發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備 高壓開關(guān)電器

發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備高壓開關(guān)電器第1頁/共116頁一、高壓斷路器的定義一、高壓斷路器的定義額定電壓為3kV及以上，能夠關(guān)合、承載和開斷運行狀態(tài)的正常電流，并能在規(guī)定時間內(nèi)關(guān)合、承載和開斷規(guī)定的異常電流（如短路電流、過負荷電流）的開關(guān)電器稱為高壓斷路器。首頁第2頁/共116頁二、高壓斷路器的作用和功能

1、高壓斷路器具有兩方面的作用：（1）控制作用（2）保護作用2、高壓斷路器具有以下功能（1）導電（2）絕緣（3）開斷（4）關(guān)合

根據(jù)電網(wǎng)運行要求，將一部分電氣設(shè)備及線路投入或退出運行狀態(tài)、轉(zhuǎn)為備用或檢修狀態(tài)

在電氣設(shè)備或線路發(fā)生故障時，通過繼電保護裝置及自動裝置使斷路器動作，將故障部分從電網(wǎng)中迅速切除，防止事故擴大，保證電網(wǎng)的無故障部分得以正常運行

在正常的閉合狀態(tài)時應(yīng)為良好的導體，不僅對正常的電流，而且對規(guī)定的短路電流也應(yīng)能承受其發(fā)熱和電動力的作用，保持可靠地接通狀態(tài)

相與相之間、相對地之間及斷口之間具有良好的絕緣性能，能長期耐受最高工作電壓，短時耐受大氣過電壓及操作過電壓

在閉合狀態(tài)的任何時刻，應(yīng)能在不發(fā)生危險過電壓的條件下，在盡可能短的時間內(nèi)安全地開斷規(guī)定的短路電流

在開斷狀態(tài)的任何時刻，應(yīng)能在斷路器觸頭不發(fā)生熔焊的條件下，在短時間內(nèi)安全地閉合規(guī)定的短路電流第3頁/共116頁三、高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)

高壓斷路器具有的基本結(jié)構(gòu):（1）通斷元件（2）操動機構(gòu)（3）傳動機構(gòu)（4）絕緣支撐元件（5）基座通斷元件基座絕緣支撐元件中間傳動機構(gòu)操動機構(gòu)

執(zhí)行接通或斷開電路的任務(wù)。其核心部分是觸頭，而是否具有滅弧裝置或滅弧能力的大小則決定了開關(guān)的開斷能力

向通斷元件提供分、合閘操作的能量，實現(xiàn)各種規(guī)定的順序操作，并維持開關(guān)的合閘狀態(tài)把操動機構(gòu)提供操作能量及發(fā)出的操作命令傳遞給通斷元件支撐固定通斷元件，并實現(xiàn)與各結(jié)構(gòu)部分之間的絕緣作用

用于支撐、固定和安裝開關(guān)電器的各結(jié)構(gòu)部分，使之成為一個整體第4頁/共116頁四、高壓斷路器的基本類型

高壓斷路器按滅弧介質(zhì)的不同分類（1）油斷路器（2）壓縮空氣斷路器（3）真空斷路器（4）六氟化硫（SF6）斷路器采用絕緣油作為滅弧介質(zhì)的斷路器。

采用壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)及操作機構(gòu)能源的斷路器。

在真空中開斷電流，利用真空的高絕緣強度來實現(xiàn)滅弧的斷路器。

采用具有優(yōu)良滅弧性能的SF6氣體作為滅弧介質(zhì)的斷路器。第5頁/共116頁五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)

（1）額定電壓（kV）（2）最高工作電壓（kV）（3）額定電流（A）（4）額定短路開斷電流（kA）（5）額定關(guān)合電流（kA）（6）額定熱穩(wěn)定電流（kA）（7）額定動穩(wěn)定電流（kA）（8）合閘時間（s）保證斷路器長時間正常運行能承受的工作電壓（線電壓）

我國采用的額定電壓等級：3、6、10、35、60、110、220、330、500、750、1000kV等

通常規(guī)定，220kV及以下設(shè)備，其最高工作電壓為額定電壓的1.15倍；對于330kV及以上的設(shè)備規(guī)定為額定電壓的1.1倍

我國采用的最高電壓有：3.6、7.2、12、40.5、72.5、126、252、363、550、800、1200kV等

斷路器在規(guī)定的基準環(huán)境溫度下允許長期通過的最大工作電流有效值

我國采用的額定電流有：200、400、630、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A等在額定電壓下，斷路器能可靠開斷的最大短路電流有效值

當電壓不等于額定電壓時，斷路器能可靠開斷的最大電流，稱為該電壓下的開斷電流

在電壓低于額定電壓時，開斷電流可以比額定開斷電流大，稱其最大值為極限開斷電流

我國規(guī)定的高壓斷路器的額定開斷電流為：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等

在額定電壓下，斷路器能可靠地閉合的最大短路電流峰值。額定關(guān)合電流反映斷路器關(guān)合短路故障的能力，主要決定于斷路器滅弧裝置的性能、觸頭構(gòu)造及操動機構(gòu)的型式。

斷路器在規(guī)定時間（通常為4s）內(nèi)允許通過的最大短路電流有效值。

額定熱穩(wěn)定電流表明斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力，其值等于額定短路開斷電流

斷路器在閉合狀態(tài)下，允許通過的最大短路電流峰值，又稱極限通過電流

額定動穩(wěn)定電流表明斷路器在沖擊短路電流的作用下，承受電動力效應(yīng)的能力，它決定于導體和絕緣等部件的機械強度

額定動穩(wěn)定電流大小等于額定關(guān)合電流，且等于額定短時耐受電流的2.55倍

斷路器從接到合閘命令（合閘回路通電）起到斷路器觸頭剛接觸時所經(jīng)過的時間間隔，稱為合閘時間第6頁/共116頁五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)（9）分閘時間（s）分閘時間是反映斷路器開斷過程快慢的參數(shù)1）固有分閘時間t12）滅弧時間t23）全分閘時間tt

指斷路器接到分閘命令起到滅弧觸頭剛分離時所經(jīng)過的時間

觸頭分離到各相電弧完全熄滅所經(jīng)過的時間

斷路器從接到分閘命令起到斷路器觸頭開斷至三相電弧完全熄滅時所經(jīng)過的時間間隔。它等于斷路器固有分閘時間與滅弧時間之和

一般為0.06～0.12S。分閘時間小于0.06S的斷路器，稱為快速斷路器第7頁/共116頁五、高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)（10）額定操作順序根據(jù)實際運行需要制定的對斷路器的斷流能力進行考核的一組標準的規(guī)定操作操作順序分為兩類：

1）無自動重合閘斷路器的額定操作順序分為兩類：一種是發(fā)生永久性故障斷路器跳閘后兩次強送電的情況，即“分－180s－合分－180s－合分”另一種是斷路器合閘在永久故障線路上跳閘后強送電一次，即“合分－15s－合分”

2）能進行自動重合閘斷路器的額定操作順序為“分－0.3s－合分－180s－合分”第8頁/共116頁六、高壓斷路器的型號含義

1234567產(chǎn)品名稱；S—少油斷路器，D—多油斷路器，L—六氟化硫（SF6）斷路器，Z—真空斷路器，K—壓縮空氣斷路器，Q—自產(chǎn)氣斷路器，C—磁吹斷路器安裝地點；N－戶內(nèi)型，W－戶外型設(shè)計序號額定電壓（或最高工作電壓）（kV）補充特性：C－手車式，G－改進型，W－防污型，Q－防震型額定電流（A）額定開斷電流（kA）

例如：ZN28－12/1250－25，表示戶內(nèi)式真空斷路器，設(shè)計序號為28，最高工作電壓12kV，額定電流我1250A，額定開斷電流為25kA。第9頁/共116頁思考練習思考練習1.開關(guān)電器的作用是什么？有哪些種類？2.簡述高壓斷路器的作用和基本結(jié)構(gòu)。3.高壓斷路器應(yīng)具有哪些基本功能？4.高壓斷路器有哪幾類？5.高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)有哪些？第10頁/共116頁本節(jié)結(jié)束！第11頁/共116頁第六章高壓開關(guān)電器第二節(jié)油斷路器第12頁/共116頁教學內(nèi)容本節(jié)教學內(nèi)容一、油斷路器的滅弧原理二、油斷路器的結(jié)構(gòu)類型三、油斷路器的使用知識首頁第13頁/共116頁一、油斷路器的滅弧原理

以開斷電路為例，過程可分為：（1）動、靜觸頭分離的瞬間在觸頭之間產(chǎn)生電弧。（2）絕緣油在電弧的高溫作用下，被迅速蒸發(fā)和分解成油蒸汽和其他氣體，在電弧周圍形成混合氣泡。（3）氣體被密封在滅弧室內(nèi)，使滅弧室內(nèi)壓力不斷增高，電弧中游離質(zhì)點的濃度增加，增強了復合，加強了去游離作用。由于溫度和壓力差，氣泡內(nèi)產(chǎn)生劇烈的擾動，加強了對弧柱的冷卻作用。（4）隨著觸頭間距的增大，電弧被拉長，在電弧電流過零時，斷口間的介質(zhì)強度很快恢復，使電弧熄滅。首頁約有70%～80%是具有強烈冷卻作用和擴散作用的氫氣。

以開斷電路為例，過程可分為：（1）產(chǎn)生電弧。（2）在電弧周圍形成混合氣泡。（3）增強了復合，加強了去游離作用；加強了對弧柱的冷卻作用。（4）電弧熄滅。

結(jié)論：油斷路器是一種自能式斷路器，即是利用電弧本身的能量來熄滅電弧。采用各種類型的滅弧裝置，可提高介質(zhì)強度的恢復速度，縮短燃弧時間。如橫吹滅弧室、縱吹滅弧室以及縱橫吹滅弧室等。

第14頁/共116頁二、油斷路器的結(jié)構(gòu)類型1.多油斷路器

多油斷路器的觸頭和滅弧系統(tǒng)放置在由鋼板焊接成的裝有大量絕緣油的油箱中，其絕緣油既是滅弧介質(zhì)，又是主要的絕緣介質(zhì)，承受不同的導體之間及導體與地之間的絕緣。優(yōu)點：多油斷路器通常每相采用兩個斷口，可靠性較高；油箱內(nèi)可以安裝套管式電流互感器，配套性好；結(jié)構(gòu)簡單，運行維護易于掌握；對氣候適應(yīng)性較強，而且價格低廉。缺點：用油量多，消耗金屬材料多，體積龐大，維修工作量大。相對而言，其分、合閘速度低，動作時間長，開斷電流小。用途：一般用于偏遠的、經(jīng)濟落后的地點。

實例：DW8－35型斷路器斷路器采用三相分箱式結(jié)構(gòu)，三相及操動機構(gòu)裝在一個公共支架上。每相由高壓電容套管、套管式電流互感器、靜觸頭、滅弧室、導電橫梁、提升桿、傳動機構(gòu)、油箱、框架和操動機構(gòu)組成。各相分別裝在單獨的油箱蓋上，每相兩個斷口，每個斷口由一個電容套管和滅弧室組裝而成。采用縱橫吹滅弧。電流互感器在電容套管芯外并固定于油箱蓋上，每臺斷路器可附裝6～12個套管式電流互感器。三相的觸頭傳動系統(tǒng)用拉桿連在一起，由一個操動機構(gòu)進行聯(lián)動操作。操動機構(gòu)利用直流電磁鐵進行合、分閘操作，也可手動分閘。操動機構(gòu)箱采用三開門結(jié)構(gòu)，箱內(nèi)裝有電磁操動機構(gòu)、直流接觸器、保護合閘線圈的熔斷器、接線端子、電纜出線盒等。箱外裝有緊急手動分閘手柄。1－油箱蓋；2－提升結(jié)構(gòu)；3－電容套管；4－滅弧室；5－電流互感器6－油箱；7－鐵架；8－升降機構(gòu)；9－操動機構(gòu)；10－靜觸頭；11－罩；12水平拉桿；13－垂直拉桿第15頁/共116頁二、油斷路器的結(jié)構(gòu)類型2.少油斷路器少油斷路器的觸頭和滅弧系統(tǒng)放置在裝有少量絕緣油的絕緣筒中，其絕緣油主要作為滅弧介質(zhì)，只承受觸頭斷開時斷口之間的絕緣，不作為主要的絕緣介質(zhì)。少油斷路器中不同相的導電部分之間及導體與地之間是利用空氣、陶瓷和有機絕緣材料來實現(xiàn)絕緣。優(yōu)點：油量少，體積小，重量輕，運輸、安裝、維修方便。結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)品系列化強。主要技術(shù)參數(shù)比多油斷路器好，動作快，可靠性高。價格優(yōu)勢很明顯，適用于要求不高的場合。種類：按安裝地點分為戶內(nèi)式和戶外式兩種。第16頁/共116頁二、油斷路器的結(jié)構(gòu)類型

實例：（1）SN10－10系列戶內(nèi)少油斷路器

SNl0－10系列少油斷路器基本結(jié)構(gòu)相似，均由框架、傳動系統(tǒng)和箱體三部分組成。

1－排氣孔蓋；2-注油螺栓；3－回油閥；4-上帽裝配；5-上接線座；6-油位指示計；7-靜觸座裝配；8-逆止閥；9-彈簧片；10-絕緣套筒；11-上壓環(huán)；12-絕緣環(huán)；13-觸指；14-弧觸指；15-滅弧室裝配；16-下壓環(huán)；17-絕緣筒裝配；18-下接線座裝配；19-滾動觸頭；20-導電桿裝配；21-特殊螺栓；22-基座裝配；23-油緩沖器；24-放油螺栓；25-合閘緩沖器；26-軸承座；27-主軸；28-分閘限位器；29-絕緣拉桿；30-支持絕緣子；31-分閘彈簧；32框架裝配框架上裝：分閘彈簧31、支持絕緣子30、分閘限位器28和合閘緩沖器25。傳動系統(tǒng)：包括轉(zhuǎn)軸27和絕緣拉桿29。箱體中部裝：滅弧室，采用縱橫吹和機械油吹聯(lián)合作用的滅弧裝置，通常為三級橫吹，一級縱吹。箱體的下部：球墨鑄鐵制成的基座22，基座內(nèi)裝有轉(zhuǎn)軸、拐臂和連板組成的變直機構(gòu)，變直機構(gòu)連接導電桿?；虏浚貉b有分閘油緩沖器23和放油螺栓24，分閘油緩沖器在分閘時起緩沖作用，吸收分閘終了時的剩余能量。導電回路：電流由上接線座5引入，經(jīng)過靜觸頭7、導電桿20和滾動觸頭19，從下接線座18引出。

當斷路器分、合閘時，操動機構(gòu)通過主軸、絕緣拉桿和基座內(nèi)的變直機構(gòu)，使導電桿上下運動，實現(xiàn)斷路器的分、合閘。第17頁/共116頁二、油斷路器的結(jié)構(gòu)類型（2）SW6－110、SW6－220系列戶外少油斷路器戶外少油斷路器主要由底架、支柱絕緣子、傳動系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、緩沖器及油位指示器等部分組成。l－座架；2－支持絕緣子；3－三角形機構(gòu)箱；4－滅弧裝置；5－傳動拉桿；6－操動機構(gòu)；7－均壓電容器；8－支架；9－卡固法蘭；10－直線機構(gòu)；11－中間機構(gòu)箱；12－導電桿；13－放油閥；14－玻璃鋼筒；15－下襯筒；16－調(diào)節(jié)墊；17－滅弧片；18－襯環(huán)；19－調(diào)節(jié)墊；20－上襯筒；21－靜觸頭；22－壓油活塞；23－密封墊；24－鋁壓圈；25－逆止閥；26—鐵壓圈；27－上法蘭；28－接線板；29—上蓋板；30－安全閥片；31－帽蓋；32－鋁帽；33－銅壓圈；34－通氣管；35－瓷套，36－中間觸頭；37－毛氈墊；38－下鋁法蘭；39－導電板；40－M10螺絲；41－M12螺母；42－導向件；43－M14螺絲；44－壓油活塞彈簧；45－M12螺絲；46－膠墊；47－壓油活塞裝配

斷路器各斷口單元均為標準結(jié)構(gòu)，每柱由底架、支柱瓷套、中間傳動機構(gòu)和兩個斷口組成，呈“Y”型布置。SW6－110型每相為一柱兩個斷口，SW6－220型每相由兩柱四個斷口串聯(lián)組成。底架：由型鋼焊接而成，上面裝有傳動拐臂、油緩沖器和合閘保持彈簧。支柱瓷套：采用彈簧卡固固定，構(gòu)成對地絕緣，內(nèi)有絕緣油和提升桿。中間傳動機構(gòu)：位于支柱瓷套上部的三角箱內(nèi)。滅弧室：主體是一個高強度環(huán)氧玻璃鋼筒，它起壓緊保護滅弧室瓷套的作用，也作為開斷時高壓力的承受件，筒內(nèi)放有隔弧板，組成多油囊的縱吹滅弧室。為了均衡電壓分布，在各斷口上并聯(lián)有均壓電容器。

觸頭座內(nèi)裝有壓油活塞，以提高開斷小電流的性能。導電部分裝有銅鎢合金觸頭、觸指、保護環(huán)，以提高開斷能力，延長使用周期。每相斷路器配用一臺液壓操動機構(gòu)操動，由電氣實現(xiàn)三相機械聯(lián)動。第18頁/共116頁三、油斷路器的使用知識1.檢查和維護工程交接驗收時應(yīng)檢查：斷路器固定牢靠，外表清潔完整；電氣連接可靠且接觸良好；無滲油現(xiàn)象，油位油色正常；斷路器及其操動機構(gòu)的聯(lián)動正常，無卡阻現(xiàn)象；分、合閘指示正確；調(diào)試操作時，輔助開關(guān)動作準確可靠，觸點無電弧燒損；瓷套完整無缺，表面清潔；油漆完整，相色標志正確，接地良好。正常運行時應(yīng)檢查：油色、油位正常，本體各充油部位不應(yīng)有滲漏；瓷套管清潔，無破損裂紋、放電痕跡；各連接頭接觸良好，無發(fā)熱松動；絕緣拉桿及拉桿絕緣子完好無缺；分、合閘機構(gòu)指示正確；操動機構(gòu)箱蓋關(guān)閉嚴密；分合閘線圈無焦臭味，二次線部分無受潮、銹蝕現(xiàn)象。第19頁/共116頁三、油斷路器的使用知識2.檢修檢修周期：油斷路器一般每3～4年進行一次大修，新安裝的斷路器在投運一年后應(yīng)進行一次大修。大修項目：斷路器的外部檢查及修前試驗，放油；導電系統(tǒng)和滅弧單元的分解檢修；絕緣支撐系統(tǒng)(支持瓷套等)的分解檢修；變直機構(gòu)和傳動機構(gòu)的分解檢修；基座的檢修；更換密封圈、墊；操動機構(gòu)的檢修；復裝及調(diào)整試驗(包括機械特性試驗和電氣、絕緣試驗)；除銹刷漆，絕緣油處理注油或換油；清理現(xiàn)場，驗收。小修項目：斷路器外部的檢查和清潔，滲漏油處理；消除運行中發(fā)現(xiàn)的缺陷；檢查外部傳動機構(gòu)和彈簧等；檢查所有螺栓、螺帽、開口銷；清掃檢查操動機構(gòu)，加潤滑油；預防性試驗。臨時性檢修：當發(fā)現(xiàn)斷路器有危及安全運行的缺陷時（如回路電阻嚴重超標、接觸部位有明顯過熱，多油斷路器介質(zhì)損耗因數(shù)值超標，少油斷路器直流泄漏電流值超標，嚴重漏油等），或正常操作次數(shù)達到規(guī)定值時（達200次及以上時或達到規(guī)定的故障跳閘次數(shù)后），應(yīng)進行臨時性檢修。第20頁/共116頁思考習題思考練習簡述少油的基本特點和使用要點。第21頁/共116頁本節(jié)結(jié)束！第22頁/共116頁第六章高壓開關(guān)電器第三節(jié)真空斷路器第23頁/共116頁教學內(nèi)容本節(jié)教學內(nèi)容一、真空電弧及有關(guān)概念二、真空斷路器的特點三、真空斷路器的過電壓及限制措施四、真空滅弧室的基本結(jié)構(gòu)五、真空斷路器實例六、新型真空斷路器簡介七、真空斷路器的使用知識首頁第24頁/共116頁一、真空電弧及有關(guān)概念

1．真空絕對壓力低于正常大氣壓的氣體稀薄的空間。2．真空度真空的程度，用氣體的絕對壓力值來表示，絕對壓力值越低表示真空度越高。3．真空斷路器在真空容器中進行電流開斷與關(guān)合的斷路器。

真空間隙氣體稀薄，氣體分子的自由行程大，發(fā)生碰撞游離的機會少，擊穿電壓高，絕緣強度高。真空度一般要求在1.33×10-3～1.33×10-7Pa之間。4．真空中的電弧真空電弧的形成：在開斷電流時，隨著觸頭的分離，觸頭接觸面積迅速減少，其電流密度非常大，溫度急劇升高，使接觸點的金屬熔化并蒸發(fā)出大量的金屬蒸汽。由于金屬蒸汽溫度很高，同時又存在很強的電場，導致強電場發(fā)射和金屬蒸汽的電離，從而發(fā)展成真空電弧。真空電弧實質(zhì)：觸頭電極蒸發(fā)出來的金屬蒸汽導電。真空電弧的特性主要取決于：觸頭材料及其表面狀況還與剩余氣體的種類、間隙距離和電場的均勻程度有關(guān)。真空電弧的熄滅：在真空電弧中生成帶電粒子和金屬蒸汽具有很高擴散速度的特性，在電弧電流過零，電弧暫時熄滅時，使觸頭間隙介質(zhì)強度能很快恢復而實現(xiàn)滅弧的。

真空斷路器觸頭間隙絕緣強度的恢復，取決于帶電粒子的擴散速度、開斷電流的大小以及觸頭的面積、形狀和材料等因素。在燃弧區(qū)域施加橫向磁場和縱向磁場，驅(qū)動電弧高速擴散運動，可以提高介質(zhì)強度的恢復速度，還能減輕觸頭的燒損程度，提高使用壽命。第25頁/共116頁二、真空斷路器的特點優(yōu)點：1．觸頭間隙小，整機體積小，操動機構(gòu)功率小，重量輕。2．操作時噪聲小，不會污染。3．開斷能力強，開斷電流大，熄弧時間短，開斷次數(shù)多，使用壽命長。4．介質(zhì)強度恢復迅速快，適合于頻繁操作，多次重合閘。5．介質(zhì)不會老化，不更換，維護工作量小。6．使用安全，能適用于各種不同的場合，特別是危險場所。7．觸頭部分完全密封，工作可靠，通斷性能穩(wěn)定。8．滅弧室安裝調(diào)試簡單、方便。缺點：1．開斷感性負載或容性負載時，容易引起過電壓。2．觸頭采用對接式結(jié)構(gòu)，操動機構(gòu)使用彈簧，容易產(chǎn)生合閘彈跳與分閘反彈。合閘彈跳會產(chǎn)生較高的過電壓，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，還會使觸頭燒損，甚至熔焊，特別在投入電容器組產(chǎn)生涌流時及短路關(guān)合的情況下更加嚴重。分閘反彈會減小弧后觸頭間距，導致弧后的重擊穿，后果十分嚴重。3．對密封工藝、制造工藝要求很高，價格較高。第26頁/共116頁三、真空斷路器的過電壓及限制措施

1．過電壓產(chǎn)生的原因當真空電弧電流減小時，提供的金屬蒸汽不夠充分和穩(wěn)定，難以維持真空電弧的穩(wěn)定燃燒，真空電弧通常不在電流自然過零時熄滅，而是在過零前的某一電流值突然熄滅。隨著電弧的熄滅，電流也突然降至零，這一現(xiàn)象稱為截流，該電流稱作截斷電流。在感性電路中，截流將引起操作過電壓。截斷電流與電弧電流、負載特性、觸頭材料及磁場方向等因素有關(guān)。2．限制截流過電壓的措施在電容器組并聯(lián)金屬氧化物避雷器（MOA）；并聯(lián)電容器或R－C阻容吸收裝置。第27頁/共116頁四、真空滅弧室的基本結(jié)構(gòu)

真空斷路器主要由真空滅弧室、支架和操動機構(gòu)三部分組成。真空滅弧室是真空斷路器的核心元件，具有開斷、導電和絕緣的功能，主要由絕緣外殼、動靜觸頭、屏蔽罩和波紋管組成。真空滅弧室的性能主要取決于觸頭材料和結(jié)構(gòu)，還與屏蔽罩的結(jié)構(gòu)、滅弧室的材質(zhì)以及制造工藝有關(guān)。1.絕緣外殼：既是真空容器，又是動靜觸頭間的絕緣體。作用：支持動靜觸頭和屏蔽罩等金屬部件，與這些部件氣密地焊接在一起，以確保滅弧室內(nèi)的高真空度。絕緣外殼材料：硬質(zhì)玻璃、氧化鋁陶瓷或微晶玻璃。2.觸頭：既是關(guān)合時的通流元件，又是開斷時的滅弧元件。觸頭材料：銅鉍合金和銅鉻合金。觸頭的結(jié)構(gòu)形式：采用對接式結(jié)構(gòu)，有三種類型，即平板觸頭、橫向磁場觸頭和縱向磁場觸頭，如圖所示。這些觸頭的共同特點是利用磁場力使真空電弧很快地運動，防止在觸頭上產(chǎn)生需要長時間冷卻的受熱區(qū)域。動畫點擊第28頁/共116頁四、真空滅弧室的基本結(jié)構(gòu)（a）平板觸頭；（b）杯狀觸頭（橫磁場）；（c）螺旋觸頭（橫磁場）；（d）縱磁場觸頭；（e）縱磁場觸頭

平板觸頭:如圖（a）所示，現(xiàn)已被淘汰，使用較多的是橫向磁場觸頭和縱向磁場觸頭。

橫向磁場觸頭：利用電流流過觸頭時產(chǎn)生的橫向磁場驅(qū)使電弧在觸頭表面運動的觸頭。主要類型有螺旋觸頭(用于開斷小于40kA的電流，近年來趨于淘汰)如圖（c）所示和杯狀觸頭(可以開斷40kA以上的電流)如圖（b）所示。

縱向磁場觸頭：利用在磁場間隙中呈現(xiàn)的縱向磁場來提高開斷能力的觸頭。適合開斷大電流的需要，其開斷電流可以達到70kA，在實驗室已高達200kA?？v向磁場觸頭分為線圈型觸頭和杯狀觸頭，如圖（d）、（e）所示。

動、靜觸頭分別焊在動、靜導電桿上，用波紋管實現(xiàn)密封。動觸頭位于滅弧室的下部，在機構(gòu)驅(qū)動力的作用下，能在滅弧室內(nèi)沿軸向移動，完成分、合閘。在與動觸頭連接的導電桿周圍和外殼之間裝有導向管。用以保證動觸頭在上、下方向準確地運動。導向管采用低摩擦力的絕緣材料制作。第29頁/共116頁四、真空滅弧室的基本結(jié)構(gòu)3．屏蔽罩屏蔽罩種類：主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓屏蔽罩。屏蔽罩的材料：采用銅或鋼制成，要求具有較高的熱導率和優(yōu)良的凝結(jié)能力。主屏蔽罩：裝設(shè)在觸頭的周圍，一般固定在絕緣外殼內(nèi)的中部。波紋管屏蔽罩：包在波紋管的周圍，防止金屬蒸汽濺落在波紋管上，影響波紋管的工作和降低其使用壽命。均壓屏蔽罩：裝設(shè)在觸頭附近，用于改善觸頭間的電場分布。

防止燃弧過程中觸頭間產(chǎn)生的大量金屬蒸汽和金屬顆粒噴濺到絕緣外殼的內(nèi)壁，導致外殼的絕緣強度降低或閃絡(luò)。改善滅弧室內(nèi)部電場的均勻分布，降低局部電場強度，提高絕緣性能，有利于促進真空滅弧室小型化。吸收部分電弧能量，冷卻和凝結(jié)電弧生成物，有利于提高電弧熄滅后間隙介質(zhì)強度的恢復速度，這對于增大滅弧室的開斷能力起到很大作用。4．波紋管用于保證動觸頭在一定行程范圍內(nèi)運動時，不破壞滅弧室的密封狀態(tài)。材料：通常采用不銹鋼。結(jié)構(gòu)：液壓成形和膜片焊接兩種。波紋管是真空滅弧室中最易損壞的部件，真空斷路器觸頭每分合一次，波紋管便產(chǎn)生一次機械變形，長期頻繁和劇烈的變形容易使波紋管因材料疲勞而損壞，其金屬的疲勞壽命，決定了真空滅弧室的機械壽命。第30頁/共116頁五、真空斷路器實例

1.戶內(nèi)型真空斷路器戶內(nèi)真空斷路器的總體結(jié)構(gòu)可分為：懸臂式和落地式兩種基本形式。

ZN28－12系列真空斷路器采用中間封接式縱磁場真空滅弧室。按照總體結(jié)構(gòu)特點可分為兩類：整體式：斷路器本體與操動機構(gòu)一起安裝在箱形固定柜和手車柜中，即ZN28－12系列；分體式：斷路器本體與操動機構(gòu)分離安裝在固定柜中，即ZN28A－12系列。特別適合于舊柜無油化改造工程。ZN28－12整體式真空斷路器總體結(jié)構(gòu)為落地式。1－開距調(diào)整墊片；2－觸頭壓力彈簧；3－彈簧座；4－接觸行程調(diào)整螺栓；5－拐臂；6－導向板；7－導電夾緊固螺栓；8－動支架；9－螺釘；10－真空滅弧室；11－固定螺栓；12－絕緣子；13－絕緣子固定螺栓；14－靜支架；15－主軸；16－分閘拉簧；17－輸出桿；18－機構(gòu)；19－面板

每個真空滅弧室由一只落地絕緣子和一只懸掛絕緣子固定，真空滅弧室旁有一棒形絕緣子支撐。真空滅弧室上下鋁合金支架既是輸出接線的基座又兼起散熱作用。在滅弧室上支架的上端面，安裝有黃銅制作的導向板，使導電桿在分閘過程中對中良好。觸頭彈簧裝設(shè)在絕緣拉桿的尾部。操動機構(gòu)、傳動主軸和絕緣轉(zhuǎn)軸等部位均設(shè)置滾珠軸承，用于提高效率。ZN28A－12（鏈接圖片）固定開關(guān)柜專用分體式真空斷路器，總體結(jié)構(gòu)為懸臂式。l－開距調(diào)整墊片；2－觸頭壓力彈簧；3－彈簧座；4－接觸行程調(diào)整螺栓；5－拐臂；6－導向板；7－導電夾緊固螺栓；8－動支架；9－螺釘；10－真空滅弧室；11－真空滅弧室固定螺栓；12－絕緣子；13－絕緣子固定螺栓；14－靜支架；15－主軸；16－分閘拉簧

主導電回路、真空滅弧室與斷路器機架前后布置。真空滅弧室用兩只水平布置的懸臂絕緣子固定在機架的前面，主軸、分閘彈簧、緩沖器等部件安裝在機架內(nèi)。主軸通過絕緣拉桿、拐臂與真空滅弧室動導電桿連接，并從機架側(cè)面伸出，與傳動系統(tǒng)相連。第31頁/共116頁五、真空斷路器實例ZN28-10真空斷路器第32頁/共116頁五、真空斷路器實例2.戶外型真空斷路器戶外真空斷路器一般采用落地式結(jié)構(gòu)，可分為箱式（仿多油斷路器結(jié)構(gòu)）和支柱式（仿少油斷路器結(jié)構(gòu)）。

ZW32－12型戶外支柱式真空斷路器

斷路器由真空滅弧室、上下絕緣罩、箱體、操動機構(gòu)、隔離開關(guān)、電流互感器及驅(qū)動部件等組合而成。斷路器為直立安裝，三相真空滅弧室分別封閉在三組絕緣罩內(nèi)，絕緣罩（采用聚氨脂密封材料，內(nèi)部采用新型的發(fā)泡灌封材料）固定在箱體上，箱體內(nèi)安裝彈簧操動機構(gòu)，電流互感器安裝在下出線端上，操作杠桿在箱體正面。

斷路器同時具備電動和手動操作，可配置智能開關(guān)控制器，設(shè)有三段式過流保護、零序保護、重合閘、低電壓、過電壓保護等多種功能，支持多種通訊協(xié)議，允許選用多種通訊方式構(gòu)成通訊網(wǎng)，即可對開關(guān)進行本地手動或遙控操作，又可通過通訊網(wǎng)實現(xiàn)遠方控制。第33頁/共116頁五、真空斷路器實例ZW32-12真空斷路器第34頁/共116頁六、新型真空斷路器簡介

標準型真空斷路器特大容量真空斷路器低過電壓真空斷路器頻繁操作斷路器超頻繁型真空斷路器經(jīng)濟型真空斷路器多功能真空斷路器同步真空斷路器智能化真空斷路器短路開斷電流一般為25～50kA，一般用途。

短路開斷電流達63～80kA及以上，用于發(fā)電機保護。

用于開斷感性負荷，不用加過電壓吸收裝置，采用新開發(fā)觸頭材料，將過電壓限制至常規(guī)值的十分之一。

操作次數(shù)5～6萬次，用于投切電容的無重擊穿真空斷路器。操作次數(shù)10～15萬次。開斷電流16～25kA，用于一般場合。

實現(xiàn)三工位（合－分－隔離）或四工位（合－分－隔離－接地）等功能。

又叫選相真空斷路器或受控真空斷路器，在電壓或電流最有利時刻關(guān)合或開斷。可降低電網(wǎng)瞬態(tài)過電壓負荷，改善電網(wǎng)供電質(zhì)量，提高斷路器電壽命及性能，簡化電網(wǎng)設(shè)計，降低整個系統(tǒng)費用。

把計算機加入機械系統(tǒng)，使開關(guān)系統(tǒng)有了“大腦”，再加入“傳感器”采集信息，用光纖傳導信息，使開關(guān)系統(tǒng)有了“知覺”，大腦根據(jù)“知覺”做出判斷與決定，使系統(tǒng)有了“智能”。第35頁/共116頁七、真空斷路器的使用知識

1．檢查2、檢修3．真空度的檢測方法4．真空斷路器的調(diào)整

真空斷路器通常采用整體安裝，在安裝前一般不需要進行拆卸和調(diào)整。真空斷路器安裝完畢，應(yīng)按要求進行工頻耐壓試驗、機械特性的測試和操動機構(gòu)的動作試驗。

驗收時檢查：斷路器安裝應(yīng)固定牢靠，外表清潔完整；電氣連接應(yīng)可靠且接觸良好；真空斷路器與其操動機構(gòu)的聯(lián)動應(yīng)正常，無卡阻；分、合閘指示正確，輔助開關(guān)動作應(yīng)準確可靠，觸點無電弧燒損；滅弧室的真空度應(yīng)符合產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)定；絕緣部件、瓷件應(yīng)完整無損；并聯(lián)電阻、電容值應(yīng)符合產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)定；油漆應(yīng)完整、相色標志正確，接地良好。

運行后應(yīng)定期檢查：真空斷路器的絕緣子、絕緣桿及滅弧室外殼應(yīng)經(jīng)常保持清潔；操動機構(gòu)和其他傳動部分應(yīng)保持有干凈的潤滑油，動作靈活；對變形、磨損嚴重的零部件應(yīng)及時更換；定期檢查緊固件，防止松動、斷裂和脫落。定期檢查真空滅弧室的真空度，有異?，F(xiàn)象應(yīng)立即更換；檢查觸頭的開距及超行程，小于規(guī)定值時，必須按要求進行調(diào)整；檢查真空滅弧室動導電桿在合、分過程中有無阻滯現(xiàn)象，斷路器在儲能狀態(tài)時限位是否可靠；檢查輔助開關(guān)、中間繼電器及微動開關(guān)的觸頭接觸是否正常，其燒灼部分應(yīng)整修或調(diào)換，輔助開關(guān)的觸頭超行程應(yīng)保持合格范圍。

真空斷路器本體不需檢修，真空滅弧室損壞或壽命終止時只能更換。更換滅弧室應(yīng)該注意：滅弧室的安裝質(zhì)量，以保證動導電桿與滅弧室軸線的同軸；波紋管做開斷與關(guān)合操作時，不受扭力，不應(yīng)與任何部位相摩擦；動導電桿運動軌跡平直，任何時候不會在波紋管周圍產(chǎn)生電火花；在安裝和調(diào)整時須特別注意對波紋管的保護，波紋管的壓縮拉伸量不得超過觸頭允許的極限開距；滅弧室端面上的壓環(huán)各個方向上的受力要均勻。

火花檢漏計法、觀察法、交流耐壓法、放電電流檢測法、中間電位變化檢測法、真空度測試儀測定等。行程開距調(diào)整：真空斷路器的觸頭開距可通過調(diào)節(jié)分閘限位螺釘?shù)母叨然蚓彌_墊的厚度，調(diào)節(jié)導電桿連接件長度，可以使導桿的總行程達到規(guī)定值。接觸行程調(diào)整：通過調(diào)節(jié)絕緣拉桿連接頭與真空滅弧室動導電桿的螺紋實現(xiàn)。三相同步性調(diào)整：用三相同步指示燈或其他儀器檢查。分合閘速度調(diào)整：操作機構(gòu)分合閘速度一般不需要作調(diào)整。分合閘速度用分閘彈簧來調(diào)整，彈簧力越大，分閘速度越快，合閘速度相應(yīng)變慢；相反則反。第36頁/共116頁思考習題思考練習1.真空斷路器有何特點？由哪幾部分組成？其作用分別是什么？2.真空斷路器的調(diào)整項目有哪些？真空度檢測的方法有幾種？第37頁/共116頁本節(jié)結(jié)束！第38頁/共116頁第六章高壓開關(guān)電器第四節(jié)六氟化硫斷路器第39頁/共116頁教學內(nèi)容本節(jié)教學內(nèi)容一、六氟化硫氣體的特性二、SF6斷路器的特點三、SF6斷路器的滅弧室四、SF6斷路器的附件五、SF6斷路器的結(jié)構(gòu)類型六、SF6斷路器的使用知識首頁第40頁/共116頁一、六氟化硫氣體的特性

六氟化硫氣體（SF6）是由兩位法國化學家于1900年合成的，它所具有的優(yōu)良的滅弧和絕緣性能，六氟化硫斷路器的優(yōu)良性能得益于SF6氣體。1．SF6氣體的物理特性2．SF6氣體的化學特性3．SF6氣體的電氣特性4．SF6氣體的分解特性

在標準條件下，SF6為無色、無味的氣體，難溶于水和油，容易液化，SF6的工作壓力為0.2～0.7MPa。SF6氣體比空氣重，有向低處積聚的傾向。SF6氣體在常溫（低于500℃）下是一種化學性能非常穩(wěn)定的惰性氣體。在通常條件下對電氣設(shè)備中常用的金屬和絕緣材料是不起化學作用的，它不侵蝕與它接觸的物質(zhì)。

具有優(yōu)異的絕緣性能，在均勻電場中，SF6氣體的絕緣強度為空氣的2.5～3倍；具有優(yōu)異滅弧性能，SF6氣體的滅弧能力為空氣的100倍，開斷能力大約為空氣的2～3倍。這是由于SF6氣體及其分解物具有極強的電負性，它不僅具有優(yōu)良的絕緣特性，還具有獨特的熱特性和電特性。電流過零前的截流小，能避免產(chǎn)生較高的過電壓。SF6氣體的分解主要有三種情況，即在電弧作用下的分解；在電暈、火花和局部放電下的分解；在高溫下的催化分解。SF6氣體在斷路器操作中和出現(xiàn)內(nèi)部故障時，會產(chǎn)生不同量的分解物，高毒性的分解物，（如SF4、S2F2、S2F10、SOF2、HF及SO2）會刺激皮膚、眼睛、粘膜，如果大量吸入，還會引起頭暈和肺水腫。

純SF6氣體無腐蝕，但其分解物遇水后會變成腐蝕性強的電解質(zhì)，會對設(shè)備內(nèi)部某些材料造成損害及運行故障。（玻璃、瓷、絕緣紙及類似材料易受損害）

采用合適的材料和采取合理的結(jié)構(gòu)，可以排除潮氣和防止腐蝕。在設(shè)備運行中可以采用吸附劑（如氧化鋁、堿石灰、分子篩或它們的混合物）清除設(shè)備內(nèi)的潮氣和SF6氣體的分解物。第41頁/共116頁二、SF6斷路器的特點

優(yōu)點：1．開斷短路電流大，一般能達到40～50kA以上，最高可以達到80kA。2．載流量大（額定電流可達12000A），觸頭的燒損小，電氣壽命長。3．SF6氣體介質(zhì)強度恢復速度快，開斷近區(qū)故障的性能好，開斷電容電流時不產(chǎn)生重燃，通常不加并聯(lián)電阻就能夠可靠地切斷各種故障而不產(chǎn)生過電壓，可降低設(shè)備的絕緣水平。4．SF6斷路器的采用全密封結(jié)構(gòu)，減少了設(shè)備事故的可能性，使用安全，運行可靠性高。5．SF6斷路器沒有爆炸和火災(zāi)的危險。噪聲低、無污染、無公害，安全性較高。6．SF6斷路器結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，體積減小，能大幅度地減小占地面積。7．安裝調(diào)試簡單方便，施工周期較短，220kV的SF6斷路器只需2～3小時就可裝好。8．檢修周期長，日常維護工作量極小，年運行費用大為降低。缺點：1．制造工藝要求高，制造成本高，價格昂貴。2．SF6氣體處理和管理工藝復雜，要有完備的氣體回收、分析測試設(shè)備，工藝要求高。第42頁/共116頁三、SF6斷路器的滅弧室1.壓氣式SF6斷路器的滅弧室壓氣式SF6斷路器滅弧室的可動部分帶有壓氣裝置，在開斷過程中利用操作機構(gòu)帶動活塞和氣缸的相對運動，壓縮SF6氣體形成氣體吹弧而熄滅電弧。對操作功率要求大。壓氣式SF6斷路器結(jié)構(gòu)簡單，斷路器內(nèi)的SF6氣體只有一種壓力，又稱單壓式。工作壓力一般為0.6MPa。壓氣式SF6斷路器主要用于252kV以上電壓等級。

按滅弧室結(jié)構(gòu)可分：為變開距和定開距。變開距滅弧室：在滅弧過程中，觸頭的開距是變化的。變開距滅弧室按吹弧方式分為單向縱吹（適用于中小容量斷路器）和雙向縱吹（高壓大容量斷路器）。1－主靜觸頭；2－弧靜觸頭；3－噴嘴；4－弧動觸頭；5－主動觸頭；6－壓氣缸；7－逆止閥；8－壓氣室；9－固定活塞；10－中間觸頭觸頭系統(tǒng)：包括工作觸頭、弧觸頭和中間觸頭。主噴口：用聚四氟乙烯或以聚四氟乙烯為主的填料制成的復合材料等絕緣材料制成。逆止閥的作用：使分閘過程中壓氣室的氣體集中向噴嘴吹弧，而在合閘過程中不致在壓氣室形成真空。特點：變開距滅弧室內(nèi)的氣體利用率高。斷口電壓可做得較高（斷口間隙可達150～160mm），但開斷電流受到限制。絕緣噴嘴易被電弧燒傷，會影響弧隙的介質(zhì)強度。定開距滅弧室：斷路器的觸頭由兩個帶嘴的空心靜觸頭3、5和動觸頭2組成。在關(guān)合時，動觸頭2跨接于靜觸頭3、5之間，構(gòu)成電流通路；開斷時，斷路器的弧隙由兩個靜觸頭保持固定的開距。1－壓氣罩；2－動觸頭；3－靜觸頭；4－壓氣室；5-靜觸頭；6-固定活塞；7-拉桿特點：噴口采用耐電弧性能好的金屬或石墨等導電材料制成。滅弧室斷口電場均勻，滅弧開距小，（126kV的斷路器只有30mm）電弧能量較小，熄弧能力強，燃弧時間短，可以開斷很大的短路電流。但是壓氣室的體積較大。第43頁/共116頁三、SF6斷路器的滅弧室2.自能式SF6斷路器利用電弧自身的能量來熄滅電弧的斷路器，可減少對操動機構(gòu)操作功率的要求，可以提高斷路器的可靠性。利用設(shè)置在靜觸頭附近的磁吹線圈在開斷電流時自動地被電弧串接進回路，被開斷電流流過線圈，在動、靜觸頭之間產(chǎn)生磁場，電弧在磁場的驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)，電弧在旋轉(zhuǎn)過程中不斷地接觸新鮮的SF6氣體，使電弧受到冷卻而熄滅。利用電弧本身的能量，加熱滅弧室內(nèi)的SF6氣體，建立高壓力，形成壓差，并通過噴口釋放，產(chǎn)生強力氣流吹弧，從而達到冷卻和吹滅電弧的目的。將幾種滅弧原理同時應(yīng)用在斷路器的滅弧室中。如旋弧＋熱膨脹，壓氣＋熱膨脹，壓氣＋旋弧，旋弧＋熱膨脹＋助吹。第44頁/共116頁四、SF6斷路器的附件2.起監(jiān)視作用，一般采用彈簧管式壓力表。3.利用壓力來控制有關(guān)指令和信號的輸出，用于控制操動機構(gòu)電動機的起動、停止，輸出閉鎖斷路器分閘、合閘、重合閘的指令。8.用于電動機油泵或空氣壓縮機系統(tǒng)的一種安全保護裝置，當油壓或氣壓超過規(guī)定的最高壓力值時，機構(gòu)裝置動作，泄壓至規(guī)定的壓力值時自動關(guān)閉。5.測量SF6氣體的專用表計，起監(jiān)視作用，帶指針及有刻度。有的SF6氣體密度表也帶有電觸點，兼作密度繼電器使用。9.用來測量SF6氣體的專用表計，起控制和保護作用，不帶指針及刻度。7.用于降低斷路器觸頭間弧隙的恢復電壓速度，提高近區(qū)故障開斷能力，裝設(shè)在63kV及以上電壓等級的單斷口SF6斷路器。1.限制合閘或分閘以及重合閘過程中的過電壓，改善斷路器的使用性能。4.主要由過濾罐和吸附劑組成。10.活性炭、分子篩、氧化鋁、硅膠。6.分為壓力釋放閥和防爆膜。氣體壓力表壓力繼電器安全閥氣體密度表密度繼電器并聯(lián)電容并聯(lián)電阻凈化裝置吸附劑壓力釋放裝置第45頁/共116頁五、SF6斷路器的結(jié)構(gòu)類型

1.瓷柱式SF6斷路器1-并聯(lián)電容；2-端子；3-滅弧室瓷套；4-支持瓷；5-合閘電阻；6-滅弧室；7-絕緣拉桿；8-操動機構(gòu)箱結(jié)構(gòu)特點：滅弧室安裝在高強度瓷套中，用空心瓷柱支承和實現(xiàn)對地絕緣。滅弧室和絕緣瓷柱內(nèi)腔相通，充有相同壓力的SF6氣體，通過控制柜中的密度繼電器和壓力表進行控制和監(jiān)視。穿過瓷柱的絕緣拉桿把滅弧室的動觸頭和操動機構(gòu)的驅(qū)動桿連接起來，通過絕緣拉桿帶動觸頭完成斷路器的分合操作。優(yōu)點：系列性強，結(jié)構(gòu)簡單，用氣量少，單斷口電壓高、開斷電流大、運動部件少，價格相對便宜，運行可靠性高和檢修維護工作量小。缺點：重心高，抗震能力較差，且不能加裝電流互感器，使用場所受到一定限制?！癐”形布置一般用于220kV及以下的單柱單斷口斷路器“Y”形布置一般用于220kV及以上的單柱雙斷口斷路器“T”形布置一般用于220kV及以上特別是500kV的單柱雙斷口斷路器第46頁/共116頁五、SF6斷路器的結(jié)構(gòu)類型瓷柱式SF6斷路器第47頁/共116頁五、SF6斷路器的結(jié)構(gòu)類型2.罐式SF6斷路器1－套管；2－支持絕緣子；3－電流互感器；4－靜觸頭；5－動觸頭；6－噴口工作缸；7－檢修窗；8－絕緣操作桿；9－油緩沖器；10－合閘彈簧；11－操作桿結(jié)構(gòu)特點：滅弧室安裝在接地的金屬罐中，高壓帶電部分用絕緣子支持，對箱體的絕緣主要靠SF6氣體。絕緣操作桿穿過支承絕緣子，把動觸頭與機構(gòu)驅(qū)動軸連接起來，在兩個出線套管的下部都可安裝電流互感器。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)重心低，抗震性能好，滅弧斷口間電場較好，斷流容量大，可以加裝電流互感器，還能與隔離開關(guān)、接地開關(guān)、避雷器等融為一體，組合成復合式開關(guān)設(shè)備。借助于套管引線，基本上不用改裝就可以用于全封閉組合電器之中。缺點：罐體耗用材料多，用氣量大，系列性差，難度較大，造價比較昂貴。第48頁/共116頁五、SF6斷路器的結(jié)構(gòu)類型罐式SF6斷路器第49頁/共116頁六、SF6斷路器的使用知識1．SF6氣體密度的監(jiān)測2．SF6斷路器的檢漏3．SF6斷路器的含水量監(jiān)測4．SF6斷路器在運行中的檢查壓力表監(jiān)測：在運行中可直觀地監(jiān)測氣體的壓力的變化，平均壓力是否異常。密度繼電器監(jiān)：當氣體泄漏時，先發(fā)補氣信號，繼續(xù)泄漏，對斷路器進行分閘閉鎖，并發(fā)閉鎖信號。定性檢漏：判斷泄漏率的相對程度。方法有：抽真空檢漏、發(fā)泡液檢漏、檢漏儀檢漏、局部蓄積法、分割定位法、壓力下降法等。

定量檢漏：測定SF6氣體的泄漏率，方法有：掛瓶法、扣罩法、局部包扎法等。定量測量應(yīng)在充氣24h后進行，判斷標準為：年漏氣率不大于1％。測量方法：重量法、電解法、露點法、電容法、壓電石英振蕩法、吸附量熱法和氣相色譜法。

重量法是國際電工委員會（IEC）推薦的仲裁方法，電解法和露點法為其推薦的日常測量方法。運行中除了按斷路器的一般檢查項目進行檢查外還應(yīng)特別注意檢查氣體壓力是否保持在額定范圍，發(fā)現(xiàn)壓力下降即表明有漏氣現(xiàn)象，應(yīng)及時查出泄漏部位并進行消除。嚴格防止潮氣進入斷路器內(nèi)部。第50頁/共116頁六、SF6斷路器的使用知識5、檢修（1）SF6氣體中的雜質(zhì)及處理（2）SF6斷路器的補氣（3）SF6氣體的回收凈化處理（4）SF6斷路器的檢修注意事項SF6新氣的純度不應(yīng)低于99.8％，充入設(shè)備后SF6氣體的純度不低于97％，運行中SF6氣體的純度不低于95％。

充氣前，所有管路沖洗干凈，充氣后氣壓稍高于要求值。充氣時，先開鋼瓶閥門，再開減壓閥，使SF6氣體緩慢充入設(shè)備，并觀察氣壓變化；充氣至額定氣壓后，先關(guān)減壓閥，再關(guān)鋼瓶氣閥。采用帶有凈化器的SF6氣體回收裝置。

斷電源；氣體回收；氮氣洗；通風換氣；白色粉末吸塵器或柔軟衛(wèi)生紙拭凈；金屬部件清洗劑或汽油清洗；絕緣件無水酒精或丙酮清洗；新密封圈；吸附劑更換；絕緣件干燥；避潮氣第51頁/共116頁思考習題思考練習1.SF6氣體有哪些特性？SF6斷路器有何特點？2.SF6斷路器有哪些滅弧室結(jié)構(gòu)？各有何特點？3.SF6斷路器有哪些附件？其作用分別是什么？4.SF6斷路器的檢漏方法有哪些？年漏氣率標準是什么？5.水分和雜質(zhì)對SF6斷路器的使用有何影響？允許的含水量和純度各是多少？第52頁/共116頁本節(jié)結(jié)束！第53頁/共116頁第六章高壓開關(guān)電器第五節(jié)高壓斷路器的操作機構(gòu)第54頁/共116頁教學內(nèi)容本節(jié)教學內(nèi)容一、操動系統(tǒng)概述二、電磁操動機構(gòu)三、彈簧操動機構(gòu)四、液壓操動機構(gòu)五、氣動操動機構(gòu)六、新型操動機構(gòu)首頁第55頁/共116頁一、操動系統(tǒng)概述

1、操動機構(gòu)的作用（1）合閘操作（2）保持合閘（3）分閘操作（4）防跳躍和自由脫扣（5）復位（6）閉鎖

有足夠的合閘力，不僅在正常情況下能可靠關(guān)合斷路器，而且在關(guān)合有短路故障的線路時，操動機構(gòu)也能克服短路電動力的阻礙使斷路器可靠合閘。

可靠地將斷路器保持在合閘位置，不會由于電動力及機械振動等原因引起觸頭分離。

不僅能根據(jù)需要接受自動或遙控指令使斷路器快速電動分閘，而且在緊急情況下可在操動機構(gòu)上進行手動分閘，要求分閘速度快，分閘時間短。

“跳躍”現(xiàn)象：是指斷路器在關(guān)合有預伏短路故障的線路時，繼電保護裝置會快速動作，指令操動機構(gòu)立即自動分閘，這時若合閘命令尚未解除，斷路器會再次合閘于故障線路，如此反復會造成斷路器多次合分短路電流，使觸頭嚴重燒傷，甚至引起斷路器爆炸事故。

自由脫扣：是指操動機構(gòu)在合閘過程中接到分閘命令時，機構(gòu)將不再執(zhí)行合閘命令而立即分閘，這樣就避免了跳躍。分閘后能自動恢復到準備合閘的位置

例如：分、合閘位置閉鎖；高、低氣壓（液壓）閉鎖；彈簧操動機構(gòu)中合閘彈簧的位置閉鎖操動機構(gòu)：獨立于斷路器本體以外的對斷路器進行操作的機械操動裝置。其主要任務(wù)是將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成機械能，使斷路器準確地進行分、合閘操作。（一）操動系統(tǒng)：

包括操動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、提升機構(gòu)，緩沖裝置和二次控制回路等幾個部分。操動機構(gòu)的基本構(gòu)成：操作能源系統(tǒng)、分閘與合閘控制系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及輔助裝置四個部分。第56頁/共116頁一、操動系統(tǒng)概述2、操動機構(gòu)的種類

（1）手動操動機構(gòu)（2）電磁操動機構(gòu)（3）彈簧操動機構(gòu)（4）液壓操動機構(gòu)（5）氣動操動機構(gòu)

直接用人力關(guān)合斷路器的機構(gòu)，用于12kV及以下短路容量很小的地方

靠直流螺管電磁鐵產(chǎn)生的電磁力進行合閘，以儲能彈簧分閘的機構(gòu)。用于110kV及以下的斷路器。

以氣體儲能，以高壓油推動活塞進行分、合閘操作的機構(gòu)。用于110kV及以上電壓等級的斷路器，特別是超高壓斷路器

以壓縮空氣推動活塞進行分、合閘操作的機構(gòu)，或者僅以壓縮空氣進行單一的分、合操作，而以儲能彈簧進行對應(yīng)的合、分操作的機構(gòu)。用于220kV及以下電壓等級的斷路器，特別適宜于壓縮空氣斷路器或有空壓設(shè)備的地方。

以儲能彈簧為動力對斷路器進行分、合閘操作的機構(gòu)。用于220kV及以下電壓等級的斷路器。第57頁/共116頁一、操動系統(tǒng)概述12345操動機構(gòu)用漢語拼音首位字母C表示操動方式的拼音首位字母：S—手動，D－電磁，J－電動機，T－彈簧，Q－氣動，Y－液壓，Z－重錘設(shè)計系列順序號其他標志，如G－改進型，X－操動機構(gòu)帶箱子特征數(shù)字,一般電磁、液壓、彈簧、手動等機構(gòu)以其能保證的最大合閘力矩為特征數(shù)字；氣動機構(gòu)以其活塞直徑（mm）為特征數(shù)字

例如：CD2為電磁式操動機構(gòu)，設(shè)計序號為2；CY3為液壓操動機構(gòu)，設(shè)計序號為3。3、操動機構(gòu)的型號第58頁/共116頁一、操動系統(tǒng)概述（二）傳動系統(tǒng)是操動機構(gòu)的做功元件與動觸頭之間相互聯(lián)系的紐帶，通過傳遞能量和改變運動方向使高壓斷路器完成分、合閘的操作。1.傳動系統(tǒng)的作用和組成傳動系統(tǒng)的組成：主要由傳動元件、提升機構(gòu)、和傳動機構(gòu)三部分組成。

傳動元件由連桿機構(gòu)或液壓、氣動傳動機構(gòu)等構(gòu)成，通過傳動機構(gòu)與斷路器的提升桿相連。

傳動機構(gòu)是連接操動機構(gòu)與提升機構(gòu)的中間環(huán)節(jié)，起改變運動方向，增加行程并向斷路器傳遞能量的作用。

操提升機構(gòu)是帶動斷路器動觸頭按一定軌跡運動的機構(gòu)，它將傳動機構(gòu)的運動變?yōu)閯佑|頭的直線或近似直線運動，使斷路器分、合閘，所以也叫變直機構(gòu)。

第59頁/共116頁一、操動系統(tǒng)概述2.傳動系統(tǒng)的分類（1）機械傳動方式。（2）壓縮空氣傳動方式。（3）液壓傳動方式。（4）氣壓機械混合傳動方式。（5）液壓機械混合傳動方式。

有杠桿、連桿機構(gòu)、凸輪、齒輪等傳動方式，其中以連桿機構(gòu)使用最廣泛。用于高壓空氣斷路器及氣動機構(gòu)用于液壓操動機構(gòu)中用于壓縮空氣斷路器和少油斷路器用于少油及SF6斷路器中第60頁/共116頁一、操動系統(tǒng)概述3.連桿機構(gòu)

連桿機構(gòu)的常用類型：（1）四連桿機構(gòu)

（2）搖桿滑塊機構(gòu)

（3）準確橢圓機構(gòu)（4）近似橢圓機構(gòu)

（5）五連桿機構(gòu)

（6）連桿式脫扣機構(gòu)

1）折桿式脫扣機構(gòu)

2）鎖鉤式脫扣機構(gòu)

3）滾輪鎖扣式脫扣機構(gòu)

由三根活動連桿和一根固定連桿共組成，O1與O2為固定軸銷，A、B為可動軸銷，連桿AB、AOl、BO2為能往復擺動或轉(zhuǎn)動可動的連桿，O1O2可視為一根固定連桿。其中連桿AOl、BO2常稱為拐臂，簡稱為臂，連桿AB簡稱為桿。

是四連桿機構(gòu)的一種變形，常用作變直機構(gòu)。O為固定軸銷，它沒有從動臂，但有導向裝置。當臂OA繞O搖動時，軸銷B和滑塊在導軌中作直線滑動。O為固定軸，且AB=AC=AO。C點在導軌內(nèi)作直線運動，BC是連桿，B端限制在直線導軌里滑動。當滑塊C在導軌中運動時，推動A點繞O旋轉(zhuǎn)，這時B點作經(jīng)過軸O的直線運動，而BC桿上除了A、B、C三點的其他任意點均作橢圓運動，故稱準確橢圓直線機構(gòu)。

將C點改在繞O2擺動的搖桿端點上，這時若搖桿O2C擺動不大，則C點軌跡為近似直線，B點的軌跡也變?yōu)榻浦本€，而BC桿上除A點以外其他點的運動變?yōu)榻茩E圓。

有兩個拐臂和兩個連桿。其特點是主動臂與從動臂間沒有確定的運動特點，即主動臂轉(zhuǎn)過某一角度時，從動臂轉(zhuǎn)過的角度可大可小，五連桿機構(gòu)不能作傳動機構(gòu)，可在操作中用來實現(xiàn)自由脫扣。

折桿式脫扣機構(gòu)由連桿4、5、6組成。當操動機構(gòu)接到分閘信號后，分閘電磁鐵通電，電磁力F2推動C點向上運動脫離死區(qū)后，斷路器在分閘彈簧作用下自動分閘。

斷路器在合閘位置時，分閘力產(chǎn)生的力矩M作用在連桿2上，由于鎖鉤l的阻擋，連桿2不能被力矩M推動，因而可使斷路器維持在合閘位置。斷路器接到分閘信號后，分閘電磁鐵通電，電磁力F推動銷鉤反時針方向運動，當銷鉤抬起一定距離后，連桿2在力矩M的作用下，使斷路器分閘。

斷路器在合閘位置時，滾輪1被鎖扣鎖住，使斷路器保持在合閘位置。當操動機構(gòu)接到分閘信號后，分閘電磁鐵通電，電磁力F推動鎖扣2向順時針方向轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)出死區(qū)后，滾輪才能向順時針方向轉(zhuǎn)動，斷路器分閘。第61頁/共116頁一、操動系統(tǒng)概述（三）緩沖裝置1.緩沖裝置的作用吸收沖擊力，減少撞擊，避免零部件變形，改變速度特性2.緩沖裝置的類型

油緩沖器彈簧緩沖器氣體緩沖器橡皮緩沖器

1－油缸；2－活塞；3－撞桿；4－返回彈簧5－端蓋1－彈簧；2－導桿；3－底座；4－撞桿

油緩沖器一般用作分閘緩沖器，當高速運動的部件撞擊到緩沖器活塞上的撞桿后，使油流受阻，對活塞底部產(chǎn)生壓力，阻礙活塞向下運動，形成對運動部件的緩沖。

彈簧緩沖器多用作合閘緩沖器，利用運動部件撞擊并壓縮彈簧來吸收運動部件的動能而產(chǎn)生緩沖，其制動力與彈簧的壓縮行程成正比。

多用于壓縮空氣斷路器及SF6斷路器中，原理與油緩沖器類似。

一般用在緩沖能量不大的地方。在受到運動部件的撞擊后，其動能消耗到壓縮橡皮上，產(chǎn)生緩沖。第62頁/共116頁二、電磁操動機構(gòu)（CDl7型）

1.結(jié)構(gòu)和特點電磁操動機構(gòu)由作功元件（電磁系統(tǒng)）、連板系統(tǒng)、合閘維持、脫扣裝置和緩沖系統(tǒng)等幾部分組成。

CDl7型電磁操動機構(gòu)是專為ZN28－12型真空斷路器設(shè)計的操動機構(gòu)。采用平面五連桿機構(gòu)，半軸脫扣，具備自由脫扣功能，脫扣功率小。機構(gòu)左側(cè)裝有輔助開關(guān)，右側(cè)裝有分閘電磁鐵，機構(gòu)下部為合閘電磁鐵。合閘電磁鐵下部由鑄鐵座和調(diào)整緩沖墊組成，座上裝有合閘手柄供檢修手動合閘用，橡膠調(diào)整緩沖墊不僅可起鐵心緩沖作用，并可用于調(diào)整鐵心頂桿與輪之間隙，以調(diào)整合閘速度。2.動作原理1—頂桿；2—滾輪；3—環(huán)；4—支架；5—連桿；6－輸出軸；7—半軸；8—扣板；9—連板（a）分閘狀態(tài)；（b）合閘過程；（c）合閘到頂點位置；（d）合閘狀態(tài)；（e）分閘過程；（f）自由脫扣狀態(tài)第63頁/共116頁三、彈簧操動機構(gòu)（CT20－1XP型）

1.結(jié)構(gòu)和特點結(jié)構(gòu)：合閘儲能部分、傳動部分、控制部分特點：（1）成套性強，性能穩(wěn)定，運行可靠。（2）不需大功率的儲能源，可手動儲能。（3）適用于各種場合。（4）動作時間快，縮短合閘時間。（5）結(jié)構(gòu)復雜，機械工藝高，合閘沖擊力大，要有緩沖裝置。2.動作原理（1）儲能：利用電動機對合閘彈簧儲能，并由合閘掣子保持。（2）合閘：在斷路器合閘操作時，利用合閘彈簧釋放的能量操動斷路器合閘，與此同時，對分閘彈簧儲能，并由分閘掣子保持；（3）分閘：斷路器分閘操作時，利用分閘彈簧釋放的能量操動斷路器分閘。（a）合閘位置（合閘彈簧儲能狀態(tài)）；（b）分閘位置（合閘彈簧儲能狀態(tài)）；（c）合閘位置（合閘彈簧釋放狀態(tài)）l－凸輪；2－分閘彈簧；3－棘輪；4－棘輪軸；5－合閘彈簧；6－儲能保持掣子；7－合閘掣子；8－合閘電磁鐵；9－掣子；10－分閘電磁鐵；11－鐵心；12－分閘掣子；13—合閘保持掣子；14、18－拐臂；15－拐臂軸；16－棘爪；17－棘爪軸；18－拐臂第64頁/共116頁四、液壓操動機構(gòu)

1.結(jié)構(gòu)和特點2.液壓操動機構(gòu)的工作原理3.液壓操動機構(gòu)的閉鎖防護功能（1）油泵超時運轉(zhuǎn)閉鎖功能。（2）防慢分閉鎖功能。1）電氣閉鎖。2）慢分閥。3）機械法。（3）油壓低閉鎖功能。

液壓機構(gòu)：利用高壓壓縮氣體（氮氣）作為能源，液壓油作為傳遞能量的媒介，注入帶有活塞的工作缸，推動活塞作功，使斷路器進行合閘和分閘的機構(gòu)。

主要結(jié)構(gòu)：儲能元件、控制元件、操動（執(zhí)行）元件、輔助元件、電氣元件。

優(yōu)點：輸出功率大，時延小、動作快，負載特性配合好，噪聲小，速度易調(diào)整，可靠性高，維修方便等。缺點：加工工藝要求高，如果制造或裝配不良，容易滲漏油，速度特性易受環(huán)境溫度的影響。

液壓操動機構(gòu)采用差動原理，利用同一工作壓力的高壓油作用在活塞兩側(cè)的不同截面上產(chǎn)生作用力差，從而使活塞運動來驅(qū)動斷路器進行分合閘操作。一般在分閘側(cè)常充有高壓油，而在合閘側(cè)則由閥系統(tǒng)進行控制，只有在合閘操作及合閘位置時才充入高壓油，在分閘位置時與低壓油箱連通。

機械能是儲存在儲壓筒內(nèi)，儲壓筒儲存能量的方式：①利用氮氣來儲存能量。②彈簧儲能方式。第65頁/共116頁四、液壓操動機構(gòu)4.CY型液壓操動機構(gòu)5.集成化液壓操動機構(gòu)6.彈簧貯能液壓機構(gòu)特點：1）氮氣貯能改彈簧貯能；高壓區(qū)集中，結(jié)構(gòu)緊湊；2）機械方法操作溢油閥；可靠的靜密封減少環(huán)境污染；3）機械位置指示清晰，工作活塞及彈簧貯能狀態(tài)外部可觀；4）輸出功率大，噪聲小，維修方便；5）安裝方法簡單，維護工作量小。機構(gòu)主要由機構(gòu)箱、儲壓筒、閥系統(tǒng)、工作缸、油泵、控制板等組成。l、4、6、8、9、11、2l、25、26－管道；2－過濾油；3－油泵；5、17－逆止閥；7－儲壓筒；l0－管接頭；12－一級控制閥；l3－工作缸；14－活塞；15－一級啟動閥；16－泄油孔；18－二級啟動閥；19－二級閥鋼球；20、24－排油孔；22－分閘閥鋼球；23－保持閥；27－合閘電磁鐵；28－分閘電磁鐵；29－電觸點壓力表；30－微動開關(guān)；31－輔助開關(guān)；32－高壓放油閥

集成化液壓操動機構(gòu)是為滿足斷路器需要操動機構(gòu)提供較小操作功率而設(shè)計的，它不僅體積縮小，且實現(xiàn)了功能元件的模塊化。1—工作缸；2－活塞；3－換向閥；4－液泵組件；5－液壓泵；6－油箱；7－電動機；8－油位計；9－安全閥；10－蓄能器；11－高壓氮氣；12－油壓開關(guān)；13－油壓表；14－分閘線圈；15－合閘線圈；16－分合指示器17－斷路器1－盤形彈簧柱；2－固定皮革；3－高壓部件；4－控制閥；5－油泵；6－電動機；7－壓力釋放螺栓；8－耦合器；9－連接法蘭；10－外罩；11－油量表；12－斷路器位置指示器；13－連接插座AHMA彈簧貯能液壓操動機構(gòu)第66頁/共116頁五、壓縮空氣操動機構(gòu)1.結(jié)構(gòu)和特點由制動閥、合閘線圈、分閘線圈和合閘彈簧、緩沖器、分閘保持掣子、脫扣器、壓縮空氣罐、凸輪等以及其它零部件組成。特點：結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，易損件少；無慢分和慢合的問題；機械壽命長；10000次不更換零件；機構(gòu)緩沖性能好；防“跳躍”措施好；機械特性穩(wěn)定；減少了設(shè)備投資和檢修工作量。2.動作原理第67頁/共116頁六、新型操動機構(gòu)

1.永磁操動機構(gòu)2.電動機操動機構(gòu)

優(yōu)點：（1）零件少，可靠性高，無須維修；（2）省電，供電可靠；（3）利用二次無觸點電氣回路；（4）新材料、新元件；（5）提高可靠性；（6）動作速度快，關(guān)合能力強；（7）可動部件少，機械壽命長。

永磁操動機構(gòu)利用電磁鐵操動，永久磁鐵鎖扣，電容器儲能，電子器件控制等用于真空斷路器的操動機構(gòu)。

永磁機構(gòu)大致可分三種：雙線圈式永磁機構(gòu)、單線圈式永磁機構(gòu)及分磁路式永磁機構(gòu)。不足：它將彈簧機構(gòu)的機械問題變成了電氣電子問題。

基本原理:一臺用電子器件控制的電動機，去直接操動斷路器的操作桿。組成:能量緩存單元、充電單元、變換器單元、控制單元、電動機與解算器單元及輸入/輸出單元。電動機由能量緩存單元經(jīng)變換器供電，能量緩存單元由充電單元（電源單元）來充電?；谖⑻幚砥鞯目刂茊卧刂扑俣群捅O(jiān)視。電動機操動機構(gòu)的操動通過輸入/輸出（I/O）來實現(xiàn)。第68頁/共116頁思考習題思考習題1.斷路器操動機構(gòu)應(yīng)具有哪些基本功能？2.連桿機構(gòu)有哪些種類？在操動機構(gòu)中有何作用？3.操動機構(gòu)的緩沖裝置有何作用？有哪些種類？4.操動機構(gòu)有哪些類型？各有何特點？第69頁/共116頁本節(jié)結(jié)束！第70頁/共116頁第六章高壓開關(guān)電器第六節(jié)隔離開關(guān)第71頁/共116頁教學內(nèi)容本節(jié)教學內(nèi)容一．隔離開關(guān)的基本知識二．隔離開關(guān)的主要結(jié)構(gòu)類型三．隔離開關(guān)的使用知識首頁第72頁/共116頁一、隔離開關(guān)的基本知識隔離開關(guān)又名隔離刀閘，是高壓電氣裝置中保證工作安全的開關(guān)電器。高壓隔離開關(guān)在分閘狀態(tài)有明顯的間隙，并具有可靠的絕緣，在合閘狀態(tài)能可靠的通過正常工作電流和短路電流。它沒有專門的滅弧裝置，不能用來開斷負荷電流和短路電流，隔離開關(guān)通常與斷路器配合使用。第73頁/共116頁一、隔離開關(guān)的基本知識1．隔離開關(guān)的作用隔離電源：電氣設(shè)備檢修時，用隔離開關(guān)將需要檢修的電氣設(shè)備與帶電的電源隔離，形成明顯可見的斷開點，以保證檢修人員和設(shè)備的安全。倒換線路或母線：用隔離開關(guān)將電氣設(shè)備或線路從一組母線切換到另一組母線上。關(guān)合與開斷小電流電路：關(guān)合和開斷電壓互感器、避雷器電路；電容電流；空載電力線路；空載變壓器等。第74頁/共116頁一、隔離開關(guān)的基本知識12kV的隔離開關(guān)，容許關(guān)合和開斷5km以下的空載架空線路；40.5kV的隔離開關(guān)，容許關(guān)合和開斷10km以下空載架空線路和1000kVA以下的空載變壓器；126kV的隔離開關(guān)，容許關(guān)合和開斷320kVA以下的空載變壓器。第75頁/共116頁一、隔離開關(guān)的基本知識2、對隔離開關(guān)的基本要求：