高压断路器原理与应用BD

　　高压断路器原理与应用BD_能源/化工_工程科技_专业资料。高压断路器原理与应用 《高压断路器原理和应用》教学计划 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 绪论（第1章） 电动力（第2章） 发热（第3章） 电接触（第4章） 电弧（第5章） 高压断路

　　高压断路器原理与应用 《高压断路器原理和应用》教学计划 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 绪论（第1章） 电动力（第2章） 发热（第3章） 电接触（第4章） 电弧（第5章） 高压断路器短路电流的开合（第6章） 高压断路器负荷电流的开合（第8章） 高压断路器的试验（第7章） 线章） 六氟化硫断路器（第11章） 金属封闭开关设备（第12章） 绪论 一、高压断路器的用途和基本结构 ? 定义 ? ? 断路器（Circuit Breaker）是指能关合、承载 和开断正常电路条件下的电流，也能在规定的 异常条件（例如过载、短路）下关合、承载一 定时间和开断电流的机械开关器件。 3kV及以上电力系统中使用的断路器称为高压 断路器 。 ? 高压断路器的在电力系统中的作用 高压断路器是电力系统中最重要的控制和和保护设备。 无论电力线路处在什么状态，例如空载、负载或短路 故障．当要求断路器动作时。它都应能可靠地动作， 或是关合，或是开断电路。概括地讲，高压断路器在 电网中起着两方面的作用：第一，控制作用。根据电 网运行需要，用高压断路器把一部分电力设备或线路 投入或退出运行。这种作用称为控制。第二，保护作 用。高压断路器还可以在电力线路或设备发生故障时 将故障部分从电网快速切除，保证电网中的无故障部 分正常运行。这种作用称为保护。总之，高压断路器 能够开断、关合及承载运行线路的正常电流．也能在 规定时间内承载、关合及开断规定的异常电流，如过 载电流和短路电流。 高压断路器在电力系统中的使用情况 ? 高压断路器的主要功能 ? ? ? ? 在关合状态时应为良好的导体，不仅对正常电流而 且对规定的短路电流的短路电流也应能承受其发热 和电动力的作用； 在断开状态时应为良好的绝缘体，对地、相间及断 开间具有良好的绝缘特性； 在关合状态的任何时刻，应能在不发生危险过电压 的条件下，在尽可能短的时间内开断不超过额定短 路开断电流的电流； 在断开状态的任何时刻，应能在触头不发生熔焊和 烧蚀的情况下，在短时间内安全的地关合短路电流。 高压断路器的分类 ? 根据控制、保护的对象不同，高压断路器可分为以下几种类型： ? 发电机断路器——控制、保护发电机用的断路器。断路器的额定电 压在40.5kV以下．额定电流大．不需要快速自动重合闸。 ? 输电断路器——见于110（66）kV及以上输电系统中的断路器。其 中110kV、220kV电压等级使用的断路器称为高压断路器，330kV 及以上电压等级使用的断路器称为超高压断路器。输电断路器除要 求具备快速自动重合闸功能外、还常要具备开合近区故障、失步故 障．架空线路和电缆线路充电电流的能力。由于电压高，断路器的 结构也比较复杂。 ? 配电断路器——用于35（66）kV及以下的配电系统中的断路器。 这类断路器除要求具备快速自动重合闸的功能，有时还要求具备开 合电容器组（单个电容器组或多个并联电容器组）和电缆线路充电 电流的能力。由于电压低，断路器的结构应该简单。 ? 控制断路器——用于控制、保护经常需要启停的电力设备(加高压 电动机、电弧炉等)的断路器。断路器的额定电压在12kv以下。要 求断路器能够频繁操作并具有高的机械和电寿命。 ? ? ? ? 按断路器灭弧原理来划分，有油断路器(多油和少油)、压缩空气 断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、磁吹断路器和（固体） 产气断路器。目前应用较多的是真空断路器和六氟化硫断路器。 按外壳结构划分，有外壳带电断路器和外壳接地断路器 ? 开断元件放在绝缘支柱上，使处于高电位的触头、导电部分及灭弧 室与地电位绝缘，绝缘支校则安装在接地的基座上。这类结构称为 外壳带电断路器，也有人称之为绝缘支柱式断路器。 ? 外壳接地断路器（又称落地罐式），开断元件放在接地的箱壳中， 其间的绝缘依靠气体（压缩空气或六氯化硫）或液体（变压器油） 来承担，导电部分经套管引入，结构比较稳定，常在额定电压高的 高压和超高压断路器中使用，抗地震性能好。 按安装场所来划分，有户内和户外断路器 按操动机构类型来划分，有手力贮能，电磁，液压，弹簧，气动， 永磁 机构等断路器 高压断路器的分级 ? 按维护工作量分级，可分为E1级和E2级断路器两种 E1级断路器：不属于E2级断路器范畴内的，具有基本电寿 命的断路器 ? E2级断路器：主回路灭弧元件在其使用期中不需要维护，而 其余部件维护工作量为最少的断路器。 目前，大多数配电用断路器的灭弧室都是密闭型或闭合式， 有些只能加气，有一些灭弧室内部根本不能打开。过去的配 电型断路器并不要求它是“少维护型”，但用户一方非常需 要这种“少维护”品种，因此，增设E2级。 1 维护工作量为最少，指的是诸如润滑、更换气体、以及清除 外表面等。 2 只适用于额定电压在40.5kV及以下的断路器。 ? ? 按容性电流开断性能分级，可分为C1级和C2级断路 器两种 ? ? C1级断路器：一种在规定的型式试验验证容性电流开断过程 中具有低的重击穿概率的断路器 C2级断路器：一种在规定的型式试验验证容性电流开断过程 中具有非常低的重击穿概率的断路器 ? 按机械寿命分级，可分为M1级和M2级断路器两种。 ? ? M1级断路器：一种不属于M2级断路器定义范围内的，具有 正常的机械寿命（2000次操作的机械型式试验）的断路器 M2级断路器：一种用于特殊使用要求的频繁操作的、设计要 求非常有限的维护且通过特定的型式试验（具有延长的机械 寿命的断路器，机械型式试验为10000次操作）验证的断路 器 对高压断路器的主要要求 （基本技术参数） ? 电力系统的远行状态和负载性质是多种多样的， 作为控制、保护元件的高压断路器，要保证电 力系统的安全运行，对它的要求也是多方面的。 另外，断路器所处场所的自然环境变化也会对 断路器的工作性能产生影响。因此在断路器设 计时，应该全面考虑这些要求。 1 一般电气性能方面 ? ? 高压断路器长期在电网中使用时。就应与其它 电力设备一样。能够耐受各种电压、电流的作 用面不致损坏。 根据IEC和国家标准，首先应分清电工术语的 两个名词： ? ? 标称值（nominal value）：用以标识一个元件、器 件或设备的合适的近似量值。 额定值（rated value）：一般由制造厂对一个元件、 器件或设备在规定工作条件下所规定的一个量值。 （1）电压方面 ? ? ? ? 标称电压：系统被指定的电压。 系统最高电压：运行中所出现的电压最高值， 不包括异常和暂态、瞬态的电压。 电气设备的额定电压：根据规定的工作条件， 由制造厂确定的电压。 设备最高电压：考虑到设备绝缘性能所确定的 最高运行电压，其数值等于所在系统的系统最 高电压。 ? ? 有关标准规定，电气设备额定电压的数值应按设备最高 电压确定。 高压断路器在规定的正常使用和性能条件下，能够连续 运行的最高电压称为断路器的额定电压。 3 3.6 6 7.2 10 12 20 24 35 40.5 66 72.5 110 126 220 252 330 363 500 550 750 800 标称电压 额定电压 ? ? 额定电压的大小确定了电气设备的绝缘结构和外形尺寸。 额定电压越高，电气设备的外形尺寸越大，极间距离也越 大。 断路器工作时还应耐受高于额定电压的各种过电压作用， 而不会导致绝缘的损坏。标志这方面性能的参数有1min工 频耐受电压、雷电冲击耐受电压和操作冲击耐受电压。具 体数值与断路器的额定电压有关，可参考交流高压断路器 国家标准GBl984。 (2)电流方面 ? ? 断路器长期通过工作电流时，各部分的温度 不得超过允许值，以保证断路器的工作可靠。 关于断路器各种情况下的允许温度在有关标准 中都有规定。断路器在关合位置通过短路电流 时，不应因电动力受到损坏，各部分温度也不 应超过短时工作的允许值，触头不应发生熔焊 和损坏。 标志这方面功能的参数有：额定电流，额定峰 值耐受电流，额走短时耐受电流相额定短路持 续时间， ? ? ? 额定电流：在规定使用和性能条件下能持续通过的 电流有效值。 额定电流值应从优先数系的R10中选取。所谓R10系 列即是按比值为递增或递减的级数。R10数系包括： 1、1.25、1.6、2、2.5、3.15、4、5、6.3、8各数 及其与10的倍数之乘积。 额定电流的大小确定了电器导电部分和触头的尺寸、 结构以及散热结构。这是因为允许的发热温度有规 定，当额定电流增大时，就要求导电部分的截面增 大，以减小损耗和增大散热面积。 ? ? ? ? ? ? ? 额定短时耐受（热稳定）电流： 在规定的使用和性能条件下， 在额定短路持续时间内，断路器在关合位置时能承载的电流有效 值。 额定短时耐受电流的标准值应从R10系列中选取，且应与断路器的 任何其它短路额定值不矛盾。 额定短路持续时间：断路器在合闸位置时能承载额定短时耐受电 流的时间间隔。 252kV及以上断路器的额定短路持续时间为2s；126kV及以下为4s 额定峰值耐受（动稳定）电流：在规定的使用和性能条件下，机 械开关在合闸位置时能承载的额定短时耐受电流第一个大半波的 电流峰值。其后短时耐受电流持续时间不应小于0.3s。 额定峰值耐受电流标准值等于2.5倍额定短时耐受电流。 按照电力系统特性和开关设备的操作特点，可能要求高于2.5倍额 定短时耐受电流的值，例如，当系统直流分量的衰减时间常数大 于45ms，或发电机、开关等，其倍数由产品技术条件作出规定。 2．开断、关合电路方面 (1)开断短路故障 ? 断路器开断有电流的电路时，触头分离后．触 头间会出现电弧，只有使电弧熄灭，电路的开 断任务才能完成。在电力系统发生短路故障 时．短路电流比正常负荷电流大得多，这时电 路最难开断。因此，可靠地开断短路故障是高 压断路器主要的也是最困难的任务。 ? ? 额定短路开断电流是标志高压断路器开断短路故障能力的 参数。它是在规定的使用和性能条件下，断路器能开断的 最大短路电流。 额定短路开断电流由两个值来表征 交流分量有效值 额定短路开断电流的交流分量有效值应从下列数值中选取： 6.3，8，10，12.5，16，20，25，31.5，40，50，63，80，100kA。 ? 直流分量百分数 如果直流分量不超过20%，额定短路开断电流仅由交流分量有效值来 表征 ? ? ? 在电力线路不同地点出现短路故障时，短路电流的大 小也有很大的差别。在断路器的出线端子处发生短路 时，短路电流最大。但是．近年来的实践和理论表明， 当短路点离断路器几百米到几公里处出现短路故障时， 短路电流虽然比额定短路开断电流小，但断路器开断 时可能更加困难，这种故障称为近区故障。断路器在 规定的近区故障条件下能够开断的电流，称为断路器 的近区故障开断电流。除此以外，在有些情况下，还 要求断路器在电力系统出现失步故障时也能够可靠地 开断电路，标志这方面性能的是失步开断电流。 三相系统中还要考虑三相之间的各种形式的短路，如 三相、两相短路，三相、两相、单相接地和异地两相 接地短路等。对于这些短路故障．断路器也应可靠地 开断。 （2）快速开断 ? ? ? ? ? ? 电力系统发生短路故障后，要求继电保护系统尽快动作，断路器 开断得越快越好。这样可以缩短电力系统故障存在的时间，减轻 短路电流对电力设备造成的危害，更重要的是．在超高压电力系 统中，缩短断路器开断短路故障的时间可以增加电力系统的稳定 性，从而保证输电线路的输送容量。 开断时间是标志断路器开断过程快慢的参数。 开断时间是指断路器接到分闸指令起到所有极中电弧都熄灭的时 间间隔。开断时间由分闸时间和燃弧时间两部分组成。 分闸时间指断路器接到分闸指令起到所有极的弧触头分离瞬间的 时间间隔。 燃弧时间是指断路器从首先分离极灭弧触头开始分离到所有极电 弧最终熄灭的时间间隔。 对于高压断路器．分闸时间和燃弧时间都必须尽量缩短。 （3）关合短路故障 ? 电力系统中的电力设备或输电线路在未投入运行前就 已存在绝缘故障，甚至处于短路状态，这种故障称为 “预伏故障”。当断路器关合有预伏故障的电路时， 在关合过程中，常在动、静触头尚未接触前，在电源 电压作用下，触头间隙击穿（通常称为预击穿），随 即出现短路电流。在关合过程中出现短路电流，会对 断路器的关合造成很大的阻力，这是由于短路电流产 生的电动力造成的。有的情况下，甚至出现动触头合 不到底的情况。此时在触头间形成持续电弧，造成断 路器的严重损坏甚至爆炸。为了避免出现上述情况， 断路器应具有足够的关合短路故障的能力。标志这一 能力的参数是断路器的额定短路关合电流。 ? ? ? ? 额定短路关合电流是指断路器在额定电压以 及规定的使用和性能条件下，能保证正常关合 的最大短路峰值电流。 关合时间是指断路器接到合闸指令起到任一 极中首先通过电流（因预击穿引起）时为止的 时间，它是合闸时间与预击穿时间之差。 合闸时间指断路器接到合闸指令起到所有极触 头均接触为止的时间 预击穿时间是指关合时．从任意一极中首先出 现电流到所有极中触头均接触的时间。 （4）快速自动重合闸操作 ? ? ? ? ? 架空输电线路的短路故障，大多数是雷害、鸟害等临时性故障。 团此．为了提高供电的可靠性并增加电力系统的稳定性，线路保 护多采用快速自动重合操作的方式，即输电线路发生短路故障时， 根据继电保护发出的信号，断路器开断短路故障；然后，经很短 时间又再自动关合。断路器重合后，如故障并未消除，断路器必 须再次开断短路故障。此后，在有的情况下，由运行人员在断路 器第二次开断短路故障后经过一定时间（例如180s）再令断路器 关合电路，称做“强送电”。强送电后，故障如仍未消除、断路 器还需第三次开断短路故障。上述操作顺序称为快速自动重合闸 断路器的额定操作顺序，可写为 O——t——CO——t’——CO O——外闸操作； CO——断路器合闸后元任何有意延时就立即进行分闸操作； t——无电流时间，是指自动重合操作中，断路器开断时从所有极 中电弧均已熄灭到随后重新关合时任意一极中开始通过电流时的 时间间隔。对于快速自动重合闸的断路器，取0.3s； t’——强送时间，一般取180s。 ? ? ? ? ? ? 分—合时间（自动重合闸时）：所有各极的弧触头都 已分离的瞬间和重合闸操作时某一极触头首先接触瞬 间之间的时间间隔。 无电流时间（自动重合闸时）：在分闸操作中，从所 有各极的电弧最终熄灭到随后的合闸操作中任意极首 先重新出现电流之间的时间间隔。 重合闸时间：重合闸操作时，分闸时间的起始瞬间和 所有各极中触头均接触瞬间之间的时间间隔。 重关合时间：分闸时间的起始瞬间和随后的合闸操作 中任意极首先重新出现电流瞬间之间的时间间隔。 合—分时间：合闸操作中，某一极触头首先接触的瞬 间和随后的分闸操作中所有极弧触头都分离瞬间之间 的时间间隔 关合—开断时间：合闸操作时，从某一极中电流首先 流通起到随后的分闸操作时燃弧时间结束为止的时间 间隔。 （5）开合各种空载、负载电路 ? 断路器在电力线路中工作时．除开合一般负荷外， 有时需要关合、开断空载架空线路和电缆线路，空 载变压器、并联电抗器、电容器组、高压电动机等 电路。开合这些电路的主要问题是可能产生过电压。 这时，对断路器的要求是在开合过程中，不应产生 危及绝缘的过电压，即过电压必须限制在规定的范 围内。标志这方面开合能力的主要参数是额定电压 和各种开合电流，如额定线路充电开断电流、额定 电缆充电开断电流、额定电容器组开断电流、额定 电容器组关合涌流和额定小感性开断电流等。 ? ? ? ? ? 额定线路充电开断电流，是断路器在规定的使用和性能条件下，在其额定 电压下应能开断的最大线路充电电流，开断时不得重击穿，且过电压不得 大于规定的数值。额定线路充电开断电流的规定，局限于指定使用在开合 三相架空线，且额定电压等于或大于40.5kV的断路器。 额定电缆充电开断电流，是断路器在其额定电压和规定的使用和性能条件 下，应能开断的最大电缆充电电流，开断时不得重击穿，且过电压不得大 规定的数值。 额定单个电容器组开断电流，是断路器在其额定电压和规定的使用和性 能条件下，应能开断的最大电容电流，开断时不得出现重击穿，且操作过 电压不得大于规定的数值。此开断电流系指开合一组并联电容器的电流， 断路器的电源侧并没有连接多个并联电容器。单个电容器组开断电流的额 定值应从R10数系中选取。 额定背对背电容器组开断电流，是断路器在其额定电压和规定的使用和性 能条件下，应能开断的最大电容电流，开断时不得出现重击穿，在运行中 操作过电压未超过规定的最大允许值。此开断电流系指开合一组并联电容 器的电流，断路器电源侧连接有一组或几组并联电容器，其关合涌流等于 额定电容器组关合涌流。背对背电容器组开断电流的额定值应从R10数系 中选取。 额定电容器组关合涌流，是断路器在其额定电压及相应于使用条件的涌流 频率下，应能关合的电流峰值。电容器组关合涌流的额定值应从R10数系 中选取。在运行中，涌流的频率通常在2kHz～5kHz范围内。 3．自然环境方面 （1）周围空气温度 ? 温度过低，会使断路器内部的变压器油、润滑油、液 压油的粘度增加，影响断路器的分合闸速度。温度过 低还可能使密封材料的性能劣化，造成断路器漏气、 漏油。反之，温度过高可能造成导电部分过热等。 ? 国家标准“交流高压电器在长期工作时的发热”产规 定，当电器设备使用在周围字气温度高于40℃（但 不高于60℃）时，允许降低负荷长期工作。推荐周 围空气温度每增高IK，额定电流减小1.8％；反之， 周围空气温度低于40℃时，每降低1K，额定电流增 加0.5％。但其最大过负荷不得超过额定电流的20％。 ? 温度过高，空气的绝缘强度也会降低。 （2）海拔 ? 海拔会对断路器的外绝缘产生影响。海拔高的地区， 大气压力低，空气稀薄，空气的绝缘强度也低。因此， 有关标准规定、对用于海拔高于1000m但不超过 4000m处的断路器，海拔每升高100m，其外绝缘的 绝缘强度大约降低1％。 ? 高海拔地区空气稀薄、散热差，电器各部分的温升随 之升高。因此，在向海拔地区工作的断路器在1000m 处进行温升试验时，温升的允许值必须降低。标服规 定．断路器在海拔高于1000m但不超过4000m处且周 围空气温度为40℃工作时，断路器的允许温升每超过 100m（以海拔1000m为起点）温升降低0.3%。 （3）湿度 ? 我国长江以南地区湿度很大，全年很长时间的湿度在 90％以上，甚至表面出现凝露。这样大的湿度，容易 引起断路器的金属件锈蚀．绝缘件受潮、油漆层脱落， 甚至影响机构的可靠动作和出现绝缘件表面的闪络事 故。我国断路器标准中规定，断路器应能在日平均相 对湿度不大于95％，月平均相对湿度不大于90％的环 境下工作。 （4）地震 ? 在多地震地区选用高压和超高压断路器时，应选用抗 地震性能好、结构比较稳定的接地箱壳（落地罐式） 断路器及六氟化硫气体绝缘全封闭开关设备(GIS)。 （5）污秽 ? 沿海地区和重工业集中地区，尤其是火电厂、炼油厂、水泥厂、 化工厂和沿海的油田等地区，空气中污秽严重，经常发生断路器 外绝缘的污闪事故。特别是秋末冬初和冬末春初之际，以及天气 久晴之后，绝缘件上积秽较多，碰到毛毛雨天气就更为严重。 ? 户内使用的断路器的污秽问题也不容忽视。对于污秽地区，门窗 不严的断路器室，如果清扫不及时，又不像户外断路器有雨的自 然清扫作用，污秽积累程度并不亚于户外断路器。加上南方地区 户内湿度高，对于环氧玻璃钢一类的有机绝缘材料来说其沿面闪 络电压将显著降低。 ? 对于污秽引起的污闪事故除加强清扫、改善室内环境（密封、空 调）外，还可以通过增加爬电比距（外绝缘爬电距离与断路器额 定电压之比）和选用合适的绝缘材料（如硅橡胶）等来解决。 （6）风力 ? 过大的风力合可能使结构细长的高压断路器变形其至断裂，断 路器结构设计中应考虑这种风力载荷。 （7）覆冰 断路器的正常使用条件 （1）户内断路器 a)周围空气温度：最高-25—40℃。 b)海拔：1000m c)周围空气没有明显的尘埃、烟、腐蚀性或可燃性气体、水蒸气或盐的污染。 d)湿度： ——日相对湿度平均值不大于95%； ——日水蒸气压力平均值不大于2.2×10-3MPa； ——月相对湿度平均值不大于90%； ——月水蒸气压力平均值不大于1.8×10-3MPa； ——日温差不大于15K。 e)一般地，对尺寸较小的产品不考虑地震的耐受能力。 地震烈度和水平加速度分级： 地震烈度：8度，9度。 水平加速度：0.15g，0.3g(g为地心引力加速度)。 f)户内开关设备的公称爬电比距 公称爬电比距为外绝缘爬电距离与其额定电压（即最高电压）之比，单位mm/kV。 实际的爬电比距要求为最小公称爬电比距值乘以应用系数a。 户内开关设备外绝缘最小公称爬电比距要求 污秽导电率 污秽等级 范围 Ⅰ Ⅱ 5～10 12～16 μ s 参考值 7 14 范围 0.01～0.02 0.02～0.04 等 值 盐 密 参考值 0.015 0.03 最小公称爬电比距 mm/kV 瓷质材料 有机材料 14 18 16 20 mg/cm 最小公称爬电比距的应用系数 绝 缘 的 应 ?相对地 相 断路器断口间 隔离断口间(包括起联络作用的 断路器断口和起隔离作用的负 荷开关断口) 间 3.6～252(245)kV 363～550kV 3.6～252(245)kV 363～550kV 用 应 用 系 1 数 ?a 3 1.0 1.2 1.15 1.2 g)单纯以空气作为绝缘介质的开关柜，柜内各相导体的 相间与对地净距 开关柜内各相导体的相间与对地净距(海拔不超过 1000m 时) 额定电压(即最高电压)kV 1.导体至接地间净距 2.不同相的导体之间净距 3.导体至无孔遮栏间净距 4.导体至网状遮栏间净距 7.2 100 100 130 200 12(11.5) 125 125 155 225 24 200 180 210 280 mm 40.5 300 300 330 400 1.1U h)无线 下的无线μV，U为产品的额定电压。 （2） 户外断路器 a)周围空气温度： 1)最高：40℃（24h平均值不超过35℃）。 2)最低：-35℃，-45℃。 3)日温差：25K，32K。 b)海拔： c)公称爬电比距值： ——Ⅰ级污秽地区的对地爬电比距不得小于16mm/kV； ——Ⅱ级污秽地区的对地爬电比距不得小于20mm/kV； ——Ⅲ级污秽地区的对地爬电比距不得小于25mm/kV； ——Ⅳ级污秽地区的对地爬电比距不得小于31mm/kV。 实际的爬电比距为上述公称爬电比距值乘以应用系数a。 d)覆冰： ——1级的覆冰层厚度不超过1mm； ——10级的覆冰层厚度不超过10mm； ——20级的覆冰层厚度不超过20mm。 e)风压不超过700Pa（相应于34m/s的风速）。 f)应该考虑有凝露或雨、温度突变以及阳光辐射的影响。阳光辐射强度以0.1W/cm2为依据。 注：这并不意味着，户外设备在上述辐射强度下仍能通过额定电流而温升不超过规定值。如 有必要，应采取加屋顶或强迫通风等措施。 g)耐受地震的能力与户内断路器相同。 h)无线电干扰电压与户内断路器相同。 高压断路器的特点 结构的多样性 ? 试验的重要性 ? 高度的可靠性 ? 高压断路器的技术发展 ? ? ? 由于电力系统对输变电的质量和可靠性要求提高，对 高压开关设备的性能要求也越来越高，为了满足当今 社会对高质量产品的需求，许多研究设计生产部门开 展了大量的工作。另一方面由于基础理论、材料技术、 生产设备和加工工艺的不断进步，使得高压断路器的 技术水平有了长足的进步，并在许多方面突破了传统 开关电器的概念。 主要归功于：（1）新介质的应用（2）新型触头材料 的研制（3）理论研究的提高（4）制造工艺水平的提 高 目前，高压断路器正向着高电压大容量、自能化、小 型化、组合化和智能化的方向发展。 （1）高电压大容量断路器 ? 随着电力系统工作电压的提高和输电容量的增加，带 来了很多理论问题和技术问题。对短路而言，从技术 经济性和可靠性角度要求，都需要发展单元断口容量 大、电压高的断路器。多年来围绕高压断路器的许多 问题，如灭弧方式、灭弧室结构、灭弧介质、开断性 能及绝缘性能和操动机构等做了大量工作。500kV输 电系统的不断发反．以及考虑到正在发展的750kV特 高压输电系统，使得开发研制550kV、63kA甚至更高 参数的单断口断路器成为下一步的目标。 （2）断路器熄弧的自能化 ? ? 目前前绝大多数断路器都是机械式有触点开关，因此在开断过程 中会在触头间产生电弧。自能式灭弧室就是最大限度地利用电弧 自身的能量，使灭弧室建立起气吹熄弧所必需的压力，因而不需 要操动机构提供很大的压缩功，自能式SF6断路器的操作功可降低 为压气式的20％。由于自能式断路器的操作功大大减小，可以采 用低操作功的操动机构，这必将大大提高断路器的机械可靠性。 随着设计、材料和工艺技术的进步，在同等可靠性的前提下，弹 簧操动机构因结构简单、零部件少、体积小巧而被更多采用。因 此，自能式断路器一来可减小体积．二来可提高可靠性而受到用 户和开发部门的重视。成为高压断路器的研究热点。 自能式断路器由于熄弧技术先进、操作功小、整体体积小，因而 在126—252kV电压等级大有取代压气式断路器之势，在更高电压 等级也会尽量利用电弧能量，如采用混合式原理等，降低操作功， 提高可靠性，减小体积。 (3)高压开关电器的小型化 高压开关电器小型化的目的是为了减少占 地空间、进一步与环境相协调和易于组合化。小型化的技术关键 是绝缘结构、灭弧结构的合理设计、选用高性能的绝缘材料和良 好的加工工艺保证。 (4)高压开关设备的组合化 高压开关设备的组合化主要基于小型化技 术，最重要的目的是可以实现体积小、成套性、可靠性高、少维 护、易于安装、抗严酷环境等。由于对各元件和各部位都采取小 型化措施以及整体的小型化布置，因此高压开关组合电器的尺寸 不断减小，组合电器品种很多，组合方式很灵活，结构非常小巧 紧凑。 (5)高压开关电器的智能化 由于计算机技术、数据处理技术、控制理 论、传感器技术、通信技术(网络技术)、电力电子技术的发展，高 压断路器的二次检测、控制设备和元件等方面有了很大的改进。 采用数据采集与处理、故障诊断、自动控制等技术，人们提出了 智能化断路器的概念。目前提出的智能断路器大致有以下几个特 点：断路器自身状态的监测和故障诊断；对电网故障的诊断和信 息远传技术；自动重合闸的智能控制；同步(选相)操作技术等。