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断路器培训教材
1.
六氟化硫（
SF
6
）断路器
采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的
SF6<
/p>
气体作灭弧介质的断路器，称为
SF
6<
/p>
断路
器。它具有开断能力强、体积小等特点，但结构较复杂，金属
消耗量大、价格较贵。一
般用于
220KV
电压等级以上，
并与以
SF
6
作为绝缘的有关电气组成封闭式组合电器
（
GIS
）
，
这样可以大量节省占地面积
和减少投资。
2.
真空断路器
利用真空的高介质强度来
灭弧的断路器，称为真空断路器。这种断路器具有灭弧速
度快、触头材料不易氧化、寿命
长、体积小等特点。目前主要用在
35KV
以下装置中。
第一节
高压断路器的基本参数
目前，我国电
力系统中广泛使用的高压断路器，其型号、规格一般由文字符号和数
字方式表示：
1 2 3
――
4 5 /
6 7 8
其代表意义为：
1
是
产品字母代号，
2
是安装场所代号，
3
是设计系列代号，
4
是额
定电压（
KV
）
，
5
是其他标志，如改进型
G
，
6
是额定电流（
A
）
，
7
是额定开断能力（<
/p>
KA
或
MVA
）
，
8
是特殊环境代号。
例如：
SN10
－
10/3000
－
750
型断路器，表示为
10KV
，
300
0A
，
750MVA
，
10
型屋内式
高压少油断路器。
表
6
－
1
高压断路器产品字母代号
断路器名称
字母代号
少油断路器
S
多油断路器
D
空气断路器
SF6
断路器
真空断路器
K
L
Z
1.
额定电压及额定电流
额定电压
Un
是指断路器长期工作的标准电压（三
相系统指线电压）
。电力系统在运
行中允许
5%Un
的电压波动，断路器应在允许范围内长期工作，为此断路器规定了最高
工作电压。对额定电压在
3
～
220KV
范围内的断路器，其最高工作电压较额定电压可高
15%
左右；
对
330KV<
/p>
以上者，
规定其最高工作电压较额定电压高
10%
。
断路器额定电压与
最高工作
电压对应值，见表
10
－
2
。
表
6
－
2
断路器额定电压与最高工作电压对应值
（
KV
）
额定电压
最高工作电压
3
3.5
6
6.9
10
35
110
220
252
330
363
500
550
11.5
40.5
126
。
2
．额定开断电流
< br>断路器在开断操作时，首先起弧的某相电流称为开断电流。在额定电压下，能保证
正常开断的最大短路电流称为额定开断电流
I
nborn
。它是标志断路器开断能力的一个重
要参数
。我国规定额定开断电流为：
1.6
，
3.15
，
6.3
，
< br>8
，
10
，
12.5
，
16
，
20
，
25
，
31.5
，
40
，
50
，
63
，
80
，
100KA
等。<
/p>
3
．
额定关合电流
i
mc
当电力系统存在短路故障时，
断路器一合闸就会有短路电流流过
，
这种故障称为
“预
伏故障”
。当断路器关合有预伏故障的设备或线路时，在动、静触头未接触前尚距几毫
米就发生预击穿，随之出现短路电流，给断路器关合造成阻力，影响动触头合闸速度及
触头的接触压力，甚至出现触头弹跳、熔化、焊接以至断路器爆炸等事故，这远比在合
闸状态下通过极限电流的情况更为严重。
断路器关合短路电流
的能力除与灭弧装置性能有关外，
还与断路器操动机构的合闸
功
的大小的有关。因此，在选择断路器的同时，应选择操动机构，方能保证足够的关合
能力
。
第三节
六氟化硫（
SF
6
）断路器
SF
6
断路器是利用
SF
6
气体作为绝缘介质和灭弧介质的
新型高压断路器。
SF
6
断路器
可分为两大类。
第一类，为瓷瓶式
SF
6
断路器。如西安高压开关厂生产的
LW
（
SFM
）型系
列产品，
可用于
110
～
500KV
的电力系统中。该系列产品除
110KV
断路器三相共用一个机构外，
其他均三相分装式结构。
110
～
220KV
断
路器每相一个断口，整体呈“
I
”型布置。
330
～
500KV
断路器每相两
个断口，整体呈“
T
”型布置。每个断口由灭弧室、支柱（支持
绝缘
子）
、机构箱组成，其中
330<
/p>
～
500KV
断路器还带有均压电容器、
合闸电阻等，安其结构
示意图如图所示。
第二类，是把断路器装入一个外壳接地的金属罐中，叫落地罐
式。如西安高压开关厂生
产的
LW13
（
SFMT
）型罐式高压
SF
6
断路器。该产品除
110KV
级及部分
220KV
级产品的三
相分装在一个公用底架上并采用三相联动操作外，
其余各电压等级及部分
220KV
产品均
为三相安装结构，每相由接地的金
属罐、充气套管、电流互感器、操动机构和底架等部
件组成。
其
结
构
示
意
图
如
图
所
示
。
一、
SF
6
气体的性能
SF
6
气体是无色、无味、无毒、非燃烧性、亦不助燃的非金属化合物，化学性质非
常稳定、热稳定性极好，在常温常压下，其密度均为空气的五倍。它具有很高的电气绝
缘特性和灭弧能力。
1
．
SF
6
气体的绝缘性能
SF
6
呈强电负性，
体积较大。当电场具有一定能量的散射电子时，它可能导致碰撞
游离，对电子捕获较易，
并吸收其能量生成低活动性的稳定负离子。这种直径更大的负
离子在电场中自由行程很短
，难以积累发生碰撞游离的能量；同时，正负离子的质量都
较大，行动迟缓，再结合的几
率将大为增加。因此，在
1
个大气压下，
SF
6
的绝缘能力
超过空气的
2
倍；当压力为
3
个
大气压时，其绝缘能力就和变压器油相当。
2
．
SF
6
气体的灭弧性能
SF
6
在电弧作
用下接受电能而分解成低氟化合物，但电弧电流过零时，低氟化合物
则急速再结合成
SF
6
，故弧隙
介质强度恢复过程极快。所以，
SF
6
的灭弧能力相当于同
等条件下空气的
100
倍；此外，电弧弧柱的电导率高、燃弧电压低、弧柱能量小。
二、
SF
6
断路器的灭弧室结构<
/p>
SF
6
气体作
为灭弧介质时，只需要较小的气压和压差，所以，
SF
6
断路器的灭弧室可
以按压气活塞原理制成单压式，其气流是直接在开断
过程中产生的，其压力一般在
（
3.5
～
7
）×
101325Pa
［
3.5
～
7atm
（大气压）
］范围内。国产的
SF
6
断路器均为单压式。
目前，单压式灭弧室有两
种结构，即定开距和变开距结构。
1
．定开距灭弧室
< br>图
6
－
5
为定开距灭弧室结构示意图。断路器的触头由两个带喷嘴的空心静触头
3
、
5
和动触头
2
组成。断路器的弧隙由两个静触头保持固定的开距，故称之为定开距。在
关
合位置时，动触头跨接于两个静触头之间，构成电流通路。由绝缘材料制成的固定活
塞<
/p>
6
和与动触头连成整体的压气罩
1
之间围成压气至
4
。分闸操作时，压气罩随动
触头
图
6
－
5
定开距灭弧室结构示意图
1
－压气罩；
2
－动触头；
3
、
5
－静触头；
< br>4
－压气室；
6
－固定活塞；<
/p>
图
6
－
6
定开距灭弧室灭弧过程示意图
（
a
）断路器在合闸位置；
（
b
）压气室内的
SF
6
气体被压缩；
（
c
）产生的气流向喷口吹弧；
（
d
）熄弧后的开断位置
向右移动，使压力室内
的
SF
6
气体压缩并提高压力，当喷口
打开后，即形成气流进行吹
弧。操动机构通过拉杆
7
，带动动触头和压气罩所组成的可动部分。
图
6
－
6
示出灭弧室灭弧过程。图
6
－
6
（
a
< br>）为断路器合闸位置。分闸时由拉杆
7
带动可动部分向右
运动，此时，压气室内的
SF
6
气体被
压缩，如图
6
－
6
（
b
）所示。当
动触头离开静触头
3
时，便产生电弧，同时将原来由动触头所封闭的压气室打开而
产生
气流、向喷口吹弧，如图
6
－
6
（
c
）所示。气
流流向静触头内孔对电弧进行纵吹，熄弧
后的开断位置如图
6<
/p>
－
6
（
d
）所示。
本结构的特点是：
由于利用了
SF
6
气体介质强
度高的优点，
触头开距设计得比较小，
110KV
电压的开距只有
30mm
。
触头从分离位置到熄弧位置的行程很短，
因而电弧能量小，
熄孤
能力强，燃弧时间短，但压气室的体积比较大。前述
LW13
（
SFMT
）型罐式高压
SF
6
断路器，均采用此种型式的灭弧室结构。
2
．变开距灭弧室
< br>变开距灭弧室的结构
示意图如图
6
－
7
所示。其
结构与少油断路器相似
。触
头系统有主触头、弧触头和
中间触头。主触头的中间触
头放在外侧，以改善散热条
件，提高断路器的热稳定
性。
灭弧室的可动部分由动
触头、喷嘴和压气缸组成。
图
6
－
7
变开距灭弧室灭弧过程示意图
1
－主静触头；
2
－弧静触头；
3
－喷嘴；
4
－弧动触头；
5
－主动触头；
6
－压气缸；
7
－逆止阀；
8
－压气室；
9
－固
定活塞；
10
－中间触头
为了在分闸过程中使压气室的气体集中向喷嘴吹弧，
而在合闸过程中不致在压气室形成
真空，故设有逆止间。合闸时，逆止阀
打开，使压气室与活塞内腔相通，
SF
6
气体从活
塞的小孔充入压气室；分闸时，逆止阀堵住小孔，让
SF
6
气流集中向喷嘴吹弧。
变开距灭弧室的灭弧过程示于图
6
－
8
中。图
6
－
8
（
a
）为合闸位置。
分闸时，可动
部分向右运动，此时，压气室内的
SF
6
气体被压缩并提高压力，如图
6
－
8
（
b
）所示。
主触头首先分离，然后，弧触头分离产生电弧，同时也产生气流向喷嘴吹弧
，如图
6
－
8
（
c
）所示。熄弧后的分闸位置如图
6
－
8
（
d
）所示。
图
6
－
8
变开距灭弧室灭弧过程示意图
（
a
）合闸位置；
（
b
）压气室内
SF
6
气体被压缩并提高压力；
<
/p>
（
c
）触头分离产生电弧气流，向喷嘴吹
弧（
d
）熄弧后分闸位置
从上述动作过程可以看出，触头的开距在分闸过程中是变化的
，故称之为变开距灭
弧室。本结构的特点是：触头开距在分闸过程中不断增大，最终开距
较大，故断口电压
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