开关概述1.doc

1 -高 压 断 路 器第一节 高压断路器的组成和参数一、高压断路器的种类在各种电压等级的变电所中，高压断路器是最为重要的电气设备之一高压断路器的工作最为繁重，地位最为关键，结构最为复杂由于高压断路器本身具有强力消弧装置，故其不但可以带负荷切断各种电气设备和输、配电线路的电源，而且可以快速、可靠地切断各种短路故障因此，断路器广 泛地应用在各发电厂、变电所和输、配电线路中国产高压断路器有下述各种类型1．多油断路器这种断路器所用油量很多，油除了作为灭弧介质外，还作为触头开断后的弧隙绝缘以及带电部分与外壳之间的绝缘介质我国早期生产的多油断路器为 DWl—35、DW2—35 型，均系仿原苏联产品这些产品缺点是结构复杂、调节困难、开断容量不足、常产生拒动和误动等1971 年，我国曾自行设计 DW8—35 型多油断路器，并在西安高压开关厂投产该产品遍及全国，数以万计，其性能比 DWl—35 和 DW2—35 要优 越，但使用中仍发现不少缺陷长沙湘南电气设备厂设计的微机控制 35kV 小型变电所中，推荐使用 DW—35GD、DW2—35G、DW2—35G(R)型多油断路器2．少油断路器这种类型的断路器用油作为灭弧介质和弧隙绝缘介质。

但是带电部分和接地部分之间的绝缘是由瓷介质来完成的，因此，其体积小、重量轻、占地少，钢材和油的消耗量小由于这些优点，致使少油断路器仍是我国目前生产的高压断路器的主要型式 2 -3．压缩空气断路器这种断路器是以压缩空气作为灭弧介质和弧隙绝缘介质的压缩空气断路器的特点是灭弧能力强、动作迅速、能快速自动重合闸此外，其体积小、防火防爆，在低温下能可靠地工作，维护检修方便其缺点是工艺要求高、消耗有色 金属多，并需一套专供操作用的压缩空气设备等压缩空气断路器多用于 220kV 及以上的电压等级中， 目前我国自制的压缩空气断路器有 KW4、KW5—330、KW4、KW5—500 型4．真空断路器真空断路器是以真空作为灭弧介质和绝缘介质的由于这种断路器在灭弧过程中没有气体的冲击，故在关合或断开时，对断路器杆件的振动较小，可频繁操作真空断路器还具有灭弧速度快、触头不易氧化、体积小、寿命长等优点我国已生产 10kV、35kV 电压级真空断路器，在国外引进的重合器中，有些型式的重合器则采用真空断路器六氟化硫(SF6)断路器该断路器是以 SF6 气体作为灭弧介质的，因此，这种断路器具有油断路器、压缩空气断路器不可比拟的灭弧能力。

由于 SF6 断路器具有优异的灭弧能力，所以其燃弧时间很短，触头烧损轻微，触头能在比较高的温度下运行而不劣化此外，由于 SF气体具有优越的绝缘特性，因此，其开断能力大，电气绝缘距离可以大幅度下降而且 SF6 断路器是完全封闭的，与大气隔绝，故其适用于有爆炸性危险的场合SF6 断路器的缺点是结构比较复杂、要求较高的密封性能、价格较贵SF6 断路器是 60 年代中期从压气式的灭弧室问世以来，才开始发展起来的，但其发展速度非常之快，到 9o 年代末期，SF6 断路器已发展到其他- 3 -断路器所不能达到的水平，成为现代最有发展前途的产品我国从 1984 年起至今已有数干台 SF6 断路器投入运行，主要用于 10kV 配电网、35／10kV和 110／10kV、66／10kV 变电所我国已能生产 72．5—550kV 的 SF6 断路器除此而外，SF6 全封闭组合电器(GIS)也是当前高压电器的发展方向，所谓全封闭组合电器，就是把 SF6 断路器、隔离开关、接地开关、互感器、母线等组合在一起，置在钢、铝外壳内，内充以 SF6 气体目前我国已能生产 SF6 成套的组合电器二、高压断路器的结构组成 1．整体组成尽管高压断路器类型很多、结构比较复杂，但总体上来看不外乎的几个部分。

1)开断元件包括断路器的动、静触头以及消弧装置等2)支撑元件用来支撑断路器的器身3)底 座用来支撑和固定断路器4)操动机构用来操动断路器分、合闸 (5)传动元件将操动机构的分合运动传动给导电杆和动触头2．操动机构的组成操动机构的组成包括如下几部分1)提升机构其作用是利用传动机构送来的运动，促使导电杆的升降，导致触头接通或分断2)缓冲器其作用是，在高压断路器的合闸或分闸过程中，在某些特定的位置，要求有规定的速度例如，当行程了时，要求机构要严稳地停止；在分闸过程中，当达到最大速度时，必须对运动机- 4 -构制动；以减小冲击缓冲器或称缓冲装置，则为机械制动元件，其主要作用是吸收机构运动的动能，使机构从高速运动状态平稳地停止缓冲器有油缓冲器和弹簧缓冲器 三、断路器的技术参数1．额定电压 U ：额定电压是保证断路器正常长期工作的电压，我国采用的电压等级有“3、6、10、35、60、110、220、330、500kV额定电压决定着断路器的绝缘尺寸，对 35kV 以上的，几乎决定它的结构尺寸，同时也决定断路器的灭弧条件 、断路器应能在额定电压下长期工作，所以，选用断路器时，应以额定电压为条件。

2．额定电流额定电流是断路器可长期通过的最大电流断路器通过 额定电流时，其发热温度不会超过国家标准我国目前采用的电流标准有200、400、600、1000、1500、2000、3000、4000、5000、6000、8000、10000 A3、开断电流开断电流是表征断路器开断能力的一个参数，是选择断路器的主要条件之一所谓开断电流是指断路器在给定电压下能正常开断的最大短路电流在额定电压下能开断的电流，称为额定开断电流，以 Ibre 表示在低于额定电压的条件下，断路器的开断电流可以提高但由于灭弧装置机械强度的限制，开断电流仍有一定的极限值，此极限值称为极限开断电流由于开断电流与电压有关，因此，当断路器有几个额定电压时，其额定开断电流也不同4．额定断流容量 Sbre，- 5 -额定断流容量也是选择断路器的主要参数之一，在额定电压确定之后，额定断流容量与额定开断电流的含义是一样的额定断流容量表示断路器的综合开断能力对三相断路器可采用以下公式计算，即Sbre＝ UeIbre (4—1)3由于断路器的额定开断电流不变，因此，如断路器的使用电压降低，其断流容量也要相应地降低，电压降低后的开断容量可用以下公式计算，即5．热稳定电流热稳定电流是断路器的重要参数之一。

在选择断路器时，通常要根据热稳定电流来校验断路器的发热条件，所谓热稳定电流是断路器能承受短路电流热效应的能力国家标准规定，断路器通过热稳定电流在 4s 内，温度不超过允许发热温度，且无触头熔解和妨碍其正常工作的现象，则认为断路器是热稳定的通常热稳定电流等于其额定开断电流6．额定动稳定电流额定动稳定电流用来表征断路器承受短路电流电动力的 能力，其也是断路器一个很重要的参数，用来作为选择断路器时的动稳定校验所谓额定动稳定电流系指在关合状态下，断路器能通过不妨碍其正常工作的最大短路电流瞬时值，因些，在电力工程设计手册中称其为极限电流在该电流作用下断路器的机械机构不致遭到电动力的破坏在选择断路器时，如果通过断路器的最大短路电流瞬时值小于额定动稳定电流，则认为所选断路器是动稳定的7．分闸时间从断路器接到分闸命令起，到电弧熄火上，所经历的时间称为全分闸- 6 -时间，如图 4-3 中的 t全分闸时间由两部分组成1）固有分闸时间 t1这段时间是从断路器接到分闸命令起，到触头分离止所经历的时间2）熄弧时间 t2这段时间是从触头分离到电弧熄灭所经历的时间分闸时间是表征断路器动作速度的参数，这个时间越短，表明断路器的动作速度越快，使短路电流对电力系统和断路器本身的威胁越小。

8、合闸时间从断路器接到会闭命令起，到触头刚接触的时间止，所经历的时间称为合闸时间电力系统对合闸时间虽然要求不高，但希望其稳定9．自动重合时间运行经验证明，电力系统大多数故障为暂时性故障这单种暂时性故障只要切断故障线路后，故障就立即消除此时，如果断路器重新合闸，则可立即恢复正常供电在现代电力系统中常用的三相一次重合闸，包括单相重合和三相重合的综合自动重合闸，以及在重合器中采用的 3 次或 4- 7 -次重合闸，都是根据这种思想设计的重合闸不但提高了供电的可靠性，而且增加了电力系统的稳定性当发生短路故障后，继电保护动作，断路器断开故障线路，经过短时间后又自动重合，重合后，如果故障并没消除，断路器又行跳开，这种情况称为重合不成功对三相一次重合闸而言，如果一次重合不成功，则不再进行重合但有时可在断路器开断一定时间后，由运行人员再行合闸，进行所谓强送电强送电后，若故障仍未消除，则断路器又行分断上述动作程序称为自动重合闸操作循环，记为 分一 θ 一合分一 t 一合分其中，θ 为无电流间隔时间，通常为 o．5s，这段时间是从电弧熄灭到电路重新接通的时间；t 为强送电时间，通常为 180 s。

断路器的自动重合操作循环时的时间如图 4—4 所示将全部分闸时间加上无电流间隔时间 θ，即 t∑ +θ 称为自动重合闸时间在断路器重合操作中，从触头闭合到触头第二次分断的时间 t4，称为金属短接时间因为断路器重合闸可能路故障未消除的情况下进行，所以，对用来提高电力系统稳定性的断路器，要求有较快的动作速度，除了缩短全开断时间外，金属短接时间也必须短 8 -断路器所允许的无电流间隔时间，取决于第一次开断后断路器恢复熄弧能力所需要的时间，如果该时间太短，其熄弧能力尚未完全恢复，则第二次分闸时，断流容量则要下降10．燃弧时间在断路器分闸过程中，从电弧产生起，至电弧最终熄灭止，其所经历的时间称为燃弧时间11．总行程和超行程总行程系指断路器的动触头由分闸位置起，运动至合闸静态位置止所走的距离超行程又称为插入行程，该行程系指动、静触头刚接触，到动、静触头运动到静态位置所走的距离12．合闸不同期性合闸的不同期性有两方面的含义，对于相同相来说，是指最先和最迟接触的两对触头之间的时间差值；对不同相来说，是指最先接通相和最迟接通相的时间差值分闸的不同期性的定义与合闸不同期性的定义是同样的，只是将上述的“接触”改成“分离” 。

9 -13 分、合闸速度（ 1）刚分速度通常认为是动静触头分离后 10ms 内的速度 2）刚合速度通常认为是动、静触头闭合前 10 ms 内的速度3）分合闸最大速度系指在触头整个行程上某一区间的最大速度。