斷路器的課件

時間：2018年3月15日斷路器基礎知識運行培訓電站高壓斷路器概述典型的控制回路目錄斷路器操作機構電弧與滅弧原理0103Q0204我場站共有幾種高壓開關柜？分別是哪幾種？船黃1斷路器型號是什么？什么是高壓？什么是低壓？問題PART01概述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。斷路器的作用斷路器的分類根據(jù)斷路器使用的操作機構分：電磁機構，指利用電磁力實現(xiàn)合閘的操作機構。彈簧機構，指利用電動機儲能，依靠彈簧實現(xiàn)分合閘的操作機構。液壓機構，指以高壓油推動活塞實現(xiàn)分合閘的操作機構。氣動機構，指以高壓力的壓縮空氣推動活塞實現(xiàn)分合閘的操作機構。操作機構還有組合式的，例如氣動彈簧機構是由氣動機構實現(xiàn)合閘，由彈簧機構分閘。操作機構一般為獨立產(chǎn)品，一種型號的操作機構可以配幾種型號的斷路器，一種型號的斷路器可以配幾種型號的操作機構。斷路器的分類根據(jù)斷路器使用的滅弧介質(zhì)分：油斷路器：以絕緣油為滅弧介質(zhì)，觸頭在絕緣油中開斷,有多油斷路器和少油斷路器兩種形式。空氣斷路器：以壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)，利用高壓力的空氣來吹弧的斷路器,這種介質(zhì)防火、防爆、無毒、無腐蝕性、取用方便。六氟化硫斷路器：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)，具有開斷能力強、動作快、體積小等優(yōu)點，但金屬消耗多，價格較貴。真空斷路器：指觸頭在真空中開斷，利用真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)的斷路器。開斷能力強、開斷時間短、體積小、占用面積小、無噪聲、無污染、壽命長，可以頻繁操作，檢修周期長。磁吹斷路器和自產(chǎn)氣斷路器，它們具有防火防爆，使用方便等優(yōu)點。但是一般額定電壓不高，開斷能力不大，主要用作配電用斷路器。開斷元件：主滅弧室、主觸頭系統(tǒng)、主導電回路、輔助滅弧室、輔助觸頭系統(tǒng)、并聯(lián)電阻。功能：開斷及關合電力線路，安全隔離電源。支持絕緣件：瓷柱、瓷套管、絕緣管等構成的支柱本體、拉緊絕緣子等。功能：保證開斷元件有可靠的對地絕緣，承受開斷元件的操作力及各種外力。傳動元件：各種連桿、齒輪、拐臂、液壓管道、壓縮空氣管道等。功能：將操作命令及操作功傳遞給開斷元件的觸頭和其它部件。操作機構：彈簧、液壓、電磁、氣動及手動機構的本體及其配件。功能：為開斷元件分合閘操作提供能量，并實現(xiàn)各種規(guī)定的操作。斷路器的結構1 高壓接線端2 滅弧室瓷套3 支柱瓷套4 分子篩5橫梁6 傳動箱7 支架8 連桿9 操動機構箱10 斷路器位置指示器11 合閘彈簧位置指示器12 密度計13 分閘彈簧14 絕緣拉桿高壓斷路器結構型號表示和含義型號特征安裝條件設計序號額定電壓操作機構額定電流額定開斷電流系列標識型號特征：D——多油斷路器；S——少油斷路器；Z——真空斷路器；Q——產(chǎn)氣斷路器；K——空氣斷路器；C——磁吹斷路器；L——六氟化硫斷路器）安裝條件：W——戶外；N——戶內(nèi)額定電壓：kV系列標識：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……表示同型系列中不同規(guī)格或派生品種；G——改進型；C——手車型；D——帶有電碰操動機構額定電流：A額定開斷電流：kALW36-126(W)/T3150-40開關柜（又稱成套開關或成套配電裝置）：它是以斷路器為主的電氣設備；是指生產(chǎn)廠家根據(jù)電氣一次主接線圖的要求，將有關的高低壓電器（包括控制電器、保護電器、測量電器）以及母線、載流導體、絕緣子等裝配在封閉的或敞開的金屬柜體內(nèi)，作為電力系統(tǒng)中接受和分配電能的裝置。高壓開關柜二、高壓開關柜的分類絕緣類型空氣絕緣金屬封閉開關柜SF6氣體絕緣金屬封閉開關設備(充氣柜)中置式手車落地式手車結構類型鎧裝式各室間用金屬板隔離且接地，如KYN型和KGN型間隔式各室間是用一個或多個非金屬板隔離，如JYN型箱式斷路器手車本身落地，推入柜內(nèi)；落地式斷路器手車本身落地，推入柜內(nèi)；中置式手車裝于開關柜中部，手車的裝卸需要裝載車。斷路器的置放0204高壓開關柜型號A、母線室B、斷路器室（手車室）C、電纜室D、繼電器室ABCDDACB高壓開關柜結構.高壓真空斷路器電流互感器高壓電纜避雷器高壓三相母線排手車外殼保護接地線高壓開關柜結構A分支母線上口靜觸頭盒高壓真空斷路器開關柜母線室包括：母線套管（支持、固定母線排，并使母線排對柜體絕緣）；主母線（匯集、分配電能）；分支母線（從主母線引出的分支至斷路器上口靜觸頭）靜觸頭盒（支持、固定斷路器上口靜觸頭，并使上口靜觸頭對柜體絕緣）母線室結構電流互感器、出線高壓電纜、過電壓保護器（避雷器）、電壓傳感器、接地刀閘、溫濕度傳感器、加熱器加熱器溫濕度傳感器電纜室結構

電流互感器（測量出線線電流值，為電流表、計量裝置、保護裝置等提供電流信號）避雷器（或）過電壓保護器（設備過電壓保護裝置，并聯(lián)在斷路器出線側(cè)，設備正常運行后一般不需要操作）出線高壓電纜（出線側(cè)通過高壓電纜與用電負荷連接）電壓傳感器（帶電顯示裝置的傳感器，為帶電顯示裝置及電磁鎖提供帶電信號）

接地刀閘：在高壓系統(tǒng)中，例如10kV系統(tǒng)內(nèi)的線路出線開關或電源進線開關等，為了安全起見，當斷路器斷開后，要將線路三相短路并接地，而這個將線路三相短路并接地的功能，就是用一組刀閘來實現(xiàn)的，即當斷路器已斷開后，同時將線路三相短路并接地。這個刀閘就是接地刀閘。電纜室結構彈簧儲能機構手車軌道（供手車在柜內(nèi)移動時的導向和定位用）靜觸頭盒隔板（手車在試驗位置和工作位置的移動過程中，遮擋上、下靜觸頭盒的活門自動相應打開或閉合，形成隔室間有效的隔離）靜觸頭盒隔板靜觸頭盒隔板手車軌道手車室靜觸頭盒隔板打開狀態(tài)手車室結構12367549881、二次插件（航空插座）2、手動合閘按鈕3、手動分閘按鈕4、手動儲能裝置5、合閘次數(shù)計數(shù)器6、儲能指示7、分合閘指示8、手車底盤及鎖環(huán)9、移動操作插口手車本體上口動觸頭用于斷路器在“工作、試驗”兩個位置的移動操作,將移動搖桿插入后，順時針為將斷路器推進，逆時針為將斷路器搖出。三相滅弧柱（內(nèi)含真空泡）下口動觸頭手車本體手車底盤及鎖環(huán)移動操作插口微機保護裝置多功能電能表溫濕度自動控制器戶能高壓帶電顯示裝置儲能開關轉(zhuǎn)換開關分合閘開關保護跳閘壓板（退出后，當負荷設備出現(xiàn)故障時，綜保裝置只會發(fā)出報警信號，但不會使斷路器跳閘。停送電操作中一般不需要變動，正常運行中應保持投入狀態(tài)）控制面板及繼電器室12345678二次設備電源小空開：其控制包括綜合測控保護裝置、綜合顯示裝置、分合閘回路、輔助設備等的電源投退，電源有交流、直流。柜頂小母線：布置在開關柜繼電器儀表室頂部，貫穿整段配電柜，包括直流小母線、交流小母線、電壓小母線。您其他附件四、開關柜聯(lián)鎖裝置開關柜具有可靠的聯(lián)鎖裝置，滿足五防的要求，切實保障了操作人員及設備的安全。

a、儀表室門上裝有提示性的按鈕或者轉(zhuǎn)換開關，以防止誤合、誤分斷路器。

b、斷路器手車在試驗位置或工作位置時，斷路器才能進行合分操作，而在斷路器合閘后，手車無法移動、防止了帶負荷誤推拉手車。

c、僅當接地開關處在分閘位置時，斷路器手車才能從試驗位置移至工作位置。僅當斷路器手車處于試驗位置時，接地開關才能進行合閘操作。這樣實現(xiàn)了防止帶電誤合接地開關，以及防止接地開關處在閉合位置時分合斷路器。分閘位置合閘位置

d、接地開關處于分閘位置時，開關柜下門及后門都無法打開，防止了誤入帶電間隔。接地刀閘在分位時，開關柜盤后門被閉鎖桿橫向卡住不能打開開關柜盤后門與接地開關聯(lián)鎖示意圖接地刀閘在合閘時，后柜門可以打開

e、斷路器手車在試驗或工作位置，沒有控制電壓時，可實現(xiàn)僅能手動分閘不能合閘。

f、各柜體間可實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。

g、開關設備上的二次線與斷路器手車上的二次線的聯(lián)絡是通過手動二次插頭來實現(xiàn)的，二次插頭的動觸頭通過一個尼龍波紋收縮管與斷路器手車相連，二次靜觸頭座裝設在開關柜手車室的右上方。斷路器手車只有在試驗、斷開位置時，才能插上和解除二次插頭，斷路器手車處于工作位置時由于機械聯(lián)鎖作用，二次插頭被鎖定，不能被解除。開關柜二次插頭被鎖定示意圖請?zhí)顚懩臉祟}PART02操作機構AKCCEJIFGBHHDLA、整流電路板B、內(nèi)部輔助機構C、分合閘電磁鐵D、分合閘支撐機構E、齒輪F、儲能電機G、儲能彈簧H、手動分合閘機構I、S1微動行程開關J、S2行程開關K、閉鎖電磁鐵L、斷路器輔助開關操作機構彈簧機構

拐臂合閘凸輪慣性飛輪合閘彈簧分閘彈簧彈簧機構（說明）合閘彈簧儲能傳動裝置合閘閉鎖合閘系統(tǒng)分閘彈簧分閘閉鎖分閘系統(tǒng)分合閘命令(機械/電氣)輔助單元彈簧機構指示器（合閘彈簧位置：儲能或釋能）指示器（斷路器位置：合閘或分閘）凸輪分閘系統(tǒng)合閘系統(tǒng)合閘凸輪3637彈簧操動機構的簡單介紹棘爪1油緩沖器：由油缸、活塞、撞桿、返回彈簧和端蓋組成。緩沖裝置撞桿端蓋油缸當高速運動的部件撞擊到緩沖器上面的撞桿后，里面的活塞會和運動的部件一起向下運動，因為油基本不能壓縮，因此活塞下的油只能以高速通過活塞與油缸之間的窄縫流到活塞的上方，油流過窄縫隙時需要克服很大的粘性摩擦力，對活塞底部產(chǎn)生壓力，阻礙活塞向下運動，以形成對運動部件的緩沖。一般用作分閘緩沖器，其它緩沖器難以滿足要求。油緩沖器的優(yōu)點是緩沖能力強、沒有反彈力．因為它能把運動部分的動能轉(zhuǎn)化為熱能它的缺點是緩沖性能受環(huán)境溫度的影響很大，低溫時油的粘性很大，制動力將顯著增大?；钊祷貜椈?彈簧緩沖器：由彈簧、導桿、底座和撞桿組成。緩沖裝置當運動部件與彈簧緩沖器相撞后，撞桿向上運動，彈簧被壓縮，彈簧吸收運動部件的動能而產(chǎn)生緩沖。運動完成后，彈簧會使運動部件反彈，所以一般用作合閘緩沖器，因為合閘完成時觸頭的摩擦阻力大，不容易產(chǎn)生很大的反彈振動。撞桿導桿彈簧底座3氣體緩沖器：緩沖裝置氣體緩沖器的原理與油緩沖器類似，只不過把油換成了氣體介質(zhì)，氣體緩沖器在緩沖時產(chǎn)生的反彈力比較大，多用于壓縮空氣斷路器及SF6斷路器。它由氣缸1,帶有密封脹圈3的活塞2，撞桿4和可調(diào)節(jié)的排氣小孔5組成。當斷路器的運動部分與撞桿4相碰后，活塞向下運動，活塞下面的氣體被壓縮，壓力增高產(chǎn)生制動作用。調(diào)節(jié)排氣小孔的面積可以改變制動的動力大小。在橡皮墊圈之間放有金屬墊圈，當斷路器運動部分撞擊在螺桿4上的時候，撞擊力通過平板3傳遞給橡皮墊圈1與金屬墊圈2。橡皮具有一定彈性，起緩沖作用。橡皮墊圈沿著軸向壓縮，并沿半徑方向向外膨脹，使橡皮墊圈與金屬墊圈之間產(chǎn)生摩擦。運動部件的一部分動能就消耗在壓縮橡皮、克服橡皮內(nèi)部的摩擦力以及克服橡皮與金屬墊圈之間的摩擦力上，這樣可以在一定程度上減小反彈作用。實驗證明，橡皮緩沖器中，作用在緩沖器上的動能有百分之三十到百分之五十消耗在摩擦上，轉(zhuǎn)化成熱能。4橡皮緩沖器：彈簧機構動作過程（合閘）合閘線圈通電動作合閘掣子拖開合閘彈簧釋能合閘軸旋轉(zhuǎn)180°分閘彈簧儲能主軸旋轉(zhuǎn)60°拐臂就停靠在分閘掣子合閘完成合閘彈簧儲能：電機一旦通電后，它就會通過慣性飛輪上的減速齒輪以及鏈條給合閘彈簧儲能。合閘彈簧儲能到位后，齒輪停在慣性飛輪上沒有齒的位置，而減速齒輪則會停下來，以免合閘掣子受力變形。注：在合閘彈簧儲能的過程中，合閘線圈中的電流將被切斷，以免發(fā)生意外的合閘操作。分閘：分閘線圈通電時或手動操作分閘杠桿時，分閘掣子就會脫開拐臂。在分閘彈簧的作用下，主軸將沿順時針方向旋轉(zhuǎn)60°。直到“分閘”位置。緩沖器將吸收剩余的能量，以便分閘動作能平衡完成。

▉真空斷路器的分類一、按真空滅弧室的布置方式分

1、落地式

2、懸掛式

3、綜合式和接地箱式二、按真空滅弧室的外殼分

1、玻璃外殼式

2、陶瓷外殼式

三、按觸頭形狀分

1、橫磁吹式

2、縱磁吹式

▉真空斷路器的基本結構基本結構

▉高壓真空斷路器的滅弧室

真空滅弧室的外殼是由絕緣筒、兩端的金屬蓋板和波紋管所組成的密封容器。滅弧室內(nèi)有一對觸頭，分別焊接在各自的導電桿上，波紋管可以在軸向上自由伸縮。滅弧室真空斷路器整體澆注極柱1、上出線端2、真空滅弧室3、環(huán)氧樹脂壁4、動出線桿5、下出線端6、軟連接7、觸頭壓力彈簧8、絕緣拉桿9、極柱固定嵌件10、操動機構連接處

▉高壓真空斷路器的滅弧室

（1）外殼。外殼是真空滅弧室的密封容器，它不僅要容納和支持滅弧室內(nèi)的各種部件，而且當動、靜觸頭在斷開位置時起絕緣作用。因此，整個外殼通常由絕緣材料和金屬組成。對外殼的要求首先是氣密封要好；其次是要有一定的機械強度；再是有良好的絕緣性能。

（2）波紋管。波紋管既要保證滅弧室完全密封，又要在滅弧室外部操動時使觸頭作分合運動。常用的波紋管有液壓成形和膜片焊接兩種形式。所用材料以不銹鋼為最好。波紋管的側(cè)壁可在軸向上伸縮，其允許伸縮量決定了滅弧室所能獲得的觸頭最大開距。一般情況下，波紋管的疲勞壽命也決定了滅弧室的機械壽命。

▉高壓真空斷路器的滅弧室

（3）屏蔽罩。觸頭周圍的屏蔽罩主要是用來吸附燃弧時觸頭上蒸發(fā)的金屬蒸氣，防止絕緣外殼因金屬蒸氣的污染而引起絕緣強度降低和絕緣破壞，同時，也有利于熄弧后弧隙介質(zhì)強度的迅速恢復。屏蔽罩還能起到使滅弧室內(nèi)部電壓均勻分布的作用。在波紋管外面用屏蔽罩，可使波紋管免遭金屬蒸氣的燒損。屏蔽罩的導熱性能越好，其表面冷卻電弧的能力也就越好。因此，制造屏蔽罩常用材料為無氧銅、不銹鋼和玻璃，銅是最常用的。▉真空斷路器真空度檢查①測量動、靜觸頭兩端的絕緣電阻。用1000V兆歐表，絕緣電阻應＞500MΩ；說明真空度良好。②耐壓試驗。動、靜觸頭間施加交流工頻電壓，耐壓1min，無擊穿為真空度良好。③用真空度檢測儀檢查。PART03滅弧原理

滅弧方法

當高壓斷路器開斷高壓有載電路時之所以產(chǎn)生電弧，原因在于觸頭本身及其周圍的介質(zhì)中含有大量可被游離的電子。當分斷的觸頭間存在足夠大的外施電壓條件下，電路電流也達到最小生弧電流時，會因強烈的游離而產(chǎn)生電弧。工業(yè)配電系統(tǒng)主要是交流系統(tǒng)，所以電弧也主要是交流電弧，其性質(zhì)是半個周期要經(jīng)過零值一次，而電流過零時，電弧要暫時熄滅。因此，大多數(shù)交流開關電器的滅弧方法中，都利用了交流電流過零時電弧暫時熄滅這一特性。

滅弧方法1．速拉滅弧當交流電流經(jīng)過零值的瞬間，拉大觸頭間距離，當觸頭間所加電壓不足以擊穿其間距時，電弧就不會重新點燃。觸頭的分離速度越快，電弧熄滅就越快，通常在高壓斷路器中裝設強力的跳脫彈簧來加快觸頭分開的速度。

滅弧方法2．吹弧滅弧法利用外力（如氣流、油流或電磁力）來吹動電弧，使電弧加速冷卻，同時拉長電弧，降低電弧中的電場強度，加速電弧的熄滅，按吹弧的方向來分，有橫吹和縱吹兩種。

a）橫吹b）縱吹

滅弧方法

當?shù)蛪旱堕_關迅速拉開刀闡時，不僅迅速拉長了電弧，同時使本身回路電流產(chǎn)生的電動力作用于電弧，吹動電弧，使其拉長電弧直到電弧熄滅。如果開關利用專門吹弧線圈來吹動電弧，使電弧移動，電弧移動的力實際上是電弧電流在線圈磁場中產(chǎn)生的電動力。也有的開關利用鐵磁物質(zhì)（鋼片等），來吸動電弧。

滅弧方法3．冷卻滅弧法降低電弧的溫度，使正負離子的復合增強，有助于電弧迅速熄滅，這是一種基本的滅弧方法。

4．短弧滅弧法利用金屬片將長弧切成若干短弧，則電弧上的壓降將近