第5单元第二节 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：采用低电涌真空灭弧室。在负载端并联电容。在负载端并联电阻和电容。串联电感。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。 2SF6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。（）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气体经过喷嘴吹向低压系统，再吹向电弧使其熄灭。灭弧室内正常时充有高压气体的称为常充高压式；仅在灭弧过程中才充有高压气体的称为瞬时充高压式。单压式结构简单，但开断电流小、行程大，固有分闸时长，而且操动机构的功率大。近年来，单压式SF6断路器采用了大功率液压机构和双向吹弧，以被广泛采用，并逐渐取代双压式。4LW16-35型断路器（1）LW16-35型断路器结构。三相固定在一个公共底架上，各相的SF6气体都与总气管连通，每相的低箱上有一伸出的转轴，在上面装有外拐臂并与连杆相连，L1相转轴通过四连杆与过渡轴相连，过渡轴再通过另一个四连杆与操动机构的输出轴相连，分闸弹簧连在L2、L3两相转轴的外拐臂上。每相由底箱和上、下瓷套组成。在上瓷套内装有灭弧室，并承受断口电压，下瓷套承受对地电压，内绝缘介质为SF6气体。分闸时，操动机构脱扣后，在分闸弹簧作用下，三相的转轴按顺时针转动，通过内拐臂和绝缘拉杆使导电杆向下运动，使断路器分闸。合闸时，在操动机构作用下，过渡轴顺时针运动，带动三相转轴沿逆时针方向转动，使导电杆向上运动，完成合闸动作。（2）自能旋弧式灭弧室工作原理。 LW16-35型断路器采用膨胀式灭弧原理。分闸时，动触头向下运动，动、静触头之间产生电弧。当静触头上的弧根转移到弧环上之后，旋弧线圈被串联进电路，并产生旋转磁场，使电弧旋转。均匀加热SF6气体，气体压力升高，与喷口下游形成压差，产生强烈喷口气吹，在电流过零时，自然熄弧，其灭弧能力随开断电流而自动调节。这种断路器具有良好的开断性能，而且由于电弧不断的旋转，使触头和灭弧室的烧损均匀且轻微。5LW8-35型断路器这是一种户外高压罐式结构的断路器，主要由瓷套、电流互感器、灭弧室、外壳、吸附器、传动箱、连杆、底架及弹簧操动机构等部分组成。断路器采用三相分立的落地罐式结构，具有压气式灭弧室，灭弧室为单压力压气式结构。用铜管连通三相断路器中的SF6气体。这种灭弧室主要由静触头、动触头、外壳、汽缸及喷口等部件组成，上、下绝缘子及绝缘拉杆构成了动、静触头的对地绝缘。LW8-35型断路器可装设12只管式电流互感器，每一种互感器有四个接头，可以获得三种互感比。该断路器配用CT14型弹簧操动机构。其合闸弹簧的储能方式有电动储能和手动储能，分、合闸操作有分、合闸电磁铁操作和手动按扭操作两种操作方式。