斷路器與隔離開關

1、斷路器和隔離開關1.高壓斷路器 高壓斷路器是電力系統(tǒng)中發(fā)、送、變、配高壓斷路器是電力系統(tǒng)中發(fā)、送、變、配電接通、分斷電路和保護電路的主要設備。電接通、分斷電路和保護電路的主要設備。額定電壓為額定電壓為3kV3kV及以上，具有完善的滅弧裝及以上，具有完善的滅弧裝置，能夠關合、承載和開斷運行狀態(tài)的正置，能夠關合、承載和開斷運行狀態(tài)的正常電流，并能在規(guī)定時間內關合、承載和常電流，并能在規(guī)定時間內關合、承載和開斷規(guī)定的異常電流（如短路電流、過負開斷規(guī)定的異常電流（如短路電流、過負荷電流）的開關電器稱為荷電流）的開關電器稱為高壓斷路器高壓斷路器。在。在某些電氣主接線中，還擔任改變主接線運某些電氣主接線中

2、，還擔任改變主接線運行方式的任務。行方式的任務。 1.1高壓斷路器的作用 高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開關設備之一，它起著控制和保護電力設備的雙重作用： 1)控制作用：根據電力系統(tǒng)運行的需要，將部分或全部電力設備或線路投入或退出運行； 2)保護作用：當電力系統(tǒng)任何部分發(fā)生故障時，應將故障部分從系統(tǒng)中快速切除，防止事故擴大，保護系統(tǒng)中各類電氣設備不受損壞，保證系統(tǒng)的安全運行。 1.2高壓斷路器的分類 1)根據裝設的地點不同，分為戶內（N）和（W）兩種形式。 2)根據控制和保護的電氣設備不同，高壓斷路器大致可分為以下幾類型： a)發(fā)電機斷路器：控制和保護發(fā)電機用的斷路器，斷路器的額定電壓在17.

3、536KV范圍內，額定電流及額定短路開斷電流極大，不需要快速自動重合閘。 b)輸電斷路器：用于110（63）KV及以上輸電系統(tǒng)中的斷路器。其中 110KV、220KV電壓等級使用的斷路器稱為高壓斷路器，330KV及以上電壓等級使用的斷路器稱為超高壓斷路器。 3)根據路器的滅弧介質和作用原理，可分為下列主要類型： a)油斷路器：以變壓器油來作為滅弧和絕緣介質的斷路器，又可分為多油和少油兩種類型。 b)SF6斷路器：以SF6氣體作為滅弧和絕緣介質的斷路器。 c)真空斷路器：以高真空度的介質來熄弧的斷路器。 d)壓縮空氣斷路器：以高速流動的壓縮空氣來作為滅弧介質的斷路器。 e)自產氣斷路器：利用固體

4、介質受電弧作用分解氣體來熄弧的斷路器。 f)磁吹斷路器：利用電磁力驅使電弧進入絕緣狹縫中，拉長、冷卻電弧來熄弧的斷路器。 1.3對高壓斷路器的基本要求 工作可靠。 應具有足夠的斷路能力。 具有盡可能短的切斷時間。 實現(xiàn)自動重合閘。 1.4高壓斷路器的技術特性 1)額定電壓和最高工作電壓（kV） 2)額定電流(A) 3)額定開斷電流(kA) 4)額定峰值耐受電流（動穩(wěn)定電流）(kA) 5)額定短時耐受電流（熱穩(wěn)定電流）(kA) 6)額定開斷電流(kA) 7)合閘時間(s) 8)分閘時間(s) 9)額定開斷容量(MVA) 1.5高壓斷路器工作原理 1.5.1電弧的電弧的概念概念 當開關電器開斷電路

5、時，電壓和電流達到一定值時，當開關電器開斷電路時，電壓和電流達到一定值時，觸頭觸頭 剛剛分離后，觸頭之間就會產生強烈的白光，稱為電弧。剛剛分離后，觸頭之間就會產生強烈的白光，稱為電弧。 1.5.2電弧的電弧的本質本質 電弧的實質是一種電弧的實質是一種氣體氣體放電現(xiàn)象：絕緣氣體（或絕緣放電現(xiàn)象：絕緣氣體（或絕緣油受熱分解出氣體）游離產生的自由電子導電。油受熱分解出氣體）游離產生的自由電子導電。 1.5.3 電弧放電的電弧放電的特征特征 （1）電弧由三部分組成：陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)；）電弧由三部分組成：陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)； （2）電弧溫度很高）電弧溫度很高，可達，可達5000-7000500

6、0-7000。C C； （3）電弧是一種自持放電現(xiàn)象；）電弧是一種自持放電現(xiàn)象； （4）電弧是一束游離的的氣體）電弧是一束游離的的氣體。 1.5.4電弧的危害 a)電弧的存在延長了開關電器開斷故障電路的時間，加重了電力系統(tǒng)短路故障的危害。 b)電弧產生的高溫，將使觸頭表面熔化和蒸化，燒壞絕緣材料。對充油電氣設備還可能引起著火、爆炸等危險。 c)由于電弧在電動力、熱力作用下能移動，很容易造成飛弧短路和傷人，或引起事故的擴大。 1.5.5電弧的形成 斷路器斷開過程中，觸頭剛分離時突然解除接觸壓力，陰極表面立即出現(xiàn)高溫熾熱點，產生熱電子發(fā)射；同時，由于觸頭的間隙很小使得電壓強度很高，產生強電場發(fā)射。

7、從陰極表面逸出的電子在強電場作用下，加速向陽極運動，發(fā)生碰撞游離，導致觸頭間隙中帶電質點急劇增加，溫度驟然升高，產生熱游離并且成為游離的的主要因素，此時，在外加電壓作用下，間隙被擊穿，形成電弧。 1.5.6交流電弧的特性 在交流電路中，電流瞬時值隨時間變化，因而電弧的溫度、直徑以及電弧電壓也隨時間變化，電弧的這種特性稱為動特性。由于弧柱的受熱升溫或散熱降溫都有一定過程，跟不上快速變化的電流，所以電弧溫度的變化總滯后于電流的變化，這種現(xiàn)象稱為電弧的熱慣性。交流電弧在交流電流自然過零時將自動熄滅，但在下半周隨著電壓的增高，電弧又重燃。如果電弧過零后，電弧不發(fā)生重燃，電弧就此熄滅。所以熄滅交流電弧的

8、關鍵在于電弧電流過零后，弧隙的介質強度的恢復過程能否始終大于弧隙電壓的恢復過程。 1.5.7電弧的熄滅 在外加電壓和電弧電流作用下，電子和離子不斷產生的過程，也就是電弧的產生和維持的過程，稱為游離。與此同時，在弧柱中還存在著電子和離子消失（減少）的過程，使電弧電流減少，以致使電弧熄滅，稱為去游離。在穩(wěn)定燃燒的電弧中，這兩個過程處于動態(tài)平衡。如果游離現(xiàn)象大于去游離現(xiàn)象，電弧將繼續(xù)熾熱燃燒；如果去游離大于游離，電弧越來越弱，最后熄滅。因此使去游離大于游離就是電弧熄滅的基本原理。 1.5.8熄滅交流電弧的方法 熄滅交流電弧的本質：削弱游離過程，加強去游離過程。 a)提高觸頭的分閘速度 b)采用多斷口

9、 c)吹弧 d)短弧原理滅弧 e)利用固體介質的狹縫狹溝滅弧 f)用耐高溫金屬材料作觸頭、優(yōu)質滅弧介質 1.6氣體絕緣全封閉組合電器（GIS） SF6絕緣封閉式組合電器（Gas Insulated Switchgear）簡稱GIS。GIS將包括斷路器、隔離開關、接地開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進出線套管等一次設備，經優(yōu)化設計有機地組合成一個整體，并將這些設備全部封閉在金屬接地的外殼中，在其內部充滿一定壓力的SF6絕緣氣體。 GIS的特點1)小型化。因采用絕緣性能卓越的SF6氣體做絕緣和滅弧介質，所以能大幅度縮小變電站的體積，實現(xiàn)小型化。2)可靠性高。由于帶電部分全部密

10、封于惰性SF6氣體中，大大提高了可靠性。此外具有優(yōu)良的抗地震性能。3)安全性好。帶電部分密封于接地的金屬殼體內，因而沒有觸電危險。SF6氣體為不燃燒氣體，所以無火災危險。4)對外部影響小。因帶電部分以金屬殼體封閉，對電磁和靜電實現(xiàn)屏蔽，噪音小，抗無線電干擾能力強。5)安裝周期短。由于實現(xiàn)小型化，可在工廠內進行整機裝配和試驗合格后以單元或間隔的形式運達現(xiàn)場，因此可縮短現(xiàn)場安裝工期，又能提高可靠性。6)維護方便。因其結構布局合理，滅弧系統(tǒng)先進大大提高了產品的使用壽命，因此檢修周期長、維修工作量小，而且由于小型化離地面低，因此日常維護方便。2.低壓斷路器 低壓斷路器俗稱自動空氣開關，是低壓配電網中的

11、主要開關電器之一，它不僅可以接通和分斷正常負載電流、電動機工作電流和過載電流，而且可以接通和分斷短路電流。主要在不頻繁操作的低壓配電線路或開關柜(箱)中作為電源開關使用，并對線路、電氣設備及電動機等起保護作用當它們發(fā)生嚴重過電流、過載、短路、斷相、漏電等故障時，能自動切斷線路，起到保護作用。3.隔離開關 3.1隔離開關（刀閘）的用途 1)將被檢修的設備與帶電部分可靠隔離以保證工作人員和設備的安全。 2)用隔離開關可以進行的操作有：倒母線操作；拉合小電流電路（拉合無故障電壓互感器和避雷器，改變中性點的運行方式，拉合空載母線及一定容量的變壓器和一定長度的空載線路。） （1 1）額定電壓）額定電壓

12、指隔離開關長期運行時所能承受的工作電壓。指隔離開關長期運行時所能承受的工作電壓。 （2 2）最高工作電壓）最高工作電壓 指隔離開關能承受的超過額定電壓的最高電壓。指隔離開關能承受的超過額定電壓的最高電壓。 （3 3）額定電流）額定電流 指隔離開關可以長期通過的工作電流。指隔離開關可以長期通過的工作電流。 （4 4）熱穩(wěn)定電流）熱穩(wěn)定電流 指隔離開關在規(guī)定的時間內允許通過的最大電流。指隔離開關在規(guī)定的時間內允許通過的最大電流。 （5 5）極限通過電流峰值）極限通過電流峰值 指隔離開關所能承受的最大瞬時沖擊短路電流。指隔離開關所能承受的最大瞬時沖擊短路電流。 （1 1）按裝設地點的不同，可分為戶內

13、式和戶外式兩種。）按裝設地點的不同，可分為戶內式和戶外式兩種。 （2 2）按絕緣支柱數目，分為柱式、雙柱式和三柱式三種。）按絕緣支柱數目，分為柱式、雙柱式和三柱式三種。 （3 3）按動觸頭運動方式，可分為水平旋轉式、垂直旋轉）按動觸頭運動方式，可分為水平旋轉式、垂直旋轉 式、擺動式和插入式等。式、擺動式和插入式等。 （4 4）按有無接地閘刀，可分為無接地閘刀、一側有接地閘）按有無接地閘刀，可分為無接地閘刀、一側有接地閘 刀、兩側有接地閘刀三種。刀、兩側有接地閘刀三種。 （5 5）按操動機構的不同，可分為手動式、電動式、氣動式）按操動機構的不同，可分為手動式、電動式、氣動式 和液壓式等。和液壓式等。 （6 6）按極數，可分為單極、雙極、三極三種，以及按安裝）按極數，可分為單極、雙極、三極三種，以及按安裝 方式分為平裝式和套管式等方式分為平裝式和套管式等 。 3.4操作隔離開關的基本要求 1)隔離開關操作前，應檢查斷路器、相應接地開關確已拉開并分閘到位，確