高压断路器文献综述_电力/水利_工程科技_专业资料。XXXXXXXXXXXXXXX 大 学 供配电技术作业 高压断路器文献综述 院（系） ： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 高压断路器文献综述 【引言】高压断路器是变电站重要的电力控制设备，
XXXXXXXXXXXXXXX 大 学 供配电技术作业 高压断路器文献综述 院（系） ： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 高压断路器文献综述 【引言】高压断路器是变电站重要的电力控制设备，系统故障时它和继电器 保护装置进行配合， 起到切除故障电流、 防止事故发生或事故范围扩大的重要作 用。本文对高压断路器的类型、特点及应用进行了系统阐述，并对先进技术进行 了分析。 高压断路器（或称高压开关）是发电厂、变电所主要的电力控制设备，具有 灭弧特性,当系统正常运行时，它能切断和接通线路以及各种电气设备的空载和 负载电流; 当系统发生故障时,它和继电保护配合，能迅速切断故障电流,以防止 扩大事故范围。因此，高压断路器工作的好坏,直接影响到电力系统的安全运行； 一、高压断路器的类型 断路器的分类 按灭弧介质的不同分类 (1)油断路器：指触头在变压器油（断路器油）中开 断，利用变压器油（断路器油）作为灭弧介质的断路器。 (2)压缩空气断路器： 以压缩空气作为灭弧 介质和绝缘介质的断路器，弧所用的空气压力一般在 1013～4052kPa (10～40atm)的范围内。 (3) SF6 断路器：以 SF6 气体作为灭弧 介质，或兼作绝缘介质的断路器。 (4)真空断路器：指触头在真空中开断，利用 真空作为绝缘介质和灭弧介质的断路器， 真空断路器需求的线 Pa 以 上。 另外还有磁吹断路器、固体产气断路器等类型。 2．按装设地点的不同分类 (1)户外式：是指具有防风、雨、雪、污秽、凝 露、冰及浓霜等性能，适于安装在露天使用的高压开关设备。 (2)户内式：是指 不具有防风、雨、雪、污秽、凝露、冰及浓霜等性能，适于安装在建筑物内使用 的高压开关设备。 3． 按断路器的总体结构和其对地的绝缘方式不同分类 (1)绝缘子支持型 （又 称绝缘子支柱式、支柱式） 。这一类型断路器的结构特点是安置触头和灭弧室的 容器（可以是金属筒也可以是绝缘筒）处于高电位，靠支持绝缘子对地绝缘，它 可以用串联若干个开断元件和加高对地绝缘的方法组成更高电压等级的断路器。 (2)接地金属箱型（又称落地罐式、罐式） 。其特点是触头和灭弧空装在接地金属 箱中，导电回路由绝缘套管引入，对地绝缘由 SF6 气体承担。 4．按断路器在电力系统中工作位置的不同分类 (1)发电机断路器。它主要 用来切断发电机母线的短路故障。发电机断路器主要有 3 种类型：少油型、压 缩空气型和 SF。型。少油型用于短路电流较小的回路，另两种断路器的开断能 力很强。 (2)输电断路器。工作于 35kV 及以上的输电系统中的断路器，这类断 路器要求能进行自动重合闸， 而且由于系统稳窟的需要应有较短的开断时间和自 动重合闸的无电流间隔时间(O～2s)。此外输电断路器还要求有切断近区故障和 空载长线的能力， 如果是作为联络用断路器则还需要考虑失步开断能力。 (3) 配 电断路器。工作于 35kV 以下的配电系统中，其额定电压为 6～lOkV，额定电流 为 200～1250A，额定开断电流小，从保证供电的可靠性出发。这类断路器仍有 自动重合闸要求， 又因它对系统稳定的影响较小，自动重合闸的无电流间隔时间 可以取得大些(0～ 5s)，对开断时间的要求也可适当放宽。 5． 按 SF6 高压断路器的灭弧室结构特点分类单压式 SF6 断路器 (1)定开距 型。 定开距灭弧室的构造是两个固定的金属喷嘴保持不变的开距，动触桥与绝缘 材料制成的压气室一起运动， 当动触桥金属离开喷嘴时，压气室内的高压力气体 经电弧、喷嘴向外排出。 (2)变开距型。 GA1621 变开距就是灭弧室内的触头 开距，随压气室向下运动而逐渐加长，绝缘喷嘴通常采用聚四氟乙烯材料， 6．按照断路器所用操作能源能量形式的不同分类操动机构 (1)手动机构： 指用人力合闸的机构。 (2)直流电磁机构： 指靠直流螺管电磁铁合闸的机构。 (3) 弹簧机构：指用事先由人力或电动机储能的弹簧合闸的机构。 (4)液匪机构：指 以高压油推动活塞实现合闸与分闸的机构。 (5)液压弹簧机构：指用碟簧作为贮 能介质、液压油作为传动介质。 (6)气动机构：指以压缩空气推动活塞使断路器 分、合闸的机构。 (7)电动操动机构：用电子器件控制的电动机 二、高压断路器的特点 类别 结构特点 多油断路器的油 作为灭弧介质和 绝缘介质；少油断 路器的油仅作灭 油断路器 弧介质，对地绝缘 依靠固体介质；可 配用电磁、液压、 弹簧操动机构； 结构较复杂；以压 缩空气作为灭弧 压缩空气断路器 介质和弧隙绝缘 介质；操动机构和 断路器合为一体 SF6 气体灭弧，对 材料、工艺及密封 严格要求； 体积小，重量轻； 灭弧室工艺材料 技术性能特点 运行维护特点 运行经验丰富，易 于维护；噪声低； 自能式灭弧，开断 油易劣化，需要配 性能差； 备油处理装置；需 防火、防爆 额定电流和开断 能力都可以做的 较大，适合开断大 容量电路；动作 快，开断时间短 额定电流和开断 电流可做得很大； 开断性能好；断口 电压可做的较高； 断口开距小 可连续多次操作， 开断性能好，灭弧 噪声较大，维修周 期长，无火灾危 险，需要一套压缩 空气装置作为气 源 噪声低；不检修间 隔周期长；运行稳 定，安全可靠，寿 命长 运行维护简单，灭 弧室不需要检修， SF6 断路器 真空断路器 要求高，以真空作 迅速 为灭弧介质和绝 缘介质，且触头不 易氧化； 三、断路器的作用 无火灾及爆炸危 险；噪声低 高压断路器是发电厂、变电所及电力系统中最重要的控制和保护设备， 它 的作用是： (1)控制作用。根据电力系统运行的需要，将部分或全部电气设备， 以及部分或全部线路投人或退出运行。 (2)保护作用。当电力系统某一部分发生 故障时，它和保护装置、自动装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切除，减 少停电范围，防止事故扩大，保护 为了满足电网发展和电力用户对高质量、高 可靠供电的需求， 高压断路器正向着智能化的方向发展。智能高压断路器具有 在线监测功能，微处理机控制功能，采用新型的电流及电压传感器。 四、高压断路器的应用 高压断路器常见的类型有哪几种？答： （1）油断路器：采用变压器油作为灭 弧介质和触头开断后的弧隙绝缘介质的断路器称为少油式断路器； 采用变压器油 作为灭弧介质和触头开断后弧隙绝缘介质以及带电部分与接地外壳之间绝缘介 质的断路器称为多油式断路器。 （2）压缩空气断路器：采用压缩空气作为灭弧介 质和触头开断后的弧隙绝缘介质的断路器。其灭弧能力强、动作迅速，但结构复 杂、耗材较多。 （3）真空断路器：利用真空的高介质强度来灭弧的断路器，其灭 弧速度快、寿命长、体积小。 （4）六氟化硫（SF6）断路器：采用具有优良灭弧 和绝缘性能的 SF6 气体作为灭弧介质的断路器。其开断能力强、体积小，但结 构复杂、耗材多。 高压真空断路器应用技术问题的探讨 1 我国高压真空断路器的现状 高压真空断路器在我国供电系统中的应用始于 1978 年，其重量轻，结构简 单，使用寿命长等优点很快被电力部门运行、检修和技术人员认可。早期国内生 产的高压真空断路器质量不够稳定，操作过程中载流过电压偏高，个别真空灭弧 室还存在有漏气现象。至 1992 年天津真空开关应用推广会议时，我国真空断路 器的制造技术已经进入了国际同行业同类型产品的前列， 成为我国高压真空断路 器应用，制造技术新的历史转折点。 2 真空灭弧室的漏气问题 新一代高压真空断路器普遍使用纵向磁场灭弧原理和铜铬触头材料， 其目的 是减少触头烧损，提高电气使用寿命。导电杆同心度调整不当，将使纵向气线、 陶瓷、可伐—金属封接强度不够稳定，致使真空灭弧室漏气。 真空灭弧室的波纹管绝大多数都是采用 0． 15mm 厚度的不锈钢油压成型的。 高压真空断路器应用环境的污秽等级、湿度、盐雾等选择不够合适，有害气体、 凝露造成波纹管点状腐蚀，导致波纹管和盖板及封接面的漏气。 保证高压真空断路器同心度的调整，合理的选择使用和储存环境，是解决真 空灭弧室漏气问题的重要措施。 3 合理选择高压真空断路器电气寿命 高压真空断路器的电气寿命是指设备技术条件中规定的和型式试验中实际 进行的满容量开断次数。 应用中高压真空断路器触头是不能维修和更换的，要求 高压真空断路器有足够高的电气寿命是很有必要的。 新一代真空灭弧室采用了纵向磁场电极和铜铬触头材料。 纵向磁场电极成倍 的降低了短路开断电流作用下的电弧电压(电弧能量)，并使电弧在触头表面均匀 分布； 铜铬触头材料降低了单位电弧能量所造成的触头烧损量。这两者的有机结 合，使得高压真空断路器的电气寿命有了突破性的提高。当前，我国高压真空断 路器再开断、关合能力等方面的性能是比较高的，也是比较稳定的。 我国早期高压真空断路器电气寿命只有 30 次，运行最长的已有 20 余年，在 电力系统至今还没有发现高压真空断路器因为短路开断电流的电气寿命问题而 退役， 也没有发现因为短路开断电流的电气寿命短导致事故发生，这就充分说明 这些高压真空断路器基本上能够满足电力系统对于短路开断电流电气寿命的要 求。所以，高压真空断路器的短路开断电流电气寿命并不是越高越好。 4 重视高压真空断路器机械参数调整 高压真空断路器有许多的机械参数，如合闸速度、分闸速度、触头行程、触 头合闸弹跳时间、 触头分闸反弹幅值等。这些机械参数都是用以保证高压真空断 路器技术性能而设定的。 我国高压真空断路器的机械寿命一般为 10000～20000 次，正在开展将机械 寿命提高到 30000～40000 次的研究工作，电磁操动机构结构简单、性能可靠、 调整维修方便、 运行人员习惯使用和维修而被广泛使用；有些地方也有习惯使用 电动弹簧操动机构的。 操动机构在高压真空断路器机械结构中是最为复杂、精度 要求最高的部分，多数制造厂生产条件是难以满足加工精度要求的。 为了保证高压真空断路器的可靠性， 我国对高压真空断路器采取了分装式结 构， 即将操动机构与断路器主体二者分开，由生产条件比较好的工厂集中生产操 动机构，然后再将机构的输出轴与断路器合而为一，所以机械参数的合理配置， 直接关系到高压真空断路器的技术性能和机械寿命。理想的机械参数调整，对于 高压真空断路器的机械性能十分关键。 满意的缓冲特性应该是运动部件接触缓冲 瞬间，缓冲器提供较小的反力，随着缓冲距离的增加，缓冲特性迅速变陡，最大 可能地吸收分离能量，达到限制分闸反弹和分闸行程的目的。 5 提高高压真空断路器动作的可靠性 我国高压真空断路器由于国产材料、 元件和标准件的质量问题以及传统的产 品设计观念，致使其机械可靠性和机械寿命还不够十分理想。 (1) 掌握真空断路器的基本结构， 熟悉其技术性能指标， 合理选择使用条件， 密切与制造的信息联系，准确地应用高压真空断路器先进技术功能； (2) 认真做好高压真空断路器机械参数调试工作，严格机械参数指标要求， 才能保证其基本功能； (3) 规范备品备件管理和储存，保证备品备件的技术性能指标和质量的一致 性、通用性和可靠性； (4) 做好高压真空断路器的运行记录和事故分析，总结经验，和制造部门通 力合作，不断提高真空断路器的先进性，可靠性和经济性。 6 高压真空断路器的温升 高压真空断路器的回路电阻是影响温升的主要热源， 而灭弧室的回路电阻通 常要占高压线%以上。 触头间隙接触电阻是真空灭弧室回 路电阻的主要组成部分， 因为触头系统密封于真空灭弧室内，而产生的热量只能 通过动、静导电杆向外部散热。 真空灭弧室静端直接与静支架相连，动端则通过导电夹、软连接与动支架相 连。 虽然动端向上运动有利于动端散热， 但因动端连接环节较多， 导热路径较长， 所以高压真空断路器温升的最高点多集中于动导电杆与导电夹搭接部位。 在实际 应用中， 有效的利用静端有利于散热的元件，迫使触头间隙热量比较多的从静端 导出，分流动端的热量，是解决高压真空断路器温升偏高的有效措施。 高压真空断路器优越的技术应用特性，得到了广大电力部门普遍认可，上述 所涉及的有关问题，供实际工作中借鉴，以期充分利用，更好发挥高压真空断路 器的技术优势，对提高我国农村电网整体装备水平是非常有益的。
