断路器2022

断路器的结构及灭弧原理
一、断路器的分类
断路器的种类很多,按灭弧介质可分为油断路器(少油和多油)、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等；按安装场所可分为户内式和户外式。

目前我国断路器型号根据国家技术标准的规定，一般由文字符号和数字按以下方式组成：其代表意义为：
①—产品字母代号，用下列字母表示：S—少油断路器；D—多油断路器；K—空气断路器；L—六氟化硫断路器；Z—真空断路器；Q—产气断路器；C—磁吹断路器。

②—装置地点代号；N—户内，W—户外。

③—设计系列顺序号；以数字1、2、3……表示。

④—额定电压，KV。

⑤—其它补充工作特性标志，G—改进型，F—分相操作，C—手车式，W—防污型，Q—防震型。

⑥—额定电流，A。

⑦—额定开断电流，KA。

⑧—特殊环境代号。

二、断路器的种类和结构
⑴ SF6断路器
六氟化硫(SF6)断路器采用具有优良灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质,具有开断能力强、断口电压便于做得较高，允许连续开断次数较多，适于频繁操作、体积小等优点，但是金属消耗多、价格较贵。

近年来，SF6断路器在高压和超高压系统中得到广泛应用。

220KV断路器均为SF6瓷柱式断路器, 其型号为LTB245E1型，由瑞士ABB 公司生产制造, LTB E型断路器配备BLK型（线路分相操作开关）或BLG型（机组三相联动开关）电动储能弹簧操作机构，开断短路电流所需的能量部分来自电弧自身，因此，相比于常规的SF6气体吹弧断路器，操作机构所需提供的能量减少了50％以上。

较低能量要求相应地降低了压力，从而提高了断路器的可靠性。

断路器由三个分离的断路器柱组成。

断路器包括三个主要部分，底部是放在合金箱体里的操作机构，机构上部是中空的支持绝缘瓷套，其中装有绝缘拉杆，上部是开断装置（即灭弧室），其外形图如下所示：
1—灭弧室 2—支柱绝缘瓷瓶 3—支架 4—机械操作箱 5—跳闸弹簧
1—联动机构 2—跳闸弹簧 3—合闸闭锁弹簧 4—电机
5—合闸缓冲器 6—跳闸闭锁弹簧 7—分闸缓冲器 8—合闸弹簧
1—跳闸弹簧 2—联动机构 3—合闸弹簧 4—跳闸闭锁线圈 5—合闸闭锁线圈 6—电机 7--分闸缓冲器
A—合闸位置电流经过主触头进行传输。

B—主触头分离主触头已完全分离，移动触头位置正在改变；在自动压气室和压缩室内压力开始上升，电流流经电弧触头。

C—移动触头与电流触头分开后产生电弧电弧产生的热量使自动压气室压力快速上升，当室内压力高于压缩室时进气阀关闭。

D—电弧熄灭当电流过零时，气体通过喷嘴从自动压气室喷出，冷却电弧并将其熄灭，剩余的压力通过压力释放阀排出。

E—触头完全分离操作机构的运动减缓并停止。

F—触头在合闸期间压缩室内充满冷却气体，为下一次分闸操作做好准备。

其技术参数如下表所示：
项目技术参数定值单位SF6开关型号LTB245E1
操作机构型号BLK222
额定电压252 kV
额定电流4000 A
重合闸操作循环：分—0.3秒—合—分 ⑵真空断路器
真空断路器以真空作为灭弧和绝缘介质，在真空中由于气体分子的平均自由行程很大，气体不容易产生游离，真空的绝缘强度比大气的绝缘强度要高得多，在这种气体稀薄的空间里，电弧很容易熄灭。

它具有触头开距短、熄弧快、体积小、重量轻、无爆炸危险、无污染等优点，但是价格昂贵、容易产生危险的过电压。

真空断路器灭弧室结构如右图所示： 真空灭弧室是断路器的关键部分，要求具有良好的密封性，所有的灭弧零件都装在一个玻璃罩内，罩的
一端是封死的静触头6，另一端动触头4及活动导电杆1则固定于金属波纹管2的上端，这样靠波纹管的伸缩即可完成分、合闸操作，而又不破坏密封，玻璃罩里
面又加了一层无氧铜片制成的屏蔽罩。

动、静触头使用特殊材料制成，以防金属遇高温气化而降低断路器的开断能力。

在真空断路器分断瞬间，由于两触头间的电容存在，使触头间绝缘击穿，产生真空电弧。

由于触头形状和结构的原因，使得真空电弧柱迅速向弧柱体外的真空区域扩散。

当被分断的电流接近零时，触头间电弧的温度和压力急剧下降，使电弧不能继续维持而熄灭。

电弧熄灭后的几μs 内，两触头间的真空间隙耐压水平迅速恢复。

同时，触头间也达到了一定距离，能承受很高的恢复电压。

所以，一般电流在过零后，不会发生电弧重燃而被分断。

这就是其灭弧的原理。

真空灭弧室结构
①13.8KV厂高变开关为西门子公司的3AH3型真空断路器，外形图如下所示:
技术参数如下表所示：
项目技术参数定值单位
型号西门子3AH3266-6
额定电压24 kV
额定电流2500 A 额定短路开断电流40 kA 热稳定时间 3 s
合闸时间<75 ms
跳闸时间<65 ms
操作电压DC220 V
储能电压DC220 V 电动机储能时间<15 s 装设地点厂用变高压侧
标准操作循环：分—0.3秒—合分—3分钟—合分
②6KV开关为富士公司的真空断路器，其外形图如下：
项目技术参数单位
型号HS2510M-06MF-C
额定电压12 kV
额定电流630 A 额定短路开断电流25 kA 雷电冲击耐受电压75 kA
一分钟工频耐压42 kA 合闸时间0.03～0.07 s
跳闸时间0.02～0.06 s
储能时间≤5 s
操作方式电机弹簧式
电机储能操作电流(A) DC220V/1.0A
合闸控制电流(A) DC220V/1.5A
脱扣方式(A) 电压脱扣式/间接式过电流脱扣式(5A) 分闸脱扣电流(A) DC220V/1.0A
额定操作顺序分－0.3s－合分－180s－合分
⑶空气断路器
400V 开关采用三菱公司低压空气断路器，它可安装在低压配电柜中作主开关，用于交流50Hz，额定工作电压400V、690V，额定绝缘电压1000V，额定工作电流6300A及以下的配电网络中，用来分配电能和保护线路及设备免受过载、短路、欠电压和接地故障等的危害。

具有多种保护模块、通讯模块，提高电网运行的安全性、可靠性，并可满足配电系统自动化的需求。

其外形及内部结构图如下：
开关保护面板说明
设置地点 名称 型号 绝缘电压 额定电流 遮断电流 分闸时间 热稳定电流 操作方式 自用电电源、母联 三菱 AE1600-SS 1000 V 1600 A 65kA 0.04S 65kA/1S 直流220V 电动操作
机旁自用电源、母联 三菱 AE1250-SS 1000 V 1250 A 65kA 0.04S 65kA/1S 照明电电源、母联 三菱 AE1000-SS 1000 V 1000 A 65kA 0.04S 65kA/1S 公用电电源、母联 三菱 AE2000-SS 1000 V 2000 A 65kA 0.04S 65kA/1S 公用电引至机旁备用 三菱 AE1600-SS 1000 V 1600 A 65kA 0.04S 65kA/1S 1#、2#、3#检修排水泵
三菱 AE630-SS 1000 V 630 A 65kA 0.04S 65kA/1S 检修分段开关 三菱
AE1250-SS
1000 V 1250 A
65kA 0.04S
65kA/1S
补充说明：
操作循环，这是表征断路器操作性能的指标。

架空线路的短路故障大多是暂时性的，短路电流切断后，故障即迅速消失。

因此，为了提高供电的可靠性和系统运行的稳定性，断路器应能承受一次或两次以上的关合、开断、或关合后立即开断的动作能力。

此种按一定时间间隔进行多次分、合的操作称为操作循环。

我国规定断路器的额定操作循环如下：自动重合闸操作循环：分——t’——合分——t——合分
非自动重合闸操作循环：分——t——合分——t——合分
其中分——表示分闸动作；
合分——表示合闸后立即分闸的动作；
t’——无电流间隔时间，即断路器断开故障电路，从电弧熄灭起到电路重新自动接通的时间，标准时间为0.3S或0.5S，也即重合闸动作时间。

t——为运行人员强送电时间，标准时间为180S
通常用以上参数表征高压断路器的基本工作性能。