最新开关电器的基本概述

任务一开关电器的基本概述

一、开关概述：

开关如今在许多生产流程和技术设备中扮演重要角色，如果它们集体失灵或消失，社会认为理所当然的必要服务，如：洁净用水和常规能源供应，将会立即停止。它们的基本功能是接通或切断电路中的电流，或照字面理解“开关”导体间的电流通道，为无数机器和技术设备所使用。举一个复杂的例子，一款名为KVM开关（键盘、视频、鼠标）的硬件，其允许人们使用一个或多个键盘、视频监控器或鼠标操作多台电脑（在数据中心，或将全尺寸键盘和电脑加至小型移动设备如笔记本电脑、平板电脑和掌上电脑时十分有用）。从电脑键盘响应人类敲击到向电脑发送电子信号，到控制车库大门（当门全开时自动感应），到冰箱中控制温度的恒温器。所有这些甚至更多发明都是由既有想象力、又灵巧的大量不同开关的部署控制的。

二、开关的历史：

随着电力的出现，十九世纪的科学家和发明家能够发明各种技术，来阻断与接通电路中的电流。而这种技术当今已经广泛应用于工业开关和家庭开关的生产和使用。高维多利亚进步时期的一个说法，称第一个电灯开关是由英国发明家John Jeffrey Holmes于1884年发明的（6年后由Granville Woods发明了调光开关，但直到1905年电灯电路的触发开关才被发明出来）。Holmes的“速断技术”（其实际上立即切断或关闭电路并保护开关触点，免受电弧损坏）至今仍在使用。虽然在大部分现代建筑中，触发开关已大部分被摇臂开关所取代。

其通过“摇摆木马”动作接通和断开电路，开关一侧受压，一侧升高。

三、重点技术要素：

为了简化其理论电路分析中的方程式，工程师和发明人通常使用“理想开关”的概念，其关闭时不会引起电压下降，开启或关闭时瞬间运行，时滞不会升高或降低，且没有额定电流或电压限制。但实际生活中并不存在理想开关。现实开关有可测开关次数、电阻和可负荷电压及电流限制。所以若忽略现实材料的性能，理想开关会导致现实生活中的错误解决方案。开关发明人和制造商总是在其开关大型网络的理论模型中（如电话局）将非理想性能的影响包含入内，以限制错误。

四、常用高压开关电器设备：

工业电器按其工作电压的高低，以交流1200V、直流1500V为界，可划分为高压电器和低压电器两大类。举例，常见的高压电器有高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关和高压断路器等。高压熔断器属于高压保护电器，高压隔离开关主要用来隔离高压电源第二部分证其它电气设备的安全检修，由于高压隔离开关没有灭弧装置，所以不能带负荷操作。高压负荷开关具有灭弧装置，但是负荷开关不能切断短路电流，必须与高压熔断器串联进行保护。高压断路器用在高压装置中通断负荷电流，并具有短路和过载保护因此，高压断路器具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，常见的高压断路器有油断路器（油开关）和真空断路器等。

1、高压断路器：

（1）作用和结构：

断路器在电力系统中起着两方面的作用：一是控制作用，即根据电力系统运行需要，将一部分电力设备或线路投入或退出运行；二是保护作用，即在电力设备或线路发生故障时，通过继电保护装置作用于断路器，将故障部分从电力系统中迅速切除，保证电力系统无故障部分的正常运行。

高压断路器的类型很多，但就其结构来讲，都是由开断元件、支撑绝缘件、传动元件、基座及操动机构五个基本部分组成。开断元件是断路器的核心元件，控制、保护等方面的任务都需由它来完成。其他组成部分都是配合开断元件，为完成上述任务而设置的。

（2）类型和使用场所：

断路器按其所采用的灭弧介质，可分为下列几种类型：

1）油断路器：采用变压器油作灭弧介质的断路器，称为油断路器，如断路器的油还兼作开断后的绝缘和带电部分与接地外壳之间的绝缘介质，称为多油断路器；油仅作为灭弧介质和触头开断后的绝缘介质，而带电部分对地之间的绝缘介质采用瓷或其他介质的，称为少油断路器。主要用在不需频繁操作及不要求高速开断的各级电压电网中。

2）六氟化硫（SF6）断路器：采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的SF6气体作为灭弧介质的断路器，称为SF6断路器，在电力系统中广泛应用。适用于频繁操作及要求高速开断的场合，在我国推荐在7.2—40.5选用SF6断路器，特别是126KV以上几乎全部选用SF6断路器。但不适用于高海拔地区。

3）真空断路器：利用真空的高介质强度来灭弧的断路器，称为真空断路器，现已大量应用在7.2—40.5KV 电压等级的供（配）电网络上也主要用于频繁操作及要求高速开断的场合，但在海边地区使用时，应注意防凝露，因为会使断路器灭弧室灭弧能力下降。

目前，在电力系统中主要使用以上三种形式的断路器，而一些旧式断路器，如空气断路器等，已逐步被淘汰。

（3）型号表示方法（GB标准）：

高压断路器的型号是由字母和数字组成，表示如下：

（4）主要技术参数：

1）额定电压。额定电压是指断路器能承受的正常工作线电压。目前，我国电力系统中断路器采用的额定电压等级为（10KV、35KV、66KV、110KV、220KV、330KV、500KV)。

2）额定电流。额定电流是指断路器可以长期通过的工作电流。断路器长期通过额定电流时，其各部分的发热温度不超过允许值。我国规定额定电流为：200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A

3）额定开断电流。在额定电压下，规定的时间内断路器能可靠切断的最大电流的有效值，称为额定开断电流I k，它表示断路器的断路能力。我国规定额定开断电流为：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等

4）动稳定电流。断路器在闭合位置时，所能通过的最大短路电流，称为动稳定电流，亦称额定峰值耐受电流，它表明断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。这个值的大小由导电及绝缘等部分的机械强度所决定

5）热稳定电流。热稳定电流是断路器在规定时间内，允许通过的最大电流，它表示断路器承受短路电流热效应的能力。以短路电流的有效值表示。断路器的铭牌规定一定时间（1、2、4秒）的热稳定电流。

（5）灭弧原理：

1)油断路器的灭弧

这类断路器用油作灭弧介质，电弧在油中燃烧时，油受电弧的高温作用而迅速分解、蒸发，并在电弧周围形成气泡。能有效地冷却电弧，降低弧隙电导率，促使电弧熄灭。在油断路器中设置了灭弧装置（室），使油和电弧的接触紧密，气泡压力得到提高。当灭弧室喷口打开后，气体、油和油蒸气本身形成一股气流和液流，按照具体的灭弧装置结构，可垂直于电弧横向吹弧，平行于电弧纵向吹弧或纵横结合等方式吹向电弧，对电弧实行强力有效的吹弧，这样，就加速去游离过程，缩短燃弧时间，从而提高了断路器的开断能力，电流过零时灭弧。

2)SF6断路器的灭弧原理

SF6断路器用SF6气体作为灭弧介质。SF6气体是理想的灭弧介质，它具有良好的热化学性与强负电性。

（a）热化学性，即SF6气体有良好的热传导特性