摘#8195;要高壓斷路器是高壓配電網(wǎng)的關(guān)鍵元件，其斷流容量可達(dá)幾百到幾千兆伏安，分?jǐn)嗄芰蛇_(dá)幾千安。并且，配電網(wǎng)的安全遠(yuǎn)行、自動化水平以及供電可靠性亦幾乎由高壓斷路器決定。

關(guān)鍵詞高壓斷路器；技術(shù)特性；分析

中圖分類號TM561文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2012)041-0213-01

1高壓斷路器的用途

高壓斷路器在高壓電路中起控制作用，是高壓電路中的重要電器元件之一。斷路器用于在正常運(yùn)行時(shí)接通或斷開電路，故障情況在繼電保護(hù)裝置的作用下迅速斷開電路，特殊情況（如自動重合到故障線路上時(shí)）下可靠地接通短路電流。高壓斷路器是在正?；蚬收锨闆r下接通或斷開高壓電路的專用電器。斷路器的工作狀態(tài)（斷開或者閉合）是由它的操動機(jī)構(gòu)控制的。高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓隔離開關(guān)和高壓斷路器的區(qū)別。

1）高壓負(fù)荷開關(guān)是可以帶負(fù)荷分?jǐn)嗟模凶詼缁」δ?，但它的開斷容量很小很有限。

2）高壓隔離開關(guān)一般是不能帶負(fù)荷分?jǐn)嗟?，結(jié)構(gòu)上沒有滅弧罩，也有能分?jǐn)嘭?fù)荷的高壓隔離開關(guān)，只是結(jié)構(gòu)上與負(fù)荷開關(guān)不同，相對來說簡單一些。

3）高壓負(fù)荷開關(guān)和高壓隔離開關(guān)，都可以形成明顯斷開點(diǎn)，大部分高壓斷路器不具隔離功能，也有少數(shù)高壓斷路器具隔離

功能。

4）高壓隔離開關(guān)不具備保護(hù)功能，高壓負(fù)荷開關(guān)的保護(hù)一般是加熔斷器保護(hù)，只有速斷和過流。

5）高壓斷路器的開斷容量可以在制造過程中做的很高。主要是依靠加電流互感器配合二次設(shè)備來保護(hù)?？删哂卸搪繁Ｗo(hù)、過載保護(hù)、漏電保護(hù)等功能。高壓斷路器主要以滅弧介質(zhì)分類。故高壓斷路器分為油斷路器、真空斷路器和SF6氣體斷路器。

2高壓斷路器的滅弧原理

高壓斷路器能勝任分?jǐn)喔邏弘娐返年P(guān)鍵是它的滅弧性能。高壓開關(guān)設(shè)備在開斷高壓交流電路時(shí)，在較高電壓的作用下，即使切斷很小的電流也會產(chǎn)生電弧。如果沒有相應(yīng)的火弧措施，電弧較長時(shí)間維持下去，可能燒毀電氣設(shè)備。

電弧導(dǎo)電和金屬導(dǎo)電性質(zhì)不同，屬于游離導(dǎo)電。因?yàn)榛∠堕g充滿著絕緣介質(zhì)，如絕緣油、SF6以及高真空等，正常時(shí)不能導(dǎo)電，只有當(dāng)它被游離，即介質(zhì)被分解，弧道中充滿自由電子和正離子時(shí)，才具有良好的導(dǎo)電性能。介質(zhì)被分解為自由電子和正離子稱為游離?；〉乐薪橘|(zhì)游離主要有兩種方式：一是碰撞游離；二是熱游離。在觸頭開斷瞬間，由于觸頭間距離很小，電場強(qiáng)度很大，絕緣介質(zhì)中存在少量自由電子在強(qiáng)電場作用下高速運(yùn)動，獲得較大動能。當(dāng)它和周圍的個(gè)性原子相碰撞時(shí)，就能把中性原子碰撞為電子和正離子兩部分。新產(chǎn)生的自由電子馬上又加入了這個(gè)碰撞行列，一撞二，二撞四，就產(chǎn)生連鎖性的碰撞游離，在很短的時(shí)間內(nèi)，介質(zhì)中流滿了大量的自由電子和正離子，形成導(dǎo)電通道，這就是所說的碰撞游離說。

觸頭間建立電弧后，產(chǎn)生大量的熱量，使介質(zhì)溫度急劇升高，介質(zhì)中的自由電子同樣獲得很大的運(yùn)動速度，發(fā)生上述連鎖反應(yīng)的游離過程?？諝庥坞x的溫度為10#8198;000 K（K為熱力學(xué)溫度，等于攝氏溫度237℃）左右，而觸頭燒損產(chǎn)生的金屬蒸氣在3#8198;000 K-4#8198;000 K時(shí)即能游離。一般，當(dāng)弧隙溫度達(dá)到4#8198;000 K-5#8198;000 K時(shí)，熱游離作用就明顯起來，此時(shí)電弧已經(jīng)拉長，由于電場作用引起的碰撞游離，退居次要地位，熱游離成了維持電弧的主導(dǎo)因素。

事物的變化都是一分為二的，在發(fā)生游離過程的同時(shí)，部分自由電子和正離子又重新結(jié)合成中性原子，還有的會擴(kuò)散到遠(yuǎn)離弧道的地方，這就是所說的去游離作用。

維持電弧有兩個(gè)必要條件：一是游離速度大于去游離速度；二是具備足夠高的電源電壓。相反，要熄滅電弧也要有兩個(gè)必要條件：一是去游離速度大于游離速度；二是切斷電源電壓。

高壓開關(guān)研制過程中，巧妙地利用廠交流電在交變過程中的“過零”特性。在50 Hz的電路中，交流電弧每經(jīng)0.01s（50周/s×2次/周=100次/s=0.0l s）就要過零一次。電流過零的，輸入弧柱的瞬時(shí)功率已經(jīng)急劇下降；當(dāng)電流過零時(shí)，輸入弧柱的瞬時(shí)功率等于零。此時(shí)，弧柱溫度迅速下降，去游離作用大大增強(qiáng)，電弧最容易熄滅。交流開關(guān)設(shè)備的滅弧裝量都是利用“過零”這個(gè)有利時(shí)機(jī)，采取相應(yīng)的有力措施，在觸頭打開的同時(shí)，用外能或者電弧的能量分解電弧周圍的固體、液體或氣體火弧介質(zhì)，產(chǎn)生具有較高壓力的氣流，強(qiáng)烈地冷卻電弧，使交流電弧在電流過零瞬間自然熄滅：滅弧后，出現(xiàn)兩個(gè)恢復(fù)過程：一是介質(zhì)恢復(fù)過程；二是電壓恢復(fù)過程。

由于介質(zhì)溫度迅速下降，當(dāng)達(dá)到3#8198;000 K-4#8198;000 K以下時(shí)，熱游離基本停止，去游離作用使介質(zhì)絕緣強(qiáng)度迅速恢復(fù)。介質(zhì)絕緣強(qiáng)度能否迅速恢復(fù)，關(guān)鍵因素是能否使介質(zhì)溫度迅速降低；因此，高壓開關(guān)則利用高壓空氣、SF6氣體、絕緣油，以及產(chǎn)氣開關(guān)等在電弧作用下分解出大量氣體來或用氣體本身壓力或以真空室的真空度來冷卻電弧；或利用電磁原理使電弧在磁場內(nèi)快速運(yùn)動以加快冷卻；提高開關(guān)分?jǐn)嗨俣纫栽龃箅娏鬟^零滅弧時(shí)的弧隙距離；采用介質(zhì)絕緣強(qiáng)度大的物質(zhì)作為滅弧介質(zhì)，提高介質(zhì)絕緣恢復(fù)

速度。

電壓恢復(fù)過程決定了電弧能否重燃。當(dāng)恢復(fù)電壓增加得快，超過介質(zhì)恢復(fù)時(shí)的耐壓能力時(shí)，間隙被擊穿，電弧重燃。反之電弧永久熄滅。

電壓恢復(fù)過程和介質(zhì)恢復(fù)過程存在著相互斗爭的矛盾。而高壓交流開關(guān)則是采用加快開斷速度、改善滅弧裝置裝結(jié)構(gòu)、提高介質(zhì)滅弧性能等技術(shù)措施，使介質(zhì)絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)速度大于電壓恢復(fù)速度，去游離過程大于游離過程，介質(zhì)不再發(fā)生熱擊穿和電擊，將電弧徹底熄滅，實(shí)現(xiàn)分?jǐn)嚯娐返哪康摹?/p>

3高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)

1）額定電壓。表示斷路器在運(yùn)行中能長期承受的工作電壓。它不是所在系統(tǒng)的最高電壓，比如0.4 kV系統(tǒng)，設(shè)備額定電壓為0.38 kV；10 kV系統(tǒng)設(shè)備額定電壓為10 kV。

2）額定電流。表示斷路器能夠正常運(yùn)行的負(fù)荷電流，為考慮其熱穩(wěn)定性，選取一個(gè)額定值，即經(jīng)生產(chǎn)廠商優(yōu)選配合確定的值，切不可誤解為持續(xù)運(yùn)行的負(fù)荷電流。

3）額定短路開斷電流。是指定額短路電流中的交流分量的有效值。

4）額定短路關(guān)合電流。是指額定短路電流中的最高峰值，它等于額定開斷電流值的2.5倍。

5）額定短時(shí)耐受電流。它等于額定短路開斷電流。

6）額定峰值耐受電流。它等于額定短路關(guān)合電流。當(dāng)保護(hù)變壓器時(shí)，為額定短路開斷電流值的2.5倍。

7）額定短路持續(xù)時(shí)間。不同電壓等級的電網(wǎng)規(guī)定值不同。

如：110 kV及以下為4 s；220 kV及以上為2 s，且與其容量有關(guān)。另外，高壓斷路器尚有絕緣性能，分合閘時(shí)間等方面的技術(shù)參數(shù)，要綜合考慮，與系統(tǒng)其他設(shè)備要匹配合理。

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