1、高压断路器 第一章、高压断路器基础知识第一章、高压断路器基础知识 .1 1 第二章、断路器的基本动作形式第二章、断路器的基本动作形式.4848 第三章、第三章、ZN12ZN12型断路器概述型断路器概述 .68.68 第四章、真空灭弧室结构及原理第四章、真空灭弧室结构及原理 .8888 第五章、第五章、ZN12ZN12型断路器检修型断路器检修 .112.112 1.1 高压断路器的用途和类型 1.2 高压断路器的基本要求 1.3 高压断路器的技术特性 1.4 开关电弧的形成和熄灭 一、高压断路器的用途和类型一、高压断路器的用途和类型 高压断路器是电力系统中发、送、变、配电接高压断路器是电力系统中
2、发、送、变、配电接通、分断电路和保护电路的主要设备。它具有完善通、分断电路和保护电路的主要设备。它具有完善的灭弧装置，正常运行时，用来接通和开断负荷电的灭弧装置，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某些电气主接线中，还担任改变主接线运行流，在某些电气主接线中，还担任改变主接线运行方式的任务。故障时，用来开断短路电流，切除故方式的任务。故障时，用来开断短路电流，切除故障电路。障电路。高压断路器是电力系统中最重要的开关设备之高压断路器是电力系统中最重要的开关设备之一，它起着控制和保护电力设备的双重作用：一，它起着控制和保护电力设备的双重作用：（1 1）控制作用：根据电力系统运行的需要，将部分）控
3、制作用：根据电力系统运行的需要，将部分或全部电力设备或线路投入或退出运行；或全部电力设备或线路投入或退出运行；（2 2）保护作用：当电力系统任何部分发生故障时，）保护作用：当电力系统任何部分发生故障时，应将故障部分从系统中快速切除，防止事故扩大，应将故障部分从系统中快速切除，防止事故扩大，保护系统中各类电气设备不受损坏，保证系统的安保护系统中各类电气设备不受损坏，保证系统的安全运行。全运行。(高压断路器是电力系统中最重要、最高压断路器是电力系统中最重要、最复杂的电器设备。断路器的基本理论和工作复杂的电器设备。断路器的基本理论和工作原理牵涉面较广，内容庞杂，即有电磁学理原理牵涉面较广，内容庞杂，
4、即有电磁学理论，也有热学和力学理论。在电磁学和热学论，也有热学和力学理论。在电磁学和热学方面既有场有又路，既有稳态过程也有暂态方面既有场有又路，既有稳态过程也有暂态过程；在力学方面涉及到静力学、动力学、过程；在力学方面涉及到静力学、动力学、流体力学和空气动力学方面的内容。此外还流体力学和空气动力学方面的内容。此外还涉及到电工材料、绝缘、放电、试验等多项涉及到电工材料、绝缘、放电、试验等多项技术，并随着时代的发展内容不断扩充和更技术，并随着时代的发展内容不断扩充和更新，如计算机技术的应用等。有关内容不只新，如计算机技术的应用等。有关内容不只用于高压断路器，还可用于包括高压电器、用于高压断路器，还
5、可用于包括高压电器、低压电器等各种电气设备低压电器等各种电气设备。）(IEC:(IEC:高压断路器能承载、关合和开断运行线路的正高压断路器能承载、关合和开断运行线路的正常电流，也能在规定时间内承载关合及开断规定的异常电流，也能在规定时间内承载关合及开断规定的异常电流（如短路电流）的开关设备，是电力系统的保常电流（如短路电流）的开关设备，是电力系统的保护和操作的重要电气装置。护和操作的重要电气装置。)通常可按以下两种方式对开关装置进行分类：通常可按以下两种方式对开关装置进行分类：1.1.按电压等级分：按电压等级分：（1 1）额定电压大于或等于）额定电压大于或等于1kV 1kV 的开关设备称为高压
6、开的开关设备称为高压开关。如：断路器、负荷开关、隔离开关、高压熔断器关。如：断路器、负荷开关、隔离开关、高压熔断器（2 2）额定电压低于）额定电压低于1kV1kV的开关设备称为低压开关。如：的开关设备称为低压开关。如：自动空气开关、接触器、磁力起动器、闸刀开关、低自动空气开关、接触器、磁力起动器、闸刀开关、低压熔断器压熔断器 2.2.按作用分：按作用分：（1 1）只用于接通和断开电路正常负荷电流的开关设备。）只用于接通和断开电路正常负荷电流的开关设备。如：负荷开关、接触器如：负荷开关、接触器（2 2）只能用于断开不正常状态和故障电流的开关设备。）只能用于断开不正常状态和故障电流的开关设备。如：
7、熔断器如：熔断器（3 3）既能接通和断开正常负荷电流又能接通和断开不）既能接通和断开正常负荷电流又能接通和断开不正常状态和故障电流的开关设备。如：断路器、自动正常状态和故障电流的开关设备。如：断路器、自动空气开关空气开关（4 4）不能用于断开负荷电流，也不能用于断开不正常）不能用于断开负荷电流，也不能用于断开不正常及故障电流的开关设备。如：隔离开关、闸刀开关及故障电流的开关设备。如：隔离开关、闸刀开关 高压断路器装设的地点不同，分为户内（高压断路器装设的地点不同，分为户内（N N）和）和（W W）两种形式、按断路器的灭弧介质和作用原理，可）两种形式、按断路器的灭弧介质和作用原理，可分为下列主要
8、类型：分为下列主要类型：（1 1）油断路器：它是以变压器油来作为灭弧和绝缘介质）油断路器：它是以变压器油来作为灭弧和绝缘介质的断路器，又可分为多油和少油两种类型的断路器，又可分为多油和少油两种类型;（2 2）SF6SF6断路器：它是以断路器：它是以SF6SF6气体作为灭弧和绝缘介质气体作为灭弧和绝缘介质 的断路器的断路器;（3 3）真空断路器：它是以高真空度的介质来熄弧的断路）真空断路器：它是以高真空度的介质来熄弧的断路器。指触头在高真空中关合和开断的断路器器。指触头在高真空中关合和开断的断路器;（4 4）压缩空气断路器：它是以高速流动的压缩空气来作）压缩空气断路器：它是以高速流动的压缩空气来
9、作为灭弧介质的断路器为灭弧介质的断路器;（5 5）自产气断路器：它是利用固体介质受电弧作）自产气断路器：它是利用固体介质受电弧作用分解气体来熄弧的断路器用分解气体来熄弧的断路器;（6 6）磁吹断路器：它是利用电磁力驱使电弧进入）磁吹断路器：它是利用电磁力驱使电弧进入绝缘狭缝中，拉长、冷却电弧来熄弧的断路器绝缘狭缝中，拉长、冷却电弧来熄弧的断路器;我国生产的高压断路器的类型很多，其型我国生产的高压断路器的类型很多，其型号的含义如下：其中表示产品名称的字母含义：号的含义如下：其中表示产品名称的字母含义：S S为少油断路器；为少油断路器；D D为多油断路器；为多油断路器；K K为空气断路为空气断路器
10、；器；z z为真空断路器为真空断路器C C为磁吹断路器。表示其他为磁吹断路器。表示其他标志的字母标志的字母:如如G G为改进型；为改进型；F F为分相操作；为分相操作；D D增容；增容；W W防污；防污；Q Q耐震。耐震。根据控制和保护的电气设备不同，高压断根据控制和保护的电气设备不同，高压断路器大致可分为以下几类型：路器大致可分为以下几类型：（1 1）发电机断路器）发电机断路器控制和保护发电机用的断路器，控制和保护发电机用的断路器，断路器的额定电压在断路器的额定电压在17.517.536KV36KV范围内，额定电流及范围内，额定电流及额定短路开断电流极大，不需要快速自动重合闸额定短路开断电流
11、极大，不需要快速自动重合闸.这里举这里举ABBABB公司为例，公司为例，ABBABB公司具有不同类型的发电机断公司具有不同类型的发电机断路器，其中有路器，其中有HGHG和和H H型中等容量的型中等容量的SF6SF6断路器；断路器；有特大容量的有特大容量的DRDR型压缩空气断路器（大亚湾核电）；型压缩空气断路器（大亚湾核电）；还有中小容量的还有中小容量的VD4GVD4G型真空断路器型真空断路器.（2 2）输电断路器）输电断路器用于用于110110（6363）KVKV及以上输电系统及以上输电系统中的断路器。其中中的断路器。其中110KV110KV、220 KV220 KV电压等级使用的断路电压等级
12、使用的断路器称为高压断路器，器称为高压断路器，330KV330KV及以上电压等级使用的断路及以上电压等级使用的断路器称为超高压断路器。器称为超高压断路器。输电断路器除要求具备快速自动重合闸功能输电断路器除要求具备快速自动重合闸功能外，还常要具备开合近区故障，失步故障外，还常要具备开合近区故障，失步故障,架空线路和电缆线路充电电流的能力。架空线路和电缆线路充电电流的能力。（3 3）配电断路器）配电断路器用于用于35KV35KV及以下的配电系及以下的配电系统中的断路器。这类断路器要具备快速自统中的断路器。这类断路器要具备快速自动重合闸的功能动重合闸的功能.二、对高压断路器的基本要求二、对高压断路器
13、的基本要求 对高压断路器的要求大致有下述几个方面：对高压断路器的要求大致有下述几个方面：(1(1）工作可靠：断路器在制造厂给定的技术条件下）工作可靠：断路器在制造厂给定的技术条件下工作时，应能可靠地长期正常运行。工作时，应能可靠地长期正常运行。（2 2）应具有足够的断路能力：由于电网电压较高、）应具有足够的断路能力：由于电网电压较高、电流较大，当断路器在断开电路时，触头间会电流较大，当断路器在断开电路时，触头间会出现电弧，只有将电弧熄灭，才能断开电路。出现电弧，只有将电弧熄灭，才能断开电路。因此，要求断路器有足够的断路能力，尤其是因此，要求断路器有足够的断路能力，尤其是在短路故障时，能可靠地切
14、断短路电流并保证在短路故障时，能可靠地切断短路电流并保证具有足够的热稳定度和电动稳定度具有足够的热稳定度和电动稳定度。(3 3）具有尽可能短的切断时间：当电力网发）具有尽可能短的切断时间：当电力网发生短路故障时，要求断路器迅速切断故障电生短路故障时，要求断路器迅速切断故障电路，这样可以缩短电力网的故障时间和减轻路，这样可以缩短电力网的故障时间和减轻短路电流对电气设备的损害。在超高压电网短路电流对电气设备的损害。在超高压电网中，迅速切断故障电路还可以提高电力系统中，迅速切断故障电路还可以提高电力系统的稳定性。因此切断时间是高压断路器的一的稳定性。因此切断时间是高压断路器的一个重要参数。个重要参数
15、。（4 4）实现自动重合闸：架空输电线路的短路）实现自动重合闸：架空输电线路的短路故障，大多是临时性故障。当短路电流切断故障，大多是临时性故障。当短路电流切断后，故障也随之消除。后，故障也随之消除。为了提高供电的连续性，故装有自动为了提高供电的连续性，故装有自动重合闸装置。自动重合闸是断路器在故障重合闸装置。自动重合闸是断路器在故障跳闸以后，经过一定的时间间隔又自动进跳闸以后，经过一定的时间间隔又自动进行再次关合。重合后，如果故障已消除，行再次关合。重合后，如果故障已消除，即恢复正常供电，称为自动重合成功。如即恢复正常供电，称为自动重合成功。如果故障并未消除，则断路器必须再次开断果故障并未消除
16、，则断路器必须再次开断故障电流，这种情况称为自动重合失败在故障电流，这种情况称为自动重合失败在便合失败后，如已知为永久性故障应立即便合失败后，如已知为永久性故障应立即组织检修，但有时运行人员无法判断故障组织检修，但有时运行人员无法判断故障是暂时性还是永久性，而该电路供电又很是暂时性还是永久性，而该电路供电又很重要，允许重要，允许3 3分钟后再强行合闸一次，称为分钟后再强行合闸一次，称为“强送电强送电”。同样，强送电也可能成功或失。同样，强送电也可能成功或失败。但失败时，断路器必须再开断一次短败。但失败时，断路器必须再开断一次短路电流。路电流。断路器的上述动作程序，称为自动重合闸的操作循环，断路
17、器的上述动作程序，称为自动重合闸的操作循环，记为分记为分O O（无电流间隔时间，一般为（无电流间隔时间，一般为0.30.3秒或秒或0.50.5秒）秒）合分合分t t（强送电时间，一般为（强送电时间，一般为180180秒）秒）合分。可写合分。可写为：为：O OCOCOttCOCO其中：其中：O O分闸操作分闸操作COCO断路器合闸后任何有延时就立即进行分闸操作断路器合闸后任何有延时就立即进行分闸操作t t无电流时间，是指自动重合闸中，断路器开断时从无电流时间，是指自动重合闸中，断路器开断时从所有相中电弧均无熄灭起到随后重新关合时任意一相所有相中电弧均无熄灭起到随后重新关合时任意一相中开始通过电流
18、时的时间间隔。对于快速自动重合闸中开始通过电流时的时间间隔。对于快速自动重合闸的断路器，取的断路器，取t=0.3st=0.3stt强送电时间，一般取强送电时间，一般取t=3t=3分钟分钟三、高压断路器的技术特性三、高压断路器的技术特性（1 1）额定电压和最高工作电压）额定电压和最高工作电压：额定电压是指断路器在：额定电压是指断路器在运行中所承受的正常工作电压。（也就是指断路器长运行中所承受的正常工作电压。（也就是指断路器长期工作的标准电压）期工作的标准电压）考虑到输电线路有电压降，线路供电端母线额定考虑到输电线路有电压降，线路供电端母线额定电压高于受电端母线额定电压，这样断路器可能在高电压高于
19、受电端母线额定电压，这样断路器可能在高于其额定电压下长期工作，为此断路器出厂时都以最于其额定电压下长期工作，为此断路器出厂时都以最高工作电压进行鉴定。最高工作电压是指断路器在运高工作电压进行鉴定。最高工作电压是指断路器在运行中应能长期承受的最高电压，按国家标准，对于额行中应能长期承受的最高电压，按国家标准，对于额定电压在定电压在220220伏及以下的设备，其最高工作电压为额定伏及以下的设备，其最高工作电压为额定电压的电压的1.151.15倍，对于倍，对于330330千伏，千伏，500500千伏的电压等级的千伏的电压等级的设备，规定为设备，规定为1.11.1倍。倍。（2 2）额定电流）额定电流：
20、断路器长期允许通过的最大工作电：断路器长期允许通过的最大工作电流，其各部分的发热温度不超过允许值流，其各部分的发热温度不超过允许值 。为额定。为额定电压的电压的1.151.15倍，对于倍，对于330330千伏，千伏，500500千伏的电压等千伏的电压等级的设备，规定为级的设备，规定为1.11.1倍。（倍。（2 2）额定电流：断路）额定电流：断路器长期允许通过的最大工作电流，其各部分的发器长期允许通过的最大工作电流，其各部分的发热温度不超过允许值热温度不超过允许值 。额定电流的大小决定了断。额定电流的大小决定了断路器的触头结构及导电部分的截面。额定电流的路器的触头结构及导电部分的截面。额定电流的
21、取值大小由有国家标准规定。具体等级为取值大小由有国家标准规定。具体等级为200200、400400、600600、（、（10001000）、）、12501250、（、（15001500）、）、16001600、20002000、25002500、（、（30003000）、）、31503150、40004000、50005000、63006300、80008000、1000010000、1250012500、1600016000、20000A20000A，括，括号内数字是另不采用，它们只适用于老产品。号内数字是另不采用，它们只适用于老产品。（3 3）额定开断电流 额定开断电流是指断路器在额定频率
22、为50Hz时的瞬态恢复电压下，能够开断的最大短路电流的有效值，有时也用额定开断容量来表示。短路电流由周期分量和非周期分量两部分组成。额定开断电流反映断路器的灭弧能力，额定开断电流反映断路器的灭弧能力，它与断路器灭弧介质的选择和灭弧方法的它与断路器灭弧介质的选择和灭弧方法的选择等因素有关。选择等因素有关。（4 4）额定峰值耐受电流（动稳定电流）额定峰值耐受电流是表明断路器能承受短路电流电动力作用的能力，即断路器在闭合状态时能通过的不妨碍其正常工作的最大短路电流（峰值）。断路器额定峰值耐受电流约等于断路器额定开断电流周期分量有效值的2.55倍。（5 5）额定短时耐受电流（热稳定电流）额定短时耐受电
23、流是表明断路器能承受短路电流热效应的能力。额定短时耐受电流等于额定开断电流。（6 6）额定短路持续时间（额定热稳定时间）当额定短时耐受电流通过断路器的时间为额定短路持续时间实施，断路器的各部分温度不超过其短时所允许发热的最高温度，并且不发生触头熔接或其他妨碍正常工作的异常现象。额定短路持续时间通常可以是1s、2s、3s、4s。（7 7）额定短路关合电流 当断路器进行重合闸操作时，保证断路器能关合短路电流而又不致于发生触头熔焊或其他损伤，所允许接通的最大短路电流。（8 8）机械时间特性（后面讲解）机械时间特性（后面讲解）开关电器在切断电压大于1020V、电流大于80100mA的电路时，在触头刚分
24、离的瞬间，触头间产生电弧。这时虽然电路触头分离，但电弧继续燃烧，电流仍在触头间通过，直到触头分开至足够长的距离时，电弧熄灭，电路才算真正的切断。电弧的温度很高，表面温度可达300040000C，电弧中心温度可高达100000C以上。这种高温，即使作用的时间很短，触头表面也会因剧烈熔化和蒸发而损坏，触头附近的绝缘材料（包括绝缘油、电工瓷、有机绝缘材料）被严重烧损，以致设备损坏。所以，在切断电路时，必须采取措施尽快地熄灭电弧。1、电弧的形成 电弧的形成是触头间中性质点（分子和原子）被游离的过程，这一过程很复杂，产生电弧放电和维持电弧的主要原因和过程如下：（1）高电场发射当通过电流的开关触头刚分离时
25、，触头间距离很小，由于外加电压的作用，在这很小的间隙中，形成很高的电场强度（可超过100010000kV/cm），足以从阴极表面拉出电子，这就是高电场发射。随着触头间的距离增大，电场强度减小，高电场发射的作用将减弱。（2）热电子发射当触头刚分离时，由于触头间的压力和接触点减少，使触头接触电阻迅速增大，在电极表面出现局部集中的电流，使电极上出现炽热点，阴极中的电子因此获得足够的动能逸出到空间。这种因炽热使电极表面向周围空间发射电子现象，称为热电子发射。（3）碰撞游离从阴极表面发射出来的自由电子，在电场的作用下，向阳极做加速运动，并不断地与触头间介质的中性质点碰撞。当自由电子在加速运动过程中所积累
26、起来的动能大于中性质点的游离能（使电子释放出来的能量）时，中性质点被碰撞分离为电子和正离子，称为碰撞游离。新产生的电子和原来的电子一起向阳极做加速运动。当他们和其他中性质点碰撞时又再一次发生碰撞游离，碰撞游离连续进行的结果，将在触头间产生了大量的电子和正离子，使介质击穿，引起电弧。使触头间介质被击穿的电压称为击穿电压。使触头间介质被击穿的电压称为击穿电压。（4）热游离介质在高温作用下产生游离称为热游离。在电弧产生后，弧隙温度很高，此时在高温下的介质分子和原子的无规则热运动将更严重加剧，中性质点间也会因此碰撞而发生碰撞游离，游离出电子和正离子。（4）热游离介质在高温作用下产生游离称为热游离。在电
27、弧产生后，弧隙温度很高，此时在高温下的介质分子和原子的无规则热运动将更严重加剧，中性质点间也会因此碰撞而发生碰撞游离，游离出电子和正离子。电弧稳定燃烧时，弧柱温度很高，电弧电压和弧柱的电场强度很低，碰撞游离作用减弱，此时弧柱的游离作用由热游离维持。当电弧温度很高时，一方面阴极表面发射电子，另一方面会引起金属触头熔化、蒸发，以致介质中混有金属蒸气，使弧隙电导增加，电弧将继续炽热燃烧。从以上可见，阴极表面在高电场作用下发射电子，这些电子在触头间电压作用下产生碰撞游离，形成电弧。在电弧高温下阴极表面热发射及介质中的热游离，使电弧得以维持和发展。这就是电弧的形成过程。2、电弧的熄灭游离是在外加电压和电
28、弧电流作用下，电子和离子不断产生的过程，也就是电弧的产生和维持的过程。与此同时，在弧柱中还存在着电子和离子消失（减少）的过程，使电弧电流减少，以致使电弧熄灭，称为去游离。在稳定燃烧的电弧中，这两个过程处于动态平衡。如果游离现象大于去游离现象，电弧将继续炽热燃烧；如果去游离大于游离，电弧越来越弱，最后熄灭。因此使去游离大于游离就是电弧熄灭的基本原理。去游离的方式主要是复合与扩散：（1）复合 弧隙中带正电或带负电的质点，在运动中彼此结合形成中性质点的过程，称为复合。电子的运动速度约为离子运行速度的1000倍，因此，电子和离子的直接复合可能性很小。但是，电子在碰撞时先附着在中性质点上形成负离子，然后
29、与运动速度大致相等的正离子相互吸引、接触而形成中性质点（中性分子）。复合过程的快慢，主要决定于离子运动的速度。使弧柱场强减小，降低电弧温度，增大气体压力，升高气体密度等，均可减小离子运动速度，增加离子间接触机会，加强复合。（2）扩散扩散是弧柱中的自由电子及正离子由于热运动从弧柱内逸出进入周围介质的一种现象。电弧中的高温自由电子和正离子由密集的空间向周围密度小、温度低的介质扩散，并与介质中带异性电的质点结合，形成中性分子。电弧与周围介质温度差以及离子浓度差愈大，扩散作用愈强。采用冷的、新鲜的、未游离的气体吹动电弧，可使电弧在周围介质中移动，加强与新鲜介质接触，一方面带走电弧的热量，另一方面增大电
30、弧与周围介质的温差，加强扩散，有利于灭弧。电弧熄灭与否，取决于游离与去游离两个因素作用的结果。当弧柱中去游离大于游离时，电弧中离子减小，电弧电阻增加，电流减小，最后电弧趋于熄灭。交流电弧的熄灭 交流电流每半个周期经过一次零值。此时，电源停止向弧隙输入能量，而弧隙由于不断散出热量，温度下降，热游离作用迅速减弱，电弧暂时熄灭。但是由于弧隙的温度很高，热游离尚在继续，在弧隙电压的作用下，弧隙仍有电流通过，电源仍向弧隙输入能量，使弧隙温度升高，热游离加强。若输入能量大于散出能量，即弧隙中游离过程大于去游离过程，电弧将重燃。这种由于热游离而引起电弧的重燃称热击穿。反之，如果电流过零后，输入能量小于散出能
31、量，弧隙温度将继续下降，热游离基本停止，弧隙由导电状态向介质状态转变，电弧即熄灭。电流过零时，电弧暂时熄灭，但弧隙介质绝缘能力要恢复到正常情况需要一定时间，称为介质强度恢复过程。在此过程中，弧隙所承受而不致使弧隙击穿重燃的临界电压称为介质的击穿电压uj（t）。与此同时，弧隙电压由熄弧电压，经一定时间，逐渐恢复到电源电压，这是弧隙电压的恢复过程。随着电压的升高，游离因素加强，可能引起间隙再击穿，称为电击穿，电弧重燃。交流电流过零后，电弧熄灭是否会重熄，取决于介质强度恢复过程与弧隙电压恢复过程相互作用的结果。只要电流过零后，弧隙的介质击穿电压uj永远大于弧隙恢复电压uhf，弧隙不被击穿，电弧即熄灭
32、。否则，电弧将重燃，如图6.1-1。因此交流电弧的熄灭条件是：电流自然过零后，弧隙介质强度恢复曲线高于电压恢复曲线，uj（t）uhf（t）。3、熄灭电弧的方法加强弧隙的去游离，或减小弧隙电压的恢复速度，都可以促进电弧熄灭。广泛采用的灭弧方法，有以下几种。吹弧温度对熄弧影响很大，温度愈低，热游离愈不易发生，能加快去游离，而且介质的绝缘强度随温度的降低而增加。介质强度恢复的快慢，在很大程度上决定于弧隙温度降低的速度。因此，冷却电弧是熄弧的重要方法之一。用气体或液体介质吹弧，既能起到对流换热、强烈冷却弧隙的作用，也可以部分取代原弧隙中游离气体或高温气体。气体流速大，对流换热的能力强，能使电弧散热加剧
33、，对弧隙的冷却作用更大。在断路器中，常制成各种形式的吹弧室，使气体或液体产生较高的压力，有力地吹向弧隙。吹动电弧的方法有纵吹和横吹，如图6.1-2。吹动方向与弧柱轴线平行的叫纵吹；吹动方向与轴线垂直的叫横吹。纵吹主要是使电弧冷却变细，最后熄灭；而横吹则将电弧拉长，表面积增大并加强冷却，熄弧效果较好。采用纵横混合吹弧方法，熄弧效果更好。1、分闸 2、合闸 3、合分 4、重合和重合闸 5、高压断路器对操动机构的要求断路器对操动机构的要求 断路器是在电力系统不同工况下进行合分，以保断路器是在电力系统不同工况下进行合分，以保证电力系统可靠供电和切除故障线路。断路器除单一证电力系统可靠供电和切除故障线路
34、。断路器除单一合闸和分闸外，还要求具有快速的重合闸、重合分和合闸和分闸外，还要求具有快速的重合闸、重合分和合分动作合分动作一、分闸一、分闸 分闸操作是断路器最基本的功能。由于断路器分闸，分闸操作是断路器最基本的功能。由于断路器分闸，可开断高压回路，或切断负荷电源，或隔断高压电源，可开断高压回路，或切断负荷电源，或隔断高压电源，或切断故障电源。或切断故障电源。1.1.开距开距 高压断路器分闸到底时，动触头与静触头之间形高压断路器分闸到底时，动触头与静触头之间形成一定长度的绝缘间隙以保证线路能彻底断开。断路成一定长度的绝缘间隙以保证线路能彻底断开。断路器处于分闸状态时，此时触头之间的绝缘间隙被称为
35、器处于分闸状态时，此时触头之间的绝缘间隙被称为开距。开距的大小与高压断路器的额定电压和开断性开距。开距的大小与高压断路器的额定电压和开断性能要求有关，也与绝缘介质的特性和灭弧装置的设计能要求有关，也与绝缘介质的特性和灭弧装置的设计有关。有关。2.2.行程和超行程行程和超行程 行程是指高压断路器分闸过程中动触头所走过的距行程是指高压断路器分闸过程中动触头所走过的距离，行程包括了触头之间的开距和触头接触行程。为离，行程包括了触头之间的开距和触头接触行程。为保证足够的接触压力，补偿触头受电弧的烧损以及获保证足够的接触压力，补偿触头受电弧的烧损以及获得必要的分闸速度，动端需要超行程来保证。得必要的分闸
36、速度，动端需要超行程来保证。3.3.分闸速度分闸速度 高压断路器分闸过程中，动触头的运动随时间或行高压断路器分闸过程中，动触头的运动随时间或行程而变化，一般分闸速度是指分闸过程中触头分离之程而变化，一般分闸速度是指分闸过程中触头分离之后半个周波内动触头的速度的平均值。以这个数值为后半个周波内动触头的速度的平均值。以这个数值为标称分闸速度其意义在于：在这个期间内动触头的速标称分闸速度其意义在于：在这个期间内动触头的速度对高压断路器的熄弧和熄弧间隙承受恢复电压将起度对高压断路器的熄弧和熄弧间隙承受恢复电压将起到决定性作用，因为高压断路器的燃弧时间约为半个到决定性作用，因为高压断路器的燃弧时间约为半
37、个周波到一个周波之间（如三相断路器指首相燃弧情周波到一个周波之间（如三相断路器指首相燃弧情况）。但是为了测量的方便，工厂往往给出刚分速度况）。但是为了测量的方便，工厂往往给出刚分速度的数据，这是指触头刚分瞬间的平均速度，大致是刚的数据，这是指触头刚分瞬间的平均速度，大致是刚分之前分之前 半波和刚分之后半波的测量值的平均值。分闸速度因半波和刚分之后半波的测量值的平均值。分闸速度因不同的灭弧室设计、不同的灭弧介质和断口的数目多不同的灭弧室设计、不同的灭弧介质和断口的数目多少而不同。它是操动机构设计主要的依据之一。少而不同。它是操动机构设计主要的依据之一。4.4.固分时间固分时间 固分时间是指分闸过
38、程中从操动机构接到分闸命固分时间是指分闸过程中从操动机构接到分闸命令时起，到断路器触头侧分离的一段时间。这段时间令时起，到断路器触头侧分离的一段时间。这段时间包括操动机构和高压断路器本身在触头分离以前的执包括操动机构和高压断路器本身在触头分离以前的执行电气命令和机构动作的时间，具体说，由以下几部行电气命令和机构动作的时间，具体说，由以下几部分组成分组成 （1 1）启动时间）启动时间 从脱扣机构受电到脱扣器动作并使操从脱扣机构受电到脱扣器动作并使操动机构解扣时止或者分闸动力控制系统的初级阀门触动机构解扣时止或者分闸动力控制系统的初级阀门触动时止的时间动时止的时间 。（2 2）分闸控制时间）分闸控
39、制时间 从分闸动力控制系统受能到机构从分闸动力控制系统受能到机构传动触动的时间，对于机械连杆式操动系统，无分闸传动触动的时间，对于机械连杆式操动系统，无分闸动力控制动力控制 故无此项时间。故无此项时间。（3 3）分闸寄生时间）分闸寄生时间 从机械传动触动开始到触头开始运从机械传动触动开始到触头开始运 动的时间。动的时间。（4 4）逆超程时间）逆超程时间 从触头开始运动到触头分离时止的时从触头开始运动到触头分离时止的时间。间。上述第三部分的时间是指机构运动链的间隙位移上述第三部分的时间是指机构运动链的间隙位移和弹性变形引起的时间消耗。对于机械传动来说，运和弹性变形引起的时间消耗。对于机械传动来说
40、，运动链在合闸位置处于受力的紧张状态，链中各个环节动链在合闸位置处于受力的紧张状态，链中各个环节有一定的弹性变形，当解扣时，在触头获得运动之前，有一定的弹性变形，当解扣时，在触头获得运动之前，这些环节由于力的松弛，应变消失而需要一定的时间。这些环节由于力的松弛，应变消失而需要一定的时间。只有应变消失之后触头才能从分闸动力获得相应的运只有应变消失之后触头才能从分闸动力获得相应的运动（假设不产生反向应变）。这种由于弹性应变而引动（假设不产生反向应变）。这种由于弹性应变而引起的时间延迟约为起的时间延迟约为1 13ms3ms。5.5.全开断时间全开断时间 全开断时间是指在全开断电流下，分闸过程从操动全
41、开断时间是指在全开断电流下，分闸过程从操动机构接到分闸命令时起到电弧熄灭时止的时间，也就机构接到分闸命令时起到电弧熄灭时止的时间，也就是固分时间加燃弧时间。燃弧时间与起弧相角有关，是固分时间加燃弧时间。燃弧时间与起弧相角有关，其下限称短燃弧时间，其上限称长燃弧时间。三相断其下限称短燃弧时间，其上限称长燃弧时间。三相断路器在单相试验时，既要求用短燃弧时间验证首相的路器在单相试验时，既要求用短燃弧时间验证首相的开断性能，同时还要求一长燃弧时间验证后两相开断开断性能，同时还要求一长燃弧时间验证后两相开断的性能。后两相的电流过零比首相开断过零的时间滞的性能。后两相的电流过零比首相开断过零的时间滞后一定
42、的电角度（如在三相不接地短路试验中为后一定的电角度（如在三相不接地短路试验中为9090）。又考虑三相之间的相位差，故长燃弧时间与短燃）。又考虑三相之间的相位差，故长燃弧时间与短燃弧时间的时间差可认为是弧时间的时间差可认为是8.33ms8.33ms（在三相不接地短路（在三相不接地短路试验中），而试验中），而IECIEC目前的规定是目前的规定是7 ms7 ms，这只能理解是，这只能理解是多种形式短路的综合反映。多种形式短路的综合反映。缩短断路器的全开断时间对提高电力系统的缩短断路器的全开断时间对提高电力系统的稳定性和提高输电线路的输送容量有很大好处。稳定性和提高输电线路的输送容量有很大好处。对对6
43、060周交流来说为周交流来说为33.3ms33.3ms，若考虑现代断路若考虑现代断路器的长燃弧时间为一周波左右，则此种断路器器的长燃弧时间为一周波左右，则此种断路器的固分时间对于的固分时间对于5050周或周或6060周系统来说，相应地周系统来说，相应地分别要求为分别要求为2020左右或左右或16.6 ms16.6 ms左右左右。二、合闸二、合闸 线路的正常送电，负荷的倒换，电压的引入等都线路的正常送电，负荷的倒换，电压的引入等都必须由断路器的合闸动作来完成。合闸以后，断路器必须由断路器的合闸动作来完成。合闸以后，断路器本身就处于警戒状态，在它所保护的范围内出现任何本身就处于警戒状态，在它所保护
44、的范围内出现任何故障，随时可以受命跳闸。故障，随时可以受命跳闸。断路器在合闸状态下，必须保证具有足够的长期断路器在合闸状态下，必须保证具有足够的长期通流能力和经受短路电流和电动力作用能力，而这些通流能力和经受短路电流和电动力作用能力，而这些性能与机构的设计有密切的联系。若机构设计不当，性能与机构的设计有密切的联系。若机构设计不当，或操动系统不能制锁，则在短路电动力作用下，断路或操动系统不能制锁，则在短路电动力作用下，断路器触头会自行脱开；器触头会自行脱开；或因机构的输出力矩不够，触头或因机构的输出力矩不够，触头的轻微熔焊造成断路器不能开断，均将酿成事故。因的轻微熔焊造成断路器不能开断，均将酿成
45、事故。因而合闸状态下的可靠性亦是十分重要的。而合闸状态下的可靠性亦是十分重要的。1.1.合闸速度：合闸速度：合闸速度是指断路器触头以前半波内的平均速度。合闸速度是指断路器触头以前半波内的平均速度。它标志着断路器的运动系统在趋近于合闸时所应具有它标志着断路器的运动系统在趋近于合闸时所应具有的动能水平。待触头接触以后，由于阻力突然增大，的动能水平。待触头接触以后，由于阻力突然增大，动触头的运动速度受到很大的阻力而降低。合闸速度动触头的运动速度受到很大的阻力而降低。合闸速度还影响预击穿特性，当合闸速度高时，预击穿距离就还影响预击穿特性，当合闸速度高时，预击穿距离就小，其阻碍断路器关合的作用也小；反之
46、，影响就大小，其阻碍断路器关合的作用也小；反之，影响就大.合闸速度是在合闸装置的动力处于额定参数下所测得合闸速度是在合闸装置的动力处于额定参数下所测得的数据，可是在运行中，动力源的特性参数常常偏离的数据，可是在运行中，动力源的特性参数常常偏离其额定值。对液压操动机构来说流体输出功有随操作其额定值。对液压操动机构来说流体输出功有随操作负荷大小而变化的适应性，因而动力额定参数的变化负荷大小而变化的适应性，因而动力额定参数的变化而导致运动系统的功能的差异不很大。而导致运动系统的功能的差异不很大。2.2.合闸时间：合闸时间：合闸时间是指从发合闸令到断路器的主触头刚合合闸时间是指从发合闸令到断路器的主触
47、头刚合时止的这段时间。在制造和运行过程中，测定合闸时止的这段时间。在制造和运行过程中，测定合闸时间往往可以得知断路器的操动系统是否处于正常时间往往可以得知断路器的操动系统是否处于正常状态。状态。合闸时间由以下几部分组成：合闸时间由以下几部分组成：（1 1）启动时间）启动时间 从启动电磁铁的线圈受电到电磁铁刚从启动电磁铁的线圈受电到电磁铁刚顶开控制阀门时止的时间。顶开控制阀门时止的时间。（2 2）合闸控制时间）合闸控制时间 从合闸控制装置得电到合闸装置触从合闸控制装置得电到合闸装置触动的时间动的时间（3 3）合闸寄生时间）合闸寄生时间 从合闸装置触动到断路器的主回从合闸装置触动到断路器的主回路动
48、触头触动的时间，此为消耗于机构的间隙和机路动触头触动的时间，此为消耗于机构的间隙和机构传动的弹性变形的时间。构传动的弹性变形的时间。（4 4）逆开距时间）逆开距时间 从动触头触动到与静触头刚接触的从动触头触动到与静触头刚接触的时间。时间。上述四部分时间之中，占主要的是上述四部分时间之中，占主要的是逆开距时间逆开距时间，因为动触头触动时，其速度为零，只有在合闸因为动触头触动时，其速度为零，只有在合闸过程中才能得到加速。所以刚接触时，往往要过程中才能得到加速。所以刚接触时，往往要经过一段较长的时间。在合闸的前一段行程中经过一段较长的时间。在合闸的前一段行程中速度在预击穿距离内才有意义，而这时动触头
49、速度在预击穿距离内才有意义，而这时动触头恰已加速到需要的速度恰已加速到需要的速度，当代的新型断路器当代的新型断路器行程都很小，因而合闸时间亦缩短，合闸时间行程都很小，因而合闸时间亦缩短，合闸时间的缩短给断路器的操动带来很大的好处，即合的缩短给断路器的操动带来很大的好处，即合闸的分散性可以缩小，因而电力系统的稳定性闸的分散性可以缩小，因而电力系统的稳定性可以提高。可以提高。从机构设计的角度去缩短合闸时间，主要从机构设计的角度去缩短合闸时间，主要从缩短启动时间和控制时间入手。采用快速启从缩短启动时间和控制时间入手。采用快速启动装置可以将启动时间从动装置可以将启动时间从10ms10ms缩短到缩短到2
50、ms2ms。合。合理地选择控制系统的结构参数，改善控制阀的理地选择控制系统的结构参数，改善控制阀的运动特性可以获得最短的控制时间。但若对合运动特性可以获得最短的控制时间。但若对合闸时间没有严格的要求，过分地追求的合闸时闸时间没有严格的要求，过分地追求的合闸时间，可能不是合理的办法，因为由此可能引入间，可能不是合理的办法，因为由此可能引入导致操动不可靠的因素。导致操动不可靠的因素。三、合分三、合分 高压断路器在合闸过程中可能遇到线路故高压断路器在合闸过程中可能遇到线路故障（如短路）而要求它立即跳闸的情况，因而障（如短路）而要求它立即跳闸的情况，因而断路器应具有及时跳闸反应的能力，即当断路断路器应
