2014電氣工程師專業(yè)知識：高壓斷路器

　　重點難點

　　1.掌握電弧的實質(zhì)

　　2.理解電弧的形成和熄滅

　　3.了解幾種常用的滅弧方法

　　4.掌握高壓斷路器的的作用及分類

　　5.掌握少油斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器的結(jié)構(gòu)、特性及使用要求

　　和操作原則

　　6.掌握斷路器操動機構(gòu)的作用、分類及各類操作機構(gòu)的基本原理和特點

　　主要內(nèi)容

　　電弧的形成、燃燒和熄滅

　　電弧的實質(zhì)是一種氣體放電現(xiàn)象。在陰極表面，猶豫熱電子發(fā)射或強電場發(fā)射的自由電子，在強電場作用下，逐漸加速運動，在弧隙中不斷與氣體原子碰撞，使中性原子產(chǎn)生游離，因為弧隙中自由電子數(shù)量不斷增加。由于不斷的碰撞，弧隙中其體溫度不斷升高，而引起熱游離。由于碰撞游離和熱游離的作用，觸頭間有大量自由電子，使原來絕緣的介質(zhì)變成了導電通道，使介質(zhì)擊穿而形成電弧。

　　在介質(zhì)游離的同時，還存在著復合與擴散兩種去游離過程。當游離速度小于去游離速度時，弧隙中帶電質(zhì)點減少，當減小到無法維持電弧時，電弧就熄滅了。

　　常用的熄弧方法有氣體吹弧、利用電磁法熄弧、采用多斷口熄弧、提高觸頭分離速度、采用氣體作為滅弧介質(zhì)、采用真空熄弧和將長電弧分裂成一串短電弧等方法。

　　高壓斷路器

　　高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最為重要的電器。在正常運行狀態(tài)下，依靠斷路器接通或斷開負荷電流起控制作用;在故障狀態(tài)時，依靠斷路器與繼電保護裝置配合迅速而準確的切斷短路電流而起保護作用。它具有很強的滅弧能力，性能完善，同時具有控制和保護雙重作用。

　　斷路器在斷開時，觸頭間會產(chǎn)生電弧，高壓斷路器有專門的滅弧機構(gòu)。高壓斷路器的滅弧方法有很多種，有利用電流產(chǎn)生的電磁吹力來滅弧的磁吹滅弧，有利用電弧將介質(zhì)分解成強大氣流的氣吹滅弧，還有利用真空不易產(chǎn)生電弧的性能滅弧等等。根據(jù)滅弧介質(zhì)的不同，可分為油斷路器、六氟化硫(SF6)斷路器和真空斷路器等。

　　1.少油斷路器

　　采用變壓器油作為滅弧介質(zhì)的斷路器稱為油斷路器，油斷路器有少油斷路器和多油斷路器兩種。變壓器油不僅作為滅弧介質(zhì)，還要作為絕緣介質(zhì)的斷路器為多油斷路器;變壓器油只作為滅弧介質(zhì)和觸頭開斷后弧隙絕緣介質(zhì)，而帶電部分與地之間的絕緣采用磁介質(zhì)的斷路器稱為少油斷路器。

　　少油斷路器的滅弧室和觸頭都安裝在瓷套中，少量油作滅弧介質(zhì)。少油斷路器在我國電氣化鐵路發(fā)展初期得到較為廣泛的應用，但少油斷路器燃弧時間較長，動作速度慢，體積相對較大，且不適于頻繁操作，隨著技術(shù)的發(fā)展，最終將會被性能更加優(yōu)良的六氟化硫斷路器和真空斷路器所取代。目前少油斷路器僅在110kV側(cè)使用，有SW3-110型(電磁操動機構(gòu))和SW6-110型(液壓操動機構(gòu))兩種。

　　2.六氟化硫斷路器

　　六氟化硫是一種無色、無臭、無毒、不燃的惰性氣體，它具有良好的滅弧和絕緣性能，用六氯化硫氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì)的新型氣吹斷路器，已得到了廣泛的應用。六氟化硫斷路器在吹弧的過程中，氣體不排入大氣，而在封閉系統(tǒng)中反復使用。

　　戶外SF6斷路器結(jié)構(gòu)形式有瓷柱式和罐式兩種。磁柱式的滅弧室置于瓷套內(nèi)，價格較低;罐式的滅弧室置于接地的金屬罐中，用SF6作為絕緣介質(zhì)，重心低，在進出線套管上可安裝電流互感器，同時利用出線套管的電容制成電容式分壓器，獲得電壓信號，也可和其它設(shè)備組成復合式開關(guān)設(shè)備，抗震性強。

　　由于SF6的優(yōu)良電氣絕緣和滅弧能力，近年來六氟化硫全封閉組合電器得到了快速發(fā)展，特別是在高壓、超高壓斷路器領(lǐng)域中扮演著重要的角色。

　　3.真空斷路器

　　真空斷路器是利用真空作為絕緣和滅弧手段的斷路器。其核心部件是真空滅弧室。真空滅弧室的外殼常用微晶玻璃或高強度陶瓷等無機絕緣材料制成，兩端有金屬端蓋。靜觸頭與上端蓋焊成一體，動觸頭借助于波紋管伸縮，實現(xiàn)分合閘的操作。真空滅弧室的真空度應保持在 Pa以上。

　　真空滅弧室的開斷特性與觸頭結(jié)構(gòu)和觸頭材質(zhì)關(guān)系極大，大容量滅弧室都需要利用短路電流產(chǎn)生的磁場滅弧，因此觸頭做成各種形狀。觸頭的材質(zhì)，不僅應具有導電性能好，開斷能力強，耐壓強度高，電壽命長等一般特性，還需要滿足抗熔焊性能好，截流水平低等特殊要求。

　　真空斷路器電壽命長，能頻繁操作，新型的真空斷路器可以開斷額定電流上萬次，開斷短路電流數(shù)十次，而且無爆炸、火災的危險，目前正得到廣泛的應用。

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