高压断路器(QF)

合闸状态
分闸状态
特点——断路器的液压操动机构利用压缩气体储能， 用压力油作为传递动力的介质，并借助各种操作油阀 进行控制，全面实现操动机的各项要求。该类操作机 构比较复杂，制造工艺和密封要求高。但动作迅速， 体积小，噪声和冲击力都很小，不需要大功率合闸电 源，短时失去电源仍可进行合分闸。在110KV及以上的 断路器配套中得到广泛应用。
使温度降低的方法有：吹弧、拉长电弧、或与冷却介质表面接触。
⑤电极材料：铜、银、铜钨、银钨合金具有熔点高、导热能力强、
(4)熄灭电弧的基本方法
提高触头的开断速度（分闸弹簧）
冷却电弧（油、SF6、真空、压缩空气） 拉长电弧 吹弧 增大绝缘介质气体压力 将触头置于真空灭弧室中 将长弧分割成多段短弧。
（3）分类： 手动型(S)、电磁型(D)、液压型(Y)、气压型(Q) 和弹簧型(T)等
（4）高压断路器的操作机构的型号
CD10
派生
设计序号
CT19
CY3 分类：(D、T、Y、Q、S） 操作机构：C
（5）基本要求：
具有足够的合闸功率 能维持断路器处在合闸位置，不因外界震动和其他原因产生误分闸功率。 有可靠的分闸装置和足够的分闸速度
S3——当压力继续下降时，重合闸装置闭锁
S4——当压力再下降时，合闸闭锁 S5——当压力下降这时，跳闸也闭锁
特点——靠人力合闸，靠弹簧力分闸的操作机构。
（1）开关油的作用：灭弧、触头间的绝缘。 （2）特点：用油量少、体积小、结构简单、节 省钢材、防火防爆的特点，但检修周期短，在户 外使用时，受大气条件影响大，而且配套性差。 （3）分类： 35KV以下：户内式 35KV以上：户外式 35KV：户内、户外式 SN10系列 SW6系列 SN10系列 SW6系列
优点： 结构简单，价格便宜 缺点： 油在灭弧过程中容易碳化，所以检修周期短，维 护工作量大；再加上油会造成对环境的污染大又容 易引发火灾。
断路器的发展趋势为无油化。即被SF6和真空断路器取代。
真空断路器——利用真空来作绝缘和灭弧介质的断路器。
真空断路器的灭弧原理——真空间隙内的气体稀薄，分子
具有自由脱扣装置——在断路合闸的过程中又接到分闸命令时，断路器应立
即终止合闸过程，迅速可靠的分闸。这种在合闸过程中的分闸叫自由脱扣 要保证分、合动作准确、连续，即分后准备合、合后准备分。 应能实现“防止跳跃”——断路器在关合电路过程中，如遇到永久性短路事 故，则在继电保护装置的作用下会立即分闸，此时合闸命令尚未解除，操作 机构又立即自动合闸，出现重复“合——跳”的现象叫“跳跃”。 结构简单、体积小、价格低廉。
外形： 均压电容 支持瓷瓶 底 座 单柱双断口 双柱四断口 110KV 220KV 配置CY12液压操作机构
灭弧室：两个 对称组成V形
机构箱
三柱六断口
330KV
（1）开关油的作用：灭弧、触头间的绝缘和对地绝缘。 （2）缺点：体积大，用油多，增加了爆炸和火灾的危险 优点；配套性强，在户外使用受气候影响小，检修 周期较长。
结构（三部分） 框架——依靠两个支持绝缘子将各相与地绝缘；固定（分闸弹簧） 传动——带动动触头运动。主轴、分相轴、操动轴。 油箱——关键部分 • 上部：注油螺钉，油气分离器 • 中部：上接线板，绝缘筒，油位指示器，静触头，动触头 • 下部：下接线板，底座，连杆，拐臂，放油螺钉，缓冲器 组成：导电回路——上出线座→静触头座→辨形触头→动触头→导电 杆→动触头→下出线座 灭弧系统——纵横吹灭弧室（纵横油气吹+机械油吹） 逆止阀：电弧形成后分解油，逆止阀钢球上推堵住回油孔，形成密闭 燃弧，使内腔压力升高 油气分离器：a.避免灭弧室完全封死，压力过高 b.避免直接将炽热的带有大量电子和离子的油气混合物 排出箱外，引起自燃和设备绝缘闪络。
以SN10-10Ⅰ型为例 外型：
每相一个油箱（三 相联动）。
对地绝缘采用两个 支持式绝缘子承担。 采用CD10型操作机 构（可实现手动和电 动操作。
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
脱扣器单元分：分合闸脱扣器及过流脱扣器电磁铁均采用水 平布置，手动脱扣与脱扣器合为一体，直接脱扣。
电器控制单元：辅助开关、行程开关、接线端子、桥堆整流 块组成。如采用交直流两用电机或直流供电，则不需要桥堆 整流。
特点——直接依靠电磁力合闸的操作机构称为电磁操作 机构。它结构简单，工作可靠、价格低廉，合闸时所需 功率较大，体积大且笨重，一般用110KV及以下的少油断 路器，合闸电源一般为直流110V或220V 结构原理 合闸电磁系统 自由脱扣机构 维持机构 缓冲系统
特点——利用弹簧储存的能量进行合闸的机构，弹簧操作机 构的优点是不需要大功率的合闸用直流电源，但是机械结构 比较复杂，加工制造和调整的要求较高。现已构单元：位于右侧板和中间板之间，为一匹配真空断 路器运动的凸轮连杆式机构。它的轴输出位于机构的最上端， 结构开放，容易与断路器配接。 储能机构单元：位于左侧板和中间板之间，为一两级齿轮减 速机构，储能时可以电动或人力操作，具有防逆转和机械离 合装置，其运行平稳、噪声小，效率高，两根合闸弹簧分别 布置在机构两边外侧，受力均匀，稳定性好。
额定开断电流， 额定电流， 产品标志 额定电压， 设计序号 安装条件： 户内， 户外
产品名称:S-少油；D-多油；K-空气； -六氟化硫； -真空断路器
6、断路器（QF）的操动机构
（1）作用 使断路器合闸 使断路器维持合闸状态 使断路器分闸。
（2）组成： 操动部分：由动力机构、扣住机构、脱扣机构和 自由脱扣机构等组成 传动部分：由拉杆、提升机构、缓冲机构等组成
工作原理： 切断很大短路电弧电流 短路故障→短路电流很大→单位时间内将开关油分 解成气体量大→空间中的气体压力很大（单向逆止阀关 闭） →动触头下移打开第一横吹道→油气混和物冲出 灭弧室→使电弧弯曲拉长并与隔弧板接触→产生强烈的 去游离作用→灭弧。 通常第一横吹就能将电弧电流切断。 切断很小的电弧电流 由于产气量很小→需要第一、第二、第三次横、纵吹 及机械油吹、拉长电弧等作用才能将电弧电流切断。
高压断路器（QF）
高压断路器（QF）
1、作用：控制作用——根据电网运行的需要，将 部分电气设备或线路投入或退出运行。 保护作用——在电气设备或电力线路发生故障时， 继电保护装置发出跳闸信号，起动断路器，将故 障部分设备或线路从电网中迅速切除，确保电网 中无故障部分的正常运行。
断路器能通断任何性质的电流电路
电弧燃烧时间过长，压力过高，有可能使电器发生爆炸事故。 质量轻，在外力的作用下易变形
(3) 电弧的熄灭：带电质点不断消失
关键是加强去游离作用
介质的游离作用→电弧产生
介质的去游离作用→电弧熄灭 A．去游离：正、负质点相互吸引中和为中性质点。 B．熄弧条件 游离与去游离谁主导？
当游离>去游离——电弧电流↑（剧烈燃烧）
2、对高压断路器（QF）的基本要求 （1）工作可靠 （2）具有足够的开断能力
（3）动作快速
（4）具有自动重合闸功能
（5）结构简单，经济合理
3、断路器（QF）的基本参数
（1）额定电压Ue：指断路器长时间运行能承受的正常工作电压。 （决定了绝缘水平、尺寸、灭弧条件） （2）额定电流Ie：指断路器的触头结构和导电部分在规定环境温 度下允许通过的长期工作电流，其相应的发热温度不会超过国家 标准。（决定了导体截面，结构） （3）额定开断电流Iekd：指断路器在额定电压下能可靠断开的最大 断路电流的有效值。它表征断路器的开断能力 （4）额定开断容量: Sekd 3U e I ekd
（3）适用：20世纪90年代以前35KV的电压等级
外形：
结构——三相分箱
支架：固定（落地式） 提升机构及绞盘：带动动触头运动，提升油箱（采用摇杆变直机构） 油箱：关键部分———顶管、箱桶。 •上部：电容式套管、放气阀、缓冲器、塞子 •中部：提升机构，油位指示器，静触头，动触头，灭弧室，盖子， 电流互感器
高压电器中的电弧
(1)电弧的形成：
热电子发射 强电场发射
磁撞游离 温度 热游离 电弧
阴极区 阳极区
加速
弧柱
阴极发射（起因）→碰撞游离（重要因素）→击穿（量变到质 变）→热游离（主要因素）→维持发展
(2)电弧的特点：
电弧的放电现象是一种气体自持放电。
电弧是一种离子通道（载流通道）：只有触头间的电弧熄灭 后，电流才真正切断。 电弧的温度很高、能量大：容易烧坏触头，或使触头周围的 绝缘材料遭受破坏。
(5)关合电流：指断路器在冲击短路电流作用下， 承受电动力的能力与热量，具体指保证断路 器能可靠关合而不会发生触头或其他损伤时 允许接通的最大短路电流。 (6)热稳定电流Irw：指断路器承受短路电流热效 应的能力。（利用热稳定时间tr对应的Irw） （一般取4S）
(7)开断时间tkd：从操作机构跳闸线圈接通跳闸 脉冲起，到三相电弧完全熄灭时止的一段时 间。（等于断路器的有分闸时间和熄弧时间 之和）
•下部：放油阀，电热器
触头：插座式、动触头表面镀银 导电回路：进线—触头1（静、动）— 横担—触头2（静、动）—出线 绝缘部分：油（导电回路对外壳、触头间）、瓷套管（进出线对油箱） 灭弧装置：纵横吹灭缩手缩脚室 (注意：油位不能过高或过低) 附件：箱桶升降装置
灭弧原理 横吹
灭弧室内装有横吹口，合闸时，中心孔道被动触头 穿过而堵塞。分闸时，动、静触头分离产生电弧，使 油产生汽化。起初因灭弧室的中心孔道被堵塞，汽体 将油压入固定灭弧室的基座的空气室内，当动触头再 向下运动并将灭弧室中心孔道开放时，空气室内受压 缩的气体膨胀，使油通过孔向下部冲出，利用此股油 来使电弧熄灭。 配置CD10电磁操作机构
当游离=去游离——电弧电流不变（稳定燃烧）
当游离<去游离——电弧电流↓→（熄灭）
C.去游离方式
①复合 异性质点靠近而相互中和的现象。 冷却
②扩散
带电质点逸出弧柱外的现象。
吹弧
影响游离和去游离的因素
①电弧温度：热游离↓→Q↓→速度↓→复合加强→Q↓ ②电场强度：E↓→运动速度↓→复合↑→Q↓→热游离↓ ③气体介质的压力：F↓→自由行程缩短→离子浓度↑→复合↑ 真空数目少→磁撞游离↓→扩散↑ ④介质特性：包括气体的介电强度、导热系数、热量量、电负荷 热容量大的特点，可减少热电子发射和弧柱中的金属蒸气。
的自由行程大，发生碰撞的机率很小，碰撞游离不是真空
间隙击穿产生电弧的主要因素。真空中的电弧是由触头间 电极蒸汽形成的，具有很强的扩散作用，因而使电弧电流 过零后触头间隙的介质强度能很快恢复起来，使电弧迅速 熄灭。
结构原理 箱体——它是整个机构的支承架和防护外壳，箱内是 透平油和操动机构的所有部件。其下部还有加热器， 当环境温度低于零度时，自动加热，以保证液压油的 粘度适宜 工作缸——活塞右侧是否有压受到跳合闸阀的控制 主阀系统——包括跳闸阀和合闸阀，它们既可以电磁 操作，也可以现场手动操作
储能系统——由储压筒、油泵与电动机组成。储压筒是充有 高压气体的金属容器，能量以气体压缩的形式储存着。当机 构操作时，气体膨胀，释放出的能量经液压油泵传递给工作 缸并转变成机械能。电动机带动油泵向储压器压油使气体压 缩。储压筒内压力的改变，可使活塞上下移动，与活塞相连 的活塞杆行程开关S1～S5动作。 S1——当压力高时动作，使电动机停止工作 S2——当压力降到一定值时，起动电动机打压
4、断路器（QF）的分类
（按灭弧介质的不同分）
油断路器：采用绝缘油作为灭弧介质。可分为多油 断路器
（D）和少油断路器（S） 压缩空气断路器（K）：用压缩空气作为灭弧介质。 真空断路器（Z）：采用真空作为灭弧介质。
六氟化硫（SF6）断路器（L）：采用SF6气体作为 灭弧介质
5、断路器（QF）的型号