第六章高壓斷路器

1、第六章 高壓斷路器第一節(jié) 概述一高壓斷路器的作用高壓斷路器正常是用來接通和斷開電路的，他還和隔離開關(guān)配合進(jìn)行運(yùn)行方式的倒換，事故情況下，能斷開故障電流，迅速切除故障點(diǎn)，保證故障設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。高壓斷路器按其結(jié)構(gòu)功能分由三部分組成：信號(hào)和操作部分。如分閘電磁鐵、合閘電磁鐵一幾分閘彈簧等。中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分。使能源裝置的動(dòng)作傳到動(dòng)觸頭上，如合閘機(jī)構(gòu)、分閘機(jī)構(gòu)、連桿等。執(zhí)行部分。使系統(tǒng)接通或開斷的元件，如靜觸頭、動(dòng)觸頭、滅弧裝置。二 高壓斷路器的種類和型號(hào)1 高壓斷路器的種類根據(jù)高壓斷路器的裝設(shè)地點(diǎn)，可分為戶內(nèi)和戶外兩種形式。按斷路器使用的滅弧介質(zhì)和滅弧原理，可分為油斷路器（多油、少油）、SF6斷路器、

2、真空斷路器、空器斷路器、磁吹斷路器等。2 高壓斷路器的型號(hào)國產(chǎn)短路器的型號(hào)是由字母和數(shù)字兩部分組成的，表示如下：176543211 產(chǎn)品名稱：D：多油斷路器S：少油斷路器K：空氣斷路器L：SF6斷路器Z：真空斷路器C：磁吹斷路器2 使用環(huán)境：N：戶內(nèi)式W：戶外式3 設(shè)計(jì)序號(hào)4 額定電壓：KV5 補(bǔ)充說名：G：改進(jìn)型C：手車式W：防污型Q：防震型F：分項(xiàng)操作6 額定電流：A7 額定開斷電流：KA三 高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)a) 額定電壓（UN）額定電壓是指斷路器長期工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓。產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的額定電壓是指正常工作的線電壓，我國采用的額定電壓等級(jí)有：3、6、10、35、110、220、330、50

3、0KV等。b) 額定電流（IN）額定電流是指斷路器長期允許通過的最大工作電流。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高壓電器的額定電流是按所謂“R10系列”選取的，所謂R10系列即是按比值為101/10遞增的級(jí)數(shù)，我國采用的額定電流的等級(jí)有：200、400、630、1000、1250、1600、2000、3150、4000、5000A等，但實(shí)際上也有的高壓電器并不遵從R10系列數(shù)字。c) 額定短路開斷電流(Ibrn)斷路器在進(jìn)行操作時(shí),首先起弧的某相電流稱為開斷電流，在額定電壓下能保證正常開斷的最大短路電流稱為額定斷路開斷電流，它是標(biāo)志斷路器開斷能力的一個(gè)重要參數(shù)。開斷電流與電壓有關(guān)，在低于額定電壓時(shí)，開斷電流可以提

4、高，但由于滅弧裝置機(jī)械強(qiáng)度的限制，故開斷電流仍有一極限值，該極限值稱為極限開斷電流。d) 額定斷流容量（Sbrn）由于斷路器的開斷能力不僅與其開斷電流有關(guān)，而且與開斷電流的電壓有關(guān)，因此，一般用額定短路開斷電流Ibrn和額定電壓UN的乘積表示斷路器的額定斷流容量。即：Sbrn=31/2UNIbrn當(dāng)運(yùn)行電壓U低于額定電壓UN時(shí),其額定開斷電流不變，因而斷流容量（Sbr）就要相應(yīng)降低，其計(jì)算值為：Sbr=Sbrn*U/UNe) 動(dòng)穩(wěn)定電流（額定峰值耐受電流）Iem動(dòng)穩(wěn)定電流是指高壓斷路器在閉合位置時(shí)所能通過的最大短路電流，又稱極限通過電流。這一電流一般是指短路電流第一個(gè)周波的峰值電流。在高壓斷路

5、器銘牌上動(dòng)穩(wěn)定電流有額定峰值耐受電流和額定有效值耐受電流兩種表示法。f) 熱穩(wěn)定電流（額定短時(shí)耐受電流）Itht秒熱穩(wěn)定電流是指在t秒內(nèi)，通過斷路器使其各部分發(fā)熱不超過短時(shí)發(fā)熱允許溫度的最大短路電流。一般斷路器規(guī)定時(shí)間為2秒，需大于2秒時(shí)可用4秒。g) 額定短路關(guān)合電流（Icln）當(dāng)線路上存在短路故障時(shí)，斷路器一合閘就會(huì)有短路電流通過，這種故障稱為“預(yù)伏故障”。在這種情況下，斷路器動(dòng)、靜觸頭在未接觸前幾毫米就發(fā)生預(yù)擊穿，隨之流過短路電流，給斷路器關(guān)合造成阻力，影響觸頭合閘速度和觸頭的接觸壓力，甚至出現(xiàn)觸頭彈跳、熔化、焊接以致?lián)p壞斷路器等事故，這比在合閘狀態(tài)下經(jīng)極限通過電流更為嚴(yán)重。表征高壓斷路

6、器關(guān)合短路故障能力的參數(shù)為額定短路關(guān)合電流，其數(shù)值一般為額定短路開斷電流的2.55倍。即 Icln=2.55 Ibrnh) 全開斷（分閘）時(shí)間（tt）全開斷時(shí)間是指短路器從接到分閘命令起到各相電弧完全熄滅為止的時(shí)間。其值等于斷路器固有分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間之和。i) 合閘時(shí)間（thz）斷路器從接到合閘命令到主觸頭剛接觸為止的時(shí)間為合閘時(shí)間。j) 自動(dòng)重合閘性能由于線路上常出現(xiàn)瞬時(shí)故障，為了提高供電的可靠性，輸電線路的斷路器多裝有自動(dòng)重合閘裝置，要求斷路器跳閘后再重合一次。對(duì)于瞬時(shí)故障，重合成功；對(duì)于永久故障，重合不成功，斷路器將再次跳閘。這種過程稱為自動(dòng)重合閘操作循環(huán)，記為：分合分t合分分：表示斷

7、路器分閘合：表示斷路器合閘合分：表示斷路器自開斷位置關(guān)合電路后，無人為延時(shí)立即開斷。：表示斷路器開斷故障電路從電弧熄滅到電路重新接通的時(shí)間，稱無電流間隔時(shí)間。一般為0.30.5秒左右。t：表示強(qiáng)送電時(shí)間，一般為180秒。四 對(duì)高壓斷路器的基本要求斷路器在額定參數(shù)下應(yīng)能長期可靠地工作。在合閘狀態(tài)時(shí)有良好的導(dǎo)電性能，而在分閘狀態(tài)時(shí)又能保證斷口間的絕緣。應(yīng)具有足夠的斷流能力。斷路器在斷開電路時(shí)，觸頭間會(huì)產(chǎn)生電弧，只有將電弧熄滅，才能斷開電路。因此，要求斷路器有足夠的斷流能力，尤其在短路故障時(shí)，能迅速地切斷短路電流，并保證有足夠的熱穩(wěn)定。具有盡可能短的開斷時(shí)間。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，要求斷路器迅速切斷故障

8、電路，這樣可以縮短故障時(shí)間和減輕短路電流對(duì)設(shè)備的損壞，并且還可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘。架空線路的短路故障大多是瞬時(shí)性的，為了提高供電可靠性，系統(tǒng)中加裝自動(dòng)重合閘裝置，這就要求斷路器能在很斷的時(shí)間內(nèi)完成其重合閘動(dòng)作，并且其斷流能力應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定。應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。正常運(yùn)行時(shí)，斷路器應(yīng)能承受自身重力、風(fēng)載、雪載和各種操作力的作用，系統(tǒng)發(fā)生斷路故障時(shí)，應(yīng)能承受電動(dòng)力的作用，以保證其有足夠的動(dòng)穩(wěn)定。應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性能。應(yīng)能適應(yīng)各種環(huán)境條件對(duì)其帶來的影響，以保證在各種惡劣氣象條件下能正常工作，不誤動(dòng)，不拒動(dòng)。應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、體積小、重量輕的特點(diǎn)。第二節(jié) 電弧的產(chǎn)生與熄滅當(dāng)拉開電

9、路中有電流通過的斷路器時(shí)，在斷路器觸頭間可以看見強(qiáng)烈而刺眼的亮光，這是由于在觸頭之間發(fā)生了放電，這種放電稱為電?。ㄈ鐖D61）。此時(shí)斷路器動(dòng)、靜觸頭雖然分開，但電流仍通過電弧繼續(xù)流通，也就是說電路未真正斷開，直至電弧熄滅為止。由于電弧的溫度很高，如果燃燒時(shí)間長，不僅會(huì)將觸頭燒壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電氣燒毀。所以，如何保證斷路器迅速而有可靠地熄滅電弧，是斷路其最關(guān)鍵的問題。所以，我們首先應(yīng)對(duì)電弧的產(chǎn)生和熄滅進(jìn)行了解。一 電弧的產(chǎn)生斷路器觸頭剛分開時(shí)，由于觸頭間的間隙很小，觸頭間會(huì)產(chǎn)生很高的電場強(qiáng)度，當(dāng)電場強(qiáng)度超過3106V/m時(shí)，陰極觸頭的表面在強(qiáng)電場的作用下，將發(fā)生高電場發(fā)射，即自由電子在電場力的作用下

10、高速奔向陽極，在途中電子將碰撞到介質(zhì)的中性質(zhì)點(diǎn)（原子或分子），只要電子的運(yùn)動(dòng)速度足夠高，其動(dòng)能大于中性質(zhì)點(diǎn)的游離能（能使電子釋放出來的能量）時(shí)，便產(chǎn)生碰撞游離，中性質(zhì)點(diǎn)即游離為正離子和自由電子。被碰撞游離出的自由電子又于原電子一起高速運(yùn)動(dòng)，再發(fā)生碰撞，再游離出電子。如此循環(huán)使觸頭間有很大的電導(dǎo)，在外加電壓的作用下，大量的電子向陽極運(yùn)動(dòng)，形成電流。這就是由于介質(zhì)被擊穿而產(chǎn)生的電弧。由于電弧的溫度相當(dāng)高，可達(dá)500010000K以上，這時(shí)，在高溫作用下，介質(zhì)中的分子和原子產(chǎn)生劇烈運(yùn)動(dòng)相互發(fā)生碰撞，其結(jié)果是又游離出電子和正離子，這便是熱游離過程。在電弧穩(wěn)定燃燒的情況下，弧柱的溫度雖然很高，但電弧電壓

11、和弧柱的電場強(qiáng)度卻很低，因此，弧柱的游離作用是依靠熱游離維持和發(fā)展的。由于電弧放電主要是靠熱游離，因此維持電弧燃燒只有一定的電流（80100mA）和不很強(qiáng)的電場（1050V/cm）即可。高壓斷路器正常開斷的電流和電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電弧產(chǎn)生電流和電壓，所以，高壓斷路器在開斷過程中必然會(huì)產(chǎn)生電弧。從以上分析可知，電弧形成的過程是：高壓斷路器陰極觸頭在強(qiáng)電場作用下發(fā)射電子，射出的電子在觸頭間電壓作用下產(chǎn)生碰撞游離，形成電??；電弧在高溫作用下，依靠介質(zhì)中的熱游離，維持燃燒。二 電弧的熄滅通過對(duì)電弧的產(chǎn)生的分析，我們知道電弧的產(chǎn)生是由碰撞游離產(chǎn)生的。在發(fā)生游離的過程中，同時(shí)還進(jìn)行著帶電質(zhì)點(diǎn)減少的去游離過程，去

12、游離過程是指自由電子和正離子相互吸引發(fā)生中和的現(xiàn)象。在穩(wěn)定燃燒的電弧中，這兩個(gè)過程處于動(dòng)態(tài)平衡，如果游離過程大于去游離過程，電弧將繼續(xù)熾熱燃燒；反之，如果去游離過程大于游離過程，電弧將愈來愈小，最后熄滅。在正弦交流電中，電流的大小和方向隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，每半周電流過零一次。由于交流電流變化很快，弧柱的熱慣性起很大作用，所以，根據(jù)正弦交流電的伏安特性可得出如圖62所示的電弧電壓波形圖。圖中的A點(diǎn)是電弧產(chǎn)生的電壓，稱為然弧電壓，而B點(diǎn)是電弧熄滅的電壓。從圖中可看出，熄弧電壓低于燃弧電壓，而電弧電流每經(jīng)半個(gè)周期過一次0，這時(shí)電弧自然暫時(shí)熄滅。過后，在弧隙中就發(fā)生著兩個(gè)對(duì)電弧起作用的過程，一個(gè)是電

13、壓恢復(fù)過程；另一個(gè)是介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程。在這兩個(gè)過程中，如果電壓恢復(fù)過程強(qiáng)于介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程，弧隙將被擊穿，電弧重燃；反之，介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程強(qiáng)于電壓恢復(fù)過程，則電弧不再重燃。所以，電弧熄滅的關(guān)鍵就在于電流過0時(shí)，能否采取有效的措施加強(qiáng)介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)，使弧隙介質(zhì)的絕緣能力達(dá)到不再被弧隙外施電壓擊穿，同時(shí)加強(qiáng)弧隙的冷卻，使其去游離加強(qiáng)，不致發(fā)生熱擊穿，電弧就不會(huì)重燃而最終被熄滅。三 斷路器常用的滅弧方法1 用介質(zhì)滅弧。電弧中的去游離強(qiáng)度，在很大程度上取決于電弧周圍介質(zhì)的特性。如介質(zhì)的傳熱能力、介電強(qiáng)度、熱游離溫度和熱容量，這些參數(shù)越大，則去游離作用越強(qiáng)，電弧就越容易熄滅。如常用的絕緣油、SF6、真空等

14、介質(zhì)作滅弧介質(zhì)。2 用特殊金屬材料做觸頭。采用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的高溫金屬作觸頭材料，可減少熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸汽，抑制游離作用，同時(shí)，觸頭材料還要求有較高的抗電弧、抗熔焊能力。如常用的觸頭材料有銅鎢合金和銀鎢合金等。3 用氣體或油吹動(dòng)電弧。弧吹有利于帶電粒子的擴(kuò)散，電弧在氣流或油流中被強(qiáng)烈的冷卻而使復(fù)合加強(qiáng)，氣體或流的流速越大，起作用越強(qiáng)。高壓斷路器中的滅弧室，就是使氣體或油產(chǎn)生巨大的壓力并吹向弧隙使電弧熄滅。吹動(dòng)的方式有縱吹和橫吹如圖63所示。吹動(dòng)方向與弧柱軸線平行的叫縱吹，縱吹能使電弧冷卻變細(xì)；吹動(dòng)方向與弧柱軸線垂直的叫橫吹，橫吹則把電弧拉長，表面積增大并加強(qiáng)冷卻。另外，還

15、有的采用縱、橫混合吹的方式，則效果更好。 4 用多口斷路器。短路器中，每項(xiàng)采用兩個(gè)或更多的斷口串聯(lián)，在熄弧時(shí)，斷口把電弧分割成多個(gè)小電弧段，在相等的觸頭行程下，多斷口比單斷口的電弧拉長了，從而增大了弧隙電阻，同時(shí)，也增大了介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)速度，另外，由于加在每個(gè)斷口的電壓降低，使弧隙恢復(fù)電壓降低，提高了熄滅電弧的能力。5 提高斷路器的分合閘速度。提高觸頭的開斷速度，快速拉長電弧，減小燃弧時(shí)間，使電弧能量下降，對(duì)電弧的熄滅有力。第三節(jié) 六氟化硫（SF6）斷路器SF6氣體是1955年開始用作斷路器滅弧介質(zhì)的，但廣泛應(yīng)用于斷路器還是在60年代，我國于1967年開始研制SF6斷路器，現(xiàn)生產(chǎn)的63KV、1

16、10KV、220KV和500KV的SF6斷路器已得到廣泛使用，其主要技術(shù)參數(shù)已達(dá)到國際水平。一 SF6氣體的性質(zhì)SF6氣體為無色、無味、無毒、非燃燒性、也不助燃的非金屬化合物。在常溫常壓下，SF6氣體密度約為空氣的5倍，由于其分子量大、熱容量大，考慮到自然對(duì)流效應(yīng)，其導(dǎo)熱能力遠(yuǎn)比空氣好。SF6氣體的絕緣性能。由于SF6呈強(qiáng)烈的電負(fù)性，而且體積大，對(duì)電子捕獲較易，并能吸收其能量生成低活動(dòng)性的穩(wěn)定負(fù)離子，其自由行程短，使間隙中難以再發(fā)生碰撞游離，大大減少了間隙中的帶電粒子。因此，再一個(gè)大氣壓下，SF6絕緣能力超過空氣的兩倍，當(dāng)為三個(gè)大氣壓時(shí)，其絕緣能力和變壓器油相當(dāng)。SF6氣體的滅弧能力。SF6在

17、電弧作用下，接受電能而生成低氟化合物，但電弧電流過零時(shí)，低氟化合物則急速再合成SF6。故弧隙介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)較快，所以，SF6的滅弧能力相當(dāng)于同條件下空氣的100倍。二 SF6斷路器的特點(diǎn)以SF6氣體為絕緣和滅弧介質(zhì)，采用了阻塞效應(yīng)，充分發(fā)揮氣流的吹弧作用，滅弧室體積小，結(jié)構(gòu)簡單。開斷電流大，燃弧時(shí)間短，開斷電容或電感電流沒有重燃，過電壓低。電氣使用壽命長。使用于頻繁操作，且檢修周期長。絕緣水平高。SF6氣體在0.3MPa的氣壓時(shí)，通過了各種絕緣試驗(yàn)并有較大裕度。累計(jì)開斷電流3000Ka后，在0.3MPa氣壓下每個(gè)斷口還可耐受工頻電壓250Kv、1min。密封性能好，SF6氣體含水量低。滅弧室和支

18、柱各成立氣隔，現(xiàn)場安裝時(shí)不用打開，用自動(dòng)接頭連通，安裝檢修方便，并可防止臟物和水分進(jìn)入斷路器內(nèi)部。自我保護(hù)和監(jiān)視系統(tǒng)完備。液壓機(jī)構(gòu)內(nèi)的信號(hào)缸可實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的自我保護(hù)，有密度繼電器監(jiān)視SF6氣體泄漏，有壓力開關(guān)和安全閥監(jiān)視液壓機(jī)構(gòu)壓力，保護(hù)液壓系統(tǒng)安全，液壓機(jī)構(gòu)采用了可防止“失壓慢分”的閥系統(tǒng)，本體上亦可進(jìn)行機(jī)械閉鎖，保證安全運(yùn)行，控制回路中采用了兩套分閘電磁鐵和防跳保護(hù)，保證操作準(zhǔn)確無誤。操作功小，緩沖平穩(wěn)。機(jī)構(gòu)工作缸與滅弧動(dòng)觸頭的傳動(dòng)比為1：1，機(jī)構(gòu)特性穩(wěn)定，操作噪音?。ú淮笥?0Db）。系列性強(qiáng)。110kV500kV滅弧室、支柱和動(dòng)力單元絕大部分零件均可通用和互換。整個(gè)系列液壓機(jī)構(gòu)的基本元

19、件都是通用的。占地面積少，特別是發(fā)展SF6全封閉組合電器（GIS）可大大減少發(fā)電廠和變電所的配電裝置的占地面積。三SF6斷路器的結(jié)構(gòu)1按照結(jié)構(gòu)形式和使用特點(diǎn)，SF6斷路器可分為用于戶內(nèi)的封閉式（又稱落地罐式）和用于戶外的敞開式（又稱瓷瓶支柱時(shí)）兩種形式。 2 如圖64為我國生產(chǎn)的LW220型SF6斷路器的單相接構(gòu)圖，該斷路器采用CY型液壓操作機(jī)構(gòu)，由滅弧室、并聯(lián)電容器、支持瓷套、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)組成。滅弧室：兩個(gè)滅弧室水平的裝于頂部瓷套內(nèi)，與支柱瓷套25構(gòu)成T字型。滅弧室的作用為滅弧、導(dǎo)電分?jǐn)嗪蟪惺芨鞣N過電壓和相電壓。它包括壓力罩9、壓氣活塞8、動(dòng)觸點(diǎn)6和導(dǎo)電桿11。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：是一種拉桿拐臂

20、的傳動(dòng)方式，將下部操作機(jī)構(gòu)工作活塞的上下直動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)觸頭的水平直動(dòng),可同時(shí)操作兩個(gè)斷口動(dòng)作。它由絕緣拉桿24、連板21、拐臂板20組成，帶電部位對(duì)地內(nèi)絕緣也由它承受。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)室2的兩側(cè)開有為安裝調(diào)節(jié)用的平孔，頂部裝有吊裝用吊環(huán)、螺釘。并聯(lián)電容器。為了使斷路器的斷口電壓分布均勻，每一斷口接有容量為900pF的油紙電容器17，使斷口電壓不均勻系數(shù)控制在1.02。固定的絕緣間隙。由兩個(gè)銅鎢噴嘴10構(gòu)成38mm固定絕緣間隙，用于承擔(dān)各種過電壓和相電壓的作用。同時(shí)，此噴嘴也是SF6氣體的氣流通道，分?jǐn)鄷r(shí)電弧在此燃燒。導(dǎo)電回路由鋁質(zhì)接線板13、靜觸頭座12、導(dǎo)電桿11、橋式觸指7、固定觸頭接線板4、并通過

21、外接線板3與另一級(jí)滅弧室相連而構(gòu)成。四 滅弧原理LW220型SF6斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)如圖65所示，圖中開關(guān)為合閘位置。分閘過程：分閘時(shí)，連桿14向右運(yùn)動(dòng)，通過銷軸13帶動(dòng)動(dòng)觸頭座12、壓氣罩11、橋式觸指8、引弧環(huán)7及絕緣環(huán)6一起運(yùn)動(dòng)，因活塞9固定，所以壓力罩運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力罩與活塞9間的SF6氣體被壓縮（可達(dá)0.91.0Mpa）。當(dāng)引弧環(huán)與銅鎢噴嘴分離時(shí)，產(chǎn)生電弧，被壓縮SF6氣體經(jīng)過絕緣環(huán)上的小孔以音速（130m/s）吹向噴嘴，產(chǎn)生強(qiáng)烈氣吹使電弧熄滅。電弧熄滅后，動(dòng)觸頭座在連桿14的帶動(dòng)下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，氣壓罩也隨之運(yùn)動(dòng)到另一噴嘴附近，兩噴嘴間有38mm的定開距，形成可靠絕緣，分閘完畢。合閘過程：合閘

22、時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向相反，連桿14向左運(yùn)動(dòng)，由于氣壓罩與固定活塞間空腔加大，壓力降低，此時(shí)瓷絕緣套內(nèi)的SF6氣體頂開固定活塞門10進(jìn)入空腔。合閘完畢，內(nèi)腔內(nèi)壓力與絕緣瓷套內(nèi)壓力平衡，彈簧將活門關(guān)緊。五 斷路器投入前的要求1 斷路器按規(guī)定充入SF6氣體，并按現(xiàn)場檢漏規(guī)程進(jìn)行檢漏。2 對(duì)斷路器內(nèi)SF6氣體含水量進(jìn)行測量，氣體中水分含量應(yīng)不大于200MPa(V/V)。3 檢查液壓操作機(jī)構(gòu)整定值正確，試驗(yàn)油泵起停正常。4 檢查密封繼電器SF6氣體壓力報(bào)警和閉鎖功能正常。5 對(duì)斷路器用手力泵慢合二次，本體動(dòng)作正常。第四節(jié)真空斷路器真空斷路器是以真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)的。所謂真空，是指絕對(duì)壓力低于1個(gè)大氣壓的氣體

23、空間，真空斷路器中真空為133.310-4Pa以下。真空斷路器具有滅弧速度快、觸頭材料不易氧化、壽命長、體積小等特點(diǎn)，但由于其要求制造工藝高，目前主要使用于35KV以下的配電裝置中。一 真空斷路器的結(jié)構(gòu)真空斷路器的結(jié)構(gòu)與少油式斷路器相似，由于他不用液體介質(zhì)，原則上其滅弧裝置可以水平、垂直或以任意角度布置。常用的布置方式有兩種：懸壁式和落地式。圖65為額定電壓10kV、額定電流1kA以下及額定短路開斷電流20kA的懸壁式真空斷路器結(jié)構(gòu)圖。三相的上、下接線板8和5由六個(gè)支持瓷瓶10固定在框架11上，真空滅弧裝置7依靠其靜觸頭導(dǎo)電桿9和上接線板8固定連接，其動(dòng)觸頭導(dǎo)電桿6則通過軟連接和下接線板5連接

24、，操動(dòng)結(jié)構(gòu)12和開斷彈簧13都裝在框架上，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由拐臂1、2、15和連桿3、14組成，絕緣件4用以使動(dòng)觸頭導(dǎo)電桿6和連桿3絕緣。圖65所示為斷路器處于合閘位置時(shí)的狀態(tài)，此時(shí)開斷彈簧13已被拉長儲(chǔ)存能量，當(dāng)開斷電路時(shí)，將操作機(jī)構(gòu)中的分閘電磁鐵通電，使其扣住機(jī)構(gòu)釋放，在開斷彈簧的作用下，拐臂15、1、2都反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，于是動(dòng)觸頭便在連桿3的帶動(dòng)之下分開，實(shí)現(xiàn)電路的開斷。二 真空滅弧的原理在真空狀態(tài)下，其介質(zhì)絕緣很高，電弧很容易熄滅。在真空狀態(tài)下，分子的自由行程很大，發(fā)生碰撞游離的機(jī)會(huì)很下，因此真空中產(chǎn)生電弧的主要因素不是碰撞游離，電弧是在觸頭電極蒸發(fā)出的金屬蒸汽中形成的，只要金屬觸頭形狀有使電場集

25、中部分，引起發(fā)熱產(chǎn)生金屬蒸氣即可形成電弧。所以，電弧特性主要取決于觸頭材料及表面狀態(tài)。目前，使用最多的材料為良導(dǎo)電材料制成的合金材料，如銅鉍（CuBi）合金，銅鉍鈰（CuBiCe）合金。目前在真空斷路器中主要采用兩種方法滅?。捍怪庇陔娀』≈较蚣右粰M向磁場，使電弧弧根不斷地在電極上運(yùn)動(dòng)，不停止在一個(gè)地方燃燒。這時(shí)，即使出現(xiàn)集聚型電弧的陽極斑點(diǎn)，其溫度以及在電極上燒熔的面積和深度都將大大地降低，使陽極斑點(diǎn)的冷卻時(shí)間減少，在電流過零時(shí)，由陽極斑點(diǎn)發(fā)射的蒸氣量大為減少，冷卻的快，能提高熄弧后介質(zhì)恢復(fù)速度，阻止零點(diǎn)后電弧重燃。電弧受橫向磁場的作用不斷地運(yùn)動(dòng)，冷卻作用加強(qiáng)，也可以使電流在下降時(shí)，電弧由集

26、聚型向擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變加快，使電弧電流在過零期間，電弧早處在擴(kuò)散型狀態(tài)，易被熄滅。順著弧柱的方向加一縱向（或橫向）的磁場，提高產(chǎn)生陽極斑點(diǎn)的欄流值，降低電弧電壓，阻止陽極斑點(diǎn)的出現(xiàn)，以提高滅弧能力。三 真空滅弧室的結(jié)構(gòu)真空斷路器的觸頭位于真空滅弧室中。如圖66所示，真空斷路器的滅弧室的外殼5是用玻璃、陶瓷或微晶玻璃等絕緣材料制成的，兩端焊著金屬蓋板2和6，靜導(dǎo)電桿9穿過靜端蓋板6的中心，靜觸頭10焊在靜導(dǎo)電桿的端頭，動(dòng)導(dǎo)電桿12的端頭焊著動(dòng)觸頭11，動(dòng)導(dǎo)電桿和拉桿1焊成一體，通過波紋管13和動(dòng)端蓋板的中心孔伸出真空滅弧室外。波紋管的一個(gè)端口與動(dòng)導(dǎo)電桿焊在一起，波紋管是可伸縮的，因此動(dòng)導(dǎo)電桿借助波紋管

27、的伸縮性可沿真空滅弧室的軸運(yùn)動(dòng)，而外部的氣體卻不會(huì)進(jìn)入滅弧室內(nèi)，這樣就可在完全密封的條件下從外部操縱觸頭的分、合，達(dá)到分、和電路的目的。觸頭周圍裝有屏蔽罩4，它的主要作用是吸收分、合電流時(shí)真空電弧生成的金屬蒸氣，防止他們污染絕緣外殼。四 真空滅弧室的特點(diǎn)真空滅弧室是自成一體的獨(dú)立密封部件，不能拆除，其觸頭當(dāng)然也不能更換。滅弧室的外殼材料一般是用玻璃、陶瓷和微晶玻璃等脆性材料制造，其機(jī)械強(qiáng)度比較差，不能承受較大的沖擊振動(dòng)。真空滅弧室的機(jī)、電壽命較長，不需要維修。真空滅弧室的固定位置，即可垂直，又可水平，并可以根據(jù)需要選擇任意角度。真空滅弧室采用的觸頭結(jié)構(gòu)形式，迄今為止都是對(duì)接式觸頭，因此合閘時(shí)易

28、產(chǎn)生觸頭彈跳現(xiàn)象，需要有較大的觸頭彈簧壓力，但由于大氣壓在波紋管上產(chǎn)生了自閉力，將有助于減輕觸頭的彈跳。真空中絕緣強(qiáng)度高，故觸頭開距小，約為同等電壓油斷路器觸頭開距的1/10左右，因而可達(dá)到快速動(dòng)作。真空熄弧性能好，燃弧時(shí)間短，不會(huì)發(fā)生爆炸事故。操作噪音小適于進(jìn)行頻繁操作，特別適合于切斷電容性負(fù)載。第五節(jié)油斷路器用油作為滅弧介質(zhì)的斷路器稱油斷路器。在油斷路器中，按絕緣結(jié)構(gòu)不同，分為少油斷路器和多油斷路器；按安裝地點(diǎn)不同，分戶內(nèi)式和戶外式。一 少油斷路器少油斷路器中的油只用來滅弧，而載流部分的絕緣是利用空氣和瓷或有機(jī)絕緣材料。由于少油斷路器用油少，油箱結(jié)構(gòu)簡單，具有節(jié)省材料、便于運(yùn)輸、安裝方便、

29、占地小、防暴防火的特點(diǎn)，目前使用較廣。但也存在因油量少不易頻繁操作的缺點(diǎn)。1 SN10型少油斷路器由三個(gè)獨(dú)立油箱組成，三相連動(dòng)，一般配有CD10電磁式或CT7、CD8彈簧式操作機(jī)構(gòu)。圖67為SN1010型少油斷路器結(jié)構(gòu)圖2 SN4型少油斷路器圖68為SN420G型少油斷路器結(jié)構(gòu)圖其工作原理可通過圖69來分析。當(dāng)斷路器操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，可動(dòng)導(dǎo)電部分便上、下運(yùn)動(dòng)，使斷路器分、合閘。合閘時(shí)，滅弧觸頭先接通，主觸頭后接通；分閘時(shí)，順序相反。其主回路由第一油箱的接線板1、主觸頭2和3、裝在橫梁上的導(dǎo)電板4、到第二個(gè)油箱的主觸頭、接線板。滅弧回路由第一油箱的箱蓋6、箱壁9、滅弧靜觸頭8、導(dǎo)電桿7、鑄鋁橫梁5

30、、到第二油箱導(dǎo)電桿、滅弧觸頭、油箱和箱蓋。由于主回路阻抗閉滅弧回路小的多，故在合閘位置時(shí)，大部分電流通過主回路。當(dāng)斷路器分閘時(shí)，主回路先斷開，然后導(dǎo)電桿與主觸頭分離產(chǎn)生電弧。電弧使油分解產(chǎn)生大量氣體，在油箱下部生成壓力，導(dǎo)電桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，打開吹弧道，形成油流和氣體的對(duì)向橫吹使電弧熄滅。如圖69（b）。3 SW110型少油斷路器改型斷路器我國目前生產(chǎn)較多的產(chǎn)品有SW6100、SW6110、SW6110等。其斷路器是一個(gè)Y形結(jié)構(gòu)，采用串聯(lián)滅弧室積木式結(jié)構(gòu)，兩個(gè)滅弧室分別裝在Y形的兩個(gè)分叉上，組成V形排列，構(gòu)成雙斷口結(jié)構(gòu)。圖610為SW6110GA少油斷路器外形圖。該斷路器屬自能滅弧室，滅弧裝置主體

31、是一個(gè)高強(qiáng)度玻璃筒，它既起壓緊瓷套的作用，又承受滅弧時(shí)的高壓力并保護(hù)瓷套。分閘時(shí)采用逆流原理，動(dòng)觸頭向下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電弧后，電弧直接接觸油囊內(nèi)的油，油分解產(chǎn)生高壓力氣泡，并通過滅弧片中間的圓孔不斷對(duì)電弧向上縱吹，是電弧冷卻并熄滅。二 多油斷路器多油斷路器觸頭系統(tǒng)放置在油中，油一方面用來滅弧，一方面還用來做相間和相對(duì)地間的絕緣介質(zhì)。10Kv及以下不設(shè)特殊的滅弧裝置，三相觸頭放在同一油箱內(nèi)，35Kv及以上的斷路器設(shè)滅弧室，且每相觸頭單獨(dú)放在一個(gè)油箱內(nèi)。多油斷路器導(dǎo)電部分多制成“V”型，每相兩個(gè)斷口，導(dǎo)電部分通過絕緣套管穿過箱蓋，套管下半部套裝電流互感器。多油斷路器實(shí)現(xiàn)簡單，但由于用油量大，體積大，檢修

32、工作量大，且易發(fā)生爆炸和火災(zāi)事故，所以，現(xiàn)在應(yīng)用多油斷路器的逐漸減少。第六節(jié) 高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu)高壓斷路器進(jìn)行合閘、分閘操作，以及保持在合閘狀態(tài)，這些都是由操作機(jī)構(gòu)來執(zhí)行完成的。一 操作機(jī)構(gòu)的類型根據(jù)操作時(shí)所需動(dòng)力的來源不同，操作機(jī)構(gòu)分為手動(dòng)、液壓、電磁、彈簧操作機(jī)構(gòu)四種。1 手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)：靠人力直接作為合閘動(dòng)力的機(jī)構(gòu)稱為手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)。這種操作機(jī)構(gòu)比較簡單，但由于操作時(shí)受人力的限制，合閘時(shí)間長，且不能實(shí)現(xiàn)重合閘，一般用在小容量的斷路器上。2 液壓操作機(jī)構(gòu)：利用高壓壓縮氣體（氮?dú)猓┳鳛槟茉?，液壓油作為傳遞能量的媒介，注入帶有活塞的工作缸中，推動(dòng)活塞作功，使斷路器進(jìn)行分、合閘的機(jī)構(gòu)，稱為液壓操作

33、機(jī)構(gòu)。3 電磁操作機(jī)構(gòu)：用電磁鐵將電能變成機(jī)械能作為合閘動(dòng)力的機(jī)構(gòu)，稱為電磁操作機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)比較簡單，運(yùn)行可靠，但需要配備電源，所以價(jià)格比較高。4 彈簧操作機(jī)構(gòu)：這種操作機(jī)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)能源由預(yù)先儲(chǔ)能的合閘彈簧供給。二液壓操作機(jī)構(gòu)的工作原理。1液壓操作機(jī)構(gòu)的合閘過程圖611為LW6220型SF6斷路器分相操作液壓機(jī)構(gòu)原理圖。當(dāng)合閘電磁鐵EVE接受合閘命令后動(dòng)作，打開合閘一級(jí)閥中的閥AH1,關(guān)閉閥AF1，高壓油經(jīng)過逆止閥AH6進(jìn)入二級(jí)閥的上部空腔AV2，推動(dòng)二級(jí)閥桿向下，打開閥AH4，關(guān)閉閥AH5，高壓油進(jìn)入二級(jí)閥的內(nèi)腔AV3。對(duì)于分相操作，此時(shí)高壓油經(jīng)定徑孔AN后進(jìn)入油管1A（分合閘命令油管）到

34、供排油閥C的空腔C5；對(duì)于三相聯(lián)動(dòng)操作，此時(shí)高壓油經(jīng)定徑孔AN后進(jìn)入三級(jí)閥RA，關(guān)閉閥D3，打開閥D4，高壓油進(jìn)入三根油管（分合閘命令油管）到供排油閥的空腔C5。如果在合閘過程中，合閘電磁鐵斷電，合閘一級(jí)閥中的閥AH1關(guān)閉，閥AF1開啟，此時(shí)逆止閥AH6關(guān)閉，AH3開啟，而二級(jí)閥內(nèi)腔AV3內(nèi)的高壓油經(jīng)定徑孔AK補(bǔ)充到空腔AV2內(nèi)，使二級(jí)閥保持在合閘位置，以繼續(xù)完成合閘全過程。傳達(dá)合閘命令的高壓油進(jìn)入供排油閥以后，打開閥C4,此時(shí)閥C3關(guān)閉，主儲(chǔ)壓器B1中的高壓油經(jīng)定徑孔N1進(jìn)入工作缸M的合閘端（其活塞受壓面積為ME），工作缸的分閘端（其活塞受壓面積為MD）受常高壓，由于MEMD，所以工作缸活塞

35、向上運(yùn)動(dòng)即斷路器合閘。合閘完成后，工作缸的合閘端繼續(xù)處于高壓下，使斷路器維持在合閘狀態(tài)。在二級(jí)閥合閘動(dòng)作時(shí),其空腔AV3的高壓油經(jīng)定徑孔FB1進(jìn)入信號(hào)缸FB的合閘端(其活塞受壓面積為FBE)，信號(hào)缸的分閘端(其活塞受壓截面為FBD)受常高壓,由于FBEFBD，所以信號(hào)缸活塞向右運(yùn)動(dòng)，通過齒條齒輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)輔助開關(guān)傳動(dòng)。輔助開關(guān)轉(zhuǎn)換后，其觸點(diǎn)將合閘電磁鐵斷電。2液壓操作機(jī)構(gòu)的分閘過程分閘電磁鐵EVD或EVDS，或兩者同時(shí)接受分閘命令后動(dòng)作時(shí)，均可打開閘閥AH2，空腔AV2內(nèi)的高壓油被降壓，二級(jí)閥返回，關(guān)閉閥AH4，開啟閥AH5，空腔AV3內(nèi)的高壓油降壓。對(duì)于分相操作，管路1A、1B、1C降壓；對(duì)于三相聯(lián)動(dòng)操作，三級(jí)閥RA復(fù)位，閥D4關(guān)閉，閥D3開啟，工作缸合閘端的高壓油經(jīng)定徑孔N2被排泄到輔助油箱N3。該輔助油箱的作用是加快工作缸排油速度，從而減小斷路器的固有分閘時(shí)間。由于輔助油箱高于低壓主油箱D，所以油最終返回到低壓主油箱，而工作缸的分閘端受常高壓，所以工作缸活塞向下運(yùn)動(dòng)，即斷路器分閘。分閘完成后，供排油閥中的排油閥C3在彈簧作用下復(fù)位。由于工作缸分閘端受常高壓，故