低中高壓斷路器簡(jiǎn)介課件

低中高壓斷路器簡(jiǎn)介3110160014電接觸理論課程提綱緒論低壓斷路器（原理、類型、結(jié)構(gòu)、發(fā)展趨勢(shì)）高壓斷路器（類型、機(jī)構(gòu)、SF6斷路器、發(fā)展趨勢(shì)）中壓斷路器（真空斷路器、中壓開(kāi)關(guān)柜、發(fā)展趨勢(shì)）總結(jié)電壓等級(jí)劃分低壓：1200V及以下（交流）1500V及以下（直流）包括：220V，380V，660V，1140V（交流）220V，440V（直流）中壓：3.6KV～40.5KV包括：3.6KV，7.2KV，12KV，24KV，40.5KV高壓：40.5KV以上包括：72.5KV，126KV，252kV，363kV，550kV，800kV，1100kV斷路器分類低壓斷路器功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過(guò)載、短路及失壓時(shí)自動(dòng)分?jǐn)嚯娐?。特點(diǎn)：操作安全，分?jǐn)嗄芰^高?？諝鈹嗦菲靼唇Y(jié)構(gòu)分類：框架式（萬(wàn)能式）ACB、塑殼式（裝置式）MCCB【和微斷MCB】結(jié)構(gòu)：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、基架和外殼等

。低壓斷路器的圖形、文字符號(hào)QF低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．鎖扣3．過(guò)電流脫扣器4．分勵(lì)脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕過(guò)電流脫扣器線路短路or嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)熱脫扣器

線路過(guò)載保護(hù)分勵(lì)脫扣器遠(yuǎn)距離操作分閘對(duì)電路不起保護(hù)作用失壓脫扣器電路的欠壓或零壓保護(hù)框架斷路器ABB的F、Emax系列、施耐德的M、MT系列、穆勒的IZM系列、西門(mén)子的WL系列、國(guó)產(chǎn)的DW系列等。所有零件都裝在一個(gè)絕緣的金屬框架內(nèi)，常為開(kāi)啟式，可裝設(shè)多種附件，更換觸頭和部件較為方便。（可分為普通式和限流式）容量大、極限短路分?jǐn)嗄芰Ω吆妥銐虻亩虝r(shí)耐受電流。功能完善但價(jià)格貴。多用于作為低壓配電系統(tǒng)的主開(kāi)關(guān)，以及重要的、負(fù)載較大的主干線的保護(hù)。塑殼斷路器ABB的lsomaxS、Tmax系列、施耐德的NS、NSX系列、國(guó)產(chǎn)的DZ20系列等。所有零件都密封于外殼中，輔助觸點(diǎn)、欠壓脫扣器以及分勵(lì)脫扣器等多采用模塊化，結(jié)構(gòu)緊湊，基本不能檢修。（可分為普通式和限流式）體積小、接觸防護(hù)好、安裝使用方便、價(jià)格相對(duì)便宜。與ACB比，MCCB的容量小，短路分?jǐn)嗄芰Φ停x擇性和短時(shí)耐受能力差。主要用于未端線路和一些分干線，主要作電動(dòng)機(jī)、小容量配電線路。

微斷ABB的S250系列、施耐德的C65系列、國(guó)產(chǎn)的DZ47系列等。也是塑殼斷路器的一種，因其體積很小把它另列，微斷的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、接觸防護(hù)好、安裝使用方便、價(jià)格便宜。與塑殼式斷路器相比容量更小，短路分?jǐn)嗄芰Ω?，短時(shí)耐受能力更差。主要做微小型電動(dòng)機(jī)、小容量配電線路和照明保護(hù)和家用。DW15-1000~4000型斷路器低壓斷路器發(fā)展趨勢(shì)（1）高性能、高可靠、小型化

提高短路分?jǐn)嗄芰Γㄖ饕獜奶岣呦蘖髂芰χ郑┨岣叻謹(jǐn)嗫煽啃裕òs小飛弧距離，防止相間飛?。┬⌒突ǜ淖儺a(chǎn)品結(jié)構(gòu)）（2）結(jié)構(gòu)模塊化、裝配積木化、附件齊全

尺寸模數(shù)化、安裝軌導(dǎo)化、外形尺寸一致、性能協(xié)調(diào)。內(nèi)部附件結(jié)構(gòu)模塊化、安裝積木化，且全系列通用。派生規(guī)格及外部附件齊全

。（3）智能化

裝配智能脫扣器：保護(hù)功能齊全，有外部電路各種故障保護(hù)；具有內(nèi)部故障自診斷及自動(dòng)報(bào)警功能；故障動(dòng)作記憶及顯示；電路參數(shù)測(cè)定；具有雙向通信功能等；能在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)。高壓斷路器分類按滅弧介質(zhì)分為:油斷路器，空氣斷路器，真空斷路器，六氟化硫斷路器，固體產(chǎn)氣斷路器，磁吹斷路器。按安裝地點(diǎn)可分為戶內(nèi)式和戶外式兩種。按安裝方式分：落地式、支持式、懸臂式。按滅弧能量的來(lái)源分：自能式（利用電弧自身能量熄滅電弧的方式）、外能式（利用其他能量熄滅電弧的方式）。按用途分：發(fā)電機(jī)用斷路器、輸電用斷路器、配電用斷路器、特殊用途斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)操動(dòng)機(jī)構(gòu)：用來(lái)提供能量，操動(dòng)開(kāi)關(guān)分、合閘。根據(jù)能量形式的不同，操動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為：

手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CS）

電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CD）

電動(dòng)機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CJ）

氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CQ）

彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CT）

液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CY）等。優(yōu)點(diǎn)：（1）不需要直流電源；（2）暫時(shí)失去電源時(shí)仍能操作多次；（3）功率大、動(dòng)作快、操作平穩(wěn)。缺點(diǎn)：（1）加工精度要求高；（2）價(jià)格較貴。應(yīng)用：適用于126KV及以上的高壓斷路器，是發(fā)展方向。優(yōu)點(diǎn)：（1）要求電源的容量小；（2）交、直電源都可用；（3）暫時(shí)失去電源時(shí)仍能操作一次。缺點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；（2）零部件的加工精度要求高。應(yīng)用：用于中、小型斷路器，是發(fā)展方向。SF6氣體性質(zhì)無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、不會(huì)燃燒、化學(xué)性能穩(wěn)定具有優(yōu)良的滅弧性能，相當(dāng)于空氣的100倍：熱化學(xué)性能好、電負(fù)性強(qiáng)、電弧時(shí)間常數(shù)小。具有優(yōu)良的絕緣性能，空氣的3倍。分解物有劇毒，必須嚴(yán)格控制水分含量；采用吸附劑吸附分解物和水分。SF6氣體優(yōu)良的絕緣和滅弧性能，使SF6斷路器具有如下優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)斷能力強(qiáng)，斷口電壓使于做得較高，允許連續(xù)開(kāi)斷次數(shù)較多，適用于頻繁操作，噪音小，無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)，機(jī)電磨損小等，是一種性能優(yōu)異的"無(wú)維修"斷路器。在高壓中應(yīng)用越來(lái)越多。SF6斷路器滅弧裝置按所利用能源的不同：外能式自能式混合式按開(kāi)斷過(guò)程中，滅弧裝置工作特點(diǎn)的不同：氣吹式雙壓式單壓式（壓氣式）熱膨脹式磁吹旋轉(zhuǎn)電弧式（旋弧式）混合式123456定開(kāi)距式1——壓氣缸，2——?jiǎng)佑|頭，3、4——主觸頭，4——壓氣室，6——固定活塞優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)距小、電弧短、電弧電壓低、能量小，有利于滅弧。電場(chǎng)均勻性好、行程短、結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)：氣體利用率低、滅弧室體積大。變開(kāi)距式1234567891——靜主觸頭，2——靜弧觸頭，3——噴嘴，

4——?jiǎng)又饔|頭，5——?jiǎng)踊∮|頭，6——壓氣缸，

7——固定活塞，8——中間觸頭，9——?jiǎng)佑|桿變開(kāi)距SF6斷路器的工作原理優(yōu)點(diǎn)：氣體利用率高、噴嘴與動(dòng)弧觸頭分開(kāi)，其形狀可根據(jù)氣流設(shè)計(jì)，有利于滅弧。開(kāi)距大、斷口電壓高。缺點(diǎn)：電弧長(zhǎng)、電弧電壓高、能量大，對(duì)滅弧不利。噴嘴容易被電弧燒傷。旋弧式自能式的一種利用SF6氣體中電弧在磁場(chǎng)作用下快速轉(zhuǎn)動(dòng)而使電弧熄滅。由于SF6滅弧裝置是密閉的，為了不增加結(jié)構(gòu)尺寸，通常設(shè)計(jì)成磁吹作用下電弧的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故稱為旋弧式滅弧裝置。分為在軸向磁場(chǎng)作用下的徑向旋弧式和在徑向磁場(chǎng)作用下的軸向旋弧式兩類。具有自能滅弧室固有缺點(diǎn)。混合式由兩種以上滅弧方式綜合設(shè)計(jì)、外能與自能結(jié)合的滅弧裝置，以有效地利用電弧能量和解決開(kāi)斷大電流和小電流的矛盾。目前采用的有如下幾種：（1）熱膨脹+壓氣（助吹）（2）熱膨脹+壓氣（助吹）+助推（3）旋弧+熱膨脹+壓氣（4）旋弧+熱膨脹（5）壓氣+熱膨脹SF6斷路器的分類按結(jié)構(gòu)分為：瓷柱式、落地罐式和氣體封閉組合電器（GIS）。斷路器控制箱主母線避雷器電流互感器隔離開(kāi)關(guān)線路PT隔離開(kāi)關(guān)接地刀閘密度繼電器高壓斷路器發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展特高壓、大容量，交、直流斷路器小型化、緊湊型智能化、信息化高可靠、少（免）維修環(huán)保型

（1.降低操作噪音，符合居民環(huán)境要求。2.消除介質(zhì)泄露（油、氣），無(wú)污染。3.研究新的介質(zhì)，改善或取代SF6。）

經(jīng)濟(jì)實(shí)用型中壓斷路器真空斷路器：利用真空作為觸頭間的絕緣與滅弧介質(zhì)的斷路器。真空中的絕緣擊穿電壓，根據(jù)電極材料與表面狀態(tài)的不同而有顯著差別。影響真空間隙擊穿電壓的因素有（1）真空間隙距離；（2）真空度；（3）電極材料；（4）電極表面狀況；（5）電極老煉維持真空電弧的是金屬蒸氣而不是氣體分子，真空電弧實(shí)為金屬蒸氣電弧。金屬蒸氣來(lái)自觸頭材料的蒸發(fā)，因此電極材料的特性對(duì)真空電弧的性質(zhì)起支配作用。電極現(xiàn)象是研究真空電弧的出發(fā)點(diǎn)和重要內(nèi)容。

真空電弧擴(kuò)散型：小電流(幾千安)下的真空電弧集聚型：一萬(wàn)安以上大電流的真空電弧電弧電流<100A時(shí)->陰極斑點(diǎn)->發(fā)射電子和產(chǎn)生金屬蒸氣->電子與金屬蒸氣的原于碰撞會(huì)游離出新的電子和正離子->向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中還會(huì)向徑向密度低的地區(qū)擴(kuò)散->呈現(xiàn)出一個(gè)圓錐狀的微弱發(fā)光區(qū)域陰極斑點(diǎn)的數(shù)量與電弧電流的大小、陰極材料的熔點(diǎn)和熱傳導(dǎo)系數(shù)有關(guān)。材料的熔點(diǎn)越低，熱傳導(dǎo)系數(shù)越小，每一斑點(diǎn)通導(dǎo)的電流也越小。真空電弧電弧電流增大->陰極斑點(diǎn)的數(shù)量增加->陰極斑點(diǎn)不斷消失、不斷產(chǎn)生且向邊緣擴(kuò)散(擴(kuò)散型真空電弧)擴(kuò)散型電弧的特點(diǎn)：陰極斑點(diǎn)數(shù)量多，且不斷在陰極表面運(yùn)動(dòng)，電弧間隙中同時(shí)存在著很多個(gè)并聯(lián)支弧，而陽(yáng)極表面尚未形成高溫的陽(yáng)極斑點(diǎn)。真空電弧電弧電流大于某一臨界值->陰極斑點(diǎn)不再向四周擴(kuò)散而是集聚在一個(gè)或幾個(gè)較大的面積上并出現(xiàn)陽(yáng)極斑點(diǎn)(集聚型真空電弧)通常認(rèn)為出現(xiàn)了集聚型真空電弧形態(tài)即意味著達(dá)到了極限開(kāi)斷能力。集聚型真空電弧的弧柱區(qū)有很高的蒸汽壓力，其電弧電壓比擴(kuò)散型有明顯增加，使電弧能量更大。真空電弧的熄滅擴(kuò)散型交流真空電?。涸陔娏鬟^(guò)零后，電極不會(huì)再產(chǎn)生新的陰極斑點(diǎn)，間隙的介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)也十分迅速，因此，若此時(shí)觸頭間距已有足夠大，就不會(huì)發(fā)生重燃現(xiàn)象，一般在電流過(guò)零后就可最終熄滅。集聚型交流真空電?。河捎陉帢O和陽(yáng)極表面都有面積較大、且有一定深度的熔區(qū)，這些熔區(qū)仍向弧隙提供大量金屬蒸汽，在恢復(fù)電壓的上升過(guò)程中，充滿金屬蒸汽的弧隙要發(fā)生擊穿而使電弧重燃。集聚型交流真空電弧難于熄滅，不能用它來(lái)開(kāi)斷電流。所以用真空電弧開(kāi)斷較大的交流短路電流時(shí)，須采取必要的措施：采用縱向磁吹觸頭，提高集聚電流值。采用橫向磁吹觸頭，使集聚型電弧快速移動(dòng)，避免電極表面局部升溫；在后半周電流減小時(shí)使電弧重新變?yōu)閿U(kuò)散型電弧，這樣電流過(guò)零時(shí)就沒(méi)有陽(yáng)極斑點(diǎn)。橫向磁吹觸頭杯狀觸頭螺旋槽觸頭杯狀縱磁觸頭縱向磁吹觸頭鐵芯式縱磁觸頭線圈式縱磁觸頭增強(qiáng)型線圈式縱磁觸頭真空滅弧室1——靜端蓋板2——靜導(dǎo)電桿3——觸頭4——主屏蔽罩5——絕緣筒6——波紋管屏蔽罩7——?jiǎng)佣松w板8——波紋管9——導(dǎo)向套10——?jiǎng)訉?dǎo)電桿外殼波紋管屏蔽罩觸頭決定開(kāi)斷能力和電氣壽命，對(duì)接式，銅鉻合金氣密、機(jī)械強(qiáng)度、絕緣動(dòng)態(tài)氣密、抗疲勞，決定機(jī)械壽命主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓屏蔽罩永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)：利用永磁體實(shí)現(xiàn)合閘保持和分閘保持（有時(shí)作合閘保持而不作分閘保持）的一種形式的電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。大大減少機(jī)械零件數(shù)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了可靠性；機(jī)械壽命長(zhǎng)；具有好的力—行程特性真空斷路器的特點(diǎn)（1）真空的絕緣強(qiáng)度高，熄弧能力強(qiáng)，燃弧時(shí)間短，全分?jǐn)鄷r(shí)間也短。（2）熄弧時(shí)間短，觸頭電磨損小，因此分?jǐn)啻螖?shù)多，電壽命長(zhǎng)，適于頻繁操作，特別適合于切斷電容性負(fù)載電路，觸頭不受外界有害氣體的侵蝕。（3）觸頭開(kāi)距小，減少了操動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作功，機(jī)械壽命也長(zhǎng)。（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在使用期限內(nèi)，觸頭部分不需維修、檢查，即使機(jī)構(gòu)需要維修檢察，也十分簡(jiǎn)便，需要的時(shí)間很短。（5）體積小，重量輕。（6）環(huán)境污染小。開(kāi)斷在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，電弧生成物不會(huì)污染周圍環(huán)境，操作時(shí)也沒(méi)有嚴(yán)重噪音，沒(méi)有易燃易爆介質(zhì)，無(wú)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)。中壓開(kāi)關(guān)柜全稱：3.6kV~40.5kV交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備由一次回路元件（中壓斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、接觸器、熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、互感器等），以及控制、測(cè)量、保護(hù)、調(diào)節(jié)裝置，內(nèi)部連接件、輔件、外殼和支持件等組成的成套配電裝置，其內(nèi)的空間以氣體或復(fù)合絕緣材料作為介質(zhì)，用作接受和分配電網(wǎng)的三相電能。分類：金屬鎧裝式、間隔式、箱式結(jié)構(gòu)：母線室A，斷路器室B，電纜室C，低壓室D金屬鎧裝式中壓開(kāi)關(guān)柜中壓斷路器的發(fā)展趨勢(shì)（1）真空取代SF6（2）模塊化、一體化（3）永磁機(jī)構(gòu)的發(fā)展

零部件數(shù)量銳減70%，大大提高了斷路器的可靠性和使用壽命，永磁機(jī)構(gòu)的機(jī)械壽命一般都在10萬(wàn)次以上。永磁機(jī)構(gòu)的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性仍達(dá)不到要求。研發(fā)同步斷路器（其基本原理是使真空斷路器在電壓或電流最有利時(shí)刻關(guān)合或開(kāi)斷）總結(jié)類型介質(zhì)接觸