高压断路器介绍

1．断路器的其它参数定义：
◎开断时间：断路器的操动机构接到开断指令（通常是指脱扣电磁铁的线圈接通）起到三相
电弧完全熄灭为止的一段时间。

开断时间为分闸时间与燃弧时间之和。

分闸时间是指断路器接到分闸指令起到首先分离相的触头刚分开为止的一段时间。

这段时间
通常主要和断路器及所配操动机构的机械特性有关，不受开断电流大小的影响，可看成一个
定值。

燃弧时间是指自首分离相的触头刚分开起到三相电弧完全熄灭为止的一段时间。

这段时间可
以随开断电流的大小而改变。

◎合闸时间：断路器的操动机构接到合闸指令（通常是指合闸电磁铁的线圈接通）起到各相
触头均接触时止的一段时间。

合闸时间的长短主要取决于断路器的操动机构及中间传动机构
的机械特性。

合闸时间一般在0.1-0.2s的范围内。

但合闸线圈的通电时间不超过100ms。

◎分闸时间：断路器的操动机构接到分闸指令（通常是指分闸电磁铁的线圈接通）起到各相
触头均完全断开相对静止的一段时间。

分闸时间的长短主要取决于断路器的操动机构及中间
传动机构的机械特性。

分闸时间一般在0.05-0.1s的范围内。

但分闸线圈的通电时间不超过
60ms。

◎弹跳时间是指首相动静触头接触后（动触头至开距终点）到末相动触头完全合闸静止的一
段时间。

额定操作顺序：指有自动重合闸要求的断路器的额定操作顺序按GB1984-89规定为：分-θ-合
分-t-合分。

其中θ为自动重合闸的无电流间隔时间，指自断路器各相中的电弧完全熄灭丐到
任意相因预击穿而再次通过电流止的一段时间，其值规定为0.3s或0.5s，t规定为180s。

“合分”操作指断路器合闸后，无任何有意延时立即进行分闸的操作。

合分操作中断路器静触
头直接接触的时间称为合分时间（金属短接时间），断路器在重合闸后再次开断时，开断电
流不允许有任何降低。

没有自动重合闸要求的断路器的额定操作顺序按GB1984-89规定为：
分-t-合分-t-合分其中t规定为3s。

2．高压电器的一般知识
☆高压断路器，它是一种具有很强灭弧能力的开关电器。

它除了能开断和关合正常的负载电
流外，也能开断和关合短路电流。

为了使断路器能有选择地自动切除系统的各种故障，必须
附设其他能反映线路工作状态的电器——电流互感器和电压互感器。

☆额定电压指的是断路器的最高工作电压，以线电压“kV”表示。

断路器可保证在这一电压的
电力系统中正常工作。

由于系统电压具有一定的波动性，断路器应能在超过标称电压的15%
的最高工作电压下长期运行。

我国断路器所用的高压额定电压等级为：1.6、7.2、12、24、40.5、72.5、126、252、363、550kV。

（仅供参考）
☆额定电流：可以长期连续工作的最大电流。

我国高压断路器电流标准有：200、400、630（1000）、1250（1500）、1600、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A等。

☆额定短路开断电流：是在额定电压下断路器能开断而不致妨碍其继续正常工作的最大短路
电流。

它用短路电流周期分量的有效值表示，单位为kA，该值表示断路器的开断能力。

我国标准额定短路开断电流有1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等。

☆额定短时耐受电流（热稳定电流）：是指在某一额定的短时间内断路器能承载的电流有效值，以kA表示。

短时耐受电流通过的时间通常为1s、4s。

GB1984-89规定取2s和4s为标准，额定短时耐受电流在数值上和断路器的额定开断电流相等。

☆峰值耐受电流（动稳定电流）：是指断路器在关合位置时所能耐受的最大电流峰值，以
kA表示。

通过断路器的短路电流峰值不能超过这一数值。

GB1984-89规定断路器的峰值耐受电流为其额定开断电流的2.5倍。

断路器的峰值耐受电流决定了断路器导电部分所需的机械
强度以及触头结构形式。

☆额定短路关合电流：指的是断路器在额定电压下能正常关合的最大短路电流峰值，以kA
表示。

断路器在关合此电流时不应发生触头的熔焊或严重烧损。

断路器的额定短路关合电流
应等于其峰值耐受电流。

断路器的关合是靠操动机构来实现的，因此断路器关合短路电流的
能力在很大程度上取决于所用的操动机构，亦和导电回路的形成和触头结构有关。

3．VS1开距与超程、回路电阻
A 开距是指在断路器分闸状态时动静触点间的绝对距离：10kV断路器11±1mm，触头开距
的大小主要是由真空断路器的额定电压决定的，从提高绝缘水平这个角度讲，应适当增大触
头开距；从开断路能力这个角度分析，触头开距过大，将会显著地降低触头间有效纵向磁场
的强度，使短路开断能力下降。

因此，在增大触头开距时要充分考虑对开断能力的影响。

B 超程是指在断路器合闸过程中动静触头接触后，动触头继续压静触头直至最大距离而移动的绝对距离：10kV断路器3.5±0.5mm，超程又称接触行程，它的作用体现在以下几个方面：1）保证触头在一定的电磨损后仍能保持足够的触头终压力；
2）借助触头弹簧力为合闸提供缓冲，抑制合闸弹跳；
3）在分闸时使动触头获得一定的初始加速度，提高刚分速度，拉断轻微熔焊点。

和触头压力一样，超程也不是越大越好。

超程太大，在同样的触头弹簧刚度的情况下会增加
操动机构的合闸功，容易造成合闸不到位而使合闸变得极为不可靠。

真空断路器的超程一般
取触头开距的20%-40%，实际调整应与触头弹簧的刚度兼顾考虑，要保证给出足够的触头终
压力。

C 断路器回路直流电阻是指在合闸状态时断路器上出线梅花触头到下出线梅花触头的直流电阻；真空灭弧室的回路电阻大小是断路器联接的关键因素；回路电阻值是表征导电回路的联
接是否良好的一个参数，各类型产品都规定了一定范围内的值。

若回路电阻超过规定值时，
很可能是导电回路某一连接处接触不良。

在大电流运行时接触不良处的局部温升增高，严重
时甚至引恶性循环造成氧化烧损，对用于大电流运行的断路器尤需加倍注意。

回路电阻测量，它也是检测装配质量的手段。

不允许采用电桥法测量，须采用GB763规定的直流压降法。

D 触头压力分为触头初压力和触头终压力。

由于真空灭弧室在封排后其自闭力是固定的，触头终压力的大小主要取决于触头弹簧的刚度和超程；触头初压力的大小主要取决于触头弹簧
的刚度和触头弹簧的预压缩量。

触头压力主要有以下几方面的作用：1）可以使真空灭弧室的接触电阻保持在规定的数值之内，在一定的范围内，触头终压力越大，接触电阻越小，但接触电阻的大小最主要取决于灭
弧室导电回路的设计；2）可以满足动稳定的试验要求，在做动稳定试验时，触头终压力必
须大于动稳定电流所产生的斥力，否则会导致触头斥开使真空灭弧室炸裂烧毁；3）可以抑
制合闸弹跳，足够的触头初压力是减小合闸弹跳的有效措施之一；4）可以预防短路关合时
由于过大的触头斥力而产生的触头熔焊。

型式试验中短路分断时触头间熔焊绝大多数都是由
于触头终压力不足造成的。

在保证上述作用的前提下，触头压力也不易过大过大的触头压力
既增加了操动机构的合闸功也易造成真空灭弧室在合闸时的机械损伤如触头的变形和导电杆
的弯曲及压缩等。

4．VS1常见问题原因分析（仅供参考）：
☆不能储能原因分析：如手动无法储能，则电动也无法储能，这种情况一定是机构方面的原因；如手动可正常储能，电动无法储能，则是电动机或电气储能回路二次原因；
A、机构方面原因有：罗盘上滑块损坏；罗盘与储能主轴中的键不能起作用无法同步转动；焊接拐臂与储能主轴中的键不能同步转动；链轮与电机蜗轮传动部分有问题；
B、电气方面原因有：电机损坏不工作；电机电源电压不够；交直流不正确；可控硅失效；接线不对或线鼻与线脱落；二次线路断开；
☆不能合闸原因分析：如手动无法合闸、则电动也无法合闸，这种情况一定是
机构方面的原因；如手动可正常合闸邮电局动无法合闸，则是电气合闸回路二
次原因；
C、机构方面原因有：合闸轴上的塑料块上边的两个螺母太紧，合闸不能转动而拒合；限位块安装不正确，卡住合闸轴上的塑料块使合闸轴不能转动而拒合；合闸轴上的塑料块中定位销孔与合闸推板固定方向角度不正确；中间轴与大轴联结的合闸拐臂损坏；储能主轴上凸轮间键坏使凸轮不随主轴转动；
D、电气方面原因有：合闸线圈已烧坏；合闸电源电压不够；可控硅失效；接线不对或线鼻与线脱落；二次线路断开；
☆不能分闸原因分析：如手动无法分闸，则电动也无法分闸，这种情况一定是机构方面的原因；如手动可正常分闸，电动无法分闸，则是电气储能回路二次原因；
E、机构方面原因有：油缓冲拐臂上滑轮不能在挚子转动后躲过其约束，分闸拉簧无法做功拉动大轴转动；分闸轴轴承配合过紧不能轻松转动；分闸轴转动不能解除挚子的约束；
F、电气方面原因有：分闸线圈已烧坏；分闸电源电压不够；可控硅失效；接线不对或线鼻与线脱落；二次线路断开；
5．VS1功能原理（仅供参考）
1）电机转动做功使储能主轴转动做功；
2）储能主轴做功使弹簧张开储蓄了弹性势能；
3）弹簧弹性势能释放拉动大轴转动做功，使分闸拉簧张开储蓄了弹性势能；
4）分闸拉簧做功使大轴转动拉动绝缘拉杆将静动触头间的电弧拉开，使电气主回路断开。

总之储能是为合闸提供能量；合闸是为分闸提供能量；分闸是为断开电气主回路静动触头间电弧提供能量；
6．VS1安装注意事项：
1）绞孔、攻丝要到位，不仅去掉孔壁塑粉，还有毛刺，由于孔多，要耐心，攻丝要心平气和，否则丝被攻坏；做好这道工序，则使机构安装速度加快，避免或少用锤子等冲击力安装使机架内元件或筋变形；
2）定位销安装共有7种，要安装牢固，使机构各种动作正常；
3）合闸轴与限位块配合性要良好，使其在与底盘车联动时，行程开关S8、S9可靠接通或分开，以免造成拒合；
4）真空泡内开距调节要偏小适中，以免试验后使用时机械特性不合格；
5）分闸轴挚子半轴配合，以免造成误动作；
6）二次配线线鼻要压牢，避免因线路断开或二次接地短路造成断路器误动或拒动。

7．VS1动作原理共分三步：
1)储能动作：
储能电机经手动/电动带动链轮转动：链轮上的挡销挡在罗盘上的滑块使其随之转动，罗盘通过内部的键使储能主轴同步同向转动，储能主轴通过键使焊接拐臂随之转动，拐臂转动使大
弹簧张开而储蓄弹性势能，当弹簧张开至最大位置再转动稍许，此时罗盘上的带销轴承被合闸轴上挚子绊住，不能再转动，储能主轴内右侧有一定位销压在滑块上，储能主轴通过转动带动凸轮与其上的拐臂一起转动，储能到位后其拐臂顶起储能指示轴出示储能到位指示，同时储能指示轴上的磁吹开关跳板顶起磁吹开关组，断开电机储能回路使电机停转，此时凸轮压在中间轴拐臂上的滑轮上，储能动作结束。

2)合闸动作：
按下绿按钮使手动推板使合闸转动；或接通合闸回路，合闸线圈吸合使电磁铁动作，压在合闸轴上的压板使合闸轴转动，合闸轴转动解除挚子对罗盘上的带销轴承的约束，在弹簧力的作用下，罗盘上的滑块收缩至罗盘内，罗盘随轴转动使定位销从斜面上滑过，储能主轴上的凸轮压下中间轴的拐臂使中间轴与大轴同时转动，中间轴转动拉动合分指示轴转动出示合闸位置，并带动计数器上半周，大轴转动后使分闸拉簧张开储蓄弹性势能，同时分闸挚子半轴上的挚子绊住油缓冲拐臂上的滑轮使大轴合闸位置得以保持，大轴转动带动单臂拐臂拉动辅助开关使其转动一个位置，辅助开关常开闭合，常闭打开，大轴转动带动三相输出拐臂，使其推动绝缘拉杆、拉杆、导电杆、动触头运动至静触头，合闸动作结束；电动储能再次开始储能至合闸位置。

合闸行程特性曲线，由此可判定真空断路器合闸速度和合闸弹跳
合闸速度是指真空断路器在合闸过程中动触头向静触头运动的平均速度。

由于真空灭弧室在额定开距时的静态耐压水平比较高，因而真空断路器的合闸速度可以比分闸速度低很多。

不同电压等级的真空灭弧室要求的合闸速度略有不同，在相同电压等级下，合闸速度在比较大范围内对关合能力影响不大。

合闸速度的确定主要考虑两个因素，一个是刚合前的预击穿，另一个是合闸弹跳。

因合闸速度较慢而导致预击穿时间过长，及因合闸速度较快而导致弹跳时间过长都易产生合闸时触头熔焊。

合闸弹跳：影响其因素较多，除合闸速度外，真空灭弧室的触头材料、触头结构和真空断路器的触头压力、超程、动端的质量、机构的传动间隙等对弹跳都有很大的影响。

有些影响因素需要在真空断路器的设计过程中就要考虑。

为抑制合闸弹跳，真空断路器厂家需要采取的措施有：a 选择刚性好的触头弹簧；b 合闸速度要适宜；c 保证足够的超行程；d 尽量减小动端质量；e 减小机构传动环节的装配间隙；f 保证动端对静端运动过程中的同轴度及垂直度；
g 保证真空断路器各支撑部件的强度及相关部分的螺栓紧固不松动等。

各真空灭弧室生产厂家一般要求合闸弹跳时间不大于2ms，实际调整时越小越好。

3)分闸动作：
按下红按钮或分闸电气回路接通，分闸线圈吸合，推动分闸轴上的推板使分闸轴转动，解除对挚子半轴的约束，使挚子半轴转动，使油缓冲拐臂不再受力，大轴在分闸拉簧的作用下转动，在此期间，油缓冲起作用，大轴转动拉下绝缘拉杆、拉杆、导电杆、动触头，电气主回路断开，同时大轴转动带动单臂拐臂拉动辅助开关使其逆转动一个位置，辅助开关常开、常闭复位，大轴转动使中间轴拐臂转动，中间轴转动拉动分合指示轴转动出示分闸位置，并带动计数器下半周，计数器计合分过程一次，分闸动作结束。

真空断路器分闸行程特性曲线：由此可判定真空断路器的分闸速度和分闸反弹分闸速度分为刚分速度和平均分闸速度。

动静触头刚分离瞬间的速度称为刚分速度。

平均分闸速度，真空灭弧室厂家一般规定为0～75%行程内的平均速度。

某些真空断路器厂家在测试平均分闸速度时一取缓冲器作用前这段距离。

对于12kV及24kV真空断路器，平均分闸速度的测试距离一般取6mm左右；对于40.5kV真空断路器，一般取8-10mm左右。

分闸速度的大小直接影
响电流过零后触头间介质强度的恢复速度小于恢复电压的上升速度，将造成电弧重燃。

为防
止电弧重燃，必须有足够大的分闸速度。

分闸速度的指标主要是由额定电压和开距决定的，也与短路开断电流有一定的关系。

真空断
路器在短路开断试验中，随着开断电流的逐渐增大，其平均燃弧时间也随之增大，分散性也
增大，重燃和重击穿的概率增大。

因此，对于同一电压等级的真空断路器，开断电流越大，
所要求的分闸速度也就越高。

对于真空断路器开断能力影响最大的不是平均分闸速度，而是刚分速度。

若刚分速度不高，
电弧在第一个过零点触头间隙很小，此时金属蒸汽尚处于高密度状态。

由于动静触头没有
达到足够的开距，很容易导致电弧的重燃。

因此，从提高开断性能这个角度，刚分速度越大
越好。

提高刚分速度的另一好处是短路开断时很容易拉断动静触头间轻微的熔焊点。

平均分
闸速度或最大分闸速度则不宜过大，否则，不仅造成分闸反弹的增大，结构元件的机械强度
及对真空灭弧室内波纹客的损害都会变成突出的问题。

分闸反弹在开断过程中出现反弹是不可避免的。

过大的分闸反弹将会引起开断过程中的重燃，对波纹管的寿命也有一定的影响。

影响分闸反弹的因素有两个：一个是平均分闸速度或最大
分闸速度，另一个是分闸缓冲器的缓冲性能。

为提高分闸速度而调整分闸弹簧时，必须兼顾
对分闸反弹的影响。

分闸反弹幅值经验值为12kV真空断路器小于1.5mm，24kV及以上真空
断路器小于2mm。

实际调整时分闸反弹越小越好，在保证分闸反弹满足要求的前提下，分闸
速度尽可能按灭弧室厂家提供的数据上限进行调整。

8．ZN28-12断路器，该型断路器分为分体式与一体式断路器，分体式为断路器与其操动机构分开安装，一体式为断路器与操动机构在一起固定安装；
其灭弧工作原理：本型断路器配用中封式纵磁场真空灭弧室。

当动、静触头在分闸弹簧作用
下带电分闸时，触头间隙将燃烧真空电弧并在电流过零时熄灭电弧。

由于触头的特殊结构，
燃弧期间触头间隙会产生适当的纵向磁场，这个磁场可使电弧均匀分布在触头表面，维持低
的电弧电压和小的电腐蚀率，从而提高了断路器开断短路电流的能力和寿命。

9．ZN28-12一体式断路器接触行程（超程）和三相合分闸同期性的调整：
断路器手动合闸，测量接触行程，然后分闸，调整操动机构与主轴之间的接头长度，改变主
轴合分闸转角，调至接触行程4±1mm为止。

接触行程调整后通电操作，用光线示波器或测试仪测量三极触头合、分闸同期性，如不能满
足三相合分闸同期性小于2ms，触头合闸弹跳时间小于2ms；可分别调整各相接触行程（断
路器分闸，调整接触行程调整螺栓以调整接触行程，该螺栓旋出1/2周接触行程增加
0.625mm，反之减少相应距离，调至接触行程为4±1mm。

），使三相触头合分同期性不大于
2ms。