高低压开关电器—高压断路器基本概念及技术参数

互推小编 2023-11-28

开关电器的作用是正常工作情况下可靠地接通或断开电路，在不同运行方式时进行切换操作，当系统中发生故障时迅速切除故障部分，以保证非故障部分的正常运行，在设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的安全。

开关电器按所在电压等级分为高压开关电器和低压开关电器。

小编先从基础开始，后期陆续开展高低压系统的串联讲解，本篇就先介绍高压开关电器中最常用的高压断路器；

一、电弧的产生

先说“电弧”，当电器断开电路时，如果电压在10～20V，电流在80～100mA以上时，触头就会产生电弧，尤其在高压开关开断过程中的一个必然现场。电弧燃烧时，其温度可达到10000℃，会烧坏触头，导致触头熔焊，甚至烧伤操作人员。电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间，高温将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料，在电动力、热力作用下移动，产生飞弧，事故扩大。

既然它的存在是有害的，那怎么能让电弧熄灭？电弧游离的力大于去游离，电弧电流增加，燃烧更炽热；若两者作用持平，电弧就稳定燃烧；若游离的力小于去游离，则电弧电流减少，电弧熄灭。

在开关电器中熄灭交流电弧有几种方法：

1）速拉灭弧法，迅速拉长电弧，减小弧柱中的电位梯度，增加电弧与周围介质的接触面积，加强冷却和扩散作用；

2）冷却灭弧法，减低电弧的温度，可削弱热游离，增强带电介质点的复合作用，有助于电弧熄灭。

3）吹弧灭弧法，吹弧时电弧被拉长变细，电弧温度下降，游离减弱。

4）多断口灭弧法，多个断口将电弧分割成多个相串联的小护短段，使弧隙电阻增大，缩短灭弧时间。

灭弧

5）长弧切断法，将一个金属栅灭弧罩，将电弧分为多个串联的短弧来灭弧。

6）用耐高温金属材料制作触头，用熔点高、热导率高和热容量大的耐高温金属制作触头，可以减少热电子发射和电弧中的金属蒸气，有利于电弧熄灭。

所以在高压开关中，广泛采用压缩空气、六氟化硫（SF6）气体、真空等作为灭弧介质。

二、高压断路器

高压断路器是用来开断和接通负荷电路，以及开断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。断路器不仅能接通或断开负荷电流，还能断开短路电流，因此断路器的基本要求：具有足够的开断能力；有尽可能短的切断时间；具有足够的机械强度和良好的稳定性能；

1. 常见断路器的分类：

1）油断路器：油作为其灭弧介质和绝缘介质，可配用电磁、弹簧操作机构。

2）压气式断路器：以压缩空气作为灭弧介质和弧隙绝缘介质，有专用的空气压缩系统，操作机构与断路器合为一体。

3）真空断路器：以真空为灭弧介质，由操动机构、支撑绝缘子和真空灭弧室组成。

4）六氟化硫（SF6）断路器：SF6气体是一种无色无味、无毒且不易燃的惰性气体，不含碳元素也不含氧气，化学性能相当稳定。

目前常用的真空断路器，可连续多次操作，开断性能好，灭弧迅速，开断时间短。灭弧室不需要检修；噪声低，运行费用低；

2.高压断路器型号：

1）产品字母代号，用下列字母表示：S—少油断路器；D—多油断路器；K—空气断路器；L—六氟化硫断路器；Z—真空断路器；Q—产气断路器；C—磁吹断路器。

2）装置地点代号;N—户内，W—户外。

3）设计系列顺序号;以数字1、2、3……表示。

4）额定电压，kV。

5）其它补充工作特性标志，G—改进型，F—分相操作。

6）额定电流，A。

7）额定开断电流，kA。

3.高压断路器的技术参数：

1）额定电压, 是断路器长时间运行时能承受的正常工作电压。

2）额定电流, 是断路器长期通过的工作电流，它也决定了断路器触头及导电部分的截面。

3）额定开断电流, 是断路器在额定电压下能正常开断最大短路电流的有效值，它表征断路器的开断能力。

4）关合电流, 保证断路器能关合短路而不至发生触头熔焊或其他损伤，所允许接通的最大短路电流。

5）动稳定电流, 在断路器合闸位置时，允许通过的短路电流最大峰值。是断路器的极限通过电流。

6）热稳定电流，在规定的某一段时间内，允许通过断路器的最大短路电流，表明了断路器承受短路电流热效应的能力。

7）全开断时间，是指断路器接到分闸命令瞬间起到各项电弧完全熄灭为止的时间间隔。表明了断路器开断过程快慢的主要参数。

8）合闸时间，是指断路器从操动机构接到合闸命令瞬间起到断路器接通为止所需时间。一般合闸时间大于分闸时间。

下表是SF6真空断路器的技术参数

断路器参数
型号			SARF6-12/T630-20
灭弧室类型			真空，SF6
额定电流		A	630
主回路电阻		mW	140
额定工频1min耐受电压	断口	kV	48
	对地		42
额定雷电冲击耐受电压峰值（1.2/50μs）	断口	kV	85
	对地		75
额定短路开断电流	交流分量有效值	kA	20
时间常数		ms	45
开断次数		次	≥30
首相开断系数			1.5
额定短路关合电流		kA	50
额定短时耐受电流及持续时间		kA/s	20/4
额定峰值耐受电流		kA	50
断路器开断时间		ms	≤60
断路器合闸弹跳时间		ms	≤2
断路器分闸时间		ms	≤40
断路器合闸时间		ms	≤60
断路器分、合闸平均速度	分闸速度	m/s	1.2
	合闸速度		1.6
机械寿命次		≥10000（真空）， ≥5000（SF6）
额定操作顺序		O-0.3s-CO-180s-CO
辅助和控制回路短时工频耐受电压		kV	2
异相接地故障开断试验	试验电流	kA	17.32
	试验电压	kV	12
容性电流开合试验（试验室）	试验电流	A	电缆：25
	试验电压	kV	1.4×12/
	C2级：　 CC1：48×O； CC2：24×O和24×CO；		C2级