斷路器原理及應(yīng)用課程課件

1、開(kāi)關(guān)(kigun)電器斷路器介紹斷路器的分類(lèi) 高壓斷路器主要參數(shù) 電弧(dinh)與熄弧原理 斷路器出現(xiàn)的常見(jiàn)故障 SF6氣壓降應(yīng)采取的措施 交流斷路器用于直流電路 共二十二頁(yè)斷路器介紹(jisho)高壓斷路器是電力系統(tǒng)重要設(shè)備之一，其最大特點(diǎn)就是開(kāi)斷負(fù)荷電流和短路電流。它的主要 功能是：正常運(yùn)行時(shí)，斷開(kāi)和閉合正常工作電流，改變電力系統(tǒng)運(yùn)行方式，起控制作用；當(dāng) 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，快速切除故障回路，以保證非故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用 高壓斷路器由五個(gè)部分組成：通斷元件，中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)，絕緣支撐(zh chng)件以及基座。斷路器的分類(lèi) 目前我國(guó)斷路器型號(hào)根據(jù)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般由

2、文字符號(hào)和數(shù)字按以下方式組成：其代表意義為：產(chǎn)品字母代號(hào)，用下列字母表示：S少油斷路器；D多油斷路器；K空氣斷路器；L六氟化硫斷路器；Z真空斷路器；Q產(chǎn)氣斷路器；C磁吹斷路器。裝置地點(diǎn)代號(hào)；N戶(hù)內(nèi)，W戶(hù)外。設(shè)計(jì)系列順序號(hào)；以數(shù)字1、2、3表示。額定電壓，KV。其它補(bǔ)充工作特性標(biāo)志，G改進(jìn)型，F(xiàn)分相操作。額定電流，A。額定開(kāi)斷電流，KA。特殊環(huán)境代號(hào)。 共二十二頁(yè)斷路器的分類(lèi)(fn li) 油斷路器 多油式斷路器多油式斷路器是以絕緣油為滅孤介質(zhì)及主要絕緣介質(zhì)的高壓斷路器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝要求低、但體積大、用鋼材和絕緣油都比較多，在電壓較高時(shí)尤其如此，所以已經(jīng)逐漸(zhjin)被少油式斷路器或空氣

3、斷路器所代替。 共二十二頁(yè)少油式斷路器1-油氣分離器 2-上出線(xiàn)座3-滅弧室 4-絕緣(juyun)筒 5-動(dòng)觸頭桿6-紫銅滾輪 7-下出線(xiàn)座8-塞桿 9-基座 10-主軸11-絕緣拉桿 12-分閘彈簧13-瓣形靜觸頭 共二十二頁(yè)SF6斷路器 SF6斷路器采用具有優(yōu)良滅弧能力和絕緣能力的SF6氣體作為滅弧介質(zhì)，具有開(kāi)斷能力強(qiáng)、動(dòng)作快、體積小等優(yōu)點(diǎn)，但金屬消耗多，價(jià)格較貴。近年來(lái)SF6斷路器發(fā)展很快，在高壓和超高壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。尤其以SF6斷路器為主體的封閉式組合(zh)電器，是高壓和超高壓電器的重要發(fā)展方向。 共二十二頁(yè)真空(zhnkng)斷路器 真空斷路器是在高度真空中滅弧。真空中的電

4、弧是在觸頭分離時(shí)電極(dinj)蒸發(fā)出來(lái)的金屬蒸汽中形成的。電弧中的離子和電子迅速向周?chē)臻g擴(kuò)散。當(dāng)電弧電流到達(dá)零值時(shí)，觸頭間的粒子因擴(kuò)散而消失的數(shù)量超過(guò)產(chǎn)生的數(shù)量時(shí)，電弧即不能維持而熄滅。真空斷路器開(kāi)斷能力強(qiáng)，開(kāi)斷時(shí)間短、體積小、占用面積小、無(wú)噪聲、無(wú)污染、壽命長(zhǎng)，可以頻繁操作，檢修周期長(zhǎng)。真空斷路器目前在我國(guó)的配電系統(tǒng)中已逐漸得到廣泛應(yīng)用。 共二十二頁(yè)真空(zhnkng)斷路器 真空間隙的絕緣強(qiáng)度與滅弧性性能非常優(yōu)越,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(jindn)、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、維修量小和適用于頻繁操作等特點(diǎn)。 共二十二頁(yè)真空(zhnkng)斷路器真空斷路器的主要部件的工作原理 真空斷路器的機(jī)械參量

5、 開(kāi)距觸頭接觸壓力接觸行程平均合閘速度平均分閘速度合閘彈跳時(shí)間(shjin)合、分閘不同期性合、分閘時(shí)間回路電阻真空斷路器主要包含三大部分：真空滅弧室、電磁或彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架及其他部件。真空滅開(kāi)弧室 氣密絕緣系統(tǒng)導(dǎo)電系統(tǒng)屏蔽系統(tǒng)觸頭波紋管共二十二頁(yè)與小油斷路器的優(yōu)缺點(diǎn)比較(bjio)（1滅弧室開(kāi)斷后介質(zhì)恢復(fù)快，介質(zhì)不需要冷卻和更換，電弧能量低，無(wú)損耗(snho)，觸頭壓力小。 2斷口開(kāi)距小，一般為912mm，合閘所需能量小，使用壽命長(zhǎng)，一般可達(dá)20年左右。 3開(kāi)斷電流大，觸頭電損耗小，主回路接觸電阻小。具有足夠的重合閘操作次數(shù)。 4可靠性高，能適用于各種場(chǎng)合；維護(hù)量小，維護(hù)成本低，僅為少油斷

6、路器的120左右。（1）容易產(chǎn)生操作過(guò)電壓,在開(kāi)斷感性電流時(shí),會(huì)出現(xiàn)電流截?cái)喱F(xiàn)象造成較高的過(guò)電壓,因此要加裝過(guò)電壓吸收裝置,這樣設(shè)備量增加,維護(hù)量增加,費(fèi)用也上升；（2）運(yùn)行中不易監(jiān)測(cè)真空度；（3）國(guó)內(nèi)產(chǎn)品體系不多；（4）配用的合成絕緣子在火電廠(chǎng)運(yùn)行易積灰塵,因此,要求廠(chǎng)用電室的環(huán)境要相對(duì)干凈。共二十二頁(yè)真空(zhnkng)斷路器的檢查真空斷路器運(yùn)行檢查內(nèi)容（1）每次將開(kāi)關(guān)小車(chē)推入(或拉出)工作位置及班中檢查時(shí),對(duì)于采用玻璃包的要詳細(xì)檢查真空包內(nèi)銅片是否有氧化變色、殼體有無(wú)裂紋,如有氧化變色現(xiàn)象或裂紋,則應(yīng)更換真空包；若采陶瓷包，主要檢查其表面(biomin)是否有裂紋，有細(xì)微的裂紋也應(yīng)將其更

7、換。（2）檢查真空包外殼應(yīng)無(wú)變形。（3）支持絕緣子應(yīng)無(wú)裂痕及放電異聲。（4）運(yùn)行中的真空包應(yīng)無(wú)放電聲。一旦出現(xiàn)放電異聲,應(yīng)匯報(bào)上級(jí),停止該斷路器的運(yùn)行操作,進(jìn)行檢修。（5）引線(xiàn)接觸部分無(wú)過(guò)熱,引線(xiàn)馳度適中。（6）檢查各部位螺釘有無(wú)松動(dòng),彈簧有無(wú)損壞。（7）記錄(抄錄)開(kāi)斷短路電流,通斷負(fù)荷電流,小電流和空載電流時(shí),斷路器的動(dòng)作次數(shù)。共二十二頁(yè)空氣(kngq)斷路器 空氣斷路器是以壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)，此種介質(zhì)防火、防爆(fn bo)、無(wú)毒、無(wú)腐蝕性，取用方便?？諝鈹嗦菲鲗儆谒苁綌嗦菲?，靠壓縮空氣吹動(dòng)電弧使之冷卻，在電弧達(dá)到零值時(shí)，迅速將弧道中的離子吹走或使之復(fù)合而實(shí)現(xiàn)滅弧?？諝鈹嗦菲鏖_(kāi)斷能力

8、強(qiáng)，開(kāi)斷時(shí)間短，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要求高，有色金屬消耗多。 共二十二頁(yè)空氣(kngq)斷路器 1-導(dǎo)電桿 2-靜觸頭座 3-靜觸頭 4-動(dòng)觸頭 5-導(dǎo)電板 6-拉桿 7-靜觸頭 8-噴口(pn ku) 9-定弧觸頭 10-排氣閥 11-排氣孔 共二十二頁(yè)高壓(goy)斷路器主要參數(shù) 額定電壓(標(biāo)稱(chēng)電壓) 額定電流 額定開(kāi)斷電流 動(dòng)穩(wěn)定電流 關(guān)合電流 熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流的持續(xù)時(shí)間 合閘時(shí)間與分閘時(shí)間 操作(cozu)循環(huán) 共二十二頁(yè)電弧(dinh)與熄弧原理 高壓斷路器基本工作原理就是滅弧原理。我們知道，當(dāng)用開(kāi)關(guān)電器斷開(kāi)電路時(shí)，只要電路電 壓不低于1020V，電流不小于80100mA，開(kāi)關(guān)觸頭

9、間就會(huì)產(chǎn)生電弧。電弧是高溫高導(dǎo)電率 的游離氣體，它不僅對(duì)為路器觸頭損壞(snhui)嚴(yán)重，而且使電路斷開(kāi)時(shí)間延長(zhǎng)。 共二十二頁(yè)電弧產(chǎn)生(chnshng)與熄滅 電弧的產(chǎn)生和維持是觸頭間中性質(zhì)點(diǎn)(分子和原子)被游離的結(jié)果。當(dāng)觸 頭分離之初，觸頭間距離很小，電場(chǎng)強(qiáng)度很高(電場(chǎng)強(qiáng)度=電壓/距離)，當(dāng)超過(guò)3106V/m 時(shí)，陰極表面的電子就會(huì)被拉出，形成觸頭間的自由電子。從陰極表面發(fā)射出來(lái)的自由電子 ，在電場(chǎng)力的作用下，向陽(yáng)極方向作加速運(yùn)動(dòng)，不斷與其他粒子發(fā)生碰撞。當(dāng)自由電子的動(dòng) 能大于其他粒子的游離能時(shí)，就可使其他粒子游形成自由電子正離子。碰撞游離連續(xù)進(jìn)行的 結(jié)果，導(dǎo)致觸頭間充滿(mǎn)了電子和離子，它具有

10、很大的電導(dǎo)，在外加電壓作用下，觸頭中介質(zhì) 被擊穿形成電弧。此時(shí)，弧隙的溫度很高可達(dá)10000，在高溫(gown)的作用下，氣體中中性質(zhì)點(diǎn) 不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)加速，具有足夠功能的中性質(zhì)點(diǎn)相互碰撞，游離出電子和離子，這種現(xiàn)象稱(chēng)為 熱游離。熱游離維持電弧的燃燒。 共二十二頁(yè)電弧(dinh)產(chǎn)生與熄滅 由于觸頭金屬表面存在大量自由電子，隨著溫度的上升， 使陰極表面不斷發(fā)射電子，在電場(chǎng)力的作用下，向陽(yáng)極作加速運(yùn)動(dòng)，形成熱電子發(fā)射。電弧 發(fā)生游離的同時(shí)，還進(jìn)行著使帶電質(zhì)點(diǎn)減少的去游離過(guò)程。其主要發(fā)生為復(fù)合(fh)去游離和擴(kuò)散 去游離。復(fù)合(fh)就是正、負(fù)電荷相互中和的過(guò)程。由于電子質(zhì)量小，易于加速，其運(yùn)動(dòng)速度

11、約 為離子的1000倍，二者相對(duì)速度愈大，復(fù)合(fh)可能性愈小，因此電子與正離子復(fù)合(fh)幾率很小。 通常電子在碰撞時(shí)先附著在中性質(zhì)點(diǎn)上形成負(fù)離子，然后再與正離子復(fù)合(fh)。擴(kuò)散是指帶電質(zhì) 點(diǎn)從電弧內(nèi)部逸出而進(jìn)入周?chē)橘|(zhì)中的現(xiàn)象。由于帶電質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，電弧和周?chē)?質(zhì)的溫度差以及濃度差的存在，形成擴(kuò)散去游離。通過(guò)上述分析，可見(jiàn)游離和去游離是電弧燃燒中兩個(gè)相反過(guò)程，游離有助于電弧燃燒，去游 離有利于電弧熄滅。高壓斷路器就是根據(jù)電弧的這一特性，采用各種措施減弱游離過(guò)程，加 強(qiáng)去游離來(lái)達(dá)到滅弧的目的。 共二十二頁(yè)交流(jioli)電弧特性 由于交流電弧的瞬時(shí)值隨時(shí)是不斷變化，電弧的溫度、

12、直徑及電弧電 壓也隨時(shí)間變化，弧柱的熱慣性起了很大作用。所謂熱慣性是指弧柱受熱溫升和散熱降溫跟 不上快速(kui s)變化的電流，因而交流電弧的伏安特性為動(dòng)態(tài)特性。隨著正弦交流的周期性變化，交流電弧也將隨之每半周過(guò)一次零。在電流過(guò) 零瞬間，電源不供給電弧能量，而電弧卻繼續(xù)在散失能量，弧隙間去游離增強(qiáng)，加強(qiáng)弧隙冷卻，使弧隙介質(zhì)恢復(fù)絕緣能力，達(dá)到不會(huì)被弧隙外加電壓擊穿程度，則電流過(guò)零后，電弧不 會(huì)重燃。高壓斷路器中的滅弧裝置的滅弧原理就是利用交流電弧過(guò)零時(shí)自然熄滅這一特性， 加強(qiáng)去游離，使電弧不再重燃，從而斷開(kāi)電路。 共二十二頁(yè)滅弧的基本(jbn)方法 電弧的能否熄滅取決于弧隙內(nèi)部的介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)和

13、外 部電路加于弧隙上的恢復(fù)電壓這兩個(gè)因素。而介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)取決于游離(yul)和去游離(yul)作用，增加 弧隙去游離(yul)速度和減小弧隙電壓恢復(fù)速度，都可促使電弧熄滅。因此，高壓斷路器目前廣泛 采用以下幾種滅弧方法斷開(kāi)電路。 (1)采用氣體或油吹滅電弧 (2)采用多斷口滅弧 (3)采用并聯(lián)電阻/并聯(lián)電容 (4)采用滅弧介質(zhì)滅弧 共二十二頁(yè)斷路器出現(xiàn)(chxin)的常見(jiàn)故障 1、絕緣事故 2、拒動(dòng)、誤動(dòng)事故 3、開(kāi)斷與關(guān)合事故 4、截流事故 5、外力及其它事故 6、真空(zhnkng)斷路器的事故 7、SF6高壓斷路器的事故 8、隔離開(kāi)關(guān)的事故 共二十二頁(yè)SF6氣壓(qy)降應(yīng)采取的措施 1

14、、檢查壓力表指示，檢查是否漏氣，確定信號(hào)(xnho) 報(bào)出是否正確。SF6氣體嚴(yán)重漏泄時(shí)，如感覺(jué)有刺激氣味，自感不適，應(yīng)采取防止中毒的措施 2、如果檢查沒(méi)有漏氣，而屬于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中的氣壓下降，應(yīng)由專(zhuān)業(yè)人員帶電補(bǔ)氣。如果檢查有漏氣現(xiàn)象，且SF6氣體壓力下降至第二報(bào)警值時(shí)，密度繼電器動(dòng)作，報(bào)出“合跳閘閉鎖”或“合閘閉鎖”、“分閘閉鎖”信號(hào)時(shí)，斷路器不能跳合閘，應(yīng)向調(diào)度員申請(qǐng)將斷路器停止運(yùn)行，并采取下列措施：取下操作保險(xiǎn)，掛“禁止分閘”警告牌。將故障斷路器倒換到備用母線(xiàn)上或旁路母線(xiàn)上，經(jīng)母聯(lián)斷路器或旁路斷路器供電。設(shè)法帶電補(bǔ)氣，不能帶電補(bǔ)氣者，負(fù)荷轉(zhuǎn)移后停電補(bǔ)氣。嚴(yán)重缺氣的斷路器只能作隔離開(kāi)關(guān)用。如

15、不能由母聯(lián)斷路器或旁路斷路器代替缺氣斷路器工作，應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，把缺氣斷路器的電流降為零后，再斷開(kāi)斷路器。 共二十二頁(yè)交流(jioli)斷路器用于直流電路 交流斷路器可以派生為直流電路的保護(hù)，但必須注意三點(diǎn)改變： 1、過(guò)載和短路保護(hù) 過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù) 短路保護(hù) 2、斷路器的附件如分勵(lì)脫扣器、欠電壓脫扣器、電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等；分勵(lì)、欠電壓均為電壓線(xiàn)圈，只要電壓值一致，則用于交流系統(tǒng)(xtng)的，不需作任何改變，就可用于直流系統(tǒng)(xtng)。輔助、報(bào)警觸頭，交直流通用。電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，用于直流時(shí)要重新設(shè)計(jì)。 3、由于直流電流不像交流有過(guò)零點(diǎn)的特性，直流的短路電流(甚至倍數(shù)不大的故障電流)的開(kāi)斷；電弧的熄滅都有困難，因此接線(xiàn)應(yīng)采用二極或三極串聯(lián)的辦法，增加斷口，使各斷口承擔(dān)一部分電弧能量。 共二十二頁(yè)內(nèi)容摘要開(kāi)關(guān)電器。高壓斷路器是電力系統(tǒng)重要設(shè)備之一，其最大特點(diǎn)就是開(kāi)斷負(fù)荷電流和短路電流。N戶(hù)內(nèi)，W戶(hù)外。尤其以SF6斷路器為主體的封閉式組