斷路器培訓規(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 了解斷路器的運行和維護工作要點,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。,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

2、的特點，加強去游離使電弧不再復燃。其介質強度恢復主要由斷路器滅弧裝置和介質特性所決定。 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)。,斷路器的分類,- / 型號特征 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 派生標志 K─空氣斷路器 C─帶有手車裝置 Q─產氣斷路器 G─改進型 Z─真空斷路器

4、 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 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、相間及相對地絕緣介質。 2．少油斷路器：絕緣油只作滅弧介質。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。 5．磁吹式斷路器：

6、當電弧電流通過吹弧線圈以產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。,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，其最高工作電壓較額定

7、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%。,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。,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，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。,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。,,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

10、 （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。,,,,,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（規(guī)定標準時間為2s，需要大于2

11、s時推薦4s）斷路器在合閘位置，可能經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。,,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

12、，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

13、。,,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；

14、 ——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。,,,,,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

15、閘時間。,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。,,,滅弧方法,當高壓斷路器開斷高壓有

16、載電路時之所以產生電弧，原因在于觸頭本身及其周圍的介質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，其性質是半個周期要經過零值一次，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。,滅弧方法,1．速拉滅弧 當交流電流經過零值的

17、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。,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,滅弧方法,當?shù)蛪旱堕_關迅速拉開刀闡時，不僅迅速拉長了

18、電弧，同時使本身回路電流產生的電動力作用于電弧，吹動電弧，使其拉長電弧直到電弧熄滅。 如果開關利用專門吹弧線圈來吹動電弧，使電弧移動，電弧移動的力實際上是電弧電流在線圈磁場中產生的電動力。 也有的開關利用鐵磁物質（鋼片等），來吸動電弧。,滅弧方法,3．冷卻滅弧法 降低電弧的溫度，使正負離子的復合增強，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。當外施電壓小于電弧上的壓降時，則電弧就不能維持而迅速熄滅。通常采用鋼滅弧柵，讓電弧進入鋼片，一是利用了電動力吹弧，二是利用了鐵磁吸弧，同時鋼片對電弧還有冷卻作用。,滅弧方法,5．狹縫滅弧法 電弧在固體介質所形成的窄溝內燃燒，將電弧冷卻，同時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度，如果將開關觸頭裝置置于真空容器，則在電流過零時，即能熄滅電弧。為防止產生過電壓，應當不使觸頭分開時，電流突變?yōu)榱?。一般應在觸頭間產生少量金屬蒸汽，形成電弧通道。當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，投運前必須驗收合格才能施

21、加運行電壓。 （2）斷法器的分、合閘指示器應指示正確，且與當時實際運行相符。 （3）斷路器接線板的連接處或其它必要的地方應有監(jiān)視運行溫度的措施，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志，接地體的截面積符合規(guī)程要求。 （5）油斷路器的油色應正常，油位應在油位指示的上、下限油位監(jiān)視線中，絕緣油牌號和性能應滿足當?shù)刈畹蜌鉁氐囊獊?，油質合格。 （6）六氟化硫斷路器，為監(jiān)視其

22、氣體壓力，應裝有密度繼電器或壓力表，并附有壓力表和壓力溫度關系曲線，其有SF6氣體補氣接口。 （7）真空斷路器應配有限制操作過電壓的保護裝置。,高壓斷路器的操作要求,2. 斷路器操作機構的要求 （1）操作機構動作電壓應滿足：低于額定電壓的30％時不動作；高于額定電壓的65％時可靠動作。 （2）機構箱應具有防塵、防潮、防小動物進入及通風措施，液壓與氣動機構應有加熱裝置和恒溫控制措施。 （3）電

23、磁操作機構的合閘電源應保持穩(wěn)定。運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）液壓操作機構應具有防“失壓慢分”裝置，并用有防“失壓慢分”的機構卡具。所謂“失壓慢分”是指液壓操作機因某種原因壓力降到零，然后重新啟動油泵打壓時，造成斷路器緩慢分閘、采用液壓或氣動機構時，其工作壓力大于1MPa（表壓）時，應有壓力釋放裝置。 （5）彈簧操作機構在斷路器合閘釋放能量后，應能自動再

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

25、即拉開故障開關控制電源，手動操作將拒動相分閘。 （3）嚴禁將有拒跳或合閘不可靠的斷路器投入運行。,高壓斷路器的異常運行,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行,2．真空斷路器常見異常運行 （1

26、）電動合不上閘 （2）合閘合空 （3）電動不脫扣 （4）分合閘不可靠 （5）合閘線圈燒毀 （6）分閘線圈燒毀 （7）輔助開關燒毀,高壓斷路器的異常運行,3．六氟化硫斷路器常見異常運行 （1）泄漏氣體 （2）閃絡放電。 （3）分合閘不可靠,高壓斷路器的故障,1．應停電處理的情況 （1）嚴重漏油，油標管中已看不見油位。 （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）絕緣子嚴重放電。 （5）SF6斷路器的氣體壓力值低于閉鎖值。 （6）液壓機構的壓力值低于閉鎖值。 （7）彈簧機構和彈簧拉力不夠，閉鎖信號不能復歸。 （8）氣動機構的氣壓低于閉鎖值。,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．油斷路器嚴重缺油 5．油斷路器著火

28、 6．斷路器誤跳閘 7．斷路器拒絕合閘 8．真空斷路器真空度下降 9．SF6斷路器漏氣 10．操作機構故障,低壓斷路器,低壓斷路器用作交、直流線路的過載、短路保護，被廣泛應用于建筑照明、動力配電線路、用電設備作為控制開關和保護設備，也可用于不頻繁起動電動機以及操作或轉換電路。,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）電動斥力

29、式限流斷路器 （4）剩余電流保護斷路器 （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 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。,低壓斷路器,（1）額定電壓 斷路器的額定電壓應大于線路額定電壓。主要是交流

30、380V或直流220V的供電系統(tǒng)。按線路額定電壓進行選擇時應滿足下列條件： （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大于線路計算負荷電流。當按線路的計算電流選擇時，應能滿足下式：

31、（4-10-6）式中 ——低壓斷路器的額定電流，A； ——線路的計算電流或實際電流，A。 如果環(huán)境溫度低于+40℃，則電器產品溫度每低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,斷路器的保護定值 （1）長延時脫扣器的電流整定值，動作時間可以不小于10s；長延時脫扣器只能作過載保護。 （2）短延時脫扣器的電流整定值，動作時間約為0.1

32、～0.4s；短延時脫扣器可以作短路保護，也可以作過載保護。 （3）瞬時脫扣器的電流整定值，其動作時間約為0.02s。瞬時脫扣器一般用作短路保護。,低壓斷路器,（3）瞬時過電流脫扣器的整定電流 瞬時脫扣器的動作時間為0.02s左右。 瞬時或短時過電流脫扣器的整定電流應能躲開線路的尖峰電流。 1）負載是單臺電動機，整定電流按下式計算 （4-10-7）

33、式中 ——瞬時或短時過電流脫扣器整定電流值，A； ——可靠系數(shù)，對動作時間大于0.02s的斷路器，K 取1.35，對動作時間小于0.02s的斷路器K取 1.7～2.0； ——電動機的起動電流，A。,,,,,低壓斷路器,2）當配電線路不考慮電動機的起動電流時，按下式計算整定值

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）當配電線路考慮電動機的起動電流時，按下式計算整定值 （4-10-9）式中 ——正常工作電流和可能出現(xiàn)的自起動電機 的起動電流的總和，A。,,,,,,,低壓斷路器,（3）短時過電流脫扣器的整定電流

35、 確定本級斷路器短延時過電流脫扣器動作電流的整定，應與下一級開關整定電流選擇性配合。本級動作整定電流應大于或等于下一級低壓斷路器短延時或瞬時動作整定值的1.2倍。若下一級有多條分支線，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）長延時過電流脫扣器整定電流 長延時過電流脫扣器整定電流應大于線路中計算電流 （4-10-9）式中 ——過電流脫

36、扣器的長延時動作整定電 流值，A； ——可靠系數(shù)，一般取1.1； ——線路的計算電流，單臺電動機是指 電動機的額定電流，A。,,,,,低壓斷路器,校驗一：長延時過電流脫扣器在配電線路過載時的可靠性。如對電動機進行保護，則電動機在過載 20％時應使保護裝置動作； 校驗二：在配電線路出現(xiàn)尖峰負荷時或在電動機起動時，長延時過電流脫扣器不誤動

37、。脫扣器在3倍整定電流值下的可返回時間，取決于線路中尖峰電流的持續(xù)時間，也就是線路中最大容量的異步電動機直接起動的持續(xù)時間。 一般情況下，電動機的輕載起動時間不超過2.5～4s，電動機滿載起動時間不超過6～8s，個別電動機重載起動時間達15s。返回時間越小，說明線路電流大于長延時脫扣器整定電流值的倍數(shù)越高，保護裝置的動作越快。,低壓斷路器,（5）分斷能力 1）斷路器額定短路分斷能力應大于線路中最大短路電流。

38、 2）斷路器的額定極限短路分斷能力應大于斷路器額定運行短路分斷能力（對于直流電流線路，兩者的數(shù)值相同）。分斷能力是指低壓斷路器在規(guī)定的試驗（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。分斷能力用電流有效值（kA）表示。 3）斷路器額定運行短路分斷能力應大于線路中最大短路電流。 4）斷路器的額定短時耐受電流（0.5s、3s）應大于線路中短時持續(xù)短路電流。,低壓斷路器,當分斷能力不夠

39、，一般的線路，可用有填料式熔斷器（RT0）來替代低壓斷路器。對于特別重要的供電線路，應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作方向（極性）、短路電流上升率。 （8）剩余電流保護斷路器需選擇合理的剩余電流動作電流和剩余電流不動作電流。注意能否斷開短路電流，如不能斷開短路電流則需要適當?shù)娜蹟嗥髋浜鲜褂谩?（9）滅磁斷路

40、器選擇時需考慮發(fā)電機的強勵電壓、勵磁線圈的時間常數(shù)、放電電阻及斷開強勵電流的能力。,開關電器,真空斷路器結構與原理,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.真空斷路器的結構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（在運行過程中不低于10-2Pa）的高真空作為內絕緣和滅弧介質

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度。 真空間隙在某一電壓下?lián)舸状魏螅捎谟|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，擊穿電壓將會升高，這種象叫真空間隙的老化。這是真空間隙獨具的特點。 真空間隙的絕緣強度與很多因素有關，主要與真空間隙的長度、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。,▉ 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； 其二，觸頭表面結合不牢固的金屬團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極強，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 運動中帶電的金屬團粒與電極間形成強電場，此電場可使團粒和電極表面發(fā)射大量自由電子。當高速運

43、動的云時，使金屬原子電離產生帶電離子。離子的定向移動形成傳導電流。第三階段：形成陰極斑點 溫度極高，不斷蒸發(fā)金屬蒸汽，補充金屬蒸汽的損失，陰極斑點發(fā)射的電子又電離金屬蒸汽，補充離子的損失，觸頭間的預放電電流就轉變成自持的真空電弧。,3.真空電弧 （1）真空電弧的形成,結論,個電極過程。陰極斑點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,當電弧電流小于100A時，觸頭間只存在一束電弧，觸頭上只有一個陰極斑點，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)則的運動。當電弧電流大于100A、小于6kA時，陰極斑點會從一個分裂為若干個，并在陰極表面不斷向四周擴散，電態(tài)存在。擴散性電弧可以在交流電流過零時自動熄滅,當電極上電弧電流大于10kA時，陰極斑點受電磁力的作用相互吸引，使所有的陰極斑點集聚成一個運動速度緩慢的陰極斑點團(其直徑可達1～2cm)，形成單束大弧柱，且

45、電極強烈發(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、空斷路器的基本結構,,基本結構,▉ 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。滅弧室內有一對觸頭，分別焊接在各自的導電桿上，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的各種部件，而且當動、靜觸頭在斷開位置時起絕緣作用。因此，整個外殼通常由絕緣材料和金屬組成。對外殼的要求首先是氣密封要好

47、；其次是要有一定的機械強度；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時使觸頭作分合運動。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度降低和絕緣破壞，同時，也有利于熄弧后弧隙介質強度的迅速恢復。屏蔽罩還能起到使滅弧室內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，可能會出現(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，因此會發(fā)生過電壓；切斷電容性負載時的過電壓，這是因熄弧后間隙發(fā)生重擊穿而引起的。所以，真空斷路器的重擊穿幾率越小越好；高頻多次重燃過電壓，斷路器開斷感性電流

50、時，當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。當高頻分量的幅值很大時，受其影響，間隙被反復擊穿，使負載側的電壓不斷升高，從而產生較高的過電壓。,,▉ 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 在負載端并聯(lián)電容。既可以降低，也可減緩恢復電壓的上升陡度。 ③ 在負載端并聯(lián)電阻和電容。它不僅能降低截流過電壓及其上

51、升速度，而且在高頻重燃時可使 振蕩過程強烈衰減，對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,( 1 ) 觸頭開距小,動作快；(2)燃弧時間短，觸頭燒損輕；(3)壽命長，適于頻繁操作；(4)體積小，結構緊湊，真空滅弧室不需檢修，維修工作量??；(5)防火、防爆性

52、能好；(6)制造工藝復雜，造價高；(7)監(jiān)視真空度變化的簡易裝置尚未解決；（8）開斷小電流時，有可能產生較高的過電壓，需采取降低過電壓的措施。,,▉ 真空斷路器真空度檢查,①測量動、靜觸頭兩端的絕緣電阻。用1000V兆歐表，絕緣電阻應＞500MΩ；說明真空度良好。②耐壓試驗。動、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用真空度檢測儀檢查。,思考題,1.真空間隙獨具的特點是什么？真空間隙為什么具有優(yōu)良的滅弧

53、性能和絕緣性能？2.真空間隙的絕緣強度主要與什么因素有關？3.真空電弧的本質是什么？簡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。它無色、無味、無毒，不會燃燒，化學性能穩(wěn)定，常溫下與其它材料

54、不會產生化學反應。,SF6由鹵族元素中最活潑的氟原子與硫原子結合而成。分子結構是個完全對稱的八面體，硫原子居中，六個角上是氟原子，氟與硫原子間以共價鍵聯(lián)結，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參數(shù)來說明氣體所處的狀態(tài)，稱為三個狀態(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)間存在著簡單的關系，即理想氣體的狀態(tài)方程P= γRTSF6氣體的分子質量大，分子間的相互作用顯著。當氣體壓力高于0.3MPa時，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，氣體的壓力變化特性不再符合式理想氣體的狀態(tài)方程。要準確地計算SF6氣體狀態(tài)參數(shù)間的關系，可采用比較實用的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45.6°C，說明常溫下只要SF6氣體壓力足夠高就會液化。 SF6氣體能否液化決定于其飽和蒸汽壓力。當氣體壓力高于其飽和蒸汽壓力時，氣體就液化。,（2）六氟化硫氣體的導熱率,SF6導熱性能不如空氣，其熱導率比空氣低，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，再考慮到對流效應，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氣體一般公認是無毒的。 SF6在生產過程中會有少量伴隨的生成物，其中S2F10是公認的劇毒氣體，但經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。濃度過大會出現(xiàn)使人窒息的危險，設計戶內通風裝置時要考慮到這一情況。SF6氣體通過對流能與空氣混合，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，不會再次分離。問題嚴重的是，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，產生SOF2和HF。 SF4氣體可用堿液或活性氧化鋁(A12O3)吸收。 SF4氣體對肺有侵害作用，影響呼吸系統(tǒng)，其毒性與光氣相

59、當。 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，化學性能穩(wěn)定。它與水分反應緩促，并能快速地為活性氧化鋁或活性炭

60、吸附。 SOF2為劇毒氣體．可造成嚴重的肺水腫，使動物窒息死亡。,5) SO2F2 (二氟化硫酰) SO2F2為無色無臭氣體，化學性能極為穩(wěn)定，加熱到150 °C時也不會與水和金屬反應。SO2F2不易被活性氧化鋁吸收，但可被KOH和NH4OH緩慢吸收。 SO2F2是一種能導致痙孿的有毒氣體。它的危險性在于無刺鼻性嗅味且不會對服鼻粘膜造成刺激作用，故發(fā)現(xiàn)中毒后往往會迅速死亡。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，與水反應會生成SO2F2 。 SOF4是有害氣體，對肺部有侵害作用。7)HF(氫氟酸) HF是酸中腐蝕性最強的物質。對皮膚、粘膜有強烈刺激作用，并可引起肺水腫和肺炎等。,（4）六氟化硫氣體的電負性,氣體原子或分子能夠吸附自由電子而形成負離子的性能稱為電負性。 SF6具有強電負性。,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（主要是氮氣，分解

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

63、附電子和正離子復合，故復合作用快，去游離作用強。尤其在電流過零前后，可使弧隙中帶電粒子減少，導電率下降。SF6氣體電弧的時間常數(shù)也很小，為微秒級或更小，在電弧電流過零后，弧柱溫度將急劇下降，分解物急劇復合。因此SF6弧隙的介質強度及其恢復速度都很高，能耐受很高的恢復電壓作用，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性質和強電負性，使得六氟化硫氣體具有很強的滅弧能力。。對于滅弧來說，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的電負性（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：可以提高單斷口的額定電壓和開斷電流切小電感

65、電流時較少發(fā)生截流現(xiàn)象；切空載架空線時不會發(fā)生多次重擊穿；能承受快速上升的瞬態(tài)恢復電壓，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：利用運行貯存的高壓力SF6氣體或開斷過程中依靠操作力產生SF6的壓力差，在開斷時將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氣體受熱膨脹而產生壓力差，在開斷時將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，使電弧在SF6氣體中旋轉運動而使之熄滅。混合式滅弧裝置：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，滅弧裝置工作特點的不同，將SF6滅弧裝置分為：氣吹式，熱膨脹式，磁吹旋轉電弧式，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計的。通常設計采用全密封結構，0.3MPa（表壓力）的低壓氣體作為斷路器內部

67、的絕緣介質， 1.5MPa （表壓力）的高壓氣體用作滅弧。由于這種斷路器內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，它被譽為開斷電流最大、工作性能最好的斷路器，大有取代當時壓縮空氣斷路器的趨勢。,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．但必須配置一臺在密封循環(huán)中工作的氣體壓縮機，結構復雜、價格昂貴。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，這也是一個致命的弱點。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。斷路器內部只有一種壓力，一般為0.6MPa(表壓力)，它是依靠壓氣作用實現(xiàn)氣吹來滅弧的。,壓氣式滅弧室的開斷過程分為兩個階段：（1）預壓縮階段 為使觸頭分離產生電弧時就能實行有效的氣吹，壓氣滅弧室