5SF6断路器ABB.ppt

SF6断路器断路器清华大学清华大学 徐国政徐国政联系：联系：010010－－6278452062784520（办）（办） 010010－－6278259162782591（宅）（宅） E-mail: E-mail: xugzhxugzh@mail.tsinghua.@mail.tsinghua.eduedu. .cncn11．六氟化硫（．六氟化硫（SF6））气体的基本特性气体的基本特性lSF6无色、无味、无毒、不会燃烧，化学性能稳定无色、无味、无毒、不会燃烧，化学性能稳定,常温下与其它材料不会产生化学反应常温下与其它材料不会产生化学反应l绝缘性能优良绝缘性能优良: 　　0.3MPa 与变压器油相同表面、杂质、超净）与变压器油相同表面、杂质、超净）l灭弧性能优良灭弧性能优良:　　1.热时间常数小（热时间常数小（1 s，，空气空气100 s)，，弧柱体积小，能量少；弧柱体积小，能量少；　　2.负电性：负电性：SF6－－活动性差，减少导电性，易与活动性差，减少导电性，易与SF6＋＋复合；复合；　　3.优良的热特性：优良的热特性：ua 低，低，Ea=10V/cm（（0.1MPa））l易液化：易液化：P   液化液化T   ，，20℃ 0.6MPa，，液化温度－液化温度－25 ℃l使用中注意：水分控制、漏气量问题。

使用中注意：水分控制、漏气量问题2lSF6 分子量为分子量为 146 约是空气分子量约是空气分子量 28.8 的的 5.1倍，因此同样体积的倍，因此同样体积的 SF6 气体比空气重得多气体比空气重得多l工业上制造工业上制造 SF6 是将单质硫和过量气态氟直是将单质硫和过量气态氟直接化合接化合 　　S ＋＋3F2 → SF6＋＋Q（（放热反应）放热反应）l直接合成的粗品中，一般含有直接合成的粗品中，一般含有 5% 左右的杂左右的杂质，经一系列净化处理后，才能得到纯度在质，经一系列净化处理后，才能得到纯度在 99.8 % 以上的以上的 SF6 精品lSF6 通常以液态保存通常以液态保存六氟化硫（六氟化硫（SFSF6 6））气体的基本特性气体的基本特性3l为了保证为了保证 SF6 的纯度和质量，除国际电工委员的纯度和质量，除国际电工委员会（会（IEC））和我国国家标准外，各气体制造厂也和我国国家标准外，各气体制造厂也多规定了产品的质量标准，有关数据如表多规定了产品的质量标准，有关数据如表 4.1 所示用户可据此进行复检和验收用户可据此进行复检和验收l临界温度－可液化的最高温度。

临界温度－可液化的最高温度 45.6℃ ( N2 -147 ℃)l临界压力－临界温度下，液化所需压力临界压力－临界温度下，液化所需压力 3.85 MPa N2 3.46l临界温度高，易液化，常温下也可液化临界温度高，易液化，常温下也可液化l使气体液化的最低压力称为饱和蒸汽压力与使气体液化的最低压力称为饱和蒸汽压力与气体种类有关气体种类有关六氟化硫（六氟化硫（SFSF6 6））气体的基本特性气体的基本特性42．六氟化硫气体的状态参数．六氟化硫气体的状态参数l主接线曲线主接线曲线AA’为饱和蒸汽压为饱和蒸汽压力曲线是气态－液态、固态的力曲线是气态－液态、固态的分界线l曲线上的几个特殊点：曲线上的几个特殊点：lM－－熔点，共相点熔点，共相点 PM = 0.228MPa；；TM = 50.8 ℃lB－－沸点，沸点， 0.1MPa下，下，固体固体  液体的温度液体的温度 TB＝＝0.1MPa，，TB=－－63.8℃l①① 由由 T、、P    l②② 延延   线线  液化温度液化温度-30℃图图5.3 SF6气体的状态参数气体的状态参数 5l一般单压式户外一般单压式户外 SF6 断路器断路器 20 ℃ 时的额定气体压力为时的额定气体压力为 0.7 MPa（（绝对压力）可以在绝对压力）可以在 －－25℃ 以上的环境条件下工以上的环境条件下工作。

作l假定假定SF6电器设备的密封性能良好，没有气体向外泄漏，则电器设备的密封性能良好，没有气体向外泄漏，则电器设备内的气体密度为常数电器设备内的气体密度为常数l压力变化并不说明气体一定有泄漏，只有在同一温度下对比压力变化并不说明气体一定有泄漏，只有在同一温度下对比不同时间下的压力才能得出正确的结论为此，不同时间下的压力才能得出正确的结论为此，SF6电器设电器设备中常常要求装置密度继电器，用以直接反映气体的泄漏情备中常常要求装置密度继电器，用以直接反映气体的泄漏情况六氟化硫气体的状态参数六氟化硫气体的状态参数 SF6 电电器器设设备备的的最最低低工工作作温温度度与与 20℃时时的的气气体体压压力力有有关关，，表表 11.5 给出了最低工作温度与给出了最低工作温度与 SF6 气体压力的有关数据气体压力的有关数据6SF6 气体泄漏的监测气体泄漏的监测l假定没有气体向外泄漏，则气体密度为常数假定没有气体向外泄漏，则气体密度为常数l气体压力减小并不说明气体一定有泄漏，气体压力减小并不说明气体一定有泄漏，l只有在同一温度下对比不同时间下的压力才能得出正确只有在同一温度下对比不同时间下的压力才能得出正确的结论。

的结论l为此，为此，SF6电器设备中常常要求装置电器设备中常常要求装置密度继电器密度继电器，用以，用以直接反映气体的泄漏情况直接反映气体的泄漏情况l气体无泄漏，只是由于内部气气体无泄漏，只是由于内部气体温度下降而使压力降低时，体温度下降而使压力降低时，双金属片的温度补偿装置双金属片的温度补偿装置,使使得压力指示保持不变得压力指示保持不变l能够真实地反应气体的泄漏情能够真实地反应气体的泄漏情况73．六氟化硫气体的化学特性．六氟化硫气体的化学特性l常温常压下常温常压下SF6气体是一种可与氮气气体是一种可与氮气相比的性能十分稳定的气体相比的性能十分稳定的气体l高温下，加上水分的作用会产生有高温下，加上水分的作用会产生有毒气体83．六氟化硫气体的化学特性．六氟化硫气体的化学特性l常温常压下常温常压下SF6气体是一种可与氮气气体是一种可与氮气相比的性能十分稳定的气体相比的性能十分稳定的气体l高温下，加上水分的作用会产生有高温下，加上水分的作用会产生有毒气体9表表11.6 SF6气体分解物的化学稳定性与毒性气体分解物的化学稳定性与毒性注注1 — 未曾分解的气体，职工允许每天接触八小时的极限值未曾分解的气体，职工允许每天接触八小时的极限值注注2 — 指的是表中划有横线气体的味觉指的是表中划有横线气体的味觉 注注3 — 老鼠接触老鼠接触60分钟的致命浓度分钟的致命浓度大气中的最后稳定毒性数据（10－6V/V）味觉检测（2）分解物化学稳定性的产物TLV（1）LC50（3）TLV（10－6V/V） 味 觉S2F2快速分解S.HF.SO20.50.8刺鼻，辛辣SF2快速分解S.HF.SO25刺鼻，辛辣SF4快速分解HF.SO20.1刺鼻，辛辣SOF2慢速分解HF.SO20.6 ～ 11001.0 ～ 5臭鸡蛋SOF4快速分解SO2F2.HF0.5同HFSO2 F2稳定SO2 F252000～4000无味SO2稳定SO22约1000.3 ～ 1刺鼻HF稳定HF1.8 ～ 350 ～ 1002.0～3辛辣WF4快速分解WO3.HF0.150 ～ 100同HFSiF4快速分解SiO2.HF0.550 ～ 100同HFCF4稳定CF4无毒无味104．六氟化硫气体及其分解物的毒性问题．六氟化硫气体及其分解物的毒性问题l纯净的纯净的SF6气体一般公认是无毒的。

气体一般公认是无毒的l工作场所要防止工作场所要防止SF6气体的浓度上升到缺氧的水平气体的浓度上升到缺氧的水平l电弧作用下电弧作用下SF6的分解物如的分解物如 SF4、、S2F2、、SF2、、SOF2、、SO2F2、、SOF4 和和 HF 等，它们都有强烈的腐蚀性和等，它们都有强烈的腐蚀性和毒性l当工作人员接近当工作人员接近 SF6 电器设备闻到有刺鼻性的气味电器设备闻到有刺鼻性的气味时，应立即设法防止吸入气体并迅速离开时，应立即设法防止吸入气体并迅速离开l检修检修 SF6 电器设备不可避免会接触到电器设备不可避免会接触到SF6分解物l为了保证检修人员的安全以及减少对周围环境造成为了保证检修人员的安全以及减少对周围环境造成的影响，应该采取一些必要的预防措施的影响，应该采取一些必要的预防措施115. 六氟化硫电器设备中的水分控制六氟化硫电器设备中的水分控制lSF6气体中的水分必须控制在一定限度内，否则将气体中的水分必须控制在一定限度内，否则将给给SF6电器设备的安全运行带来问题水分造成的电器设备的安全运行带来问题水分造成的危害有两个方面：危害有两个方面： （（1）水分影响有毒物质生成）水分影响有毒物质生成 （（2）水分影响绝缘）水分影响绝缘 — 表面凝露表面凝露lSF6气体中的水分含量通常用体积比气体中的水分含量通常用体积比10－－6（（V/V））或或重量比重量比10－－6（（W/W））表示表示 （国际上也有用（国际上也有用parts per million ppm表示的）。

表示的）l制造厂及使用部门都对制造厂及使用部门都对 SF6 电器设备中电器设备中 SF6 气体的气体的水分含量作出了明确的规定水分含量作出了明确的规定12水分影响绝缘水分影响绝缘 — 表面凝露表面凝露l某一温度下，当水蒸汽压力（密度）达到或某一温度下，当水蒸汽压力（密度）达到或超过该温度下的饱和压力（密度），过量的超过该温度下的饱和压力（密度），过量的水蒸汽分子就会凝结，若此时温度水蒸汽分子就会凝结，若此时温度   00C，，则凝结成水（凝露），温度则凝结成水（凝露），温度   0 0C　　结冰l表表 5.7给出，给出， 0 0C 时的水蒸汽饱和压力为时的水蒸汽饱和压力为 611Pal只要只要 SF6 气体中水蒸汽的分压力低于气体中水蒸汽的分压力低于 611Pa，，水蒸汽只有在温度低于水蒸汽只有在温度低于 0 0C 时才能凝结成时才能凝结成冰，不会给绝缘性能的降低带来很大的影响冰，不会给绝缘性能的降低带来很大的影响13从凝露角度对水分的要求从凝露角度对水分的要求表表11.7 水蒸气的饱和参数水蒸气的饱和参数温度（0C）饱和压力（Pa）饱和密度（g/m3）20233617.3015170412.611012279.0958726.4506114.52-25173.83-44373.25-63682.73-83092.29-102591.92-151651.22-201080.7614 SF6电器设备中允许的水蒸气含量（简称水分含电器设备中允许的水蒸气含量（简称水分含量或含水量）通常以体积比或重量比表示量或含水量）通常以体积比或重量比表示 体积比＝体积比＝按按照照理理想想气气体体状状态态方方程程：：假假设设0 C下下水水蒸蒸气气分分压压力力为为611pa（（水水蒸蒸气气的的饱饱和和压压力），折算到力），折算到20 C下水蒸气分压力下水蒸气分压力 若若p 为为20 C下下SF6电器设备的气体总压电器设备的气体总压力，则允许的水分含量（体积比）力，则允许的水分含量（体积比） 如果水蒸气分压力按－如果水蒸气分压力按－10 C的的259 pa 考虑，则考虑，则 体积比体积比P26415表表11.8 不同压力下允许的水分含量不同压力下允许的水分含量10－－6 V/V 假定假定 0 0C下水蒸汽分压力下水蒸汽分压力 PV = 611 Pa，，折算到折算到 20 0C 为为 655.8 Pa ；；－－10 0C时为时为 259 Pa 考虑考虑 压力P（MPa)0.10.120.220.40.50.60.71.4按式（11－26计算）655854652981164613121093937468按式（11－27计算）288524041311721577481412206运用场所充气开关柜10kv变压器GIS中断路器除外的隔室单压式SF6断路器双压式SF6断路器综合考虑后综合考虑后 表表11.9 GB7674中水分含量的允许值中水分含量的允许值 10－－6V/V隔室交接验收值运行允许值有电弧分解物的隔室≤150≤300无电弧分解物的隔室≤500≤1000 SF6电器设备对水分含量的要求是非常严格的。

因此，电器设备对水分含量的要求是非常严格的因此，在生产、按装，调试各个节中都应对水分严加控制在生产、按装，调试各个节中都应对水分严加控制 166. 吸附剂的应用吸附剂的应用lSF6气体在电弧作用下产生的各种有毒物气体在电弧作用下产生的各种有毒物质以及内部残留的水分，都得通过吸附质以及内部残留的水分，都得通过吸附剂来吸收剂来吸收l只要吸附剂选择正确，数量得当，水分只要吸附剂选择正确，数量得当，水分及有毒物质的数量都能控制在允许的范及有毒物质的数量都能控制在允许的范围内177. 六氟化硫气体的绝缘性能六氟化硫气体的绝缘性能 电场不均匀程度对电场不均匀程度对SF6气体击穿电压的影响气体击穿电压的影响l1.在均匀电场中在均匀电场中SF6气体的击穿电场强度大约气体的击穿电场强度大约是空气的三倍是空气的三倍l2．在极不均匀电场下这一比值将大为缩小．在极不均匀电场下这一比值将大为缩小l3.大多采用稍不均匀电场的结构，用得较多大多采用稍不均匀电场的结构，用得较多的是同轴园柱与同心园球的是同轴园柱与同心园球l4.有极性效应，高气压下击穿电压，有极性效应，高气压下击穿电压， 负极性负极性   正极性正极性 188. 六氟化硫气体中的电弧六氟化硫气体中的电弧 l电弧具有高温的弧芯和低电弧具有高温的弧芯和低温的弧焰。

温的弧焰l电流很小时仍能维持弧芯电流很小时仍能维持弧芯的导电状态截流值低的导电状态截流值低l电弧电压低，电弧功率低，电弧电压低，电弧功率低，对熄灭电弧有利对熄灭电弧有利l电负性气体，介质强度恢电负性气体，介质强度恢复快l绝缘性能好，开距小，有绝缘性能好，开距小，有利于开断电流的提高利于开断电流的提高图图５５.44 SF6气体中气体中电弧径向的温度分布电弧径向的温度分布 19SF6气吹断路器灭弧室的喷口气吹断路器灭弧室的喷口lSF6气吹断路器中，常采用图中气吹断路器中，常采用图中的缩放形喷管，又称的缩放形喷管，又称“拉伐尔喷拉伐尔喷管管”l当入口处气体当入口处气体 p 足够大时，喉部足够大时，喉部 v 达到当地的音速，过了喉部后达到当地的音速，过了喉部后气流继续加速和减压气流继续加速和减压l气流速度气流速度v 超过音速称为超音速超过音速称为超音速（超临界）流动，而气流入口处（超临界）流动，而气流入口处到喉部的距离内，气流速度低于到喉部的距离内，气流速度低于音速称为亚音速（亚临界）流动音速称为亚音速（亚临界）流动由于喷管内各地的流量是相同的，喉部处流量与截面积由于喷管内各地的流量是相同的，喉部处流量与截面积 S 的的比值即流量密度最大，散热效果最好，因此断路器中，电弧比值即流量密度最大，散热效果最好，因此断路器中，电弧的位置常安排在喷管的喉部处。

的位置常安排在喷管的喉部处20喷管气流中的热堵塞喷管气流中的热堵塞 l大电流燃弧期间的一个重要现象是大电流燃弧期间的一个重要现象是电弧对气流的热堵塞电弧对气流的热堵塞l喷管中有电弧存在时的气流状况必喷管中有电弧存在时的气流状况必然与无电弧时的冷态气流不同然与无电弧时的冷态气流不同l从流量角度考虑，电弧的出现会使从流量角度考虑，电弧的出现会使喉部的有效面积和流量减小，另外喉部的有效面积和流量减小，另外电弧对喉部上游气流的加热又会使电弧对喉部上游气流的加热又会使上游气体温度和压力升高上游气体温度和压力升高l极端情况下，电弧截面积会占据整个喉部的面积，喉部处的极端情况下，电弧截面积会占据整个喉部的面积，喉部处的气体流量减小至零，这种状况称为喷管的完全堵塞，如图气体流量减小至零，这种状况称为喷管的完全堵塞，如图l一般认为，出现喷管完全堵塞时，断路器已接近到达它的极一般认为，出现喷管完全堵塞时，断路器已接近到达它的极限开断电流再增大电流，喷管会严重烧伤，弧柱中的金属限开断电流再增大电流，喷管会严重烧伤，弧柱中的金属蒸汽也会剧激增大，使交流电流过零后的弧隙绝缘性能的恢蒸汽也会剧激增大，使交流电流过零后的弧隙绝缘性能的恢复变得非常困难，交流电弧就难以熄灭了。

复变得非常困难，交流电弧就难以熄灭了21l对喷管热堵塞现象新的认识对喷管热堵塞现象新的认识l电弧热堵塞对上游气体的加电弧热堵塞对上游气体的加热能使热能使 p 升高加强了压气式升高加强了压气式灭弧室的气吹作用灭弧室的气吹作用l只要大电流期间喷管热堵塞只要大电流期间喷管热堵塞的时间不是太长，触头不会的时间不是太长，触头不会严重烧伤产生大量的金属蒸严重烧伤产生大量的金属蒸汽喷管气流中的热堵塞喷管气流中的热堵塞l因而，在因而，在SF6压气式灭弧室中出现一定程度的热堵塞是有压气式灭弧室中出现一定程度的热堵塞是有利的这样在满足同一开断电流要求下，喷管喉部面积可以利的这样在满足同一开断电流要求下，喷管喉部面积可以适当的减小，操动机构的操作能量也能因此而减少适当的减小，操动机构的操作能量也能因此而减少1.压力曲线（压力曲线（ta = 23ms）；）；2.压力曲线（压力曲线（ta = 20ms）；）；3.电流曲线电流曲线 （（ta = 20ms）；）；4.电流曲线（电流曲线（ta = 23ms）；）；5.压力曲线（空载时）压力曲线（空载时）22550kV断路器断路器dead tank CB550kV断路器断路器live tank CB9. 结构与灭弧原理结构与灭弧原理23SF6断路器几种常见灭弧室断路器几种常见灭弧室l双压式双压式l单压式单压式Ø定开距压气式定开距压气式Ø变开距压气式变开距压气式Ø热膨胀热膨胀+助吹（自能式）助吹（自能式）Ø热膨胀室热膨胀室+辅助压气室（自能式）辅助压气室（自能式）Ø混合式一（自能式）混合式一（自能式）Ø混合式二（自能式）混合式二（自能式）Ø双室十双动结构（自能式）双室十双动结构（自能式）24图图11.51 双压式双压式SF6断路断路器器l根据压缩空气断路器的气吹灭弧原理设计的。

根据压缩空气断路器的气吹灭弧原理设计的l低压气体低压气体0.3MPa（（表压力）作为绝缘介质，表压力）作为绝缘介质，l高压气体高压气体1.5Mpa（（表压力）用作灭弧表压力）用作灭弧l结构复杂，价格昂贵结构复杂，价格昂贵,低温环境下需要加热才能工作，很快低温环境下需要加热才能工作，很快被第二代即单压压气式所取代被第二代即单压压气式所取代 25单压式单压式SF6断路器断路器l单压压气式单压压气式SF6断路器内部只有一种压力，断路器内部只有一种压力，气体压力低，气体压力低， 0.6MPa（（表压力），毋需表压力），毋需加热装置就能在不低于－加热装置就能在不低于－25℃的低温环境的低温环境下工作它是依靠压气作用实现气吹来灭下工作它是依靠压气作用实现气吹来灭弧的具有结构简单，开断电流大的优点具有结构简单，开断电流大的优点l要求操动机构具有很大的操作功要求操动机构具有很大的操作功l需要配备大功率的液压操动机构或压缩空需要配备大功率的液压操动机构或压缩空气操动机构气操动机构26l结构：两个固定的金属喷口保结构：两个固定的金属喷口保持不变的开距，动触桥与绝缘持不变的开距，动触桥与绝缘材料制成的压气室一起运动，材料制成的压气室一起运动，l当动触桥金属离开喷口时压气当动触桥金属离开喷口时压气室内的高压力气体经电弧、喷室内的高压力气体经电弧、喷口向外排出。

口向外排出定开距压气式定开距压气式1.压气室；压气室；2.动触桥；动触桥； 3.金属喷口；金属喷口；4.活塞；活塞； 5.电弧电弧 a.关合位置；关合位置；b.开始气吹开始气吹 c.气吹电弧；气吹电弧；d.分断结束分断结束西门子西门子3AS型断路器定开距灭弧室型断路器定开距灭弧室 27变开距压气式变开距压气式l变开距的压气式灭弧室内的触头开距，随变开距的压气式灭弧室内的触头开距，随压气室向下运动而逐渐加长，压气室向下运动而逐渐加长，l喷口通常采用聚四氟乙烯耐弧材料喷口通常采用聚四氟乙烯耐弧材料1.静主触头；静主触头；2.静弧触头；静弧触头；3.动弧触头；动弧触头；4.动主触头；动主触头；5.压气缸；压气缸；6.活塞；活塞；7.操作杆；操作杆；8.喷嘴；喷嘴；9.压气室压气室28l与变开距结构相比，定开距的开距较小，电弧电压低，电与变开距结构相比，定开距的开距较小，电弧电压低，电弧能量小，对提高开断电流较为有利弧能量小，对提高开断电流较为有利l压气室离电弧区较远，不易出现绝缘材料的烧损问题，因压气室离电弧区较远，不易出现绝缘材料的烧损问题，因此触头间的绝缘强度较高，触头开距可稍小一些。

此触头间的绝缘强度较高，触头开距可稍小一些l压气室内气体的利用率不如变开距的结构为了保证气吹压气室内气体的利用率不如变开距的结构为了保证气吹时间不致过短，压气室的总行程就得增大时间不致过短，压气室的总行程就得增大l压气室内的气体经喷口内腔向外排出，形状及尺寸受一定压气室内的气体经喷口内腔向外排出，形状及尺寸受一定的限制影响气流场的限制影响气流场U ，，矛盾不好解决，矛盾不好解决，l开距大，不好配合，径向速度不能大，绝缘性能、开距大，不好配合，径向速度不能大，绝缘性能、Ud，，不不可能很高，变开距，可拉的比较大可能很高，变开距，可拉的比较大l最早喷口材料，石墨喷口，发展过程中的结构，最早喷口材料，石墨喷口，发展过程中的结构，500 kV就就不好做了不好做了特点比较特点比较29SF6断路器的发展断路器的发展 l第一代产品第一代产品 “双压双压” 式断路器式断路器 结构复杂、环境适应能力差、需要压气泵和加热装置结构复杂、环境适应能力差、需要压气泵和加热装置l第二代产品第二代产品 “单压单压” 式断路器式断路器 靠机械运动产生灭弧所需气压操作功大、机械寿命低、靠机械运动产生灭弧所需气压操作功大、机械寿命低、开断小电流时易产生截流过电压，固分时间长。

采用液开断小电流时易产生截流过电压，固分时间长采用液压、气动机构压、气动机构 、、l第三代产品第三代产品 “自能自能” 式断路器式断路器 电弧自身的热量产生灭弧所需气压，开断小电流采用辅电弧自身的热量产生灭弧所需气压，开断小电流采用辅 助压气，不易产生截流过电压，操作功小、机械寿命高助压气，不易产生截流过电压，操作功小、机械寿命高采用弹簧机构，操作可靠，固分时间短采用弹簧机构，操作可靠，固分时间短30“自能自能” 压气灭弧技术压气灭弧技术l开断短路电流时开断短路电流时利用电弧自身的热效应利用电弧自身的热效应l开断负荷电流时开断负荷电流时利用压气效应利用压气效应²提高断路器的机械操作寿命提高断路器的机械操作寿命²延长检修周期，减少维护量延长检修周期，减少维护量²降低操作噪声降低操作噪声31热膨胀室和压气室隔开，两热膨胀室和压气室隔开，两者之间设有单向阀在压气者之间设有单向阀在压气室底部设有释压阀室底部设有释压阀热膨胀室热膨胀室+辅助压气室辅助压气室 灭弧室灭弧室32双室十双动结构双室十双动结构l采用双动运动系统，采用双动运动系统，上、下触头在开断时上、下触头在开断时反向运动。

反向运动l在不增加操作功的基在不增加操作功的基础上，础上，l提高了刚分速度，以提高了刚分速度，以保证大电流的开断保证大电流的开断双动过程演示双动过程演示33操动机构操动机构（第（第14章）章）l传统的高压断路器都是带触头的电器，通过触传统的高压断路器都是带触头的电器，通过触头的分、合动作达到开断与关合电路的目的，头的分、合动作达到开断与关合电路的目的，因此必须依靠一定的机械操动系统才能完成因此必须依靠一定的机械操动系统才能完成l在断路器本体以外的在断路器本体以外的机械操动装置称为操机械操动装置称为操动机构，动机构，l而操动机构与断路器而操动机构与断路器动触头之间连接的传动触头之间连接的传动部分称为传动机构动部分称为传动机构和提升机构和提升机构34l操动机构的合闸能源从根本上讲是来自人力操动机构的合闸能源从根本上讲是来自人力或电力l这两种能源还可转变为其它能量形式，如电这两种能源还可转变为其它能量形式，如电磁能、弹簧位能、重力位能、气体或液体的磁能、弹簧位能、重力位能、气体或液体的压缩能等压缩能等l根据能量形式的不同，操动机构可分为手动根据能量形式的不同，操动机构可分为手动操动机构（操动机构（CS）、）、电磁操动机构（电磁操动机构（CD）、）、弹簧操动机构（弹簧操动机构（CT）、）、电动机操动机构电动机操动机构（（CJ）、）、气动操动机构（气动操动机构（CQ））和液压操动和液压操动机构（机构（CY））等。

等操动机构操动机构35操动机构操动机构各类操动机构的优缺点各类操动机构的优缺点 型型 式式主主 要要 优优 点点主主 要要 缺缺 点点备备 注注手动操动机构手动操动机构 1.结构简单，结构简单，价廉价廉2.不需要合闸不需要合闸能源能源1.不能摇控和自不能摇控和自动合闸；动合闸；2.合闸能力小；合闸能力小；3.就地操作，不就地操作，不安全安全用于用于12kV以下，以下，开断电流小的断开断电流小的断路器路器电磁操动机构电磁操动机构 1.结构简单，结构简单，加工容易加工容易2.运行经验多运行经验多1.需要大功率需要大功率的直流电源的直流电源2.耗费材料多耗费材料多以以前前126 kV及及以以下下的的油油断断路路器器大大部部分分采采用用电电磁磁操操动动机机构构，，但但不不是是发展方向发展方向电电动动机机操操动动机机构构可用交流电源可用交流电源 要要注注意意电电源源的的容容量量较较大大（（但但小小于于电电磁磁操操动动机构）机构）只只用用于于容容量量较较小小的的断断路路器器，，国内很少生产国内很少生产36操动机构操动机构各类操动机构的优缺点各类操动机构的优缺点 型型 式式主主 要要 优优 点点主主 要要 缺缺 点点备备 注注弹簧操动机构弹簧操动机构1. 电源容量小；电源容量小；2.交、直流都可用交、直流都可用3. 失电时仍能操作失电时仍能操作一次一次4. 清洁、不受清洁、不受环境温度影响，环境温度影响， 5.根据操作功的大小根据操作功的大小可以设计成多种不可以设计成多种不同的结构形式，同的结构形式，1.结构较复杂；结构较复杂；2.零部件加工精零部件加工精度要求高度要求高适用于中压或高适用于中压或高压自能式断路器。

压自能式断路器是发展方向是发展方向气动操动机构气动操动机构1.不需要直流电源不需要直流电源2.暂时失去电源时暂时失去电源时仍能操作多次仍能操作多次3.操作功大、清洁操作功大、清洁1.需要空压设备；需要空压设备；2. 结构较复杂，结构较复杂，3 .噪音大、噪音大、适适用用于于高高压压及及超超高高压断路器压断路器37操动机构操动机构各类操动机构的优缺点各类操动机构的优缺点 型型 式式主主 要要 优优 点点主主 要要 缺缺 点点备备 注注液压操动机构液压操动机构1.不需要直流电源不需要直流电源2.暂时失去电源时暂时失去电源时仍能操作多次；仍能操作多次；3.操作功大、操作操作功大、操作平稳，反应速度快平稳，反应速度快1.结构较复杂，结构较复杂，加工精度要求高加工精度要求高2.价格较贵价格较贵适用于适用于126kV及及以上的以上的压气式压气式SP6断路器断路器，是发展，是发展方向方向弹簧储能弹簧储能液压机构液压机构集成化程度高，集成化程度高，体积小；弹簧刚度体积小；弹簧刚度大、操作功大并且大、操作功大并且平稳；基本不受环平稳；基本不受环境温度的影响，采境温度的影响，采用不同的组合方式用不同的组合方式可以得到不同的弹可以得到不同的弹簧数值特性。

簧数值特性1.结构较复杂，结构较复杂，加工精度要求高加工精度要求高2.价格较贵价格较贵 适用于适用于126kV级以级以上上SF6压气式断路压气式断路器38l断路器的分闸操动力可以依靠安装在断路器断路器的分闸操动力可以依靠安装在断路器上的分断弹簧来提供能量、但有些气动操动上的分断弹簧来提供能量、但有些气动操动机构与液压操动机构也可利用操动机构本身机构与液压操动机构也可利用操动机构本身提供的能量来完成断路器的分闸操作提供的能量来完成断路器的分闸操作l按照操动机构对电源的要求，按照操动机构对电源的要求， 一般分为：一般分为：p非储能式操动机构非储能式操动机构 对电源要求高对电源要求高p储能式操动机构（失电操作能力）储能式操动机构（失电操作能力）操动机构操动机构39l操动机构按照分、合闸信号进行操作根据运行与操动机构按照分、合闸信号进行操作根据运行与维护要求，操动机构除了应有分、合闸的电信号指维护要求，操动机构除了应有分、合闸的电信号指标外，在操动机构及断路器上还应具有反映分、合标外，在操动机构及断路器上还应具有反映分、合闸位置的机械指示器闸位置的机械指示器l1．合闸．合闸; 2．保持合闸．保持合闸 l3．分闸．分闸 操动机构不仅要求能够电动（自动或遥控）分闸，操动机构不仅要求能够电动（自动或遥控）分闸，在某些特殊情况下，应该可以在操动机构上进行手动分闸，在某些特殊情况下，应该可以在操动机构上进行手动分闸，而且要求断路器的分闸速度与操作人员的动作快慢和下达命而且要求断路器的分闸速度与操作人员的动作快慢和下达命令的时间长短无关。

令的时间长短无关l 4．自由脱扣．自由脱扣; 5．防跳跃．防跳跃; 6．复位．复位l7．连锁．连锁（（1）分合闸位置连锁分合闸位置连锁 （（2）低气（液）压与高）低气（液）压与高气（液）压连锁气（液）压连锁 （（3）弹簧操动机构中的位置连锁弹簧操动机构中的位置连锁操动机构操动机构40高压断路器与操动机构高压断路器与操动机构 SF6断路器的发展，经历了断路器的发展，经历了p 双压式双压式 — 单压式单压式 — 自能式（热膨胀式灭弧技术）自能式（热膨胀式灭弧技术）三个阶段三个阶段p 混合式：热膨胀＋压气＋助推（混合式：热膨胀＋压气＋助推（ALSTOM结构）、结构）、热膨胀＋减少压气行程、热膨胀＋旋弧＋助吹、热热膨胀＋减少压气行程、热膨胀＋旋弧＋助吹、热膨胀＋辅助压气＋双动膨胀＋辅助压气＋双动p在在 SF6 断路器发展过程中，操动机构与灭弧室灭弧断路器发展过程中，操动机构与灭弧室灭弧方式间的相互促进、相互制约、相互依存的关系是方式间的相互促进、相互制约、相互依存的关系是密不可分的密不可分的操动机构操动机构41p强有力的液压操动机构使得单压式灭弧方式强有力的液压操动机构使得单压式灭弧方式得以实现，并在很长一段时间内，占据主导得以实现，并在很长一段时间内，占据主导产品的地位。

产品的地位p而自能式（热膨胀式）灭弧技术的实现，减而自能式（热膨胀式）灭弧技术的实现，减小了断路器所需的操作功，才能采用，维护小了断路器所需的操作功，才能采用，维护方便的弹簧操动机构（复合式）方便的弹簧操动机构（复合式）p在积极开发新的灭弧室的同时，提高操动机在积极开发新的灭弧室的同时，提高操动机构的可靠性和性能，也是一个很重要的问题构的可靠性和性能，也是一个很重要的问题成熟的液压机构、弹簧机构、气动机构，仍成熟的液压机构、弹簧机构、气动机构，仍将有广阔的市场将有广阔的市场操动机构操动机构421. 手动操动机构（手动操动机构（CS）） 2. 电磁操动机构（电磁操动机构（CD）） p靠靠电电磁磁力力合合闸闸的的操操动动机机构构称称为为电电磁操动机构磁操动机构p优优点点:结结构构简简单单、、工工作作可可靠靠、、制制造造成本较低成本较低;p缺缺点点:合合闸闸线线圈圈消消耗耗的的功功率率太太大大因因而而用用户户需需配配备备价价格格昂昂贵贵的的蓄蓄电电池池组p电电磁磁操操动动机机构构的的结结构构笨笨重重，，合合闸闸时时间间长长（（0.2～～0.8 s）），，主主要要用用来来操作操作126 kV及以下的断路器。

及以下的断路器43永磁操动机构永磁操动机构l在在ABB率先推出永磁操率先推出永磁操动机构之后，中国市场动机构之后，中国市场上陆续出现一些永磁操上陆续出现一些永磁操动机构，但大部分客户动机构，但大部分客户对此持观望态度对此持观望态度l永磁与弹簧操动那种好永磁与弹簧操动那种好？各自更适合于那种应？各自更适合于那种应用场合？等等，仍是一用场合？等等，仍是一个值得继续探讨的问题个值得继续探讨的问题44永磁操动机构永磁操动机构45ABB弹簧操动机构（弹簧操动机构（ BLK222 操作机构操作机构））运行、维护方便，监测管理问题运行、维护方便，监测管理问题46ABB弹簧操动机构（弹簧操动机构（ BLG1002 A操作机构操作机构））47ABB弹簧操动机构弹簧操动机构（（ BLG1002 A操作机构操作机构））48储能式液压操动机构原理储能式液压操动机构原理l储能部分由储压器、油泵与电动机组成储能部分由储压器、油泵与电动机组成 l执行元件工作缸，压缩能转变为机械能，完成分合操作执行元件工作缸，压缩能转变为机械能，完成分合操作l控制元件各种阀门，用以实现分、合操作的控制、连锁与保护等要求控制元件。

各种阀门，用以实现分、合操作的控制、连锁与保护等要求l辅助元件包括低压力油箱、连接管道与油过滤器、压力表、继电器等辅助元件包括低压力油箱、连接管道与油过滤器、压力表、继电器等 采用差动式采用差动式工作缸工作缸 49CY－－3液压操动机构液压操动机构1－工作缸； 2－油泵； 3－储压器； 4－合闸控制阀 5－主控阀； 6、7－单向阀（逆止阀）；8－分闸控制阀 9－油箱； 10－节流孔； 11－合闸电磁铁12－分闸电磁铁CY－－3是一种简易型储能式液压操动机构采用差动式工作缸，是一种简易型储能式液压操动机构采用差动式工作缸，液压与连杆混合传动液压与连杆混合传动 50液压弹簧操动机构原理液压弹簧操动机构原理51ABB公司公司AHMB型液压弹簧操动机构，型液压弹簧操动机构，性能好，多家厂商采用性能好，多家厂商采用液压弹簧操动机构液压弹簧操动机构52Thank You!53。