經(jīng)典斷路器知識綜合匯總講義

4.10斷路器

考試大綱10.1掌握斷路器的作用、功能、分類10.2了解斷路器的主要性能與參數(shù)的含義10.3了解斷路器常用的滅弧方法10.4了解斷路器的運行和維護工作要點10.1.1斷路器的作用

高壓斷路器在正常運行時用它接通或切斷負荷電流；在電氣設備或線路發(fā)生短路故障或嚴重過負荷時，由繼電保護裝置控制其自動迅速地切斷故障電流，切斷發(fā)生短路故障的設備或線路，以防止擴大事故范圍。

10.1.2斷路器的功能

斷路器開斷電路時，充分利用交流電弧電流每半周過零一次自然熄弧的特點，加強去游離使電弧不再復燃。其介質(zhì)強度恢復主要由斷路器滅弧裝置和介質(zhì)特性所決定。系統(tǒng)電壓恢復過程可能是周期性的或非同期性的。取決于被開斷電路的參數(shù)。10.1.3斷路器的分類

-/

型號特征額定斷流容量，MVAS─少油斷路器額定電流，AD─多油斷路器派生標志

K─空氣斷路器C─帶有手車裝置

Q─產(chǎn)氣斷路器G─改進型

Z─真空斷路器D─帶有電磁操作結(jié)構(gòu)

L─六氟化硫斷路器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ─斷流容量

C─磁吹斷路器額定電壓，kV

安裝條件設計序號

N─戶內(nèi)

W─戶外10.1.3斷路器的分類1．多油斷路器：利用絕緣油作為滅弧介質(zhì)、相間及相對地絕緣介質(zhì)。

2．少油斷路器：絕緣油只作滅弧介質(zhì)。載流部分是借空氣和陶器絕緣材料或有機絕緣材料來絕緣，滅弧方式多為橫向吹動電弧。

3．空氣斷路器：利用壓縮空氣的吹動來熄滅電弧的。和控制斷路器的分合闡動作。

4．SF6斷路器：用SF6氣體作絕緣和滅弧介質(zhì)。

5．磁吹式斷路器：當電弧電流通過吹弧線圈以產(chǎn)生磁束來吹弧及消弧。

6．真空斷路器：利用真空滅弧和絕緣，滅弧時間一般只有半個周波。10.2斷路器的主要性能與參數(shù)

1．額定電壓及額定電流（1）額定電壓指斷路器長期工作的標準電壓（對三相系統(tǒng)指線電壓）。電力系統(tǒng)在運行中允許有±5％的波動，斷路器必須適應在電壓變化范圍內(nèi)能長期工作，為此斷路器出廠時都以最高工作電壓進行鑒定。如：對3～220kV范圍內(nèi)，其最高工作電壓較額定電壓約高15％左右；對330kV以上，規(guī)定最高工作電壓較額定電壓高10%。10.2斷路器的主要性能與參數(shù)

（2）額定電流指在額定頻率下長期通過此電流時，斷路器無損傷，且各部分發(fā)熱不超過長期工作時最高允許發(fā)熱溫度。我國規(guī)定額定電流為：200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A。10.2斷路器的主要性能與參數(shù)2．額定開斷電流和額定斷流容量（1）斷路器在開斷操作時，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開斷電流。它是標志斷路器開斷能力的一個重要參數(shù)。我國規(guī)定額定開斷電流為：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等。10.2斷路器的主要性能與參數(shù)

（2）把額定條件下的開斷能力稱為額定斷流容量。三相電路的額定斷流容量，以（MVA）表示。我國根據(jù)國際電工委員會（IEC）的規(guī)定，現(xiàn)只把額定開斷電流作為表征開斷能力的唯一參數(shù)，而斷流容量僅作為描述斷路器特性的一個數(shù)值。10.2斷路器的主要性能與參數(shù)3．關(guān)合能力說明斷路器關(guān)合短路故障能力的參數(shù)為額定關(guān)合電流。其數(shù)值以關(guān)合操作時，瞬態(tài)電流第一個大半波峰值來表示，制造部門對關(guān)合電流一般取額定開斷電流的倍即（4-10-1）式中——額定關(guān)合電流，kA；

——額定開斷電流，kA。斷路器關(guān)合短路電流的能力除與滅弧裝置性能有關(guān)外，還與斷路器操動機構(gòu)的合閘功率的大小有關(guān)。10.2斷路器的的主要性性能與參參數(shù)4．耐受性性能斷路器應應具有足足夠的耐耐受短時時短路電電流作用用的能力力，簡稱稱耐受能能力。（1）短時熱熱電流（（熱穩(wěn)定定電流））在在規(guī)定的的時間內(nèi)內(nèi)（規(guī)定定標準時時間為2s，需要大大于2s時推薦4s）斷路器器在合閘閘位置，，可能經(jīng)經(jīng)受的短短時熱電電流有效效值（kA），稱為為短時熱熱電流（（或短時時耐受電電流），，斷路器器標準中中規(guī)定（4-10-2）短時熱電電流通過過斷路器器時，各各零部件件的溫度度不應超超過短時時發(fā)熱最最高允許許溫度，，且不致致出現(xiàn)觸觸頭熔接接或軟化化變形，，以及其其它妨礙礙正常運運行的異異?，F(xiàn)象象。允許許發(fā)熱最最高溫度度數(shù)值隨隨材料而而異。10.2斷路器的的主要性性能與參參數(shù)（2）峰值耐耐受電流流峰峰值耐受受電流亦亦稱動穩(wěn)穩(wěn)定電流流，即在在規(guī)定的的使用條條件和性性能下，，斷路器器在合閘閘位置時時所能經(jīng)經(jīng)受的電電流峰值值。它與與關(guān)合電電流不同同的是，，峰值耐耐受電流流是斷路路器處于于合閘位位置時通通過的短短路電流流，而關(guān)關(guān)合電流流則是由由于斷路路器關(guān)合合短路故故障所產(chǎn)產(chǎn)生的短短路電流流。峰值值耐受電電流也是是以短路路電流的的第一個個大半波波峰值電電流來表表示，且且（4-10-3）峰值耐受受電流反反映了斷斷路器承承受由于于短路電電流產(chǎn)生生電動力力的耐受受性能，，它決定定斷路器器的導電電部分和和絕緣支支撐件的的機械強強度以及及觸頭的的結(jié)構(gòu)形形式。10.2斷路器的的主要性性能與參參數(shù)5．操作性性能（1）全開斷斷時間是是指指斷路器器接到分分閘命令令瞬間起起到電弧弧熄滅為為止的時時間間隔隔。即（4-10-4）式中——全開斷時時間，s；——分閘時間間，s；從斷路路器接到到分閘命命令瞬間間到所有相的的觸頭都都分離的的時間間間隔，亦亦稱為斷斷路器固有有分閘時時間；——燃弧時間間，s；是指某某一相首首先起弧弧瞬間到到所有相電弧弧全部熄熄滅的時時間間隔隔。10.2斷路器的的主要性性能與參參數(shù)全開斷時時間是說說明斷路器開斷斷過程快快慢的主主要參數(shù)，，它直接接影響故故障對設備備的損壞壞程度、、故障范圍圍、傳輸輸容量和和系統(tǒng)的穩(wěn)穩(wěn)定性。。斷路器開開斷時間間示意圖圖（2）合閘時時間處處于分分閘位置置的斷路路器，從從接到合閘命命令瞬間間起到所所有相的的觸頭均均接觸為為止的時間稱為為合閘時時間。10.2斷路器的的主要性性能與參參數(shù)6．自動重重合閘性性能自動重合合閘的操操作循環(huán)環(huán)：分——合分——合分。為為斷斷路器開開斷故障障電路，，從電弧弧熄滅起起到電路路重新接接通的時時間，稱稱為無電電流間隔隔時間，，一般為為0.3s或0.5s；為為強送電電時間，，一般為為180s。斷路器開開斷時間間與無電電流間隔隔時間之之和稱為為自動重重合閘時時間。金屬短接接時間系系指斷路路器重合合閘操作作后，觸觸頭閉合合到第二二次觸頭頭分開所所需用的的時間。。10.3滅弧方法法當高壓斷斷路器開開斷高壓壓有載電電路時之之所以產(chǎn)產(chǎn)生電弧弧，原因因在于觸觸頭本身身及其周周圍的介介質(zhì)中含含有大量量可被游游離的電電子。當當分斷的的觸頭間間存在足足夠大的的外施電電壓條件件下，電電路電流流也達到到最小生生弧電流流時，會會因強烈烈的游離離而產(chǎn)生生電弧。。工業(yè)配電電系統(tǒng)主主要是交交流系統(tǒng)統(tǒng)，所以以電弧也也主要是是交流電電弧，其其性質(zhì)是是半個周周期要經(jīng)經(jīng)過零值值一次，，而電流流過零時時，電弧弧要暫時時熄滅。。因此，，大多數(shù)數(shù)交流開開關(guān)電器器的滅弧弧方法中中，都利利用了交交流電流流過零時時電弧暫暫時熄滅滅這一特特性。10.3滅弧方法法1．速拉滅滅弧當交流電電流經(jīng)過過零值的的瞬間，，拉大觸觸頭間距距離，當當觸頭間間所加電電壓不足足以擊穿穿其間距距時，電電弧就不不會重新新點燃。。觸頭的的分離速速度越快快，電弧弧熄滅就就越快，，通常在在高壓斷斷路器中中裝設強強力的跳跳脫彈簧簧來加快快觸頭分分開的速速度。10.3滅弧方法2．吹弧滅弧法法利用外力（如如氣流、油流流或電磁力））來吹動電弧弧，使電弧加加速冷卻，同同時拉長電弧弧，降低電弧弧中的電場強強度，加速電電弧的熄滅，，按吹弧的方方向來分，有有橫吹和縱吹吹兩種。a）橫吹b）縱吹10.3滅弧方法當?shù)蛪旱堕_關(guān)關(guān)迅速拉開刀刀闡時，不僅僅迅速拉長了了電弧，同時時使本身回路路電流產(chǎn)生的的電動力作用用于電弧，吹吹動電弧，使使其拉長電弧弧直到電弧熄熄滅。如果開關(guān)利用用專門吹弧線線圈來吹動電電弧，使電弧弧移動，電弧弧移動的力實實際上是電弧弧電流在線圈圈磁場中產(chǎn)生生的電動力。。也有的開關(guān)利利用鐵磁物質(zhì)質(zhì)（鋼片等）），來吸動電電弧。10.3滅弧方法3．冷卻滅弧法法降低電弧的溫溫度，使正負負離子的復合合增強，有助助于電弧迅速速熄滅，這是是一種基本的的滅弧方法。。4．短弧滅弧法法利用金屬片將將長弧切成若若干短弧，則則電弧上的壓壓降將近似地地增大若干倍倍。當外施電電壓小于電弧弧上的壓降時時，則電弧就就不能維持而而迅速熄滅。。通常采用鋼鋼滅弧柵，讓讓電弧進入鋼鋼片，一是利利用了電動力力吹弧，二是是利用了鐵磁磁吸弧，同時時鋼片對電弧弧還有冷卻作作用。10.3滅弧方法5．狹縫滅弧法法電弧在固體介介質(zhì)所形成的的窄溝內(nèi)燃燒燒，將電弧冷冷卻，同時電電弧在狹縫窄窄溝中燃燒，，壓力增大，，有利于電弧弧的熄滅。有有的熔絲在熔熔管內(nèi)充填石石英砂，就是是利用這種狹狹溝滅弧原理理，還有一種種用耐弧的絕絕緣材料（陶陶瓷類）制成成滅弧柵，也也是利用了這這種滅弧原理理。10.3滅弧方法6．真空滅弧法法真空具有較高高的絕緣強度度，如果將開開關(guān)觸頭裝置置置于真空容容器，則在電電流過零時，，即能熄滅電電弧。為防止止產(chǎn)生過電壓壓，應當不使使觸頭分開時時，電流突變變?yōu)榱?。一般般應在觸頭間間產(chǎn)生少量金金屬蒸汽，形形成電弧通道道。當交流電電流自然下降降過零前后，，這些等離子子態(tài)的金屬蒸蒸汽便在真空空中迅速飛散散而熄滅電弧弧。10.4.1高壓斷路器的的操作要求1．正常操作的的要求（1）新裝或大修修后的斷路器器，投運前必必須驗收合格格才能施加運運行電壓。（2）斷法器的分分、合閘指示示器應指示正正確，且與當當時實際運行行相符。（3）斷路器接線線板的連接處處或其它必要要的地方應有有監(jiān)視運行溫溫度的措施，，如示溫蠟片片等。（4）斷路器金屬屬外殼接地良良好且有明顯顯的接地標志志，接地體的的截面積符合合規(guī)程要求。。（5）油斷路器的的油色應正常常，油位應在在油位指示的的上、下限油油位監(jiān)視線中中，絕緣油牌牌號和性能應應滿足當?shù)刈钭畹蜌鉁氐囊獊?，油質(zhì)合合格。（6）六氟化硫斷斷路器，為監(jiān)監(jiān)視其氣體壓壓力，應裝有有密度繼電器器或壓力表，，并附有壓力力表和壓力溫溫度關(guān)系曲線線，其有SF6氣體補氣接口口。（7）真空斷路器器應配有限制制操作過電壓壓的保護裝置置。10.4.1高壓斷路器的的操作要求2.斷路器操作機機構(gòu)的要求（1）操作機構(gòu)動動作電壓應滿滿足：低于額額定電壓的30％時不動作；；高于額定電電壓的65％時可靠動作作。（2）機構(gòu)箱應具具有防塵、防防潮、防小動動物進入及通通風措施，液液壓與氣動機機構(gòu)應有加熱熱裝置和恒溫溫控制措施。。（3）電磁操作機機構(gòu)的合閘電電源應保持穩(wěn)穩(wěn)定。運行中中電源電壓如如有變化，其其電壓不低于于額定電壓的的80％，最高不得得高于額定電電壓的110％。（4）液壓操作機機構(gòu)應具有防防“失壓慢分”裝置，并用有有防“失壓慢分”的機構(gòu)卡具。。所謂“失壓慢分”是指液壓操作作機因某種原原因壓力降到到零，然后重重新啟動油泵泵打壓時，造造成斷路器緩緩慢分閘、采采用液壓或氣氣動機構(gòu)時，，其工作壓力力大于1MPa（表壓）時，，應有壓力釋釋放裝置。（5）彈簧操作機機構(gòu)在斷路器器合閘釋放能能量后，應能能自動再次儲儲能。10.4.1高壓斷路器的的操作要求3．故障狀態(tài)下下的操作要求求：（1）斷路器在運運行中，由于于某種原因造造成油斷路器器嚴重缺油，，六氟化硫斷斷路器氣體壓壓力異常（如如突然降至零零等），嚴禁禁對斷路器進進行停、送電電操作，應立立即斷開故障障斷路器的控控制電源，及及時采取措施施，將故障斷斷路器退出運運行。（2）分相操作的的斷路器操作作時，發(fā)生非非全相合閘，，應立即將已已合上相拉開開，重新操作作合閘一次，，如仍不正常常，則應拉開開合上相后匯匯報，上級派派員處理。當當發(fā)生非全相相分閘時，應應立即拉開故故障開關(guān)控制制電源，手動動操作將拒動動相分閘。（3）嚴禁將有拒拒跳或合閘不不可靠的斷路路器投入運行行。10.4.2高壓斷路器的的異常運行1.油斷路器（1）油斷路器聲聲音異常（2）油斷路器油油位異常（3）油斷路器油油質(zhì)發(fā)黑（4）斷路器過熱熱（5）跳合閘線圈圈冒煙（6）斷路器跳合合閘不同期10.4.2高壓斷路器的的異常運行2．真空斷路器器常見異常運運行（1）電動合不上上閘（2）合閘合空（3）電動不脫扣扣（4）分合閘不可可靠（5）合閘線圈燒燒毀（6）分閘線圈燒燒毀（7）輔助開關(guān)燒燒毀10.4.2高壓斷路器的的異常運行3．六氟化硫斷斷路器常見異異常運行（1）泄漏氣體（2）閃絡放電。。（3）分合閘不可可靠10.4.3高壓斷路器的的故障1．應停電處理理的情況（1）嚴重漏油，，油標管中已已看不見油位位。（2）本體或連接接處過熱變色色或燒紅。（3）支持絕緣子子斷裂或套管管炸裂。（4）絕緣子嚴重重放電。（5）SF6斷路器的氣體體壓力值低于于閉鎖值。（6）液壓機構(gòu)的的壓力值低于于閉鎖值。（7）彈簧機構(gòu)構(gòu)和彈簧拉拉力不夠，，閉鎖信號號不能復歸歸。（8）氣動機構(gòu)構(gòu)的氣壓低低于閉鎖值值。10.4.3高壓斷路器器的故障2．10～35kV的少油斷路路器合閘后后支持絕緣緣子斷裂3．10～35kV的少油斷路路器拉桿絕絕緣子斷裂裂或拉桿銷銷子脫落4．油斷路器器嚴重缺油油5．油斷路器器著火6．斷路器誤誤跳閘7．斷路器拒拒絕合閘8．真空斷路路器真空度度下降9．SF6斷路器漏氣氣10．操作機構(gòu)構(gòu)故障10.5低壓斷路器器低壓斷路器器用作交、、直流線路路的過載、、短路保護護，被廣泛泛應用于建建筑照明、、動力配電電線路、用用電設備作作為控制開開關(guān)和保護護設備，也也可用于不不頻繁起動動電動機以以及操作或或轉(zhuǎn)換電路路。10.5低壓斷路器器1．種類（1）萬能式斷斷路器（2）塑料外殼殼式斷路器器（3）電動斥力力式限流斷斷路器（4）剩余電流流保護斷路路器（5）直流快速速斷路器（6）滅磁斷路路器10.5低壓斷路器器2．低壓斷路路器的選用用要點表示低壓斷斷路器性能能的主要指指標有分斷斷能力和保保護特性。。分斷能力是是指開關(guān)在在指定的使使用和工作作條件及在在規(guī)定的電電壓下接通通和分斷的的最大電流流值（kA）。保護特性主主要分為過過電流保護護、過載保保護和欠電電壓保護三三種。10.5低壓斷路器器（1）額定電壓壓斷路器的額額定電壓應應大于線路路額定電壓壓。主要是是交流380V或直流220V的供電系統(tǒng)統(tǒng)。按線路路額定電壓壓進行選擇擇時應滿足足下列條件件：（4-10-5）式中——低壓斷路器器的額定電電壓，V；——線路的額定定電壓，V。10.5低壓斷路器器（2）額定電流流斷路器的額額定電流與與過電流脫脫扣器的額額定電流應應大于線路路計算負荷荷電流。當當按線路的的計算電流流選擇時，，應能滿足足下式：（4-10-6）式中——低壓斷路器器的額定電電流，A；——線路的計算算電流或?qū)崒嶋H電流，，A。如果環(huán)境溫溫度低于+40℃，則電器產(chǎn)產(chǎn)品溫度每每低1℃，允許電流流比額定電電流值增加加0.5%。但增加總總數(shù)不得超超過20％。10.5低壓斷路器器斷路器的保保護定值（1）長延時脫脫扣器的電電流整定值值，動作時時間可以不不小于10s；長延時脫脫扣器只能能作過載保保護。（2）短延時脫脫扣器的電電流整定值值，動作時時間約為0.1～0.4s；短延時脫脫扣器可以以作短路保保護，也可可以作過載載保護。（3）瞬時脫扣扣器的電流流整定值，，其動作時時間約為0.02s。瞬時脫扣扣器一般用用作短路保保護。10.5低壓斷路器器（3）瞬時過電電流脫扣器器的整定電電流瞬時脫扣器器的動作時時間為0.02s左右。瞬時或短時時過電流脫脫扣器的整整定電流應應能躲開線線路的尖峰峰電流。1）負載是單單臺電動機機，整定電電流按下式式計算（4-10-7）式中——瞬時或短時時過電流脫脫扣器整定定電流值，，A；——可靠系數(shù)，，對動作時時間大于0.02s的斷路器，，K取1.35，對動作時時間小于0.02s的斷路器K取1.7～2.0；——電動機的起起動電流，，A。10.5低壓壓斷斷路路器器2）當當配配電電線線路路不不考考慮慮電電動動機機的的起起動動電電流流時時，，按按下下式式計計算算整整定定值值（4-10-8）式中中———配電電線線路路的的尖尖峰峰電電流流，，A；———可靠靠系系數(shù)數(shù)，，一一般般取取1.35。3）當當配配電電線線路路考考慮慮電電動動機機的的起起動動電電流流時時，，按按下下式式計計算算整整定定值值（4-10-9）式中中———正常常工工作作電電流流和和可可能能出出現(xiàn)現(xiàn)的的自自起起動動電電機機的起起動動電電流流的的總總和和，，A。10.5低壓壓斷斷路路器器（3）短時時過過電電流流脫脫扣扣器器的的整整定定電電流流確定定本本級級斷斷路路器器短短延延時時過過電電流流脫脫扣扣器器動動作作電電流流的的整整定定，，應應與與下下一一級級開開關(guān)關(guān)整整定定電電流流選選擇擇性性配配合合。。本本級級動動作作整整定定電電流流應應大大于于或或等等于于下下一一級級低低壓壓斷斷路路器器短短延延時時或或瞬瞬時時動動作作整整定定值值的的1.2倍。。若若下下一一級級有有多多條條分分支支線線，，則則取取各各分分支支路路低低壓壓斷斷路路器器中中最最大大整整定定值值的的1.2倍。。10.5低壓壓斷斷路路器器（4）長長延延時時過過電電流流脫脫扣扣器器整整定定電電流流長延延時時過過電電流流脫脫扣扣器器整整定定電電流流應應大大于于線線路路中中計計算算電電流流（4-10-9）式中中———過電電流流脫脫扣扣器器的的長長延延時時動動作作整整定定電電流值值，，A；———可靠靠系系數(shù)數(shù)，，一一般般取取1.1；———線路路的的計計算算電電流流，，單單臺臺電電動動機機是是指指電動動機機的的額額定定電電流流，，A。10.5低壓壓斷斷路路器器校驗驗一一：：長長延延時時過過電電流流脫脫扣扣器器在在配配電電線線路路過過載載時時的的可可靠靠性性。。如如對對電電動動機機進進行行保保護護，，則則電電動動機機在在過過載載20％時時應應使使保保護護裝裝置置動動作作；；校驗驗二二：：在在配配電電線線路路出出現(xiàn)現(xiàn)尖尖峰峰負負荷荷時時或或在在電電動動機機起起動動時時，，長長延延時時過過電電流流脫脫扣扣器器不不誤誤動動。。脫脫扣扣器器在在3倍整整定定電電流流值值下下的的可可返返回回時時間間，，取取決決于于線線路路中中尖尖峰峰電電流流的的持持續(xù)續(xù)時時間間，，也也就就是是線線路路中中最最大大容容量量的的異異步步電電動動機機直直接接起起動動的的持持續(xù)續(xù)時時間間。。一般般情情況況下下，，電電動動機機的的輕輕載載起起動動時時間間不不超超過過2.5～4s，電電動動機機滿滿載載起起動動時時間間不不超超過過6～8s，個個別別電電動動機機重重載載起起動動時時間間達達15s。返返回回時時間間越越小小，，說說明明線線路路電電流流大大于于長長延延時時脫脫扣扣器器整整定定電電流流值值的的倍倍數(shù)數(shù)越越高高，，保保護護裝裝置置的的動動作作越越快快。。10.5低壓壓斷斷路路器器（5）分分斷斷能能力力