第二章高压断路器的构造及工作原理ppt课件.ppt
2.4高压断路器1.1定义：高压断路器是电力系统的重要设备之一，是一次电力系统中控制和保护电路的关键点设备，其最大特点是开断负荷电流和短路电流。当系统中出现严重故障时，最终通过继电保护装置使断路器跳闸来切除故障，已维护系统稳定.1.2作用：（1）控制作用：根据电力系统运行的需要，将部分或全部电气设备，以及部分或全部线路投入或退出运行。（2）保护作用：当电力系统某一部分发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运行。,按其采用的灭弧介质划分：,油断路器,SF6断路器,真空断路器：因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。,多油：油量多一些，其油作为灭弧介质，又作为绝缘介质。因油量多、体积大，断流容量小、运行维护较困难，现已淘汰。,少油：油量较少，仅作为灭弧介质,磁吹式断路器：利用磁场的作用使电弧熄灭的一种断路器。磁场通常由分断电流本身产生，电弧被磁场吹入灭弧片狭缝内，并使之拉长、冷却，直至最终熄灭。磁吹断路器的触头在空气中闭合和断开。,一、高压断路器的型号表示和含义：I型：断流容量300MVA II型：500MVA III型：750MVA例如：S N 10 10 I少油、户内、设计序号：10、额定电压10kV、I型,二、高压断路器的基本结构：,主要零部件：开关本体的底架、底座功能：整台产品的基础,开断元件：主要零部件：主灭弧室 主触头系统 主导电回路 辅助灭弧室 辅助触头系统 并联电阻功能：开断及关合电力线路，安全隔离电源,支持绝缘件：主要零部件：瓷柱 瓷套管 绝缘管等构成的支柱本体 拉紧绝缘子等功能：保证开断元件有可靠的对地绝缘，承受开断元件的操作力及各种外力,传动元件：主要零部件：各种连杆 齿轮 拐臂 液压管道 压缩空气管道等功能：将操作命令及操作功传递给开断元件的触头和其它部件,操作机构：主要零部件：弹簧、液压、电磁、气动及手动机构的本体及 其配件功能：为开断元件分合闸操作提供能量，并实现各种规定的操作,合闸时间：在额定操作电压下，从断路器合闸线圈通电开始至主触头刚接触为止。,4.自动重合闸 在线路保护中，通常都安装有自动重合闸装置，在输电线路发生故障后，首先由继电保护装置动作驱动断路器跳开输电线路，然后经过延时，由自动重合闸装置驱动断路器把输电线路合上，如果线路中已经不存在故障，则开关不在动作，输电线路正常输电，如果线路中故障仍然存在，则继电保护装置再次动作驱动断路器跳开输电线路。从这一过程来看，断路器的动作情况可能是以下两种情况之一：a.断路器跳闸（输电线路出现故障）断路器合闸（自动重合闸装置驱动）b.断路器跳闸（输电线路出现故障）断路器合闸（自动重合闸装置驱动）断路器跳闸（线路还存在故障）显然，对于以上两种情况，断路器都面临着在短时间内进行多次操作，特别是后一种情况，断路器更是在短时间内多次分断故障电流。对于进行自动重合闸的开关，没有具体的指标描述，但在进行开关选择时，多选择开断容量大或开断电流大的断路器。,四、少油断路器1.SN10-10少油断路器,1-铝帽2-上接线端子3-油标4-绝缘筒5-下接线端子6-基座7-主轴8-框架9-断路弹簧,外形结构图,操动机构接到分、合闸信号后，在外界能源作用下，使主轴2转动，再通过连杆5带动断路器主轴1和导电杆完成断路器的分、合闸操作。,DL在合闸位置时，形成的导电回为：上接线端子静触头导电杆中间触头下接端子分闸时，导电杆与静触头分开，导电回路即被切断而产生电弧，油在高温下蒸发分解成大量气体，油压增高。随着动触头继续下移，在灭弧室内油气混合物对电弧进行横吹和附加纵吹，使电弧熄灭。,图2.13 SN10-10少油断路器,灭弧过程：从动、静触头分开产生电弧到第一吹弧道打开，称为封闭气泡阶段。在此阶段电弧处在静止的气泡中，冷却作用差，电弧难以熄灭。动触头继续向下运动，第一、第二、三吹弧道相继打开，灭弧室内的高压气体经吹弧道向外排出，对电弧横向吹拂，使电弧强力冷却与去游离。,灭弧室由几种不同形状的灭弧片叠装而成,高压断路器的可以进行手动操作和电动操作，无论何种操作方式，都要通过操作机构完成开关的分合闸操作。操作机构一般地由以下几个部分组成：,1）能量转换机构 高压开关的分、合闸的最后完成都要依靠机械能来实现，因此存在着把电能转换为机械能的转换机构，这种把电能转化为机械能的机构有电磁铁（早期断路器多采用这种操作机构，特点是分、合闸电流很大，特别是合闸电流，可达7090安培）、电动机（多应用于隔离开关）、液压传动机构和压缩空气工作缸（目前断路器采用比较多的操作机构）。,2）联动机构用于把能量转换机构中的机械能转换为开关动作，一般由四边形连杆机构、拐臂和拉杆组成。,3）保持机构把操作过程保持在进行中的状态，防止命令消失引起的操作失败。,4）释放机构在操作完成后实现对机构状态的返回。,在进行分、合闸操作时，操作机构可能出现的各种工作情况都要综合考虑到，对开关操作机构提出以下要求：,1）合闸 对于合闸操作，希望开关能迅速动作把电路接通，避免电弧对触头的烧伤，因此，对操作机构要求有足够的合闸能量，具体到不同的操作机构有不同的要求，如液压操作机构的液压要保持在适当的范围，气动操作机构的气压要保持在适当的范围，弹簧储能机构在合闸前要预先完成储能工作等，如果液压、气压等不符合要求，将自动启动油泵、风机等机械加压。,2）保持合闸 开关的合闸和分闸，可以有以下几种操作方式：由操作人员通过控制屏（一般设在主控制室）或开关跟前的端子箱通过操作把手或按钮完成，也可以由操作人员通过远动系统的调度端下达操作命令，通过远动系统的信道把命令传送到设在变电所的执行端，执行端对命令进行处理后发出分闸或合闸脉冲。无论是何种操作方式，都应该有相应的电路对分闸或合闸脉冲进行保持，同时，在操作完毕且相应的操作信号撤消后，开关触头仍应该保持在操作后位置，以上两个功能的实现全赖操作机构的保持功能完成。,3）分闸 断路器在合闸过程中，需要在外力的作用下，把四边形连杆机构推动到一个位置，在这个位置上，四边形连杆机构达到一个平衡，因此进行开关的合闸操作所需要的力是比较大的（与分闸相比），与合闸过程不同，分闸则是需要一个外力打破四边形连杆机构的平衡，因此，所需外力要小一些。一般来说，断路器的合闸和分闸操作都要经外力实现。,4）自由脱扣 自由脱扣指的是在断路器合闸过程中接收到分闸命令时，机构终止执行合闸命令而改为执行分闸命令。如果没有自由脱扣功能，则断路器在把设备合闸到故障上时，继电保护将无法快速跳开断路器，同样地断路器在把设备合闸到故障上而合闸命令尚未解除（保持），则会出现断路器重复进行合闸-分闸的动作（跳跃现象）。5）防止跳跃6）复位 在完成开关操作后，操作机构能进入相应状态预备进行下一次操作。7）连锁 开关位置连锁：利用开关之间的位置信号实现；操作机构状态闭琐：在开关和操作机构出现异常状态时，对开关操作命令进行闭琐。,3.六氟化硫(SF6)断路器一、气体特性：SF6由F原子与S原子结合而成，分子结构是个完全对称的八面体，S原子居中，六个角上是F原子，F与S原子间以共价键联结。物理性能：无色、无臭、无毒、不可燃的惰性气体；化学性能：在常温下是极为稳定的气体，其惰性远远超过氮气；绝缘性能：在三个大气压时，它与变压器油的绝缘强度相等，压力越高，绝缘性能越好。在均匀电场及相同压力下，它的绝缘性能为空气23倍；灭弧性能：SF6具有很强的灭弧能力，在自由开断的情况下，它的灭弧能力要比空气大约100倍。,(二)六氟化硫断路器的典型结构瓷瓶支持敞开式结构，如图所示。灭弧室被密封在瓷套管1内，并固定在支持瓷瓶上。断路器出线端和静触头座2相连，动触杆3通过传动机构4、连杆5和断路器的操作箱14相连接。操作箱内装有气动操作机构。,
