其运动动速度约为为离子的的1000倍，二者相相对速度愈愈大，复合合可能性愈愈小，因此此电子与正正离子复合合几率很小小。通常常电子在碰碰撞时先附附着在中性性质点上形形成负离子子，然后再再与正离子子复合。扩扩散是指带带电质点点从电弧内内部逸出而而进入周围围介质中的的现象。由由于带电质质点的不规规则热运动动，电弧和和周围介质质的温度度差以及浓浓度差的存存在，形成成扩散去游游离。通通过上述述分析，可可见游离和和去游离是是电弧燃烧烧中两个相相反过程，，游离有助助于电弧燃燃烧，去游游离有利利于电弧熄熄灭。高压压断路器就就是根据电电弧的这一一特性，采采用各种措措施减弱游游离过程，，加强去去游离来达达到灭弧的的目的。交流电弧特特性由于交流电电弧的瞬时时值随时是是不断变化化，电弧的的温度、直直径及电弧弧电压也也随时间变变化，弧柱柱的热惯性性起了很大大作用。所所谓热惯性性是指弧柱柱受热温升升和散热降降温跟不不上快速变变化的电流流，因而交交流电弧的的伏安特性性为动态特特性。随着着正弦交流流的周期性性变化，交交流电弧也也将随之每每半周过一一次零。在在电流过零零瞬间，，电源不供供给电弧能能量，而电电弧却继续续在散失能能量，弧隙隙间去游离离增强，加加强弧隙冷冷却，使弧弧隙介质恢恢复绝缘能能力，达到到不会被弧弧隙外加电电压击穿程程度，则电电流过零后后，电弧不不会重燃燃。高压断断路器中的的灭弧装置置的灭弧原原理就是利利用交流电电弧过零时时自然熄灭灭这一特性性，加强强去游离，，使电弧不不再重燃，，从而断开开电路。灭弧的基本本方法电弧的能否否熄灭取决决于弧隙内内部的介质质强度恢复复和外部部电路加于于弧隙上的的恢复电压压这两个因因素。而介介质强度恢恢复取决于于游离和去去游离作用用，增加弧弧隙去游游离速度和和减小弧隙隙电压恢复复速度，都都可促使电电弧熄灭。。因此，高高压断路器器目前广泛泛采用以以下几种灭灭弧方法断断开电路。。(1)采用气体或或油吹灭电电弧(2)采用多断口口灭弧(3)采用并联电电阻/并联电容(4)采用灭弧介介质灭弧断路器出现现的常见故故障1、绝缘事故故2、拒动、误误动事故3、开断与关关合事故4、截流事故故5、外力及其其它事故6、真空断路路器的事故故7、SF6高压断路器器的事故8、隔离开关关的事故SF6气压降应采采取的措施施1、检查压力力表指示，，检查是否否漏气，确确定信号报报出是否否正确。SF6气体严重漏漏泄时，如如感觉有刺刺激气味，，自感不适适，应采取取防止中毒毒的措施2、如果检查查没有漏气气，而属于于长时间运运行中的气气压下降，，应由专业业人员带电电补气。如如果检查有有漏气现象象，且SF6气体压力下下降至第二二报警值时时，密度继继电器动作作，报出““合跳闸闭闭锁”或““合闸闭锁锁”、“分分闸闭锁””信号时，，断路器不不能跳合闸闸，应向调调度员申请请将断路器器停止运行行，并采取取下列措施施：

①取取下操作保保险，挂““禁止分闸闸”警告牌牌。

②将将故障断路路器倒换到到备用母线线上或旁路路母线上，，经母联断断路器或旁旁路断路器器供电。

③设法法带电补气气，不能带带电补气者者，负荷转转移后停电电补气。④④严重缺缺气的断路路器只能作作隔离开关关用。如不不能由母联联断路器或或旁路断路路器代替缺缺气断路器器工作，应应转移负荷荷，把缺气气断路器的的电流降为为零后，再再断开断路路器。交流断路器器用于直流流电路交流断路器器可以派生生为直流电电路的保护，但必须注注意三点改改变：1、过载和短短路保护过载长延时时保护短路保护2、断路器的的附件如分分励脱扣器器、欠电压压脱扣器、、电动操作作机构等；；分励、欠欠电压均为为