低中高压断路器简介课件

低中高压断路器简介3110160014电接触理论课程提纲绪论低压断路器（原理、类型、结构、发展趋势）高压断路器（类型、机构、SF6断路器、发展趋势）中压断路器（真空断路器、中压开关柜、发展趋势）总结电压等级划分低压：1200V及以下（交流）1500V及以下（直流）包括：220V，380V，660V，1140V（交流）220V，440V（直流）中压：3.6KV～40.5KV包括：3.6KV，7.2KV，12KV，24KV，40.5KV高压：40.5KV以上包括：72.5KV，126KV，252kV，363kV，550kV，800kV，1100kV断路器分类低压断路器功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失压时自动分断电路。特点：操作安全，分断能力较高。空气断路器按结构分类：框架式（万能式）ACB、塑壳式（装置式）MCCB【和微断MCB】结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构、基架和外壳等

。低压断路器的图形、文字符号QF低压断路器原理图1．主触头2．锁扣3．过电流脱扣器4．分励脱扣器5．热脱扣器6．失压脱扣器7．按钮过电流脱扣器线路短路or严重过载保护热脱扣器

线路过载保护分励脱扣器远距离操作分闸对电路不起保护作用失压脱扣器电路的欠压或零压保护框架断路器ABB的F、Emax系列、施耐德的M、MT系列、穆勒的IZM系列、西门子的WL系列、国产的DW系列等。所有零件都装在一个绝缘的金属框架内，常为开启式，可装设多种附件，更换触头和部件较为方便。（可分为普通式和限流式）容量大、极限短路分断能力高和足够的短时耐受电流。功能完善但价格贵。多用于作为低压配电系统的主开关，以及重要的、负载较大的主干线的保护。塑壳断路器ABB的lsomaxS、Tmax系列、施耐德的NS、NSX系列、国产的DZ20系列等。所有零件都密封于外壳中，辅助触点、欠压脱扣器以及分励脱扣器等多采用模块化，结构紧凑，基本不能检修。（可分为普通式和限流式）体积小、接触防护好、安装使用方便、价格相对便宜。与ACB比，MCCB的容量小，短路分断能力低，选择性和短时耐受能力差。主要用于未端线路和一些分干线，主要作电动机、小容量配电线路。

微断ABB的S250系列、施耐德的C65系列、国产的DZ47系列等。也是塑壳断路器的一种，因其体积很小把它另列，微断的特点是结构紧凑、接触防护好、安装使用方便、价格便宜。与塑壳式断路器相比容量更小，短路分断能力更低，短时耐受能力更差。主要做微小型电动机、小容量配电线路和照明保护和家用。DW15-1000~4000型断路器低压断路器发展趋势（1）高性能、高可靠、小型化

提高短路分断能力（主要从提高限流能力着手）提高分断可靠性（包括缩小飞弧距离，防止相间飞弧）小型化（改变产品结构）（2）结构模块化、装配积木化、附件齐全

尺寸模数化、安装轨导化、外形尺寸一致、性能协调。内部附件结构模块化、安装积木化，且全系列通用。派生规格及外部附件齐全

。（3）智能化

装配智能脱扣器：保护功能齐全，有外部电路各种故障保护；具有内部故障自诊断及自动报警功能；故障动作记忆及显示；电路参数测定；具有双向通信功能等；能在极短时间内实现选择性保护。高压断路器分类按灭弧介质分为:油断路器，空气断路器，真空断路器，六氟化硫断路器，固体产气断路器，磁吹断路器。按安装地点可分为户内式和户外式两种。按安装方式分：落地式、支持式、悬臂式。按灭弧能量的来源分：自能式（利用电弧自身能量熄灭电弧的方式）、外能式（利用其他能量熄灭电弧的方式）。按用途分：发电机用断路器、输电用断路器、配电用断路器、特殊用途断路器操动机构操动机构：用来提供能量，操动开关分、合闸。根据能量形式的不同，操动机构可分为：

手动操动机构（CS）

电磁操动机构（CD）

电动机操动机构（CJ）

气动操动机构（CQ）

弹簧操动机构（CT）

液压操动机构（CY）等。优点：（1）不需要直流电源；（2）暂时失去电源时仍能操作多次；（3）功率大、动作快、操作平稳。缺点：（1）加工精度要求高；（2）价格较贵。应用：适用于126KV及以上的高压断路器，是发展方向。优点：（1）要求电源的容量小；（2）交、直电源都可用；（3）暂时失去电源时仍能操作一次。缺点：（1）结构较复杂；（2）零部件的加工精度要求高。应用：用于中、小型断路器，是发展方向。SF6气体性质无色、无味、无毒、不会燃烧、化学性能稳定具有优良的灭弧性能，相当于空气的100倍：热化学性能好、电负性强、电弧时间常数小。具有优良的绝缘性能，空气的3倍。分解物有剧毒，必须严格控制水分含量；采用吸附剂吸附分解物和水分。SF6气体优良的绝缘和灭弧性能，使SF6断路器具有如下优点：开断能力强，断口电压使于做得较高，允许连续开断次数较多，适用于频繁操作，噪音小，无火灾危险，机电磨损小等，是一种性能优异的"无维修"断路器。在高压中应用越来越多。SF6断路器灭弧装置按所利用能源的不同：外能式自能式混合式按开断过程中，灭弧装置工作特点的不同：气吹式双压式单压式（压气式）热膨胀式磁吹旋转电弧式（旋弧式）混合式123456定开距式1——压气缸，2——动触头，3、4——主触头，4——压气室，6——固定活塞优点：开距小、电弧短、电弧电压低、能量小，有利于灭弧。电场均匀性好、行程短、结构紧凑。缺点：气体利用率低、灭弧室体积大。变开距式1234567891——静主触头，2——静弧触头，3——喷嘴，

4——动主触头，5——动弧触头，6——压气缸，

7——固定活塞，8——中间触头，9——动触杆变开距SF6断路器的工作原理优点：气体利用率高、喷嘴与动弧触头分开，其形状可根据气流设计，有利于灭弧。开距大、断口电压高。缺点：电弧长、电弧电压高、能量大，对灭弧不利。喷嘴容易被电弧烧伤。旋弧式自能式的一种利用SF6气体中电弧在磁场作用下快速转动而使电弧熄灭。由于SF6灭弧装置是密闭的，为了不增加结构尺寸，通常设计成磁吹作用下电弧的旋转运动，故称为旋弧式灭弧装置。分为在轴向磁场作用下的径向旋弧式和在径向磁场作用下的轴向旋弧式两类。具有自能灭弧室固有缺点。混合式由两种以上灭弧方式综合设计、外能与自能结合的灭弧装置，以有效地利用电弧能量和解决开断大电流和小电流的矛盾。目前采用的有如下几种：（1）热膨胀+压气（助吹）（2）热膨胀+压气（助吹）+助推（3）旋弧+热膨胀+压气（4）旋弧+热膨胀（5）压气+热膨胀SF6断路器的分类按结构分为：瓷柱式、落地罐式和气体封闭组合电器（GIS）。断路器控制箱主母线避雷器电流互感器隔离开关线路PT隔离开关接地刀闸密度继电器高压断路器发展趋势发展特高压、大容量，交、直流断路器小型化、紧凑型智能化、信息化高可靠、少（免）维修环保型

（1.降低操作噪音，符合居民环境要求。2.消除介质泄露（油、气），无污染。3.研究新的介质，改善或取代SF6。）

经济实用型中压断路器真空断路器：利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质的断路器。真空中的绝缘击穿电压，根据电极材料与表面状态的不同而有显著差别。影响真空间隙击穿电压的因素有（1）真空间隙距离；（2）真空度；（3）电极材料；（4）电极表面状况；（5）电极老炼维持真空电弧的是金属蒸气而不是气体分子，真空电弧实为金属蒸气电弧。金属蒸气来自触头材料的蒸发，因此电极材料的特性对真空电弧的性质起支配作用。电极现象是研究真空电弧的出发点和重要内容。

真空电弧扩散型：小电流(几千安)下的真空电弧集聚型：一万安以上大电流的真空电弧电弧电流<100A时->阴极斑点->发射电子和产生金属蒸气->电子与金属蒸气的原于碰撞会游离出新的电子和正离子->向阳极运动过程中还会向径向密度低的地区扩散->呈现出一个圆锥状的微弱发光区域阴极斑点的数量与电弧电流的大小、阴极材料的熔点和热传导系数有关。材料的熔点越低，热传导系数越小，每一斑点通导的电流也越小。真空电弧电弧电流增大->阴极斑点的数量增加->阴极斑点不断消失、不断产生且向边缘扩散(扩散型真空电弧)扩散型电弧的特点：阴极斑点数量多，且不断在阴极表面运动，电弧间隙中同时存在着很多个并联支弧，而阳极表面尚未形成高温的阳极斑点。真空电弧电弧电流大于某一临界值->阴极斑点不再向四周扩散而是集聚在一个或几个较大的面积上并出现阳极斑点(集聚型真空电弧)通常认为出现了集聚型真空电弧形态即意味着达到了极限开断能力。集聚型真空电弧的弧柱区有很高的蒸汽压力，其电弧电压比扩散型有明显增加，使电弧能量更大。真空电弧的熄灭扩散型交流真空电弧：在电流过零后，电极不会再产生新的阴极斑点，间隙的介质强度恢复也十分迅速，因此，若此时触头间距已有足够大，就不会发生重燃现象，一般在电流过零后就可最终熄灭。集聚型交流真空电弧：由于阴极和阳极表面都有面积较大、且有一定深度的熔区，这些熔区仍向弧隙提供大量金属蒸汽，在恢复电压的上升过程中，充满金属蒸汽的弧隙要发生击穿而使电弧重燃。集聚型交流真空电弧难于熄灭，不能用它来开断电流。所以用真空电弧开断较大的交流短路电流时，须采取必要的措施：采用纵向磁吹触头，提高集聚电流值。采用横向磁吹触头，使集聚型电弧快速移动，避免电极表面局部升温；在后半周电流减小时使电弧重新变为扩散型电弧，这样电流过零时就没有阳极斑点。横向磁吹触头杯状触头螺旋槽触头杯状纵磁触头纵向磁吹触头铁芯式纵磁触头线圈式纵磁触头增强型线圈式纵磁触头真空灭弧室1——静端盖板2——静导电杆3——触头4——主屏蔽罩5——绝缘筒6——波纹管屏蔽罩7——动端盖板8——波纹管9——导向套10——动导电杆外壳波纹管屏蔽罩触头决定开断能力和电气寿命，对接式，铜铬合金气密、机械强度、绝缘动态气密、抗疲劳，决定机械寿命主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩和均压屏蔽罩永磁操动机构实质：利用永磁体实现合闸保持和分闸保持（有时作合闸保持而不作分闸保持）的一种形式的电磁操动机构。大大减少机械零件数，简化了结构，提高了可靠性；机械寿命长；具有好的力—行程特性真空断路器的特点（1）真空的绝缘强度高，熄弧能力强，燃弧时间短，全分断时间也短。（2）熄弧时间短，触头电磨损小，因此分断次数多，电寿命长，适于频繁操作，特别适合于切断电容性负载电路，触头不受外界有害气体的侵蚀。（3）触头开距小，减少了操动机构的操作功，机械寿命也长。（4）结构简单，在使用期限内，触头部分不需维修、检查，即使机构需要维修检察，也十分简便，需要的时间很短。（5）体积小，重量轻。（6）环境污染小。开断在密闭容器内进行，电弧生成物不会污染周围环境，操作时也没有严重噪音，没有易燃易爆介质，无爆炸和火灾危险。中压开关柜全称：3.6kV~40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备由一次回路元件（中压断路器、负荷开关、接触器、熔断器、隔离开关、接地开关、互感器等），以及控制、测量、保护、调节装置，内部连接件、辅件、外壳和支持件等组成的成套配电装置，其内的空间以气体或复合绝缘材料作为介质，用作接受和分配电网的三相电能。分类：金属铠装式、间隔式、箱式结构：母线室A，断路器室B，电缆室C，低压室D金属铠装式中压开关柜中压断路器的发展趋势（1）真空取代SF6（2）模块化、一体化（3）永磁机构的发展

零部件数量锐减70%，大大提高了断路器的可靠性和使用寿命，永磁机构的机械寿命一般都在10万次以上。永磁机构的可靠性、安全性、经济性仍达不到要求。研发同步断路器（其基本原理是使真空断路器在电压或电流最有利时刻关合或开断）总结类型介质接触