高压断路器自能灭弧技术的发展
高压断路器使用现状和发展趋势分析
高压断路器使用现状和发展趋势分析摘要：本文先介绍了高压断路器的分类情况，并突出介绍了SF6断路器的特点，然后从四个角度分析了高压断路器的发展趋势。
关键词：高压断路器；使用现状；发展趋势随着我国经济的快速发展，各行业对电力资源的需求量越来越多。
这种情况下我国的电网建设规模也是越来越大，高压断路器是电网系统的重要组成部分，所以高压电路器的运行状态极大地影响着整个电网系统的安全稳定运行和供电质量，所以，相关部门要加强对高压断路器的管理，做好高压断路器的监管工作。
1. 高压断路器的使用现状分析1.1 高压断路器分类高压断路器又叫做高压开关，它具有强大的灭弧能力和开断能力。
高压断路器不仅能切断、闭合高压电路的负载电流和空载电流，而且在电网系统发生故障后高压断路器还能配合自动装置达到保护装置的效果，并能够迅速的将故障电流切除以求减少故障引起的停电范围，从而避免事故的恶性影响。
可以这么说，高压断路器对电网系统的稳定运行有十分重要的意义。
高压断路器从油断路器、压缩空气断路器发展到真空断路器、SF6断路器，这样的发展速度是非常快的。
目前我国高压断路器的使用现状是40KV以上的高压开关全都使用SF6断路器，而在40KV以下的电网开关全都使用真空断路器。
SF6断路器可以分为罐式SF6断路器和瓷柱式SF6断路器两种。
罐式SF6断路器经常使用在252KV、363KV、550KV的电网中，它具有较好的环境适应能力和运行可靠性。
相比之下瓷柱式SF6断路器则能利用更为灵活的串接方式获取任意的电压额定值，而且瓷柱式SF6断路器的成本也比较低，因此它在500KV下的超高压电网中有很大的优势。
真空断路器在40KV以下的电网中有着非常广泛的应用，大致可以分为真空断路器和真空接触器两种，可喜的是目前我国已经研制成功了110KV双断真空断路器，这种断路器从本质上来说是由单端口真空断路器串联而成的。
1.2 SF6断路器的特点SF6断路器是比较先进和完善的一种断路器，是利用SF6气体为灭弧介质和绝缘介质的一种无油开管设备，SF6断路器的灭弧特征和绝缘特征都比油断路器要强得多，它灭弧能力强，单元断口耐压值也大，而且介质强度高，同时在同等电压等级下的SF6断路器需要串联的断口数相对来说比较少，因此SF6断路器的经济性比较强。
高压开关设备的电弧控制与灭弧
高压开关设备的电弧控制与灭弧高压开关设备在电力系统中扮演着重要的角色，其可靠性和安全性直接影响到整个电网的稳定运行。
在高压开关操作过程中，可能会出现电弧现象，如果电弧无法得到有效控制和迅速灭除，将给设备和系统带来严重的损坏和安全隐患。
因此，实现高压开关设备的电弧控制与灭弧是至关重要的技术问题。
1. 电弧的形成和危害电弧是在两个电极之间，具有足够电压和电流的情况下，气体击穿形成的等离子体现象。
电弧的高温和能量使其具有强烈的侵蚀和破坏性，可能造成设备击穿、烧坏、严重甚至火灾事故，给电力系统带来巨大损失。
因此，必须有效控制和迅速灭除电弧，确保设备和系统的安全可靠运行。
2. 电弧控制技术为了实现高压开关设备的电弧控制，通常采用以下技术手段：（1）采用电弧探测器：通过检测电弧的产生，及时启动保护装置，减小电弧对设备的危害；（2）使用电弧熄弧装置：包括熄弧室、熄弧盘等，通过控制电弧通路长度和熄弧剂等方式，促使电弧迅速熄灭；（3）采用快速断路器：通过提高断开速度，减少电弧持续时间，降低电弧能量，快速切断电路，减小电弧对设备的损害。
3. 灭弧技术的发展随着科学技术的不断发展，灭弧技术也在不断进步和完善。
目前，国内外通用的灭弧技术主要包括：（1）全熄弧技术：采用恒流或恒电压方式，使电弧得到充分能量消耗而迅速熄灭；（2）过电压灭弧技术：采用过电压方式，使电弧电阻增大，电流减小，进而实现电弧的快速灭除；（3）复合灭弧技术：结合多种灭弧原理，如磁控熄弧、气体流体熄弧等，提高灭弧效果和可靠性。
4. 灭弧技术的应用灭弧技术在高压开关设备中得到广泛应用，提高了设备的安全性和可靠性。
通过不断研究和改进，灭弧技术已经取得了重要突破和进展，为电力系统的安全稳定运行提供了有力支持。
总之，高压开关设备的电弧控制与灭弧是保障电力系统安全的重要环节，需要不断研究和改进，以应对日益增长的电力需求和系统运行要求。
相信随着科技的进步和灭弧技术的日益完善，高压开关设备将在未来发挥更加重要的作用，确保电力系统的安全可靠运行。
SF6断路器原理、结构及性能特征
SF6断路器原理、结构及性能特征青海电力科学试验研究院2009年7月1、SF6气体1.1 SF6气体的基本特性纯净的SF6是一种无色、无嗅、无毒、不可燃的卤素化合物。
SF6气体的化学性质非常稳定，在空气中不燃烧，不助燃，与水、强碱、氨、盐酸、硫酸等不反应，在低于150℃时，SF6气体呈化学惰性，极少溶于水，微溶于醇。
与传统绝缘油相比，其绝缘性能和灭弧性能都较为突出。
SF6气体是由最活泼的氟原子和硫原子结合而成，分子结构是个全对称的八角体。
其分子量较大，为146；SF6气体难溶于水，在常温甚至较高温度下都不会发生化学反应；SF6气体的热传导性能差，仅为空气的2/3，但是其散热性能比空气要好。
图1 SF6分子结构1.2 SF6气体的绝缘性能断路器开断后，触头间间隙绝缘能力的恢复是电弧熄灭的重要因素，间隙中带电粒子的多少决定了绝缘能力的大小。
当触头分开产生电弧后，带电粒子主要是热游离和碰撞游离产生的，由于SF6气体是负电性的气体，而且体积比较大，对电子捕获较易，并能吸收其能量生成低活动性的稳定负离子，其自由行程短，使间隙间难以再产生碰撞游离，大大减少了间隙中的带电粒子。
因此，在一个大气压下，SF6气体的绝缘能力超过空气的两倍，在三个大气压下，其绝缘能力和变压器油相当。
1.3 SF6气体优良的灭弧性能SF6气体在电弧的作用下，接受电能而生成低氟化合物，但电弧电流过零时，低氟化合物能迅速再合成SF6气体。
故弧隙介质强度恢复较快，所以SF6气体的灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍。
1.4 影响SF6气体击穿电压的部分因素SF6气体的自屏蔽效应：在极不均匀电场下，当棒电极发生电晕放电后，放电所产生的空间电荷，因热运动向周围扩大，从而形成较为均匀的电晕层，它改善了棒极周围的电场分布，相当于扩大了棒极的半径一样，这种作用叫做电极的自屏蔽效应。
由于SF6气体的分子直径大，分子量大，故与空气相比，它的空间电荷热运动低，使棒极周围的空间电荷密集，而不易向外扩散，因此SF6气体的自屏蔽效应不如空气好。
高压热膨胀式SF6断路器灭弧室的发展
华 通 技 术
Ｈ １０Ｎ ¨ Ｕ Ｉ １ Ｇ ＳＨ Ｉ Ａ
综
述
（０６ １ ２０ ／ ）
高压 热 膨 胀 式 Ｓ ６ 路器 灭 弧 室 的发 展 Ｆ断
李建 基
（ 西安 高压 电器研 究所 ， 陕西 西安 ７ ０ ７ ） １０７
摘 要 ： 绍 高压热 膨胀 式 Ｓ ６ 介 Ｆ 断路 器的制造 公 司、 发展 历 史。 对 高压热 膨胀 式 Ｓ ６ Ｆ 断路 器各代 灭孤
ｐ ｎ ｉｎ Ｓ ６ｃｒｕｔｂ ｅ ｋ ｒ Ｃ ｍｐ ｒ ｏ ｎ ｎ ｌｓｓ８＂ ｍａ ｅ ｏ ｒｎ ｉｌ ｅ ｔ ｒ ｒ ｈ ｍｂ ｒａ ｄ ａ ｓｏ Ｆ ｉ ｉ ｒａ ｅ ． ｏ ａｉ ｎ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ １ ｄ ｎ ｐ ｃｐｅ １９ ９ ０年 ， 门子 公 司 于 １９ 西 ９ ６年先 后 推 出此
高压压气式 Ｓ ６ Ｆ 断路器的优势是结构简单且 性能高。但它必须压缩压气缸中的气体 以产生气 流， 这样增大 了机械操作 功。往往要配用操作功 大而结构复杂 的重型操动机构 ， 如液压和气动机 构 。根据 国际大 电网会议世 界范 围的 ２次调查 ， 这２ 种机构是造成断路器故障的首要原 因。于是 人 们广 泛研究 了不 采 用 机 械 压 气 的 新 型 灭弧 室 ， 包 括利 用 电磁力 的旋 弧式 灭 弧室 和利用 电弧热 能
一
类产 品。热 膨胀式 Ｓ ６ Ｆ 断路器一般做到 ７ ． ～ ２５ １ ５ ７ ～２ ５ Ｖ级 。 ４ ～１ ０ ４ ｋ
自上世纪 ９ ０年代后期 以来 ， 热膨胀 Ｓ ６ Ｆ 断路 器从第 １ 代发展到第 ２ 。第 ２ 代 代产品的开发是 从灭弧室开始的 ， 首先优化灭弧室 ， 更加完善热膨
Ｌ ｉ ｊ Ｉ ａ ｉ Ｊ ｎ
sf6断路器灭弧原理
sf6断路器灭弧原理SF6断路器灭弧原理简介SF6断路器是一种常用的高压开关设备，其主要功能是在电力系统中进行电流的分断和电弧的灭弧。
本篇文章将从浅入深解释SF6断路器的灭弧原理。
原理概述SF6断路器的灭弧原理基于SF6气体的特殊性质和熔体自动熄弧器（Puffer）机制。
当电流通过断路器时，电弧会在熔体自动熄弧器内产生。
SF6气体在高温下分解成离子和电子，离子会吸收大量的电能，自由电子则会加速离子的移动，形成高能离子。
熔体自动熄弧器（Puffer）机制为了快速冷却和迅速清除电弧，SF6断路器内部设有熔体自动熄弧器。
熔体自动熄弧器由压缩空气或氮气驱动，当电流过载时，压缩气体迅速喷入断路器内部，形成气流。
这种气流将电弧现场迅速冷却，并生成足够的压力将电弧断开，同时将气体从断路器中排出。
SF6气体的特殊性质SF6气体是一种高绝缘性、导热性能优良、无毒、无可燃性的气体。
它具有高电离能力和电介质强度，能够在电弧发生时快速熔化并形成高能离子，有效地吸收电弧能量。
此外，SF6气体还具有较高的电弧抑制能力，能够迅速灭弧并恢复断路器到正常工作状态。
SF6气体的灭弧过程SF6断路器的灭弧过程可以分为四个阶段：1.电弧起燃阶段：当电流突变或有短路故障时，电弧在熔体自动熄弧器中产生。
熔体中的金属綫圈迅速加热，并将SF6气体分解成高能离子和电子。
2.气体流动阶段：压缩气体通过熔体自动熄弧器迅速喷入，并在电弧现场生成气流。
这种气流通过快速冷却电弧，限制了电弧的能量释放。
3.强流离子移动阶段：在气体流动的作用下，高能离子和电子快速移动，形成强电场和电流，将电弧能量带离电弧现场。
4.断开电弧阶段：由于电弧能量被高能离子和电子带离电弧现场，电弧在断路器内被灭弧，电流得以分断。
结论SF6断路器的灭弧原理利用了SF6气体的特殊性质和熔体自动熄弧器的工作机制。
通过快速冷却电弧、形成气流、将电弧能量带离电弧现场，SF6断路器能够高效地灭弧并实现电流的分断。
真空断路器灭弧室检测技术的发展及应用
真空度离线检测方法
优缺点 成本低、方法简单，有累积损坏效应，且不能判断临界状态的灭弧室 重复性好，但无法检测全封闭真空开关 触头开距控制灵活，但是工作电流大，难以推广使用 系统复杂，1Pa以下测量误差大 系统复杂 可不拆卸灭弧室，但测量结果受触头表面分子吸附层影响 现场干扰因素较多 X射线吸收剂量受到电场及压强的影响,具有放射性 触头表面分子吸附层影响测量结果
放电的屏蔽罩电位法、高频脉冲法、基于潘宁放电原理的检 测方法等[21-24]。
光电变换法利用“电光效应”原理，检测光传感器在不 同电场中光学性能的变化来判别真空状态的，再经光纤传到 低电场区或控制系统中进行检测，适用于10-1Pa以上的真空 度。该方法的缺点在于元件成本高、不适于大批量使用、工 作稳定性差[25]。
六氟化硫断路器。真空断路器的核心器件是真空灭弧室，其
磁控放电法通过向灭弧室同时施加强电场和强磁场，
开断能力取决于真空度，真空度良好的灭弧室，具有较强的
检测离子电流，根据离子电流与真空度的关系，判断真空度
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电流切断能力，能够在切断高压后，迅速熄灭电弧并抑制电
大小。此种方法测量精度高，是目前真空度检测最佳方法之
流。但是，灭弧室在工作过程中会产生一系列的化学、物理
一。适用于10-1~10-5Pa真空度的检测。
反应，致使真空度有所下降，导致开断能力减弱，甚至出现
测试原理如下图所示。
不能正常开断电流的现象。有文献指出，当真空灭弧室内部
真空度处于0.01~1Pa之间时，真空断路器将会失去高频电流开 断能力[1-2]。因此，为了保证真空断路器的正常运行，灭弧室
0 引言 真空断路器因其优良的开断能力、体积小、无污染等特
拉开至额定距离，逐渐增大出头间的电压，若能承受规定电 压1min，即为合格，若击穿则真空度不合格。这种方法只能
断路器耐压试验及机械特性试验
断路器耐压试验及机械特性试验一、断路器设备相关基础知识1、定义能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的机械开关装置。
2、分类按照灭弧介质分：空气（IO、油（Y）、SF6气体（L）.真空（Z）0按照结构分类：金属外壳式（如罐式）、绝缘外壳式（如瓷柱式）。
3、断路器组成元件断路器本体（按灭弧原理分类）1、压气式（按动、静触头开距变化分类）2、自能式操动机构（储能单元、分合闸控制及保护单元、机械传动及机械联锁等）1、弹簧机构2、液压机构3、气动机构4、液压碟簧机构加装并联电容器和合闸电阻作用：前者：1）均匀断口间电压分布；2）改善开断性能。
在开断近区故障时，电容可以降低断口高频恢复电压上升限度，有利于改善开断性能。
后者：是断路器合闸时对电路的振荡起阻尼作用，使振荡过程变为非周期振荡，从而抑制了线路的合闸过电压O定开距与变开距区别？定开距（断口电场均匀、灭弧开距小、电弧能量较小、开断电流大）。
变开距（开距大，气吹时间较充裕，便于提高灭弧的工作电压、断口电压高）。
高压断路器技术发展表现为：自能灭弧原理出现、断口数减少及弹簧操动机构开发。
自能式原理：利用电弧自己的能量，在灭弧室内建立局部高压力形成气吹，熄灭电弧。
二、断路器耐压试验1、断路器耐压试验目的鉴定设备绝缘强度最有效和最直接的试验项目，主要为了检查断路器的安装质量,考核断路器的绝缘强度。
2、试验仪器选择常规工频试验变：现场试验条件限制，一般较少使用；串联谐振试验装置：利用额定电压较低的试验变压器可以得到较高的输出电压，用小容量的试验变可以对大容量的试品进行交流耐压试验。
试验过程安全可靠。
变频式，试验频率范围10—300HZ之间。
3、试验方案交接验收试验执行标准：国标50150DL/T596《电力设备预防性试验规程》DL/T405《进口252（245）~550交流高压断路器和隔离开关技术规范》DL474.4《现场绝缘试验实施导则交流耐压试验》针对罐式断路器而言，试验条件：断路器内所有设备安装结束，SF6气体充气至额定压力，且密封性试验和气体湿度测试合格；常规电气试验己经完成且符合要求；所有CT二次侧均短路接地，断路器外部出线套管引线解除，试验现场符合安全要求。
高压自动断路器的发展历程与趋势分析
高压自动断路器的发展历程与趋势分析自动断路器是一种用于在电力系统中断开故障电流并保护设备和人员安全的关键设备。
它在配电系统、变电站和工业领域中具有重要的作用。
本文将对高压自动断路器的发展历程进行回顾，并分析其未来发展的趋势。
高压自动断路器的发展历程始于19世纪末，当时电力系统的发展促使人们寻找一种可靠的设备来保护电网免受故障电流的影响。
最早的断路器是手动操作的，需要人工介入来打开或关闭电路。
然而，随着电力系统的扩大和电压的提高，手动操作变得越来越困难和危险。
20世纪初，人们开始研发自动断路器，以提高电网的可靠性和安全性。
自动断路器利用电磁原理和机械机构来实现自动操作，当电流超过设定值时，断路器会自动打开，切断电路。
这种设计大大提高了电网的安全性。
然而，自动断路器的操作速度较慢，对于高压、大电流的断开操作来说不够稳定。
随着科技的进步，20世纪50年代出现了气体断路器。
气体断路器利用高压气体来灭弧并实现断路操作。
与自动断路器相比，气体断路器具有更快的操作速度和更高的可靠性，逐渐成为高压断路器的主流。
然而，气体断路器也存在一些问题，如气体泄漏和环境污染等。
因此，人们开始研发新型断路器，以替代气体断路器的应用。
近年来，固体断路器逐渐崭露头角。
固体断路器是利用半导体技术和电子控制实现自动断开电路的。
相比传统的气体断路器，固体断路器具有更高的断开速度、更小的体积和更低的维护成本。
同时，固体断路器还能够实现智能化控制和远程监控，提高电力系统的运行效率和可靠性。
未来，高压自动断路器的发展趋势将更加多样化和智能化。
首先，断路器的材料将趋向于更高的绝缘性能和更小的尺寸。
新材料的应用将使得断路器拥有更好的灭弧性能和断开速度。
其次，断路器将更多地融合电子技术，实现智能控制和远程监测。
例如，断路器可以通过传感器实时监测电流、电压和温度等参数，并根据需要自动调节。
这将提高电力系统的运行效率和可靠性。
此外，与智能电网的发展相结合，高压自动断路器还可与其他设备进行互联，实现更高级的故障检测和故障定位。
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高压断路器自能灭弧技术的发展作者：张文兵来源：西高所研发中心发布时间：2006-12-14 浏览次数：3963目前很多生产中压开关设备的企业，其中不少是有实力的民营或股份制企业开始越来越关注126kV级以上产品的发展，很多厂家都有在高电压领域一展身手的想法，但大家对高压领域无论是产品的技术发展还是市场行情了解得不是太多，本文拟在结合西高所今年来开发的几个产品，特别是从灭弧技术和断路器的研制入手，向大家简要介绍了目前我国高压领域发展的概况。
1．市场分析根据行业协会2004年年鉴，下表呈示了2003年72.5kV及以上高压断路器的产品产量。
2003年72.5kV及以上高压断路器的产品产量单位: 台电压等级750 363 252 126 72.5SF6断路器73 22 769 4010 481 GIS 511 1494 少油断路器 1 58 78考虑到一些合资或外资企业未参加行协的统计，椐不完全估计截止2003年目前国内市场的126kV以上产品的总需求量为10000台套左右（含GIS），其年产值约60-70亿元左右，约占整个高压开关总市场容量的1/4～1/3。
其中126kV领域的产品产值约30亿元，供应偏紧。
目前国内能进行126kV级以上产品生产的企业不足20家，有规模的且能生产252kV级以上产品的企业更是凤毛麟角。
可以说，高压产品在近几年里还有一定的市场空间和利润空间。
但生产高压产品所必须进行的在厂房、设备、技术、品牌战略等方面的高投入，依然是使不少企业彷徨不定或难以介入的高门槛。
2．自能灭弧的技术发展对于六氟化硫断路器灭弧原理的发展而言，20世纪90年代无疑是一个重要的时期。
在这期间，126kV及以上级的自能式灭弧原理得到了蓬勃的发展和广泛的应用，它与传统的压气式断路器相比，操作功大大减少，因而可配用维护方便的轻型弹簧操动机构，机械应力小，大大提高了机械可靠性及机械寿命，减轻了重量。
从而使自能式六氟化硫高压断路器在轻量化、小型化、机械可靠性等特性上有了显著的优势，体现出高压断路器的进步。
故采用自能式灭弧原理的断路器，被称为继双压式、单压式后的第三代断路器，是六氟化硫断路器发展史上的一次革命。
它的出现迅速被用电部门所接受，具有良好的发展前景。
西安高压电器研究所对自能灭弧技术的研究始于八十年代中期，当时主要在中压产品上进行了旋弧+热膨胀灭弧室的研究，并成功开发了LN2-10和LN2-35系列的SF6断路器。
96年以后，开始进行了高压自能式断路器的研制工作，并陆续成功开发了一些产品。
国内在这方面经过近十年的研究和研制，自能灭弧技术已经成为市场主流产品的优选技术，同时对这项技术本身的研究也在不断的深化，从而形成了不同的技术路线和不同的发展阶段。
2.1 第一代自能式断路器第一代自能式六氟化硫断路器的灭弧原理是多种多样的，具体可又分为压气+电弧堵塞增压（如三菱结构）、压气+弧区热气体导入压气室增压（如东芝结构）、热膨胀+辅助压气等等，但它们共同的特点都是利用了电弧自身的能量，降低了操作功，几乎都以配用轻型的弹簧操动机构为特征。
在国内，126kV级采用第一代自能式灭弧原理的六氟化硫断路器已基本走完了研发的历程，进入了广泛应用阶段。
在这一发展过程中，由于采用的灭弧方式的技术路线不同，逐渐形成了两种流派，即以LW25为代表的压气+热膨胀增压灭弧技术（俗称单室结构）和以LW36为代表热膨胀+辅助压气灭弧技术（俗称双室结构）典型结构的SF6断路器。
压气+热膨胀增压的灭弧原理基本承袭了压气式原理，其结构特点是压气活塞直径比传统的压气式要小一些，使用短喷口，并配以相应偏低的速度特性。
其灭弧原理是：在大电流阶段电流堵塞喷口，被电弧加热的气体反流入压气缸中，使气缸中压力增高，当电弧电流变小，弧区压力下降，喷口开放时，压气缸中的高压气体吹向电弧，使之熄灭。
这种灭弧室结构相对简单，在一定程度上利用了电弧能量，操动机构要克服的反压力随开断电流大小而变。
降低操作功最有效的途径就是压气活塞的减小。
西高所研发的第一代自膨胀式断路器：LW36-126型断路器灭弧单元采用热膨胀室和压气室分开的双气室结构，开断大电流时靠电弧能量自身使热膨胀室增压，在电流过零时反向吹弧。
开断小电流时，带有泄压阀的辅助压气室起作用，故只需产生较小的气压熄灭小电流电弧。
即热膨胀+辅助压气灭弧原理。
它的主要特点是开断40kA的能力较强（燃弧区间大于10ms），配用铸铝整体框架式的弹簧机构。
2004年，LW36-126型断路器又按新版GB1984-2003《交流高压断路器》标准，完成了型式试验，进一步验证了它开断的可靠性。
第一代的自膨胀断路器目前已成为市场的主流产品。
LW36-126型断路器2003年的总产量约800台，占国产品牌市场的四分之一左右。
近年来，自膨胀灭弧原理开始向40.5kV等级衍生。
例如，ABB公司是世界上最早开始研制自膨胀式灭弧原理的公司之一。
早期将此原理应用在72.5kV的断路器，后广泛应用在126kV领域。
近期，他们利用在高压断路器应用的有效经验，将它运用于40.5kV领域，开发了HD4型户内SF6断路器及OHB型户外SF6断路器。
针对这种趋势，西高所最近正在开发40.5kV自膨胀式断路器。
市场调研发现，35kV户外设备中的主流产品是ZW7型真空断路器和LW8型SF6断路器，约占市场总额的70%以上。
这两型产品都是西高所研发中心开发的有影响力的产品。
在使用真空断路器还是SF6断路器上，用户互有偏爱，从使用量上，基本上是各占一半。
大家知道，LW8-40.5是西高所在十年前开发的一种罐式结构的压气式断路器，目前已成为这一市场领域的主流产品，很多生产企业从中获益。
我们目前研制的40.5kV 自膨胀式断路器的主要目的是从轻量化和高的机械可靠性（10000次）方面做更多细致的工作，逐步实现对LW8型断路器进行改型和换代。
初期的方案采用了瓷柱式结构。
主要技术特点是：采用已广泛用于高压断路器的第一代自膨胀灭弧技术，具有不产生截流、重击穿和操作过电压的特点。
参照126kV级户外机构的特点，采用整体铝铸件框架、单元模块化的结构的轻型弹簧操动机构，加工性好，合闸功不到同等容量压气式断路器的一半（约500J），更适用于户外运行，提高了机械可靠性。
使用成熟的灭弧室瓷套和支持瓷套，适用于海拔3000m或IV级污秽地区。
所有的外露传动件采用铝质材料，具有轻巧、耐腐蚀的特点。
采用成熟的密封结构，保证了产品的年泄漏率＜1％。
上帽顶部可选装安全释压阀。
具有外置电流互感器方案，且从初步的成本分析上看，与LW8型断路器相当。
从目前的研究性试验看，该型断路器在开断31.5kA时具有很好的开断能力，燃弧区间大于10ms，也具备向开断40kA继续冲刺的能力。
第一代自能式断路器的共同特征：开断能力同压气式断路器相当，配用弹簧操动机构，操作功为原压气式断路器的30%左右。
2.2 第二代自能式断路器所谓“第二代”实际上目前为止并没有一个特定的概念。
笔者认为，是在原有的自膨胀灭弧技术的基础上附加了其他的灭弧技术。
所以，第二代自能式断路器又可称为采用了多种复合灭弧技术的自能式断路器。
例如，热膨胀+压气+助推（ALSTHOM结构）、热膨胀+减少压气行程、旋弧+热膨胀+助吹、热膨胀+辅助压气+双动等多种结构形式。
这种断路器在国际上也备受科研机构和各大公司的关注，很多公司也开始了研制，并推向了市场。
下面重点介绍双动+双室结构。
从灭弧室结构上讲，仍属于双室的自膨胀灭弧原理。
但由于采用了上、下触头在开断时反向运动的结构，在几乎不增加操作功的基础上，使刚分速度显著增加，以保证大电流的开断，国外的几家公司已有了类似的灭弧室结构或相应的产品，如ALSTOM公司的GL311/312型断路器(126kV)，SIEMENS公司的3AP1-245型断路器等。
由于操作能量与分闸速度的平方成正比，故这种结构的断路器可最大限度地降低操作功。
但是灭弧室结构稍显复杂，需要很好的工艺和装配水平来保证。
根据自能式灭弧技术发展的这些新特点，西高所开发成功了具有双动结构的LW36-252/T3150-40自膨胀式断路器。
①灭弧室采用了上、下触头在开断时反向运动的结构（双动），在几乎不增加操作功的基础上，使刚分速度达到10m/s左右，保证了大电流的开断，同时可确保切容性电流无重击穿。
而现国内开发的产品刚分速度普遍只能达到7m/s左右，都比较难达到上述的电气特性。
②采用以上的灭弧原理后，单极操作时，分闸功低于100kgm，合闸功将低于200kgm，可以配用更轻型的弹簧操作机构。
由于整机的机械受力较小，机械寿命达到了6000-10000次。
而现国内开发的产品，由于受灭弧原理的限制，整机的合闸功为400kgm，甚至更高，可勉强配用较重型的弹簧操动机构或液压弹簧机构。
可见，配自能式灭弧室的断路器之所以在全世界范围内被广泛认可，是因为它有明显优势。
从市场要求提高投资效率的角度上看，断路器的设计应充分考虑将购买、安装、维护、检修的费用都降到最小。
所以在保证同样开断性能的前提下，各电压等级的断路器都应不断地向低操作功、轻量化发展，最大限度地利用电弧能量，优化灭弧室结构，提高整机的可靠性，这已成为断路器设计的主旨思想。
设计自膨胀式断路器的主要目的就是提高机械可靠性。
通过降低灭弧室所需的必要的操作功，从而使配用轻型的弹簧机构成为可能，替代了液压或气动机构，减小了操作噪音，避免了操动机构介质泄漏的问题，提高了操作可靠性。
自能式断路器降低操作功主要有以下三个途径：①减少压气反力，这是主要因素。
压气式断路器中，在分闸运动后期，压气反力成为了运动的主要阻力，为保证不降低分闸速度，机构必须提供额外的能量。
对于自能式断路器，设定在动触头脱离超程后不久，压气室下方的释压阀即打开。
即使在分闸运动后期，压力差始终不会超过某一较小的定值。
这样，同等压气室截面下，压气反力比压气式断路器小得多。
②降低运动部件质量。
由于整机的机械应力降低，故相应传动件的质量随之降低了。
例如，LW36型断路器的全部运动质量仅有原压气式断路器的一半左右。
③降低分闸速度。
操作能量是与速度的平方呈正比，所以降低分闸速度也可显著地降低操作功。
对比发现，同等容量的自能式断路器刚分速度比压气式断路器降低了20%左右。
更多的科研工作表明，这是由于自膨胀式断路器在空载和满载下的运动特性相差不多这一重要特点决定的。
对于双动结构，分闸速度实际上只有单动方式的一半左右。
3．结束语以上根据西高所研发中心近年来在自能灭弧技术方面所做的一些工作，结合开发的几种断路器，介绍了它们的一些特点，并从中归纳或预测了产品的技术发展规律。
几十年来，西高所一直担负着行业归口管理工作，同时为行业内的很多企业提供了产品更新换代的技术服务。