SF 断路器构造及其工作原理 弹簧储能
SF高压断路器结构及工作原理
7 缺点：
a 为使触头分开、电弧刚产生时就有较好的气 吹条件;单压式灭弧室的压气腔应该有一段预压缩 过程，使压气腔中的气压提高后，再打开喷口进 行吹弧 预压缩行程的存在会增大断路器分闸时间 。分断过程中，当操动机构带动动触头系统向下 运动时，压气腔内气体的压力将增高、并从喷口 处向外排出，产生和双压式灭弧装置类似的吹弧 效应。
2保护作用 当电力系统某一部分发生故 障时;它和保护装置 自动装置相配合，将该 故障部分从系统中迅速切除，减少停电范围， 防止事故扩大，保护系统中各类电气设备不 受损坏，保证系统无故障部分安全运行。
3灭弧作用。高压断路器不仅能可靠的开 断空载电流和负荷电流，而且能可靠的开断 短路电流。
电弧的产生与熄灭
• 由电动机8与齿轮泵 1产生的高压力油直 接推动活塞3;用来 操作速度不高 操作 功率不大的传动轴
液压机构原理
LW 10B252 型断路器的液压 操动方式为分相 操作;三相分别配 有相同的液压机 构，组成元件如 图所示
液压机构的动作过程
五 液压弹簧操动机构 液压弹簧操动机构是液压与弹簧机构的组合
单压式灭弧装置
1 只有一种压力一般为304808kPa 在开 断过程中;灭弧室所需的吹弧压力由动触头 系统运动时的压气活塞产生；
2、图11-2为单压式单向灭弧室的原理图 。图中，喷嘴2、压气罩3及动触头（导电 杆4机械上为一体。
单压式单向灭弧室的原理图
虚线部分为 合闸后的喷 嘴位置
压气活塞
3 断口形式： a、变开距形式与少油断路器类似 b、定开距形式（与压缩空气断路器类似）
辅助结构:
液压碟簧操动机构 除以上五个主要模 块外;还有一些辅 助工作模块，比如 防慢分装置 辅助 开关等
断路器(弹簧机构)动作原理及两起合后即分故障案例分析
断路器（弹簧机构）动作原理及两起合后即分故障案例分析本文在介绍弹簧机构的结构、动作原理的基础上，分享几起合后即分的故障案例，分析故障产生的原因并提出后续工作建议。
一、弹簧机构动作原理敞开式断路器和组合电器断路器用CT30弹簧机构结构及动作原理如图1~图4所示。
弹簧操动机构分、合闸操作采用两个螺旋压缩弹簧实现。
储能电机通过棘爪、棘轮给合闸弹簧储能。
1415161-分闸弹簧2-合闸弹簧3-合闸掣子4-合闸线圈5-合闸触发撞杆6-分闸线圈7-合闸保持掣子8-分闸掣子9-限位挡块10-拐臂11-棘爪12-凸轮13-棘轮14-分闸掣子15-复位弹簧16-滚轮图1合闸位置（合闸弹簧储能）图2分闸操作过程图3分闸位置（合闸弹簧储能）图4合闸操作过程如图1、图2所示，分闸操作时，分闸电磁铁吸合，分闸电磁铁撞杆触发分闸掣子，分闸掣子逆时针旋转，合闸保持掣子在拐臂的分闸力矩作用下逆时针旋转，分闸弹簧带动拐臂顺时针旋转，分闸弹簧释放能量完成分闸。
分闸操作是一套独立系统，分闸弹簧释放的能量仅作用于断路器分闸。
如图3、图4所示，合闸操作时，合闸线圈带电吸合，并使合闸撞杆撞击合闸掣子。
合闸掣子以顺时针方向旋转，并释放合闸弹簧储能保持掣子，使棘轮带动凸轮轴以逆时针方向旋转，使主拐臂以顺时针旋转，断路器完成合闸。
并同时压缩分闸弹簧，使分闸弹簧储能。
当主拐臂转到行程末端时，分闸掣子和合闸保持掣子将轴销锁住，开关保持在合闸位置。
合闸弹簧释放的能量主要分为两部分，一部分用于断路器合闸，另一部分用于机构分闸弹簧储能。
二、案例1复位弹簧弹力不足（一）故障概况2020年5月25日20时08分53秒，500千伏某站在合上220kV4965开关操作过程中（配合对侧送电，某站站内无工作），在合上4965开关时，A相未正常动作，B、C相正常合闸，三相不一致动作，开关三跳，无其他保护动作。
4965间隔为GIS设备，设备型号为ZFW20-252，弹簧机构型号为CT30，出厂日期2013年12月8日，投运日期2014年6月30日。
SF6断路器构造及其工作原理-弹簧储能
02 SF6断路器构造
灭弧室
01
灭弧室是SF6断路器中 的核心部分，主要作用 是产生并熄灭电弧。
02
它由绝缘外壳、导电触 头、喷嘴、吸附剂等组 成，具有良好的绝缘和 灭弧性能。
03
灭弧室内填充有SF6气 体，其绝缘性能和灭弧 性能均优于空气。
04
灭弧室的设计应确保电 弧在触头间快速、有效 地熄灭，同时减少对触 头的烧蚀。
SF6断路器构造及其工作原理-弹 簧储能
目 录
• SF6断路器概述 • SF6断路器构造 • SF6断路器工作流程 • SF6断路器弹簧储能系统工作原理 • SF6断路器弹簧储能系统维护与保养 • SF6断路器弹簧储能系统案例分析
01 SF6断路器概述
定义与特点
定义
SF6断路器是一种利用SF6气体作 为绝缘和灭弧介质的断路器。
保养建议
对于SF6断路器，应制定详细的维护保养计划，定期进行 保养，并加强设备的巡检，及时发现并处理潜在问题。
案例三：某风电场断路器的应用与选型分析
应用场景分析
某风电场在建设过程中，针对其特殊的环境和运行要求，选择了适合的SF6断路器。在 选型过程中，重点考虑了断路器的耐候性、机械性能和电气性能等因素。
案例二：某变电站断路器维护保养经验分享
维护保养经验
某变电站对SF6断路器进行了全面的维护保养，包括清洁、 检查、润滑和调试等。在维护过程中，发现并处理了一些 小问题，如螺丝松动、接触不良等。
保养效果评估
经过维护保养后，断路器的运行稳定性得到了提高，故障 率明显降低。同时，定期的维护保养也有助于延长设备的 使用寿命。
05 SF6断路器弹簧储能系统 维护与保养
日常检查与维护
每日检查
断路器的结构和工作原理
断路器的结构和工作原理断路器作为电力系统中的重要保护设备，起到了断开电路和保护电气设备的作用。
它能够在电流过载、短路和地故障等异常情况下迅速切断电路，从而保护线路和电气设备的安全运行。
本文将介绍断路器的结构和工作原理。
一、断路器的结构（一）触发机构断路器的触发机构是断开电路的核心部分，它由电磁线圈、弹簧和触头组成。
当电流过载或短路发生时，电磁线圈受到电流的作用产生磁场，使得触头上的励磁铁片吸合，断开电路。
而在正常工作状态下，触头受到弹簧的作用保持闭合状态。
（二）灭弧室灭弧室位于断路器的触头之间，主要用于灭弧。
当断路器触头分离时，电弧会在两个触头之间产生，这会导致电弧发光、产生高温和高压。
灭弧室能够提供足够的空间和介质，使得电弧能够迅速冷却、消失。
常见的灭弧室结构有磁场灭弧室和压力灭弧室等。
（三）控制系统断路器的控制系统包括电流互感器、电压互感器、保护装置和操作机构等。
电流互感器和电压互感器能够检测电流和电压的变化，并将信号传递给保护装置。
保护装置能够根据接收到的信号判断电路是否存在故障，并发出切断电路的信号。
操作机构用于远程控制断路器的开关操作。
二、断路器的工作原理（一）过载保护当电路中的电流超过断路器额定电流时，断路器的触发机构将被触发，从而打开断路器，切断电路。
此时，断路器起到了过载保护的作用。
过载保护的原理是利用断路器内部的热释放机构，当电流超过额定电流一定时间后，热释放机构会将触发信号发送给触发机构，使得断路器打开。
（二）短路保护短路是指电路中两个相互通路的导线直接相连，导致电流大幅度增加的故障。
当发生短路时，短路电流迅速增大，此时断路器的触发机构会迅速将断路器打开，切断电路。
短路保护的原理是利用断路器内部的磁场作用，当短路电流通过时，电磁线圈产生磁场，使得触头上的励磁铁片吸合，从而打开断路器。
（三）地故障保护地故障是指电气设备的一条回路中的一根导线与地（接地）发生直接接触或间接接触的故障。
断路器工作原理
断路器工作原理一、引言断路器是电力系统中常用的一种保护设备，用于保护电路免受过载、短路和地故障的伤害。
本文将详细介绍断路器的工作原理，包括断路器的基本构造、工作过程和保护功能。
二、断路器的基本构造断路器通常由主触头、固定触头、弹簧机构、电磁铁和弧室等部份组成。
1. 主触头：主触头是断路器的关键部份，用于连接或者断开电路。
它通常由铜制成，具有高导电性和耐磨损性。
2. 固定触头：固定触头是与主触头相对的触头，用于稳定主触头的位置。
3. 弹簧机构：弹簧机构用于提供断路器的闭合和断开力，确保正常的工作过程。
4. 电磁铁：电磁铁是断路器的控制部份，通过电流的控制来打开或者关闭断路器。
5. 弧室：当断路器打开时，电流会产生电弧。
弧室用于控制和消除电弧，防止电弧对电路和设备造成损坏。
三、断路器的工作过程断路器的工作过程主要分为闭合过程和断开过程。
1. 闭合过程：(1) 断路器处于打开状态时，主触头和固定触头分离。
(2) 当需要闭合断路器时，电磁铁通电，产生磁场，吸引弹簧机构，使主触头和固定触头接触。
(3) 主触头和固定触头接触后，电流开始流过断路器，电路得以闭合。
2. 断开过程：(1) 当需要断开断路器时，电磁铁断电，弹簧机构恢复原状，施加力使主触头和固定触头分离。
(2) 主触头和固定触头分离后，电流住手流动，电路被打开。
四、断路器的保护功能断路器作为电力系统的保护设备，具有以下几个重要的保护功能：1. 过载保护：当电路中的电流超过额定值时，断路器会自动打开，切断电路，防止电线和设备过载。
2. 短路保护：当电路中浮现短路故障时，断路器能够迅速断开电路，切断电流，保护电线和设备免受短路故障的伤害。
3. 地故障保护：当电路中浮现接地故障时，断路器能够检测到电流的异常，并迅速切断电路，防止电流通过接地故障点流向大地，保护人身安全和设备的完整性。
4. 远方故障保护：断路器还可以对电力系统中远方发生的故障进行保护，如路线故障或者变压器故障。
断路器的工作原理
断路器的工作原理引言概述：断路器是电力系统中常见的一种保护设备，其作用是在电路中断开或者闭合电流。
它能够保护电气设备和电力系统免受过载、短路等故障的伤害。
本文将详细介绍断路器的工作原理，包括其基本构造、工作过程以及常见类型等。
一、断路器的基本构造1.1 断路器的外壳：断路器通常由外壳、触头、电磁线圈和弹簧等组成。
外壳是断路器的保护外壳，用于防止外界环境对断路器的影响。
1.2 触头：触头是断路器中的关键部件，用于断开或者闭合电路。
通常，断路器的触头由铜或者铜合金制成，具有良好的导电性能和耐磨损能力。
1.3 电磁线圈和弹簧：电磁线圈是断路器的控制部件，通过控制电流的通断来控制断路器的工作状态。
弹簧则用于提供断路器的闭合力，确保触头的坚固闭合。
二、断路器的工作过程2.1 闭合状态：当电路正常运行时，电流通过断路器的触头，触头闭合，电流得以正常传输。
此时，断路器处于闭合状态。
2.2 断开状态：当电路浮现故障，如过载或者短路时，电流会急剧增大。
断路器的电磁线圈会感应到电流的变化，并通过磁力作用将触头迅速打开，断开电路。
这样，断路器阻挠了过大电流对电气设备和电力系统的伤害。
2.3 重合状态：当故障被排除后，断路器可以手动或者自动将触头闭合，恢复电路的正常运行。
这个过程称为断路器的重合。
三、断路器的常见类型3.1 空气断路器：空气断路器是最常见的一种断路器类型，它利用空气作为绝缘介质，通过控制空气中的电弧来实现电路的断开和闭合。
3.2 油浸断路器：油浸断路器在断开电路时利用油的高绝缘性能，可承受较高的电压和电流。
它通常用于高压电力系统中。
3.3 SF6断路器：SF6断路器使用六氟化硫气体作为绝缘介质，具有良好的绝缘性能和灭弧能力。
它广泛应用于高压和超高压电力系统中。
四、断路器的工作原理4.1 热膨胀原理：断路器中的热膨胀元件在电流过载时会受热膨胀，使触头迅速打开，断开电路。
4.2 磁力原理：断路器中的电磁线圈感应到电流变化后，产生磁力作用于触头，将其迅速打开或者闭合。
SF6断路器原理结构及性能特征
SF6断路器原理结构及性能特征
1.断开过程：当开关操作机构触发时，弹簧机构迅速储能并将动触头和静触头分离。
此时，在断开间隙内产生高频电弧，接着灭弧室内的SF6气体被喷出，高能离子在电场作用下迅速加速，与喷出的SF6气体发生碰撞反应，从而灭弧。
2.合闸过程：当开关操作机构触发时，触头系统通过驱动机构将动触头和静触头接近并最终接触。
此时，触头接触面会发生金属接触，并通过电弧能量的吸收将电弧快速熄灭。
1.高绝缘强度：SF6气体具有很好的绝缘性能，能够承受高压，有效防止电弧产生和电流泄漏。
2.优异的灭弧能力：由于SF6气体的良好灭弧性能，断开电路时可以迅速灭弧，保证设备安全可靠。
3.高可靠性：SF6断路器结构简单紧凑，使用寿命长，可靠性高，能够适应各种恶劣的工作环境。
4.快速动作：SF6断路器的弹簧机构和驱动机构能够实现快速断开和合上电路，提高设备的操作效率和工作效果。
5.低维护成本：SF6断路器的设备维护成本较低，无需经常检修和更换零部件，降低了设备的使用成本。
6.环保性能:相对于空气断路器来说,SF6断路器在绝缘介质和灭弧过程中没有致命的损害以及没有环境风险,可以有效防止空气中可能存在的电弧危险。
总之，SF6断路器以其卓越的性能特点在高压开关设备中得到了广泛的应用。
它不仅能够实现电路的可靠断开和合闸，还能够有效地防止电弧产生，将对设备和人身的伤害降到最低，成为电力系统中不可或缺的重要设备。
SF断路器构造及其工作原理弹簧储能
SF6断路器简介
1个操作机构: 三相机械联动
3个操作机构 : 单相操作或三相电气联动
GL314型断路器主要部件组成
• 断路器由三个级组成;
级
每个级都是由弹簧操
作机构驱动的
支 架
• A—断路器的极
• B—支架
• C—操作机构
操 作 机 构
GL314型断路器主要部件组成
• 断路器的极由三部分
灭
组成
动触头座
器的进出线绝缘
开 热喷
断 膨气
单 胀室
元室
带
门
双
阀
的
活
塞
GL314型断路器灭弧室的工作原理
上接线板 静触头座 主触头 动触头 动触头座
上接线板
主触头 动触头 动触头座
下接线板
下接线板
GL314型断路器灭弧室的工作原理
Vt
V
c
此
图
单
击
可
合闸位置
压气过程 热能效应 分闸位置
播
放
Vt : 热能室
SF6断路器构造及其工作原理
提纲
• SF6断路器简介 • GL314型断路器灭弧室的结构及工作原理 • FK4型弹簧操作机构的构造及工作原理
SF6断路器简介
• SF6开关利用压缩的SF6气体为灭弧和绝缘介质;利 用电弧的能量;产生SF6压缩气体;熄灭电弧 用以 切断额定电流和故障电流 转换线路 实现对高压 输变电线路和电气设备的控制和保护;并配以操作 机构进行分 合闸及自动重合闸
辅助单元
FK4弹簧机构动作模型
此图单击可播放
合闸凸轮
指示器合 闸弹簧位 置：储能 或释能
指示器 断路器 位置： 合闸或 分闸
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SF6断路器简介
1个操作机构: 三相机械联动
3个操作机构 : 单相操作或三相电气联动
GL314型断路器主要部件组成
• 断路器由三个级组成，
级
每个级都是由弹பைடு நூலகம்操
作机构驱动的。
支 架
• A—断路器的极
• B—支架
• C—操作机构
操 作 机 构
GL314型断路器主要部件组成
• 断路器的极由三部分
灭
组成。
• 说明：工作部件位于 密闭的瓷套内，将断
动触头座
路器的进出线绝缘。
开 热喷
断 膨气
单 胀室
元室
带
门
双
阀
的
活
塞
GL314型断路器灭弧室的工作原理
上接线板 静触头座 主触头 动触头 动触头座
上接线板
主触头 动触头 动触头座
下接线板
下接线板
GL314型断路器灭弧室的工作原理
Vt
V
c
此
图
单
击
可
合闸位置
• 注：在合闸弹簧储能的过程中，合闸线圈中的电流 将被切断，以免发生意外的合闸操作。
FK-4弹簧机构动作过程（分闸）
• 分闸：分闸线圈通电时或手动操作分闸杠杆时，分 闸掣子就会脱开拐臂。
• 在分闸弹簧的作用下，主轴将沿顺时针方向旋转 60°。直到“分闸”位置。
• 缓冲器将吸收剩余的能量，以便分闸动作能平衡完 成。
合闸系统 分闸弹簧
分闸闭锁 分闸系统 分合闸命令 (机械/ 电气)
辅助单元
FK-4弹簧机构动作模型
此图单击可播放
合闸凸轮
指示器 （合闸弹 簧位置： 储能或释 能）
指示器 （断路 器位置： 合闸或 分闸）
合闸系 统 分闸 系统
凸轮
FK-4弹簧机构动作过程（合闸）
合闸线圈 通电动作
合闸掣子 拖开
合闸弹簧释能
合闸轴旋转180°
合闸完成
拐臂就停靠在分闸掣子
主轴旋转60°
分闸弹簧储能
FK-4弹簧机构动作过程（合闸储能）
• 合闸弹簧储能：电机一旦通电后，它就会通过惯性 飞轮上的减速齿轮以及链条给合闸弹簧储能。
• 合闸弹簧储能到位后，齿轮停在惯性飞轮上没有齿 的位置，而减速齿轮则会停下来，以免合闸掣子受 力变形。
谢谢
压气过程 热能效应 分闸位置
播
放
Vt : 热能室
Vc : 压气室
灭弧过程动态演示
此图单击可播放
GL314型断路器开断原理
• 分闸全过程 • 开始分闸
反向 定触 头上部动触 静头弧系触统头
主触头
弧触头
• 热效应开断
喷口 动触头
Vt-热膨 胀室
V p喷 带双阀门 气 的活塞 室
GL314型断路器开断原理
SF6断路器构造及其工作原理
提纲
• SF6断路器简介 • GL314型断路器灭弧室的结构及工作原理 • FK-4型弹簧操作机构的构造及工作原理
SF6断路器简介
• SF6开关利用压缩的SF6气体为灭弧和绝缘介质， 利用电弧的能量，产生SF6压缩气体，熄灭电弧。 用以切断额定电流和故障电流、转换线路、实现 对高压输变电线路和电气设备的控制和保护，并 配以操作机构进行分、合闸及自动重合闸
弧 室
• 灭弧室（1）
支
• 支柱（2）
柱
• 传动箱（3）
传 动 箱
静触 静 头座 弧
触 头
GL314型断路器灭弧室的工作原理
• 灭弧介质：灭弧介质 为压缩的SF6气体，或 在特殊情况下采用压 缩的SF6和CF4的混合 气体。
• 灭弧原理：灭弧室属 于热膨胀型，利用电 弧的能量，并具有辅 助的自动氩气功能。
• 小电流：对于小电流
而言（如：切合空载
线路、变压器或电容
器组时），电弧产生
的热能量太小，无法
产生足够的压力。因
此 图
此，传统的容积Vp压
单
气式灭弧起主要作用，
击 可
利用压缩的气体熄灭
播 放
电弧。
FK-4弹簧机构（说明）
合闸弹簧
分闸弹簧
主轴
拐臂 惯性飞轮 合闸凸轮
FK-4弹簧机构（说明）
合闸弹簧 储能传动装置 合闸闭锁