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1、4.10 4.10 断路器断路器 考试大纲10.1 掌握断路器的作用、功能、分类10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义10.3 了解断路器常用的灭弧方法10.4 了解断路器的运行和维护工作要点10.1.1 10.1.1 断路器的作用断路器的作用 高压断路器在正常运行时用它接通或切断负荷电流；在电气设备或线路发生短路故障或严重过负荷时，由继电保护装置控制其自动迅速地切断故障电流，切断发生短路故障的设备或线路，以防止扩大事故范围。10.1.2 10.1.2 断路器的功能断路器的功能 断路器开断电路时，充分利用交流电弧电流每半周过零一次自然熄弧的特点，加强去游离使电弧不再复燃。其介质强度恢复主要
2、由断路器灭弧装置和介质特性所决定。系统电压恢复过程可能是周期性的或非同期性的。取决于被开断电路的参数。10.1.3断路器的分类断路器的分类 -/型号特征 额定断流容量，MVA S少油断路器 额定电流，A D多油断路器 派生标志 K空气断路器 C带有手车装置 Z真空断路器 D带有电磁操作结构 L六氟化硫断路器 、断流容量 C磁吹断路器 额定电压，kV 安装条件 设计序号 N户内 W户外10.1.3断路器的分类断路器的分类 1多油断路器：利用绝缘油作为灭弧介质、相间及相对地绝缘介质。2少油断路器：绝缘油只作灭弧介质。载流部分是借空气和陶器绝缘材料或有机绝缘材料来绝缘，灭弧方式多为横向吹动电弧。3空
3、气断路器：利用压缩空气的吹动来熄灭电弧的。和控制断路器的分合阐动作。4SF6断路器：用SF6气体作绝缘和灭弧介质。5磁吹式断路器：当电弧电流通过吹弧线圈以产生磁束来吹弧及消弧。6真空断路器：利用真空灭弧和绝缘，灭弧时间一般只有半个周波。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 1额定电压及额定电流 （1）额定电压 指断路器长期工作的标准电压（对三相系统指线电压）。电力系统在运行中允许有5的波动，断路器必须适应在电压变化范围内能长期工作，为此断路器出厂时都以最高工作电压进行鉴定。如：对3220kV范围内，其最高工作电压较额定电压约高15左右；对330kV以上，规定最高工作
4、电压较额定电压高10%。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 （2）额定电流 指在额定频率下长期通过此电流时，断路器无损伤，且各部分发热不超过长期工作时最高允许发热温度。我国规定额定电流为：200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 Q产气断路器 G改进型 2额定开断电流和额定断流容量 （1）断路器在开断操作时，首先起弧的某相电流称为开断电流。在额定电压下，能保证正
5、常开断的最大短路电流称为额定开断电流。它是标志断路器开断能力的一个重要参数。器开断时间示意图 （2）合闸时间 处于分闸位置的断路器，从接到合闸命令瞬间起到所有相的触头均接触为止的时间称为合闸时间。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 6自动重合闸性能 自动重合闸的操作循环：分 合分 合分。为断路器开断故障电路，从电弧熄灭起到电路重新接通的时间，称为无电流间隔时间，一般为0.3s或0.5s；为强送电时间，一般为180s。断路器开断时间与无电流间隔时间之和称为自动重合闸时间。金属短接时间系指断路器重合闸操作后，触头闭合到第二次触头分开所需用的时间。10.3 10.3 灭
6、灭弧方法弧方法 当高压断路器开断高压有载电路时之所以产生电弧，原因在于触头本身及其周围的介质中含有大量可被游离的电子。当分断的触头间存在足够大的外施电压条件下，电路电流也达到最小生弧电流时，会因强烈的游离而产生电弧。工业配电系统主要是交流系统，所以电弧也主要是交流电弧，其性质是半个周期要经过零值一次，而电流过零时，电弧要暂时熄灭。因此，大多数交流开关电器的灭弧方法中，都利用了交流电流过零时电弧暂时熄灭这一特性。10.3 10.3 灭灭弧方法弧方法 1速拉灭弧 当交流电流经过零值的瞬间，拉大触头间距离，当触头间所加电压不足以击穿其间距时，电弧就不会重新点燃。触头的分离速度越快，电弧熄灭就越快，通
7、常在高压断路器中装设强力的跳脱弹簧来加快触头分开的速度。10.3 10.3 灭灭弧方法弧方法 2吹弧灭弧法 利用外力（如气流、油流或电磁力）来吹动电弧，使电弧加速冷却，同时拉长电弧，降低电弧中的电场强度，加速电弧的熄灭，按吹弧的方向来分，有横吹和纵吹两种。a）横吹 b）纵吹 10.3 10.3 灭灭弧方法弧方法 当低压刀开关迅速拉开刀闸时，不仅迅速拉长了电弧，同时使本身回路电流产生的电动力作用于电弧，吹动电弧，使其拉长电弧直到电弧熄灭。如果开关利用专门吹弧线圈来吹动电弧，使电弧移动，电弧移动的力实际上是电弧电流在线圈磁场中产生的电动力。也有的开关利用铁磁物质（钢片等），来吸动电弧。10.3 1
8、0.3 灭灭弧方法弧方法 3冷却灭弧法 降低电弧的温度，使正负离子的复合增强，有助于电弧迅速熄灭，这是一种基本的灭弧方法。4短弧灭弧法 利用金属片将长弧切成若干短弧，则电弧上的压降将近似地增大若干倍。当外施电压小于电弧上的压降时，则电弧就不能维持而迅速熄灭。通常采用钢灭弧栅，让电弧进入钢片，一是利用了电动力吹弧，二是利用了铁磁吸弧，同时钢片对电弧还有冷却作用。10.3 10.3 灭灭弧方法弧方法 5狭缝灭弧法 电弧在固体介质所形成的窄沟内燃烧，将电弧冷却，同时电弧在狭缝窄沟中燃烧，压力增大，有利于电弧的熄灭。有的熔丝在熔管内充填石英砂，就是利用这种狭沟灭弧原理，还有一种用耐弧的绝缘材料（陶瓷类
9、）制成灭弧栅，也是利用了这种灭弧原理。10.3 10.3 灭灭弧方法弧方法 6真空灭弧法 真空具有较高的绝缘强度，如果将开关触头装置置于真空容器，则在电流过零时，即能熄灭电弧。为防止产生过电压，应当不使触头分开时，电流突变为零。一般应在触头间产生少量金属蒸汽，形成电弧通道。当交流电流自然下降过零前后，这些等离子态的金属蒸汽便在真空中迅速飞散而熄灭电弧。10.4.1 10.4.1 高压断路器的操作要求高压断路器的操作要求 1正常操作的要求 （1）新装或大修后的断路器，投运前必须验收合格才能施加运行电压。（2）断法器的分、合闸指示器应指示正确，且与当时实际运行相符。（3）断路器接线板的连接处或其它
10、必要的地方应有监视运行温度的措施，如示温蜡片等。（4）断路器金属外壳接地良好且有明显的接地标志，接地体的截面积符合规程要求。（5）油断路器的油色应正常，油位应在油位指示的上、下限油位监视线中，绝缘油牌号和性能应满足当地最低气温的要来，油质合格。（6）六氟化硫断路器，为监视其气体压力，应装有密度继电器或压力表，并附有压力表和压力温度关系曲线，其有SF6气体补气接口。（7）真空断路器应配有限制操作过电压的保护装置。10.4.1 10.4.1 高压断路器的操作要求高压断路器的操作要求 2.断路器操作机构的要求 （1）操作机构动作电压应满足：低于额定电压的30时不动作；高于额定电压的65时可靠动作。（
11、2）机构箱应具有防尘、防潮、防小动物进入及通风措施，液压与气动机构应有加热装置和恒温控制措施。（3）电磁操作机构的合闸电源应保持稳定。运行中电源电压如有变化，其电压不低于额定电压的80，最高不得高于额定电压的110。（4）液压操作机构应具有防“失压慢分”装置，并用有防“失压慢分”的机构卡具。所谓“失压慢分”是指液压操作机因某种原因压力降到零，然后重新启动油泵打压时，造成断路器缓慢分闸、采用液压或气动机构时，其工作压力大于1MPa（表压）时，应有压力释放装置。（5）弹簧操作机构在断路器合闸释放能量后，应能自动再次储能。10.4.1 10.4.1 高压断路器的操作要求高压断路器的操作要求 3故障状
12、态下的操作要求：（1）断路器在运行中，由于某种原因造成油断路器严重缺油，六氟化硫断路器气体压力异常（如突然降至零等），严禁对断路器进行停、送电操作，应立即断开故障断路器的控制电源，及时采取措施，将故障断路器退出运行。（2）分相操作的断路器操作时，发生非全相合闸，应立即将已合上相拉开，重新操作合闸一次，如仍不正常，则应拉开合上相后汇报，上级派员处理。当发生非全相分闸时，应立即拉开故障开关控制电源，手动操作将拒动相分闸。（3）严禁将有拒跳或合闸不可靠的断路器投入运行。10.4.2 10.4.2 高压断路器的异常运行高压断路器的异常运行 1.油断路器 （1）油断路器声音异常 （2）油断路器油位异常
13、（3）油断路器油质发黑 （4）断路器过热 （5）跳合闸线圈冒烟 （6）断路器跳合闸不同期10.4.2 10.4.2 高压断路器的异常运行高压断路器的异常运行 2真空断路器常见异常运行 （1）电动合不上闸 （2）合闸合空 （3）电动不脱扣 （4）分合闸不可靠 （5）合闸线圈烧毁 （6）分闸线圈烧毁 （7）辅助开关烧毁10.4.2 10.4.2 高压断路器的异常运行高压断路器的异常运行 3六氟化硫断路器常见异常运行 （1）泄漏气体 （2）闪络放电。（3）分合闸不可靠10.4.3高压断路器的故障高压断路器的故障 1应停电处理的情况 （1）严重漏油，油标管中已看不见油位。（2）本体或连接处过热变色或烧
14、红。（3）支持绝缘子断裂或套管炸裂。（4）绝缘子严重放电。（5）SF6断路器的气体压力值低于闭锁值。（6）液压机构的压力值低于闭锁值。（7）弹簧机构和弹簧拉力不够，闭锁信号不能复归。（8）气动机构的气压低于闭锁值。10.4.3高压断路器的故障高压断路器的故障 21035kV的少油断路器合闸后支持绝缘子断裂 31035kV的少油断路器拉杆绝缘子断裂或拉杆销子脱落 4油断路器严重缺油 5油断路器着火 6断路器误跳闸 7断路器拒绝合闸 8真空断路器真空度下降 9SF6断路器漏气 10操作机构故障10.5低压断路器低压断路器 低压断路器用作交、直流线路的过载、短路保护，被广泛应用于建筑照明、动力配电线
15、路、用电设备作为控制开关和保护设备，也可用于不频繁起动电动机以及操作或转换电路。10.5低压断路器低压断路器 1种类 （1）万能式断路器 （2）塑料外壳式断路器 （3）电动斥力式限流断路器 （4）剩余电流保护断路器 （5）直流快速断路器 （6）灭磁断路器 10.5低压断路器低压断路器 2低压断路器的选用要点 表示低压断路器性能的主要指标有分断能力和保护特性。分断能力是指开关在指定的使用和工作条件及在规定的电压下接通和分断的最大电流值（kA）。保护特性主要分为过电流保护、过载保护和欠电压保护三种。10.5低压断路器低压断路器 （1）额定电压 断路器的额定电压应大于线路额定电压。主要是交流380V
16、或直流220V的供电系统。按线路额定电压进行选择时应满足下列条件：（4-10-5）式中 低压断路器的额定电压，V；线路的额定电压，V。10.5低压断路器低压断路器 （2）额定电流 断路器的额定电流与过电流脱扣器的额定电流应大于线路计算负荷电流。当按线路的计算电流选择时，应能满足下式：（4-10-6）式中 低压断路器的额定电流，A；线路的计算电流或实际电流，A。如果环境温度低于+40，则电器产品温度每低1，允许电流比额定电流值增加0.5%。但增加总数不得超过20。10.5低压断路器低压断路器 断路器的保护定值 （1）长延时脱扣器的电流整定值，动作时间可以不小于10s；长延时脱扣器只能作过载保护。
17、（2）短延时脱扣器的电流整定值，动作时间约为0.10.4s；短延时脱扣器可以作短路保护，也可以作过载保护。（3）瞬时脱扣器的电流整定值，其动作时间约为0.02s。瞬时脱扣器一般用作短路保护。10.5低压断路器低压断路器 （3）瞬时过电流脱扣器的整定电流 瞬时脱扣器的动作时间为0.02s左右。瞬时或短时过电流脱扣器的整定电流应能躲开线路的尖峰电流。1）负载是单台电动机，整定电流按下式计算 （4-10-7）式中 瞬时或短时过电流脱扣器整定电流值，A；可靠系数，对动作时间大于0.02s的断路器，K 取1.35，对动作时间小于0.02s的断路器K取 1.72.0；电动机的起动电流，A。10.5低压断路
18、低压断路器器 2）当配电线路不考虑电动机的起动电流时，按下式计算整定值 （4-10-8）式中 配电线路的尖峰电流，A；可靠系数，一般取1.35。3）当配电线路考虑电动机的起动电流时，按下式计算整定值 （4-10-9）式中 正常工作电流和可能出现的自起动电机 的起动电流的总和，A。10.5低压断路器低压断路器 （3）短时过电流脱扣器的整定电流 确定本级断路器短延时过电流脱扣器动作电流的整定，应与下一级开关整定电流选择性配合。本级动作整定电流应大于或等于下一级低压断路器短延时或瞬时动作整定值的1.2倍。若下一级有多条分支线，则取各分支路低压断路器中最大整定值的1.2倍。10.5低压断路器低压断路器
19、 （4）长延时过电流脱扣器整定电流 长延时过电流脱扣器整定电流应大于线路中计算电流 （4-10-9）式中 过电流脱扣器的长延时动作整定电 流值，A；可靠系数，一般取1.1；线路的计算电流，单台电动机是指 电动机的额定电流，A。10.5低压断路器低压断路器 校验一：长延时过电流脱扣器在配电线路过载时的可靠性。如对电动机进行保护，则电动机在过载 20时应使保护装置动作；校验二：在配电线路出现尖峰负荷时或在电动机起动时，长延时过电流脱扣器不误动。脱扣器在3倍整定电流值下的可返回时间，取决于线路中尖峰电流的持续时间，也就是线路中最大容量的异步电动机直接起动的持续时间。一般情况下，电动机的轻载起动时间不
20、超过2.54s，电动机满载起动时间不超过68s，个别电动机重载起动时间达15s。返回时间越小，说明线路电流大于长延时脱扣器整定电流值的倍数越高，保护装置的动作越快。10.5低压断路器低压断路器 （5）分断能力 1）断路器额定短路分断能力应大于线路中最大短路电流。2）断路器的额定极限短路分断能力应大于断路器额定运行短路分断能力（对于直流电流线路，两者的数值相同）。分断能力是指低压断路器在规定的试验（如电压、频率、线路其它参数等）条件下，能够接通成切断短路电流的数值。分断能力用电流有效值（kA）表示。3）断路器额定运行短路分断能力应大于线路中最大短路电流。4）断路器的额定短时耐受电流（0.5s、3s）应大于线路中短时持续短路电流。10.5低压断路器低压断路器 当分断能力不够，一般的线路，可用有填料式熔断器（RT0）来替代低压断路器。对于特别重要的供电线路，应采用更大容量的低压断路器10.5低压断路器低压断路器 （6）断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。（7）直流快速断路器需考虑过电流脱扣器的动作方向（极性）、短路电流上升率。（8）剩余电流保护断路器需选择合理的剩余电流动作电流和剩余电流不动作电流。注意能否断开短路电流，如不能断开短路电流则需要适当的熔断器配合使用。（9）灭磁断路器选择时需考虑发电机的强励电压、励磁线圈的时间常数、放电电阻及断开强励电流的能力。