高压断路器培训

发电厂和变电所的一次设备6.1高压断路器教学内容本节教学内容一、高压断路器的定义二、高压断路器的作用和功能三、高压断路器的基本结构四、高压断路器的基本类型五、高压断路器的技术参数六、高压断路器的型号含义七、高压断路器的基本结构和灭弧过程首页一、高压断路器的定义

额定电压为3kV及以上，能够关合、承载和开断运行状态的正常电流，并能在规定时间内关合、承载和开断规定的异常电流（如短路电流、过负荷电流）的开关电器称为高压断路器。首页

高压断路器的定义二、高压断路器的作用和功能

1.高压断路器具有两方面的作用：

根据电网运行要求，将一部分电气设备及线路投入或退出运行状态、转为备用或检修状态

在电气设备或线路发生故障时，通过继电保护装置及自动装置使断路器动作，将故障部分从电网中迅速切除，防止事故扩大，保证电网的无故障部分得以正常运行（2）保护作用（1）控制作用2.高压断路器具有以下功能（1）导电

在正常的闭合状态时应为良好的导体，不仅对正常的电流，而且对规定的短路电流也应能承受其发热和电动力的作用，保持可靠地接通状态（2）绝缘

相与相之间、相对地之间及断口之间具有良好的绝缘性能，能长期耐受最高工作电压，短时耐受大气过电压及操作过电压二、高压断路器的作用和功能

（3）开断

在闭合状态的任何时刻，应能在不发生危险过电压的条件下，在尽可能短的时间内安全地开断规定的短路电流（4）关合

在开断状态的任何时刻，应能在断路器触头不发生熔焊的条件下，在短时间内安全地闭合规定的短路电流二、高压断路器的作用和功能

高压断路器具有的基本结构:（1）通断元件（2）操动机构

执行接通或断开电路的任务。其核心部分是触头，而是否具有灭弧装置或灭弧能力的大小则决定了开关的开断能力

向通断元件提供分、合闸操作的能量，实现各种规定的顺序操作，并维持开关的合闸状态三、高压断路器的基本结构

（3）传动机构

把操动机构提供操作能量及发出的操作命令传递给通断元件（4）绝缘支撑元件

支撑固定通断元件，并实现与各结构部分之间的绝缘作用（5）基座

用于支撑、固定和安装开关电器的各结构部分，使之成为一个整体三、高压断路器的基本结构

三、高压断路器的基本结构通断元件基座绝缘支撑元件中间传动机构操动机构四、高压断路器的基本类型

高压断路器按灭弧介质的不同分类采用绝缘油作为灭弧介质的断路器。

采用压缩空气作为灭弧介质及操作机构能源的断路器。

在真空中开断电流，利用真空的高绝缘强度来实现灭弧的断路器。（3）真空断路器（2）压缩空气断路器（1）油断路器②户外式（4）六氟化硫（SF6）断路器

采用具有优良灭弧性能的SF6气体作为灭弧介质的断路器。按其安装地点的不同—①户内式四、高压断路器的基本类型

五、高压断路器的技术参数

（1）额定电压（kV）

保证断路器长时间正常运行能承受的工作电压（线电压）

我国采用的额定电压等级：3、6、10、35、60、110、220、330、500、750、1000kV等（2）最高工作电压（kV）

我国采用的最高电压有：3.6、7.2、12、40.5、72.5、126、252、363、550、800、1200kV等

通常规定，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及以上的设备规定为额定电压的1.1倍五、高压断路器的技术参数（3）额定电流（A）

断路器在规定的基准环境温度下允许长期通过的最大工作电流有效值

我国采用的额定电流有：200、400、630、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A等五、高压断路器的技术参数（4）额定短路开断电流（kA）

在额定电压下，断路器能可靠开断的最大短路电流有效值。当电压不等于额定电压时，断路器能可靠开断的最大电流，称为该电压下的开断电流。在电压低于额定电压时，开断电流可以比额定开断电流大，称其最大值为极限开断电流。

我国规定的高压断路器的额定开断电流为：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等五、高压断路器的技术参数五、高压断路器的技术参数

（5）额定关合电流（kA）

在额定电压下，断路器能可靠地闭合的最大短路电流峰值。额定关合电流反映断路器关合短路故障的能力，主要决定于断路器灭弧装置的性能、触头构造及操动机构的型式。（6）额定热稳定电流（kA）

额定热稳定电流表明断路器承受短路电流热效应的能力，其值等于额定短路开断电流

断路器在规定时间（通常为4s）内允许通过的最大短路电流有效值。五、高压断路器的技术参数（7）额定动稳定电流（kA）

断路器在闭合状态下，允许通过的最大短路电流峰值，又称极限通过电流。

额定动稳定电流表明断路器在冲击短路电流的作用下，承受电动力效应的能力，它决定于导体和绝缘等部件的机械强度。

额定动稳定电流大小等于额定关合电流，且等于额定短时耐受电流的2.55倍。五、高压断路器的技术参数（8）合闸时间（s）

断路器从接到合闸命令（合闸回路通电）起到断路器触头刚接触时所经过的时间间隔，称为合闸时间。五、高压断路器的技术参数五、高压断路器的技术参数（9）分闸时间（s）

指断路器接到分闸命令起到灭弧触头刚分离时所经过的时间。

触头分离到各相电弧完全熄灭所经过的时间。1）固有分闸时间t1

2）灭弧时间t2分闸时间是反映断路器开断过程快慢的参数。3）全分闸时间tt

断路器从接到分闸命令起到断路器触头开断至三相电弧完全熄灭时所经过的时间间隔。它等于断路器固有分闸时间与灭弧时间之和。

一般为0.06～0.12S。分闸时间小于0.06S的断路器，称为快速断路器五、高压断路器的技术参数六、高压断路器的型号含义

1234567产品名称；S—少油断路器，D—多油断路器，L—六氟化硫（SF6）断路器，Z—真空断路器，K—压缩空气断路器，Q—自产气断路器，C—磁吹断路器安装地点；N－户内型，W－户外型设计序号额定电压（或最高工作电压）（kV）补充特性：C－手车式，G－改进型，W－防污型，F－分相操作额定电流（A）额定开断电流（kA）

例如：ZN28－12/1250－25，表示户内式真空断路器，设计序号为28，最高工作电压12kV，额定电流我1250A，额定开断电流为25kA。七、高压断路器的基本结构和灭弧过程（一）少油断路器的结构和灭弧过程

少油断路器导电部分间的绝缘是空气和陶瓷绝缘材料或有机绝缘材料，它的灭弧室装在绝缘筒或不接地的金属筒中。35KV少油断路器—户内式或户外式＞35KV少油断路器—户外式＜35KV少油断路器—户内式110KV少油断路器七、高压断路器的基本结构和灭弧过程底架、支柱瓷瓶、中间机构箱、灭弧室、均压电容、接线板、导电板吹弧方式：横吹、纵吹和机械油吹三种方式七、高压断路器的基本结构和灭弧过程

油断路器的优点是结构简单，价格便宜，但油在灭弧过程中容易被碳化，所以检修周期短，维护工作量大，再加上油既会造成环境的污染又容易引发火灾，所以在110KV及以上的电力系统中已有被SF6断路器取代的趋势，而且在10KV系统中也有被真空断路器取代的趋势。七、高压断路器的基本结构和灭弧过程七、高压断路器的基本结构和灭弧过程（二）真空断路器

利用高真空作为内绝缘和灭弧介质。高真空其气体稀薄，气体分子少，分子的平均自由行程大，发生碰撞的机率很小，即真空间隙的绝缘强度远比空气高。同时由于真空的原因，弧柱中的带电质点扩散的速度也是很快的，所以电弧很容易熄灭。1.原理：

在真空容器中进行电流开断与关合的电器七、高压断路器的基本结构和灭弧过程2.基本结构和灭弧过程：2-6-3真空灭弧室的原理结构

1-动触杆；2-波纹管；3-外壳；4-动触头；5-屏蔽罩；6-静触头七、高压断路器的基本结构和灭弧过程

（1）结构：真空灭弧室的所有灭弧零件都密封在一个绝缘容器内。容器外壳由玻璃或陶瓷做成。动触杆和动触头的密封靠波纹管实现，波纹管一般由不锈钢制成。金属屏蔽罩作用是防止电弧区飞散的金属蒸汽和金属飞屑凝结在绝缘容器的内壁上而使绝缘降低。同时它又是金属蒸汽的有效凝聚面，能够提高开断性能。（2）灭弧：真空断路器触头的开距很小，当电压为10KV时，只有12mm±1mm。触头结构形式目前多是螺旋式叶片触头和枕状触头，二者均属磁吹触头，即利用电弧电流本身产生的磁场驱使电弧运动，以熄灭电弧。七、高压断路器的基本结构和灭弧过程七、高压断路器的基本结构和灭弧过程ZN28-12系列真空断路器七、高压断路器的基本结构和灭弧过程ZN12-40.5系列户内真空断路器七、高压断路器的基本结构和灭弧过程10KV真空断路器七、高压断路器的基本结构和灭弧过程35KV真空断路器七、高压断路器的基本结构和灭弧过程①寿命长，适于频繁操作。真空开关的触头不氧化，烧损量小，满容量开断次数可达30次以上，而少油断路器满容量开断最多3次即需检修。ZN一10型真空断路器额定电流开断次数为10000次，远高于SNl0—10Ⅰ型少油断路器。3．真空断路器的优点及存在问题

优点：②触头开距与行程小，仅为油断路器开距的1／10左右，这不仅减小灭弧室体积，而且大大减少操动机构的合闸功，并且分合闸速度大，操作噪声及机械振动均小。③燃弧时间短，一般不超过20ms，燃弧时间基本上不受分断电流大小和负载性质的影响。七、高压断路器的基本结构和灭弧过程④可以无油化，防火防爆。由于触头密封在灭弧室内，灭弧过程与外界隔绝，既不受外界污秽的影响，也不污染外界。⑥检修间隔时间长，维护方便。⑤体积小，重量轻，10kV级重量约为少油断路器的一半。七、高压断路器的基本结构和灭弧过程

真空断路器目前存在的弱点和问题：七、高压断路器的基本结构和灭弧过程③容易产生危险的过电压。这个问题正从改进触头材料和结构方面逐步解决。②价格较昂贵，约为相同额定参数的少油断路器价格的4—5倍。①真空灭弧室的真空度保持和有效的指示尚待改进。在通常情况下，真空度在20年内能保持在1.3×10-2Pa以上，但真空度可因某些意外(如外壳破裂、波纹管疲劳而漏气等)而降低，并且尚无很可靠的检测方法。（三）六氟化硫断路器(2)化学性质：SF6在常温下是极为稳定的化合物。因此，长期密封使用SF6气体做灭弧介质的断路器，虽经多次开断灭弧，SF6气体也不会减少或变质。(1)物理性质：六氟化硫为无色、无味、无毒、不可燃且透明的惰性气体1.六氟化硫(SF6)的特性利用SF6气体作为绝缘及灭弧介质的断路器七、高压断路器的基本结构和灭弧过程

（3）绝缘性能：在均匀电场及相同压力下，SF6的绝缘性能为空气的2～3倍。SF6气体是电负性气体，即其分子和原子具有很强的吸附自由电子的能力，可以大量吸附弧隙中参与导电的自由电子，生成负离子。由于负离子的运动要比自由电子慢得多，因此很容易和正离子复合成中性的分子和原子，大大加快了电流过零时的弧隙介质强度的恢复。七、高压断路器的基本结构和灭弧过程（4）灭弧性能：SF6气体具有很强的灭弧能力，在静止的SF6气体中，其开断能力要比空气大100倍。七、高压断路器的基本结构和灭弧过程③SF6气体电负性能强。电流过零后，介质绝缘强度恢复很快，其恢复时间常数只有空气的1%，即它的灭弧能力比空气高100倍。②弧柱的导电率高，燃弧电压很低，弧柱的能量较小；①散热能力强；

SF6气体具有良好的灭弧性能的原因：七、高压断路器的基本结构和灭弧过程110KVSF6断路器七、高压断路器的基本结构和灭弧过程2.SF6断路器的优缺点：⑥发展SF6全封闭式组合电器(GasInsulatedSwitchgear)，可以大大减少变电所占地面积。⑤无火灾危险，无噪声公害。④开断性能优异。③允许开断次数多，电寿命长，检修间隔周期长。②开断能力大，通流能力强。①单断口耐压高(可达400kV)