断路器_电子/电路_工程科技_专业资料。考试大纲要求： ? 4.10 断路器 4.10.1 掌握断路器的作用、功能、分类 4.10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义 4.10.3 了解断路器常用的熄弧方法 4.10.4 了解断路器的运
考试大纲要求： ? 4.10 断路器 4.10.1 掌握断路器的作用、功能、分类 4.10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义 4.10.3 了解断路器常用的熄弧方法 4.10.4 了解断路器的运行和维护工作要点 1 4.10.1 掌握断路器的作用、功能、分类 一、中压断路器 中压断路器在正常运行时用它 接通或切断负荷电流；在发生短路 故障或严重过负荷时，由继电保护 装置控制其自动迅速地切断故障电 流，以防止扩大事故范围。 2 4.10.1 掌握断路器的作用、功能、分类 按灭弧介质的不同，断路器可分为 （1）油断路器。 （2）压缩空气断路器。 （3）六氟化硫断路器。 （4）线）固体产气断路器（简称自产气断路器）。 按断路器安装地点，又可将其分为 （1）屋内式 （2）屋外式。 3 4.10.1 掌握断路器的作用、功能、分类 1．多油断路器：利用绝缘油作为灭弧介质、相间及 相对地绝缘介质。 2．少油断路器：绝缘油只作灭弧介质。载流部分是 借空气和陶器绝缘材料或有机绝缘材料来绝缘，灭弧 方式多为横向吹动电弧。 3．空气断路器：利用压缩空气的吹动来熄灭电弧， 压缩空气不仅作为灭弧和绝缘介质，而且还作为传动 的动力。 4．SF6断路器：用SF6气体作绝缘和灭弧介质。 5．真空断路器：利用真空灭弧和绝缘，灭弧时间一 般只有半个周波。 6. 磁吹式断路器：当电弧电流通过吹弧线圈以产生 磁束来吹弧及消弧。 4 4.10.1 掌握断路器的作用、功能、分类 ? 断路器的型号 1 2 3 —4 5 / 6 7 8 1——表示断路器的字母代号 S— 少油； D— 多油； Z— 真空； K— 空气； L—SF6 ； 2——安装场所代号，N—表示屋内型；W—表示屋外型； 3 ——设计序列号； 4——额定电压，kV； 5——其它标志，如G—改进型，F表示分相操作； 6 ——额定电流，A； 7——额定开断能力（kA或MVA）； 8——特殊环境代号。 5 4.10.1 掌握断路器的作用、功能、分类 油断路器 6 7 4.10.1 掌握断路器的作用、功能、分类 线 掌握断路器的作用、功能、分类 9 4.10.1 掌握断路器的作用、功能、分类 六氟化硫断路器 10 4.10.1 掌握断路器的作用、功能、分类 高压断路器配有的操动机构可分为： 手动操动机构（ CS ） —— 用于就地操作 合闸，不能远距离合闸操作。 电磁式操动机构（ CD ） —— 用于远距离 控制操作断路器，使用直流电源。 弹簧储能操动机构（ CT ） —— 用于进行 一次自动重合闸，使用交流或直流电源。 11 4.10.1 掌握断路器的作用、功能、分类 电磁操作机构 弹簧操作机构 手动操作机构 12 4.10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义 1．额定电压及额定电流 （1）额定电压 指断路器长期工作的标准电压（对三相系统指 线电压）。电力系统在运行中允许有±5 ％的波 动，断路器必须适应在电压变化范围内能长期工 作，为此断路器出厂时都以最高工作电压进行鉴 定。如：对 3 ～ 220kV 范围内，其最高工作电压 较额定电压约高15％左右；对330kV以上，规定 最高工作电压较额定电压高10%。 13 4.10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义 （2）额定电流 指在额定频率下长期通过此电流时，断路 器无损伤，且各部分发热不超过长期工作时 最高允许发热温度。 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。 14 4.10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义 2．额定开断电流和额定断流容量 （ 1 ）断路器在开断操作时，首先起弧 的某相电流称为开断电流。在额定电压 下，能保证正常开断的最大短路电流称 为额定开断电流。它是标志断路器开断 能力的一个重要参数。 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。 15 4.10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义 （2）把额定条件下的开断能力称为额定 断流容量。三相电路的额定断流容量，以 SNkd ? 3U N I Nkd（MVA）表示。 我国根据国际电工委员会（IEC）的规 定，现只把额定开断电流作为表征开断能 力的唯一参数，而断流容量仅作为描述断 路器特性的一个数值。 16 4.10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义 3．关合能力 说明断路器关合短路故障能力的参数为额定关合电流。 其数值以关合操作时，瞬态电流第一个大半波峰值来表 示，制造部门对关合电流一般取额定开断电流的 1.8 2 倍即 I Ng ? 1.8 2 I Nkd ? 2.55I Nkd （4-10-1） 式中 I Ng——额定关合电流，kA； I Nkd ——额定开断电流，kA。 断路器关合短路电流的能力除与灭弧装置性能有关外， 还与断路器操动机构的合闸功率的大小有关。 17 4.10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义 4．耐受性能 断路器应具有足够的耐受短时短路电流作用的能力， 简称耐受能力。 （ 1 ）短时热电流（热稳定电流） 在规定的时间内 （规定标准时间为2s，需要大于2s时推荐4s）断路器在 合闸位置，可能经受的短时热电流有效值（kA），称为 短时热电流（或短时耐受电流），断路器标准中规定 I r ? I Nkd （4-10-2） 短时热电流通过断路器时，各零部件的温度不应超过 短时发热最高允许温度，且不致出现触头熔接或软化变 形，以及其它妨碍正常运行的异常现象。允许发热最高 温度数值随材料而异。 18 4.10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义 （2）峰值耐受电流 峰值耐受电流亦称动稳定电流， 即在规定的使用条件和性能下，断路器在合闸位置时所 能经受的电流峰值。它与关合电流不同的是，峰值耐受 电流是断路器处于合闸位置时通过的短路电流，而关合 电流则是由于断路器关合短路故障所产生的短路电流。 峰值耐受电流也是以短路电流的第一个大半波峰值电流 来表示，且 I dw ? I Ng ? 2.55I Nkd （4-10-3） 峰值耐受电流反映了断路器承受由于短路电流产生电 动力的耐受性能，它决定断路器的导电部分和绝缘支撑 件的机械强度以及触头的结构形式。 19 4.10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义 5．操作性能 （1）全开断时间 是指断路器接到分闸命令瞬间起到 电弧熄灭为止的时间间隔。即 tkd ? t gf ? th （4-10-4） 式中 tkd ——全开断时间，s； t gf ——分闸时间，s；从断路器接到分闸命令瞬间到 所有相的触头都分离的时间间隔，亦称为断 路器固有分闸时间； t h ——燃弧时间，s；是指某一相首先起弧瞬间到所 有相电弧全部熄灭的时间间隔。 20 4.10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义 （2）合闸时间 处于分闸位置的断路器，从接 到合闸命令瞬间起到所有相的触头均接触为止的 时间称为合闸时间。 21 4.10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义 6．自动重合闸性能 自动重合闸的操作循环：分— ? —合分— t — 合分。 ? 为断路器开断故障电路，从电弧熄灭起 到电路重新接通的时间，称为无电流间隔时间， 一般为 0.3s ～ 0.5s ； t 为强送电时间，一般为 180s。 断路器开断时间与无电流间隔时间之和称为自 动重合闸时间。 金属短接时间系指断路器重合闸操作后，触头 闭合到第二次触头分开所需用的时间。 22 4.10.3 了解断路器常用的熄弧方法 1.电弧的游离过程 电弧的产生与维持是触头间绝缘介质的中性质点被游离的 结果，电弧实际上是一种气体放电现象。 2.电弧间隙的去游离 在电弧放电发生后，介质中同时存在着游离与去游离这样 二个相反过程。去游离对应的是弧隙中带电粒子（正离子或自 由电子）减少的过程，它进行的方式主要有两种：复合和扩散。 3.电弧的熄灭 取决于交流电弧在电流过零点附近短时间内弧隙介质强度 的恢复与弧隙电压的恢复这两个过程的竞争。 23 4.10.3 了解断路器常用的熄弧方法 开关电器中常用的灭弧方法： 1.速拉灭弧法 2.冷却灭弧法 3.吹弧灭弧法 4.长弧切短灭弧法 5.狭缝灭弧法 6.多断口灭弧法 7.线 了解断路器常用的熄弧方法 1．速拉灭弧法 当交流电流经过零值的瞬间，拉大触 头间距离，当触头间所加电压不足以击 穿其间距时，电弧就不会重新点燃。触 头的分离速度越快，电弧熄灭就越快， 通常在高压断路器中装设强力的跳脱弹 簧来加快触头分开的速度。 25 4.10.3 了解断路器常用的熄弧方法 3．吹弧灭弧法 利用外力（如气流、油流或电磁力）来吹动电弧， 使电弧加速冷却，同时拉长电弧，降低电弧中的电场 强度，加速电弧的熄灭，按吹弧的方向来分，有横吹 和纵吹两种。 26 4.10.3 了解断路器常用的熄弧方法 27 4.10.3 了解断路器常用的熄弧方法 4.长弧切短灭弧法 利用金属片将长弧切成若干短弧，则电弧上的压降将近似地增 大若干倍。当外施电压小于电弧上的压降时，则电弧就不能维 持而迅速熄灭。通常采用钢灭弧栅，让电弧进入钢片，一是利 用了电动力吹弧，二是利用了铁磁吸弧，同时钢片对电弧还有 冷却作用。 28 4.10.3 了解断路器常用的熄弧方法 5．狭缝灭弧法 电弧在固体介质所形成的窄沟内燃烧， 将电弧冷却，同时电弧在狭缝窄沟中燃 烧，压力增大，有利于电弧的熄灭。有 的熔丝在熔管内充填石英砂，就是利用 这种狭沟灭弧原理，还有一种用耐弧的 绝缘材料（陶瓷类）制成灭弧栅，也是 利用了这种灭弧原理。 29 4.10.3 了解断路器常用的熄弧方法 6.多断口灭弧法 30 4.10.4 了解断路器的运行和维护工作要点 1．正常操作的要求 （1）新装或大修后的断路器，投运前必须验收合格才能施加运 行电压。 （2）断法器的分、合闸指示器应指示正确，且与当时实际运行 相符。 （3）断路器接线板的连接处或其它必要的地方应有监视运行温 度的措施，如示温蜡片等。 （4）断路器金属外壳接地良好且有明显的接地标志，接地体的 截面积符合规程要求。 （5）油断路器的油色应正常，油位应在油位指示的上、下限油 位监视线中，绝缘油牌号和性能应满足当地最低气温的要来，油 质合格。 （6）六氟化硫断路器，为监视其气体压力，应装有密度继电器 或压力表，并附有压力表和压力温度关系曲线 气体补 气接口。 （7）真空断路器应配有限制操作过电压的保护装置。 31 4.10.4 了解断路器的运行和维护工作要点 2. 断路器操作机构的要求 （ 1）操作机构动作电压应满足：低于额定电压的 30 ％时不动作；高于额定电压的65％时可靠动作。 （ 2 ）机构箱应具有防尘、防潮、防小动物进入及通 风措施，液压与气动机构应有加热装置和恒温控制措施。 （ 3 ）电磁操作机构的合闸电源应保持稳定。运行中 电源电压如有变化，其电压不低于额定电压的80％，最 高不得高于额定电压的110％。 （ 4 ）液压操作机构应具有防“失压慢分”装置，并 用有防“失压慢分”的机构卡具。所谓“失压慢分”是 指液压操作机因某种原因压力降到零，然后重新启动油 泵打压时，造成断路器缓慢分闸、采用液压或气动机构 时，其工作压力大于 1MPa （表压）时，应有压力释放 装置。 32 4.10.4 了解断路器的运行和维护工作要点 3．故障状态下的操作要求： （1）断路器在运行中，由于某种原因造成油断路器 严重缺油，六氟化硫断路器气体压力异常（如突然降 至零等），严禁对断路器进行停、送电操作，应立即 断开故障断路器的控制电源，及时采取措施，将故障 断路器退出运行。 （2）分相操作的断路器操作时，发生非全相合闸， 应立即将已合上相拉开，重新操作合闸一次，如仍不 正常，则应拉开合上相后汇报，上级派员处理。当发 生非全相分闸时，应立即拉开故障开关控制电源，手 动操作将拒动相分闸。 （3）严禁将有拒跳或合闸不可靠的断路器投入运行。 33 4.10.4 了解断路器的运行和维护工作要点 1. 油断路器常见异常运行 （1）油断路器声音异常 （2）油断路器油位异常 （3）油断路器油质发黑 （4）断路器过热 （5）跳合闸线）断路器跳合闸不同期 34 4.10.4 了解断路器的运行和维护工作要点 2．真空断路器常见异常运行 （1）电动合不上闸 （2）合闸合空 （3）电动不脱扣 （4）分合闸不可靠 （5）合闸线 了解断路器的运行和维护工作要点 3．六氟化硫断路器常见异常运行 （1）泄漏气体 （2）闪络放电。 （3）分合闸不可靠 36 实战题目： 4.10 断路器 ）。 C.其它原因 D.有利于延长寿命 1.少油高压断路器多采用多断口的原因是（ A.增加开断点 B.有利灭弧 答案：B 2.少油断路器械内的变压器油主要作用是（ ） 。 A.绝缘B.灭弧C.润滑D.防锈 答案：B 3.以下关于系统中断路器和隔离开关描述正确的是（ A.断路器和隔离开关均作为断路设备，工作特点相同； ）。 B.断路器不具有开断电流能力，隔离开关具有开断电流能力； C.断路器具有灭弧能力，一般用于载流线路的开合，隔离开关不具 有灭弧能力，只提供一个明显断点； D.隔离开关先开后合，断路器先合后开； 答案:C 37 4.断路器的额定关合电流是其额定开断电流的倍数是（ ）。 A.1.0 答案：C 5.变电所进行停电操作时，（ ）。 B.1.73 C.2.55 D.3.14 A.先拉隔离开关，后切断断路器； B.先切断断路器，后拉隔离开关； C.先合隔离开关，后合断路器； 答案：B 6.压缩空气断路器，压缩空气作为（ ）。 A.灭弧介质和绝缘介质，油作为操作动力； C.同时作为灭弧介质、绝缘介质的操作动力； 答案：C 7.断路器重燃弧的熄灭，要求弧隙介质强度的恢复比弧隙电压的恢复（ ）。 A.快 答案：A B.慢 C.相等 D.不确定 38 D.先合断路器，后合隔离开关； B.只是灭弧介质； D.只作为绝缘介质； 历年线*）高压断路器一般采用多断口结构，通常在每个断 口并联电容C，并联电容的作用是下列哪项？ A：使弧隙电压的恢复过程由周期性变为非周期性； B：使得电压能均匀地分布在每个断口上； C：可以增大介质强度的恢复速度； D：可以限制系统中的操作过电压； 答案：B 2.（2010年）为了使断路器各断口上的电压分布接近相等，常在 断路器多断口上加装（ ）。 A.并联电抗 B.并联电容 C.并联电阻 D.并联辅助断口 答案：B 39 3.（2006年）为了保证断路器在关合短路电流时的安全性， 其关合电流满足条件（ ）。 A.应不小于短路冲击电流 B.应不大于短路冲击电流 C.只需大于长期工作电流 D.只需大于通过断路器的短路稳态电流 答案：A 40
