第三章 高压开关电器

▉ 高压断路器的技术参数
5．额定断流容量（SNbr） 额定断流容量也表征断路器的开断能力。在三相系统中，它 和额定开断电流的关系为
SNbr 3UNINbr
式中 UN为断路器所在电网的额定电压，ＩNbr为断路器的额 定开断电流，由于UN不是残压，故额定断流容量不是断路 器开断时的实际容量。
6．关合电流（iNcl） 保证断路器能关合短路而不致于发生触头熔焊或其它损 伤，所允许接通的最大短路电流。
▉ 高压断路器的技术参数
1．额定电压（UN）
2．最高工作电压
3. 额定电流（ＩN）
4．额定开断电流（ＩN br）
5．额定断流容量（SNbr）
6．关合电流（iNcl）
7．动稳定电流（ies）
8．热稳定电流（it）
9．全开断（分闸）时间（tkd）
10．合闸时间
11．操作循环
▉ 高压断路器的技术参数
1．额定电压（UN） 额定电压是指断路器长时间运行时能承受的正常工作电 压。它不仅决定了断路器的绝缘水平，而且在相当程度上决 定了断路器的总体尺寸。 2．最高工作电压 由于电网不同地点的电压可能高出额定电压10％左右， 故制造厂规定了断路器的最高工作电压。对于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的 设备，规定为1.1倍。
▉ 高压真空断路器的灭弧室
（1）外壳。 外壳是真空灭弧室的密封容器，它不仅要 容纳和支持灭弧室内的各种部件，而且当动、静触头在断开 位置时起绝缘作用。因此，整个外壳通常由绝缘材料和金属 组成。对外壳的要求首先是气密封要好；其次是要有一定的 机械强度；再是有良好的绝缘性能。
（2）波纹管。 波纹管既要保证灭弧室完全密封，又要 在灭弧室外部操动时使触头作分合运动。常用的波纹管有液 压成形和膜片焊接两种形式。所用材料以不锈钢为最好。波 纹管的侧壁可在轴向上伸缩，其允许伸缩量决定了灭弧室所 能获得的触头最大开距。一般情况下，波纹管的疲劳寿命也 决定了灭弧室的机械寿命。
合分——合闸后立即分闸的动作； θ——无电流间隔时间，标准值为0.3s或0.5s； t——强送电时间，标准时间为180s。
▉ 高压断路器的型号
第一单元是产品字母代号：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—自产气断路器；C—磁吹断路器。
第二单元 是装设地点代号：N—户内式；W—户外式。
▉ 高压断路器的技术特点
（4）真空断路器。 可连续多次操作，开断性能好；灭弧 迅速，开断时间短；开断电流及断口电压不易做得很高；无 火灾危险；开距小，约为同等电压油断路器触头开距的1/10 左右；所需操作能量小；开断时产生的电弧能量小；灭弧室 的机械寿命和电气寿命都很高。
（5）六氟化硫断路器。 额定电流和开断电流都可以做得 很大；开断性能好，适合于各种工况开断；SF6气体灭弧、 绝缘性能好，故断口电压可做得较高；断口开距小。
2.技术性能特点 （1）多油断路器。 额定电流不易做得很大；开断小电 流时，燃弧时间较长；开断电路的速度较慢；油量多，有发 生爆炸和火灾的危险性。 （2）少油断路器。 开断电流大，10kV等级可通过加并 联回路以提高额定电流；110kV及以上电压等级时采用积木 结构；全开断时间较短；增加压油活塞装置加强机械油吹后， 提高开断小电流的能力；存在火灾危险。 （3）压缩空气断路器 额定电流和开断电流都可以做得 很大，适合开断大容量电路；动作快，全开断时间短；快速 自动重合闸时断流容量不降低；无火灾危险。
落地式缺点：总体高度较高，操动机构检修不方便。
▉ 高压真空断路器的分类
（２）悬挂式 真空断路器，是将真空灭弧室用绝缘子悬 挂在底座框架前方，而操动机构设置在后方（即框架内部）， 前后两部分用（绝缘传动）杆连接起来。图3-7所示为ZN2810型断路器外型图，它采用悬挂式结构，真空断路器装在一个 手车上，主要由机架、真空灭弧室及传动系统 组成。
▉ 高压断路器的技术参数
3. 额定电流（ＩN）
额定电流是指铭牌上标明的断路器可长期通过的工作电 流。断路器长期通过额定电流时，各部分的发热温度不会超 过允许值。额定电流也决定断路器触头及导电部分的截面。
4．额定开断电流（ＩN br）
额定开断电流是指断路器在额定电压下能正常开断的最 大短路电流的有效值。它表征断路器的开断能力。开断电流 与电压有关。当电压不等于额定电压时，断路器能可靠切断 的最大短路电流有效值，称为该电压下的开断电流。当电压 低于额定电压时，开断电流比额定开断电流有所增大。
▉ 高压断路器的运行维护特点
3 . 运行维护特点 （1）多油断路器。 运行维护简单；噪声低；检修周期 短；需配备一套油处理装置。 （2）少油断路器。 运行经验丰富，易于维护；噪声低； 油质容易劣化；需配备一套油处理装置。 （3）压缩空气断路器。 维修周期长；噪声较大；无火 灾危险；需要一套压缩空气装置作为气源；运行费用大。 （4）真空断路器。 运行维护简单，灭弧室不需要检修； 噪声低；运行费用低；无火灾和爆炸危险。 （5）六氟化硫断路器。维护工作量小； 噪声低；检修 周期长；运行稳定，安全可靠，寿命长；可频繁操作。
▉ 高压真空断路器概述
真空断路器利用真空度约为10-4Pa（在运行过程中不低 于10-2Pa）的高真空作为内绝缘和灭弧介质。真空间隙的气 体稀薄，分子的自由行程较大，发生碰撞游离的几率很小。 所以，真空击穿产生电弧，是由触头蒸发出来的金属蒸气帮 助形成的。
随着冶金等技术的不断进步，真空断路器的制造水平不 断提高，在60年代制成能开断20kA的真空断路器，70年代制 造出开断能力达60～80kA，电压等级为10～35kV的真空断路 器，使真空断路器35kV及以下电压等级中处于优势地位。
屏蔽罩的导热性能越好，其表面冷却电弧的能力也就越 好。因此，制造屏蔽罩常用材料为无氧铜、不锈钢和玻璃， 铜是最常用的。
▉ 高压真空断路器的灭弧室
（4）触头。 触头是真空灭弧室内最为重要的元件，灭弧 室的开断能力和电气寿命主要由触头状况来决定。目前真空灭 弧室的触头系统，就接触方式而言，都是对接式的。根据触头 开断时灭弧的基本原理的不同，可分为非磁吹触头和磁吹触头 两大类。
▉ 高压断路器的技术参数
9．全开断（分闸）时间（tkd） 全开断时间是指断路器接到分闸命令瞬间起到各相电弧
完全熄灭为止的时间间隔，它包括断路器固有分闸时间tgf和
燃弧时间t分闸时间是指断路器接到分闸命令瞬间到各
相触头刚刚分离的时间；燃弧时间是指断路器触头分离瞬间
▉ 高压断路器的基本结构
真空断路器是由真空灭弧 室、绝缘支撑、传动机构、操 动机构、机座（框架）等组成， 如图3-6所示。导电回路由导 电夹、软连接、出线板通过灭 弧室两端组成。
真空断路器的固定方式不 受安装角度限制，即可以水平 安装，又可以垂直安装，还可 以任意角度安装。
▉ 高压真空断路器的分类
1. 结构特点 （1）多油断路器。 结构简单，制造方便，便于在套管上 加装电流互感器，配套性强；耗钢、耗油量大、体积大、重 量重；属自能式灭弧结构。 （2）少油断路器。 结构简单，制造方便，可配用各种操 动机构；比多油断路器油量少、重量轻；采用积木式结构， 便于制成各种电压等级产品。 （3）压缩空气断路器。 结构比较复杂，工艺和材料要求 高；有色金属消耗量大、价格高；需要装设专用的空气压缩 系统；操动机构与断路器合为一体；体积和重量比较轻。
▉高压断路器的结构特点
（4）真空断路器。 灭弧室材料及工艺要求高；体积小、 重量轻；触头不易氧化；灭弧室的机械强度比较差，不能承 受较大的冲击振动。
（5）六氟化硫断路器。 结构简单，工艺及密封要求严 格，对材料要求高；体积小、重量轻；用于封闭式组合电器 时，可大量节省占地面积。
▉高压断路器的技术特点
第三单元 是设计序号。
第四单元 是额定电压，kV。
第五单元 是补充工作特性标志：G—改进型；F—分相操作。
第六单元 是额定电流，A。 第七单元 是额定开断电流，kA。
▉ 高压真空断路器
1. 高压真空断路器概述 2. 高压真空断路器的结构 3. 高压真空断路器的分类 4.高压真空断路器的灭弧室 5. 真空断路器的操作过电压及抑制方法
▉ 高压真空断路器的操作过电压
用真空断路器断开电路时，可能会出现操作过电压，主 要形式有：截流过电压，所谓截流就是强制交流电流在自然 过零前突然过零的现象，由于电路中存在电感，因此会发生 过电压；切断电容性负载时的过电压，这是因熄弧后间隙发 生重击穿而引起的。所以，真空断路器的重击穿几率越小越 好；高频多次重燃过电压，断路器开断感性电流时，当间隙 被击穿后电弧重燃，因电路参数影响，击穿后电流中含有高 频分量。当高频分量的幅值很大时，受其影响，间隙被反复 击穿，使负载侧的电压不断升高，从而产生较高的过电压。
▉ 高压真空断路器的灭弧室
（3）屏蔽罩。 触头周围的屏蔽罩主要是用来吸附燃弧 时触头上蒸发的金属蒸气，防止绝缘外壳因金属蒸气的污染 而引起绝缘强度降低和绝缘破坏，同时，也有利于熄弧后弧 隙介质强度的迅速恢复。屏蔽罩还能起到使灭弧室内部电压 均匀分布的作用。在波纹管外面用屏蔽罩，可使波纹管免遭 金属蒸气的烧损。
▉ 高压断路器的技术参数
7．动稳定电流（ies） 动稳定电流是指断路器在合闸位置时，允许通过的短路电 流最大峰值。它是断路器的极限通过电流，其大小由导电和绝 缘等部分的机械强度所决定，也受触头的结构形式的影响。 8．热稳定电流（it） 热稳定电流是指在规定的某一段时间内，允许通过断路器 的最大短路电流。热稳定电流表明了断路器承受短路电流热效 应的能力。
高压断路器是高压电器中最重要的设备，是一次电力系 统中控制和保护电路的关键设备。它在电网中的作用有两方 面：
第一，是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通 或断开工作电路；
第二，是保护作用，当系统中发生故障时，在继电保护 装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证系统中无 故障部分的正常运行。
▉ 高压断路器的基本要求
1.按安装地点分类 高压断路器按安装地点可分为屋内式和屋外式两种 。 2.按所采用的灭弧介质分类 （1）油断路器（多油断路器和少油断路器） （2）压缩空气断路器 （3）真空断路器 （4）SF6断路器
▉高压断路器的特点
高压断路器的特点： ▉ 结构特点 ▉ 技术性能特点 ▉ 运行维护特点
▉高压断路器的结构特点
到各相电弧完全熄灭的时间。
全开断时间tkd是表征断路器开断过程快慢的主要参数。 tkd越小，越有利于减小短路电流对电气设备的危害、缩小故 障范围、保持电力系统的稳定。如图3-1所示。
▉ 高压断路器的技术参数
▉ 高压断路器的技术参数
10．合闸时间 合闸时间是指从操动机构接到合闸命令瞬间起到断路器接 通为止所需的时间。合闸时间决定于断路器的操动机构及 中间传动机构。一般合闸时间大于分闸时间。 11．操作循环 操作循环也是表征断路器操作性能的指标。 自动重合闸操作循环：分——θ——合分——t——合分 非自动重合闸操作循环：分——t——合分——t——合分 上二式中 分——分闸操作；
2波纹管波纹管既要保证灭弧室完全密封又要在灭弧室外部操动时使触头作分合运动允许伸缩量决定了灭弧室所能获得的触头最大开距3屏蔽罩触头周围的屏蔽罩主要是用来吸附燃弧时触头上蒸发的金属蒸气防止绝缘外壳因金属蒸气的污染而引起绝缘强度降低和绝缘破坏同时也有利于熄弧后弧隙介质强度的迅速恢复
第三章 高压开关电器
▉ 高压断路器的用途
按真空灭弧室的布置方式可分为落地式和悬挂式两种基本 形式，以及这两种方式相结合的综合式和接地箱式。
（1）落地式 是将真空灭弧室安装在上方，用绝缘子支 持， 操动机构设置在底座的下方，上下两部分由传动机构通 过绝缘杆连接起来。如图3-6所示 。
落地式优点：传动效率高，分合闸操作时直上直下，传动 环节少，摩擦阻力小；稳定性好，操作时振动小；便于操作人 员观察和更换灭弧室；产品系列性强，而且容易实现户内外产 品的相互交换。
断路器在电力系统中承担着非常重要的任务，不仅能接通 或断开负荷电流，而且还能断开短路电流。因此，断路器必须 满足以下基本要求。
（1）工作可靠； （2）具有足够的开断能力； （3）具有尽可能短的切断时间。 （4）具有自动重合闸性能 （5）具有足够的机械强度和良好的稳定性能 （6）结构简单、价格低廉
▉ 高压断路器的分类
悬挂式优点：宜用于手车式开关柜。由于操动机构与高电 压隔离，便于检修。
悬挂式缺点：总体深度尺寸大，用铁多，质量重；绝缘子 承受弯曲力；操作时灭弧室振动大；传动效率不高。因此，悬 挂式真空断路器一般只适用于中等电压以下的产品。
▉ 高压真空断路器的分类
▉ 高压真空断路器的灭弧室
真空灭弧室的外壳是由绝缘筒、 两端的金属盖板和波纹管所组成的 密封容器。灭弧室内有一对触头， 分别焊接在各自的导电杆上，波纹 管可以在轴向上自由伸缩。