【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （27）對(duì)于滅弧來說，大量中性分子與電弧接觸是有效的方法。 高壓斷路器的發(fā)展過程根據(jù)斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)的變化，斷路器的發(fā)展過程可劃分為以下三個(gè)階段：（1）第一代斷路器 第一代斷路器是沿用壓縮空氣斷路器的原理，配置壓縮機(jī)將氣體壓縮到高壓罐（～）內(nèi)。當(dāng)觸頭開斷時(shí)打開主氣閥，高壓力的氣體通過主氣閥，在滅弧室噴口中形成高速氣流經(jīng)過弧隙噴向低壓區(qū)（～），是電弧過零時(shí)熄滅。因?yàn)闇缁∈医Y(jié)構(gòu)有兩種壓力，所以稱它為雙壓式滅弧室。這種斷路器需要?dú)鈮罕煤图訅貉b置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適應(yīng)環(huán)境能力差，已經(jīng)被淘汰。（2）第二代斷路器 隨著各國(guó)對(duì)斷路器的不斷研制和開發(fā)，設(shè)計(jì)出了單壓式滅弧室，產(chǎn)生了單壓式斷路器。與第一代相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、滅弧性能好、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。這中斷路器只充入較低壓力的氣體（～），分閘時(shí)靠動(dòng)觸頭帶動(dòng)壓氣缸，產(chǎn)生瞬時(shí)壓縮氣體吹弧。（3）第三代斷路器 第三代斷路器是指具有“自能”滅弧功能的斷路器。它具有開斷能力強(qiáng)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)功率小的優(yōu)點(diǎn)，有利于新型操動(dòng)機(jī)構(gòu)的小型化，應(yīng)用前景廣闊。這種斷路器在開斷電流時(shí)，依靠短路電路電弧自身的能量加熱氣體，產(chǎn)生滅弧所需要的高壓氣；在開斷小電感電流和小電容電流時(shí)，電弧自身的能量不足于加熱氣體，產(chǎn)生滅弧所需要的高壓氣，這時(shí)依靠機(jī)械輔助壓氣建立高氣壓，不易產(chǎn)生載流過電壓。隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的不斷提高，人們迫切需要和尋求一種體積更小、性能更好、維護(hù)更簡(jiǎn)單的高壓電氣設(shè)備，又研制和生產(chǎn)出了一種氣體絕緣金屬封閉式組合電器（GIS）。它是由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、霹雷器、母線以及這些元件的封閉外殼、伸縮節(jié)、出線套管等組成，內(nèi)部充入一定壓力的氣體作為GIS的絕緣和滅弧介質(zhì)。 高壓斷路器的特點(diǎn)（1）路器的優(yōu)點(diǎn)1）氣體絕緣強(qiáng)度高。 電氣設(shè)備的絕緣距離可以大幅度減小，可優(yōu)化滅弧室結(jié)構(gòu)， 單元電壓可以做得很高， 同樣的電壓等級(jí)下串聯(lián)斷口減少，有利于高壓斷路器的小型化。2）滅弧能力強(qiáng)，觸頭燒損輕微，檢修周期長(zhǎng)。目前斷路器一般都能夠達(dá)到額定開斷短路電流10～25次，大修周期達(dá)15～20年之久。3）開斷容量大，額定開斷短路電流可達(dá)40～63kA，最大的已達(dá)到了80kA。斷開大短路電流時(shí)滅弧快，不重燃，不會(huì)有火災(zāi)危險(xiǎn)。4）斷開小電感電流和小電容電流時(shí)，滅弧特性好，恢復(fù)電壓不高，過電壓值很小，不易產(chǎn)生操作過電壓。5）操作所需操動(dòng)能量小，操動(dòng)機(jī)構(gòu)體積小，分、合閘特性好。6）模塊化結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，安裝、調(diào)試方便，適用于各種不同的地理和環(huán)境要求。7）封閉的氣體保持了內(nèi)部的干燥，不受潮，不受外部環(huán)境條件的影響。8）操作簡(jiǎn)單，安全，無火災(zāi)危險(xiǎn)，檢查巡視方便，運(yùn)行維護(hù)工作量少。9）技術(shù)含量高，制造工藝精良，機(jī)械、電氣特性好，使用壽命長(zhǎng)。（2）斷路器的缺點(diǎn)1）價(jià)格昂貴，一次性投資達(dá)。2）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工藝要求高，一般要求安裝、調(diào)試、大修由制造廠家進(jìn)行或制造廠委派專業(yè)技術(shù)人員并在其指導(dǎo)下進(jìn)行作業(yè)。3）試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等要求嚴(yán)格，試驗(yàn)設(shè)備復(fù)雜、精確度高，要求操作人員技術(shù)水平較高。4）安裝、檢修、試驗(yàn)時(shí)，對(duì)氣體的管理、回收、處理等要求嚴(yán)格。5）安裝、檢修、試驗(yàn)時(shí)，對(duì)水分含量的要求特別嚴(yán)格，處理方法復(fù)雜。6）由于技術(shù)含量高，所需知識(shí)范圍廣，致使現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)一些現(xiàn)象的正確分析、判斷、處理比較困難。 斷路器的分類（1）按滅弧室結(jié)構(gòu)原理斷路器可分為：雙壓式、單壓式、自能式1）雙壓式：雙壓式滅弧室有高壓和低壓兩個(gè)氣壓系統(tǒng)，滅弧時(shí)，噴口打開，高壓氣體經(jīng)過噴口吹向低壓系統(tǒng)，與電弧發(fā)生能量交換使電弧熄滅。雙壓式斷路器工作性能雖然良好，但必須配置一臺(tái)在密封循環(huán)中工作的氣體壓縮機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。2）單壓式：?jiǎn)螇菏綌嗦菲髦挥幸粋€(gè)氣壓系統(tǒng)，滅弧室的可動(dòng)部分帶有壓氣裝置， 靠分閘過程中活塞氣缸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 造成短時(shí)間的氣壓升高，產(chǎn)生吹弧作用來熄滅電弧。3）自能式：自能式滅弧原理是最大限度地利用電弧自身的能量，加熱膨脹室或氣壓室中氣體建立起高氣壓，形成壓差， 通過高壓力膨脹，在噴口處形成高速氣流，與電弧發(fā)生強(qiáng)烈的能量交換，當(dāng)電流過零時(shí)，達(dá)到熄滅電弧的目的。（2）按外形結(jié)構(gòu)可分為：絕緣子支柱式和落地罐式1）絕緣子支柱式：這類型斷路器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是安置觸頭和滅弧室的容器是金屬筒或是絕緣筒，且處于高電位，靠支持絕緣子對(duì)地絕緣。2）落地罐式：這類型斷路器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是觸頭和滅弧室裝于接地的金屬箱中，導(dǎo)電回路靠絕緣套管引入，高壓帶電部分與外殼之間的絕緣主要由SF6氣體和環(huán)氧樹脂澆注絕緣子承擔(dān)。它的主要優(yōu)點(diǎn)是可以在進(jìn)出線套管上裝設(shè)電流互感器，以提供電流信號(hào)，和利用出線套管的電容制成電容式分壓器，以提供電壓信號(hào)，還能與隔離開關(guān)、接地開關(guān)、避雷器等融為一體，組成復(fù)合式開關(guān)設(shè)備。（3）按電壓等級(jí)可分為：、10kv、55kv、126kv、252kv、363kv、550kv、660kv、765kv、800kv、1100kv。 斷路器基本結(jié)構(gòu)斷路器的基本結(jié)構(gòu)組成，主要有：（1）導(dǎo)電部分。它包括動(dòng)、靜弧觸頭和主觸頭或中間觸頭以及各種形式的過渡連接等，其作用是通過工作電流和短路電流。（2）絕緣部分。主要包括氣體、瓷套、絕緣拉桿等，其作用是保證導(dǎo)電部分對(duì)地之間、不同相之間、同向斷口之間具有良好的絕緣狀態(tài)。（3）滅弧部分。主要包括動(dòng)、靜觸頭、噴嘴以及壓氣缸等部件，其作用是提高熄滅電弧的能力，縮短燃弧時(shí)間。（4）操動(dòng)機(jī)構(gòu)。主要指各種型式的操動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器規(guī)定的操作程序，并使斷路器能夠保持在相應(yīng)的分、合閘位置。2. 3. 1斷路器典型結(jié)構(gòu)斷路器主要包括帶電箱殼式和接地箱殼式兩種典型的結(jié)構(gòu)。操動(dòng)機(jī)構(gòu)接地外殼開斷元件開斷元件絕緣支柱操作機(jī)構(gòu)基座絕緣套管斷路器的典型結(jié)構(gòu)圖，見圖21(a)帶電箱殼 (b)接地箱殼圖21高壓斷路器的典型結(jié)構(gòu)圖中開斷元件是斷路器用來進(jìn)行關(guān)合、承載和開斷正常工作電流和故障電流的執(zhí)行元件，它包括觸頭、導(dǎo)電部分和滅弧室等。觸頭的分合操作是靠操動(dòng)機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)的，常用操動(dòng)機(jī)構(gòu)有電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓縮空氣操動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)等。開斷元件放在絕緣支柱上，如圖21 (a)，使處于高電位的觸頭、導(dǎo)電部分及滅弧室與地電位絕緣，絕緣支柱則安裝在接地的基座上。這類結(jié)構(gòu)成為外殼帶電斷路器，也有人稱之為絕緣支柱斷路器。另一類結(jié)構(gòu)的斷路器稱為外殼接地?cái)嗦菲?又稱落地罐式)，如圖21 (b)所示。開斷元件放在接地的箱殼中，其間的絕緣依靠氣體來承擔(dān)，導(dǎo)電部分經(jīng)套管引入，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，常在額定電壓高的電壓、超高壓和特高壓斷路器中使用。2. 3. 2 高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成無論哪一種斷路器，都必須能夠進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)，可以分離或接通觸頭，同時(shí)還需要為控制電弧而操縱滅弧介質(zhì)等的運(yùn)動(dòng)。為了操作這些可動(dòng)部件，斷路器具有控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的部件，即操動(dòng)機(jī)構(gòu)。對(duì)此操動(dòng)機(jī)構(gòu)，要求具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和機(jī)能，以滿足斷路器的使用目的。操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)能簡(jiǎn)單的說就是如下四項(xiàng)并成一體的反復(fù)操作： （1）接受合閘指令關(guān)合觸頭。(合閘)（2）使觸頭保持在關(guān)合位置。(保持合閘)（3）接受分閘指令使觸頭分離。(脫扣)（4）使觸頭保持在分離位置。(保持開路)斷路器的分合閘要靠一定的能源和機(jī)械操動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。合分閘能源可以是彈簧能、氣體或液體的壓縮能等；一般，斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)分為壓縮空氣操動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)以及液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)。源動(dòng)力操動(dòng)機(jī)構(gòu)緩沖器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)動(dòng)觸頭斷路器本體圖22斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為三部分：（1）操動(dòng)機(jī)構(gòu)：指斷路器本體外的和操動(dòng)能源直接聯(lián)系的機(jī)械傳動(dòng)裝置；（2）提升機(jī)構(gòu)：指直接帶動(dòng)斷路器動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)；（3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：是指連接操動(dòng)機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)的中間環(huán)節(jié)。此外，斷路器操作是速度很高， 為了減輕斷路器在分合閘終了時(shí)的撞擊，避免零部件的損壞，需要在斷路器機(jī)構(gòu)的適當(dāng)部位(一般在提升機(jī)構(gòu)的附近)裝設(shè)分、合閘緩沖器。斷路器的分閘緩沖一般都采用油緩沖器，合閘緩沖可用彈簧緩沖器。操動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)的職能雖然不同，但它們實(shí)質(zhì)上都是以四連桿機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)構(gòu)成的。另外，絕大部分?jǐn)嗦菲鞯挠|頭都是作直線運(yùn)動(dòng)或近似直線運(yùn)動(dòng)，而斷路器的主軸則作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此在斷路器的機(jī)械操動(dòng)系統(tǒng)中必須有一個(gè)能把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。由此可見，斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)是由許多的機(jī)械部分組合而成。因此，斷路器能否開斷短路電流的前提是其操動(dòng)機(jī)構(gòu)的每一組成部分都能正確無誤的動(dòng)作。2. 3. 3高壓斷路器對(duì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求（1）合閘在電網(wǎng)正常工作時(shí)，用操動(dòng)機(jī)構(gòu)使斷路器關(guān)合，這是電路中流過的是工作電流，關(guān)合是比較容易的。但在電網(wǎng)事故情況下，如斷路器關(guān)合到有預(yù)伏短路故障的電路時(shí)，情況就要嚴(yán)重的多。因?yàn)閿嗦菲麝P(guān)合時(shí)，電路中出現(xiàn)的短路電流可達(dá)幾萬安以上，斷路器導(dǎo)電回路受到的電動(dòng)力可達(dá)幾千牛以上。另一方面，從斷路器導(dǎo)電回路的布置以及觸頭結(jié)構(gòu)來看，電動(dòng)力方向又常常是阻礙觸頭關(guān)合的。因此，在關(guān)合有預(yù)伏短路故障的電路時(shí)，由于電動(dòng)力過大，斷路器有可能出現(xiàn)觸頭不能關(guān)合，從而引起觸頭嚴(yán)重?zé)齻?，甚至斷路器爆炸等?yán)重故障?？傊秃祥l操作而言，操動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠能力來帶動(dòng)斷路器可靠關(guān)合電路。標(biāo)志操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘能力大小的一項(xiàng)指標(biāo)是操動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出的機(jī)械功。（2）保持合閘由于合閘過程中，合閘命令的持續(xù)時(shí)間很短，而且操動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作力也只在短時(shí)內(nèi)提供，因此操動(dòng)機(jī)構(gòu)中必須有保持合閘的部分，以保證在合閘命令和操作力消失后，斷路器仍能保持在合閘位置。（3）分閘操動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅要求能夠電動(dòng)(自動(dòng)或遙控)分閘，在某些特殊情況下，應(yīng)該可以在操動(dòng)機(jī)構(gòu)上進(jìn)行手動(dòng)分閘，而且要求斷路器的分閘速度與操作人員的動(dòng)作快慢和下達(dá)命令的時(shí)間長(zhǎng)短無關(guān)。同時(shí)，為了減少分閘信號(hào)的能量，達(dá)到快速分閘，簡(jiǎn)化繼電保護(hù)回路的要求，在操動(dòng)機(jī)構(gòu)中應(yīng)有分閘省力措施。（4）自由脫扣 自由脫扣就是，斷路器合閘過程中如操動(dòng)機(jī)構(gòu)又接到分閘命令，則操動(dòng)機(jī)構(gòu)不應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行合閘命令而應(yīng)立即分閘。 （5）防跳躍使斷路器關(guān)合短路而又自動(dòng)分閘后，即使合閘命令尚未解除，也不會(huì)再次合閘。防止斷路器無謂的多次合、分短路電流，造成觸頭的嚴(yán)重?zé)龘p甚至引起爆炸事故。（6）復(fù)位斷路器分閘后，操動(dòng)機(jī)構(gòu)中的各個(gè)部件應(yīng)能自動(dòng)地恢復(fù)到準(zhǔn)備合閘的位置。（7）連鎖為了保證操動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作可靠，要求操動(dòng)機(jī)構(gòu)具有一定的連鎖裝置。常用的連鎖裝置有： 1）分合閘位置連鎖。保證斷路器在合閘位置時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)不能進(jìn)行合閘操作；斷路器在分閘位置時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)不能進(jìn)行分閘操作。 2）低氣(液)壓與高氣(液)壓連鎖。當(dāng)氣體或液體壓力低于或高于額定值時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)不能進(jìn)行合、分操作。 3）彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)中的位置連鎖。彈簧出能不到規(guī)定要求時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)不能進(jìn)行分、合閘操作。（8）重合閘 斷路器在自動(dòng)分閘后，保證在接到重合閘指令后可靠重合閘。 斷路器主要性能指標(biāo)與高壓斷路器的主要性能包括電壓、電流和開斷關(guān)合時(shí)間等幾項(xiàng)指標(biāo)。（1）額定電壓() kV，斷路器的額定電壓是指在規(guī)定的正常使用和性能條件下，能夠連續(xù)運(yùn)行的最高電壓。同時(shí)斷路器工作時(shí)還應(yīng)耐受高于額定電壓的各種過電壓，而不會(huì)導(dǎo)致絕緣的損壞。具體數(shù)值與斷路器額定電壓有關(guān)，由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1984規(guī)定。（2）額定電流()kA，斷路器的額定電流是指在規(guī)定的正常使用和性能條件下，主回路能夠長(zhǎng)期連續(xù)承載的電流有效值。（3）額定短時(shí)耐受電流（，kA），又稱額定熱穩(wěn)定電流，是指在規(guī)定的使用和性能條件下，在確定的短時(shí)間內(nèi)，斷路器在合閘位置所能承受的電流有效值。（4）額定短路持續(xù)時(shí)間（，s），又稱額定熱穩(wěn)定時(shí)間，是指斷路器在合閘位置所能承受其額定短時(shí)耐受電流的時(shí)間間隔。這一時(shí)間通常為1s～4s。（5）額定峰值耐受電流（，kA），又稱額定動(dòng)穩(wěn)定電流，是指在規(guī)定的使用和性能條件下，斷路器在合閘位置所能耐受的額定短時(shí)耐受電流第一個(gè)大半波的峰值電流。（6）開斷時(shí)間（，s），是指斷路器接到分閘指令瞬間起到所有各相中電弧最終熄滅的時(shí)間間隔。電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，要求繼電保護(hù)系統(tǒng)盡快動(dòng)作，斷路器開斷得越快越好。這樣可以縮短電力系統(tǒng)故障存在的時(shí)間，減輕短路電流對(duì)電力設(shè)備造成的傷害。在超高壓電力系統(tǒng)中，縮短斷路器開斷斷路故障的時(shí)間可以增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而保證輸電線路的輸送容量。因此開斷時(shí)間是高壓斷路器的一個(gè)重要參數(shù)。開斷時(shí)間是分閘時(shí)間與燃弧時(shí)間之和()分閘時(shí)間為斷路器接到分閘指令瞬間起到所有相中弧觸頭分離瞬間的時(shí)間間隔。燃弧時(shí)間是指某相中首先起弧瞬間起到各相中電弧最終熄滅的時(shí)間間隔。對(duì)于，高壓斷路器，分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間都必須盡量縮短。（7）關(guān)合時(shí)間(，s) s，是指斷路器接到合閘指令瞬間起到所有相觸頭都接觸瞬間的時(shí)間間隔。關(guān)合時(shí)間是合閘時(shí)間與預(yù)擊穿時(shí)間之差()。合閘時(shí)間是指斷路器接到合閘指令瞬間起到所有相觸頭都接觸瞬間的時(shí)間間隔。預(yù)擊穿時(shí)間是指關(guān)合時(shí)，從任意一相中首先出現(xiàn)電流到所有相中觸頭都接觸瞬間的時(shí)間間隔。上述性能指標(biāo)中，高壓斷路器的各項(xiàng)電流幅值大小于斷路器電磨損量有關(guān)，各時(shí)間參數(shù)則反映斷路器機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)的狀況。 斷路器的試驗(yàn)每一種型號(hào)的斷路器都要經(jīng)過嚴(yán)格進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。預(yù)防性試驗(yàn)的目的是：在不損傷被試品的性能和可靠性的情況下，檢驗(yàn)斷路器材料和結(jié)構(gòu)上是否存在缺陷。只有性能良好，可靠性高的斷路器投入到電力系統(tǒng)中運(yùn)行，才能使電力系統(tǒng)安全運(yùn)行得到保障。根據(jù)GB501501991《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定，斷路器交接驗(yàn)收試驗(yàn)的項(xiàng)目，應(yīng)包括下列內(nèi)容：（1）測(cè)量絕緣拉桿的絕緣電阻。（2）測(cè)量每相導(dǎo)電回路的直流電阻。（3）交流工頻耐壓試驗(yàn)。（4）斷路器并聯(lián)電容的試驗(yàn)。