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1、高压开关类别、功能、结构常识及高压柜简介,何祥明,配电网,高压开关的类别各种开关的区别真空断路器SF6断路器高压柜,高压开关类别,自动重合器、分段器、断路器、负荷开关、熔断器、各种刀闸（接地刀和隔离刀）。,各种开关的区别,一、（1）重合器的全称是交流高压自动重合器，是一种自具控制及保护功能的高压开关设备。功能特点：能够按照预定的开断和重合顺序在交流线路中自动进行开断和重合操作，并在其后自动复位和闭锁。因为它本身具备故障电流（包括过流和接地电流）的检测和用相应操作顺序去执行的功能，无需附加继电保护和提供操作电源，适合于户外、野外。,各种开关的区别,二、自动分断器是一种与电源侧前级开关设备相配合，
2、在无电压或无电流的情况下自动分闸的开关设备。它串联于重合器或断路器的负荷侧，当发生永久性故障时，他在预定的“记忆”次数或分合操作后闭锁于分闸状态而隔离故障线路区段，由重合器或断路器恢复对电网其他部分的供电，将故障停电范围限制到最小。当瞬时性故障或故障已被其他设备切除而未达到分断器预期的记忆次数或分合操作时，分断器将保持在合闸状态，保证线路的正常供电。,各种开关的区别,它同重合器比较：最主要的区别是分断器没有短路开断能力，也没有什麽时间电流特性，只根据“记忆”的过流脉动次数或“感觉”到的电压时间状态动作。,各种开关的区别,三、熔断器：也是一种电路开关设备，俗称保险。灭弧方法同样是利用一切可能的办
3、法使电弧冷却。迅速去游离而失去导电性。如产器材料石英砂、硼酸晶体、真空、SF6等。与其他开关不同之处在于断口的分断不是靠拉开的触头，而是靠熔断器件（又称熔丝）在自身焦耳热（I2Rt）的作用下气化而产生。分断器与之比较：前者优点在于排除故障不需要更换熔断件。因而恢复供电迅速。能关合短路。故能方便地判断故障在何处，无时间电流特性，故无前后级保护t-I特性曲线选择不当之忧。,各种开关的区别,四、负荷开关、隔离开关、断路器定义与区别 负荷开关是介于断路器和隔离开关之间的一种开关电器，具有简单的灭弧装置，能切断额定负荷电流和一定的过载电流，但不能切断短路电流。定义：能在正常的导电回路条件或规定的过载条件
4、下关合、承载和开断电流，也能在异常的导电回路条件(例如短路)下按规定的时间承载电流的开关设备。按照需要，也可具有关合短路电流的能力。,各种开关的区别,隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，顾名思义，是在电路中起隔离作用的它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。隔离开关（disconnector)即在分位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时，能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流的开关设备。
5、我们所说的隔离开关，一般指的是高压隔离开关,即额定电压在1kv及其以上的隔离开关，通常简称为隔离开关，是高压开关电器中使用最多的一种电器，它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。隔离开关用于各级电压，用作改变电路连接或使线路或设备与电源隔离，它没有断流能力，只能在用其它设备将线路断开后再操作。一般带有防止开关带负荷时误操作的联锁装置，有时需要销子来防止在大的故障的磁力作用下断开开关。,各种开关的区别,五、断路器（英文名称：circuit-breaker
6、，circuitbreaker）是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。目前，已获得了广泛的应用。,各种开关的区别,负荷开关、隔离开关和断路器的区别1、负荷开关是可以带负荷分断的，有自灭弧功能，但它的开断容量很小很有限。2、隔离开关一般是不能能带负荷分断的，结构上没有灭弧罩，也有能分断负
7、荷的隔离开关，只是结构上与负荷开关不同，相对来说简单一些。3、负荷开关和隔离开关，都可以形成明显断开点，大部分断路器不具隔离功能，也有少数断路器具隔离功能。4、隔离开关不具备保护功能，负荷开关的保护一般是加熔断器保护，只有速断和过流5、断路器的开断容量可以在制造过程中做的很高。主要是依靠加电流互感器配合二次设备来保护。可具有短路保护、过载保护、漏电保护等功能。,真空断路器,按照灭弧方式分真空断路器和SF6断路器真空断路器结构与原理, 高压真空断路器,1. 真空电弧理论2.真空断路器的分类3.真空断路器的结构4.真空断路器的灭弧室5.操作过电压及抑制方法6.真空断路器优缺点7.真空度检查, 真空
8、电弧理论,1. 真空 真空断路器利用真空度约为10-4Pa（在运行过程中不低于10-2Pa）的高真空作为内绝缘和灭弧介质。 2.真空间隙的绝缘性能 真空间隙的气体稀薄，分子的自由行程较大，发生碰撞游离的几率很小。真空间隙具有很高的绝缘强度。 真空间隙在某一电压下击穿几次后，由于触头表面的毛刺被冲击掉，触头表面光洁度提高，真空间隙在该电压下就不再击穿了，击穿电压将会升高，这种象叫真空间隙的老化。这是真空间隙独具的特点。 真空间隙的绝缘强度与很多因素有关，主要与真空间隙的长度、真空度、电极材料、电极表面状态、形状和大小、施加电压的波形和频率等因素有关。, 真空电弧理论,第一阶段：触头蒸发形成金属蒸
9、汽 其一，金属桥被拉长； 其二，触头表面结合不牢固的金属团真空电弧的形成是一粒； 其三，触头表面尖端突起部分的电场极强，发射自由电子轰击阳极。 第二阶段：自由电子穿过高温金属蒸汽 运动中带电的金属团粒与电极间形成强电场，此电场可使团粒和电极表面发射大量自由电子。当高速运动的云时，使金属原子电离产生带电离子。离子的定向移动形成传导电流。第三阶段：形成阴极斑点 温度极高，不断蒸发金属蒸汽，补充金属蒸汽的损失，阴极斑点发射的电子又电离金属蒸汽，补充离子的损失，触头间的预放电电流就转变成自持的真空电弧。,3.真空电弧 （1）真空电弧的形成,结论,个电极过程。阴极斑点是真空电弧的生命线。真空电弧是电离状
10、态的金属蒸汽电弧。,扩散型电弧,集聚型型电弧, 真空电弧理论,（2）真空电弧的形态与熄灭,当电弧电流小于100A时，触头间只存在一束电弧，触头上只有一个阴极斑点，并在触弧以许多完全分离的并联电弧的形头表面做不规则的运动。当电弧电流大于100A、小于6kA时，阴极斑点会从一个分裂为若干个，并在阴极表面不断向四周扩散，电态存在。扩散性电弧可以在交流电流过零时自动熄灭,当电极上电弧电流大于10kA时，阴极斑点受电磁力的作用相互吸引，使所有的阴极斑点集聚成一个运动速度缓慢的阴极斑点团(其直径可达12cm)，形成单束大弧柱，且电极强烈发光，触头表面将出现熔坑，这种形态的电弧称为集聚型电弧，这种电弧将难以
11、熄灭。,真空电弧的熄灭，主要取决于触头的阴极现象、电极发热程度及离子向弧柱外迅速扩散的作用。, 真空断路器的分类,一、按真空灭弧室的布置方式分 1、落地式 2、悬挂式 3、综合式和接地箱式,二、按真空灭弧室的外壳分 1、玻璃外壳式 2、陶瓷外壳式,三、按触头形状分 1、横磁吹式 2、纵磁吹式, 真空断路器的基本结构,基本结构, 高压真空断路器的灭弧室,真空灭弧室的外壳是由绝缘筒、两端的金属盖板和波纹管所组成的密封容器。灭弧室内有一对触头，分别焊接在各自的导电杆上，波纹管可以在轴向上自由伸缩。,灭弧室, 高压真空断路器的灭弧室,（1）外壳。 外壳是真空灭弧室的密封容器，它不仅要容纳和支持灭弧室内
12、的各种部件，而且当动、静触头在断开位置时起绝缘作用。因此，整个外壳通常由绝缘材料和金属组成。对外壳的要求首先是气密封要好；其次是要有一定的机械强度；再是有良好的绝缘性能。 （2）波纹管。 波纹管既要保证灭弧室完全密封，又要在灭弧室外部操动时使触头作分合运动。常用的波纹管有液压成形和膜片焊接两种形式。所用材料以不锈钢为最好。波纹管的侧壁可在轴向上伸缩，其允许伸缩量决定了灭弧室所能获得的触头最大开距。一般情况下，波纹管的疲劳寿命也决定了灭弧室的机械寿命。, 高压真空断路器的灭弧室,（3）屏蔽罩。 触头周围的屏蔽罩主要是用来吸附燃弧时触头上蒸发的金属蒸气，防止绝缘外壳因金属蒸气的污染而引起绝缘强度降
13、低和绝缘破坏，同时，也有利于熄弧后弧隙介质强度的迅速恢复。屏蔽罩还能起到使灭弧室内部电压均匀分布的作用。在波纹管外面用屏蔽罩，可使波纹管免遭金属蒸气的烧损。 屏蔽罩的导热性能越好，其表面冷却电弧的能力也就越好。因此，制造屏蔽罩常用材料为无氧铜、不锈钢和玻璃，铜是最常用的。, 高压真空断路器的灭弧室,（4）触头。 触头是真空灭弧室内最为重要的元件，灭弧室的开断能力和电气寿命主要由触头状况来决定。目前真空灭弧室的触头系统，就接触方式而言，都是对接式的。, 高压真空断路器的操作过电压,用真空断路器断开电路时，可能会出现操作过电压，主要形式有：截流过电压，所谓截流就是强制交流电流在自然过零前突然过零的
14、现象，由于电路中存在电感，因此会发生过电压；切断电容性负载时的过电压，这是因熄弧后间隙发生重击穿而引起的。所以，真空断路器的重击穿几率越小越好；高频多次重燃过电压，断路器开断感性电流时，当间隙被击穿后电弧重燃，因电路参数影响，击穿后电流中含有高频分量。当高频分量的幅值很大时，受其影响，间隙被反复击穿，使负载侧的电压不断升高，从而产生较高的过电压。, 高压真空断路器操作过电压的抑制方法, 采用低电涌真空灭弧室。这种灭弧室既可降低截流过电压，又可提高开断能力。 在负载端并联电容。既可以降低，也可减缓恢复电压的上升陡度。 在负载端并联电阻和电容。它不仅能降低截流过电压及其上升速度，而且在高频重燃时可
15、使 振荡过程强烈衰减，对抑制多次重燃过电压有较好的效果，电阻一般选100200，电容选0.10.2F。 串联电感。可降低过电压的上升陡度和幅值。 安装避雷器。用它限制过电压的幅值。, 真空断路器优缺点,( 1 ) 触头开距小,动作快；(2)燃弧时间短，触头烧损轻；(3)寿命长，适于频繁操作；(4)体积小，结构紧凑，真空灭弧室不需检修，维修工作量小；(5)防火、防爆性能好；(6)制造工艺复杂，造价高；(7)监视真空度变化的简易装置尚未解决；（8）开断小电流时，有可能产生较高的过电压，需采取降低过电压的措施。, 真空断路器真空度检查,测量动、静触头两端的绝缘电阻。用1000V兆欧表，绝缘电阻应500M；说明真空度良好。耐压试验。动、静触头间施加交流工频电压，耐压1min，无击穿为真空度良好。用真空度检测仪检查。,六氟化硫断路器一、概况：中文名称： 六氟化硫断路器 英文名称： sulfur hexafluoride circuit-breaker，SF6 circuit-breaker 其他名称： SF6断路器 定义： 触头在六氟化硫气体中分合的断路器。上世纪五十年代第一台六氟化硫（SF6）断路器问世；七十年代在改进了灭弧装置、突破了密封结构及水分管理等技术问题后，六氟化硫断路器已成为高压断路器的主要品种之一。,
