高压断路器的作用

一，高压断路器的作用：高压断路器是发电厂、变电所及电力系统中最重要的控制和保护设备，它的作用是：(1)控制作用。

根据电力系统运行的需要，将部分或全部电气设备，以及部分或全部线路投人或退出运行。

(2)保护作用。

当电力系统某一部分发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运行。

二，高压断路器的结构及其工作原理：高压断路器的主要结构大体分为:导流部分，灭弧部分，绝缘部分，操作机构部分。

高压开关的主要类型按灭弧介质分为: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。

按操作性质可分为:电动机构，气动机构，液压机构，弹簧储能机构，手动机构。

(1)油断路器。

利用变压器油作为灭弧介质，分多油和少油两种类型。

(2)六氟化硫断路器。

采用惰性气体六氟化硫来灭弧，并利用它所具有的很高的绝缘性能来增强触头间的绝缘。

(3)真空断路器。

触头密封在高真空的灭弧室内，利用真空的高绝缘性能来灭弧。

(4)空气断路器。

利用高速流动的压缩空气来灭弧。

(5)固体产气断路器。

利用固体产气物质在电弧高温作用下分解出来的气体来灭弧。

(6)磁吹断路器。

断路时，利用本身流过的大电流产生的电磁力将电弧迅速拉长而吸人磁性灭弧室内冷却熄灭。

三，高压断路器的试验：高压断路器的试验类别主要分为:设备交接试验，大修后试验，预防性试验，专项鉴定试验。

主要试验项目为:绝缘电阻测定、测量导管的介质损失率、油试验、交流耐压试验、回路直流电阻测定等项目。

具体项目及要求按《电气设备交接预防性试验规定》确定。

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。

五，电气触头以及对电气触头的基本要求电器中通过导体间的接触而导电的部位或部件，都称为电气触头（简称触头），如母线的接头、电器的接引处和开关电器的动、静触头等。

对触头的要求有：（1）结构可靠。

（2）具有良好的导电性能和最小的接触电阻。

（3）通过规定的电流时，发热温升不超过允许值。

（4）通过短路电流时，具有足够的电动稳定性和热稳定性。

（5）可开断的触头，还应具有足够的抗熔接和抗烧伤的性能。

六，减少接触电阻和防止触头氧化的措施（1）采用电阻率和抗压强度低的材料制造触头。

（2）利用弹簧或弹簧垫等，增加触头接触面间的压力。

（3）对易氧化的铜、黄铜、青铜触头表面，镀一层锡、铅锡合金或银等保护层，防止因触头氧化使接触电阻增（4）在铝触头表面，涂上防止氧化的中性凡士林油层加以覆盖。

（5）采用焊接的铜铝过渡接头。

（6）可断触头在结构上，动、静触头间有一定的相对滑动，分合时可以擦去氧化层（称自洁作用），以减少接触电阻。

七，电气触头的电动稳定性和热稳定性所谓触头的电动稳定性，是指触头应具有足够的机械强度，能承受冲击短路电流通过时产生巨大电动力的作用而不发生变形、损坏和自动分闸等现象的能力。

触头的热稳定性，则是指触头在短路电流通过期间，发热的最高温度不超过触头短时发热的允许温度，这样才不至于造成触头熔接或退火等方面的损坏。

当电流从触头少量的接触点流过时，方向发生了改变，出现了相反的横向电流，使触头间产生了推斥力，巨大的冲击短路电流通过时，有可能将动触头推开而自动跳闸；也可能使触头局部分离而产生电弧，冲击电流过后，触头复位发生熔接。

为了提高触头的电动稳定性，可从触头结构上考虑利用短路电流所产生的电动力将触头压紧在一起，而要保持热稳定，则应限制接触电阻不超过允许值。

八，电气触头的接触形式接触三种。

面接触需要有较大的压力才能使接触良好，自洁作用差，常用于电流较大的固定连接（如母线）和低压开关电器（如刀开关和插入式熔断器）。

线接触应用最广，即使在压力不大时接触处的压强较高，接触电阻较小，触头的自洁作用强。

点接触的容量小，通常用于控制电器或开关电器的辅助触点。

九，触头的分类电气触头按结构和工作特点，可分为可断触头、滑动触头和固定触头三类。

可断触头是开关电器中不可缺少的部分，按其结构不同，又可分为以下几种：（1）刀形触头：其结构简单，分为面接触和线接触，广泛应用于低压开关和高压隔离开关。

（2）对接式触头：具有结构简单、动作速度快的特点，但接触面不稳定，随压力变化较大，动作时容易发生弹跳，无自洁作用，触头容易被电弧烧伤。

这种触头常用于额定电流在1000A以下和低于500A的配电断路器中。

（3）楔入形（触指）触头：由用双头螺栓套弹簧压装在导电座上的成对触片和楔形触块组成，一般楔形触块作为动触头，但也有反过来将楔形触块作静触头，夹在导电座上的触片作动触头的。

这种触头在动、静触头的接触中，相互磨擦，接触面得以自动清扫。

它的电动稳定性较高，有自洁作用，增加触片和楔块的组数可能增大额定电流，但横向尺寸也增加了，使装配发生困难。

工作电流一般限制在5000A以下，最高可达12000A。

触头的工作表面容易被电弧烧伤，一般只作主触头而不作灭弧触头。

（4）插入式（梅花形）触头：静触头是由多片梯形触指组成。

分为有挠性导电片和无挠性导电片两种。

有挠性导电片的插座，触指上有一凹槽，槽内嵌入绝缘套，放进螺管弹簧，以保证触指对导电杆的压力，弹簧另一端由圆环支持，可以沿导电杆（动触头）的周围稍微调节触指位置。

触指通过挠性导电片与触头底座连接。

无挠性导电片的插座，取消了结构复杂和性能不稳定的导电片，利用弹簧直接将触指压在导电座上。

动触头为圆形铜导电杆，为了增加触头的抗弧能力，常常在触头座外套端部加装铜钨合金保护环，在导电杆端部加装铜钨合金的耐弧头。

接通时，导电杆插在插座内，梯形触指被弹簧压在导电杆上，利用插座内径与导电杆的适当配合，使每片触指与导电杆形成两条线接触，接触可靠。

同时，动静触头间的压力方向与运动方向垂直，触头接通时的弹跳小。

动、静触头相对运动时产生磨擦，有自洁作用。

短路电流通过时，由于触指间和触指与导电杆之间电流方向一致，电动力趋向将触指压向导电杆，动稳定性好，但这种触头结构比较复杂，允许通过的电流也受到限制，且开断时间较长。

也多应用在35KV以下的配电电网中。

滑动触头是保持动、静触头间既能相对运动又不分离的连接。

分为Z形触指式滑动触头和滚动式滑动触头。

（1）Z形触指式滑动触头：结构与插座式触头相似。

它是将Z形触指装在导电座内，用弹簧保持触指位置，并将触指的两侧分别压向导电杆与导电座而构成。

它的优点是：高度小，装配简单，没有导电片，接触稳定，有自洁作用，所以应用很广。

（2）滚动式滑动触头：动触头为圆形导电杆，定触头是由两根圆杆导电座和成对装在导电杆和导电座之间的紫铜滚轮所组成，滚轮两侧装有弹簧，借助弹簧的压力，保持滚轮和导电杆、滚轮与导电座之间的接触。

电流就在导电杆、滚轮、导电座之间传导。

由于动触头是运动的，滚动磨擦阻力小，触头的自洁作用差。

多用作高压断动器的中间触头。

十，SF6气体的化学和物理性质SF6气体是无色、无臭、无毒、不燃的惰性气体。

它的化学性质非常稳定，在大气压下以及温度高达500℃的情况下，都具有高度的化学稳定性。

一般认为，在电气设备允许的温度范围内，SF6对断路器的材料没有腐蚀作用，因此断路器的检修周期长，检修工作量少。

在电弧高温作用下，很少量的SF6会分解为有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等，但在电弧过零值后，很快又再结合成SF6。

因此，长期密封使用的SF6，虽经多次灭弧作用，也不会减少或变质。

电弧分解物的多少与SF6中所含水份有关，因此，把水份控制在规定值下是十分重要的。

常用活性氧化铝或活性炭、合成沸石等吸附剂，清除水分和电弧分解产物。

SF6气体混入空气时，会使绝缘强度下降，因此断路器及其贮气设备应保持密封。

SF6容易液化，液化温度与压力有关，压力升高时液化温度也增高，所以SF6气体都不采用过高的压力，以使其保持气态。

双压式断路器，高压侧压力为1.5MPa左右；单压式断路器，压力为0.3—0.5Mpa。

十一，SF6气体的电气特性(1)SF6分子很容易吸附自由电子，形成负离子，具有较强的电负性。

但在一定电场下，这些离子很难积累足够的能量导致气体电离。

同时因为气体中的自由电子减少，还降低了这些电子容易使气体被击穿的危害。

因此，SF6气体具有良好的绝缘性能，在均匀电场中SF6的绝缘强度比空气大2—3倍，在0.3Mpa压力下，绝缘强度超过变压器油。

但在不均匀电场中，其绝缘强度会下降，因此六氟化硫断路器的部件多呈同心圆状，以使电场均匀。

(2)SF6分子具有较强的电负性，使SF6具有强大的灭弧能力。

因为SF6分子吸附自由电子后变为负离子，负离子容易和正离子复合形成中性分子，使电弧空间的导电性能很快消失。

特别在电弧电流接近零值时，这种作用更加显著。

如果例用SF6气体吹弧，使大量新鲜的SF6分子不断和电弧接触则灭弧更加迅速。

由于SF6气体灭弧能力强，从导电电弧向绝缘体变化速度特别快，所以SF6断路器的开断电流大，开断时间短。

在同一电压等级，同一开断电流和其它条件相同的条件下，SF6断路器的串联断口较少。

（3）SF6气体是多原子的分子气体，在电弧高温下分解和电离的情况非常复杂。

SF6气体中弧心部分导热率低，温度高，电导率大，其外焰部分导热率高，温度低，电导率小，所以电弧电流几乎集中在弧心部分。

因此，在SF6气体中，可以看到很细、很亮的电弧，几乎看不到外焰部位。

这也是SF6气体灭弧时间短的原因之一。

当电弧电流减小趋近于零值时，SF6分子此时电负性显著，从而使电流保持连续，可使细小的弧心一直存在到极小的电流范围。

SF6电弧的这种特点，使断路器开断小电流时，也不会由于截流作用而产生操作过电压。

十二，SF6断路器的类型SF6断路器的类型按灭弧方式分，有单压式和双压式；按总体结构分，有落地箱式和支柱瓷套式。

单压式和双压式SF6断路器的工作原理单压式SF6断路器只有一种较低的压力系统，即只有0.3—0.6MPa压力（表压）的SF6气体作为断路器的内绝缘。

在断路器开断过程中，由动触头带动压气活塞或压气罩，利用压缩气流吹熄电弧。

分闸完毕，压气作用停止，分离的动、静触头处在低压的SF6气体中。

双压式SF6断路器内部有高压区和低压区，低压区0.3—0.6MPa的SF6气体作为断路器的主绝缘。

在分闸过程中，排气阀开启，利用高压区约1.5MPa的气体吹熄电弧。

分闸完毕，动、静触头处于低压气体或高压气体中。