电气工程教案-高压断路器.docVIP

第5单元 高压断路器（后半部分） 一、真空断路器 真空断路器利用真空度约为10-4Pa（运行中不低于10-2Pa）的高真空作为内绝缘和灭弧介质。当灭弧室内被抽成10-4的高真空时，其绝缘强度要比绝缘油、一个大气压力下的SF6和空气的绝缘强度高很多。所以，真空击穿产生电弧，是由触头蒸发出来的金属蒸气帮助形成的。 目前在我国，真空断路器主要应用在35kV及以下电压等级的配电网中。 1. 真空断路器的基本结构 真空断路器的总体结构除了采用真空灭弧室外，还有绝缘支撑、传动机构、操动机构、机座（框架）等组成。导电回路由导电夹、软连接、出线板通过灭弧室两端组成。按真空灭弧室的布置方式可分为落地式和悬挂式两种基本形式，以及这两种方式相结合的综合式和接地箱式。落地式真空断路器，是将真空灭弧室安装在上方，用绝缘子支持，操动机构设置在底座的下方，上下两部分由传动机构通过绝缘杆连接起来。 2. 真空灭弧室 真空灭弧室是真空断路器中最重要的部件。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，静触头焊接在静导电杆上，动触头焊接在动导电杆上，动导电杆在中部与波纹管的一个断口焊在一起，波纹管的另一端口与动端盖的中孔焊接，动导电杆从中孔穿出外壳。由于波纹管可以在轴向上自由伸缩，故这种结构即能实现在灭弧室外带动动触头作分合运动，又能保证真空外壳的密封性。 （1）外壳 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，允许伸缩量决定了灭弧室所能获得的触头最大开距 （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。在波纹管外面用屏蔽罩，可使波纹管免遭金属蒸气的烧损。 （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。根据触头开断时灭弧的基本原理的不同，可分为非磁吹触头和磁吹触头两大类。 非磁吹型圆柱状触头最简单，机械强度好，易加工，但开断电流较小，一般只适用于真空接触器和真空负荷开关中。 磁吹触头又分为横向磁吹触头和纵向磁吹触头两类，而横向磁吹触头包括螺旋槽触头和杯状触头两种。 3. 真空断路器的操作过电压及抑制方法 （1）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。 （2）抑制过电压的方法。 操作过电压对其他电气设备尤其是电机绕组绝缘危害很大。常用的抑制方法有：①采用低电涌真空灭弧室。②在负载端并联电容。③在负载端并联电阻和电容。④串联电感。⑤安装避雷器。 二、六氟化硫（SF6）断路器 1. SF6气体的特性介绍 SF6气体是一种无色、无臭、无毒和不可燃的惰性气体，化学性能稳定，具有优良的灭弧和绝缘性能。这种在静止SF6气体中的灭弧能力为空气的100倍以上。 SF6气体灭弧性能特别强的原因主要是：其一是SF6气体的分子在分解时吸收的能量多，对弧柱的冷却作用强。其二是SF6气体在高温时分解出的硫、氟原子和正负离子，与其他灭弧介质相比，在同样的弧温时有较大的游离度。其三是SF6气体分子的负电性强。所谓负电性，是指SF6气体吸附自由电子而形成负离子的特性。SF6气体负电性强，加强了去游离，降低导电率。 2．SF6断路器的结构类型 SF6断路器结构按照对地绝缘方式不同可分为：（1）落地罐式　它把触头和灭弧室装在充有SF6气体并接地的金属罐中，触头与罐壁间的绝缘采用环氧支持绝缘子，引出线靠绝缘瓷套管引出。这种结构便于安装电流互感器，抗震性能好，但系列性能差。(2)瓷柱式。 瓷柱式断路器的灭弧室可布置成“T”形或“Y”形，220kVSF6断路器随着开断电流增大，制成单断口断路器可以布置成单柱式。灭弧室位于高电位，靠支柱绝缘瓷套对地绝缘。 　　3．灭弧室结构及灭弧过程 　　SF6断路器灭弧室的结构基本上可分为单压式和双压式两种。 　　（１）单压式（压气式）灭弧室。 单压式灭弧室 又称压气式灭弧室。它只有一个气压系统，即常态时只有单一的 SF6气体。灭弧室的可动部分带有压气装置，分闸过程中，压气缸与触头同时运动，将压气室内的气体压缩。触头分离后，电弧即受到高速气流纵吹而将电弧熄灭。单压式灭弧室又分为变开距和定开距两种。 　　（2）双压式灭弧室。它有高压和低压两个气压系统。灭弧时，高压室控制阀打开，高压SF6气体经过喷嘴吹