1、华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院第九章第九章 开关电器开关电器开关电器是断开或接通电路的电气设备总称。按功能划分以下几类开关电器是断开或接通电路的电气设备总称。按功能划分以下几类： （1）仅用于断开或闭合正常工作电流的开关电器，如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动器等。 （2）仅用于断开过负荷电流或短路电流的开关电器，如高、低压熔断器。这种电器，在电路开断后，必须更换部件才能再次使用。 （3）用于断开或闭合正常工作电流、短路电流的开关电器；如高压断路器、低压自动空气断路器等。直流断路器。 （4）不要求断开或闭合电流，但具备一定的切、合电容电流和环流的能力，只用于检修时隔离电压
2、的开关电器；如隔离开关。 华中科技大学电气学院高压断路器概论高压断路器概论 1六氟化硫(SF6)断路器 采用SF6气体作为灭弧介质的断路器称为SF6断路器。这种断路器具有开断能力强、体积小等特点，但结构较复杂，金属消耗量大，价格较贵。SF6断路器除作为一般开断电器单独使用外，还常与以SF6作绝缘的其他电器组成封闭式组合电器(GIS)，可以大量节省占地面积。SF6断路器常用于110kV电压级及以上的电力系统中。 2油断路器 采用油作为灭弧介质的断路器称为油断路器。油断路器中的油除了作为灭弧介质外，还作为触头开断后弧隙的绝缘介质以及带电部分与接地外壳之间的绝缘介质的，称为多油断路器，华中科技大学电
3、气学院油只作灭弧介质和触头开断后的弧隙绝缘介质，而带电部分对地之间的绝缘采用瓷介质，则称为少油断路器。3空气断路器 采用压缩空气作为灭弧介质的断路器称为空气断路器。空气断路器具有灭弧能力强、动作迅速等特点，但其结构较复杂，有色金属消耗量较大。 4，真空断路器 利用真空的高介质强度来灭弧的断路器，称为真空断路器。这种断路器具有灭弧速度快、触头材料不易氧化、寿命长、体积小等特点。 华中科技大学电气学院31OkV断路器主要有少油、真空、SF6型断路器。空气断路器用得较少。对较小容量的电动机和变压器可用真空接触器和限流熔断器配合电器FC，其特点和使用范围如下： (1)少油型断路器，我国以前200MW机
4、组以下大多数采用，其结构简单、参数较齐、价格便宜，但动作速度慢(0.2s及以上)，有火灾、爆炸危险，不宜频繁操作，且检修周期短，故主厂房内的厂用系统要求无油化后更少使用。华中科技大学电气学院(2)真空断路器：它完全自成一体，不需向其中充气，不会引火或喷气，动作速度快(合闸和跳闸时间约0.060.1s)，不需维护，不可燃，操作时噪声小，有很高的开断能力，开断近区故障时，不需加电容器或电阻。但在断路器合闸和切断电动机时会产生过电压，要采用氧化锌避雷器、压敏电阻或阻容吸收器等保护过电压，目前125MW以上机组电厂多采用真空断路器或真空断路器与FC组合电器共用。 华中科技大学电气学院(3)SF6断路器
5、：它使用低气压和低流速，可使断路器开断时电流截断趋势减至最小，并能在开断容性电流时不产生重燃。SF6气体为闭路系统，基本不受环境影响，但存在气体噪声问题，其内部气体的泄漏量极小，没有火灾和爆炸危险。断路器的维护周期长。由于对SF6气体认识不足，品种还较少，故应用范围小于真空断路器。(4)熔断器加接触器(FC)回路：由高压限流熔断器、接触器、集成化的多功能保护电器及操作过电压保护装置组成的具有各种功能的回路，它一般与真空断路器或SF6断路器联合使用于125MW及以上机组的厂用系统中。一般对1200kW以下电动机和1600kVA及以下变压器回路或频繁操作回路采用。华中科技大学电气学院(1)FC主要
6、优点如下： 1)分断能力强，动作速度快，可用于短路电流40kA的厂用系统。当预期短路电流大于其百倍额定电流时，具有很高的限流特性，动作时间小于001s。 2)合闸速度快，可实现快速切换，由于FC与真空断路器或SF6断路器联合，合闸速度为70ms左右。 3)由于FC的限流特性和动作焦耳积分特性，使电缆截面可减少，4)无燃烧和爆炸危险。 5)检修周期长，可频繁操作。华中科技大学电气学院高压断路器的基本参数高压断路器的基本参数1额定电压及额定电流 额定电压UN是指断路器长期工作的标准电压。电力系统在运行中允许土5UN的电压波动，断路器必须适应在允许电压变化范围内长期工作。断路器还规定了最高工作电压，
7、对额定电压在3220kV范围内的断路器，其最高工作电压较额定电压高15左右；对330kV以上者，最高工作电压较额定电压高10。断路器额定电压与最高工作电压对应值，见表91。华中科技大学电气学院额定电压的大小影响断路器的外形尺寸和绝缘水平，额定电压越高要求绝缘强度越高、外形尺寸越大、相间距离亦越大。选择断路器时，额定电压是首先应满足的条件之一。额定电流JN是指在额定频率下长期通过断路器且使断路器无损伤、各部分发热不超过长期工作的最高的允许发热温度的电流。我国规定断路器的额定电流为200、400、630、 (1000)、1250、(1500)、1600、2000、3150、4000、5000、63
8、00、8000、10000、12500、16000、20000A。 额定电流的大小，决定断路器导电部分和触头的尺寸和结构，在相同的允许温升下，电流越大，则要求导电部分和触头的截面积越大，以便减小损耗和增大散热面积。华中科技大学电气学院（1）额定开断电流INbr断路器在开断操作时，首先起弧的某相电流称为开断电流。在额定电压下，能保证正常开断的最大短路电流称为额定短路开断电流IbrN。它是标志断路器开断能力的一个重要参数。 我国规定额定短路开断电流的周期分量有效值为：1.6，3.15，6.3，8，10，12.5，16，20，25，31.5，40，50，63，80，100kA等。 由于开断电流和电压
9、有关，因此在不同的电压下，对同一断路器所能正常开断的最大电流值也不相同。断路器的开断能力既与开断电流有关，又受给定电压的限制，因此以往常采用断流容量这一概念，即把额定条件下的开断能力称为额定断流容量，华中科技大学电气学院必须指出：断路器在起弧时的开断电流与熄弧后的工频恢复电压，在时间上并非同时产生，这两者相乘并无具体物理意义，亦不能确切地表征开断能力。根据国际电工委员会(1EC)的规定，现只把额定开断电流作为表征开断能力的唯一参数。而断流容量这一名词已经不再使用了。华中科技大学电气学院3关合能力(making capacity) 当电力系统未带电时已经存在短路故障，断路器一合闸就会有短路电流流
10、过，这种故障称为“预伏故障”，这种操作，专业术语称为“带故障合闸”。当断路器“带故障合闸”时，在动、静触头接触前(可能尚距几毫米)就会发生击穿，这种现象称为“预击穿”，随之出现短路电流，这给断路器关合提出了特殊要求，它会影响动触头合闸速度及触头的接触压力，当操动机构合闸功率不足时，甚至出现触头弹跳、熔化、焊接以至断路器爆炸等事故，这远比在合闸状态下通过极限电流的情况更为严重。华中科技大学电气学院衡量断路器关合短路故障能力的参数为额定短路关合电流mc。其数值以关合操作时，瞬态电流第一个大半波峰值来表示，制造部门对关合电流一般取额定开断电流IbrN的1.8X2倍，即 imc182IbrN2.55I
11、brN 断路器关合短路电流的能力除与灭弧装置性能有关外，还与断路器操动机构的合闸功的大小有关。因此，在选择断路器的同时，应选择与之匹配的操动机构，方能保证足够的关合能力。华中科技大学电气学院4耐受性能 断路器在开断短路故障时，短路电流也将流过动、静触头，因此，要求断路器不致因发热和电动力的冲击而损坏，即断路器应有足够的耐受短路电流作用的能力，简称为耐受能力。 (1)额定热稳定电流和额定热稳定电流的持续时间：断路器在合闸位置，在规定的时间内可能经受的额定短路开断电流即为“额定热稳定电流”，用It表示，故ItIbrN。其规定的时间即为“额定热稳定时间”。额定热稳定时间在断路器技术条件中规定：330
12、kV及以下为4s；500kV及以上为3s。 It通过断路器时，各零部件的温度不应超过短时发热最高允许温度，且不致出现触头熔接或软化变形，以及其他妨碍正常运行的异常现象。华中科技大学电气学院(2)额定动稳定电流：在规定的使用条件下，断路器在合闸位置时所能经受的最大电流峰值称为额定动稳定电流iam。它与额定关合电流imc不同的是，iam是断路器处于合闸位置时通过的短路电流，而imc则是断路器在关合过程中所产生的短路电流。额定动稳定电流也是以短路电流的第一个大半波峰值电流来表示，且 iamimc2.55IbrN 显然，额定动稳定电流反映了断路器承受由于短路电流产生的电动力的耐受性能，它决定于断路器的
13、导电部分和绝缘支持件的机械强度以及触头的结构形式。华中科技大学电气学院5操作性能 全开断时间“：这是指断路器接到分闸命令瞬间起到电弧熄灭为止的时间，全开断时间由两部分组成，即 ttt1+t2 式中：t1称为固有分闸时间，是指从断路器接到分闸命令瞬间到所有各相的触头都分离的时间间隔；t2称为燃弧时间，是指某一相首先起弧瞬间到所有相电弧全部熄灭的时间间隔。 华中科技大学电气学院全开断时间tt是说明断路器开断过程快慢的主要参数。它直接影响故障对设备的损坏程度、故障范围、传输容量和系统的稳定性。断路器开断单相电路时，各个时间的关系如图91所示，其中t。为继电保护装置动作时间。华中科技大学电气学院 合闸
14、时间ton。 断路器从接到合闸命令起到主触头刚接触为止的时间。电力系统大部分对合闸时间要求不高，但要求三相合闸同期性好，且合闸时间稳定。（6）自动重合闸性能）自动重合闸性能架空线路的短路大多是瞬时性故障，当短路电流切断后，故障原因就迅速消除。为了提高供电的可靠性，输电线路一般装有自动重合闸装置。 华中科技大学电气学院自动重合闸性能是断路器应具有固有的特性，其操作循环为： 分Q合分 t 合分式中Q称为无电流间隔时间，指断路器开断故障电流从电弧熄灭到电路重新接通的时间，一般为0.3S或0.5S，反映了断路器内介质强度恢复的快慢。t强送电时间，一般为180S，是指重合后故障未消除，断路器又跳闸，需经
15、时间t后，人工强送电一次。华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院3.1 设备名称：瓷柱式单断口断路器252kV SF6断路器。3.2 该断路器为合资产品。3.3 技术参数3.3.1额定电压： 252 kV。3.3.2额定频率：50Hz。3.3.3断口数： 1 。额定电流： 4000A 额定短路开断电流： 50 kA(有效值)。额定短路关合电流： 125 kA(峰值)。额定短时耐受(热稳定)电流： 50 kA(有效值)。额定短路持续时间： 3s。额定峰值耐受(动稳定)电流： 125 kA(峰值)。华中科技大学电气学院开断时间： 40 ms。分闸时间： 22 ms。合闸时间： 90 ms(分相操
16、作) ,114ms(三相联动)燃弧时间：20 ms。重合闸的无电流间隙时间：300 ms及以上可调。合分时间：45(-5,+5)ms(分相操作)， 60(-5,+5) ms(三相联动)。分闸不同期性：相间不大于： 2 ms。合闸不同期性相间不大于： 3 ms。3.3.8 额定操作顺序：O0.3sCO180sCO。华中科技大学电气学院额定电流4000A4000A额定频率50Hz50Hz额定操作顺序O-0.3S-CO-180S-COO-0.3S-CO-180S-CO开断时间40ms40ms固有分闸时间22(0,+2)ms20(0,+2)ms合闸时间114ms65(-5,+5)ms重合闸无电流间隔时
17、间0.3s及以上，可调0.3s及以上，可调名 称卖方提供值三相联动分相操作华中科技大学电气学院合分时间60(-5,+5)ms45(-5,+5)ms分闸不同期性(相间)2ms2ms合闸不同期性(相间)3ms3ms额定短路开断电流50kA50kA华中科技大学电气学院额定热稳定电流和稳定持续时间50kA(3s)50kA(3s)额定动稳定电流125kA125kA额定关合电流125kA125kA额定短路开断能力50kA50kA近区故障开断能力75%Ie， 90%Ie75%Ie， 90%Ie失步开断能力12.5kA12.5kA投切空载长线能力125A125A开合空载变压器的能力0.5-15A0.5-15A
18、其它特性参数华中科技大学电气学院操动机构1) 型式全弹簧全弹簧华中科技大学电气学院第二节 油断路器 油断路器按用油量的多少，有多油与少油之分。因多油断路器有很多缺点，除老设备尚有少量遗留外，现在已很少选用。少油断路器也有户内式和户外式之分。我国生产的20kV及以下的都为户内分相式，35kV以上都为户外式，均采用高强度瓷筒作为油箱。35kV电压级有户内式，也有户外式。电压在llOkV及以上的户外式少油断路器，采用串联灭弧室积木式结构，如图93(a)华中科技大学电气学院SFSF6 6断路器断路器利用SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质的新型高压断路器。SF6断路器可分为两大类： (1)第一类，为瓷瓶式
19、SF6断路器，可用于110kV及以上的电力系统中。该系列产品除ll0kV断路器三相共用一个机构外，其他均为三相分装式结构。110220kV断路器每相一个断口，整体呈“T”型布置。330500kV断路器每相两个断口，整体呈“T型布置。每个断口由灭弧室、支柱(支持绝缘子)、机构箱组成，其中330500kV断路器还带有均压电容器、合闸电阻等，其结构示意图如图9-8所示。华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院分闸时，主触头Q1先断开，此时，并联电阻r串在电路中，线路上的残余电荷通过r泄漏，使恢复电压降低，避免电弧重燃即使重燃，由于r 阻尼作用也可以降低过电压在Q1开断后，约1.5
20、2个工频周期，再断开辅助触头Q2，最终开断电路。合闸时，操作顺序相反即先合Q2， 再合Q1短接Q2和r，完成合闸任务这样，不仅可以降低过电压幅值，而且还能提高断路器的开断能力除此以外，也可利用电网中的避雷器或并联电抗器兼起限制过电压的作用 华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院(2)第二类，落地罐式SF6断路器，是把断路器装入一个外壳接地的金属罐中。该产品除110kV级及部分220kV级产品的三相分装在一个公用底架上并采用三相联动操作外，其余各电压等级及部分220kV产品均为三相分装结构，每相由接地的金属罐、充气套管、电流互感器、操动机构和底架等部件组成。其外形示意图如图
21、9-9所示。华中科技大学电气学院为充分利用SF6气体优良的绝缘性能，将SF6断路器与隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器和部分母线按主接线要求，依次连接，组成一个整体。各元件的高压带电部分均装在一个用SF6气体绝缘的金属外壳中，构成全封闭组合电器GIS，其优越性更为显著。SF6组合电器的发展极为迅速，我国现已有自行设计和制造的SF6全封闭组合电器投入运行，详见第十章。华中科技大学电气学院一、SF6气体性能 SF6气体是无色、无味、无毒、不可燃亦不助燃的非金属化合物，在常温常压下，其密度为空气的五倍。它具有很高的电气绝缘特性和灭弧能力。1SF6气体的绝缘性能 SF6的电子结构具有如图910
22、(a)所示的共价键结构；其分子结构如图910(b)所示，呈强电负性，体积较大。在1个大气压下，SF6的绝缘能力超过空气的2倍；当压力为3个大气压时，其绝缘能力就和变压器油相当。华中科技大学电气学院2SF6气体的灭弧性能 SF6在电弧作用下接受电能而分解成低氟化合物，但电弧电流过零时，低氟化合物则急速再结合成SF6，故弧隙介质强度恢复过程极快。所以，SF6的灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍；此外，电弧弧柱的电导率高、燃弧电压低、弧柱能量小。华中科技大学电气学院二、SF6断路器灭弧室结构 SF6气体作为灭弧介质时，只需要较小的气压和压差，所以，SF6断路器的灭弧室可以按压气活塞原理制成单压式
23、，其气流是直接在开断过程中产生的，其压力一般在(357)X105 Pa范围内。国产的SF6断路器均为单压式。目前，单压式灭弧室有定开距和变开距两种结构。但是，无论哪种结构，都必须保证在吹弧过程中，作为熄弧和绝缘介质的SF6气体，永远不排向大气，只在封闭系统中循环使用。华中科技大学电气学院 2定开距 图5-2表示单压式定开距灭弧室。触头间的开距不变。 图5-2(a)表示触头在合闸位置。分闸时，操动机构带着动触头和压气缸运动，在活塞与压汽缸之间的被压缩，产生高气压。当动触头脱离左边的喷嘴触头后，产生电弧，而且被压缩的SF6气体产生吹弧作用如图5-2(b)所示， 这种吹弧方式类似双向纵向吹弧。当电弧
24、熄灭之后，触头处在图5-2(c)所示的分闸位置。华中科技大学电气学院单压式灭弧室中的SF6气体只有一种气压，其值约为5个大气压。当分闸时，由于压气缸与活塞的作用，吹弧系统的SF6的压力可比原来压力提高一倍。华中科技大学电气学院1变开距 图5-1表示变开距灭弧室的工作原理图，活塞是固定不动的。图(a)表示触头在合闸位置。分闸时，操动机构通过连杆使带有动触头和绝缘喷口的工作汽缸(压力缸)向右运动，在活塞5与压气缸4之间产生压力。图5-1(b)表示产生压力的情况。华中科技大学电气学院 等到绝缘喷口脱离静触头后，在触头间产生电弧，同时气缸内气体在压力作用下纵向吹向电弧，使电弧熄灭，如图5-1(c)所示
25、。 图5-1(d)表示电弧熄灭后，触头在分闸位置。在这种灭弧室结构中，电弧可能在触头运动的过程中熄灭，所以称为变开距。华中科技大学电气学院三、SF6断路器特点 (1)断口耐压高。所以SF6断路器的串联断口数和绝缘支柱较少，结构简单，使制造、安装、调试和运行都比较方便。 (2)允许断路次数多，检修周期长。由于SF6气体分解后可以复原，且在电弧作用下的分解物不含有碳等影响绝缘能力的物质，在严格控制水分的情况下，生成物没有腐蚀性。因此，检修周期相应也长。 (3)开断性能很好。SF6断路器的开断电流大、灭弧时间短、无严重的截流和截流过电压。 (4)占地少。华中科技大学电气学院(5)无噪声和无线电干扰。
26、 (6)要求加工精度高、密封性能良好。 SF6气体本身虽无毒，但在电弧作用下，少量分解物(如SF4)对人体有害，一般需设置吸附剂来吸收。在我国，SF6断路器在高压和超高压系统中将占有主导地位，并且正在向中压级发展，在1060kV电压级系统中也正逐步取代目前广泛使用的少油断路器。华中科技大学电气学院 第五节第五节 真空断路器真空断路器所谓“真空”是相对而言的，从广义上讲，指的是绝对压力低于101325Pa(相当于latm)的气体稀薄的空间。气体稀薄程度用“真空度”表示。气体的绝对压力值愈低“真空度”就越高。 气体间隙的击穿电压与气体压力有关。在“真空”这一区间内，击穿电压随气体压力的提高而降低，
27、当气体压力高于1.33X10-2pa(相当于10-4mmHg)以上时，击穿电压迅速降低。所以，在真空断路器内的“真空”，指的是气体压力在1.35X10-2Pa以下的空间。 在这种气体稀薄的空间里，不同介质的绝缘间隙，击穿电压不一样，其绝缘强度愈高，电弧愈容易熄灭。华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院 图915表示在均匀电场作用下，不同介质的绝缘间隙的击穿电压。由图可见，真空的绝缘强度比变压器油、101325Pa气压下的SF6和空气的绝缘强度都高得多。真空间隙内的气体稀薄，分子的自由行程大，发生碰撞的几率小，因此，碰撞游离不是真空间隙击穿产生电弧的主要因素。真空中的电弧是在由触头电极蒸发出来
28、的金属蒸汽中形成的，电极表面即使只有微小的突起部分，也会引起电场能量集中，使这部分发热而产生金属蒸汽。因此，电弧特性主要取决于触头材料的性质及其表面状况。华中科技大学电气学院真空断路器的特点如下： (1)触头开距短。10kV级真空断路器的触头开距只有10mm左右。因为开距短，可使真空灭弧室做得小巧，所需的操作功小、动作快、机械寿命也长。 (2)燃弧时间短，且与开断电流大小无关，一般只有半个周波，故有半周波断路器之称。 (3)熄弧后触头间隙介质恢复速度快，对开断近区故障性能较好。 (4)由于触头在开断电流时烧损量很小，所以触头寿命长。 (5)体积小，质量轻。 (6)能防火防爆。华中科技大学电气学
29、院真空灭弧室宛如一只大型电子管，所有的灭弧零件都密封在一个玻璃外壳内，屏蔽罩的作用是为了防止触头间隙燃弧时飞出电弧生成物(如金属离子、金属蒸气、炽热的金属液滴等)沾污玻璃外壳内壁而破坏其绝缘性能。屏蔽罩固定在玻璃外壳的腰部，燃弧时，屏蔽罩吸收的热量容易通过传导的方式散发，有利于提高灭弧室的开断能力。华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院 第六节 熔 断 器 一、高压熔断器电压在1kV以上的熔断器称为高压熔断器。 高压熔断器主要由熔体和本体两部分构成。熔体是由铅、锡、铜、银等金属组成的合金，能承受正常工作电流。熔断器的本体包括安装在熔体外面的纤维管、瓷套管和管座。高压熔断器可分为有限流作用的快
30、速熔断器和不具限流作用的普通熔断器。非限流型使用最广泛的是跌落式熔断器，其熔体放置于产气的绝缘纸管中，依靠作用在熔体上的拉力使熔断器保持在合闸位置，当熔体熔断后，锁扣脱扣，绝缘纸管跌落，将电路切断，并形成可见的断开点。华中科技大学电气学院具有限流作用的熔断器（内充石英砂）灭弧能力强，在电弧电流达峰值以前快速熄灭，熔断时会产生过电压。所以只能用在等于，不能用在高于或低于熔断器额定电压的电网中。若高于，电弧重燃无法再度熄灭，熔断器将烧坏；若低于，过电压可达3.54倍，有损于电网中设备的安全。若等于，过电压22.5倍，不会超过电网中电气设备的绝缘水平。二、低压熔断器 低压熔断器与高压熔断器的结构和原
31、理完全一样，只是使用电压在1kV以下。低压熔断器一般没有限流型和非限流型之分。华中科技大学电气学院第七节 断路器操动机构断路器是一种开关电器，通过触头的分、合动作达到开断与关合电路的目的，因此必须依靠一定的机械操动系统才能完成。在断路器本体以外的机械操动装置称为操动机构，而操动机构与断路器动触头之间连接的部分称为传动机构和提升机构。上述关系可用图917表示。华中科技大学电气学院二、操动机构种类及其特点 1手动操动机构(CS)2电磁操动机构(CD)3电动机操动机构(CJ)4弹簧操动机构(CT)5气动操动机构6液压操动机构华中科技大学电气学院 隔离开关隔离开关 隔离开关的主要特点是在有电压、无负荷
32、电流情况下，分、合线路。其主要功用为： (1)分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的线路或电气设备与电源隔开，以保证检修人员及设备的安全。 (2)根据运行需要，换接线路。 (3)可用来分、合线路中的小电流，如套管、母线、连接头和短电缆的充电电流，断路器均压电容的电容电流，双母线换接时的环流以及电压互感器的励磁电流等。 (4)根据不同结构类型的具体情况，可用来分、合一定容量的空载变压器的励磁电流。华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院五、磁吹断路器 磁吹断路器是利用磁吹原理灭弧的低压断路器。利用磁场对弧柱的电磁力驱使电弧进入由一组栅片形成的灭弧室，由于电弧与栅片壁接触，加
33、速了电弧的冷却，去游离作用加强，使电弧快速熄灭。按照栅片材质的不同，磁吹断路器一般分为金属栅片式和绝缘板栅片式两种。金属栅片式磁吹断路器的结构原理如图923所示，其栅片是金属导体，电弧在电磁力作用下进入 一组金属栅片后，被分割成若干短电弧，当电流过零后，每个短弧隙上的介电强度可高达数百伏(由于阴极效应，介电强度可恢复到200V)。华中科技大学电气学院在金属栅片中的炽热气体是金属蒸气和空气的混合体。据一般的规律，高电离电位、低沸点材料栅片间隙的阴极效应，使得栅片间隙具有较高的介电强度。绝缘栅片式磁吹断路器具有“之”字形迷宫式的窄缝，多用于15kV及以下的系统中。其原理与金属栅片式相同。但因电压较
34、高，为了加长电弧，并使动、静触头间的电弧能很快进入栅片组，采用了能形成强烈磁吹的几个线圈，它们在正常工作状态下并不接入线路，而是跨接在电弧路径中的几个区段上。当电孤向栅片内延伸时，这些磁吹线圈被依次接人主回路，电磁力迫使电弧进入栅片区，电孤被拉长，弧柱与绝缘栅片表面接触后，栅片受热释放出大量气体，电弧被冷却而熄灭(不是由于阴极效应)。 华中科技大学电气学院磁吹断路器通常难于开断电力电缆线路的短路故障。因为，电缆线路形成的恢复电压上升率较低，电弧在发展初期较易熄灭，此时电弧路径尚未发展到栅片区，只处在离触头不远的空间内。这一区域充满高温电离化蒸气，在高的恢复电压峰值到来时形成热击穿。电缆线路电容
35、中储存的能量释放出来，使这种短路难于顺利开断。 磁吹断路器以其无油、无火灾危险，能适应频繁操作的优点而得到广泛应用。但是，它的开断能力和电压等级都不高，且价格较贵。在更高电压等级的系统中，其地位被空气断路器、六氟化硫断路器或真空断路器所取代。华中科技大学电气学院1、6.3kV厂用配电装置采用金属铠装全封闭手车中置式，由两部分组成，一部分为真空断路器的中置式开关柜，另一部分为F-C组成的手车式开关柜。容量小于1000kW的电动机和容量小于1250kVA变压器回路采用F-C柜，其余回路采用真空断路器柜。4.1 断路器制造厂ABB德国CALOR-EMAG/厦门ABB开关有限公司。型号： VD4额定电
36、压：12kV额定电流：4000 A、2000 A、1250A额定开断短路电流：50kA短路关合电流： 150kA 华中科技大学电气学院 额定短路开断电流的直流分量： 45% 额定操作循环：分-180s-合分-180s-合分合闸时间： 66ms分闸时间： 45ms燃弧时间： 15ms全分断时间： 60ms2 断路器操动机构的主要技术参数机构形式：弹簧操作机构华中科技大学电气学院接触器主要部件为意大利SACE进口，由厦门ABB开关有限公司组装。 型号：VSC 额定电压 ： 6.3 kV 额定电流：400A额定接通电流：4kA 额定开断电流：3.24kA额定热稳定电流：6kA（1s） 额定短时耐受电
37、流：6kA （1s）4.6 真空接触器操动机构的主要技术参数机构形式：永磁操动机构 华中科技大学电气学院4.7 熔断器波兰ABB 型号： CEF/CMF 额定电压： 6.3 kV额定电流 400A最大预期开断电流有效值：50kA开断额定预期开断电流时的限流值50KA开断电流时的最大过电压水平小于2.5倍华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院复习思考题九复习思考题九9.1 断路器按灭弧介质不同可分为哪几种类型?9.2 什么叫断路器额定电流?什么叫额定短路开断电流?什么叫关合能力?什么叫耐受性能?什么叫操作性能?什么叫循环操作性能?9.3 说明SF6气体的绝缘性能和灭弧性能。9.4 真空断路器有哪些特点?9.5 高压熔断器与高压断路器有什么区别?9.6 高压断路器操动机构有哪些技术要求?什么叫防跳跃原理?9.7 隔离开关有哪些技术要求?9.8 灭磁开关是属于哪一类开关，如何消弧的?华中科技大学电气学院本章结束点此进入下一章
