斷路器培訓(xùn)規(guī)程

1、斷路器,考試大綱 掌握斷路器的作用、功能、分類 了解斷路器的主要性能與參數(shù)的含義 了解斷路器常用的滅弧方法 了解斷路器的運(yùn)行和維護(hù)工作要點(diǎn),斷路器的作用,高壓斷路器在正常運(yùn)行時(shí)用它接通或切斷負(fù)荷電流； 在電氣設(shè)備或線路發(fā)生短路故障或嚴(yán)重過負(fù)荷時(shí)，由繼電保護(hù)裝置控制其自動(dòng)迅速地切斷故障電流，切斷發(fā)生短路故障的設(shè)備或線路，以防止擴(kuò)大事故范圍。,斷路器的功能,斷路器開斷電路時(shí)，充分利用交流電弧電流每半周過零一次自然熄弧

2、的特點(diǎn)，加強(qiáng)去游離使電弧不再復(fù)燃。其介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)主要由斷路器滅弧裝置和介質(zhì)特性所決定。 系統(tǒng)電壓恢復(fù)過程可能是周期性的或非同期性的。取決于被開斷電路的參數(shù)。,斷路器的分類,- / 型號(hào)特征 額定斷流容量，MVA S─少油斷路器

3、 額定電流，A D─多油斷路器 派生標(biāo)志 K─空氣斷路器 C─帶有手車裝置 Q─產(chǎn)氣斷路器 G─改進(jìn)型 Z─真空斷路器

4、 D─帶有電磁操作結(jié)構(gòu) L─六氟化硫斷路器 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ─斷流容量 C─磁吹斷路器 額定電壓，kV 安裝條件 設(shè)計(jì)序號(hào) N─戶內(nèi) W─戶外

5、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,斷路器的分類,1．多油斷路器：利用絕緣油作為滅弧介質(zhì)、相間及相對(duì)地絕緣介質(zhì)。 2．少油斷路器：絕緣油只作滅弧介質(zhì)。載流部分是借空氣和陶器絕緣材料或有機(jī)絕緣材料來絕緣，滅弧方式多為橫向吹動(dòng)電弧。 3．空氣斷路器：利用壓縮空氣的吹動(dòng)來熄滅電弧的。和控制斷路器的分合闡動(dòng)作。 4．SF6斷路器：用SF6氣體作絕緣和滅弧介質(zhì)。 5．磁吹式斷路器：

6、當(dāng)電弧電流通過吹弧線圈以產(chǎn)生磁束來吹弧及消弧。 6．真空斷路器：利用真空滅弧和絕緣，滅弧時(shí)間一般只有半個(gè)周波。,斷路器的主要性能與參數(shù),1．額定電壓及額定電流 （1）額定電壓 指斷路器長(zhǎng)期工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓（對(duì)三相系統(tǒng)指線電壓）。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中允許有±5％的波動(dòng)，斷路器必須適應(yīng)在電壓變化范圍內(nèi)能長(zhǎng)期工作，為此斷路器出廠時(shí)都以最高工作電壓進(jìn)行鑒定。如：對(duì)3～220kV范圍內(nèi)，其最高工作電壓較額定

7、電壓約高15％左右；對(duì)330kV以上，規(guī)定最高工作電壓較額定電壓高10%。,斷路器的主要性能與參數(shù),（2）額定電流 指在額定頻率下長(zhǎng)期通過此電流時(shí)，斷路器無損傷，且各部分發(fā)熱不超過長(zhǎng)期工作時(shí)最高允許發(fā)熱溫度。 我國(guó)規(guī)定額定電流為：200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A。,斷

8、路器的主要性能與參數(shù),2．額定開斷電流和額定斷流容量 （1）斷路器在開斷操作時(shí)，首先起弧的某相電流稱為開斷電流。在額定電壓下，能保證正常開斷的最大短路電流稱為額定開斷電流。它是標(biāo)志斷路器開斷能力的一個(gè)重要參數(shù)。 我國(guó)規(guī)定額定開斷電流為：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等。,斷路器的主要性能與參數(shù),（2）把額定條件下的開斷能力稱為額定斷流容量

9、。三相電路的額定斷流容量，以 （MVA）表示。 我國(guó)根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）的規(guī)定，現(xiàn)只把額定開斷電流作為表征開斷能力的唯一參數(shù)，而斷流容量?jī)H作為描述斷路器特性的一個(gè)數(shù)值。,,斷路器的主要性能與參數(shù),3．關(guān)合能力 說明斷路器關(guān)合短路故障能力的參數(shù)為額定關(guān)合電流。其數(shù)值以關(guān)合操作時(shí)，瞬態(tài)電流第一個(gè)大半波峰值來表示，制造部門對(duì)關(guān)合電流一般取額定開斷電流的 倍即

10、 （4-10-1）式中 ——額定關(guān)合電流，kA； ——額定開斷電流，kA。 斷路器關(guān)合短路電流的能力除與滅弧裝置性能有關(guān)外，還與斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘功率的大小有關(guān)。,,,,,斷路器的主要性能與參數(shù),4．耐受性能 斷路器應(yīng)具有足夠的耐受短時(shí)短路電流作用的能力，簡(jiǎn)稱耐受能力。 （1）短時(shí)熱電流（熱穩(wěn)定電流） 在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為2s，需要大于2

11、s時(shí)推薦4s）斷路器在合閘位置，可能經(jīng)受的短時(shí)熱電流有效值（kA），稱為短時(shí)熱電流（或短時(shí)耐受電流），斷路器標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定 （4-10-2） 短時(shí)熱電流通過斷路器時(shí)，各零部件的溫度不應(yīng)超過短時(shí)發(fā)熱最高允許溫度，且不致出現(xiàn)觸頭熔接或軟化變形，以及其它妨礙正常運(yùn)行的異?，F(xiàn)象。允許發(fā)熱最高溫度數(shù)值隨材料而異。,,斷路器的主要性能與參數(shù),（2）峰值耐受電流 峰值耐受電流亦稱動(dòng)穩(wěn)定電流

12、，即在規(guī)定的使用條件和性能下，斷路器在合閘位置時(shí)所能經(jīng)受的電流峰值。它與關(guān)合電流不同的是，峰值耐受電流是斷路器處于合閘位置時(shí)通過的短路電流，而關(guān)合電流則是由于斷路器關(guān)合短路故障所產(chǎn)生的短路電流。峰值耐受電流也是以短路電流的第一個(gè)大半波峰值電流來表示，且 （4-10-3） 峰值耐受電流反映了斷路器承受由于短路電流產(chǎn)生電動(dòng)力的耐受性能，它決定斷路器的導(dǎo)電部分和絕緣支撐件的機(jī)械強(qiáng)度以及觸頭的結(jié)構(gòu)形式

13、。,,斷路器的主要性能與參數(shù),5．操作性能 （1）全開斷時(shí)間 是指斷路器接到分閘命令瞬間起到電弧熄滅為止的時(shí)間間隔。即 （4-10-4）式中 ——全開斷時(shí)間，s； ——分閘時(shí)間，s；從斷路器接到分閘命令瞬間到 所有相的觸頭都分離的時(shí)間間隔，亦稱為斷 路器固有分閘時(shí)間；

14、 ——燃弧時(shí)間，s；是指某一相首先起弧瞬間到所 有相電弧全部熄滅的時(shí)間間隔。,,,,,斷路器的主要性能與參數(shù),全開斷時(shí)間是說明斷路器開斷過程快慢的主要參數(shù)，它直接影響故障對(duì)設(shè)備的損壞程度、故障范圍、傳輸容量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 斷路器開斷時(shí)間示意圖 （2）合閘時(shí)間 處于分閘位置的斷路器，從接到合閘命令瞬間起到所有相的觸頭均接觸為止的時(shí)間稱為合

15、閘時(shí)間。,斷路器的主要性能與參數(shù),6．自動(dòng)重合閘性能 自動(dòng)重合閘的操作循環(huán)：分— —合分— —合分。 為斷路器開斷故障電路，從電弧熄滅起到電路重新接通的時(shí)間，稱為無電流間隔時(shí)間，一般為0.3s或0.5s； 為強(qiáng)送電時(shí)間，一般為180s。 斷路器開斷時(shí)間與無電流間隔時(shí)間之和稱為自動(dòng)重合閘時(shí)間。 金屬短接時(shí)間系指斷路器重合閘操作后，觸頭閉合到第二次觸頭分開所需用的時(shí)間。,,,滅弧方法,當(dāng)高壓斷路器開斷高壓有

16、載電路時(shí)之所以產(chǎn)生電弧，原因在于觸頭本身及其周圍的介質(zhì)中含有大量可被游離的電子。當(dāng)分?jǐn)嗟挠|頭間存在足夠大的外施電壓條件下，電路電流也達(dá)到最小生弧電流時(shí)，會(huì)因強(qiáng)烈的游離而產(chǎn)生電弧。 工業(yè)配電系統(tǒng)主要是交流系統(tǒng)，所以電弧也主要是交流電弧，其性質(zhì)是半個(gè)周期要經(jīng)過零值一次，而電流過零時(shí)，電弧要暫時(shí)熄滅。因此，大多數(shù)交流開關(guān)電器的滅弧方法中，都利用了交流電流過零時(shí)電弧暫時(shí)熄滅這一特性。,滅弧方法,1．速拉滅弧 當(dāng)交流電流經(jīng)過零值的

17、瞬間，拉大觸頭間距離，當(dāng)觸頭間所加電壓不足以擊穿其間距時(shí)，電弧就不會(huì)重新點(diǎn)燃。觸頭的分離速度越快，電弧熄滅就越快，通常在高壓斷路器中裝設(shè)強(qiáng)力的跳脫彈簧來加快觸頭分開的速度。,滅弧方法,2．吹弧滅弧法 利用外力（如氣流、油流或電磁力）來吹動(dòng)電弧，使電弧加速冷卻，同時(shí)拉長(zhǎng)電弧，降低電弧中的電場(chǎng)強(qiáng)度，加速電弧的熄滅，按吹弧的方向來分，有橫吹和縱吹兩種。 a）橫吹 b）縱吹,滅弧方法,當(dāng)?shù)蛪旱堕_關(guān)迅速拉開刀闡時(shí)，不僅迅速拉長(zhǎng)了

18、電弧，同時(shí)使本身回路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力作用于電弧，吹動(dòng)電弧，使其拉長(zhǎng)電弧直到電弧熄滅。 如果開關(guān)利用專門吹弧線圈來吹動(dòng)電弧，使電弧移動(dòng)，電弧移動(dòng)的力實(shí)際上是電弧電流在線圈磁場(chǎng)中產(chǎn)生的電動(dòng)力。 也有的開關(guān)利用鐵磁物質(zhì)（鋼片等），來吸動(dòng)電弧。,滅弧方法,3．冷卻滅弧法 降低電弧的溫度，使正負(fù)離子的復(fù)合增強(qiáng)，有助于電弧迅速熄滅，這是一種基本的滅弧方法。 4．短弧滅弧法 利用金屬片將長(zhǎng)弧

19、切成若干短弧，則電弧上的壓降將近似地增大若干倍。當(dāng)外施電壓小于電弧上的壓降時(shí)，則電弧就不能維持而迅速熄滅。通常采用鋼滅弧柵，讓電弧進(jìn)入鋼片，一是利用了電動(dòng)力吹弧，二是利用了鐵磁吸弧，同時(shí)鋼片對(duì)電弧還有冷卻作用。,滅弧方法,5．狹縫滅弧法 電弧在固體介質(zhì)所形成的窄溝內(nèi)燃燒，將電弧冷卻，同時(shí)電弧在狹縫窄溝中燃燒，壓力增大，有利于電弧的熄滅。有的熔絲在熔管內(nèi)充填石英砂，就是利用這種狹溝滅弧原理，還有一種用耐弧的絕緣材料（陶瓷類）制

20、成滅弧柵，也是利用了這種滅弧原理。,滅弧方法,6．真空滅弧法 真空具有較高的絕緣強(qiáng)度，如果將開關(guān)觸頭裝置置于真空容器，則在電流過零時(shí)，即能熄滅電弧。為防止產(chǎn)生過電壓，應(yīng)當(dāng)不使觸頭分開時(shí)，電流突變?yōu)榱?。一般?yīng)在觸頭間產(chǎn)生少量金屬蒸汽，形成電弧通道。當(dāng)交流電流自然下降過零前后，這些等離子態(tài)的金屬蒸汽便在真空中迅速飛散而熄滅電弧。,高壓斷路器的操作要求,1．正常操作的要求 （1）新裝或大修后的斷路器，投運(yùn)前必須驗(yàn)收合格才能施

21、加運(yùn)行電壓。 （2）斷法器的分、合閘指示器應(yīng)指示正確，且與當(dāng)時(shí)實(shí)際運(yùn)行相符。 （3）斷路器接線板的連接處或其它必要的地方應(yīng)有監(jiān)視運(yùn)行溫度的措施，如示溫蠟片等。 （4）斷路器金屬外殼接地良好且有明顯的接地標(biāo)志，接地體的截面積符合規(guī)程要求。 （5）油斷路器的油色應(yīng)正常，油位應(yīng)在油位指示的上、下限油位監(jiān)視線中，絕緣油牌號(hào)和性能應(yīng)滿足當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁氐囊獊?，油質(zhì)合格。 （6）六氟化硫斷路器，為監(jiān)視其

22、氣體壓力，應(yīng)裝有密度繼電器或壓力表，并附有壓力表和壓力溫度關(guān)系曲線，其有SF6氣體補(bǔ)氣接口。 （7）真空斷路器應(yīng)配有限制操作過電壓的保護(hù)裝置。,高壓斷路器的操作要求,2. 斷路器操作機(jī)構(gòu)的要求 （1）操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作電壓應(yīng)滿足：低于額定電壓的30％時(shí)不動(dòng)作；高于額定電壓的65％時(shí)可靠動(dòng)作。 （2）機(jī)構(gòu)箱應(yīng)具有防塵、防潮、防小動(dòng)物進(jìn)入及通風(fēng)措施，液壓與氣動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)有加熱裝置和恒溫控制措施。 （3）電

23、磁操作機(jī)構(gòu)的合閘電源應(yīng)保持穩(wěn)定。運(yùn)行中電源電壓如有變化，其電壓不低于額定電壓的80％，最高不得高于額定電壓的110％。 （4）液壓操作機(jī)構(gòu)應(yīng)具有防“失壓慢分”裝置，并用有防“失壓慢分”的機(jī)構(gòu)卡具。所謂“失壓慢分”是指液壓操作機(jī)因某種原因壓力降到零，然后重新啟動(dòng)油泵打壓時(shí)，造成斷路器緩慢分閘、采用液壓或氣動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，其工作壓力大于1MPa（表壓）時(shí)，應(yīng)有壓力釋放裝置。 （5）彈簧操作機(jī)構(gòu)在斷路器合閘釋放能量后，應(yīng)能自動(dòng)再

24、次儲(chǔ)能。,高壓斷路器的操作要求,3．故障狀態(tài)下的操作要求： （1）斷路器在運(yùn)行中，由于某種原因造成油斷路器嚴(yán)重缺油，六氟化硫斷路器氣體壓力異常（如突然降至零等），嚴(yán)禁對(duì)斷路器進(jìn)行停、送電操作，應(yīng)立即斷開故障斷路器的控制電源，及時(shí)采取措施，將故障斷路器退出運(yùn)行。 （2）分相操作的斷路器操作時(shí)，發(fā)生非全相合閘，應(yīng)立即將已合上相拉開，重新操作合閘一次，如仍不正常，則應(yīng)拉開合上相后匯報(bào)，上級(jí)派員處理。當(dāng)發(fā)生非全相分閘時(shí)，應(yīng)立

25、即拉開故障開關(guān)控制電源，手動(dòng)操作將拒動(dòng)相分閘。 （3）嚴(yán)禁將有拒跳或合閘不可靠的斷路器投入運(yùn)行。,高壓斷路器的異常運(yùn)行,1. 油斷路器 （1）油斷路器聲音異常 （2）油斷路器油位異常 （3）油斷路器油質(zhì)發(fā)黑 （4）斷路器過熱 （5）跳合閘線圈冒煙 （6）斷路器跳合閘不同期,高壓斷路器的異常運(yùn)行,2．真空斷路器常見異常運(yùn)行 （1

26、）電動(dòng)合不上閘 （2）合閘合空 （3）電動(dòng)不脫扣 （4）分合閘不可靠 （5）合閘線圈燒毀 （6）分閘線圈燒毀 （7）輔助開關(guān)燒毀,高壓斷路器的異常運(yùn)行,3．六氟化硫斷路器常見異常運(yùn)行 （1）泄漏氣體 （2）閃絡(luò)放電。 （3）分合閘不可靠,高壓斷路器的故障,1．應(yīng)停電處理的情況 （1）嚴(yán)重漏油，油標(biāo)管中已看不見油位。 （2）本體或連接處過熱變色或燒紅。 （3）支持絕緣

27、子斷裂或套管炸裂。 （4）絕緣子嚴(yán)重放電。 （5）SF6斷路器的氣體壓力值低于閉鎖值。 （6）液壓機(jī)構(gòu)的壓力值低于閉鎖值。 （7）彈簧機(jī)構(gòu)和彈簧拉力不夠，閉鎖信號(hào)不能復(fù)歸。 （8）氣動(dòng)機(jī)構(gòu)的氣壓低于閉鎖值。,高壓斷路器的故障,2．10～35kV的少油斷路器合閘后支持絕緣子斷裂 3．10～35kV的少油斷路器拉桿絕緣子斷裂或拉桿銷子脫落 4．油斷路器嚴(yán)重缺油 5．油斷路器著火

28、 6．?dāng)嗦菲髡`跳閘 7．?dāng)嗦菲骶芙^合閘 8．真空斷路器真空度下降 9．SF6斷路器漏氣 10．操作機(jī)構(gòu)故障,低壓斷路器,低壓斷路器用作交、直流線路的過載、短路保護(hù)，被廣泛應(yīng)用于建筑照明、動(dòng)力配電線路、用電設(shè)備作為控制開關(guān)和保護(hù)設(shè)備，也可用于不頻繁起動(dòng)電動(dòng)機(jī)以及操作或轉(zhuǎn)換電路。,低壓斷路器,1．種類 （1）萬能式斷路器 （2）塑料外殼式斷路器 （3）電動(dòng)斥力

29、式限流斷路器 （4）剩余電流保護(hù)斷路器 （5）直流快速斷路器 （6）滅磁斷路器,低壓斷路器,2．低壓斷路器的選用要點(diǎn) 表示低壓斷路器性能的主要指標(biāo)有分?jǐn)嗄芰捅Ｗo(hù)特性。 分?jǐn)嗄芰κ侵搁_關(guān)在指定的使用和工作條件及在規(guī)定的電壓下接通和分?jǐn)嗟淖畲箅娏髦担╧A）。 保護(hù)特性主要分為過電流保護(hù)、過載保護(hù)和欠電壓保護(hù)三種。,低壓斷路器,（1）額定電壓 斷路器的額定電壓應(yīng)大于線路額定電壓。主要是交流

30、380V或直流220V的供電系統(tǒng)。按線路額定電壓進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)滿足下列條件： （4-10-5）式中 ——低壓斷路器的額定電壓，V； ——線路的額定電壓，V。,,,,低壓斷路器,（2）額定電流 斷路器的額定電流與過電流脫扣器的額定電流應(yīng)大于線路計(jì)算負(fù)荷電流。當(dāng)按線路的計(jì)算電流選擇時(shí)，應(yīng)能滿足下式：

31、（4-10-6）式中 ——低壓斷路器的額定電流，A； ——線路的計(jì)算電流或?qū)嶋H電流，A。 如果環(huán)境溫度低于+40℃，則電器產(chǎn)品溫度每低1℃，允許電流比額定電流值增加0.5%。但增加總數(shù)不得超過20％。,,,,低壓斷路器,斷路器的保護(hù)定值 （1）長(zhǎng)延時(shí)脫扣器的電流整定值，動(dòng)作時(shí)間可以不小于10s；長(zhǎng)延時(shí)脫扣器只能作過載保護(hù)。 （2）短延時(shí)脫扣器的電流整定值，動(dòng)作時(shí)間約為0.1

32、～0.4s；短延時(shí)脫扣器可以作短路保護(hù)，也可以作過載保護(hù)。 （3）瞬時(shí)脫扣器的電流整定值，其動(dòng)作時(shí)間約為0.02s。瞬時(shí)脫扣器一般用作短路保護(hù)。,低壓斷路器,（3）瞬時(shí)過電流脫扣器的整定電流 瞬時(shí)脫扣器的動(dòng)作時(shí)間為0.02s左右。 瞬時(shí)或短時(shí)過電流脫扣器的整定電流應(yīng)能躲開線路的尖峰電流。 1）負(fù)載是單臺(tái)電動(dòng)機(jī)，整定電流按下式計(jì)算 （4-10-7）

33、式中 ——瞬時(shí)或短時(shí)過電流脫扣器整定電流值，A； ——可靠系數(shù)，對(duì)動(dòng)作時(shí)間大于0.02s的斷路器，K 取1.35，對(duì)動(dòng)作時(shí)間小于0.02s的斷路器K取 1.7～2.0； ——電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，A。,,,,,低壓斷路器,2）當(dāng)配電線路不考慮電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流時(shí)，按下式計(jì)算整定值

34、 （4-10-8）式中 ——配電線路的尖峰電流，A； ——可靠系數(shù)，一般取1.35。 3）當(dāng)配電線路考慮電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流時(shí)，按下式計(jì)算整定值 （4-10-9）式中 ——正常工作電流和可能出現(xiàn)的自起動(dòng)電機(jī) 的起動(dòng)電流的總和，A。,,,,,,,低壓斷路器,（3）短時(shí)過電流脫扣器的整定電流

35、 確定本級(jí)斷路器短延時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流的整定，應(yīng)與下一級(jí)開關(guān)整定電流選擇性配合。本級(jí)動(dòng)作整定電流應(yīng)大于或等于下一級(jí)低壓斷路器短延時(shí)或瞬時(shí)動(dòng)作整定值的1.2倍。若下一級(jí)有多條分支線，則取各分支路低壓斷路器中最大整定值的1.2倍。,低壓斷路器,（4）長(zhǎng)延時(shí)過電流脫扣器整定電流 長(zhǎng)延時(shí)過電流脫扣器整定電流應(yīng)大于線路中計(jì)算電流 （4-10-9）式中 ——過電流脫

36、扣器的長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作整定電 流值，A； ——可靠系數(shù)，一般取1.1； ——線路的計(jì)算電流，單臺(tái)電動(dòng)機(jī)是指 電動(dòng)機(jī)的額定電流，A。,,,,,低壓斷路器,校驗(yàn)一：長(zhǎng)延時(shí)過電流脫扣器在配電線路過載時(shí)的可靠性。如對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，則電動(dòng)機(jī)在過載 20％時(shí)應(yīng)使保護(hù)裝置動(dòng)作； 校驗(yàn)二：在配電線路出現(xiàn)尖峰負(fù)荷時(shí)或在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，長(zhǎng)延時(shí)過電流脫扣器不誤動(dòng)

37、。脫扣器在3倍整定電流值下的可返回時(shí)間，取決于線路中尖峰電流的持續(xù)時(shí)間，也就是線路中最大容量的異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的持續(xù)時(shí)間。 一般情況下，電動(dòng)機(jī)的輕載起動(dòng)時(shí)間不超過2.5～4s，電動(dòng)機(jī)滿載起動(dòng)時(shí)間不超過6～8s，個(gè)別電動(dòng)機(jī)重載起動(dòng)時(shí)間達(dá)15s。返回時(shí)間越小，說明線路電流大于長(zhǎng)延時(shí)脫扣器整定電流值的倍數(shù)越高，保護(hù)裝置的動(dòng)作越快。,低壓斷路器,（5）分?jǐn)嗄芰?1）斷路器額定短路分?jǐn)嗄芰?yīng)大于線路中最大短路電流。

38、 2）斷路器的額定極限短路分?jǐn)嗄芰?yīng)大于斷路器額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Γ▽?duì)于直流電流線路，兩者的數(shù)值相同）。分?jǐn)嗄芰κ侵傅蛪簲嗦菲髟谝?guī)定的試驗(yàn)（如電壓、頻率、線路其它參數(shù)等）條件下，能夠接通成切斷短路電流的數(shù)值。分?jǐn)嗄芰τ秒娏饔行е担╧A）表示。 3）斷路器額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰?yīng)大于線路中最大短路電流。 4）斷路器的額定短時(shí)耐受電流（0.5s、3s）應(yīng)大于線路中短時(shí)持續(xù)短路電流。,低壓斷路器,當(dāng)分?jǐn)嗄芰Σ粔?/p>

39、，一般的線路，可用有填料式熔斷器（RT0）來替代低壓斷路器。對(duì)于特別重要的供電線路，應(yīng)采用更大容量的低壓斷路器,低壓斷路器,（6）斷路器欠電壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓。 （7）直流快速斷路器需考慮過電流脫扣器的動(dòng)作方向（極性）、短路電流上升率。 （8）剩余電流保護(hù)斷路器需選擇合理的剩余電流動(dòng)作電流和剩余電流不動(dòng)作電流。注意能否斷開短路電流，如不能斷開短路電流則需要適當(dāng)?shù)娜蹟嗥髋浜鲜褂谩?（9）滅磁斷路

40、器選擇時(shí)需考慮發(fā)電機(jī)的強(qiáng)勵(lì)電壓、勵(lì)磁線圈的時(shí)間常數(shù)、放電電阻及斷開強(qiáng)勵(lì)電流的能力。,開關(guān)電器,真空斷路器結(jié)構(gòu)與原理,思考題,▉ 高壓真空斷路器,,1. 真空電弧理論2.真空斷路器的分類3.真空斷路器的結(jié)構(gòu)4.真空斷路器的滅弧室5.操作過電壓及抑制方法6.真空斷路器優(yōu)缺點(diǎn)7.真空度檢查,▉ 真空電弧理論,,1. 真空 真空斷路器利用真空度約為10-4Pa（在運(yùn)行過程中不低于10-2Pa）的高真空作為內(nèi)絕緣和滅弧介質(zhì)

41、。 2.真空間隙的絕緣性能 真空間隙的氣體稀薄，分子的自由行程較大，發(fā)生碰撞游離的幾率很小。真空間隙具有很高的絕緣強(qiáng)度。 真空間隙在某一電壓下?lián)舸状魏?，由于觸頭表面的毛刺被沖擊掉，觸頭表面光潔度提高，真空間隙在該電壓下就不再擊穿了，擊穿電壓將會(huì)升高，這種象叫真空間隙的老化。這是真空間隙獨(dú)具的特點(diǎn)。 真空間隙的絕緣強(qiáng)度與很多因素有關(guān)，主要與真空間隙的長(zhǎng)度、真空度、電極材料、

42、電極表面狀態(tài)、形狀和大小、施加電壓的波形和頻率等因素有關(guān)。,▉ 真空電弧理論,,第一階段：觸頭蒸發(fā)形成金屬蒸汽 其一，金屬橋被拉長(zhǎng)； 其二，觸頭表面結(jié)合不牢固的金屬團(tuán)真空電弧的形成是一粒； 其三，觸頭表面尖端突起部分的電場(chǎng)極強(qiáng)，發(fā)射自由電子轟擊陽極。 第二階段：自由電子穿過高溫金屬蒸汽 運(yùn)動(dòng)中帶電的金屬團(tuán)粒與電極間形成強(qiáng)電場(chǎng)，此電場(chǎng)可使團(tuán)粒和電極表面發(fā)射大量自由電子。當(dāng)高速運(yùn)

43、動(dòng)的云時(shí)，使金屬原子電離產(chǎn)生帶電離子。離子的定向移動(dòng)形成傳導(dǎo)電流。第三階段：形成陰極斑點(diǎn) 溫度極高，不斷蒸發(fā)金屬蒸汽，補(bǔ)充金屬蒸汽的損失，陰極斑點(diǎn)發(fā)射的電子又電離金屬蒸汽，補(bǔ)充離子的損失，觸頭間的預(yù)放電電流就轉(zhuǎn)變成自持的真空電弧。,3.真空電弧 （1）真空電弧的形成,結(jié)論,個(gè)電極過程。陰極斑點(diǎn)是真空電弧的生命線。真空電弧是電離狀態(tài)的金屬蒸汽電弧。,擴(kuò)散型電弧,集聚型型電弧,▉ 真空電弧理論,,（2）真空電弧的形態(tài)與熄

44、滅,當(dāng)電弧電流小于100A時(shí)，觸頭間只存在一束電弧，觸頭上只有一個(gè)陰極斑點(diǎn)，并在觸弧以許多完全分離的并聯(lián)電弧的形頭表面做不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電弧電流大于100A、小于6kA時(shí)，陰極斑點(diǎn)會(huì)從一個(gè)分裂為若干個(gè)，并在陰極表面不斷向四周擴(kuò)散，電態(tài)存在。擴(kuò)散性電弧可以在交流電流過零時(shí)自動(dòng)熄滅,當(dāng)電極上電弧電流大于10kA時(shí)，陰極斑點(diǎn)受電磁力的作用相互吸引，使所有的陰極斑點(diǎn)集聚成一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度緩慢的陰極斑點(diǎn)團(tuán)(其直徑可達(dá)1～2cm)，形成單束大弧柱，且

45、電極強(qiáng)烈發(fā)光，觸頭表面將出現(xiàn)熔坑，這種形態(tài)的電弧稱為集聚型電弧，這種電弧將難以熄滅。,真空電弧的熄滅，主要取決于觸頭的陰極現(xiàn)象、電極發(fā)熱程度及離子向弧柱外迅速擴(kuò)散的作用。,▉ 真空斷路器的分類,,一、按真空滅弧室的布置方式分 1、落地式 2、懸掛式 3、綜合式和接地箱式,二、按真空滅弧室的外殼分 1、玻璃外殼式 2、陶瓷外殼式,三、按觸頭形狀分 1、橫磁吹式 2、縱磁吹式,▉ 真

46、空斷路器的基本結(jié)構(gòu),,基本結(jié)構(gòu),▉ 高壓真空斷路器的滅弧室,,,,真空滅弧室的外殼是由絕緣筒、兩端的金屬蓋板和波紋管所組成的密封容器。滅弧室內(nèi)有一對(duì)觸頭，分別焊接在各自的導(dǎo)電桿上，波紋管可以在軸向上自由伸縮。,,,滅弧室,▉ 高壓真空斷路器的滅弧室,,（1）外殼。 外殼是真空滅弧室的密封容器，它不僅要容納和支持滅弧室內(nèi)的各種部件，而且當(dāng)動(dòng)、靜觸頭在斷開位置時(shí)起絕緣作用。因此，整個(gè)外殼通常由絕緣材料和金屬組成。對(duì)外殼的要求首先是氣密封要好

47、；其次是要有一定的機(jī)械強(qiáng)度；再是有良好的絕緣性能。 （2）波紋管。 波紋管既要保證滅弧室完全密封，又要在滅弧室外部操動(dòng)時(shí)使觸頭作分合運(yùn)動(dòng)。常用的波紋管有液壓成形和膜片焊接兩種形式。所用材料以不銹鋼為最好。波紋管的側(cè)壁可在軸向上伸縮，其允許伸縮量決定了滅弧室所能獲得的觸頭最大開距。一般情況下，波紋管的疲勞壽命也決定了滅弧室的機(jī)械壽命。,▉ 高壓真空斷路器的滅弧室,,（3）屏蔽罩。 觸頭周圍的屏蔽罩主要是用來吸附燃弧時(shí)觸頭上

48、蒸發(fā)的金屬蒸氣，防止絕緣外殼因金屬蒸氣的污染而引起絕緣強(qiáng)度降低和絕緣破壞，同時(shí)，也有利于熄弧后弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的迅速恢復(fù)。屏蔽罩還能起到使滅弧室內(nèi)部電壓均勻分布的作用。在波紋管外面用屏蔽罩，可使波紋管免遭金屬蒸氣的燒損。 屏蔽罩的導(dǎo)熱性能越好，其表面冷卻電弧的能力也就越好。因此，制造屏蔽罩常用材料為無氧銅、不銹鋼和玻璃，銅是最常用的。,▉ 高壓真空斷路器的滅弧室,（4）觸頭。 觸頭是真空滅弧室內(nèi)最為重要的元件，滅弧

49、室的開斷能力和電氣壽命主要由觸頭狀況來決定。目前真空滅弧室的觸頭系統(tǒng)，就接觸方式而言，都是對(duì)接式的。,,▉ 高壓真空斷路器的操作過電壓,,用真空斷路器斷開電路時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)操作過電壓，主要形式有：截流過電壓，所謂截流就是強(qiáng)制交流電流在自然過零前突然過零的現(xiàn)象，由于電路中存在電感，因此會(huì)發(fā)生過電壓；切斷電容性負(fù)載時(shí)的過電壓，這是因熄弧后間隙發(fā)生重?fù)舸┒鸬?。所以，真空斷路器的重?fù)舸茁试叫≡胶茫桓哳l多次重燃過電壓，斷路器開斷感性電流

50、時(shí)，當(dāng)間隙被擊穿后電弧重燃，因電路參數(shù)影響，擊穿后電流中含有高頻分量。當(dāng)高頻分量的幅值很大時(shí)，受其影響，間隙被反復(fù)擊穿，使負(fù)載側(cè)的電壓不斷升高，從而產(chǎn)生較高的過電壓。,,▉ 高壓真空斷路器操作過電壓的抑制方法,① 采用低電涌真空滅弧室。這種滅弧室既可降低截流過電壓，又可提高開斷能力。 ② 在負(fù)載端并聯(lián)電容。既可以降低，也可減緩恢復(fù)電壓的上升陡度。 ③ 在負(fù)載端并聯(lián)電阻和電容。它不僅能降低截流過電壓及其上

51、升速度，而且在高頻重燃時(shí)可使 振蕩過程強(qiáng)烈衰減，對(duì)抑制多次重燃過電壓有較好的效果，電阻一般選100～200Ω，電容選0.1～0.2μF。 ④串聯(lián)電感?？山档瓦^電壓的上升陡度和幅值。 ⑤安裝避雷器。用它限制過電壓的幅值。,,▉ 真空斷路器優(yōu)缺點(diǎn),( 1 ) 觸頭開距小,動(dòng)作快；(2)燃弧時(shí)間短，觸頭燒損輕；(3)壽命長(zhǎng)，適于頻繁操作；(4)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，真空滅弧室不需檢修，維修工作量??；(5)防火、防爆性

52、能好；(6)制造工藝復(fù)雜，造價(jià)高；(7)監(jiān)視真空度變化的簡(jiǎn)易裝置尚未解決；（8）開斷小電流時(shí)，有可能產(chǎn)生較高的過電壓，需采取降低過電壓的措施。,,▉ 真空斷路器真空度檢查,①測(cè)量動(dòng)、靜觸頭兩端的絕緣電阻。用1000V兆歐表，絕緣電阻應(yīng)＞500MΩ；說明真空度良好。②耐壓試驗(yàn)。動(dòng)、靜觸頭間施加交流工頻電壓，耐壓1min，無擊穿為真空度良好。③用真空度檢測(cè)儀檢查。,思考題,1.真空間隙獨(dú)具的特點(diǎn)是什么？真空間隙為什么具有優(yōu)良的滅弧

53、性能和絕緣性能？2.真空間隙的絕緣強(qiáng)度主要與什么因素有關(guān)？3.真空電弧的本質(zhì)是什么？簡(jiǎn)述真空電弧是怎樣形成的？4.真空電弧熄滅的原理 什么？5.真空滅弧室主要由幾部分組成？各部分作用是什么？6.真空斷路器如何檢查其真空度？,六氟化硫斷路器,一、六氟化硫氣體特性與滅弧原理,1.六氟化硫氣體的基本特性 SF6是目前高壓電器中使用的最優(yōu)良的滅弧和絕緣介質(zhì)。它無色、無味、無毒，不會(huì)燃燒，化學(xué)性能穩(wěn)定，常溫下與其它材料

54、不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。,SF6由鹵族元素中最活潑的氟原子與硫原子結(jié)合而成。分子結(jié)構(gòu)是個(gè)完全對(duì)稱的八面體，硫原子居中，六個(gè)角上是氟原子，氟與硫原子間以共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)，SF6分子量為146，約是空氣分子量的5.1倍，因此同樣體積的SF6氣體比空氣重得多。,迄今為止，工業(yè)上普遍采用的制造方法是將單質(zhì)硫和過量氣態(tài)氟直接化合。,（1）六氟化硫氣體的狀態(tài)參數(shù)靜止氣體可以用三個(gè)參數(shù)來說明氣體所處的狀態(tài)，稱為三個(gè)狀態(tài)參數(shù)，即壓力P、密度γ和溫度T。理想氣體

55、的狀態(tài)參數(shù)間存在著簡(jiǎn)單的關(guān)系，即理想氣體的狀態(tài)方程P= γRTSF6氣體的分子質(zhì)量大，分子間的相互作用顯著。當(dāng)氣體壓力高于0.3MPa時(shí)，分子間的吸引力隨氣體密度的增大、分子間距離的減小而加強(qiáng)，氣體的壓力變化特性不再符合式理想氣體的狀態(tài)方程。要準(zhǔn)確地計(jì)算SF6氣體狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系，可采用比較實(shí)用的Beattie—Bridgman公式。,SF6氣體的臨界溫度高。臨界溫度表示氣體可以被液化的最高溫度，臨界壓力則表示在臨界溫度下使氣體液化

56、所需的壓力。SF6氣體的臨界溫度高達(dá)45.6°C，說明常溫下只要SF6氣體壓力足夠高就會(huì)液化。 SF6氣體能否液化決定于其飽和蒸汽壓力。當(dāng)氣體壓力高于其飽和蒸汽壓力時(shí)，氣體就液化。,（2）六氟化硫氣體的導(dǎo)熱率,SF6導(dǎo)熱性能不如空氣，其熱導(dǎo)率比空氣低，在常溫下比空氣低30％。但由于其粘度較低和密度較高，且分子量大，熱容量就大，再考慮到對(duì)流效應(yīng)，總的熱傳輸特性比空氣要好2－5倍。,（3）六氟化硫氣體的一般化學(xué)性能,六氟化

57、硫氣體及其分解物的毒性問題,純凈的SF6氣體一般公認(rèn)是無毒的。 SF6在生產(chǎn)過程中會(huì)有少量伴隨的生成物，其中S2F10是公認(rèn)的劇毒氣體，但經(jīng)過凈化處理可以完全將它除凈。純凈的SF6氣體雖然無毒，但在工作場(chǎng)所要防止SF6氣體的濃度上升到缺氧的水平。 SF6氣體的密度大約是空氣的五倍、SF6氣體如有泄漏必將沉積于低洼處，如電纜溝中。濃度過大會(huì)出現(xiàn)使人窒息的危險(xiǎn)，設(shè)計(jì)戶內(nèi)通風(fēng)裝置時(shí)要考慮到這一情況。SF6氣體通過對(duì)流能與空氣混合，但速度

58、很慢。氣體一旦混合后就形成SF6和空氣的混合氣體，不會(huì)再次分離。問題嚴(yán)重的是，電弧作用下SF6的分解物如SF4，S2F2，SF2，SOF2，SO2F2，SOF4和HF等，它們都有強(qiáng)烈的腐蝕性和毒性。,1)SF4(四氟化硫) 常溫下SF4為無色的氣體，有類似SO2的刺鼻氣味，在空氣中能與水分生成煙霧，產(chǎn)生SOF2和HF。 SF4氣體可用堿液或活性氧化鋁(A12O3)吸收。 SF4氣體對(duì)肺有侵害作用，影響呼吸系統(tǒng)，其毒性與光氣相

59、當(dāng)。 2)S2F2(氟化硫) 常溫下為無色氣體，有毒，有刺鼻氣味，遇水分能完全水解形成S，SO2和HF。 S2F2對(duì)呼吸系統(tǒng)有類似光氣的破壞作用。 3)SF2(二氟化硫) SF2的化學(xué)性能極不穩(wěn)定，受熱后性能更加活潑，易水解成S，SO2和HF 。 SF2氣體可用堿液或活性氧化鋁吸收。 4)SOF2(氟化亞硫酰) SOF2為無色氣體，有臭雞蛋味，化學(xué)性能穩(wěn)定。它與水分反應(yīng)緩促，并能快速地為活性氧化鋁或活性炭

60、吸附。 SOF2為劇毒氣體．可造成嚴(yán)重的肺水腫，使動(dòng)物窒息死亡。,5) SO2F2 (二氟化硫酰) SO2F2為無色無臭氣體，化學(xué)性能極為穩(wěn)定，加熱到150 °C時(shí)也不會(huì)與水和金屬反應(yīng)。SO2F2不易被活性氧化鋁吸收，但可被KOH和NH4OH緩慢吸收。 SO2F2是一種能導(dǎo)致痙孿的有毒氣體。它的危險(xiǎn)性在于無刺鼻性嗅味且不會(huì)對(duì)服鼻粘膜造成刺激作用，故發(fā)現(xiàn)中毒后往往會(huì)迅速死亡。6)SOF4(四氟亞硫酰) S

61、OF4為無色氣體，有刺鼻性氣味，能被堿液吸收，與水反應(yīng)會(huì)生成SO2F2 。 SOF4是有害氣體，對(duì)肺部有侵害作用。7)HF(氫氟酸) HF是酸中腐蝕性最強(qiáng)的物質(zhì)。對(duì)皮膚、粘膜有強(qiáng)烈刺激作用，并可引起肺水腫和肺炎等。,（4）六氟化硫氣體的電負(fù)性,氣體原子或分子能夠吸附自由電子而形成負(fù)離子的性能稱為電負(fù)性。 SF6具有強(qiáng)電負(fù)性。,2.六氟化硫氣體的滅弧性能與滅弧原理,（1）SF6氣體的分解溫度（2000K）比空氣（主要是氮?dú)?，分?/p>

62、溫度約7000K）低，而需要的分解能 （22.4eV）比空氣（9.7eV）高，因此在分解時(shí)吸收的能量多，對(duì)弧柱的冷卻作用強(qiáng)。由于氣體分子的分解，在相應(yīng)的分解溫度上就出現(xiàn)氣體導(dǎo)熱率的高峰。,（2）SF6在高溫時(shí)分解出S原子、F原子和正負(fù)離子，與其他滅弧介質(zhì)相比，有較大的游離度。在維持相同游離度時(shí)，弧柱溫度就較低。因此，SF6氣體中電弧電壓也較低，燃弧時(shí)的電弧能量較小，對(duì)滅弧有利。,幾種氣體中電弧的伏安特性,（3）由于SF6的強(qiáng)電負(fù)性，能吸

63、附電子和正離子復(fù)合，故復(fù)合作用快，去游離作用強(qiáng)。尤其在電流過零前后，可使弧隙中帶電粒子減少，導(dǎo)電率下降。SF6氣體電弧的時(shí)間常數(shù)也很小，為微秒級(jí)或更小，在電弧電流過零后，弧柱溫度將急劇下降，分解物急劇復(fù)合。因此SF6弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度及其恢復(fù)速度都很高，能耐受很高的恢復(fù)電壓作用，電弧在電流過零后不易重燃。,六氟化硫氣體的滅弧原理,六氟化硫氣體中電弧的熄滅原理與空氣電弧和油中電弧是不同的，它并不僅依靠氣流等的壓力梯度所形成的等熵冷卻作用，而主

64、要是利用六氟化硫氣體的特異的熱化學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)電負(fù)性，使得六氟化硫氣體具有很強(qiáng)的滅弧能力。。對(duì)于滅弧來說，供給大量新鮮的六氟化硫中性分子并使之與電弧接觸是有效地方法。,3.六氟化硫氣體的絕緣特性,（1）六氟化硫氣體具有很強(qiáng)的電負(fù)性（2）六氟化硫氣體分子直徑大，電子在六氟化硫氣體中的平均自由行程短，不易積累足夠的動(dòng)能，碰撞電離的可能性減小。,二、 六氟化硫斷路器的滅弧裝置,六氟化硫斷路器的優(yōu)點(diǎn)：可以提高單斷口的額定電壓和開斷電流切小電感

65、電流時(shí)較少發(fā)生截流現(xiàn)象；切空載架空線時(shí)不會(huì)發(fā)生多次重?fù)舸?；能承受快速上升的瞬態(tài)恢復(fù)電壓，尤適于開斷近區(qū)故障滿容量開斷次數(shù)多，檢修周期長(zhǎng)可集合成GIS,按所利用能源的不同，將SF6滅弧裝置分為三類：,外能式滅弧裝置：利用運(yùn)行貯存的高壓力SF6氣體或開斷過程中依靠操作力產(chǎn)生SF6的壓力差，在開斷時(shí)將SF6氣體吹向電弧而使之熄滅。自能式滅弧裝置：利用電弧本身的能量使SF6氣體受熱膨脹而產(chǎn)生壓力差，在開斷時(shí)將SF6氣體吹向電弧而使之熄滅。

66、或者利用開斷電流本身依靠線圈形成垂直于電弧的磁場(chǎng)，使電弧在SF6氣體中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而使之熄滅?；旌鲜綔缁⊙b置：既利用電?。ɑ蜷_斷電流）自身的能量，也利用部分外界能量的綜合式滅弧裝置,按開斷過程中，滅弧裝置工作特點(diǎn)的不同，將SF6滅弧裝置分為：氣吹式，熱膨脹式，磁吹旋轉(zhuǎn)電弧式，混合式,（1）雙壓力式SF6斷路器,最早的SF6斷路器是根據(jù)壓縮空氣斷路器的氣吹滅弧原理設(shè)計(jì)的。通常設(shè)計(jì)采用全密封結(jié)構(gòu)，0.3MPa（表壓力）的低壓氣體作為斷路器內(nèi)部

67、的絕緣介質(zhì)， 1.5MPa （表壓力）的高壓氣體用作滅弧。由于這種斷路器內(nèi)部有兩種不同的壓力，故稱為雙壓力式SF6斷路器，又稱為第一代SF6斷路器。在60年代，它被譽(yù)為開斷電流最大、工作性能最好的斷路器，大有取代當(dāng)時(shí)壓縮空氣斷路器的趨勢(shì)。,1.氣吹式SF6斷路器滅弧裝置,（2）單壓力式SF6斷路器,雙壓力式SF6斷路器工作性能雖然良好．但必須配置一臺(tái)在密封循環(huán)中工作的氣體壓縮機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。另外，1.5MPa（表壓力）高壓SF

68、6氣體的液化溫度高，工作溫度必須保持在8°C以上，低溫環(huán)境下需要加熱才能工作，這也是一個(gè)致命的弱點(diǎn)。因此很快被第二代SF6斷路器，即單壓力（壓氣）式SF6斷路器所取代。單壓力（壓氣）式SF6斷路器，外形上與雙壓式無多大差別。斷路器內(nèi)部只有一種壓力，一般為0.6MPa(表壓力)，它是依靠壓氣作用實(shí)現(xiàn)氣吹來滅弧的。,壓氣式滅弧室的開斷過程分為兩個(gè)階段：（1）預(yù)壓縮階段 為使觸頭分離產(chǎn)生電弧時(shí)就能實(shí)行有效的氣吹，壓氣滅弧室