常用高压开关设备简介

  真空断路器应用真空作为绝缘和灭弧介质。断路器开断 时，电弧在真空灭弧室触头材料所产生的金属蒸气中燃烧， 简称为真空电弧。当开断真空电弧时，由于弧柱内外的压力 与密度差别都很大，所以弧柱内的金属蒸气与带电质点会不 断向外扩散。弧柱内部处在一面向外扩散，一面处于电极不 断蒸发出新质点的动态平衡中。随着电流减小，金属蒸气密 度与带电质点的密度都下降，最后在电流接近零点时消失， 电弧随之熄灭。此时，弧柱残余的质点继续向外扩散，断口 间的介质绝缘强度迅速恢复，只要介质绝缘强度的恢复速度 大于电压恢复上升速度，电弧最终熄灭。

  （4）动稳定电流。断路器在闭合位置时，所能通过的最大短 路电流，称为动稳定电流，亦称额定峰值耐受电流，它表 明断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。这 个值的大小由导电及绝缘等部分的机械强度所决定 （5）热稳定电流。热稳定电流是断路器在规定时间内，允许 通过的最大电流，它表示断路器承受短路电流热效应的 能 力。以短路电流的有效值表示。断路器的铭牌规定一定 时间（1、2、4秒）的热稳定电流。

  • 7 国内外知名断路器简介 • （4） 国产ZN28，ZN28A 系列户内真空断路器

  高压隔离开关主要是用来隔离高压电源、以保证安全 检修，因此其结构特点是断开后具有显而易见的断开间隙。 它的另一结构特点是没有专门的灭弧装置，因此它不能带 负荷操作。但它允许通断一定的小电流，如励磁电流不大 于2A 的空载变压器，充电电容电流不大于5A 的空载线路 以及电压互感器回路等。开关柜用的户内隔离开关主要有 GN19系列、GN6、GN9系列。 隔离开关主要由导电部分、绝缘部分、传动部分和底 座部分组成。

  • 7 国内外知名断路器简介 • （1） ABB公司的VD4系列户内线系列户内真空断路器为 ABB厦门开关有限公司生产， 该系列断路器被大范围的应用于国 内各种品牌的开关柜中，主要 分为固定式和手车式两类。适 用于以下状况的开合电流： 短路电流； 负载或空载线路电流； 电容器组，电动机 负载或空载的发电机和变 压器。

  • 7 国内外知名断路器简介 • （3） 国产ZN12系列户内 线户内线Hz电力系统中，本 断路器来弧室为瓷质结构，采用纵向磁 场触头，具有体积小，开断时产生的扩 散电弧电流在触头上分布一致，不会出 现局部熔融现象，还具有低电弧能量电 压（20-200V）及低截流值（4-5A）， 并配有高可靠性的操作机构。 本断路器结构相对比较简单、开断能力强、 寿合长、操作功能齐全无爆炸危险、维 修简单，适用于发电厂、变电站等配电 系统的控制或保护开关，非常适合于开 断重要负荷及频繁操作的场所。

  压。目前，我国电力系统中断路器采用的额定电压等级为 （10KV、35KV、66KV、110KV、220KV、330KV、500KV)。 （2）额定电流。额定电流是指断路器可以长期通过的工作电 流。断路器长期通过额定电流时，其各部分的发热温度不超 过允许值。我国规定额定电流为：200、400、630、（1000）、

  • 7 国内外知名断路器简介 • 目前世界上断路器的生产大多分布在在欧洲的几大生产厂

  家如Siemens、ABB、Alstom 、Schneider和日本的几大公 司如三菱、东芝、日立。上述几家大公司产品集全、几乎都 能生产各个电压等级的产品，基本上代表了世界上最先进技 术水平。我国的断路器生产厂商通过技术引进和与外国著名 厂商的合作，其中的5大著名开关制造商（西安开关厂、 沈阳高压开关有限责任公司、平顶山天鹰集团有限公司、上 海华通开关厂、北京开关厂）已经有生产126—550KV断路 器和GIS封闭式组合电器的能力。我公司用量比较大的是户 内中压断路器（7.2~40.5KV）目前国内用得比较多的是ABB 公司的HD4、VD4系列， Siemens公司的3AH系列，国产的 ZN12、ZN18、VS1等系列。

  （3）额定开断电流。在标称电压下，规定的时间内断路器能 可靠切断的最大电流的有效值，称为额定开断电流Ik，它表 示断路器的断路能力。我国规定额定开断电流为：1.6、3.15、

  1 2 了解负荷开关的作用、功能、分类 了解负荷开关的主要性能与参数的含义

  负荷开关的用途与它的结构特点是相对应的，从结构上看，负荷开关主要有 两种类型，一种是独立安装在墙上、架构上的，其结构类似于隔离开关；另一种 是安装在高压开关柜中，特别是采用线气体的，则更接近于断路器。负 荷开关的用途是包含了这两种类型的负荷开关的综合用途。 1）负荷开关在断开位置时，像隔离开关一样有明显的断开点，因此可起电气 隔离作用。对于停电的设备或线路提供较为可靠停电的必要条件。

  SF6断路器用SF6气体作为灭弧介质。SF6气体是理想的灭 弧介质，它拥有非常良好的热化学性与强负电性。 （a）热化学性，即SF6气体有良好的热传导特性 由于SF6气体有较高的导热率，电弧燃烧时，弧心表面具 有很高的温度梯度，冷却效果非常明显，所以电弧直径比较小， 有利于灭弧。同时SF6在电弧中热游离作用强烈，热分解充分， 弧心存在着大量单体的S、F及其离子等，电弧燃烧过程中， 电网注入弧隙的能量比空气和油等作灭弧介质的断路器低得 多。因此，触头材料烧损较少，电弧也就非常容易熄灭。

  内容简介 • 1 了解常用开关设备的作用、功能、分类 • 2 了解常用开关设备主要性能与参数的含义 • 3 了解常用开关设备的工作原理

  断路器在电力系统中起着两方面的作用：一是控制作用，即根据 电力系统运行需要，将一部分电力设备或线路投入或退出运行；二是 保护作用，即在电力设备或线路出现故障时，通过继电保护设施作用 于断路器，将故障部分从电力系统中迅速切除，保证电力系统无故障 部分的正常运行。

  （b） SF6气体的强负电性 就是这种气体分子或原子生成负离子的倾向性强。由电 弧电离所产生的电子，被SF6气体和由它分解产生的卤族分子 和原子强烈的吸附，因而带电粒子的移动性明显降低，并由 于负离子与正离子极易复合还原为中性分子和原子。因此， 弧隙空间导电性的消失过程非常迅速。弧隙电导率很快降低， 从而促使电弧熄灭。

  这类断路器用油作灭弧介质，电弧在油中燃烧时，油受 电弧的高温作用而迅速分解、蒸发，并在电弧周围形成气泡。 能有效地冷却电弧，降低弧隙电导率，促使电弧熄灭。在油 断路器中设置了灭弧装置（室），使油和电弧的接触紧密， 气泡压力得到提高。当灭弧室喷口打开后，气体、油和油蒸 气本身形成一股气流和液流，按照具体的灭弧装置结构，可 垂直于电弧横向吹弧，平行于电弧纵向吹弧或纵横结合等方 式吹向电弧，对电弧实行强力有效的吹弧，这样，就加速去 游离过程，缩短燃弧时间，来提升了断路器的开断能力， 电流过零时灭弧。

  电压。目前，我国电力系统中隔离开关采用的额定电压等级 为（10KV、35KV、66KV、110KV、220KV、330KV、500KV)。 （2）额定电流。额定电流是指隔离开关可以长期通过的工作 电流。隔离开关长期通过额定电流时，其各部分的发热温度 不超过允许值。我国规定额定电流为：200、400、630、

  • 7 国内外知名断路器简介 • （2） ABB公司的HD4系列户内SF6断路器

  HD4断路器可用于三相交流40.5KV配 电系统中控制和保护线路，变压器、电机、 电缆和电容器组等。由于采用SF6自能开断 技术，操作的流程中不会产生过电压，因此 特别适合于绝缘薄弱的场合，同时电路器 主要金属部件都进行了电镀处理，可用于 湿热及盐雾较重的地区。

  （2）六氟化硫（SF6）断路器：采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的 SF6气体作为灭弧介质的断路器，称为SF6断路器，在电力系统中广泛应 用。适用于频繁操作及要求高速开断的场合，在我国推荐在7.2—40.5 选用SF6断路器，特别是126KV以上几乎全部选用SF6断路器。但不适用 于高海拔地区。

  • 7 国内外知名断路器简介 • （2） ABB公司的HD4系列户内SF6断路器

  HD4断路器可用于三相交流40.5KV配 电系统中控制和保护线路，变压器、电机、 电缆和电容器组等。由于采用SF6自能开断 技术，操作的流程中不会产生过电压，因此 特别适合于绝缘薄弱的场合，同时电路器 主要金属部件都进行了电镀处理，可用于 湿热及盐雾较重的地区。

  （3）动稳定电流。隔离开关在闭合位置时，所能通过的最大 短路电流，称为动稳定电流，亦称额定峰值耐受电流，它 表明隔离开关在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。 这个值的大小由导电及绝缘等部分的机械强度所决定 （4）热稳定电流。热稳定电流是隔离开关在规定时间内，允 许通过的最大电流，它表示隔离开关承受短路电流热效应 的 能力。以短路电流的有效值表示。隔离开关的铭牌规定 一定 时间（1、2、4秒）的热稳定电流。

  （3）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，现已大量应用在7.2—40.5KV电压等级的供（配）电网络上也 大多数都用在频繁操作及要求高速开断的场合，但在海边地区使用时，应注 意防凝露，因为会使断路器灭弧室灭弧能力变弱。 目前，在电力系统中主要使用以上三种形式的断路器，而一些旧式断 路器，如空气断路器等，已逐步被淘汰。

  高压断路器的类型很多，但就其结构来讲，都是由开断元件、支 撑绝缘件、传动元件、基座及操动机构五个基本部分所组成，如图1 所 示。开断元件是断路器的核心元件，控制、保护等方面的任务都需由 它来完成。其他组成部分都是配合开断元件，为完成上述任务而设置 的。

  • 2 类型和适用场所 断路器按其所采用的灭弧介质，可分为下列几种类型： （1）油断路器：采用变压器油作灭弧介质的断路器，称 为油断路器，如断路器的油还兼作开断后的绝缘和带电 部分与接地外壳之间的绝缘介质，称为多油断路器；油 仅作为灭弧介质和触头开断后的绝缘介质，而带电部分 对地之间的绝缘介质采用瓷或其他介质的，称为少油断 路器。主要用在不需频繁操作及不要求高速开断的各级 电压电网中。