斷路器基礎知識

4.10斷路器

考試大綱10.1掌握斷路器的作用、功能、分類10.2了解斷路器的主要性能與參數(shù)的含義10.3了解斷路器常用的滅弧方法10.4了解斷路器的運行和維護工作要點10.1.1斷路器的作用

高壓斷路器在正常運行時用它接通或切斷負荷電流；在電氣設備或線路發(fā)生短路故障或嚴重過負荷時，由繼電保護裝置控制其自動迅速地切斷故障電流，切斷發(fā)生短路故障的設備或線路，以防止擴大事故范圍。

10.1.2斷路器的功能

斷路器開斷電路時，充分利用交流電弧電流每半周過零一次自然熄弧的特點，加強去游離使電弧不再復燃。其介質(zhì)強度恢復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)。10.1.3斷路器的分類

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型號特征額定斷流容量，MVAS─少油斷路器額定電流，AD─多油斷路器派生標志K─空氣斷路器C─帶有手車裝置Q─產(chǎn)氣斷路器G─改進型Z─真空斷路器D─帶有電磁操作結構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安裝條件設計序號N─戶內(nèi)W─戶外10.1.3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絕緣材料來絕緣，滅弧方式多為橫向吹動電弧。3．空氣斷路器：利用壓縮空氣的吹動來熄滅電弧的。和控制斷路器的分合闡動作。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：當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，滅弧時間一般只有半個周波。10.2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期工作的標準電壓（對三相系統(tǒng)指線電壓）。電力系統(tǒng)在運行中允許有±5％的波動，斷路器必須適應在電壓變化范圍內(nèi)能長期工作，為此斷路器出廠時都以最高工作電壓進行鑒定。如：對3～220kV范圍內(nèi)，其最高工作電壓較額定電壓約高15％左右；對330kV以上，規(guī)定最高工作電壓較額定電壓高10%。10.2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期通過此電流時，斷路器無損傷，且各部分發(fā)熱不超過長期工作時最高允許發(fā)熱溫度。我國規(guī)定額定電流為：200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A。10.2斷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，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。它是標志斷路器開斷能力的一個重要參數(shù)。我國規(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。10.2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。三相電路的額定斷流容量，以（MVA）表示。我國根據(jù)國際電工委員會（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)，而斷流容量僅作為描述斷路器特性的一個數(shù)值。10.2斷路器的主要性能與參數(shù)3．關合能力說明斷路器關合短路故障能力的參數(shù)為額定關合電流。其數(shù)值以關合操作時，瞬態(tài)電流第一個大半波峰值來表示，制造部門對關合電流一般取額定開斷電流的倍即（4-10-1）式中——額定關合電流，kA；——額定開斷電流，kA。斷路器關合短路電流的能力除與滅弧裝置性能有關外，還與斷路器操動機構的合閘功率的大小有關。10.2斷路器的主要性能與參數(shù)4．耐受性能斷路器應具有足夠的耐受短時短路電流作用的能力，簡稱耐受能力。（1）短時熱電流（熱穩(wěn)定電流）在規(guī)定的時間內(nèi)（規(guī)定標準時間為2s，需要大于2s時推薦4s）斷路器在合閘位置，可能經(jīng)受的短時熱電流有效值（kA），稱為短時熱電流（或短時耐受電流），斷路器標準中規(guī)定（4-10-2）短時熱電流通過斷路器時，各零部件的溫度不應超過短時發(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行的異?，F(xiàn)象。允許發(fā)熱最高溫度數(shù)值隨材料而異。10.2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穩(wěn)定電流，即在規(guī)定的使用條件和性能下，斷路器在合閘位置時所能經(jīng)受的電流峰值。它與關合電流不同的是，峰值耐受電流是斷路器處于合閘位置時通過的短路電流，而關合電流則是由于斷路器關合短路故障所產(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)生電動力的耐受性能，它決定斷路器的導電部分和絕緣支撐件的機械強度以及觸頭的結構形式。10.2斷路器的主要性能與參數(shù)5．操作性能（1）全開斷時間是指斷路器接到分閘命令瞬間起到電弧熄滅為止的時間間隔。即（4-10-4）式中——全開斷時間，s；——分閘時間，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間間隔，亦稱為斷路器固有分閘時間；——燃弧時間，s；是指某一相首先起弧瞬間到所有相電弧全部熄滅的時間間隔。10.2斷路器的主要性能與參數(shù)全開斷時間是說明斷路器開斷過程快慢的主要參數(shù)，它直接影響故障對設備的損壞程度、故障范圍、傳輸容量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。斷路器開斷時間示意圖

（2）合閘時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間稱為合閘時間。

10.2斷路器的主要性能與參數(shù)6．自動重合閘性能

自動重合閘的操作循環(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間，稱為無電流間隔時間，一般為0.3s或0.5s；為強送電時間，一般為180s。斷路器開斷時間與無電流間隔時間之和稱為自動重合閘時間。金屬短接時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間。10.3滅弧方法

當高壓斷路器開斷高壓有載電路時之所以產(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。當分斷的觸頭間存在足夠大的外施電壓條件下，電路電流也達到最小生弧電流時，會因強烈的游離而產(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)是半個周期要經(jīng)過零值一次，而電流過零時，電弧要暫時熄滅。因此，大多數(shù)交流開關電器的滅弧方法中，都利用了交流電流過零時電弧暫時熄滅這一特性。

10.3滅弧方法1．速拉滅弧當交流電流經(jīng)過零值的瞬間，拉大觸頭間距離，當觸頭間所加電壓不足以擊穿其間距時，電弧就不會重新點燃。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強力的跳脫彈簧來加快觸頭分開的速度。

10.3滅弧方法2．吹弧滅弧法利用外力（如氣流、油流或電磁力）來吹動電弧，使電弧加速冷卻，同時拉長電弧，降低電弧中的電場強度，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

10三.3三滅弧三方法當?shù)腿龎旱度_關三迅速三拉開三刀闡三時，三不僅三迅速三拉長三了電三弧，三同時三使本三身回三路電三流產(chǎn)三生的三電動三力作三用于三電弧三，吹三動電三弧，三使其三拉長三電弧三直到三電弧三熄滅三。如果三開關三利用三專門三吹弧三線圈三來吹三動電三弧，三使電三弧移三動，三電弧三移動三的力三實際三上是三電弧三電流三在線三圈磁三場中三產(chǎn)生三的電三動力三。也有三的開三關利三用鐵三磁物三質(zhì)（三鋼片三等）三，來三吸動三電弧三。10三.3三滅弧三方法3．三冷卻三滅弧三法降低三電弧三的溫三度，三使正三負離三子的三復合三增強三，有三助于三電弧三迅速三熄滅三，這三是一三種基三本的三滅弧三方法三。4．三短弧三滅弧三法利用三金屬三片將三長弧三切成三若干三短弧三，則三電弧三上的三壓降三將近三似地三增大三若干三倍。三當外三施電三壓小三于電三弧上三的壓三降時三，則三電弧三就不三能維三持而三迅速三熄滅三。通三常采三用鋼三滅弧三柵，三讓電三弧進三入鋼三片，三一是三利用三了電三動力三吹弧三，二三是利三用了三鐵磁三吸弧三，同三時鋼三片對三電弧三還有三冷卻三作用三。10三.3三滅弧三方法5．三狹縫三滅弧三法電弧三在固三體介三質(zhì)所三形成三的窄三溝內(nèi)三燃燒三，將三電弧三冷卻三，同三時電三弧在三狹縫三窄溝三中燃三燒，三壓力三增大三，有三利于三電弧三的熄三滅。三有的三熔絲三在熔三管內(nèi)三充填三石英三砂，三就是三利用三這種三狹溝三滅弧三原理三，還三有一三種用三耐弧三的絕三緣材三料（三陶瓷三類）三制成三滅弧三柵，三也是三利用三了這三種滅三弧原三理。10三.3三滅弧三方法6．三真空三滅弧三法真空三具有三較高三的絕三緣強三度，三如果三將開三關觸三頭裝三置置三于真三空容三器，三則在三電流三過零三時，三即能三熄滅三電弧三。為三防止三產(chǎn)生三過電三壓，三應當三不使三觸頭三分開三時，三電流三突變?nèi)秊榱闳?。一三般應三在觸三頭間三產(chǎn)生三少量三金屬三蒸汽三，形三成電三弧通三道。三當交三流電三流自三然下三降過三零前三后，三這些三等離三子態(tài)三的金三屬蒸三汽便三在真三空中三迅速三飛散三而熄三滅電三弧。10三.4三.1三高壓三斷路三器的三操作三要求1．三正常三操作三的要三求（1三）新三裝或三大修三后的三斷路三器，三投運三前必三須驗三收合三格才三能施三加運三行電三壓。（2三）斷三法器三的分三、合三閘指三示器三應指三示正三確，三且與三當時三實際三運行三相符三。（3三）斷三路器三接線三板的三連接三處或三其它三必要三的地三方應三有監(jiān)三視運三行溫三度的三措施三，如三示溫三蠟片三等。（4三）斷三路器三金屬三外殼三接地三良好三且有三明顯三的接三地標三志，三接地三體的三截面三積符三合規(guī)三程要三求。（5三）油三斷路三器的三油色三應正三常，三油位三應在三油位三指示三的上三、下三限油三位監(jiān)三視線三中，三絕緣三油牌三號和三性能三應滿三足當三地最三低氣三溫的三要來三，油三質(zhì)合三格。（6三）六三氟化三硫斷三路器三，為三監(jiān)視三其氣三體壓三力，三應裝三有密三度繼三電器三或壓三力表三，并三附有三壓力三表和三壓力三溫度三關系三曲線三，其三有SF6氣體三補氣三接口三。（7三）真三空斷三路器三應配三有限三制操三作過三電壓三的保三護裝三置。10三.4三2.三斷三路器三操作三機構三的要三求（1三）操三作機三構動三作電三壓應三滿足三：低三于額三定電三壓的三30三％時三不動三作；三高于三額定三電壓三的6三5％三時可三靠動三作。（2三）機三構箱三應具三有防三塵、三防潮三、防三小動三物進三入及三通風三措施三，液三壓與三氣動三機構三應有三加熱三裝置三和恒三溫控三制措三施。（3三）電三磁操三作機三構的三合閘三電源三應保三持穩(wěn)三定。三運行三中電三源電三壓如三有變?nèi)?，三其電三壓不三低于三額定三電壓三的8三0％三，最三高不三得高三于額三定電三壓的三11三0％三。（4三）液三壓操三作機三構應三具有三防“三失壓三慢分三”裝三置，三并用三有防三“失三壓慢三分”三的機三構卡三具。三所謂三“失三壓慢三分”三是指三液壓三操作三機因三某種三原因三壓力三降到三零，三然后三重新三啟動三油泵三打壓三時，三造成三斷路三器緩三慢分三閘、三采用三液壓三或氣三動機三構時三，其三工作三壓力三大于三1MP三a（表壓三）時三，應三有壓三力釋三放裝三置。（5三）彈三簧操三作機三構在三斷路三器合三閘釋三放能三量后三，應三能自三動再三次儲三能。10三.4三.1三高壓三斷路三器的三操作三要求3．三故障三狀態(tài)三下的三操作三要求三：（1三）斷三路器三在運三行中三，由三于某三種原三因造三成油三斷路三器嚴三重缺三油，三六氟三化硫三斷路三器氣三體壓三力異三常（三如突三然降三至零三等）三，嚴三禁對三斷路三器進三行停三、送三電操三作，三應立三即斷三開故三障斷三路器三的控三制電三源，三及時三采取三措施三，將三故障三斷路三器退三出運三行。（2三）分三相操三作的三斷路三器操三作時三，發(fā)三生非三全相三合閘三，應三立即三將已三合上三相拉三開，三重新三操作三合閘三一次三，如三仍不三正常三，則三應拉三開合三上相三后匯三報，三上級三派員三處理三。當三發(fā)生三非全三相分三閘時三，應三立即三拉開三故障三開關三控制三電源三，手三動操三作將三拒動三相分三閘。（3三）嚴三禁將三有拒三跳或三合閘三不可三靠的三斷路三器投三入運三行。10三.4三.2三高壓三斷路三器的三異常三運行1.三油斷三路器（1三）油三斷路三器聲三音異三常（2三）油三斷路三器油三位異三常（3三）油三斷路三器油三質(zhì)發(fā)三黑（4三）斷三路器三過熱（5三）跳三合閘三線圈三冒煙（6三）斷三路器三跳合三閘不三同期10三.4三.2三高壓三斷路三器的三異常三運行2．三真空三斷路三器常三見異三常運三行（1三）電三動合三不上三閘（2三）合三閘合三空（3三）電三動不三脫扣（4三）分三合閘三不可三靠（5三）合三閘線三圈燒三毀（6三）分三閘線三圈燒三毀（7三）輔三助開三關燒三毀10三.4三.2三高壓三斷路三器的三異常三運行3．三六氟三化硫三斷路三器常三見異三常運三行（1三）泄三漏氣三體（2三）閃三絡放三電。（3三）分三合閘三不可三靠10三.4三.3三高壓三斷路三器的三故障1．三應停三電處三理的三情況（1三）嚴三重漏三油，三油標三管中三已看三不見三油位三。（2三）本三體或三連接三處過三熱變?nèi)蛉裏t三。（3三）支三持絕三緣子三斷裂三或套三管炸三裂。（4三）絕三緣子三嚴重三放電三。（5三）SF6斷路三器的三氣體三壓力三值低三于閉三鎖值三。（6三）液三壓機三構的三壓力三值低三于閉三鎖值三。（7三）彈三簧機三構和三彈簧三拉力三不夠三，閉三鎖信三號不三能復三歸。（8三）氣三動機三構的三氣壓三低于三閉鎖三值。10三.4三.3三高壓三斷路三器的三故障2．三10三～3三5kV的少三油斷三路器三合閘三后支三持絕三緣子三斷裂3．三10三～3三5kV的少三油斷三路器三拉桿三絕緣三子斷三裂或三拉桿三銷子三脫落4．三油斷三路器三嚴重三缺油5．三油斷三路器三著火6．三斷路三器誤三跳閘7．三斷路三器拒三絕合三閘8．三真空三斷路三器真三空度三下降9．SF6斷路三器漏三氣10三．操三作機三構故三障10三.5三低壓三斷路三器10三.5三低壓三斷路三器1．三種類（1三）萬三能式三斷路三器（2三）塑三料外三殼式三斷路三器（3三）電三動斥三力式三限流三斷路三器（4三）剩三余電三流保三護斷三路器（5三）直三流快三速斷三路器（6三）滅三磁斷三路器10三.5三低壓三斷路三器表示低壓斷路器性能的主要指標有分斷能力和保護特性。分斷能力是指開關在指定的使用和工作條件及在規(guī)定的電壓下接通和分斷的最大電流值（kA）。保護特性主要分為過電流保護、過載保護和欠電壓保護三種。10三.5三低壓三斷路三器（1三）額三定電三壓斷路三器的三額定三電壓三應大三于線三路額三定電三壓。三主要三是交三流3三80V或直三流2三20V的供三電系三統(tǒng)。三按線三路額三定電三壓進三行選三擇時三應滿三足下三列條三件：（4三-1三0-三5）式中三—三—低三壓斷三路器三的額三定電三壓，V；——線路三的額三定電三壓，V。10三.5三低壓三斷路三器（2三）額三定電三流斷路三器的三額定三電流三與過三電流三脫扣三器的三額定三電流三應大三于線三路計三算負三荷電三流。三當按三線路三的計三算電三流選三擇時三，應三能滿三足下三式：（4三-1三0-三6）式中三—三—低三壓斷三路器三的額三定電三流，A；——線路三的計三算電三流或三實際三電流三，A。如果三環(huán)境三溫度三低于三+4三0℃三，則三電器三產(chǎn)品三溫度三每低三1℃三，允三許電三流比三額定三電流三值增三加0三.5三%。三但增三加總三數(shù)不三得超三過2三0％三。10三.5三低壓三斷路三器斷路三器的三保護三定值（1三）長三延時三脫扣三器的三電流三整定三值，三動作三時間三可以三不小三于1三0s；長延三時脫三扣器三只能三作過三載保三護。（2三）短三延時三脫扣三器的三電流三整定三值，三動作三時間三約為三0.三1～三0.三4s；短延三時脫三扣器三可以三作短三路保三護，三也可三以作三過載三保護三。（3三）瞬三時脫三扣器三的電三流整三定值三，其三動作三時間三約為三0.三02s。瞬時三脫扣三器一三般用三作短三路保三護。10三.5三低壓三斷路三器（3三）瞬三時過三電流三脫扣三器的三整定三電流瞬時三脫扣三器的三動作三時間三為0三.0三2s左右三。瞬時三或短三時過三電流三脫扣三器的三整定三電流三應能三躲開三線路三的尖三峰電三流。1）三負載三是單三臺電三動機三，整三定電三流按三下式三計算（4三-1三0-三7）式中三——三瞬時三或短三時過三電流三脫扣三器整三定電三流值三，A；——可靠三系數(shù)三，對三動作三時間三大于三0.三02s的斷三路器三，K取1三.3三5，三對動三作時三間小三于0三.0三2s的斷三路器K取1.三7～三2.三0；——三電動三機的三起動三電流三，A。10三.5三低壓三斷路器2）三當配三電線三路不三考慮三電動三機的三起動三電流三時，三按下三式計三算整三定值（4三-1三0-三8）式中三—三—配三電線三路的三尖峰三電流，A；——可靠三系數(shù)三，一三般取三1.三35三。3）三當配三電線三路考三慮電三動機三的起三動電三流時三，按三下式三計算三整定三值（4三-1三0-三9）式中三—三—正三常工三作電三流和三可能三出現(xiàn)三的自三起動三電機的起三動電三流的三總和三，A。10三.5三低壓三斷路三器（3三）短時三過電三流脫三扣器三的整三定電三流確定三本級三斷路三器短三延時三過電三流脫三扣器三動作三電流三的整三定，三應與三下一三級開三關整三定電三流選三擇性三配合三。本三級動三作整三定電三流應三大于三或等三于下三一級三低壓三斷路三器短三延時三或瞬三時動三作整三定值三的1三.2三倍。三若下三一級三有多三條分三支線三，則三取各三分支三路低三壓斷三路器三中最三大整三定值三的1三.2三倍。10三.5三低壓三斷路三器（4三）長三延時三過電三流脫三扣器三整定三電流長延三時過三電流三脫扣三器整三定電三流應三大于三線路三中計三算電三流（4三-1三0-三9）式中三—三—過三電流三脫扣三器的三長延三時動三作整三定電流值，A；——可靠三系數(shù)三，一三般取三1.三1；——三線路三的計三算電三流，三單臺三電動三機是三指電動三機的三額定三電流三，A。10三.5三低壓三斷路三器校驗三一：三長延三時過三電流三脫扣三器在三配電三線路三過載三時的三可靠三性。三如對三電動三機進三行保三護，三則電三動機三在過三載三20三％時三應使三保護三裝置三動作三；校驗三二：三在配三電線三路出三現(xiàn)尖三峰負三荷時三或在三電動三機起三動時三，長三延時三過電三流脫三扣器三不誤三動。三脫扣三器在三3倍三整定三電流三值下三的可三返回三時間三，取三決于三線路三中尖三峰電三流的三持續(xù)三時間三，也三就是三線路三中最三大容三量的三異步三電動三機直三接起三動的三持續(xù)三時間三。一般三情況三下，三電動三機的三輕載三起動三時間三不超三過2三.5三～4s，電動三機滿三載起三動時三間不