熔斷器隔離開關負荷開關

1、一、熔斷器一、熔斷器 1.1.概論概論 熔斷器是一種開斷電器，由單個或多個專門設計的熔體熔斷器是一種開斷電器，由單個或多個專門設計的熔體 的協(xié)調的零部件組成，當電流超過給定值到足夠時間，就斷的協(xié)調的零部件組成，當電流超過給定值到足夠時間，就斷 開它所插入的電路而分斷電流。熔斷器承擔著保護電氣設備開它所插入的電路而分斷電流。熔斷器承擔著保護電氣設備 和電網的重要任務，并且限制了不可避免的事故發(fā)生和確保和電網的重要任務，并且限制了不可避免的事故發(fā)生和確保 了用戶供電。了用戶供電。 按照保護對象的不同，分為三種：電力熔斷器，電壓互感器按照保護對象的不同，分為三種：電力熔斷器，電壓互感器 保護用熔斷器

2、，電容器保護用熔斷器保護用熔斷器，電容器保護用熔斷器 (1)(1)熔斷器發(fā)展史簡介熔斷器發(fā)展史簡介 18791879年，最早的熔斷器如下圖所示，是由兩根鐵絲年，最早的熔斷器如下圖所示，是由兩根鐵絲 連接到一個金屬球上，金屬球用鉛錫合金或其它低熔點連接到一個金屬球上，金屬球用鉛錫合金或其它低熔點 導電材料制成，當有足夠大的電流在足夠長的時間內通導電材料制成，當有足夠大的電流在足夠長的時間內通 過熔斷器時，金屬球會熔化而墜落，使得電路分斷。過熔斷器時，金屬球會熔化而墜落，使得電路分斷。 為了用于高壓線路的開斷，英國人制造了造價很高的油為了用于高壓線路的開斷，英國人制造了造價很高的油 浸式熔斷器。美

3、國也在較高電壓下推廣應用油浸式熔斷器。浸式熔斷器。美國也在較高電壓下推廣應用油浸式熔斷器。 高壓噴射跌落式熔斷器，開斷能力在數(shù)百幾千安培，高壓噴射跌落式熔斷器，開斷能力在數(shù)百幾千安培， 已經有一百多年的歷史。有單端、雙端和逐級排氣三種。滅已經有一百多年的歷史。有單端、雙端和逐級排氣三種。滅 弧原理是利用熔體自身熔斷，形成電弧，然后在電弧高溫作弧原理是利用熔體自身熔斷，形成電弧，然后在電弧高溫作 用下，將滅弧管內的產氣材料氣化產生大量氣體，再依靠此用下，將滅弧管內的產氣材料氣化產生大量氣體，再依靠此 氣體在電流過零時將電弧吹滅。氣體在電流過零時將電弧吹滅。 高壓限流式熔斷器，主要用于高壓限流式熔

4、斷器，主要用于3 335kV35kV系統(tǒng)。它的基本系統(tǒng)。它的基本 結構都是由瓷管或環(huán)氧玻璃纖維管、繞于柱式骨架上的熔絲、結構都是由瓷管或環(huán)氧玻璃纖維管、繞于柱式骨架上的熔絲、 滅弧介質和指示觸發(fā)器等組成。并在兩端密封。它的觸發(fā)器滅弧介質和指示觸發(fā)器等組成。并在兩端密封。它的觸發(fā)器 目前有三種：彈簧式、炸藥式、鼓膜式。滅弧原理是靠石英目前有三種：彈簧式、炸藥式、鼓膜式。滅弧原理是靠石英 砂的強烈冷卻作用，使得短路電流在達到最大值之前就被切砂的強烈冷卻作用，使得短路電流在達到最大值之前就被切 斷。因此，它的開斷能力較大，開斷時間也特別短。斷。因此，它的開斷能力較大，開斷時間也特別短。 真空熔斷器，

5、體積小，額定電流數(shù)百安培，開斷電流可真空熔斷器，體積小，額定電流數(shù)百安培，開斷電流可 達達30kA30kA以上。以上。 不同熔斷器組合組成全范圍熔斷器。不同熔斷器組合組成全范圍熔斷器。 (1)(1)由限流式和噴射式組成的高壓全范圍熔斷器。限流式熔斷器因由限流式和噴射式組成的高壓全范圍熔斷器。限流式熔斷器因 石英砂具有限流作用，開斷大故障電流能力很強，而開斷低過載電流比石英砂具有限流作用，開斷大故障電流能力很強，而開斷低過載電流比 較困難，噴射式熔斷器對低過載電流的開斷能力較強，而大電流故障的較困難，噴射式熔斷器對低過載電流的開斷能力較強，而大電流故障的 開斷較為困難。將兩者優(yōu)點結合起來就可以組

6、成全范圍熔斷器。開斷較為困難。將兩者優(yōu)點結合起來就可以組成全范圍熔斷器。 (2)(2)由限流式和真空式組成的全范圍熔斷器。真空熔斷器的特點是對由限流式和真空式組成的全范圍熔斷器。真空熔斷器的特點是對 大電流大電流(50kA(50kA以上以上) )不能起限流作用，而對小電流易于開斷。因此它與限不能起限流作用，而對小電流易于開斷。因此它與限 流式組合起來可以達到全范圍保護的目的。流式組合起來可以達到全范圍保護的目的。 (3)(3)熔體由兩種不同熔點的金屬串聯(lián)構成的全范圍熔斷器。這種熔斷熔體由兩種不同熔點的金屬串聯(lián)構成的全范圍熔斷器。這種熔斷 器的熔體是由在帶狀銀熔體中間串入一種熔點較低的金屬器的熔

7、體是由在帶狀銀熔體中間串入一種熔點較低的金屬( (如金硅合金如金硅合金) ) 構成，其外面套有產氣的輔助滅弧管。構成，其外面套有產氣的輔助滅弧管。 (4)(4)采用冶金效應達到全范圍保護的限流熔斷器。它是在一般限流式采用冶金效應達到全范圍保護的限流熔斷器。它是在一般限流式 熔斷器的帶狀銀熔體的表面敷置低熔點金屬小球熔斷器的帶狀銀熔體的表面敷置低熔點金屬小球( (如錫珠如錫珠) )以構成冶金效以構成冶金效 應點，這樣可利用冶金效應使熔體在較小電流時熔斷以開斷低過載電流，應點，這樣可利用冶金效應使熔體在較小電流時熔斷以開斷低過載電流， 而利用一般限流式熔斷器在大電流的限流作用開斷大的短路電流。而利

8、用一般限流式熔斷器在大電流的限流作用開斷大的短路電流。 (2)(2)技術參數(shù)技術參數(shù) 時間電流特性：分為弧前時間電流特性和熔斷時時間電流特性：分為弧前時間電流特性和熔斷時 間電流特性。下圖所示為熔斷器的時間電流特性曲線：間電流特性。下圖所示為熔斷器的時間電流特性曲線： 1弧前時間電流特性弧前時間電流特性 2熔斷時間電流特性熔斷時間電流特性 額定電壓：熔斷器長期工作時和分斷后能承受的額定電壓：熔斷器長期工作時和分斷后能承受的 電壓；電壓； 額定電流：允許長期通過的電流。額定電流：允許長期通過的電流。 額定分斷能力：指在規(guī)定使用條件（線路電壓、額定分斷能力：指在規(guī)定使用條件（線路電壓、 功率因素或

9、時間常數(shù)）下，熔斷器所能分斷的預期電功率因素或時間常數(shù)）下，熔斷器所能分斷的預期電 流（交流為有效值）。流（交流為有效值）。 截斷電流特性：指在規(guī)定的使用條件下，表示截斷電流特性：指在規(guī)定的使用條件下，表示 截斷電流與預期電流的關系特性，截斷電流是任何非截斷電流與預期電流的關系特性，截斷電流是任何非 對稱情況下所能達到的最大值。對稱情況下所能達到的最大值。 I I2 2t t：表示被熔斷器所保護的電路中：表示被熔斷器所保護的電路中11電阻所電阻所 釋放的焦耳能。釋放的焦耳能。 2.2.高壓交流熔斷器的基礎知識高壓交流熔斷器的基礎知識 （1 1）熔體狹頸的形狀對時間）熔體狹頸的形狀對時間- -電

10、流特性的影響電流特性的影響 （2 2）熔體材料和熔體厚度的應用范圍熔體材料和熔體厚度的應用范圍 在高壓限流熔斷器中，通常采用純銀作為熔體材料。熔在高壓限流熔斷器中，通常采用純銀作為熔體材料。熔 體厚度的選擇要從各方面來考慮，如熔體的結構強度、正常體厚度的選擇要從各方面來考慮，如熔體的結構強度、正常 工作下的散熱狀況和開斷短路電流時的突然發(fā)熱等，但主要工作下的散熱狀況和開斷短路電流時的突然發(fā)熱等，但主要 考慮正常工作下的散熱。經常用考慮正常工作下的散熱。經常用2 2片熔體并聯(lián)來替代相同電片熔體并聯(lián)來替代相同電 流密度的熔體，這樣，正常工作下的溫升有顯著降低。流密度的熔體，這樣，正常工作下的溫升有

11、顯著降低。 （3 3）冶金效應的應用）冶金效應的應用 為了縮短熔斷器在過載電流時的為了縮短熔斷器在過載電流時的 熔化時間，常在熔體上設置軟錫焊點熔化時間，常在熔體上設置軟錫焊點 。當熔斷器一旦發(fā)生過載現(xiàn)象，則在。當熔斷器一旦發(fā)生過載現(xiàn)象，則在 熔體的軟錫點上發(fā)生擴散過程，即軟熔體的軟錫點上發(fā)生擴散過程，即軟 錫焊點處的錫會滲透到純銀熔體材料錫焊點處的錫會滲透到純銀熔體材料 中，這種現(xiàn)象稱為金屬的擴散作用，中，這種現(xiàn)象稱為金屬的擴散作用， 也稱冶金效應。利用軟錫焊點可以降也稱冶金效應。利用軟錫焊點可以降 低純金屬的熔化溫度。舉例來說，純低純金屬的熔化溫度。舉例來說，純 銀的熔點為銀的熔點為960

12、960度，而加入軟錫后，度，而加入軟錫后， 軟錫焊點處的熔點可降低到軟錫焊點處的熔點可降低到220220度左度左 右，右， 可以大大縮短過載電流的熔化可以大大縮短過載電流的熔化 時間。時間。 （4 4）外殼）外殼 外殼是用來安放熔體和石英砂外殼是用來安放熔體和石英砂( (滅弧介質滅弧介質) )的容器。它應的容器。它應 具有良好的電氣絕緣性能和能承受熔斷器開斷短路電流過程具有良好的電氣絕緣性能和能承受熔斷器開斷短路電流過程 中產生的沖擊壓力中產生的沖擊壓力( (最高可達最高可達100MPa)100MPa)。同時能承受短路電流。同時能承受短路電流 產生的暫時的高溫，可能達到產生的暫時的高溫，可能達

13、到300300度。目前一些高壓熔斷器制度。目前一些高壓熔斷器制 造廠采用高強度陶瓷或高氧化鋁陶瓷作為熔斷器的外殼，根造廠采用高強度陶瓷或高氧化鋁陶瓷作為熔斷器的外殼，根 據發(fā)展趨勢，部分廠家已開始采用耐高溫的高強度玻璃纖維據發(fā)展趨勢，部分廠家已開始采用耐高溫的高強度玻璃纖維 管做外殼。管做外殼。 熔斷器的外殼兩端連接向外導電的銅導體，根據國際標熔斷器的外殼兩端連接向外導電的銅導體，根據國際標 準規(guī)定有兩種型式：圓筒形狀準規(guī)定有兩種型式：圓筒形狀( (插入式插入式) )和平板形狀和平板形狀( (母線式母線式) ) 。外殼的一端還裝有指示器或撞擊器，指示器用來判斷熔斷。外殼的一端還裝有指示器或撞擊

14、器，指示器用來判斷熔斷 器是否熔斷，撞擊器除用來指示熔斷器是否熔斷外，還同時器是否熔斷，撞擊器除用來指示熔斷器是否熔斷外，還同時 用來在熔斷器動作時推動相應的開關機構。用來在熔斷器動作時推動相應的開關機構。 （5 5）熔斷器在三種不同工作狀態(tài)下的分析）熔斷器在三種不同工作狀態(tài)下的分析 1)1)正常電流下的工作狀態(tài)是指通過的電流始終保持在等正常電流下的工作狀態(tài)是指通過的電流始終保持在等 于或小于額定電流下的工作狀態(tài)。溫度分布圖如下圖所示。于或小于額定電流下的工作狀態(tài)。溫度分布圖如下圖所示。 2)2)過載電流下的工作狀態(tài)過載電流下的工作狀態(tài) 當熔斷器超過一定數(shù)值的額定電流后，經一定時間，熔體當熔斷

15、器超過一定數(shù)值的額定電流后，經一定時間，熔體 的溫升將達到熔化的溫度。這時的功率損耗為的溫升將達到熔化的溫度。這時的功率損耗為W=IW=I2 2R Rt t。隨著熔。隨著熔 體溫度的升高，熔體的電阻也將增大：體溫度的升高，熔體的電阻也將增大：R Rt t=R=R0 0(1+t)(1+t)。熔體溫。熔體溫 度上升的物理過程如下圖所示。度上升的物理過程如下圖所示。 熔體在熔化點時，由于熱量突然增加使狹頸處電阻迅速熔體在熔化點時，由于熱量突然增加使狹頸處電阻迅速 上升。對于大多數(shù)的金屬熔體的電阻都存在一種熔化的不穩(wěn)上升。對于大多數(shù)的金屬熔體的電阻都存在一種熔化的不穩(wěn) 定現(xiàn)象，同時達到熔化點時狹頸處界

16、面產生惡化也會引起大定現(xiàn)象，同時達到熔化點時狹頸處界面產生惡化也會引起大 量的熱量，結果熔體和電弧發(fā)生斷裂。此時電流迅速下降，量的熱量，結果熔體和電弧發(fā)生斷裂。此時電流迅速下降， 同時電壓迅速上升。同時電壓迅速上升。 熔化時間是過載電流的函數(shù)，當電流越大熔化時間越短。熔化時間是過載電流的函數(shù)，當電流越大熔化時間越短。 3)3)短路電流下的工作狀態(tài)短路電流下的工作狀態(tài) 在短路電流時，由于極陡的電流上升率和極高的電在短路電流時，由于極陡的電流上升率和極高的電 流密度使熔體在幾毫秒內所有狹頸熔化和汽化。熔化和流密度使熔體在幾毫秒內所有狹頸熔化和汽化。熔化和 汽化的瞬間使所有狹頸處像爆炸般的產生電弧，

17、這時幾汽化的瞬間使所有狹頸處像爆炸般的產生電弧，這時幾 乎無熱量傳輸，通常稱這個狀態(tài)為絕熱狀態(tài)。乎無熱量傳輸，通常稱這個狀態(tài)為絕熱狀態(tài)。 在短路電流期間所產生的電弧能量，熔斷器應能可在短路電流期間所產生的電弧能量，熔斷器應能可 靠地承受，并且持續(xù)到所謂允通電流的數(shù)值。熔斷器的靠地承受，并且持續(xù)到所謂允通電流的數(shù)值。熔斷器的 開斷時間由熔化時間和燃弧之間兩部分組成。開斷時間由熔化時間和燃弧之間兩部分組成。 (6)(6)限壓措施限壓措施 3.3.高壓交流非限流熔斷器高壓交流非限流熔斷器 非限流熔斷器是一種電流過零的開斷裝置，非限流熔斷器是一種電流過零的開斷裝置， 這類熔斷器的熔體較短，因此要求能使

18、最初建立這類熔斷器的熔體較短，因此要求能使最初建立 的短電弧盡快拉長。非限流熔斷器的結構主要有的短電弧盡快拉長。非限流熔斷器的結構主要有 三種：羊角開弧式、液體式和噴射式，目前最常三種：羊角開弧式、液體式和噴射式，目前最常 用的為噴射式。用的為噴射式。 熔體裝在由有機材料管做成的熔斷件中，用脆的隔膜封熔體裝在由有機材料管做成的熔斷件中，用脆的隔膜封 住頂部，管內襯有纖維之類的產氣材料。開斷故障電流范圍住頂部，管內襯有纖維之類的產氣材料。開斷故障電流范圍 較廣。這些熔斷器適用于額定電流到較廣。這些熔斷器適用于額定電流到100A100A和額定電壓和額定電壓72.5kV72.5kV 的三相電網，最大

19、分斷能力一般限制在的三相電網，最大分斷能力一般限制在150MVA150MVA。噴射式熔斷。噴射式熔斷 器僅供戶外使用，可以從地面上用桿子替換載熔體。器僅供戶外使用，可以從地面上用桿子替換載熔體。 在正常工作時，熔斷體的熔管和下動觸頭間是用活在正常工作時，熔斷體的熔管和下動觸頭間是用活 動關節(jié)鎖緊，使動觸頭在靜觸頭背面的彈簧的壓力抵住動關節(jié)鎖緊，使動觸頭在靜觸頭背面的彈簧的壓力抵住 保持合閘位置。當電力系統(tǒng)發(fā)生短路電流或過載電流時，保持合閘位置。當電力系統(tǒng)發(fā)生短路電流或過載電流時， 熔斷件迅速熔斷，在熔斷管內產生電弧，熔管內襯的產熔斷件迅速熔斷，在熔斷管內產生電弧，熔管內襯的產 氣材料在電弧作用

20、下產生大量氣體，使熔管內形成很高氣材料在電弧作用下產生大量氣體，使熔管內形成很高 的壓力，沿管內通道形成強烈的電弧縱吹，迅速從管內的壓力，沿管內通道形成強烈的電弧縱吹，迅速從管內 噴出，在電流過零點時將電弧熄滅。熔斷件熔斷后，活噴出，在電流過零點時將電弧熄滅。熔斷件熔斷后，活 動關節(jié)釋放，載熔件的動觸頭在靜觸頭背面的彈簧壓力動關節(jié)釋放，載熔件的動觸頭在靜觸頭背面的彈簧壓力 和載熔件自身的重量而迅速跌落，形成隔離間隙。和載熔件自身的重量而迅速跌落，形成隔離間隙。 4.4.高壓交流限流熔斷器高壓交流限流熔斷器 高壓交流限流式熔斷器具有下列兩個特點：開斷短路電流能高壓交流限流式熔斷器具有下列兩個特點

21、：開斷短路電流能 力大；具有顯著的限流效應，在短路電流還未達到最大值前，電力大；具有顯著的限流效應，在短路電流還未達到最大值前，電 流即被截斷。流即被截斷。 高壓交流限流式熔斷器的基本結構如下圖所示。高壓交流限流式熔斷器的基本結構如下圖所示。 (1)(1)熔體、內帽和外帽熔體、內帽和外帽 大多數(shù)高壓交流限流式熔斷器的熔體是繞在陶瓷七星柱骨大多數(shù)高壓交流限流式熔斷器的熔體是繞在陶瓷七星柱骨 架上來支撐的，這樣可以縮短絕緣外殼的長度。繞在陶瓷七星架上來支撐的，這樣可以縮短絕緣外殼的長度。繞在陶瓷七星 柱骨架上的熔體長度大約為絕緣外殼長度的柱骨架上的熔體長度大約為絕緣外殼長度的2.52.5倍。例如倍

22、。例如12kV12kV 的高壓交流限流熔斷器的熔體長度為的高壓交流限流熔斷器的熔體長度為610620mm610620mm，絕緣外殼長，絕緣外殼長 度為度為292mm292mm。熔體的兩端焊在端蓋上，然后裝入絕緣外殼內與。熔體的兩端焊在端蓋上，然后裝入絕緣外殼內與 內帽焊接，外帽是通過擠壓與內帽緊密配合。外帽的外表面均內帽焊接，外帽是通過擠壓與內帽緊密配合。外帽的外表面均 鍍銀或錫，以防止大氣腐蝕。鍍銀或錫，以防止大氣腐蝕。 (2)(2)絕緣外殼絕緣外殼 絕緣外殼的要求是應能承受高壓熔斷器在過載時的高溫和在短路電流絕緣外殼的要求是應能承受高壓熔斷器在過載時的高溫和在短路電流 開斷過程中產生的高壓

23、力。高壓熔斷器在開斷短路電流時，絕緣外殼內可開斷過程中產生的高壓力。高壓熔斷器在開斷短路電流時，絕緣外殼內可 能產生大于能產生大于100MPa100MPa的壓力，所以常采用的壓力，所以常采用95%95%的高氧化鋁陶瓷材料制造。近年的高氧化鋁陶瓷材料制造。近年 來，開始推廣應用各種復合材料作為熔斷器的絕緣外殼，這種外殼具有良來，開始推廣應用各種復合材料作為熔斷器的絕緣外殼，這種外殼具有良 好的絕緣性能和機械強度。好的絕緣性能和機械強度。 (3)(3)熔體熔體 高壓熔斷器的熔體斷口數(shù)多，高壓熔斷器的熔體斷口數(shù)多， 熔體長。熔體的串聯(lián)斷口數(shù)是用來分熔體長。熔體的串聯(lián)斷口數(shù)是用來分 配在開斷過程中的電

24、弧電壓，以便在配在開斷過程中的電弧電壓，以便在 電流開斷后能承受電源的恢復電壓。電流開斷后能承受電源的恢復電壓。 它是決定熔斷器開斷能力的重要因素。它是決定熔斷器開斷能力的重要因素。 一般熔體的長度約為每一般熔體的長度約為每kVkV電壓電壓5050 60mm60mm，每，每kVkV電壓取電壓取4 48 8個斷口。個斷口。 (4)(4)撞擊器撞擊器( (指示器指示器) ) 高壓熔斷器一般都裝有一個撞擊器高壓熔斷器一般都裝有一個撞擊器( (指示器指示器),),它用來顯示它用來顯示 熔斷器是否已動作。熔斷器是否已動作。 a.a.彈簧式撞擊器；彈簧式撞擊器；b.b.爆炸式撞擊器爆炸式撞擊器 (5)(5

25、)結構設計結構設計 歐洲主要有三種高壓熔斷器的標準結構設計：歐洲主要有三種高壓熔斷器的標準結構設計： a.DIN43625a.DIN43625型式高壓熔斷器的結構設計；型式高壓熔斷器的結構設計； b.BS2692b.BS2692型式高壓熔斷器的結構設計：油密封、空氣中用；型式高壓熔斷器的結構設計：油密封、空氣中用； c.NFC64210c.NFC64210型式高壓熔斷器的機構設計。型式高壓熔斷器的機構設計。 國產的高壓熔斷器的結構設計是參照國產的高壓熔斷器的結構設計是參照IECIEC標準的機構設計，標準的機構設計， 相當于相當于DIN43625DIN43625和和BS2692BS2692兩種型

26、式的標準結構設計。兩種型式的標準結構設計。 4.4.真空熔斷器真空熔斷器 我國真空熔斷器的研究開始于我國真空熔斷器的研究開始于19861986年，西安交大王季梅年，西安交大王季梅 教授與教授與44014401廠聯(lián)合組成試驗小組進行研究，開發(fā)出了廠聯(lián)合組成試驗小組進行研究，開發(fā)出了10kV10kV真真 空熔斷器。真空熔斷器具有體積小，性能高的優(yōu)點?？杖蹟嗥鳌Ｕ婵杖蹟嗥骶哂畜w積小，性能高的優(yōu)點。 真空熔斷器的熔體處于真空熔斷器的熔體處于1010-3 -3 1010-4 -4Pa Pa氣壓下工作，沒有氧化問題，使用氣壓下工作，沒有氧化問題，使用 性能穩(wěn)定，壽命長。電弧電壓很低性能穩(wěn)定，壽命長。電弧電

27、壓很低( (數(shù)十數(shù)十V)V)。由于當發(fā)生短路故障時，熔體。由于當發(fā)生短路故障時，熔體 溫度變化基本上為絕熱過程，導電桿溫度雖較低，熔體溫度則很快上升到溫度變化基本上為絕熱過程，導電桿溫度雖較低，熔體溫度則很快上升到 達熔點而熔化直至產生電弧。因此，隨著預期電流的減小，熔化時間迅速達熔點而熔化直至產生電弧。因此，隨著預期電流的減小，熔化時間迅速 增加，這樣，真空熔斷器具有很陡的弧前特性增加，這樣，真空熔斷器具有很陡的弧前特性( (下圖所示下圖所示) )。 5.5.智能式熔斷器智能式熔斷器 智能化高壓限流熔斷器在大電流下的開斷是靠沿著熔體的智能化高壓限流熔斷器在大電流下的開斷是靠沿著熔體的 每個狹

28、頸部分熔化和燃弧直到電弧熄滅來完成，而在低過載電每個狹頸部分熔化和燃弧直到電弧熄滅來完成，而在低過載電 流的開斷是按熔斷器的額定電壓值的大小和設計要求使得熔體流的開斷是按熔斷器的額定電壓值的大小和設計要求使得熔體 的最小狹頸串聯(lián)部分燃弧和熄弧來開斷電流。在過載電流下，的最小狹頸串聯(lián)部分燃弧和熄弧來開斷電流。在過載電流下， 沿著熔體長度方向的多處布置有化學炸藥包，利用它們的爆炸沿著熔體長度方向的多處布置有化學炸藥包，利用它們的爆炸 產生許多燃弧斷點來熄滅電弧。產生許多燃弧斷點來熄滅電弧。 智能熔斷器點火裝置智能熔斷器點火裝置 二、隔離開關二、隔離開關 1.1.概述概述 隔離開關是指沒有滅弧裝置，

29、在大氣中進行開斷和關合隔離開關是指沒有滅弧裝置，在大氣中進行開斷和關合 高壓交流電路的開關電器。一般只能在無電流或接近無電流高壓交流電路的開關電器。一般只能在無電流或接近無電流 的情況下開斷和關合電路。的情況下開斷和關合電路。 在電力系統(tǒng)中，隔離開關起下列作用：在電力系統(tǒng)中，隔離開關起下列作用： 1.1.將電氣設備與電網隔離以保證檢修人員的安全。將電氣設備與電網隔離以保證檢修人員的安全。如上圖如上圖 所示，當斷路器所示，當斷路器Q QD D需進行檢修時，可先將它開斷，然后將隔離需進行檢修時，可先將它開斷，然后將隔離 開關開關Q QG1 G1和 和Q QG5 G5分開，這樣，斷路器 分開，這樣，

30、斷路器Q QD D就與電網隔離，可以進行檢就與電網隔離，可以進行檢 修。有時為了更加安全，隔離開關上還可附裝一接地裝置修。有時為了更加安全，隔離開關上還可附裝一接地裝置Q QJ J （上圖中虛線所示）。在隔離開關開斷以后，接地裝置（上圖中虛線所示）。在隔離開關開斷以后，接地裝置Q QJ J立即立即 將和被檢修設備連接的一個觸頭接地。將和被檢修設備連接的一個觸頭接地。 2.2.用以換接線路。用以換接線路。如上圖所示線路，當需要將負荷由由母如上圖所示線路，當需要將負荷由由母 線線1 1轉移到母線轉移到母線2 2上時，可不用開斷斷路器上時，可不用開斷斷路器Q QD D，只需先將隔離開，只需先將隔離開

31、 關關Q QG2 G2和 和Q QG3 G3閉合，再將隔離開關 閉合，再將隔離開關Q QG1 G1和 和Q QG4 G4分開即可。當需要檢修斷 分開即可。當需要檢修斷 路器路器Q QD D時，可先將隔離開關時，可先將隔離開關Q QG6 G6閉合，然后分開隔離開關 閉合，然后分開隔離開關Q QG1 G1和 和Q QG5 G5。 。 這樣，就可無需中斷供電而將電網隔離。同樣，在斷路器這樣，就可無需中斷供電而將電網隔離。同樣，在斷路器Q QD D檢檢 修后，也可無需停電而將它投入電網運行。修后，也可無需停電而將它投入電網運行。 3.3.用以關合和開斷空載電力設備、電壓互感器、避雷用以關合和開斷空載電

32、力設備、電壓互感器、避雷 器等。器等。隔離開關雖然沒有滅弧裝置，但如在操作時快速的隔離開關雖然沒有滅弧裝置，但如在操作時快速的 將它關合和分開，也可以關合和開斷某些空載的電力設備將它關合和分開，也可以關合和開斷某些空載的電力設備 （例如變壓器和輸電線）和電壓互感器而不致引起事故。（例如變壓器和輸電線）和電壓互感器而不致引起事故。 例如，按照我國電業(yè)規(guī)程規(guī)定，例如，按照我國電業(yè)規(guī)程規(guī)定，10kV10kV的隔離開關，容許關的隔離開關，容許關 合和斷開合和斷開5km5km以下的空載架空線；以下的空載架空線；35kV35kV的隔離開關，容許關的隔離開關，容許關 合和開斷合和開斷10km10km以下的空

33、載架空線和以下的空載架空線和1000kVA1000kVA以下的空載變壓以下的空載變壓 器；器；110kV110kV的隔離開關，容許關合和斷開的隔離開關，容許關合和斷開320kVA320kVA以下的空載以下的空載 變壓器。變壓器。 鑒于隔離開關的工作特點，它在結構上必須滿足下列要求：鑒于隔離開關的工作特點，它在結構上必須滿足下列要求： 1.1.在分開狀態(tài)下，應具有明顯的間隙，以便清楚地鑒別被檢修的設備是在分開狀態(tài)下，應具有明顯的間隙，以便清楚地鑒別被檢修的設備是 否與電網隔離，從而更好地保證檢修工作人員的安全。否與電網隔離，從而更好地保證檢修工作人員的安全。 2.2.同極觸頭間的間隙耐受電壓應比

34、每相導體對地絕緣的耐受電壓大同極觸頭間的間隙耐受電壓應比每相導體對地絕緣的耐受電壓大1010 1515。這樣，當電源側出現(xiàn)危險的過電壓時，首先是相對地或相間發(fā)生放。這樣，當電源側出現(xiàn)危險的過電壓時，首先是相對地或相間發(fā)生放 電，而不致由于觸頭間隙擊穿使過電壓危害檢修人員。電，而不致由于觸頭間隙擊穿使過電壓危害檢修人員。 3.3.由于第由于第1 1點要求，隔離開關的觸頭必須敞露在大氣中（對某些封閉式點要求，隔離開關的觸頭必須敞露在大氣中（對某些封閉式 的組合電器是例外），因此，對戶外式隔離開關，要求在分開時能破碎覆的組合電器是例外），因此，對戶外式隔離開關，要求在分開時能破碎覆 蓋在觸頭上的一定

35、厚度的冰層（例如蓋在觸頭上的一定厚度的冰層（例如10cm10cm）。）。 4.4.在隔離開關本身或其操動機構上應有鎖扣裝置，以防其在通過短路電在隔離開關本身或其操動機構上應有鎖扣裝置，以防其在通過短路電 流時由于電動力作用而自動分開。流時由于電動力作用而自動分開。 5.5.帶有接地裝備的隔離開關，在其本身或操動機構上，應采取措施保證帶有接地裝備的隔離開關，在其本身或操動機構上，應采取措施保證 只在隔離開關觸頭分開后，接地裝備的觸頭才能閉合，以及只有接地的觸只在隔離開關觸頭分開后，接地裝備的觸頭才能閉合，以及只有接地的觸 頭分開后，隔離開關的觸頭才能閉合。頭分開后，隔離開關的觸頭才能閉合。 隔離

36、開關在關合和開斷時，通常不要求保證一定的速度，所以大多是隔離開關在關合和開斷時，通常不要求保證一定的速度，所以大多是 簡單的手動操動機構進行操作。簡單的手動操動機構進行操作。 2.2.隔離開關的結構隔離開關的結構 a.a.戶內隔離開關戶內隔離開關 戶內隔離開關的特點是額定電壓在戶內隔離開關的特點是額定電壓在35kV35kV及以下，額定電流自及以下，額定電流自200A200A直直 到萬安以上、額定短時耐受電流和額定沖擊耐受電流要求較高以及無需到萬安以上、額定短時耐受電流和額定沖擊耐受電流要求較高以及無需 破冰措施。破冰措施。 右圖表示一種戶內式三極隔離開右圖表示一種戶內式三極隔離開 關的結構。其

37、額定電壓為關的結構。其額定電壓為10kV10kV，額定電，額定電 流為流為600A600A。隔離開關的三極裝在共同的。隔離開關的三極裝在共同的 底架底架1 1上，每極有兩個支持瓷瓶上，每極有兩個支持瓷瓶2 2和一個和一個 磁棒磁棒5 5，L L形靜觸頭形靜觸頭3 3固定在支持瓷瓶固定在支持瓷瓶2 2上，上， 閘刀閘刀4 4是兩片平行的銅板。是兩片平行的銅板。 在有些情況下，當隔離開關的一在有些情況下，當隔離開關的一 端接線需要穿過金屬隔板時端接線需要穿過金屬隔板時( (例如在開例如在開 關柜中關柜中) )，則此端的支持瓷瓶以套管瓷，則此端的支持瓷瓶以套管瓷 瓶代替。瓶代替。 b.b.戶外隔離開

38、關戶外隔離開關 下圖表示額定電壓下圖表示額定電壓35kV35kV，額定電流，額定電流6006002000A2000A的隔離開關一極的結構。的隔離開關一極的結構。 兩個支持瓷瓶兩個支持瓷瓶1 1成成V V形裝在機構箱形裝在機構箱2 2上，它們可以繞自己的軸轉動。支持瓷瓶上，它們可以繞自己的軸轉動。支持瓷瓶 的軸穿入機構箱那并通過裝在軸上的傘形齒輪互相嚙合，以保證兩支持瓷的軸穿入機構箱那并通過裝在軸上的傘形齒輪互相嚙合，以保證兩支持瓷 瓶的同步轉動。整個觸頭瓶的同步轉動。整個觸頭5 5外面罩以防雨罩，防止觸頭閉合后被凍住不易打外面罩以防雨罩，防止觸頭閉合后被凍住不易打 開。在機構箱的左側還裝有一接

39、地閘刀開。在機構箱的左側還裝有一接地閘刀1111，它在電氣上和處于地電位的機，它在電氣上和處于地電位的機 構箱連接，其靜觸頭構箱連接，其靜觸頭1010裝在支持瓷瓶的頂部。關合電路時，先分開接地閘裝在支持瓷瓶的頂部。關合電路時，先分開接地閘 刀，再接通電路；開斷時，先斷開隔離開關，再閉合接地閘刀。刀，再接通電路；開斷時，先斷開隔離開關，再閉合接地閘刀。 b.b.戶外隔離開關戶外隔離開關 右圖表示額定電壓右圖表示額定電壓220kV220kV， 額定電流額定電流6006002000A2000A的隔離的隔離 開關的結構。支持瓷瓶開關的結構。支持瓷瓶1 1由由 兩根棒形瓷瓶疊成，兩根支兩根棒形瓷瓶疊成，

40、兩根支 持瓷柱分別裝在底座持瓷柱分別裝在底座2 2的兩的兩 端，它們之間用一曲柄連桿端，它們之間用一曲柄連桿 機構機構3 3進行聯(lián)動。進行聯(lián)動。 三、負荷開關三、負荷開關 1.1.概述概述 負荷開關是帶有簡單的滅弧裝置、預定用來關合和開斷額負荷開關是帶有簡單的滅弧裝置、預定用來關合和開斷額 定電流或小于一定倍數(shù)定電流或小于一定倍數(shù)( (通常為通常為3 34 4倍倍) )過載電流的開關電器。過載電流的開關電器。 負荷開關主要可以用來完成下列任務：負荷開關主要可以用來完成下列任務： 1.1.由于它有一定的滅弧能力，因此可用來關合和開斷比隔由于它有一定的滅弧能力，因此可用來關合和開斷比隔 離開關更大

41、容量的空載變壓器和更長的空載輸電線。有時也用離開關更大容量的空載變壓器和更長的空載輸電線。有時也用 來關合和開斷大容量的電容器組。來關合和開斷大容量的電容器組。 2.2.和熔斷器串聯(lián)構成組合電器以代替斷路器。由負荷開關和熔斷器串聯(lián)構成組合電器以代替斷路器。由負荷開關 擔任關合和開斷小于一定倍數(shù)的過載電流，由熔斷器擔任開斷擔任關合和開斷小于一定倍數(shù)的過載電流，由熔斷器擔任開斷 更大的過載電流和短路電流。更大的過載電流和短路電流。( (后述后述) ) 現(xiàn)代負荷開關具有兩個明顯的特點：一是具有三工位，即現(xiàn)代負荷開關具有兩個明顯的特點：一是具有三工位，即 合合- -分分- -接地；二是滅弧與載流分開，

42、滅弧系統(tǒng)不承受動熱穩(wěn)定接地；二是滅弧與載流分開，滅弧系統(tǒng)不承受動熱穩(wěn)定 電流，而載流系統(tǒng)不參與滅弧。電流，而載流系統(tǒng)不參與滅弧。 負荷開關在結構上希望滿足下列要求：負荷開關在結構上希望滿足下列要求： 1.1.在分開位置要有明顯可見的間隙。這樣，負荷開關在分開位置要有明顯可見的間隙。這樣，負荷開關 前面就無需串聯(lián)隔離開關，在檢修電力設備時只要開斷負前面就無需串聯(lián)隔離開關，在檢修電力設備時只要開斷負 荷開關即可。荷開關即可。 2.2.要能經受盡可能多的開斷次數(shù)而無需檢修觸頭和換要能經受盡可能多的開斷次數(shù)而無需檢修觸頭和換 掉滅弧裝置的組成元件。掉滅弧裝置的組成元件。 3.3.負荷開關雖不要求開斷短

43、路電流，但要能關合短路負荷開關雖不要求開斷短路電流，但要能關合短路 電流，并承受短路電流的熱和電動力的作用電流，并承受短路電流的熱和電動力的作用( (對帶石英砂對帶石英砂 熔斷器的負荷開關則不要求這一點熔斷器的負荷開關則不要求這一點) )。 2.2.負荷開關的結構負荷開關的結構 負荷開關主要有以下四種：負荷開關主要有以下四種： (1)(1)產氣式負荷開關產氣式負荷開關 屬于自能滅弧方式。開斷時，產氣材料在電弧的作用下產生特屬于自能滅弧方式。開斷時，產氣材料在電弧的作用下產生特 種氣體而強烈吹弧，使電弧熄滅。在小電流時，電弧能量不足以產種氣體而強烈吹弧，使電弧熄滅。在小電流時，電弧能量不足以產

44、生滅弧氣體，這時主要靠產氣壁冷卻效應或電動力驅使電弧運動，生滅弧氣體，這時主要靠產氣壁冷卻效應或電動力驅使電弧運動， 拉長以至熄滅電弧。拉長以至熄滅電弧。 a.a.管式滅弧室結構管式滅弧室結構 下圖示出一種管式滅弧室。在這種滅弧室中，僅隔離閘刀和弧下圖示出一種管式滅弧室。在這種滅弧室中，僅隔離閘刀和弧 刀運動，而滅弧室本身不動。首先在開關主軸刀運動，而滅弧室本身不動。首先在開關主軸1 1和絕緣拉桿和絕緣拉桿2 2的驅動的驅動 下，打開隔離閘刀下，打開隔離閘刀3 3，即打開主觸頭，此時電流轉移到保持觸頭，即打開主觸頭，此時電流轉移到保持觸頭4 4和和 隨動弧刀隨動弧刀5 5構成的隨動系統(tǒng)。當主觸

45、頭達到規(guī)定的開距后，保持觸頭構成的隨動系統(tǒng)。當主觸頭達到規(guī)定的開距后，保持觸頭 處的隨動弧刀脫扣，通過此間儲能的彈簧就可以快速地加速運動到處的隨動弧刀脫扣，通過此間儲能的彈簧就可以快速地加速運動到 分閘位置；緊接著，在保持觸頭和隨動弧刀尖端產生的電弧在滅弧分閘位置；緊接著，在保持觸頭和隨動弧刀尖端產生的電弧在滅弧 室室8 8中熄滅。中熄滅。 當開斷大電流時，采用氣吹方法及通過對流原理，耗散電當開斷大電流時，采用氣吹方法及通過對流原理，耗散電 弧能量；而當開斷小電流時，利用大面積的塑料壁冷卻效應及弧能量；而當開斷小電流時，利用大面積的塑料壁冷卻效應及 電弧能量變成塑料最外層的分解熱或吸收熱。電弧

46、能量變成塑料最外層的分解熱或吸收熱。 b.b.板式滅弧室結構板式滅弧室結構 板式滅弧室結構如下圖板式滅弧室結構如下圖 所示。只有弧觸刀與主觸刀所示。只有弧觸刀與主觸刀 運動，滅弧板則固定不動。運動，滅弧板則固定不動。 關合時，主觸刀與弧觸刀并關合時，主觸刀與弧觸刀并 列；主觸刀先打開，隨后弧列；主觸刀先打開，隨后弧 觸刀與弧觸頭迅速分離，并觸刀與弧觸頭迅速分離，并 在電弧的作用下，板式滅弧在電弧的作用下，板式滅弧 壁產氣而熄弧。壁產氣而熄弧。 在產氣式滅弧室中，滅弧材料在電弧的高溫作用下氣化在產氣式滅弧室中，滅弧材料在電弧的高溫作用下氣化 并形成局部高壓力，使電弧受到強烈冷卻和去游離。分解出并

47、形成局部高壓力，使電弧受到強烈冷卻和去游離。分解出 的氣體有的氣體有H H2 2，O O2 2，COCO及其化合物，及其化合物，H H2 2,CO,CO具有較強的滅弧性能。具有較強的滅弧性能。 為了增強開斷小電流的滅弧效應，有的滅弧室在滅弧板上加為了增強開斷小電流的滅弧效應，有的滅弧室在滅弧板上加 磁板，形成了磁吹拉弧效應，以利于小電流的開斷。磁板，形成了磁吹拉弧效應，以利于小電流的開斷。 (2)(2)壓氣式負荷開關壓氣式負荷開關 它是利用活塞和氣缸在開斷它是利用活塞和氣缸在開斷 過程中相對運動壓縮空氣而熄弧。過程中相對運動壓縮空氣而熄弧。 增大活塞和氣缸容積，加大壓氣增大活塞和氣缸容積，加大

48、壓氣 量，就可提高開斷能力，但由此量，就可提高開斷能力，但由此 也帶來結構復雜、操作功大等缺也帶來結構復雜、操作功大等缺 點。點。 a.a.直動式結構直動式結構 直動式結構如右圖所示，靠直動式結構如右圖所示，靠 導電桿上下直動而壓氣熄弧。在導電桿上下直動而壓氣熄弧。在 這種結構中，載流和滅弧仍然分這種結構中，載流和滅弧仍然分 開。壓縮空氣要由操動機構提供開。壓縮空氣要由操動機構提供 壓縮力。壓縮力。 b.b.轉動式結構轉動式結構 轉動式結構如右圖所示。通過閘刀轉動式結構如右圖所示。通過閘刀 擺動完成關合和隔離。關合時，弧刀擺擺動完成關合和隔離。關合時，弧刀擺 動插入壓氣室中；開斷時，靠壓氣而熄

49、動插入壓氣室中；開斷時，靠壓氣而熄 弧。由于它的氣缸出口為一狹縫，且動弧。由于它的氣缸出口為一狹縫，且動 觸刀為一寬度僅為觸刀為一寬度僅為20mm20mm左右的刀片，觸左右的刀片，觸 頭分開后，電弧在一狹縫中燃燒，氣壓頭分開后，電弧在一狹縫中燃燒，氣壓 較集中，對熄弧有利，因而開斷能力也較集中，對熄弧有利，因而開斷能力也 較強。較強。 對壓氣式負荷開關來說，為了提對壓氣式負荷開關來說，為了提 高滅弧效能，有的采用混合滅弧原理，高滅弧效能，有的采用混合滅弧原理， 如壓氣如壓氣+ +產氣。產氣。 (3)(3)真空負荷開關真空負荷開關 它以開斷電流大和適于頻繁操作而著稱。由于真空負荷它以開斷電流大和

50、適于頻繁操作而著稱。由于真空負荷 開關只開斷負荷電流和轉移電流，而這些電流遠小于斷路器開關只開斷負荷電流和轉移電流，而這些電流遠小于斷路器 的額定值，因此真空滅弧室結構相對斷路器簡單，且管徑小。的額定值，因此真空滅弧室結構相對斷路器簡單，且管徑小。 真空負荷開關本身就能真空負荷開關本身就能 完成切合，如要完成三工位，完成切合，如要完成三工位， 結構上較復雜。下圖所示為結構上較復雜。下圖所示為 一種三工位真空負荷隔離開一種三工位真空負荷隔離開 關。開斷時，真空滅弧室先關。開斷時，真空滅弧室先 開斷，接著回轉完成隔離和開斷，接著回轉完成隔離和 接地；關合時，再從接地位接地；關合時，再從接地位 置返

51、回。置返回。 (4)SF6(4)SF6負荷開關負荷開關 SF6SF6負荷開關在城網和農網已大量使用。從滅弧原理看，有滅弧柵式、負荷開關在城網和農網已大量使用。從滅弧原理看，有滅弧柵式、 吸氣去離子柵式、永磁旋弧式、壓氣式。壓氣式用的比較多，又有上下吸氣去離子柵式、永磁旋弧式、壓氣式。壓氣式用的比較多，又有上下 直動式和回轉式。目前以回轉壓氣式居多，現(xiàn)對各種滅弧典型結構加以介直動式和回轉式。目前以回轉壓氣式居多，現(xiàn)對各種滅弧典型結構加以介 紹。紹。 a.a.滅弧柵式滅弧柵式 這種負荷開關以滅弧柵熄滅電弧，而以回轉到達三工位（合、分、接這種負荷開關以滅弧柵熄滅電弧，而以回轉到達三工位（合、分、接 地）?；剞D式結構緊湊。地）?；剞D式結構緊湊。 如德國如德國FII;IInk nk,I ,Ink nk為組合電器額定電流。 為組合電器額定電流。 它小于熔斷器的額定電流它小于熔斷器的額定電流I InHH nHH。 。 (2)(2)區(qū)域區(qū)域IIII為過負荷范圍；為過負荷范圍； (3)(3)區(qū)域區(qū)域IIIIII為轉移電流為轉移電流I ITC TC范圍； 范圍； (4)(4)區(qū)域區(qū)域IVIV為限流范圍。為限流范圍。 (6)(6)限壓措施限壓措施 (1)(1)熔體、內帽和外帽熔體、內帽和外帽 大多數(shù)高壓交流限流式熔斷器的熔體是繞在陶瓷七星柱骨大多數(shù)高壓交流限流式熔斷器的熔體是繞在陶瓷