高压断路器的原理及应用

高压断路器的原理及应用
【摘要】：在电力系统中，高压断路器是主要的电力控制设备，它不仅仅能有效的切断或者闭合高压电路中的空载电流和负载电流，而且能够在系统发生障碍时，在继电器保护装置的作用下，切断故障处的电流，防止扩大事故范围。

目前，高压断路器在我国的电力系统方面得到了广泛应用，并且随着社会的进步，科技业得到了发展，高压断路器的应用范围慢慢在扩大，本文就高压断路器的原理和应用做以简单的分析。

【关键词】：高压断路器，原理及应用
断路器的基本理论和工作原理不仅牵涉面很大，而且内容庞杂，其中基本的理论部分包括：点动力、发热、电接触、电弧电磁铁、操动机构和连杆机构以及各种电路的关合与开断过程。

断路器除过上面所说的理论知识外，还涉及到其他方面，比如电工材料、绝缘和放电等技术，随着社会的进步和发展，很多内容不仅只用于高压断路器，还可以用到其他的电器设备中，如高压电器和低压电器等。

1断路器的分类有以下几种
根据适用范围来区分，断路器可以分为高压断路器和低压断路器两种，但是这两种断压器的界限划分不明显，一般情况下，3千瓦以上的电压就是指高压电路，3千瓦以下的电压是指低压断路器，另称为自动开关，低压断路器在电路中除了起到控制作用外，还有手动开关的作用，具有很强的保护功能。

高压断路器具有很完善的灭弧结构和超强的断流能力，它在整个电力系统的运行中，也起到了控制作用以及保护作用。

2什么是高压断路器的工作原理
简单的说，原理都是一样的，就是断开和闭合。

在以前，高压断路器基本上都用少油断路器，现在随着科技的发展，基本上都用真空断路器，就是把触头做在油里或者真空管里，有外部的机械装置带动触头运动，这样来分断负荷。

切断和接通负荷电路作为断路器的主要作用，当发生事故时，可以及时把故障的电路切断，以防止事故扩大，保证安全的运行，目前来说，灭弧仍然是高压断路器必须要解决的问题，因为高压断路器在断开1500瓦时，它的电弧会拉长到2米继续燃烧，很难熄灭，所以说，灭弧目前是高压断路器必须要解决的问题。

通过冷却电弧来减弱热游离，从另一个角度来说，通过吹弧来拉长电弧以增强带电粒子的复合和扩散，同时能够将弧隙中的带电粒子吹散，使介质的绝缘能力迅速恢复，这就是吹弧熄弧的原理。

2.1高压断路器都分为哪些种类
高压断路器是变电站的重要电力控制设备，它的种类分别有以下这些，按照灭弧的介质来区分，一是油开关，其中油开关又包括多油开关和少油开关两种；二是空气开关，又被称为是压缩空气开关；三是真空开关；四是六氟化硫开关。

按照安装地点来区分，一是户外式；二是户内式；三是防爆式。

根据操作机构来区分，一是电动操作机构；二是手动操作机构；三是气动操作机构；四是弹簧储能操作机构。

高压断路器就分为以上这几大类。

2.1.1将密封的绝缘油作为一种开断故障的灭弧介质，油断路器用来切断和接通电源，它能在短路时迅速可靠的切断电流，这项技术应用的比较早，已经十分成熟，而且价格比较便宜，广泛应用于各个电压等级的电网中。

2.1.2采用六氟化硫气体作为灭弧介质和绝缘介质的一种断路器，这种断路器灭
弧介质开始于20世纪50年代初。

这种气体具有优异的特性，所以它在电压和电流参数方面大大高于少油短路器。

虽然它开断能力强、体积小；但是它的结构很复杂，而且耗材多。

2.1.3真空断路器是因为灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；它有很多优点，比如：体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修、寿命长等。

现在在配电网中得到了广泛的应用。

2.1.4压缩空气断路器是利用高压空气吹动电弧并使其熄灭的断路器，它的优点是：灭弧能力特别强，而且能够迅速压缩，但是它也有缺点，缺点就是结构相对而言比较复杂，而且所耗材料比较多。

2.2高压断路器的组成结构是什么样的
高压断路器是由五个部分组成，分别是：通断元件、中间传动机构、操动机构、绝缘支撑件和基座。

高压断路器也是依靠这五大部分来完成工作的。

断路器的核心部分是通断元件，它主要是负责完成主电路的接通工作和断开工作。

当主电路接到由操作机构发送的操作指令后，再通过中间的传动机构来传递到通断元件，然后通断元件会执行该命令，使整个电路系统接通或者是断开。

通断元件一般都包括有以下内容，一触头、二导电部分、三灭弧介质、四灭弧室等。

一般都在绝缘撑件上安放，让带电的部分和地形成绝缘，而绝缘支撑件则基本上都是安装在基座上。

这些基本组成部分的结构，随断路器的类型不同而异。

3高压断路器的应用和如何选择
3.1高压断路器如何应用
高压断路器是整个电力系统中最为重要和最为复杂的电器设备，在高压电路中它起着非常重要的控制作用，同时它也是高压电路中重要电器的元件之一。

它不仅能在正常运行时接通或者断开电路，而且当电路出现故障时，它可以在继电保护的装置下快速断开故障电路，在特殊情况下能够可靠的接通短路专用电器。

操作机构是用来控制断路器的工作状态。

3.2高压负荷开关、高压隔离开关、高压断路器的区别
3.2.1高压负荷开关可以带负荷分断，并且有灭弧的功能，但是它的开断容量比较小而且很有限制。

3.2.2高压隔离开关的主要功能是：保证高压电器以及装置在检修工作时的安全，起着隔离电压的作用，它不能用于切断、投入负荷电流和开断短路电流，所以说，高压隔离开关不具有灭弧功能。

3.2.3高压断路器不仅可以切断或者闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且能够在系统发生障碍时，在继电器保护装置作用下，快速切断过负荷电流和短路电流，能够阻止事故扩大，它具有很完善的灭弧结构和足够的断流能力。

3.3如何选择高压断路器
为了保证高压电器在正常运行、检修、短路和过电压等情况下的安全，一般高压电器应该按照以下条件来选择。

3.3.1断路器能够在额定的条件下长期工作，额定条件包括：额定电压、额定电流、能够承受一定的短路能力。

3.3.2断路器应该有非常强的开断能力，并且要能保证足够的热稳定和动稳定，其包括：开断电流、极限通过电流、热稳定电流和额定光合电流等。

3.3.3选择断路器时应该选择结构相对简单、价格低廉，并且体积小、重量轻的断路器。

3.4以后我国高压断路器的发展方向
从当前的情况来看，高压断路器被广泛应用于我国的电力系统中，而目前我国的电力系统也正在较快的发展，这就为高压开关行业带来了难得的发展机遇，同时高压开关行业也有着很大的进步，开发出了很多新产品，有的都达到了世界先进水平标准。

以后的高压断路器方向主要体现在：新介质的应用，新型触头材料的开发和研制，制造工艺水平的提高等等，当然除过这些外，也不能忘了理论知识的研究发展。

在今后，我们要进一步增强技术自主创新能力和加大研发的力度，这样才能让高压断电器朝着电压大容量、小型化、智能化的方向发展。

参考文献
[1]高压断路器智能系统研究，霍梦友，张光远，电加工与磨具，2005年第3期
[2]户外高压断路器的灭弧方式，苏斌，重庆工学院学报，2008年第5期
[3]高压断路器的研究与开发，魏俊梅，沈阳工业大学，2008年
[4]智能型相控开关技术的研究与实现，白申义，清华大学出版社，2009年。