断路器培训教材
1. 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气体作灭弧介质的断路器，称为SF6断路器。它具有开断能力强、体积小等特点，但结构较复杂，金属消耗量大、价格较贵。一般用于220KV电压等级以上，并与以SF6作为绝缘的有关电气组成封闭式组合电器（GIS），这样可以大量节省占地面积和减少投资。
2. 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。这种断路器具有灭弧速度快、触头材料不易氧化、寿命长、体积小等特点。目前主要用在35KV以下装置中。
第一节 高压断路器的基本参数
目前，我国电力系统中广泛使用的高压断路器，其型号、规格一般由文字符号和数字方式表示： 1 2 3――4 5 / 6 7 8
其代表意义为：1是产品字母代号，2是安装场所代号，3是设计系列代号，4是额定电压（KV），5是其他标志，如改进型G，6是额定电流（A），7是额定开断能力（KA或MVA），8是特殊环境代号。
例如：SN10－10/3000－750型断路器，表示为10KV，3000A，750MVA，10型屋内式高压少油断路器。
表6－1 高压断路器产品字母代号 断路器名称 字母代号 少油断路器 S 多油断路器 D 空气断路器 SF6断路器 真空断路器 K L Z
1.额定电压及额定电流
额定电压Un是指断路器长期工作的标准电压（三相系统指线电压）。电力系统在运行中允许5%Un的电压波动，断路器应在允许范围内长期工作，为此断路器规定了最高工作电压。对额定电压在3～220KV范围内的断路器，其最高工作电压较额定电压可高15%左右；对330KV以上者，规定其最高工作电压较额定电压高10%。断路器额定电压与最高工作电压对应值，见表10－2。
表6－2 断路器额定电压与最高工作电压对应值 （KV）
额定电压 最高工作电压 3 3.5 6 6.9 10 35 110 220 252 330 363 500 550 11.5 40.5 126 。
2．额定开断电流
断路器在开断操作时，首先起弧的某相电流称为开断电流。在额定电压下，能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流Inborn 。它是标志断路器开断能力的一个重要参数。我国规定额定开断电流为：1.6，3.15，6.3，8，10，12.5，16，20，25，31.5，40，50，63，80，100KA等。
3． 额定关合电流imc
当电力系统存在短路故障时，断路器一合闸就会有短路电流流过，这种故障称为“预伏故障”。当断路器关合有预伏故障的设备或线路时，在动、静触头未接触前尚距几毫米就发生预击穿，随之出现短路电流，给断路器关合造成阻力，影响动触头合闸速度及触头的接触压力，甚至出现触头弹跳、熔化、焊接以至断路器爆炸等事故，这远比在合闸状态下通过极限电流的情况更为严重。
断路器关合短路电流的能力除与灭弧装置性能有关外，还与断路器操动机构的合闸功的大小的有关。因此，在选择断路器的同时，应选择操动机构，方能保证足够的关合能力。
第三节 六氟化硫（SF6）断路器
SF6断路器是利用SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质的新型高压断路器。SF6断路器可分为两大类。
第一类，为瓷瓶式SF6断路器。如西安高压开关厂生产的LW（SFM）型系列产品，可用于110～500KV的电力系统中。该系列产品除110KV断路器三相共用一个机构外，其他均三相分装式结构。110～220KV断路器每相一个断口，整体呈“I”型布置。330～500KV断路器每相两个断口，整体呈“T”型布置。每个断口由灭弧室、支柱（支持绝缘子）、机构箱组成，其中330～500KV断路器还带有均压电容器、合闸电阻等，安其结构
示意图如图所示。
第二类，是把断路器装入一个外壳接地的金属罐中，叫落地罐式。如西安高压开关厂生产的LW13（SFMT）型罐式高压SF6断路器。该产品除110KV级及部分220KV级产品的三相分装在一个公用底架上并采用三相联动操作外，其余各电压等级及部分220KV产品均为三相安装结构，每相由接地的金属罐、充气套管、电流互感器、操动机构和底架等部件组成。
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结
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示
意
图
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图
所
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。
一、SF6气体的性能
SF6气体是无色、无味、无毒、非燃烧性、亦不助燃的非金属化合物，化学性质非常稳定、热稳定性极好，在常温常压下，其密度均为空气的五倍。它具有很高的电气绝缘特性和灭弧能力。
1．SF6气体的绝缘性能
SF6呈强电负性，体积较大。当电场具有一定能量的散射电子时，它可能导致碰撞游离，对电子捕获较易，并吸收其能量生成低活动性的稳定负离子。这种直径更大的负离子在电场中自由行程很短，难以积累发生碰撞游离的能量；同时，正负离子的质量都较大，行动迟缓，再结合的几率将大为增加。因此，在1个大气压下，SF6的绝缘能力超过空气的2倍；当压力为3个大气压时，其绝缘能力就和变压器油相当。
2．SF6气体的灭弧性能
SF6在电弧作用下接受电能而分解成低氟化合物，但电弧电流过零时，低氟化合物则急速再结合成SF6 ，故弧隙介质强度恢复过程极快。所以，SF6的灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍；此外，电弧弧柱的电导率高、燃弧电压低、弧柱能量小。
二、SF6断路器的灭弧室结构
SF6气体作为灭弧介质时，只需要较小的气压和压差，所以，SF6断路器的灭弧室可以按压气活塞原理制成单压式，其气流是直接在开断过程中产生的，其压力一般在（3.5～7）×101325Pa［3.5～7atm（大气压）］范围内。国产的SF6断路器均为单压式。目前，单压式灭弧室有两种结构，即定开距和变开距结构。
1．定开距灭弧室
图6－5为定开距灭弧室结构示意图。断路器的触头由两个带喷嘴的空心静触头3、5和动触头2组成。断路器的弧隙由两个静触头保持固定的开距，故称之为定开距。在关合位置时，动触头跨接于两个静触头之间，构成电流通路。由绝缘材料制成的固定活塞6和与动触头连成整体的压气罩1之间围成压气至4。分闸操作时，压气罩随动触头
图6－5 定开距灭弧室结构示意图
1－压气罩；2－动触头；3、5－静触头；4－压气室；6－固定活塞；
图6－6 定开距灭弧室灭弧过程示意图
（a）断路器在合闸位置；（b）压气室内的SF6气体被压缩； （c）产生的气流向喷口吹弧；（d）熄弧后的开断位置
向右移动，使压力室内的SF6气体压缩并提高压力，当喷口打开后，即形成气流进行吹弧。操动机构通过拉杆7，带动动触头和压气罩所组成的可动部分。
图6－6示出灭弧室灭弧过程。图6－6（a）为断路器合闸位置。分闸时由拉杆7带动可动部分向右运动，此时，压气室内的SF6气体被压缩，如图6－6（b）所示。当动触头离开静触头3时，便产生电弧，同时将原来由动触头所封闭的压气室打开而产生气流、向喷口吹弧，如图6－6（c）所示。气流流向静触头内孔对电弧进行纵吹，熄弧后的开断位置如图6－6（d）所示。
本结构的特点是：由于利用了SF6气体介质强度高的优点，触头开距设计得比较小，110KV电压的开距只有30mm。触头从分离位置到熄弧位置的行程很短，因而电弧能量小，熄孤能力强，燃弧时间短，但压气室的体积比较大。前述LW13（SFMT）型罐式高压SF6断路器，均采用此种型式的灭弧室结构。
2．变开距灭弧室
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