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摘 要：高壓斷路器是一種電氣設(shè)備，主要針對三相交流的戶內(nèi)以及戶外，其具體作用是開斷電網(wǎng)、對電力系統(tǒng)中過載的電流、短路的電流、以及超過負(fù)荷的電流，使用范圍廣泛，對使用對象起保護(hù)和控制作用，可以用于變電站以及工礦企業(yè)的電力系統(tǒng)中，還可用于操作比較頻繁的地方，例如變電站、工業(yè)企業(yè)和礦產(chǎn)企業(yè)甚至是運(yùn)用到農(nóng)村電網(wǎng)之中。在城鎮(zhèn)網(wǎng)絡(luò)和農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)的改造中也發(fā)揮重要作用。因此和農(nóng)村電網(wǎng)等頻繁操作的場所，特別適用于城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造的需要。因此，掌握高壓斷路器的應(yīng)用與維護(hù)知識是一個電力工作一線人員的必備素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：高壓斷路器；農(nóng)村電網(wǎng)；應(yīng)用；維護(hù)

1高壓斷路器介紹

高壓斷路器的作用體現(xiàn)在控制和保護(hù)兩方面。第一個是控制作用，以電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中的需要為依據(jù)，對電氣設(shè)備的使用或退出以及線路的運(yùn)行進(jìn)行控制；第二個是保護(hù)作用，保護(hù)對象是電網(wǎng)中沒有運(yùn)行障礙的部分，在電氣設(shè)備或電力線路運(yùn)行時出現(xiàn)故障的情況下，在電保護(hù)自動裝置發(fā)出跳閘指令時，開啟斷路器，及時準(zhǔn)確的將出現(xiàn)故障的設(shè)備和線路切割掉，以此保證沒有故障的部分進(jìn)行工作。

1.1高壓斷路器種類繁多，一般可按下列方式分類。

按斷路器的滅弧原理或滅弧介質(zhì)分為油斷路器、真空斷路器、高氟化硫（SF6）斷路器。

①真空斷路器：指利用真空的高介質(zhì)強(qiáng)度來滅弧的斷路器。

②六氟化（SP6）斷路器：指利用具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能的六氟化氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)?？砂l(fā)展成為六氟化硫組合電器。

此外，高壓斷路器按其安裝地點(diǎn)的不同，可分為戶內(nèi)式和戶外式兩種。

1.2高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)和型號含義。

1.2.1高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)：

①額定電壓：指斷路器長時間運(yùn)行能夠承受的正常工作電壓。它不僅決定了斷路器的絕緣水平，而且在相當(dāng)程度上決定了斷路器的總體尺寸和滅弧條件。

②最高工作電壓：考慮輸電線路有電壓降，線路供電端母線電壓高于受電端母線電壓，使斷路器可能在高于額定電壓下長期工作，因此，規(guī)定了斷路器有一最高工作電壓。按國際上的普遍做法，220kV及以下設(shè)備，其最高工作電壓為額定電壓的1.15倍；對于330kV的設(shè)備，規(guī)定為1.1倍。

③額定電流：指斷路器在額定容量下允許長期通過的工作電流。它決定了斷路器解頭和導(dǎo)電部分的截面積，并且在某種程度上也決定了它的結(jié)構(gòu)。一般在環(huán)境溫度為40℃時，常用斷路器額定電流等級為200、400、630、1000、1250、1600、3150。

④額定開斷電流：是體現(xiàn)斷路器開斷能力的依據(jù)，額定電壓下，斷路器能開斷的電流最大值

⑤動穩(wěn)定電流：它的別稱是極限通過電流，是指處在閉合情況下的斷路器，允許通過的最大的短路電流值，它的存在說明斷路器受短路電流影響，承受電動力能力的強(qiáng)弱。其值得導(dǎo)電和絕緣等部件的機(jī)械強(qiáng)度決定。

⑥熱穩(wěn)定電流：是指斷路器在規(guī)定的時間內(nèi)，允許通過的最大的短路電流值。熱穩(wěn)定電流是斷路器能夠承擔(dān)短路電流導(dǎo)致的熱能的能力。

⑦合閘時間：所謂合閘時間，是斷路器操動機(jī)構(gòu)接觸到主觸頭的時間。

⑧分閘時間：所謂分閘時間，是斷路器接到分閘命令時，到滅弧觸頭分離的時間。一般在0.06-0.12s之間。如分閘時間少于0.06s，則此種斷路器為快速斷路器。固有分閘時間是從操動機(jī)構(gòu)運(yùn)行開始到觸頭分開的時間。滅板時間是指解頭分離到各相電弧完全熄滅所經(jīng)過的時間。

1.2.2高壓斷路器型號的含義：高壓斷路器型號的含義如圖3-9所示。

其中斷路器的類型有：S-少油斷路器；D-多油斷路器；K-空氣斷路器；L-六氟化硫斷路器；Z-真空斷路器。

1.3高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程：高壓斷路器由以下5個部分組成：通斷元件、中間傳動機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)、絕緣支撐件和基座。通斷元件是斷路器的核心部分，主電路的接通和斷開由它來完成。主電路的通斷，由操動機(jī)構(gòu)接到操作指令后，經(jīng)中間傳送到通斷元件，通斷元件執(zhí)行命令，使主電路接通或斷開。通斷元件包括觸頭、導(dǎo)電部分、滅弧介質(zhì)和滅弧室等，一般安放在絕緣支撐件上，使帶電部分與地絕緣，而絕緣支撐件由安裝在基座上。這些基本組成部分的結(jié)構(gòu)，隨斷路器類型不同而異，在此主要介紹10KV真空斷路器和35KV六氟化斷路器。

1.3.1真空斷路器。真空斷路器的總體結(jié)構(gòu)，一般分為懸臂式和落地式兩種，主要由真空滅弧室、支架和操動機(jī)構(gòu)3部分組成。

真空滅弧室的性能主要取決于觸頭材料和結(jié)構(gòu)，并與屏蔽罩的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及滅弧室的制造工藝有關(guān)。典型的真空滅弧室的結(jié)構(gòu)原理如圖3-10所示，動、靜觸頭分別焊接地動靜導(dǎo)電桿上，用波紋管實(shí)現(xiàn)密封。動觸頭在機(jī)構(gòu)驅(qū)動力的作用下，能在滅弧室內(nèi)沿軸向移動，完成分閘和合閘運(yùn)作。

真空來弧室的觸頭，一般采用磁吹對接式。如圖3-11所示，其觸頭的中間是“接觸面的四周開有3條螺旋槽的吹弧面，觸頭閉合時，只有接觸面相互接觸。當(dāng)開斷電流時，最初在接觸面上產(chǎn)生電弧，在電弧磁場作用下，驅(qū)使電弧沿觸頭四周切線方向運(yùn)動，即在觸頭外緣上不斷旋轉(zhuǎn)，避免了電弧固定在鋤頭某處燒損觸頭。電流過零時，電弧即熄滅。

1.3.2 SF6斷路器。

六氟化硫斷路器簡稱為GCB，屬于氣吹式斷路器。其特點(diǎn)是：工作氣壓較低，在吹弧過程中，氣體不排向大氣，而在密封系統(tǒng)中循環(huán)使用。因SF6氣體介質(zhì)的絕緣和滅弧性能好，合GCB具有開斷能力強(qiáng)、斷口電壓高、允許連續(xù)開斷的次斷較多、噪聲小和無火花危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

SF6斷路器按總體結(jié)構(gòu)可分為瓷柱式和落地罐式。

①瓷柱式。瓷柱式GCB如圖3-12所示，其滅弧裝置安裝在支持瓷套的頂部，由絕緣桿進(jìn)行操縱。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是系列性好，用不同個數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)滅弧單元和支持瓷套，即可組裝成不同電壓等級的產(chǎn)品；其缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，不能加裝電流互感器。

②落地罐式。其總體結(jié)構(gòu)類似于多油斷路器，如圖3-13所示。它的火弧系統(tǒng)用絕緣體支撐在接地金屬罐的中心，借助于套管引線，基本上不改裝就可以用于全封閉組合電器之中。這種結(jié)構(gòu)便于安裝電流互感器，抗振性能好，但系列性差。

注意：110KV及以上電壓等級的高壓GCB，一般都是以上兩種結(jié)構(gòu)。

③中壓級GCB。用于中壓級的GCB有旋弧式、氣自吹式和壓氣式3種，在35KV及以下的配電裝置中，GCB的總體結(jié)構(gòu)常做成小車式，外形與少油和真空小車開關(guān)極為相似。

SF6斷路器滅弧室有單壓式和雙壓式，其結(jié)構(gòu)及滅弧過程介紹如下：

1、單壓式（也稱為壓氣式）滅弧室，常態(tài)時只有單一的SF6氣體。分閘過程中，壓氣缸與動觸頭同時運(yùn)動，將壓氣室內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮。觸頭分離后，電弧即受到高速氣流縱吹而將電弧熄滅。

2、雙壓式滅弧室。它有高低兩個氣壓系統(tǒng)，滅弧室內(nèi)常時間充有高壓氣體的稱為常充高壓式；僅在滅弧過程中才充有高壓氣體的稱為瞬時充高壓式。分閘時，排氣閥打開，高壓氣體經(jīng)噴嘴與觸頭吹弧后流向低壓區(qū)。電弧熄滅后，排氣閥關(guān)閉，高、低壓區(qū)之間由壓縮機(jī)及壓力監(jiān)視系統(tǒng)自動維持恒定的壓力差。

雙壓式GCB開斷電流大、動作快，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高。早期產(chǎn)生的SF6斷路均是這種結(jié)構(gòu)。單壓式結(jié)構(gòu)簡單，但開斷電流小、行程大、固有分閘時間長，且操縱機(jī)構(gòu)的功率大。近年來，單壓式SF6斷路器采用了大功率液壓機(jī)構(gòu)和雙向吹弧，滿足技術(shù)參數(shù)要求，已普遍采用。

1.4斷路器的操動機(jī)構(gòu)是帶動高壓斷路器傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行合閘和分閘的機(jī)構(gòu)。

1.4.1對操動機(jī)構(gòu)的基本要求：

①應(yīng)具有足夠的操作功率。在斷路器合閘過程中，操作機(jī)構(gòu)要克服很大的機(jī)械作用力和電動力。因此，斷路器合閘H，-J，操動機(jī)構(gòu)必須發(fā)出足夠大的功率。而在斷路器分閘時所需功率較小。

②要求動作迅速。通常要求快速斷路器的全分閘時間不大于0.80s，近代高壓和超高壓斷路器甚至要求為0.02-0.04s。而斷路器的全分閘時間中，固有分閘時間約占1/2以上，它與操動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。

③要求操動機(jī)構(gòu)工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、操作方便等。

1.4.2操作機(jī)構(gòu)的類型及特點(diǎn)：根據(jù)斷路器合閘時所用能量的形式，操動機(jī)構(gòu)可分為手動式、電磁式、彈簧式、氣動式和液壓式等幾種類型。

①手動式操動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是，靠人力合閘，并具有自由脫扣機(jī)構(gòu)；構(gòu)造簡單，不需要其他輔助設(shè)備；一般只使用于額定開斷電流不超過6.3KA的斷路器。它的最大缺點(diǎn)是操動功率受人力限制，合閘時間長，不能實(shí)現(xiàn)自動重合閘。目前較少采用。

②電磁式操動機(jī)構(gòu)，是用電磁鐵將電能變成機(jī)械能作為合閘動力。這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，能用于自動重合閘和遠(yuǎn)距離操作。因而在10-35KV斷路器目前使用較少，逐漸被淘汰。

③彈簧式操動機(jī)構(gòu)，是利用彈簧預(yù)先儲存的能量作為合閘動力。此種機(jī)構(gòu)成套性強(qiáng)，不需要配備附加設(shè)備，彈簧儲能時耗用功率?。坏Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工藝及材料性能要求高，且機(jī)構(gòu)本身重量隨操動功率增加而急劇增大。目前我國生產(chǎn)的CT7、CT8等系列操作機(jī)構(gòu)可供SN10系列斷路器使用；CT6型彈簧式操動機(jī)構(gòu)，供SW4系列斷路器使用。

④液壓式操動機(jī)構(gòu)，是利用壓縮氣體（氮?dú)猓┳鳛槟茉?，以液壓油作為傳遞能量的媒價(jià)，推動活活塞做功，使斷路器合閘或分閘。CY3、CY3III和CY4型液壓式操動機(jī)構(gòu)，具有壓力高、出力大、體積小、傳遞快、延時小、動作準(zhǔn)確及出力比較均勻等優(yōu)點(diǎn)，所以目前我國電壓在100KV及以上SF6斷路器，廣泛采用。

⑤氣動式操動機(jī)構(gòu)，是利用壓縮空氣進(jìn)行斷路器分閘，利用彈簧力進(jìn)行斷路器合閘。此種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，正在獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

1.4.3操動機(jī)構(gòu)的主要組成：一般來說，操動機(jī)構(gòu)主要由以下幾種部件組成。

①做功和儲能部分。它的作用是將其他形成的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)構(gòu)能。例如，電磁操動機(jī)構(gòu)中的合閘電磁鐵，通電后由電磁鐵的動能使傳動機(jī)構(gòu)動作，同時將能量儲存起來，以備分閘時只使用很小能量去釋放機(jī)構(gòu)能，使其快速分閘。

②傳動系統(tǒng)。用以改變操動力的方向、位置、行程以及運(yùn)行性質(zhì)等。它是一套機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)，要求機(jī)械能量損失小，動作準(zhǔn)確，壽命長。

③維持機(jī)構(gòu)和脫扣機(jī)構(gòu)。前者的任務(wù)是將已經(jīng)經(jīng)完成的合閘操作可靠地保持在合閘狀態(tài)，有時稱為“搭鉤”；后者為解除合閘的機(jī)構(gòu)，它可以“碰即脫”以使分閘動作快，需用功率小。

2在實(shí)際工作中應(yīng)注意的問題

目前在10KV及以下電壓等級配電網(wǎng)絡(luò)中，真空斷路器已經(jīng)逐步取代油斷路，在無油化改造過程發(fā)揮了積極作用。與油斷路器相比，真空斷路器具有適合頻繁操作，電氣壽命長，檢修維護(hù)工作量小，防燃、防爆、運(yùn)行可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，在安裝、調(diào)試、應(yīng)用過程中也應(yīng)注意幾個問題，使它的優(yōu)越性得到充分發(fā)揮。

3 使用維護(hù)中解決措施

3.1過電壓保護(hù)

由于真空斷路器開斷較小電流。特別是開斷空載變壓器勵磁電流等小感應(yīng)電流時，往往會出現(xiàn)截流而產(chǎn)生截流過電壓，并且截流值越大，產(chǎn)生的過電壓越高。另外，真空斷路器在開斷電容器組的容性電流時，也很難達(dá)到絕對無電弧重燃，一旦出現(xiàn)重燃，也會產(chǎn)生重燃過電壓。對于截流或者重燃過電壓，需裝用性能好的金屬氧化物避雷器或阻容保護(hù)裝置來預(yù)防。

3.2真空滅弧室真空度的檢測

真空滅弧室管內(nèi)的真空度通常是在10“-10rPa，隨著真空滅弧室使用時間的增長和開斷次數(shù)增多，以及受外界因素的作用，其真空度逐步下降，下降到一定程度將會影響它的開斷能力和耐壓水平。因此，真空斷路器在使用過程中必須定期檢查滅弧室管內(nèi)的真空度。目前檢查方法有：

①對玻璃外殼真空滅弧室，可以定期目測巡視檢查，正常時內(nèi)部的屏蔽罩等部件表面顏色應(yīng)很亮，在開斷電流時發(fā)出淺藍(lán)色弧光。當(dāng)真空度下降很嚴(yán)重時，內(nèi)部顏色就會變得灰暗，開斷電流時將發(fā)出暗紅色弧光。

②定期（3年左右）進(jìn)行一次工頻耐壓試驗(yàn)（42KV）。當(dāng)動靜觸頭保持額定開距條件下，如果耐壓很低，而且經(jīng)多次放電老煉后，耐壓值仍達(dá)不到規(guī)定耐壓標(biāo)準(zhǔn)，就說明真空滅弧室真空度已經(jīng)嚴(yán)重下降，已經(jīng)不能繼續(xù)使用，并及時更換。

3.3真空滅弧的老煉。真空滅弧室的電氣老煉包括電壓和電流老煉。新的真空滅弧室在產(chǎn)品出廠之前已經(jīng)過老煉。但真空滅弧室經(jīng)過一段時間存放，出于種種原因的影響，它的工作耐壓水平會下降，開關(guān)制造廠在組裝后以及使用部門在安裝時仍然需要重新進(jìn)行電壓老練和在規(guī)定條件下進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)。

3.4觸頭超程和觸頭壓力的控制：

①我國生產(chǎn)的10KV真空滅弧室規(guī)格有固定標(biāo)準(zhǔn)，觸頭超程越是3毫米，開距約是12mm。一般情況下，10KV斷路器使用滅弧室的額定接觸壓力，具體的額定電流不等。

②對于真空斷路器的安裝和修理，不僅要依據(jù)說明書調(diào)整測量觸頭超程，還要反復(fù)認(rèn)真的查看觸頭彈簧是否符合標(biāo)準(zhǔn)，禁止出現(xiàn)形狀改變的情況。

3.5檢測觸頭磨損值。真空滅弧室運(yùn)作時，主要是觸頭進(jìn)行開斷奄滴，多次運(yùn)作后，觸頭的接觸面會進(jìn)行放電進(jìn)而磨損，導(dǎo)致觸頭運(yùn)動的距離增加，與此同時，波紋管的工作形成也隨之增加，減少使用壽命。一般情況下，觸頭磨損最大值約為3毫米，若是達(dá)到或超過此值，說明真空滅弧室已經(jīng)不能繼續(xù)使用。

為了保證真空滅弧室符合標(biāo)準(zhǔn)，在安裝時就應(yīng)該進(jìn)行測量，在進(jìn)行檢修工作時，更應(yīng)該對磨損值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在真空滅弧室到達(dá)使用壽命時，立即進(jìn)行更換。

3.6真空斷路器反彈對滅弧室的影響。受對接式結(jié)構(gòu)影響，在操動機(jī)構(gòu)分合操作中，斷路器的觸頭會發(fā)生反彈，反彈具有兩種形式，一種是分閘反彈，一種是合閘反彈，兩種反彈都影響斷路器的運(yùn)行。具體危害表現(xiàn)：

①觸頭燒損嚴(yán)重，甚至熔焊。

②波紋管經(jīng)受強(qiáng)迫振動可能產(chǎn)生裂紋，使滅弧室漏氣。

③分合閘時的沖擊速度及沖擊力較大發(fā)生彈跳都可能產(chǎn)生觸頭和導(dǎo)電桿的變形，甚至產(chǎn)生裂紋。

④切合電容器組的真空斷路器如發(fā)生合閘彈跳還會導(dǎo)致電容器的損壞。

3.7分合閘速度的測量。新斷路器的投運(yùn)前應(yīng)測量分、合閘速度，因?yàn)樗粌H可以建立原始技術(shù)資料，同時也可以及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量上的一些問題，以便及時采取措施。

4 結(jié)論

通過以上幾個問題的分析判斷，運(yùn)行人員、檢修人員及時發(fā)現(xiàn)隱患及時消缺，避免事故發(fā)生，確保高壓斷路器良好運(yùn)行，保證電網(wǎng)高效、安全、可靠、人民群眾用上放心電。

5結(jié)語：

通過以上問題的分析，正確掌握高壓斷路器安裝、調(diào)試、檢修專業(yè)技能，力求突出“新”字，做到“知識新、工藝新、設(shè)備新、標(biāo)準(zhǔn)新”，努力突破技術(shù)質(zhì)量難題，探討先進(jìn)工藝，重點(diǎn)掌握高壓一次設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、電氣接線的基本特點(diǎn)和性能以及運(yùn)行和操作，重點(diǎn)了解電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目、方法、標(biāo)準(zhǔn)及注意事項(xiàng)，熟悉新規(guī)程有關(guān)內(nèi)容和試驗(yàn)儀器設(shè)備動向，了解絕緣在線監(jiān)測原理及其應(yīng)用，使其在實(shí)際工作得到應(yīng)用并加以推廣。高壓斷路器的研究要在適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，保障供電安全方面取得進(jìn)展。這樣，專業(yè)維護(hù)檢修隊(duì)伍高效技術(shù)人才能得到促進(jìn)，獲取更多收獲，才能使各行各業(yè)加快產(chǎn)業(yè)升級，提高企業(yè)競爭力，推動技術(shù)創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)化生產(chǎn)力。專業(yè)維護(hù)檢修隊(duì)伍的專業(yè)技能才是社會進(jìn)步、科技進(jìn)步、人才進(jìn)步一大亮點(diǎn)。

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