高压断路器应用教程授课 : 曹春荣淮淮南南平平圩圩电电力力检检修修工工程程有有限限公公司司(电气)1压断路器压断路器目目 录4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 14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 .48484第三章、第三章、ZN12ZN12型断路器概述型断路器概述 . .68.684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 .88884第五章、第五章、ZN12ZN12型断路器检修型断路器检修 . .112.1122压断路器压断路器第一章、高第一章、高压断路器基断路器基础知知识41.1 高压断路器的用途和类型41.2 高压断路器的基本要求41.3 高压断路器的技术特性41.4 开关电弧的形成和熄灭 3压断路器压断路器1.1、高压断路器的用途和类型一、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。4压断路器压断路器1.1、高压断路器的用途和类型 ( 高压断路器是电力系统中最重要、最复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原杂的电器设备。断路器的基本理论和工作原理牵涉面较广，内容庞杂，即有电磁学理论，理牵涉面较广，内容庞杂，即有电磁学理论，也有热学和力学理论。在电磁学和热学方面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过程；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、流体力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。此外还涉及到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、试验等多项技术，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新，如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。有关内容不只用于高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、低压电压断路器，还可用于包括高压电器、低压电器等各种电气设备器等各种电气设备。）。）5压断路器压断路器1.1、高压断路器的用途和类型 (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。) )4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：41. 1. 按电压等级分：按电压等级分：4（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4（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 6压断路器压断路器1.1、高压断路器的用途和类型42. 2. 按作用分：按作用分：4（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4（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：熔断器如：熔断器4（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 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7压断路器压断路器1.1、高压断路器的用途和类型 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作为灭弧介质的断路器为灭弧介质的断路器; ;8压断路器压断路器1.1、高压断路器的用途和类型（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；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： 9压断路器压断路器1.1、高压断路器的用途和类型 （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。10压断路器压断路器1.2、高压断路器的基本要求 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动统中的断路器。这类断路器要具备快速自动重合闸的功能重合闸的功能. .11压断路器压断路器1.2、高压断路器的基本要求 二、对高压断路器的基本要求二、对高压断路器的基本要求 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。12压断路器压断路器1.2、高压断路器的基本要求 (3 3）具有尽可能短的切断时间：当电力网发生）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路，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短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。在超高压电网中，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的稳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个重定性。因此切断时间是高压断路器的一个重要参数。要参数。（4 4）实现自动重合闸：架空输电线路的短路故）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。当短路电流切断后，障，大多是临时性故障。当短路电流切断后，故障也随之消除。故障也随之消除。 13压断路器压断路器1.2、高压断路器的基本要求 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，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。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失败。但失败时，断路器必须再开断一次短路电流。短路电流。14压断路器压断路器1.2、高压断路器的基本要求 断路器的上述动作程序，称为自动重合闸的操作循环，断路器的上述动作程序，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15压断路器压断路器1.3、高压断路器的技术特性三、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。16压断路器压断路器1.3、高压断路器的技术特性 （2 2）额定电流）额定电流：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。17压断路器压断路器1.3、高压断路器的技术特性4（3 3）额定开断电流4额定开断电流是指断路器在额定频率为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力，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。法的选择等因素有关。 18压断路器压断路器1.3、高压断路器的技术特性4（4 4）额定峰值耐受电流（动稳定电流）4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。19压断路器压断路器1.3、高压断路器的技术特性4（5 5）额定短时耐受电流（热稳定电流）4额定短时耐受电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。20压断路器压断路器1.3、高压断路器的技术特性4（6 6）额定短路持续时间（额定热稳定时间）4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。21压断路器压断路器1.3、高压断路器的技术特性4（7 7）额定短路关合电流4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。4（8 8）机械时间特性（后面讲解）机械时间特性（后面讲解）22压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4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。23压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4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。24压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭41、电弧的形成4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：25压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4（1）高电场发射4当通过电流的开关触头刚分离时，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。26压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4（2）热电子发射4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。27压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4（3）碰撞游离4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。 28压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4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（4）热游离4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。29压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4（4）热游离4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。30压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4 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。31压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4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。32压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭42、电弧的熄灭4游离是在外加电压和电弧电流作用下，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。33压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4去游离的方式主要是复合与扩散：4（1）复合4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）。34压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4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。35压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4（2）扩散4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。36压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4 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，另一方面增大电弧与周围介质的温差，加强扩散，有利于灭弧。37压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4 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。38压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4交流电弧的熄灭4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。39压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4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。40压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4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。 41压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4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。4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。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）。42压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭43压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭43、熄灭电弧的方法4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。4吹弧4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。44压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4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，对弧隙的冷却作用更大。45压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭4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。 46压断路器压断路器1.4 开关开关电弧的形成和熄弧的形成和熄灭47压断路器压断路器第二章、断路器的基本动作形式41、分闸42、合闸43、合分44、重合和重合闸45、高压断路器断路器对操操动机构的要求机构的要求48压断路器压断路器 1、分、分闸 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。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49压断路器压断路器 1、分、分闸 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个周波到一个周波之间（如三相断路器指首相燃弧情况）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的数。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，大致是刚分之据，这是指触头刚分瞬间的平均速度，大致是刚分之前前50压断路器压断路器 1、分、分闸 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51压断路器压断路器 1、分、分闸 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，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。52压断路器压断路器 1、分、分闸 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）。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短燃弧时间的时间差可认为是8.33ms8.33ms（在三相不接地（在三相不接地短路试验中），而短路试验中），而IECIEC目前的规定是目前的规定是7 ms7 ms，这只能理，这只能理解是多种形式短路的综合反映。解是多种形式短路的综合反映。53压断路器压断路器 1、分、分闸 缩短断路器的全开断时间对提高电力系统的稳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。定性和提高输电线路的输送容量有很大好处。对对6060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。54压断路器压断路器 2、合、合闸二、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。55压断路器压断路器 2、合、合闸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，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。56压断路器压断路器 2、合、合闸 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头刚合时止的这段时间。在制造和运行过程中，测定合闸时时止的这段时间。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状态。间往往可以得知断路器的操动系统是否处于正常状态。 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触头触动的时间，此为消耗于机构的间隙和机构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。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。57压断路器压断路器 2、合、合闸 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。58压断路器压断路器 2、合、合闸 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2ms2ms。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。 59压断路器压断路器 3、合分、合分三、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，即当断路断路器应具有及时跳闸反应的能力，即当断路器合到底立刻能进行无任何延迟的正常器合到底立刻能进行无任何延迟的正常分闸。分闸。这种反应能力依赖控制系统和机构传动系统的这种反应能力依赖控制系统和机构传动系统的实用性。实用性。 断路器合闸之后，立即进行分闸，则线路断路器合闸之后，立即进行分闸，则线路接通的时间很短。在电力系统中，希望短路合接通的时间很短。在电力系统中，希望短路合闸时断路器以最快的动作将短路断开，以保证闸时断路器以最快的动作将短路断开，以保证系统运行的稳定性，因而对断路器合分时的接系统运行的稳定性，因而对断路器合分时的接通时间，有一定的要求，而此时间成为金属短通时间，有一定的要求，而此时间成为金属短接时间。接时间。60压断路器压断路器 3、合分合分 最短的金属短接时间应由下列部分组成：最短的金属短接时间应由下列部分组成：（1 1）关合超程时间）关合超程时间: :合闸过程中，从触头刚接合闸过程中，从触头刚接触开始到合到底停止之间的时间。触开始到合到底停止之间的时间。 （2 2）停顿时间）停顿时间: :从合到停止到断路器因执行分从合到停止到断路器因执行分闸命令而触动时止的这段时间。闸命令而触动时止的这段时间。 （3 3）逆超行程时间）逆超行程时间: :分闸过程中，从动触头到分闸过程中，从动触头到与静触头脱离时止的这段时间。与静触头脱离时止的这段时间。 断路器的金属短接时间与运行中的继电保断路器的金属短接时间与运行中的继电保护有相互交叉的关系，因而在合分任务中要确护有相互交叉的关系，因而在合分任务中要确定电力系统承受短路的时间需对设备和保护作定电力系统承受短路的时间需对设备和保护作详细的分析才能获知，而且设备的调整必须得详细的分析才能获知，而且设备的调整必须得当。当。61压断路器压断路器 4、重合和重合、重合和重合闸 四、重合和重合闸四、重合和重合闸 在高压电力系统中常要求断路器在事故在高压电力系统中常要求断路器在事故跳闸后进行快速重合闸，以获得高的系统稳跳闸后进行快速重合闸，以获得高的系统稳定性。这种重合闸往往能排除系统中的一段定性。这种重合闸往往能排除系统中的一段偶然性的短路事故而获得成功。但当重合后偶然性的短路事故而获得成功。但当重合后短路仍未消除时，断路器在继电保护装置的短路仍未消除时，断路器在继电保护装置的作用下又可立即跳闸，这时的操作任务为重作用下又可立即跳闸，这时的操作任务为重合闸，即分闸以后再一个合分，如需再次强合闸，即分闸以后再一个合分，如需再次强送电，则可再设置一个合分，即为分送电，则可再设置一个合分，即为分- -合分合分- -合分，后一个合分前的时延要长一些，由具合分，后一个合分前的时延要长一些，由具体的系统保护确定。体的系统保护确定。62压断路器压断路器5、高高压断路器断路器对操操动机构的要求机构的要求5 5、高压断路器对操作机构的要求、高压断路器对操作机构的要求 对操动机构的要求很严格。作为电网主要保护和对操动机构的要求很严格。作为电网主要保护和控制元件的高压断路器，其动作可靠性是极为重要的。控制元件的高压断路器，其动作可靠性是极为重要的。断路器该动时不动，不该动时乱动，都会造成线路事断路器该动时不动，不该动时乱动，都会造成线路事故，给电力系统带来巨大的损失。在电力设备中，断故，给电力系统带来巨大的损失。在电力设备中，断路器及其操动机构的机械故障比之其它设备要多。这路器及其操动机构的机械故障比之其它设备要多。这主要是：主要是：1 1）操动机构的润滑系统差，动作环节多。故出现故障的）操动机构的润滑系统差，动作环节多。故出现故障的可能性就大。可能性就大。2 2）高压断路器工作条件比较恶劣。）高压断路器工作条件比较恶劣。3 3）断路器工作状态是非连续性的，有时甚至一年也动不）断路器工作状态是非连续性的，有时甚至一年也动不了几次，这样，隐患不易及时发现。了几次，这样，隐患不易及时发现。63压断路器压断路器5、高高压断路器断路器对操操动机构的要求机构的要求 4 4）断路器及其操动机构类型多，结构差异大，因此，）断路器及其操动机构类型多，结构差异大，因此，在制造和维修方面积累经验比较困难。在制造和维修方面积累经验比较困难。 因此，在设计操动机构时，必须特别注意下述几个因此，在设计操动机构时，必须特别注意下述几个动作的性能及其动作的可靠性：动作的性能及其动作的可靠性：1.1.合闸合闸 在电网正常工作时，用操动机构使断路器关合，在电网正常工作时，用操动机构使断路器关合，这时电路中流过的是工作电流，关合是比较容易的。这时电路中流过的是工作电流，关合是比较容易的。但在电网事故情况下，如断路器关合到有预伏短路故但在电网事故情况下，如断路器关合到有预伏短路故障的电路上时，电路中出现短路电流，断路器导电回障的电路上时，电路中出现短路电流，断路器导电回路将受到较大电动力的作用，电动力路将受到较大电动力的作用，电动力F F可用下式表示：可用下式表示：F=1.02F=1.0210 7CIImaxmax 式中式中C C回路系数，数值在几十至几百之间；回路系数，数值在几十至几百之间； Imax Imax短路电流最大值（短路电流最大值（A A）。）。 由式可见，当电流由式可见，当电流ImaxImax在几千安以下时，断路器导体在几千安以下时，断路器导体间的电动力通常可以略而不计。间的电动力通常可以略而不计。64压断路器压断路器5、高高压断路器断路器对操操动机构的要求机构的要求 而在短路故障时，电流可达几万安以上，此而在短路故障时，电流可达几万安以上，此时，电动力的数值就很可观了，有时可达几千时，电动力的数值就很可观了，有时可达几千牛顿以上。另一方面，从断路器导电回路的布牛顿以上。另一方面，从断路器导电回路的布置以及触头的结构来看，电动力的方向又常常置以及触头的结构来看，电动力的方向又常常是妨碍断路器关合的。因此，在关合有预伏短是妨碍断路器关合的。因此，在关合有预伏短路故障的电器时，由于电动力过大，断路器有路故障的电器时，由于电动力过大，断路器有可能出现不能可靠关合，如触头合不到底，则可能出现不能可靠关合，如触头合不到底，则会引起触头严重烧伤，甚至断路器爆炸等严重会引起触头严重烧伤，甚至断路器爆炸等严重事故。因此，操动机构必须是以克服短路电动事故。因此，操动机构必须是以克服短路电动力的阻碍，也就是具有关合短路故障的能力。力的阻碍，也就是具有关合短路故障的能力。65压断路器压断路器5、高高压断路器断路器对操操动机构的要求机构的要求2.2.保持合闸保持合闸 由于在合闸过程中，合闸命令的持续时间很短，由于在合闸过程中，合闸命令的持续时间很短，而且操动机构的操作功也只在短时间内提供，因此操而且操动机构的操作功也只在短时间内提供，因此操动机构中必须有保持合闸状态的装置，以保证在合闸动机构中必须有保持合闸状态的装置，以保证在合闸命令和操动功能消失后使断路器保持在合闸位置。命令和操动功能消失后使断路器保持在合闸位置。3.3.分闸分闸 操动机构要能够进行电动或手动分闸。为满足灭操动机构要能够进行电动或手动分闸。为满足灭弧性能的要求，断路器还应具有一定的分断速度。使弧性能的要求，断路器还应具有一定的分断速度。使分断时间尽可能缩短，以减少短路故障存在的时间。分断时间尽可能缩短，以减少短路故障存在的时间。4.4.自由脱扣与防跳跃自由脱扣与防跳跃 自由脱扣的含义是：在断路器合闸过程中如操动自由脱扣的含义是：在断路器合闸过程中如操动机构又接到分闸命令，则操动机构不应继续执行合闸机构又接到分闸命令，则操动机构不应继续执行合闸命令而应立即分闸。命令而应立即分闸。66压断路器压断路器5、高高压断路器断路器对操操动机构的要求机构的要求 当断路器关合有预伏短路故障的电路时，若操动当断路器关合有预伏短路故障的电路时，若操动机构没有自由脱扣能力，则必须等到断路器的触头关机构没有自由脱扣能力，则必须等到断路器的触头关合到底后才能分闸。这样有可能使断路器连续多次合、合到底后才能分闸。这样有可能使断路器连续多次合、分短路电流，这一现象称为分短路电流，这一现象称为“跳跃跳跃”。出现。出现“跳跃跳跃”现象时，会造成触头严重烧伤乃至爆炸事故。对具有现象时，会造成触头严重烧伤乃至爆炸事故。对具有自由脱扣的操动机构，则不管触头关合到什么位置，自由脱扣的操动机构，则不管触头关合到什么位置，也不管合闸命令是否解除，只要接到分闸命令，断路也不管合闸命令是否解除，只要接到分闸命令，断路器触头即执行分闸动作。所以，操动机构中必须要有器触头即执行分闸动作。所以，操动机构中必须要有自由脱扣装置。自由脱扣装置。 高压断路器操动机构有弹簧操动机构、液压操动高压断路器操动机构有弹簧操动机构、液压操动机构、电磁操动机构、手动操动机构、气动操动机构、机构、电磁操动机构、手动操动机构、气动操动机构、电动机操动机构、永磁操动机构等。电动机操动机构、永磁操动机构等。67压断路器压断路器第三章、ZN12型断路器概型断路器概述述1、型真空断路器概况型真空断路器概况2、弹簧簧操操动机构的机构的简单介介绍68压断路器压断路器1、型真空断路器概况 年，由西安高压电器研究所、北京开关年，由西安高压电器研究所、北京开关厂、宝光电工厂和桂林粉末冶金研究所等单位联合与厂、宝光电工厂和桂林粉末冶金研究所等单位联合与原西德西门子公司签定技术合同，引进西门子公司生原西德西门子公司签定技术合同，引进西门子公司生产真空断路器的先进技术。于年产真空断路器的先进技术。于年月由原机电部和原能源部组织并通过了样机鉴定。真月由原机电部和原能源部组织并通过了样机鉴定。真空断路器主要由北京开关厂研制成功。此后，由西安空断路器主要由北京开关厂研制成功。此后，由西安高压电器研究所发证定型型真空断路高压电器研究所发证定型型真空断路器。（用在我公司器。（用在我公司2X600MW2X600MW发电机组的厂用电中压系统发电机组的厂用电中压系统中。开关柜全部安装北京开关厂生产的中。开关柜全部安装北京开关厂生产的GFC-3FGFC-3F型开关型开关柜。柜。 ） 该型断路器主要由外屏蔽罩式陶瓷外壳真空灭弧室、该型断路器主要由外屏蔽罩式陶瓷外壳真空灭弧室、弹簧操动机构和绝缘支撑组成，具有结构简单、开断弹簧操动机构和绝缘支撑组成，具有结构简单、开断能力大和寿命长等特点。图能力大和寿命长等特点。图1 1在用钢板焊接成的机构箱在用钢板焊接成的机构箱上固定有只环氧树脂绝缘子，每相两只绝缘子呈上固定有只环氧树脂绝缘子，每相两只绝缘子呈形布置。形布置。69压断路器压断路器1、型真空断路器概况 绝缘子上固定着铸合金材料制成的上下接线座，绝缘子上固定着铸合金材料制成的上下接线座，籍以安装真空灭弧室。籍以安装真空灭弧室。 下出线部分装有软连接，其一端与灭弧室下出线部分装有软连接，其一端与灭弧室动导电杆上的导电夹相连。在动导电杆下端装动导电杆上的导电夹相连。在动导电杆下端装有万向杆端轴承，通过轴销与下出线座上有万向杆端轴承，通过轴销与下出线座上的转向杠杆相连。开关传动主轴上的拐臂未的转向杠杆相连。开关传动主轴上的拐臂未端连有绝缘拉杆，从而驱动导电杆进行分端连有绝缘拉杆，从而驱动导电杆进行分合操作。在绝缘拉杆与主轴上拐臂的连接处装合操作。在绝缘拉杆与主轴上拐臂的连接处装有触头弹簧。触头弹簧设计有一定的预压力，有触头弹簧。触头弹簧设计有一定的预压力，其预压行程和终压行程之差常常称为触头的超其预压行程和终压行程之差常常称为触头的超行程。行程。70压断路器压断路器1、型真空断路器概况3421571压断路器压断路器1、型真空断路器概况一、技术参数一、技术参数1 1、额定雷击冲击耐受电压（全波）、额定雷击冲击耐受电压（全波） KVKV 75752 2、额定短时，工频耐受电压（、额定短时，工频耐受电压（1 1分钟）分钟）KVKV 42423 3、合闸时间：、合闸时间：S S 0.0750.0754 4、分闸时间：、分闸时间：S S 0.045-0.0650.045-0.0655 5、储能电机功率：、储能电机功率：W W 2752756 6、储能电动机额定电压：、储能电动机额定电压：V V 110 220110 2207 7、储能时间：、储能时间：S S 15 158 8、合闸电磁铁、合闸电磁铁UeUe ：V V 110 220110 2209 9、分闸、分闸UeUe： V V 110 220110 2201010、操作顺序：分、操作顺序：分-0.3S-0.3S-合分合分-180S-180S-合分；分合分；分-180S-180S-合分合分-180S-180S-合分合分72压断路器压断路器1、型真空断路器概况二、机械特性调整参数二、机械特性调整参数1 1、触头行程：、触头行程： 111 111 mmmm 2 2、触头超行程：、触头超行程： 82 82 mmmm 3 3、三相触头分、合闸同期性：、三相触头分、合闸同期性： 2 2 msms 4 4、每相回路电阻：、每相回路电阻： 25 25 uu5 5、相间中心距离：、相间中心距离： 2101.5 2101.5 mmmm 73压断路器压断路器2、弹簧操动机构的简单介绍43AF型断路器的弹簧操动机构结构原理图如图2所示,主要由储能机构、锁定机构、合闸弹簧、分闸弹簧、开关主传动轴、缓冲器和控制装置等部件组成。 74压断路器压断路器2、弹簧操动机构的简单介绍图图2 操动机构结构原理图操动机构结构原理图 75压断路器压断路器 2、弹簧操动机构的简单介绍 储能机构主体是一个外壳为铸铝的减速箱储能机构主体是一个外壳为铸铝的减速箱1 1，其内，其内部装有两套蜗轮蜗杆。储能轴部装有两套蜗轮蜗杆。储能轴O3O3横穿减速箱，与蜗轮横穿减速箱，与蜗轮蜗杆无机械联系。储能轴上套一轴套，该轴套用键连蜗杆无机械联系。储能轴上套一轴套，该轴套用键连在大蜗轮上，轴套上设有轴销，并装有棘爪。在储能在大蜗轮上，轴套上设有轴销，并装有棘爪。在储能轴的右端装有一凸轮轴的右端装有一凸轮3 3，棘爪通过凸轮上的缺口带动，棘爪通过凸轮上的缺口带动凸轮转动。在储能轴的左端装有曲柄，其外端挂有合凸轮转动。在储能轴的左端装有曲柄，其外端挂有合闸弹簧闸弹簧2 2。 减速箱的轴减速箱的轴O2O2上装有三角形杠杆上装有三角形杠杆4 4，在该杠杆，在该杠杆A A轴轴销处装有滚针轴承作为合闸滚轮。合闸时，合闸弹簧销处装有滚针轴承作为合闸滚轮。合闸时，合闸弹簧的能量通过凸轮传递给合闸滚轮。在三角形杠杆的的能量通过凸轮传递给合闸滚轮。在三角形杠杆的B B轴销处，连接有连杆轴销处，连接有连杆9 9，其另一端与主轴，其另一端与主轴O1O1上的拐臂上的拐臂O1CO1C相连，这样就形成了一组相连，这样就形成了一组O1CBo2O1CBo2四连杆机构，四连杆机构，用来传递合闸作用力。减速箱储能轴上还安装有带扣用来传递合闸作用力。减速箱储能轴上还安装有带扣合滚轮（滚针轴承）的拐臂，用来锁住合闸掣子合滚轮（滚针轴承）的拐臂，用来锁住合闸掣子1313。 76压断路器压断路器 2、弹簧操动机构的简单介绍 电动储能时，接通电动机电源，轴套由减速箱中电动储能时，接通电动机电源，轴套由减速箱中的大蜗轮带动。当棘爪进入凸轮缺口时，使带动储能的大蜗轮带动。当棘爪进入凸轮缺口时，使带动储能轴轴O3O3转动，从而使挂在储能轴曲柄上的合闸弹簧拉伸转动，从而使挂在储能轴曲柄上的合闸弹簧拉伸而实现储能。储能完毕后，减速箱轴销上的合闸滚轮而实现储能。储能完毕后，减速箱轴销上的合闸滚轮被合闸掣子锁住，维持储能状态。同时，曲柄上的小被合闸掣子锁住，维持储能状态。同时，曲柄上的小连杆推动一弯板使微动开关打开，切断电机电源。在连杆推动一弯板使微动开关打开，切断电机电源。在面板孔中显示有机构已储能的机械指示。电机储能时面板孔中显示有机构已储能的机械指示。电机储能时间应大于间应大于15s15s。 凸轮储能系统的两种状态如下图所示，其中，图凸轮储能系统的两种状态如下图所示，其中，图（a a）为未储能状态，此时储能杠杆在合闸弹簧初拉力）为未储能状态，此时储能杠杆在合闸弹簧初拉力作用下处于接近死点位置（三点接近在一条直线上）。作用下处于接近死点位置（三点接近在一条直线上）。储能开始后，杠杆储能开始后，杠杆3 3绕绕O3O3轴作逆时针转动，合闸弹簧被轴作逆时针转动，合闸弹簧被拉伸储能。当杠杆拉伸储能。当杠杆3 3越过上死点位置时越过上死点位置时 见图（见图（b b） ，该杠杆就脱离减速箱中大蜗轮的制约，该杠杆就脱离减速箱中大蜗轮的制约，77压断路器压断路器 2、弹簧操动机构的简单介绍 图3 凸轮储能系统结构1-凸轮；2-扣合杠杆；3-杠杆；4-合闸锁扣；5-合闸弹簧78压断路器压断路器 2、弹簧操动机构的简单介绍 并在合闸弹簧拉力作用下，自动向逆时针方向继续转并在合闸弹簧拉力作用下，自动向逆时针方向继续转动，直到扣合杠杆动，直到扣合杠杆2 2被合闸锁扣被合闸锁扣4 4扣住为止。这时储能扣住为止。这时储能机构就被锁定在储能状态。与此同时，微动开关动作机构就被锁定在储能状态。与此同时，微动开关动作切断电机电源。储能时，扣合杠杆上的滚轮对合闸锁切断电机电源。储能时，扣合杠杆上的滚轮对合闸锁扣作用力的大小决定于扣作用力的大小决定于O6Ao3O6Ao3的大小，该角度越大，的大小，该角度越大，其合闸锁扣力度越大，合闸脱扣电压也就越高。其合闸锁扣力度越大，合闸脱扣电压也就越高。 手动储能时，先将手摇把插入减速箱前方的孔中，手动储能时，先将手摇把插入减速箱前方的孔中，并顺时针摇动约并顺时针摇动约2525圈，使棘爪进入凸轮缺口。然后再圈，使棘爪进入凸轮缺口。然后再继续手摇继续手摇2525圈，直到合闸弹簧储能完毕为止。手动储圈，直到合闸弹簧储能完毕为止。手动储能结束后应随即卸下手把。能结束后应随即卸下手把。79压断路器压断路器 2、弹簧操动机构的简单介绍43AF型断路器合闸操作:先电动或手动按合闸按钮使合闸电磁铁通电，此时（见图3）合闸掣子13与减速箱轴销上的合闸滚轮脱开，并在合闸弹簧力作用下，储能轴逆时针转动，凸轮3压下三角形杠杆4上的滚针轴承A。然后通过连杆9将合闸力传给主轴，并使之逆时针转动，于是导电杆实现向上合闸操作。当主轴旋转约60度时即被分闸掣子锁住，使开关维持在合闸状态。在合闸过程中，分闸弹簧12被拉伸，触头弹簧被压缩，为分闸作好了准备。合闸终了后，由橡皮缓冲器8吸收剩余动能，并在面板孔中有“合闸位置”指示。80压断路器压断路器 2、弹簧操动机构的简单介绍4合闸过程中的连杆系统如图4所示，其中，图（a）的合闸弹簧已储能但断路器处于分闸位置。此时接到合闸信号后，合闸锁扣5作逆时针转动，使扣合杠杆上的滚轮脱扣。储能轴O3在合闸弹簧力逆时针转动，从而使轴O3上的凸轮1压动三角形杠杆3上A点处的合闸滚轮4。于是三角形杠杆绕O2轴顺时针方向转动，经连杆6推动O1轴旋转，从而使断路器合闸。81压断路器压断路器 2、弹簧操动机构的简单介绍图4 操动机构连杆系统状态示意图（a）分闸状态已储能；（b）合闸状态未储能；（c）分闸状态未储能1-凸轮；2-储能扣合杠杆；3-三角形杠杆；4-合闸滚轮；5-合闸锁扣6-连杆；7-分闸锁扣；8-分闸扣合杠杆；9-扣合滚轮82压断路器压断路器2、弹簧操动机构的简单介绍4图（b）为开关合闸但合闸弹簧未储能状态。此时分闸扣分杠杆8上的滚轮D被分闸锁扣7扣住，由于合理选择了凸轮已将三角形杠杆驱动至合闸位置后，储能杠杆尚距下死点最终位置约60度左右。这时，储能杠杆在合闸弹簧力继续作用下转动，直至图（b）所示的死点位置。这时，凸轮释放了三角形杠杆，为分闸操作作好了准备，因而也就具备了自由脱扣功能。83压断路器压断路器2、弹簧操动机构的简单介绍4图（c）为开关合闸后尚未储能而立即分闸的状态。43AF型断路器如何实现分闸操作？4电动或手动按分闸按钮使分闸电磁铁通电，分闸掣子解脱，主轴在分闸弹簧和触头弹簧作用下顺时针旋转，从而带动导电杆向下运动而使开关分闸。油缓冲器用来吸收分闸终了时的剩余动能，并且可作为分闸定位。分闸位置显示呈现在面板孔中。84压断路器压断路器 2、弹簧操动机构的简单介绍85压断路器压断路器2、弹簧操动机构的简单介绍86压断路器压断路器2、弹簧操动机构的简单介绍棘爪87压断路器压断路器第四章、第四章、真空真空灭弧室弧室结构及原理构及原理 41、真空真空灭弧室的基本弧室的基本结构构42、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理43、型真空断路器（型真空断路器（3AF）真真空空灭弧室的特点弧室的特点88压断路器压断路器1、真空灭弧室的基本结构（一）真空灭弧室的基本结构中间封接式：主屏蔽罩（一）真空灭弧室的基本结构中间封接式：主屏蔽罩固定在绝缘外壳中部的金属圆环上。触头间的电场固定在绝缘外壳中部的金属圆环上。触头间的电场分布比较均匀。波纹管能在动触头往复运动时保证分布比较均匀。波纹管能在动触头往复运动时保证真空灭弧室外壳的完全密封。从机械上讲，它是真真空灭弧室外壳的完全密封。从机械上讲，它是真空灭弧室中最薄弱的元件。动、静触头每分合一次，空灭弧室中最薄弱的元件。动、静触头每分合一次，波纹管的波纹状薄壁就要产生一次大的机械变形。波纹管的波纹状薄壁就要产生一次大的机械变形。长期频繁和剧烈的变形容易使波纹管困材料疲劳而长期频繁和剧烈的变形容易使波纹管困材料疲劳而损坏，导致灭弧室漏气无法使用。因此真空灭弧室损坏，导致灭弧室漏气无法使用。因此真空灭弧室的机械寿命主要决定于波纹管。的机械寿命主要决定于波纹管。 波纹管的种类很多，用在真空灭弧室中的有液波纹管的种类很多，用在真空灭弧室中的有液压成形的波纹管和薄片焊接成形波纹管由于受到加压成形的波纹管和薄片焊接成形波纹管由于受到加工条件的限制，波纹管不能做得很长，加上波纹管工条件的限制，波纹管不能做得很长，加上波纹管的最大压缩行程仅为自由长度的的最大压缩行程仅为自由长度的20%-30%20%-30%，因此它，因此它的绝对行程也不可能做得很大。的绝对行程也不可能做得很大。 89压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理（一）真空（一）真空灭弧室的基本弧室的基本结构构屏蔽罩屏蔽罩 真真空空灭弧弧室室内内常常用用的的屏屏蔽蔽罩罩有有主主屏屏蔽蔽罩罩、波波纹管屏蔽罩和无法管屏蔽罩和无法压屏蔽罩。屏蔽罩。主屏蔽罩主屏蔽罩环绕着着电弧弧间隙，主要作用如下：隙，主要作用如下：1、真真空空灭弧弧室室开开断断电流流时，电弧弧会会使使触触头材材料料熔熔化化、蒸蒸发和和喷溅。有有了了主主屏屏蔽蔽罩罩后后可可以以有有效效地地防防止止金金属属蒸蒸汽汽喷溅到到绝缘外外壳壳的的内内表面，避免内表面表面，避免内表面绝缘性能下降，性能下降，90压断路器压断路器2、真空灭弧室灭弧原理42、屏蔽罩可使交流、屏蔽罩可使交流电流流过零零时，灭弧室内弧室内剩余的金属蒸汽和剩余的金属蒸汽和导电粒子径向快速地粒子径向快速地扩散散到屏蔽罩上，冷却、复合和凝到屏蔽罩上，冷却、复合和凝结，有利于，有利于电流流过零后弧隙介零后弧隙介质强度的提高，改善了度的提高，改善了灭弧弧室的开断性能。屏蔽罩的温度愈低，冷凝效室的开断性能。屏蔽罩的温度愈低，冷凝效果越好，。果越好，。20时的冷凝系数的冷凝系数为0.899，175时为0.797，500时则降到降到0.5左右。左右。显然在一定程度上加大屏蔽罩的表面然在一定程度上加大屏蔽罩的表面积增大增大散散热效果将有利于开断性能的提高。效果将有利于开断性能的提高。91压断路器压断路器2、真空灭弧室灭弧原理43、屏蔽罩的存在会影响、屏蔽罩的存在会影响动、静触、静触头间的的电场分布。屏蔽罩分布。屏蔽罩设计得当将有利于触得当将有利于触头间绝缘强度的提高。度的提高。4主屏蔽罩要求散主屏蔽罩要求散热性能好，材料大多采用性能好，材料大多采用铜，厚度在厚度在1mm左右。主屏蔽罩的固定方式分左右。主屏蔽罩的固定方式分两大灯，即固定两大灯，即固定电位式和位式和悬浮浮电位式。位式。4固定固定电位式是将屏蔽罩固定在位式是将屏蔽罩固定在动触触头（或静（或静触触头上）上，如上）上，如图3.1所示，因而所示，因而电位是固位是固定的。定的。这种方式的种方式的优点是点是结构构简单。92压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理 图3.1 真空灭弧室结构示意图 1-绝缘电壳；2-端盖；3-静触头；4-动触头； 5-主屏蔽罩；6-波纹管屏蔽罩；7-端盖；8-波纹管93压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理4但在开断大但在开断大电流流时电弧可能弧可能转移到静触移到静触头与屏蔽罩与屏蔽罩间，导致屏蔽罩致屏蔽罩损坏。另外，也坏。另外，也可将屏蔽罩固定在可将屏蔽罩固定在动触触头上，上，这可能可能导致致触触头间电场分布分布恶化，影响化，影响电流流过零后介零后介质强度的恢复。因而度的恢复。因而这种固定方式只用在种固定方式只用在电压不高、开断不高、开断电流不大的真空接触器和流不大的真空接触器和负荷开关中。荷开关中。4悬浮浮电位式屏蔽罩有四种不同的固定方式，位式屏蔽罩有四种不同的固定方式，如如图3.2所示。所示。41、中、中间封接式：主屏蔽罩固定在封接式：主屏蔽罩固定在绝缘外壳外壳中部的金属中部的金属圆环上。触上。触头间的的电场分布比分布比较均匀。均匀。94压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理图图2 悬浮式电位的屏蔽罩悬浮式电位的屏蔽罩1-静触头；静触头；2-动触头动触头 3-主屏蔽罩；主屏蔽罩；4-波纹波纹管；管；5-瓷柱瓷柱95压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理2、绝缘支柱式：由瓷柱或玻璃圆筒来支撑屏蔽罩。生产工、绝缘支柱式：由瓷柱或玻璃圆筒来支撑屏蔽罩。生产工艺简单，成本较低。艺简单，成本较低。3、外屏蔽罩式：绝缘外壳焊在主屏蔽罩的两端。主屏蔽罩、外屏蔽罩式：绝缘外壳焊在主屏蔽罩的两端。主屏蔽罩是外壳的组成部分，有利于屏蔽罩的散热。是外壳的组成部分，有利于屏蔽罩的散热。4、绝缘端盖式：主屏蔽罩就是真空灭弧室的外壳。动、静、绝缘端盖式：主屏蔽罩就是真空灭弧室的外壳。动、静触头的沿面放电距离由高氧化铝瓷盘制成的端盖承担，因而沿触头的沿面放电距离由高氧化铝瓷盘制成的端盖承担，因而沿面放电距离受到灭弧室直径的限制，一般只用于面放电距离受到灭弧室直径的限制，一般只用于12KV及以下的及以下的真空灭弧室中。真空灭弧室中。波纹管屏蔽罩包在波纹管四周，防止金属蒸汽溅落在波纹管波纹管屏蔽罩包在波纹管四周，防止金属蒸汽溅落在波纹管上，妨碍波纹管工作和降低其使用寿命，波纹管屏蔽罩的厚度上，妨碍波纹管工作和降低其使用寿命，波纹管屏蔽罩的厚度较薄，约为较薄，约为0.51.0mm，材料为铜，也可采用不锈钢。，材料为铜，也可采用不锈钢。均压屏蔽罩装置在触头附近，用以改善触头间的电场分布。均压屏蔽罩装置在触头附近，用以改善触头间的电场分布。96压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理波纹管波纹管波纹管能在动触头往复运动时保证真空灭弧室外壳波纹管能在动触头往复运动时保证真空灭弧室外壳的完全密封。从机械上讲，它是真空灭弧室中最薄弱的完全密封。从机械上讲，它是真空灭弧室中最薄弱的元件。动、静触头每分合一次，波纹管的波纹状薄的元件。动、静触头每分合一次，波纹管的波纹状薄壁就要产生一次大的机械变形。长期频繁和剧烈的变壁就要产生一次大的机械变形。长期频繁和剧烈的变形容易使波纹管困材料疲劳而损坏，导致灭弧室漏气形容易使波纹管困材料疲劳而损坏，导致灭弧室漏气无法使用。因此真空灭弧室的机械寿命主要决定于波无法使用。因此真空灭弧室的机械寿命主要决定于波纹管。纹管。波纹管的种类很多，用在真空灭弧室中的有液压成波纹管的种类很多，用在真空灭弧室中的有液压成形的波纹管和薄片焊接成形波纹管，如图形的波纹管和薄片焊接成形波纹管，如图3.2所示。所示。97压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理（a）液压成形）液压成形（b）薄片焊接成形）薄片焊接成形图图3.2 3.2 波纹管外形波纹管外形 98压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理 液液压成成形形的的波波纹管管由由0.1mm0.2mm厚厚的的不不锈钢管管经液液压成成形形后后成成为波波纹管管的的主主坯坯，再再经过加加工工、修修正正和和热处理理后后，制制成成具具有有一一定定弹性性和和标准准尺尺寸寸的的波波纹管管。由由于于受受到到加加工工条条件件的的限限制制，波波纹管管不不能能做做得得很很长，加加上上波波纹管管的的最最大大压缩行行程程仅为自自由由长度度的的20%-30%，因因此此它它的的绝对行行程程也也不不可可能能做做得得很很大大。在在最最大大压缩行行程程下下，波波纹管管的的疲疲劳寿寿命命只只有有数数万万次次，这对真真空空断断路路器器的的机机械械寿寿命命要要求求几几万万次次乃乃至至十十万万次次，负荷荷开开关关10万万次次30万万次次，真真空空接接触触器器上上百百万万次次的的要要求求就就很很难适适应了了。理理论分分析析表表明明，波波纹管管的的疲疲劳寿寿命命与与压缩行行程程的的3.5次次幂成成正正比比，显然然减减小小压缩行行程程对提提高高波波纹管管的的机机械械寿寿命命是是非非常常有有效效的的。因因此此在在调试真真空空开开关关时经防防止止波波纹管管受受到到过量量的的压缩，开开关关操操作作时还应注注意意过冲冲行行程程不不宜宜过大大以以防防止止波波纹管管因因压缩行行程程过大大而而降降低低使使用用寿寿命命。液液压成成形形的的波波纹管管的的加加工工工工艺相相对简单，价价格格也也比比较便便宜。宜。 99压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理薄薄片片焊焊接接波波纹纹管管是是用用0.100.15mm厚厚的的非非导导磁磁不不锈锈钢钢片片冲冲压压成成环环形形薄薄片片后后依依次次逐逐个个用用氩氩弧弧焊焊焊焊接接成成形形的的，薄薄片片焊焊接接波波纹纹管管的的长长度度可可以以根根据据需需要要任任意意增增长长，同同时时工工作作行行程程可可达达自自由由长长度度的的60%以以上上，另另外外由由于于波波纹纹管管的的厚厚度度比比较较均均匀匀，每每片片的的变变形形又又不不太太大大，因因此此疲疲劳劳寿寿命命长长，一一般般可可达达几几百百万万次次，比比液液压压成成形形波波纹纹管管的的寿寿命命长长得得多多。由由于于焊焊接接工工艺艺复复杂杂、价价格格昂昂贵贵，使使它它的的应应用用受受到到一一定定的的限限制制。通通常常用用于于机机械械寿寿命命要要求求长长、额额定定电电压等级高、触头行程大的真空开关中。压等级高、触头行程大的真空开关中。100压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理二、交流真空电弧的熄灭原理二、交流真空电弧的熄灭原理交交流流真真空空电电弧弧的的电电弧弧电电压压随随着着正正弦弦的的电电流流变变化化而而变变化化。小小电电流流下下，电电弧弧电电压压的的瞬瞬时时值值随随着着电电流流的的增增大大而而增增加加，经经过过电电流流峰值后，电弧电压又会减小，如图峰值后，电弧电压又会减小，如图3.3（a）所示。）所示。图图3.3 交流真空电弧的电弧电压交流真空电弧的电弧电压随随着着电电流流的的增增大大，在在电电流流峰峰值值附附近近如如果果出出现现离离子子贫贫乏乏，电电弧弧电电压压就就会会突突然然升升高高3.3(b)，电电弧弧变变得得不不稳稳定定，有有显显著著的的高高频频分分量量。以以后后，随随着着电电流流瞬瞬时时值值的的减减小小，电电弧弧电电压压重重新新减减小小，电电弧弧也也变变得得稳稳定定了了。继继续续增增大大电电流流，在在电电流流到到达达峰峰值值时时值值继继续续增增大大，可可能能形形成成阳阳极极斑斑点点，阳阳极极表表面面熔熔化化，蒸蒸发发出出大大量量金金属属蒸蒸气气，这这时时的的电电弧弧电电压压又又突突然然减减小小，电电弧弧也也由由扩扩散散型型转转变变 志志集集聚聚型型。一一旦旦出出现现这这个个转转变变，在在工工频频半半波波随随后后的的时时间间内内，电电弧弧将将一一直直维维持为集聚型图持为集聚型图3.3(c)，电弧也就难以熄灭了。，电弧也就难以熄灭了。101压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理图图3.3中，交流真空电弧电压中，交流真空电弧电压的变化反映了真空电弧形态的变化反映了真空电弧形态的变化。根据电弧电压的波的变化。根据电弧电压的波形可以大致判断真空电弧是形可以大致判断真空电弧是否将转变成集聚型，真空开否将转变成集聚型，真空开关的开断真空电弧是否已接关的开断真空电弧是否已接近极限。另外，由于真空电近极限。另外，由于真空电弧的正伏安特性，使交流真弧的正伏安特性，使交流真空电弧电压的变化不像其它空电弧电压的变化不像其它高气压交流电弧那样具有马高气压交流电弧那样具有马鞍形的特点，也没有燃弧和鞍形的特点，也没有燃弧和熄弧尖峰。熄弧尖峰。图图3.3 3.3 交流真空电弧的交流真空电弧的电弧电压电弧电压102压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理交交流流电电弧弧的的电电流流是是随随时时间间作作正正弦弦变变化化的的且且有有电电流流自自然然过过零零的的特特点点，这这给给熄熄灭交流真空电弧带来极大的方便。灭交流真空电弧带来极大的方便。 交交流流真真空空电电弧弧一一般般在在电电流流过过零零时时熄熄灭灭（出出现现截截流流时时除除外外）。如如果果电电流流过过零零前前，真真空空电电弧弧保保持持为为扩扩散散型型，无无阳阳极极斑斑点点出出现现，则则在在电电弧弧过过零零后后，原原来来的的阳阳极极变变为为新新的的阴阴极极，新新的的阴阴极极表表面面温温度度低低，不不会会有有新新的的金金属属蒸蒸气气和和电电子子、离子产生。离子产生。103压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理 原原来来的的阴阴极极在在电电流流过过零零后后10-2us10-2us10-1us10-1us内内也也失失去去了了发发射射电电子子的的能能力力，因因此此只只要要原原来来弧弧柱柱中中残残留留的的电电子子和和离离子子能能够够快快速速地地向向径径向向扩扩散散到到屏屏蔽蔽罩罩表表 面面，经经过过冷冷却却重重新新结结合合成成中中性性原原子子和和分分子子，电电弧弧就就能能熄熄灭灭。一一般般扩扩散散型型电电弧弧在在电电流流过过零零瞬瞬间间，各各种种粒粒子子的的密密度度约约为为1014/cm31014/cm31016/cm31016/cm3。对对于于铜铜和和银银电电极极的的真真空空电电弧弧，在在电电流流过过零零1us1us后后的的粒粒子子密密度度能能降降低低到到1012/cm31012/cm3，相相当当于于弧弧柱柱区区的的真真空空度度已已恢恢复复到到410-410-3Mpa3Mpa以上，电弧间隙已经具有良好的绝缘性能。以上，电弧间隙已经具有良好的绝缘性能。104压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理只只要要真真空空开开关关的的触触头头开开距距够够大大，足足以以耐耐受受恢恢复复电电压压的的作作用用，就就能能防防止止电电弧弧复复燃燃。这这也也是是真真空空开开关关能能够够在在很很高高的的恢恢复复电电压压上上升升率率下下仍仍具具有有良良好好开开断断性性能的主要原因。能的主要原因。 集集聚聚型型真真空空电电弧弧与与扩扩散散型型不不同同。虽虽然然电电流流过过零零电电弧弧熄熄灭灭后后，弧弧柱柱的的等等离离子子体体也也会会向向周周围围快快速速扩扩散散。但但新新的的阴阴极极表表面面留留有有面面积积为为1cm1cm2 22cm2cm2 2，厚厚度度又又较较深深的的熔熔化化区区，仍仍在在蒸蒸发发出出大大量量的的金金属属蒸蒸气气，使使弧弧柱柱区区的的粒粒子子密密度度在在电电流流过过零零后后1ms1ms2ms2ms时时间间内内仍仍维维持持很很高高的的水水平平，严严重重影影响响弧弧隙隙介介质质强强度度的的恢恢复复，电电弧弧难以熄灭。难以熄灭。 105压断路器压断路器2、真空、真空灭弧室弧室灭弧原理弧原理 当当用用钨、钼等等难熔熔金金属属作作电极极时，在在熔熔点点温温度度下下具具有有很很强的的热发射射电子子的的能能力力，严重重影影响响弧弧柱柱区区介介质强度度的的恢恢复复，使使开开断断性性能能恶化化。一一般般采采用用钨、钼作作为触触头材材料料的的真真空空开开关的开断关的开断电流只能达到流只能达到3KA4KA。106压断路器压断路器3、型真空断路器（3AF）真空灭弧室的特点图示动触头为纯紫铜；触头顶部凸台为铜铬合金 材料。107压断路器压断路器3、型真空断路器（3AF）真空灭弧室的特点108压断路器压断路器3、型真空断路器（3AF）真空灭弧室的特点触头触头7575109压断路器压断路器3、型真空断路器（3AF）真空灭弧室的特点4横向磁场就是与弧柱轴线相垂直的磁场，它与电弧电流产生的电磁力能使电弧在电极表面运动，防止电弧停留在某一点上，延缓阳极斑点的产生，提高了开断性能。4横向磁场是靠触头中的电流流线产生的。螺旋槽触头较为详细的结构原理图如图所示。触头的圆盘直径较大，在中间突起的圆环形接触面的外侧加工出几条螺旋形的槽口，用以限定电流的流向。动、静触头的结构基本相同，只是螺旋槽的螺旋方向相反。110压断路器压断路器付：付：3AH真空灭弧室外型内屏蔽罩111压断路器压断路器第五章、第五章、 ZN12型断路器型断路器检修修41、 ZN12型断路器故障分析及处理方法42、ZN12型断路器真空真空灭弧室的更弧室的更换43、 ZN12型断路器超、行程的测量112压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方理方法法 ZN12 ZN12型断路器故障分析及处理方法：型断路器故障分析及处理方法：1、不储能不储能 电机不转动电机不转动; ;发现此类故障后，将断路器一、二发现此类故障后，将断路器一、二次回路电源全部切断，用万用表测量储能电气回路次回路电源全部切断，用万用表测量储能电气回路( (见见图图1)1)中微动开关的常闭触点中微动开关的常闭触点WK1,W K2WK1,W K2，如直阻较，如直阻较大，将会造成储能电机的两端电压过低直至无电压，使大，将会造成储能电机的两端电压过低直至无电压，使电机无法转动，故应对其进行清洗或更换电机无法转动，故应对其进行清洗或更换; ;然后测量电然后测量电机绕组的直阻，若直阻不正常，则应考虑电机绕组的引机绕组的直阻，若直阻不正常，则应考虑电机绕组的引线处是否脱焊，电机绕组是否烧坏。线处是否脱焊，电机绕组是否烧坏。113压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方理方法法 紧急情况下，可先更换储能电机备品，然紧急情况下，可先更换储能电机备品，然后对换下的电机进行维修。若是直流电机，还后对换下的电机进行维修。若是直流电机，还应检查碳刷与换向器的接触情况，若接触不良，应检查碳刷与换向器的接触情况，若接触不良，应更换碳刷，或调整碳刷压紧弹簧，增大碳刷应更换碳刷，或调整碳刷压紧弹簧，增大碳刷的压紧力。万用表测址储能电气回路示意图的压紧力。万用表测址储能电气回路示意图114压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法电机转动不停而弹簧储不上能电机转动不停而弹簧储不上能; ; 此故障发生在储能机构。储能电机转动时，通过此故障发生在储能机构。储能电机转动时，通过蜗轮、蜗杆带动轴套转动，轴套上装一轴销，轴销蜗轮、蜗杆带动轴套转动，轴套上装一轴销，轴销匕面装有一只棘爪，棘爪通过储能轴右端的缺口来匕面装有一只棘爪，棘爪通过储能轴右端的缺口来带动储能轴转动，从而使储能弹簧储能。出现带动储能轴转动，从而使储能弹簧储能。出现 此此 类类 故障后，应首先检查棘爪的压紧弹簧是否疲劳、故障后，应首先检查棘爪的压紧弹簧是否疲劳、折断或脱落，若损坏，可用专用工具对其进行更换折断或脱落，若损坏，可用专用工具对其进行更换; ;若压紧弹簧正常，可用手动摇把摇动储能机构，看若压紧弹簧正常，可用手动摇把摇动储能机构，看轴套是否转动，若轴套不转动，则为减速箱内的蜗轴套是否转动，若轴套不转动，则为减速箱内的蜗轮、蜗杆等部件故障，应更换减速箱轮、蜗杆等部件故障，应更换减速箱; ;若轴套转动，若轴套转动，则摇动则摇动2525圈，看棘爪是否进入了凸轮缺口，棘爪与圈，看棘爪是否进入了凸轮缺口，棘爪与缺口的接触是否良好，然后继续摇动，看棘爪与缺缺口的接触是否良好，然后继续摇动，看棘爪与缺口之间是否打滑，如接触不良而出现打滑现象应更口之间是否打滑，如接触不良而出现打滑现象应更换棘爪。换棘爪。115压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法2 2 、合闸失败、合闸失败 检查合闸控制回路检查合闸控制回路( (见图见图2)2)中微动开关中微动开关W K3W K3的常开触点、防跳跃继电器的常开触点、防跳跃继电器ZLCZLC的常闭触点、辅助开的常闭触点、辅助开关关HKHK的常闭触点、联锁限制开关的常闭触点、联锁限制开关WKSWKS常开触点接常开触点接触是否良好。如有接触不良现象，将造成合闸电磁铁触是否良好。如有接触不良现象，将造成合闸电磁铁HQHQ的线圈无电压或电压过低，使断路器拒合，故应对的线圈无电压或电压过低，使断路器拒合，故应对其进行清洗或更换。图其进行清洗或更换。图 合合 间间 控控 制制 回回 路路 示示 意意 图图。116压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法检查合闸电磁铁，若合闸电磁铁烧坏、脱落或卡涩，检查合闸电磁铁，若合闸电磁铁烧坏、脱落或卡涩，将直接造成断路器合闸机构不动作。处理方法如下将直接造成断路器合闸机构不动作。处理方法如下: : 用用 万万 用表测合闸电磁铁线圈的直阻，如直阻偏离正用表测合闸电磁铁线圈的直阻，如直阻偏离正常值过大，则应更换合闸电磁铁常值过大，则应更换合闸电磁铁; ; 检检 查查 合闸电磁铁有无松动或脱落现象，如松动、脱合闸电磁铁有无松动或脱落现象，如松动、脱落则进行紧固落则进行紧固; ; 检检 查查 合闻电磁铁的动铁芯有无卡涩现象，如有则将合闻电磁铁的动铁芯有无卡涩现象，如有则将合闸电磁铁拆下，抽出动铁芯，用酒精擦洗电磁铁合闸电磁铁拆下，抽出动铁芯，用酒精擦洗电磁铁 内部和动铁芯上的污迹，然后看看动铁芯端部有无弯内部和动铁芯上的污迹，然后看看动铁芯端部有无弯曲现象，如弯曲则对其进行校正或更换新的合闸电磁曲现象，如弯曲则对其进行校正或更换新的合闸电磁铁铁检查合闸滚子及合闸掣子的表面有无裂痕及凹凸检查合闸滚子及合闸掣子的表面有无裂痕及凹凸现象、合闸滚子转动时有无卡涩和偏心现象。如存在现象、合闸滚子转动时有无卡涩和偏心现象。如存在上述缺陷将会使得合闸滚子和合闸掣子脱离时的摩擦上述缺陷将会使得合闸滚子和合闸掣子脱离时的摩擦力增大。另外，合闸滚子或合闸掣子因缺油或力增大。另外，合闸滚子或合闸掣子因缺油或灰尘等灰尘等原因，也可引起转动困难，这些都可能造成合闸电磁原因，也可引起转动困难，这些都可能造成合闸电磁铁带电而断路器拒合。铁带电而断路器拒合。117压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法 处理方法处理方法: :对转动时卜涩的部位进行清洗对转动时卜涩的部位进行清洗. .加油加油; ;对转动对转动时偏心或表面有裂痕及凹凸现象的部件进行更换时偏心或表面有裂痕及凹凸现象的部件进行更换. . 检查分闸掣子与分闸滚子的扣入深度是否在检查分闸掣子与分闸滚子的扣入深度是否在1/2-3/51/2-3/5的全碰面范围内，若分闸掣子或分闸滚子表面磨损量的全碰面范围内，若分闸掣子或分闸滚子表面磨损量过大，或分闸掣子位置调整不当，将使分闸滚子和分过大，或分闸掣子位置调整不当，将使分闸滚子和分闸掣子间的扣人深度减少。当对断路器进行合闸操作闸掣子间的扣人深度减少。当对断路器进行合闸操作时，分闸滚子在主轴带动下使分闸掣子抬起，而分闸时，分闸滚子在主轴带动下使分闸掣子抬起，而分闸掣子下落时产生的弹跳极有可能使分闸滚子在下落时掣子下落时产生的弹跳极有可能使分闸滚子在下落时失去支撑，造成断路器合闸失败。分闸掣子的位置是失去支撑，造成断路器合闸失败。分闸掣子的位置是通过位于其上部的调节螺丝来调整的，旋进则扣入深通过位于其上部的调节螺丝来调整的，旋进则扣入深度减少，旋出则扣人深度增加度减少，旋出则扣人深度增加; ;如用调节螺丝无法将扣如用调节螺丝无法将扣入深度调节到上述范围内，则为分闸掣子或分闸滚子入深度调节到上述范围内，则为分闸掣子或分闸滚子磨损量超标，应更换相应部件。磨损量超标，应更换相应部件。118压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法检查分闸掣子组件的回转轴是否卡涩。当对断路器进检查分闸掣子组件的回转轴是否卡涩。当对断路器进行合闸操作时，分闸滚子使分闸掣子抬起，待触头闭行合闸操作时，分闸滚子使分闸掣子抬起，待触头闭合，分闸滚子回落到位时，分闸掣子由于回转轴卡涩合，分闸滚子回落到位时，分闸掣子由于回转轴卡涩没有回转到位，使分闸滚子失去支撑，断路器跳闸。没有回转到位，使分闸滚子失去支撑，断路器跳闸。处理方法处理方法: :对回转轴进行清洗、加油。对回转轴进行清洗、加油。检查机构箱内三角形杠杆上的滚针轴承检查机构箱内三角形杠杆上的滚针轴承( (合闸滚轮合闸滚轮) )是是否损坏。如损坏将造成合闸掣子释放合否损坏。如损坏将造成合闸掣子释放合IVIV滚子此时，滚子此时，凸轮因压不到合闸滚轮而空转，连杆不动作，断路器凸轮因压不到合闸滚轮而空转，连杆不动作，断路器拒合。合闸滚轮的更换方法如下拒合。合闸滚轮的更换方法如下: :首先拆去连杆与主轴首先拆去连杆与主轴拐臂间的轴销，使连杆处于自由状态，然后向前下方拐臂间的轴销，使连杆处于自由状态，然后向前下方拉动连杆至易于更换轴承的位置，拆去旧轴承，在新拉动连杆至易于更换轴承的位置，拆去旧轴承，在新轴承内部加适量润滑油后，重新装回，最后装上连上轴承内部加适量润滑油后，重新装回，最后装上连上连杆。连杆。119压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法 经经 以上以上 处处 理后，必须对该断路器进行低电压试验，理后，必须对该断路器进行低电压试验，合格后方能投人运行。合格后方能投人运行。3 3 、拒分、拒分检查分闸控制回路检查分闸控制回路( (见图见图3)3)中辅助开关中辅助开关HKHK的常开触点接的常开触点接触是否良好，如接触不良，将会使分闸线圈触是否良好，如接触不良，将会使分闸线圈TQTQ上无电上无电压或电压过低，造成断路器拒分。处理方法压或电压过低，造成断路器拒分。处理方法: :对其进行对其进行清洗或更换。清洗或更换。检查分闸电磁铁，若分闸电磁铁卡涩、脱落、烧坏，检查分闸电磁铁，若分闸电磁铁卡涩、脱落、烧坏，将直接造成断路器分闸机构不动作。处理方法如下：将直接造成断路器分闸机构不动作。处理方法如下：触面氧化，这时可将触头拐臂拆下，用金相砂纸将氧触面氧化，这时可将触头拐臂拆下，用金相砂纸将氧化层去除后，重新紧固即可。分化层去除后，重新紧固即可。分 闸闸 控控 制制 回回 路路 示示 意意 图图120压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法 用用 万万 用表测分闸电磁铁线圈的直阻，如烧坏则更用表测分闸电磁铁线圈的直阻，如烧坏则更 换分闸电磁铁换分闸电磁铁; ; 检检 查查 分闸电磁铁有无松动和脱落现象，并对其固分闸电磁铁有无松动和脱落现象，并对其固定螺丝进行紧固定螺丝进行紧固; ; 检检 查查 分闸电磁铁的动铁芯有无卡涩现象，如有则分闸电磁铁的动铁芯有无卡涩现象，如有则拆下分闸电磁铁，抽出动铁芯，用酒精擦洗电磁铁内拆下分闸电磁铁，抽出动铁芯，用酒精擦洗电磁铁内部及动铁芯上的污迹，动铁芯端部如弯曲，则对其进部及动铁芯上的污迹，动铁芯端部如弯曲，则对其进行校正或更换新的分闸电磁铁。行校正或更换新的分闸电磁铁。 检查分闸滚子及分闸掣子组件，看分闸滚子及分检查分闸滚子及分闸掣子组件，看分闸滚子及分闸掣子转动轴是否因缺油或灰尘等原因而转动困难，闸掣子转动轴是否因缺油或灰尘等原因而转动困难，分闸滚子和分闸掣子的表面是否有凹凸现象，如有其分闸滚子和分闸掣子的表面是否有凹凸现象，如有其一将可能造成分闸电磁铁带电保持而分闸机构拒动。一将可能造成分闸电磁铁带电保持而分闸机构拒动。处理方法处理方法: :对表面有凹凸现象及裂痕的部件进行更换对表面有凹凸现象及裂痕的部件进行更换; ;对分闸滚子及分闸掣子转动轴进行清洗、加油。对分闸滚子及分闸掣子转动轴进行清洗、加油。121压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方理方法法 经经 以上以上 处处 理后，必须对该断路器进行低电压试验，理后，必须对该断路器进行低电压试验，合格后方能投入运行。合格后方能投入运行。4 4、分闸、合闸后均储能、分闸、合闸后均储能 从操从操 作作 机机 构的工作原理分析，该型断路器在合闸后构的工作原理分析，该型断路器在合闸后即储能即储能: :合闸时，合闸弹簧能量被释放，微动开关复位，合闸时，合闸弹簧能量被释放，微动开关复位，储能电机电源接通，合闸弹簧储能。分闸时，释放的储能电机电源接通，合闸弹簧储能。分闸时，释放的是分闸弹簧的能量，合闸弹簧能量应维持，微动开关是分闸弹簧的能量，合闸弹簧能量应维持，微动开关的常闭触点应处于断开状态，储能电机不应动作。出的常闭触点应处于断开状态，储能电机不应动作。出现现 分分 、 合闸后皆储能的故障后，应检查合闸掣子与合闸后皆储能的故障后，应检查合闸掣子与合闸滚子中有无磨损量超标的情况，合闸掣子有没有合闸滚子中有无磨损量超标的情况，合闸掣子有没有变形。这些都可能导致合闸掣子与合闸滚子间的扣入变形。这些都可能导致合闸掣子与合闸滚子间的扣入深度过小。分闸时产生的振动，使合闸掣子释放合闸深度过小。分闸时产生的振动，使合闸掣子释放合闸滚子，而此时断路器没有分闸到位，机构处于合闸与滚子，而此时断路器没有分闸到位，机构处于合闸与分闸状态之间，凸轮转动时不能压到三角形杠杆的滚分闸状态之间，凸轮转动时不能压到三角形杠杆的滚针轴承针轴承( (合闸滚轮合闸滚轮) )上，致使合闸弹簧释放能量连杆机上，致使合闸弹簧释放能量连杆机构不动作。构不动作。122压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方理方法法 时不能压到三角形杠杆的滚针轴承时不能压到三角形杠杆的滚针轴承( (合闸滚轮合闸滚轮) )上，致使合闸弹簧释放能量连杆机构不动作。上，致使合闸弹簧释放能量连杆机构不动作。检查过后，应对存在缺陷的部件进行更换，并检查过后，应对存在缺陷的部件进行更换，并在做低电压试验合格后，方可投人运行。在做低电压试验合格后，方可投人运行。5 5、 导电回路直阻超标导电回路直阻超标 断路器导电回路直阻出厂标准为断路器导电回路直阻出厂标准为2525，检修标准为，检修标准为3030。我们在对断路器。我们在对断路器的检修中，曾发现过数起导电回路直阻超标问的检修中，曾发现过数起导电回路直阻超标问题，最大直阻达到题，最大直阻达到200200多多。经检查发现：。经检查发现：其主要问题在真空泡上部的接触面，因其与上其主要问题在真空泡上部的接触面，因其与上出线端之间仅有一颗固定螺栓，频繁操作时产出线端之间仅有一颗固定螺栓，频繁操作时产生振动极易造成螺栓松动；生振动极易造成螺栓松动；123压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法 其原国为导电夹固定螺丝松动及触头拐臂与上、下出其原国为导电夹固定螺丝松动及触头拐臂与上、下出线端的接触面氧化，从而使接触电阻增大，最终造成线端的接触面氧化，从而使接触电阻增大，最终造成导电回路直阻超标。导电回路直阻超标。 处理方法处理方法: : 对真空泡上部的固定螺栓及导电夹固定螺丝进行对真空泡上部的固定螺栓及导电夹固定螺丝进行紧固，如直阻仍然超标，则应怀疑触头拐臂与上、下紧固，如直阻仍然超标，则应怀疑触头拐臂与上、下出线端的接触面氧化，这时可将触头拐臂拆下，用金出线端的接触面氧化，这时可将触头拐臂拆下，用金相砂纸将氧化层除去后，涂上凡士林，重新紧固即可。相砂纸将氧化层除去后，涂上凡士林，重新紧固即可。124压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法 6 6、绝缘拉杆疲劳、断裂等故障、绝缘拉杆疲劳、断裂等故障6.1 6.1 故障分析故障分析 因此类故障都发生在绝缘拉杆与调节螺杆的连接处，因此类故障都发生在绝缘拉杆与调节螺杆的连接处，原因是绝缘拉杆的锁紧螺母，由于在频繁操作过程中原因是绝缘拉杆的锁紧螺母，由于在频繁操作过程中产生振动，造成锁紧螺母松动。致使绝缘拉杆与调节产生振动，造成锁紧螺母松动。致使绝缘拉杆与调节螺的杆的连接处在每次的分合闸操作后产生衰减式振螺的杆的连接处在每次的分合闸操作后产生衰减式振动，最终导致绝缘拉杆疲劳，直至断裂。动，最终导致绝缘拉杆疲劳，直至断裂。6.2 6.2 处理方法处理方法（1 1）更换为合格的绝缘拉杆；）更换为合格的绝缘拉杆；（2 2）测三相行程、超行程在标准范围内；）测三相行程、超行程在标准范围内；（3 3）做机械特性试验和电气试验在合格标准范围内。）做机械特性试验和电气试验在合格标准范围内。 注：在更换绝缘拉杆，要严格执行制造厂的检修工注：在更换绝缘拉杆，要严格执行制造厂的检修工艺。因为真空断路器绝缘拉杆上装有触头压力弹簧，艺。因为真空断路器绝缘拉杆上装有触头压力弹簧，弹簧有预压力。装配时一定要用专用工具。弹簧有预压力。装配时一定要用专用工具。125压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法 因此压力时为了满足动、热稳定和温升的要求，以因此压力时为了满足动、热稳定和温升的要求，以及触头熔焊，必须施加的接触压力（可按触头压力与及触头熔焊，必须施加的接触压力（可按触头压力与额定短路电流的平方成正比关系来估算所要触头压力）。额定短路电流的平方成正比关系来估算所要触头压力）。7 7、 严格控制触头行程和超程严格控制触头行程和超程 国产国产 各各 种种 型号的型号的10kV10kV真空灭弧室的触头行程为真空灭弧室的触头行程为12mm12mm左右，超程为左右，超程为3mm3mm。应严格控制触头的行程和。应严格控制触头的行程和 超程，按照产品安装说明书要求进行调整。在大修后超程，按照产品安装说明书要求进行调整。在大修后 一定要进行测试，并且与出厂记录进行比较。不能误一定要进行测试，并且与出厂记录进行比较。不能误 以为开距大对灭弧有利，因为过多地增加触头的行程，以为开距大对灭弧有利，因为过多地增加触头的行程， 会使得断路器合闸后在波纹管产生过大的应力，引起会使得断路器合闸后在波纹管产生过大的应力，引起 波纹管损坏，破坏断路器密封，使真空度降低。波纹管损坏，破坏断路器密封，使真空度降低。126压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方理方法法8 8 真空泡真空度降低真空泡真空度降低8 1 8 1 故障分析故障分析 在对断路器进行耐压试验时，发现有少数真空泡断口在对断路器进行耐压试验时，发现有少数真空泡断口间的耐压不合格。当拆去绝缘拉杆与变直机构相连接间的耐压不合格。当拆去绝缘拉杆与变直机构相连接的轴销，用手拉动真空泡的动导电杆时，与新真空泡的轴销，用手拉动真空泡的动导电杆时，与新真空泡相比，感觉拉力明显减小。相比，感觉拉力明显减小。 从真空泡的结构来看，波纹管的一端与下法兰盘相焊从真空泡的结构来看，波纹管的一端与下法兰盘相焊接，另一端与动导电杆相焊接。当对断路器进行分合接，另一端与动导电杆相焊接。当对断路器进行分合闸操作时，波纹管随动触头上下运行而被压缩或拉升。闸操作时，波纹管随动触头上下运行而被压缩或拉升。随着操作次数的增多，波纹管及其焊接处易产生金属随着操作次数的增多，波纹管及其焊接处易产生金属疲劳，造成轻微漏气，破坏了真空灭弧室内的真空度。疲劳，造成轻微漏气，破坏了真空灭弧室内的真空度。（波纹管是真空灭弧室中最易损坏的部件，也是决定（波纹管是真空灭弧室中最易损坏的部件，也是决定其灭弧室电寿命的主要部件。）其灭弧室电寿命的主要部件。）127压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法8.2 8.2 处理方法处理方法（1 1）更换合格的真空泡；）更换合格的真空泡；（2 2）测三相行程、超行程在标准值范围；）测三相行程、超行程在标准值范围； (3(3）做机械特性试验和电气试验在标准范围内。）做机械特性试验和电气试验在标准范围内。注：更换新真空泡后，投运前要空载分、合几十次，注：更换新真空泡后，投运前要空载分、合几十次，以提高真空泡的老炼成度和断路器的稳定性。以提高真空泡的老炼成度和断路器的稳定性。9 9 、严格控制分、合闸速度、严格控制分、合闸速度 真空真空 断断 路路 器的合闸速度过低时，会由于预击穿器的合闸速度过低时，会由于预击穿时间加长，而增大触头的磨损量。又由于真空断路器时间加长，而增大触头的磨损量。又由于真空断路器机械强度不高，耐振性差，如果断路器合闸速度过高机械强度不高，耐振性差，如果断路器合闸速度过高会造成较大的振动，还会对波纹管产生较大冲击力，会造成较大的振动，还会对波纹管产生较大冲击力，降低波纹管寿命。对一定结构的真空断路器有着最佳降低波纹管寿命。对一定结构的真空断路器有着最佳合闸速度，可以按照产品说明书要求进行调节。合闸速度，可以按照产品说明书要求进行调节。128压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法十、十、 触头磨损值的监控触头磨损值的监控 真空真空 灭灭 弧弧 室的触头接触面在经过多次开断电流室的触头接触面在经过多次开断电流后会逐渐磨损，触头行程增大，也就相当波纹管的工后会逐渐磨损，触头行程增大，也就相当波纹管的工作行程增大，因而波纹管的寿命会迅速下降，通常允作行程增大，因而波纹管的寿命会迅速下降，通常允许触头磨损最大值为许触头磨损最大值为3mm3mm左右。当累计磨损值达到或超左右。当累计磨损值达到或超过此值，真空灭弧室的开断性能和导电性能都会下降，过此值，真空灭弧室的开断性能和导电性能都会下降，真空灭弧室的使用寿命即已到期。真空灭弧室的使用寿命即已到期。 （ZN12ZN12型断路器包型断路器包括括3AF3AF型在合闸位置从出线端看，灭型在合闸位置从出线端看，灭 弧弧 室动触头下方室动触头下方能否看到触头磨损白色标志，能看到白色标志；则触能否看到触头磨损白色标志，能看到白色标志；则触头磨损在正常范围内；否则需更换。）头磨损在正常范围内；否则需更换。）129压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法十一减少断路故障发生率的措施十一减少断路故障发生率的措施1 1 在使用时间达到在使用时间达到2020年或开断电流次数达到规定值后，年或开断电流次数达到规定值后，应对真空灭弧室的真空度认真检测，必要时应更换。应对真空灭弧室的真空度认真检测，必要时应更换。2 2 断路器出现故障后，应尽量减少断路器的操作次数，断路器出现故障后，应尽量减少断路器的操作次数，以防事故的进一步扩大。以防事故的进一步扩大。3 3 每年小修时，应清扫断路器外壳和各绝缘件表面的尘每年小修时，应清扫断路器外壳和各绝缘件表面的尘埃赃物。应检查各部位螺丝有无松动现象，必要时应埃赃物。应检查各部位螺丝有无松动现象，必要时应拧紧。拧紧。4 4 在各转动部位加合适的润滑油，保证各连杆机构运动在各转动部位加合适的润滑油，保证各连杆机构运动自如。自如。5 5 必要时，应结合小修复测行程和超行程，并进行动作必要时，应结合小修复测行程和超行程，并进行动作电压和动作时间的测量。电压和动作时间的测量。6 6 定期对断路器的绝缘系统进行试验检查，（如对真空定期对断路器的绝缘系统进行试验检查，（如对真空灭弧试验结合大修或每灭弧试验结合大修或每1 13 3年进行年进行次交流耐压试验。）次交流耐压试验。）130压断路器压断路器1、ZN12型断路器故障分析及型断路器故障分析及处理方法理方法7 7 在断路器运行一定时期后，要对触头的磨损量认真检在断路器运行一定时期后，要对触头的磨损量认真检查。因为触头的磨损情况是真空开关灭弧室寿命判定查。因为触头的磨损情况是真空开关灭弧室寿命判定的重要两项指标之一。（另一项指标是真空度）。的重要两项指标之一。（另一项指标是真空度）。 注；灭弧室在下列情况下需要进行检查，必要时可以注；灭弧室在下列情况下需要进行检查，必要时可以采用更换真空开关管等措施。采用更换真空开关管等措施。 真空灭弧室已达到了制造厂所保证的通断次数时；真空灭弧室已达到了制造厂所保证的通断次数时； 真空灭弧室已达到了指定的检查周期时；真空灭弧室已达到了指定的检查周期时； 开断事故电流一定次数之后；其它如外观上发现异常开断事故电流一定次数之后；其它如外观上发现异常时。时。 （为了能够准确地控制每个真空灭弧室触头的磨（为了能够准确地控制每个真空灭弧室触头的磨损值，必须从灭弧室开始安装使用时起，每次预防性损值，必须从灭弧室开始安装使用时起，每次预防性试验或维护时，就准确地测量开距和超程并进行比较，试验或维护时，就准确地测量开距和超程并进行比较，当触头磨损后累计减小值就是触头累计磨损值。当然。当触头磨损后累计减小值就是触头累计磨损值。当然。当触头磨损使动、静触头接触不良时，通过回路电阻当触头磨损使动、静触头接触不良时，通过回路电阻的测试也可以发现问题）的测试也可以发现问题）131压断路器压断路器2、 ZN12型型断路器断路器真空灭弧室的更换、真空灭弧室的更换、真空灭弧室的更换 步骤步骤1 1、拧松上出线端螺钉、拧松上出线端螺钉1 1，卸下上出线端，卸下上出线端2 2； 步骤步骤2 2、卸下轴销（、卸下轴销（1 1），拧松导电夹螺钉（），拧松导电夹螺钉（2 2）及固定）及固定板（板（4 4）螺钉（）螺钉（3 3） 步骤步骤3 3、双手握住、双手握住灭弧室往上提即可卸下；灭弧室往上提即可卸下； 步骤步骤4 4、将新、将新灭弧室灭弧室导电杆用刚刷刷出金属光泽后涂上导电杆用刚刷刷出金属光泽后涂上工业凡士林；工业凡士林； 步骤步骤5 5、双手握住新、双手握住新灭弧室往下装入固定板大孔中，导灭弧室往下装入固定板大孔中，导电杆插入导向套中；电杆插入导向套中； 步骤步骤6 6、装好装好上出线端，注意三相垂直及水平位置不超上出线端，注意三相垂直及水平位置不超 过过1MM1MM，拧紧螺钉；，拧紧螺钉； 步骤步骤7 7、装好装好轴销；轴销； 步骤步骤8 8、拧紧、拧紧固定板及固定板及导电夹螺钉。导电夹螺钉。132压断路器压断路器3、ZN12型断路器超、行程的型断路器超、行程的测量量、 ZN12ZN12型断路器超、行程的测量型断路器超、行程的测量步骤步骤1 1、灭弧室更换后应测量触头行程，量出分、合闸位灭弧室更换后应测量触头行程，量出分、合闸位置时的置时的 X X分、分、X X合，合，X= XX= X分分- X- X合，触头行程合，触头行程X X应为应为111111。步骤步骤2 2、 量出分、合闸位置量出分、合闸位置 时的时的L L分、分、L L合，合，L= LL= L分分- L- L合。合。L L为触头超行程，数值应为为触头超行程，数值应为8181。步骤步骤3 3、触头行程不符合要求时，可卸下绝缘拉杆的长度，触头行程不符合要求时，可卸下绝缘拉杆的长度，行程偏小，将特殊螺钉往里拧入，使拉杆变短；行程偏小，将特殊螺钉往里拧入，使拉杆变短；步骤步骤4 4、行程偏大时则将特殊螺钉往外拧出，使拉杆变长。行程偏大时则将特殊螺钉往外拧出，使拉杆变长。133压断路器压断路器3、ZN12型断路器超、行程的型断路器超、行程的测量量134压断路器压断路器3、ZN12型型断路器超、行程的断路器超、行程的测量量l、 螺距螺距为1.5时,90(0.375);180(0.75); 270(1.125);360(1.5)l、螺距螺距为1.时, 90(0.25); 180(0. 5); 270(0.75); 360(1)（经验数值供参考）（经验数值供参考）135压断路器压断路器附：二附：二电真空开关真空开关 6kV高压开关柜采用上海高压开关柜采用上海GE公司生产的公司生产的P/V-12金属铠装移开式金属封闭开关柜，其中的金属铠装移开式金属封闭开关柜，其中的1000kW以以下电动机和下电动机和1250kVA以下变压器采用真空接触器柜以下变压器采用真空接触器柜（F-C），其它采用真空开关柜。），其它采用真空开关柜。6kV保护采用南京保护采用南京电力自动化公司的电力自动化公司的NEP900系列产品。系列产品。VB2开关操动机构及合分闸动作原理开关操动机构及合分闸动作原理136压断路器压断路器附：二附：二电真空开关真空开关 操操动动机机构构的的储储能能弹弹簧簧是是一一蜗蜗卷卷弹弹簧簧，一一台台操操动动机机构构同同时时操操作作三三相相极极柱柱。主主要要包包括括下下列列部部件件：平平面面蜗蜗卷卷弹弹簧簧33、储储能能手手柄柄9、棘棘轮轮35、传传动动链链34、双双臂臂移移动动连连杆杆20 、绝绝缘缘拉拉杆杆18、主主轴轴30、储储能能电电机机（图图中中未未画画）、脱脱扣扣器器31、止止动动盘盘32、辅辅助助开开关关、控控制制设设备备及及仪仪表表等等。平平面面蜗蜗卷卷弹弹簧簧有有手手动动储储能能和和电电动动机机储储能能两两种种储储能能方方式式，手动储能需操作手炳手动储能需操作手炳25下，电动机储能大约需要下，电动机储能大约需要15秒秒137压断路器压断路器附：二附：二电真空开关真空开关合合闸闸动动作作原原理理：当当按按下下手手动动合合闸闸按按钮钮或或启启动动合合闸闸线线圈圈，合合闸闸过过程程便便开开始始。脱脱扣扣机机构构31释释放放由由预预先先已已储储能能的的平平面面蜗蜗卷卷弹弹簧簧并并转转动动主主轴轴30，凸凸轮轮盘盘21和和主主轴轴30一一起起转转动动，并并通通过过拨拨叉叉20推推动动绝绝缘缘拉拉杆杆18，真真空空灭灭弧弧室室15内内的的动动触触头头15.3由由绝绝缘缘拉拉杆杆18带带动动向向上上运运动动，直直至至触触头头接接触触为为止止，同同时时压压力力弹弹簧簧17被被压压紧紧，以以保保证证主主触触头头有适当的接触压力，在合闸过程中分闸弹簧有适当的接触压力，在合闸过程中分闸弹簧19也同时被压紧。也同时被压紧。分分闸闸动动作作原原理理：当当按按下下手手动动分分闸闸按按钮钮或或启启动动分分闸闸线线圈圈时时，分分闸闸过过程程便便开开始始。脱脱扣扣机机构构31允允许许仍仍有有足足够够储储能能的的平平面面蜗蜗卷卷弹弹簧簧去去进进一一步步转转动动主主轴轴30，由由凸凸轮轮盘盘21和和拨拨叉叉20释释放放分分闸闸弹弹簧簧19，于于是是动动触触头头15.3和和绝绝缘缘拉拉杆杆18一一起起以以一一定定的的速速度度向向下下运运动动至至分分闸闸的的位位置。置。138压断路器压断路器高高压断路器断路器应用教程用教程高压断路器基础教程高压断路器基础教程2010.07.18 曹春荣（电气）曹春荣（电气）139压断路器压断路器