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1、第6章 传统断路器 传统断路器：传统断路器：1、高压油断路器、高压油断路器(多油、少油）多油、少油）2、压缩空气断路器、压缩空气断路器 3、磁吹灭弧断路器、磁吹灭弧断路器 4、低压自动空气开关、低压自动空气开关 目前仍大量使用，与新型断路器长期共存。目前仍大量使用，与新型断路器长期共存。新型断路器：新型断路器：真空断路器真空断路器 SF6断路器断路器6-1油断路器（油作为灭弧介质）油断路器（油作为灭弧介质）6.1.1油中的简单开断与油吹灭弧油中的简单开断与油吹灭弧1、简单开断。（无灭弧室）、简单开断。（无灭弧室）油中开断能力增强原因：油中开断能力增强原因：1）油汽化后，可能分解，其中氢气占）油
2、汽化后，可能分解，其中氢气占70%左右，氢气左右，氢气 有良好的导热性，有利有良好的导热性，有利于散热。于散热。气泡内外层压力及温度差，使弧柱气泡内外层压力及温度差，使弧柱产生强烈的扰产生强烈的扰 动，加剧对弧柱的冷却动，加剧对弧柱的冷却作用。电弧容易熄灭。作用。电弧容易熄灭。2）汽化产生的气泡自身突然膨胀，使油）汽化产生的气泡自身突然膨胀，使油仓中气压增高达仓中气压增高达1000KPA,故使电弧中游离故使电弧中游离质点复合调增。游离作用减弱。质点复合调增。游离作用减弱。3）触头打开时间距增大。电弧拉长介）触头打开时间距增大。电弧拉长介质恢复能力也增强。故在电流过零时电弧质恢复能力也增强。故在
3、电流过零时电弧很容易熄灭，不再重然。很容易熄灭，不再重然。n自能式灭弧自能式灭弧-利用电弧自身能量或作利用电弧自身能量或作用熄灭。用熄灭。n外能式灭弧外能式灭弧-利用外界及其他能量熄利用外界及其他能量熄弧。弧。油中单开断时，燃弧时间与开断电流的油中单开断时，燃弧时间与开断电流的曲线见图曲线见图6-2。2、有灭弧室的开断：、有灭弧室的开断：灭弧室：灭弧室：装设在触头周围、用绝缘材料制成的装设在触头周围、用绝缘材料制成的控制电弧燃烧并借以形成高速气流对电弧控制电弧燃烧并借以形成高速气流对电弧进行强烈气吹而使之熄灭的部件。进行强烈气吹而使之熄灭的部件。油自吹灭弧室的压力过程及灭弧能力因素油自吹灭弧室
4、的压力过程及灭弧能力因素n油自吹灭弧过程：油自吹灭弧过程：封闭电弧气泡阶段；封闭电弧气泡阶段；油气混合的气流吹弧阶段；油气混合的气流吹弧阶段；熄弧后的回油阶段：新鲜冷油进入灭弧室。熄弧后的回油阶段：新鲜冷油进入灭弧室。n灭弧室设计原则：灭弧室设计原则：减小电弧能量为第一位，利用电弧能量为第二减小电弧能量为第一位，利用电弧能量为第二位。位。油断路器分类及结构1、多油断路器：、多油断路器：所有元件都处于接地的油箱中，油一方面用所有元件都处于接地的油箱中，油一方面用来灭弧，另一方面用做来灭弧，另一方面用做 导电部分与壳体绝缘。导电部分与壳体绝缘。n箱式结构。桥形动触头，体积大用油量大箱式结构。桥形动
5、触头，体积大用油量大n最大特点就是易于发展组合电器。但爆炸危险性大最大特点就是易于发展组合电器。但爆炸危险性大n10KV及以下为三相共一油箱及以下为三相共一油箱n35KV及以上为单相罐式及以上为单相罐式 2、少油断路器、少油断路器2n10KV220KV 级级 主要用来熄灭电弧主要用来熄灭电弧n用油量极少用油量极少，只用做断口闸的绝缘介质，不是只用做断口闸的绝缘介质，不是主绝缘。主绝缘。n110KV级以上采用二个灭弧单元串联。在三角级以上采用二个灭弧单元串联。在三角形机构箱上作形机构箱上作V形布置。这样易于将断路器向高形布置。这样易于将断路器向高电压等级发展，只要是对地绝缘及适当的断口电压等级发
6、展，只要是对地绝缘及适当的断口均压电容，就可以升级。均压电容，就可以升级。-称为积木式称为积木式6-2磁吹断路器1、灭弧原理：、灭弧原理：磁吹灭弧关键是建立吹弧磁场，使电弧尽快磁吹灭弧关键是建立吹弧磁场，使电弧尽快进入灭弧栅片中熄弧。进入灭弧栅片中熄弧。一般应用于低压空气断路器中。一般应用于低压空气断路器中。n磁吹灭弧法是靠加大电弧电阻灭弧的。磁吹灭弧法是靠加大电弧电阻灭弧的。n常用方法：常用方法：1）增加电弧长度）增加电弧长度 2）冷却电弧）冷却电弧 3）把长弧分割成串联短弧）把长弧分割成串联短弧 灭弧栅形式：灭弧栅形式：1）绝缘板型（如陶瓷）：可拉长电弧、冷却电弧。）绝缘板型（如陶瓷）：可
7、拉长电弧、冷却电弧。2）裸金属板型）裸金属板型(冷阴板效应冷阴板效应)：分段电弧、冷却电弧：分段电弧、冷却电弧 由于磁吹断路器是靠增大电阻来熄弧，故断开由于磁吹断路器是靠增大电阻来熄弧，故断开过程中的电压电流变化特性区别于油断路器（低过程中的电压电流变化特性区别于油断路器（低阻电弧）。阻电弧）。磁吹灭弧应用于磁吹灭弧应用于15KV及以下回路。及以下回路。在断口过程不产生过电压，因为在断口过程不产生过电压，因为 由于电弧电压高，能限制短路电流增大。由于电弧电压高，能限制短路电流增大。断路器开断时接近于断路器开断时接近于1，故冲击小，故冲击小。2、磁吹断路器的结构灭弧栅的灭弧原理灭弧栅的灭弧原理特
8、点：特点：1）单断口）单断口 2）利用裸金属栅片）利用裸金属栅片分段后的电弧电压约为分段后的电弧电压约为30V，N个栅片就是个栅片就是NX30V当电流过零反向瞬间，原阳极变为阴极。近阴当电流过零反向瞬间，原阳极变为阴极。近阴极效应使每个电弧间隔在新阴极表面具有极效应使每个电弧间隔在新阴极表面具有200300V的绝缘耐受能力（故称冷阴极）的绝缘耐受能力（故称冷阴极）n引弧角的功能引弧角的功能:使弧形电流形成磁场。磁场使电弧向上使弧形电流形成磁场。磁场使电弧向上吹而进入灭弧栅片中。电弧进入栅片后，吹而进入灭弧栅片中。电弧进入栅片后，因栅片是导磁材料，所在因栅片是导磁材料，所在V口形成较强磁场。口形
9、成较强磁场。磁力线回路的收缩作用使电弧受向上的吸磁力线回路的收缩作用使电弧受向上的吸引力引力F。6-3 压缩空气断路器 压缩空气作为灭弧及绝缘介质，并且是断路压缩空气作为灭弧及绝缘介质，并且是断路器的合分操作动力。器的合分操作动力。特点：特点：空气是无污染气体，取之不尽；空气是无污染气体，取之不尽；开断能力强，静态绝缘强度随压力提高可超过开断能力强，静态绝缘强度随压力提高可超过油、真空等，但动态差一些。油、真空等，但动态差一些。燃弧时间短，是高压断路器的品种之一，难以燃弧时间短，是高压断路器的品种之一，难以淘汰。淘汰。空气绝缘击穿强度与断口间隙气压有关空气绝缘击穿强度与断口间隙气压有关系。系。
10、n 压缩空气断路的机理主要是在极短的时间压缩空气断路的机理主要是在极短的时间内用高速空气加快消游离过程而使电弧熄内用高速空气加快消游离过程而使电弧熄灭。吹弧喷口的形状、干净程度、流速对灭。吹弧喷口的形状、干净程度、流速对灭弧作用很大。灭弧作用很大。n几种常用的灭弧室结构图几种常用的灭弧室结构图 图图6-16压缩空气断路器的类型及结构n根据灭弧室空气方式不同可分为：根据灭弧室空气方式不同可分为：瞬时充气式：（外隔离闸刀式）瞬时充气式：（外隔离闸刀式）见书上图见书上图6-18n在合关状态不充气在合关状态不充气n在分断时瞬时充气灭弧在分断时瞬时充气灭弧n在灭弧后排气，触头重新合上且外隔离开关在灭弧后
11、排气，触头重新合上且外隔离开关断开以保持主绝缘。断开以保持主绝缘。分闸充气式分闸充气式n在合闸时不充气在合闸时不充气n分闸充气，电弧熄灭后仍充气断口绝缘长度分闸充气，电弧熄灭后仍充气断口绝缘长度足以不再燃弧。足以不再燃弧。常充气式常充气式 在分断与合闸时均充气在分断与合闸时均充气 分断时喷口打开，强烈气流灭弧，开断能分断时喷口打开，强烈气流灭弧，开断能 力强力强 -恒压式恒压式 属常充气式，但在分闸口喷口借高压辅助储气属常充气式，但在分闸口喷口借高压辅助储气罐补充气体压力，使灭弧更加迅速，灭弧能力更罐补充气体压力，使灭弧更加迅速，灭弧能力更加提高。加提高。n研究表明：研究表明：1）压缩空气断路
12、器有压缩空气断路器有“最值开距最值开距”，在，在此下灭弧能力最强，即所需工作气压最小。此下灭弧能力最强，即所需工作气压最小。2）气体喷口的半扩张角度在）气体喷口的半扩张角度在15度最好。度最好。6-4 低压自动空气断路器 （自动开关）及接触器当电路出现过载、短路、欠压、失压等故障当电路出现过载、短路、欠压、失压等故障时，能自动断开电路，可远距离控制时，能自动断开电路，可远距离控制。特点：低压级磁吹灭弧特点：低压级磁吹灭弧 灭弧室是金属栅片式或绝缘板式灭弧室是金属栅片式或绝缘板式 栅片的作用是栅片的作用是 拉长电弧增加弧电阻拉长电弧增加弧电阻 冷态接触，增加消游离冷态接触，增加消游离自动开关的典
13、型结构举例自动开关的典型结构举例触头及灭弧室触头及灭弧室n主触头：银钨合金主触头：银钨合金-保证正常时的通流能力保证正常时的通流能力n触头触头：副触头：副触头-单断点指型触头紫铜单断点指型触头紫铜n 弧触头弧触头-带有弧角有利于将电弧引入栅片中（铜带有弧角有利于将电弧引入栅片中（铜钨合金）抗弧性好。钨合金）抗弧性好。n在关合时在关合时，主副弧三触头同时接触均有电流流过。，主副弧三触头同时接触均有电流流过。n开断过程：主开断过程：主-副副-弧先后分断弧先后分断n关合过程：弧关合过程：弧-副副-主先后接触主先后接触n灭弧室：冷阴极型，灭弧室：冷阴极型，钢制栅片钢制栅片n 陶土灭弧室陶土灭弧室接触器 电磁式电磁式-最常用最常用 气动式气动式 液压式液压式 特点：可频繁动作每小时可达成百上千次特点：可频繁动作每小时可达成百上千次 用途：用于控制电机及其他负载频繁开合用途：用于控制电机及其他负载频繁开合的回路作开关用的回路作开关用