第三章高压开关电器介绍

低压开关电器 高压开关电器 屋内式 屋外式
环绕地 在 于 能 力 球源泉
开 关 电 器
按安装地点分
按功能分
断路器 隔离开关 负荷开关 熔断器 自动重合器 自动分段器
第二节 高压断路器
主要内容
高压断路器的作用 高压断路器的基本要求 高压断路器的分类 高压断路器的技术参数 高压断路器的分类 少油断路器 真空断路器 SF6断路器
高压SF6断路器
SF6气体的用途 ① 电力行业
SF6主要用作电气绝缘介质和灭弧介质，保
证电气设备运行安全可靠同时，可使其尽 量小型化，降低设备成本 。 ② 环保行业
SF6目前是应用较为广泛的测定大气污染的 示踪剂，示踪距离可达100公里 。 ③ 冶金铸造 SF6可用于有色金属的冶炼和铸造工艺， 防止镁及其合金熔融物氧化，也可用于铝 及其合金熔融物的脱气和纯化 。
高压断路器计数参数
（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
（5）动稳定电流（极限通过电流）idw
指断路器在冲击短路电流作用下，承受电动 力的能力。（其大小是由导电和绝缘等部分 的机械强度所决定）
高压SF6断路器
SF6断路器灭弧室 单灭 气弧 压室
变开距灭弧室
定开距灭弧室
六氟 化硫 断路 器灭 弧室
灭弧室内有一个气压系统，压气缸与触 头同时运动，将压气室内的气体压缩， 高速气流纵吹灭弧。 双压灭弧室 SF6灭弧室有两个气压系统，分高低压室， 高压吹向低压，低压再吹向电弧。
高压SF6断路器
少油高压断路器
（3）机械结构（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。
第三章 高低压开关设备
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 概述 高压断路器 高压断路器操动机构 高压隔离开关 高压熔断器 高压负荷开关 低压开关设备
教学要求
掌握各类开关电器的作用、结构原理和类型特征
重点掌握断路器的工作原理
熟悉开关电器操动机构的传动过程 深刻理解开关电器的参数及其含义
高压SF6断路器
SF6断路器分类 SF6断路器的结构按照 对地绝缘方式的不同 可以分为落地罐式和 瓷柱式两种。
落 地 罐 式
便于安装电流 互感器，抗震 性好，但系列 性能差。
高压SF6断路器
瓷柱式
断路器的灭弧室 可以布置成“T” 或“Y”形，单断 口，可布置成单 柱式，灭弧室位 于高电位，靠支 柱绝缘套管对地 绝缘。
操动机构的分类
（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 CD10 （4）型号 CT19 CY3
操动机构基本要求
（5）基本要求
① 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。 ② 有可靠的分闸装置和足够的分闸速度 具有自由脱扣装置——在断路合闸的过程中
高压断路器作用和要求
1、高压断路器的作用
系统正常情况 系统故障情况 其一是控制作用；其二是保护作用。 问题：两种作用在何时发挥各自功能？ 断 路 器 能 通 断 任 何 性 质 电 流 电 路
2、高压断路器的基本要求
（1）工作可靠，有足够的开断能； （2）尽可能短的开断时间，结构简单； （3）足够的机械强度和良好的稳定性能； （4）具有自动重合闸性能，价格低廉。
气混合物排出箱外，引起自燃和设备绝缘闪 络。 （7）灭弧室主要结构 ① 灭弧室位于箱体中间部位。 ② 绝缘套筒由高强度的玻璃钢制成。 ③ 隔弧板是用耐高温的三聚氰胺玻璃纤维热压 而成。
少油高压断路器
少油高压断路器
（8）灭弧工作原理 灭弧过程（动漫） 切断很大电弧电流 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。 切断很小电弧电流 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。
带 互 感 器 的 六 氟 化 硫 断 路 器
第三节 操动机构
操动机构作用
操动机构的构成
操动机构分类型号 操动机构基本要求
电磁操动机构
弹簧操动机构 液压操动机构 手动操动机构
第三节 操动机构
断 路 器 弹 簧 操 动 机 构 的 三 维 模 型
操动机构的作用
（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）分类 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。
电磁操动机构CD10
合闸状态 分闸状态
分闸演示
合闸演示
弹簧操动机构CT19
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。 现已广泛采用，一般用于 35KV及以下的真空断路器。
弹簧操动机构CT19
高压断路器计数参数
4、高压断路器的技术参数
（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）
结构原理 ① 驱动机构单元 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。 ② 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。
开关电器概念和作用
概念
直接用于正常投切和故障切除电路的电气一次 设备称为开关电器。
作用
（1）正常情况下可靠接通或断开电路； （2）改变运行方式时进行切换操作； （3）系统发生故障迅速切除故障部分，保证非故
障部分的正常运行；
（4）在设备检修时隔离带电部分，以保证工作人
员的安全。
开关电器的分类
按电压等级分
高压断路器的型号
5、高压断路器的型号
特点— 靠人力合闸，靠弹簧力分闸的操作机构。
少油高压断路器
7、少油断路器
开关内油的作用 灭弧、触头间的绝缘。 少油断路器特点 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。 分类 35kV以下：户内式 SN10系列 35kV以上：户外式 SW6系列 35kV：户内、户外式 SW10系列 + SW6系列
⑤ 结构简单、体积小、价格低廉
电磁操动机构CD10
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
高压断路器计数参数
（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 的固有分闸时间和熄弧时间之和）
t kd t gf t xh
高压断路器的分类
3、高压断路器的分类
按安装地点分类 屋内式断路器 屋外式断路器 按采用的灭弧介质分类 油断路器（油即作灭弧介质又作绝缘介质） 压缩空气断路器（空气即作灭弧介质又作绝 缘介质，20×105Pa空气压力） 真空断路器（真空的介电强度高） SF6断路器（SF6 即为灭弧介质又为绝缘介质） 多油断路器 少油断路器
9、SF6断路器
SF6气体的性质 ① SF6是一种无色、无味、无毒、不可燃，冷 却电弧特性强，高温电弧作用下有较高的 冷却效应。 ② SF6气体比重大，同条件下为空气的5倍， 有优良的导热性能，绝缘强度较高。 ③ SF6气体具有非常高的介电强度。在均匀电 场下，约为同一气压下空气的2.5-3倍。 在3个大气压下其介电强度与变压器油相 当。
少油高压断路器
SW6型系列少油断路器实例
均压电容 支持瓷瓶 灭弧室：两个 对称组成V形 机构箱
底 座
高压真空断路器
开关内真空的作用
利用真空作为灭弧、触头间的绝缘介质。
真空断路器灭弧原理 真空间隙内的气体稀薄，分子的自由行程大， 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。
高压真空断路器
真空断路器适用场所 广泛用于35kV及以下的电压等级中。 真空断路器的灭弧室 灭弧室为真空密闭容器。 主要材料玻璃和陶瓷。 （1）玻璃 优点是加工容易有一定的机械强度易与多 种金属封接，可以观察到内部的运行情况， 便于运行监视内部情况。但不能承受强烈 的冲击，其软化温度也较低
高压真空断路器
（1）陶瓷 机械强度高，软化温 度也高，但装配焊接 工艺要求高。 真空断路器的触头 （1）触头材料 铜铬合金CuCr （2）触头结构 横向磁场触头 纵向磁场触头
高压真空断路器
真空断路器灭弧罩 分主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、均压用屏蔽罩 （1）主屏蔽罩作用 ① 防止燃弧过程中电弧生成物喷到绝缘外 壳内壁上，降低外壳绝缘； ② 改善灭弧室内部电场，使其均匀化，促 进真空灭弧室的小型化； ③ 吸收大部分电弧能量，冷却电弧生成物， 有利于介电强度的恢复。
少油高压断路器
SN10-10Ⅰ型实例
（1）外形 每相安装一个储油箱 （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。 SN10-10Ⅰ型
少油高压断路器
（2）结构 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
深刻理解自动重合器和分段器在配电网中的应用
知识是基础 能力是核心
学习重点与难点
开关电器作用
重 点 难 点
开关电器工作原理
开关电器类型特征
开关电器主要技术参数 开关电器操动机构动作原理 断路器与重合器的区别与联系 重合器的特性曲线和操作顺序 世上无 难事！
第一节 开关电器概述
主要内容
开关电器的概念 开关电器的作用 开关电器的分类
高压真空断路器
（2）波纹屏蔽罩作用 ① 在开关的动触头上下运动时保证灭弧室 的良好密封。 ② 波纹管有液压成形和膜片焊接两种。 ③ 波纹管的伸缩量决定了断路器的开距。 ④ 波纹管的疲劳度决定了断路器的寿命。
的灭 结弧 构室
Baidu Nhomakorabea
高压SF6断路器
各 类 六 氟 化 硫 断 路 器 外 观 图
高压断路器—36
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
操动机构基本要求
③ 要保证分、合动作准确、连续，即分后准备合、 合后准备分。
④ 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”。
少油高压断路器
（4）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） （5）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
少油高压断路器
（6）油气分离器 ① 避免灭弧室完全封死，压力过高 ② 避免直接将炽热的带有大量电子和离子的油
高压真空断路器
真空断路器的优点 结构轻巧，触头开距小，动作快，操作功 （1） 小，体积小，重量轻。 燃弧时间短，需半个周期。 （2） 触头间隙介质恢复速度快。 （3） 电气寿命和机械寿命均长。 （4） 维修量小，能防火防爆。 （5） 真空断路器的缺点 开断小电感电流时，会出现熄弧过电压。 （1） 在应用中可采用氧化锌避雷器、阻容串联 元件等限制熄弧过电压。 开断后动态绝缘劣老化产生重击穿现象 （2）