断路器介绍。高压断路器在电网中起两方面的作用 ? 一是控制作用，即根据电网运行的需要，将 部分电气设备或线路投入或退出运行； ? 二是保护作用，即在电气设备或电力线路发 生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信号 ，
高压断路器在电网中起两方面的作用 ? 一是控制作用，即根据电网运行的需要，将 部分电气设备或线路投入或退出运行； ? 二是保护作用，即在电气设备或电力线路发 生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信号 ，启动断路器跳闸，将故障设备或线路从电 网中迅速切除，确保电网中无故障部分的正 常运行。 高压断路器的基本要求 ? 工作可靠 ? 应具有足够的断路能力 ? 具有尽可能短的切断时间 ? 实现自动重合闸 ? 结构简单、价格低廉 高压断路器的分类 ? 油断路器 ? 压缩空气断路器 ? 真空断路器 ? 六氟化硫（ＳＦ６）断路器 ? 高压断路器按其安装地点的不同，分为户内 式和户外式两种 LW36B-126高压六氟化硫断路器 ZW43-12户外交流线户外交流线户内交流高压真空断路器 线A) 户内交流高压真空断路器是 一种整体式全封闭型、体积小、结构紧凑的 高压开关设备。它适用于三相交流50Hz、 额定电压12kV的电力系统中，作为线路及 电气设备的控制与保护之用。并可用于频繁 操作的场所。 户内交流高压真空负荷开关 真空断路器 ? 本产品采用真空灭弧室灭弧，性能稳定可靠，电寿命长， 开断次数高，关合、开断能力强，操作维护简便;融开关本 体与操动机构于一身，集隔离开关、负荷开关、接地开关 于一体，结构紧凑，体积小;直动式隔离断口和真空灭弧室 串联布置，动、热稳定电流参高；独特的按规定操作程序 联动，一次性完成操作;锥形静触头、绝缘罩及活门结构， 彻底分开母线和负荷开关单元。真空负荷开关、接地开关 、活门、开关柜门、严格按“五防”机构联锁，防止误操 作，安全可靠;弹簧储能式的操作机构，可电动分合闸，也 可手动分合闸操作，便于实现三遥控要求;分合闸操作电源 可交直流两用;手动分合闸操作常规在负荷开关右面，也可 根据安装需求提供正面 操作或左操作。 YZW17系列断路器 户外高压 真空断路 器 户外高压柱上线型户外高压柱上真空断 路器(简称断路器)为额定电压 12KV,三相交流50Hz的户外开关 设备,主要用于开断,关合10KV线 路负荷电流,过载电流及短路电流, 广泛应用在农网和小型电力系统的 分段开关。 高压户外少油断路器 高压断路器的技术参数和型号含义 ? 额定电压。指断路器长时间运行能承受 的正常工作电压。它不仅决定了断路器 的绝缘水平，而且在相当程度上决定了 断路器的总体尺寸和灭弧条件。 高压断路器的技术参数和型号含义 ? 最高工作电压。考虑输电线路有电压降 ，线路供电端母线电压高于受电端母线 电压，使断路器可能在高于额定电压下 长期工作，因此，规定了断路器有一最 高工作电压。按国标，220kV及以下 设备，其最高工作电压为额定电压的 1.15倍；对于330kV及以上设备，规 定为1.1倍。 高压断路器的技术参数和型号含义 ? 额定电流。指断路器在额定容量下允许 长期通过的工作电流。它决定了断路器 触头及导电部分的截面，并且在某种程 度上也决定了它的结构。 高压断路器的技术参数和型号含义 ? 额定开断电流。指在额定电压下，断路器能 可靠切断的最大电流。它表明断路器的断路 能力。当电压等于额定电压时，断路器能可 靠切断的最大电流，称为该电压下的开断电 流。当电压低于额定电压时，开断电流比额 定开断电流有所增大，但有一最大值，称其 为极限开断电流。 高压断路器的技术参数和型号含义 ? 额定断流容量。表明断路器的切断能力 。在三相电路中，其大小等于额定电压 与额定开断电流乘积的三倍。 高压断路器的技术参数和型号含义 ? 动稳定电流。是断路器在合闸状态或在关合 瞬间，允许通过的电流最大峰值，表明断路 器在冲击短路电流的作用下，承受电动力的 能力。其值由导电和绝缘等部件的机械强度 决定。 高压断路器的技术参数和型号含义 ? 热稳定电流。指断路器在某一规定 时间范围内允许通过的最大电流。 它表明断路器承受短路电流热效应 的能力。 高压断路器的技术参数和型号含义 ? 合闸时间。从发出合闸命令（合闸 线圈通电）起至断路器接通时为止 所经过的时间，称为断路器的合闸 时间。 高压断路器的技术参数和型号含义 ? 分闸时间。从发出分闸命令（分闸线圈 通电）起至断路器开断三相电弧完全熄 灭时所经过的时间。它为断路器固有分 闸时间和电弧熄灭时间之和。一般为 0.06～0.12s。分闸时间小于0.06s 的断路器，称为快速断路器。 高压断路器的技术参数和型号含义 ? 固有分闸时间是指发出分闸命令起 到灭弧触头刚刚分离时所经过的时 间。 ? 灭弧时间指触头分离到各相电弧完 全熄灭所经过的时间。 高压断路器型号的含义 高压断路器型号的含义 ? 第一单元产品名称有：Ｓ—少油断路器；Ｄ —多油断路器；Ｋ—空气断路器；Ｌ—六氟 化硫断路器；Ｚ—真空断路器；Ｑ—自产气 断路器；Ｃ—磁吹断路器。 ? 型号为ＳＮ4—20Ｇ／8000—30的断路 器，其含义表示为：少油断路器、户内式、 设计序号4，额定电压20kV、改进型，额 定电流为8000Ａ，额定开断电流30kＡ。 空气断路器 SF6断路器 10KV 高压真空断路器 多油式断路器 ? 多油式断路器是以绝缘油为灭孤介质及主要绝缘介质的高 压断路器，其结构简单、工艺要求低、但体积大、用钢材 和绝缘油都比较多，在电压较高时尤其如此，所以已经逐 渐被少油式断路器或空气断路器所代替。 例如DW8-35型就是一种户外35kV多油式断路器， 这种断路器落地安装，三相分箱结构，每相有两个断口， 装有纵横吹灭孤室，额定工作电流及断流容量较大，油重 及总重量在同电压级多油式断路器中是较轻的。配有电磁 操动机构，可以远方操作。还可以在其电容套管上套装电 流互感器供测量和保护用。 35KV多油断路器 (一)少油式断路器 SN10-10型断路器 这是一种性能良好 的户内用少油式断路 器，在6～10kV系统中 获得广泛应用。它可 配用手动、弹簧或电 磁操动机构，可以配 装成固定式或手车式 开关柜。 SN10-10型断路器的结构 1-油气分离器 2-上 出线-下出 线-瓣形静触头 SW6-110少油型断路器 空气断路器 KW5-220空气断路器的外形图，它 由两个灭弧室，四个断口组成。 1-支柱瓷套 2-导气 管 3-均压电容器 4灭弧室 5-底座贮气罐 6-控 制箱 7-汇控柜 压缩空气断路器 ? 压缩空气断路器(亦简称空气断路器)利用预先贮 存的压缩空气来灭弧。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。由于新鲜的 压缩空气流除了可以带走弧隙中热量，降低弧隙 温度，还能直接带走弧隙中的游离带电质点，补 充新鲜气体介质，使去游离大大加强，弧隙介质 强度迅速恢复，所以，空气断路器断流容量大， 灭弧时间短，而且快速自动重合闸时断流容量不 降低。但是空气断路器也有有色金属消耗量大， 需要装设压缩空气系统等辅助设备和价格较贵等 缺点。在我国，通常用于110kV及以上的大容量 电力系统中。 空气断路器 ? 目前生产的空气断路器多采用常充气式，即 无论在合闸或分闸状态，灭弧室内部都充满 压缩空气，保证了触头间必要的绝缘强度。 这种型式结构简单，空气压力利用好，气耗 量少。 SF6断路器 ? SF6断路器采用具有优良灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作 为绝缘介质，具有开断能力强、动作快、体积小等优点， 但金属消耗多，价格较贵。近年来，SF6断路器发展很快， 在高压和超高压系统中得到广泛应用。尤其是以SF6断路器 为主体的封闭式组合电器，是高压和超高压电器的重要发 展方向。 ? 1、SF6断路器的基本结构 ? （1）SF6断路器功能部件 ? 1)灭弧室：双吹型、包括密封瓷套、静触头、动触头。 ? 2)接线端子，装在外边灭弧室下部。 ? 3)支持瓷套：由三个瓷质绝缘套构成，作为断路器的对地 绝缘，并使操作杆动作动触头。 ? 4)底部箱：作为断口底座，可靠地置于支架上。 ? 5)充气与监测装置：给开关补充SF6气体及监视SF6气体压 力。 35KV SF6断路器 110KV SF6断路器 LW31-252sf6户 外高压断路器 弹簧机构SF6高压断路器 LW16—35型SF6断路器结构 1-上接线-下接线-操动机构输出图； 10-拐臂； 11-分闸缓冲器； 12-过渡轴； 13-合闸缓冲器； 14-分闸弹簧； 15-内拐臂16-气管； 17-外拐臂；18-转轴 LW16—35型SF6断路器结构 ? LW16—35断路器外形结构如图3—5所示。对型号的解释 ：L—产品名称，SF6断路器；W—户外式；16—设计序号 ；35—额定电压，单位为KV。它为三极分立的、落地罐式 结构，三极固定于一个公共底架上，三极的SF6气体与气 管16相通，每极底箱上有转轴18伸出，装有外拐臂17并 与连杆7相连，L1相转轴通过四连杆与过度轴12相连，后 者再通过另一四连杆与操动机构输出轴9相连，分闸弹簧 14连于L2、L3相转轴的外拐臂17上。断路器每极是由底 箱和上、下瓷套构成。上瓷套内设有灭弧室和导电系统， 承受断口电压，下瓷套承受对地电压，内绝缘介质为SF6 气体。 LW16—35型断路器实物图 LW16-35 SF6断路器的工作原理 ? 1）机械传动 ? 弹簧操动机构的合闸弹簧释放其能量，通过连杆 传送到断路器传动箱的外拐臂上，使内外拐臂转动 ，并由内拐臂经绝缘拉杆6推动动触头向上运动， 使断路器合闸，与此同时，外拐臂的转动使分闸弹 簧储能。 ? 分闸时，当操动机构的扇形板与半轴的扣脱开后 ，分闸弹簧释放能量带动拐臂反向转动，使动触头 向下运动，断路器分闸。分、合缓冲是为了吸收动 触头在分、合闸动作完成后所剩余的动能，并限制 动触头的终止位置。 LW16-35SF6断路器的工作原理 2) 灭弧原理 ? ①灭弧动作过程 ? 分闸时，动触头向下运动，动、静触头间产生电弧。当静 触头上的弧根转移到弧环上之后，静触头侧的旋弧线圈便 串联进电路产生磁场，使电弧旋转。均匀加热SF6气体， SF6中没有碳元素，没有空气存在，可避免触头氧化。SF6 的介电强度很高，且随压力的增高而增长。气体压力升高 ，与喷口下游形成压差，产生强烈喷口气吹，在电流过零 时，自然熄弧，其熄弧能力随开断电流而自动调节。当开 断小电流时，动触头上的小活塞产生附加电流，进一步改 善小电流灭弧性能。因此，无论开断大电流或小电流，均 具有良好的性能。且由于电弧不断的旋转，使触头和灭弧 室的烧损均匀且轻微。 LW16-35SF6断路器的工作原理 ②吹弧 在高压断路器中，常制成各种形式的灭弧室，使气体产 生较高的压力，有力的吹向弧隙，吹弧的方式有纵、横吹 和纵横混合吹等（如图3-3）。吹动方向与弧柱轴线平行的 叫纵吹；吹弧方向与弧柱轴线垂直的叫横吹；既有纵吹又 有横吹的叫纵横混合吹。吹弧的作用是使电弧强烈冷却和 拉长，加速扩散，促使电弧迅速熄灭。纵吹的灭弧室结构 简单，主要是使电弧冷却变细最后熄灭；而横吹的灭弧室 结构复杂，主要是把电弧拉长，增大散热表面积，加强冷 却，熄灭电弧效果较好。然而不少总类的断路器，把纵吹 和横吹的特点融为一体，广泛采用纵横混合吹弧的方式， 熄弧效果更好。 LW16-35SF6断路器的工作原理 ? 利用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器 称为SF6断路器，它是利用压缩后的SF6来 吹弧，一般压力为0.5-0.7MPa。现在的 SF6断路器，一般采用纵吹方式。纵吹灭弧 室又可分为单向纵吹灭弧室和双向纵吹灭弧 室两种，双向纵吹式的熄弧能力更强，开断 容量更大。 LW16-35SF6断路器的工作原理 ? 3）SF6气压监测 ? 断路器底架上装有真空压力表及密度控制器，通过 铜管与三极相连。在充放气、抽线气压由真空压力表显示，其读数可按产品出厂 说明资料提供的温度—压力曲线摄氏度 时的压力值。密度控制器用于对断路器内气压实行 自动检测，它能自动消除温度对压力的影响，只表 现泄漏造成的压力降低。当压力降低至0.52— 0.015MPa(20摄氏度表压)，密度控制器的第二 触点动作，将断路器分闸与合闸回路闭锁。 真空断路器 ? 真空断路器是指触头在真空中关合、开断的断路器。真空断路器开断能 力强，开断时间短、体积小、占用面积小、无噪声、无污染、寿命长， 可以频繁操作，检修周期长。真空断路器目前在我国配电系统中已逐渐 得到广泛应用。 ? 1、真空断路器的基本结构 ? （1）真空断路器功能部件 ? 真空断路器按其结构的功能可分为六个部分： ? 1）支架：安装各功能组件的架体。 ? 2）真空灭弧室：实现电路的关合与开断功能的熄弧元件。 ? 3）导电回路：与灭弧室的动端及静端连接构成电流通道。 ? 4）传动机构：把操动机构的运动传输至灭弧室，实现灭弧室的合、分 闸操作。 ? 5）绝缘支撑：绝缘支持件将各功能元件，架接起来满足断路器的绝缘 要求。 ? 6）操动机构：断路器合、分的动力驱动装置。 ZW27—12户外真空断路器实物图 ZW27-12线-导电杆绝缘套 管组合体；2-线-绝缘拉杆；7转轴；8-外壳； 9-分闸弹簧；10电流互感器； 11-出线-12真空断路器结构 ? 断路器本体如图3-4。断路器本体部分由导 电回路，绝缘系统，密封件和壳体组成。整 体结构为三相共箱式。其中导电回路由进出 线导电杆，进出线绝缘支座，导电夹，软连 接和真空灭弧室连接而成。 ZW27-12 真空断路器操作机构图 操作机构如图35。此机构为电 动储能，电动分 合闸，同时具有 手动功能。这个 机构由合闸弹簧， 储能系统，过流 脱扣器，分合闸 线圈，手动分合 闸系统，辅助开 关，储能指示等 部件组成。 ZW27—12真空断路器的工作原理 ? 真空断路器是在高度真空中灭弧。真空中的电弧是 在触头分离时电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。 电弧中的离子和电子迅速向周围空间扩散。当电弧 电流达到零值时，触头间的粒子因扩散而消失的数 量超过产生的数量时，电弧即不能维持而熄灭。真 空断路器工作原理与其他断路器相比之是灭弧介质 不同，真空不存在导电介质，使电弧快速熄灭，因 此该断路器的动静触头之间的间距很少。真空断路 器利用高真空中电流流过零点时，等离子体迅速扩 散而熄灭电弧，完成切断电流的目的。其具体工作 过程如下： ZW27—12真空断路器的工作原理 （1）储能过程：当储能电机 14接通电源时，电机 带动偏心轮转动，通过紧靠在偏心轮上的滚子10 带动拐臂9及连板7摆动，推动储能棘爪6 摆动， 使棘轮11 转动，当棘轮11 上的销与储能轴套32 的板靠住以后，二者一起运动，使挂在储能轴套上 32 上的合闸弹簧21 拉长。储能轴套32 由定位销 13 固定，维持储能状态，同时，储能轴套32 上 的拐臂推动行程开关5切断储能电机14 的电源， 并且储能棘爪被抬起，与棘轮可靠脱离。 ZW27—12真空断路器的工作原理 ? （2）合闸操作过程：当机构接到合闸信号后（开 关处于断开，已储能状态），合闸电磁铁15的铁 心被吸向下运动，拉动定位件13向逆时针方向转 动，解除储能维持，合闸弹簧21带动储能轴套32 逆时针方向转动，其凸轮压动传动轴套30，带动 连板29及摇臂27运动，使摇臂27扣住半轴25，使 机构处于合闸状态。此时，连锁装置28锁住定位 件，使定位牛不能逆时针方向转动，达到机构联销 的目的，保证了机构在合闸位置不能合闸操作。 ZW27—12真空断路器的工作原理 ? （3）分闸操作过程：断路器合闸后，分闸 电磁铁接到信号，铁芯吸合，分闸脱扣器 19中的顶杆向上运动，使脱扣轴16转动， 带动顶杆18向上运动，顶动弯板26并带动 半轴25向反时针方向转动。 ? （4）半轴25与摇臂27解扣，在分闸弹簧的 作用下，断路器完成分闸操作。 断路器工作原理 ? 断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断 故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高 压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A 的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄 灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。 吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离， 另一方面通过吹弧拉长电弧，加强带电粒子的复 合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速 恢复介质的绝缘强度。 中低压断路器的发展方向 ? 中压断路器从多油式到少油式、再到充气式、真空式逐步 发展起来;六氟化硫气体由于其优良的绝缘和灭弧性能用量 一直很大，但由于六氟化硫气体是高温室效应气体，所以 有被真空断路器取代的趋势（但可能还需要很长时间，暂 时没有找到替代的气体）。通过新材料的应用，断路器操 动机构由原来的分立零部件向模块化、简单化方向发展， 现有市场上的模块化机构已较为成熟；耐紫外线、高强度 、自洁型的新型有机绝缘材料也在户外高压断路器中得到 广泛应用；尤其是永磁机构的出现，使得断路器操动机构 的零部件数量锐减70%，大大提高了断路器的可靠性和使用 寿命，永磁机构的机械寿命一般都在10万次以上。今后断 路器朝着组合型、多功能、小型化、免维护、智能化等方 向发展，特别是以计算机中心的现代智能系统，对断路器 气体、机构、控制和传动部分进行自动检测，不仅提前发 现设备故障，使断路器的检修由定期检修变为实时状态检 修。而且减轻了运行检修人员的工作量。 ABB公司HEC ABB公司HEC ABB公司HEC内部结构 ABB公司HEC 全封闭组合电器 （GIS） 全封闭组合电器 （GIS） 全封闭组合电器 （GIS）结构 全封闭组合电器 （GIS）特点 全封闭组合电器 （GIS）主要厂家
