C >> CQ , C0 U1 = U2
U CQ C0 CQ
二、断路器的种类和型号
1、断路器的种类 按灭弧介质和灭弧方式分为： 按灭弧介质和灭弧方式分为： SF6 真空 多油、 多油、少油 压缩空气 操动机构：断路器进行合闸、分闸操作， 操动机构：断路器进行合闸、分闸操作，并保持在合闸 状态，这些任务全靠操动机构完成。包括： 状态，这些任务全靠操动机构完成。包括： 气动机构、弹簧机构、 气动机构、弹簧机构、液压机构 手动机构、电磁机构、 手动机构、电磁机构、
隔离开关实物图1 隔离开关实物图1：单柱 垂直伸臂
注意接地刀闸
连接软母线
连接硬母线
隔离开关实物图2 隔离开关实物图2：双柱 握手
隔离开关实物图3 隔离开关实物图3：双柱 伸臂
隔离开关实物图4 隔离开关实物图4：三柱
3、隔离开关的型号
其他标志 额定电压（ ） 额定电压（KV） 设计序号 安装场所 产品名称
Ud Ur1 Ur2
近阴极效应: 近阴极效应: 在电流过零瞬间， 在电流过零瞬间，介质强度突然升高
4、高压断路器熄灭交流电弧 的基本方法
(1)利用灭弧介质：介质特性决定去游离程度，传热能力、介电 (1)利用灭弧介质：介质特性决定去游离程度，传热能力、 利用灭弧介质 强度、热游温度和热容量。 强度、热游温度和热容量。 空气 1 油（氢） 7.5 SF6 100 真空 15 采用特殊金属材料作灭弧触头： (2)采用特殊金属材料作灭弧触头 (2)采用特殊金属材料作灭弧触头：铜钨和银钨合金 熔点高、导热系数和热容量大的金属，减少热电子发射。 熔点高、导热系数和热容量大的金属，减少热电子发射。 (3)利用气体或油吹动电弧 (3)利用气体或油吹动电弧 ：扩散和冷却 空气： 空气：2.3MPa SF6: 0.3~0.6MPa 纵吹、横吹、 纵吹、横吹、环吹 (4)采用强有力的分闸机构 提高触头分离速度， 采用强有力的分闸机构， (4)采用强有力的分闸机构，提高触头分离速度，拉长电弧
断路器 分合位 置指示
油压力表
油位计
2、断路器的型号
额定开断电流（ ） 额定开断电流（KA） 额定电流（ ） 额定电流（KA） 其他标志 额定电压（ ） 额定电压（KV） 设计序号 安装场所 产品名称
产品名称： 少油断路器， 真空断路器， 多油断路器 多油断路器， 产品名称：S—少油断路器，Z—真空断路器，D—多油断路器， 少油断路器 真空断路器 SF6断路器 L—SF6断路器 SF6 安装场所： 户内型， 安装场所：N—户内型，W—户外型 户内型 户外型
(5)采用多断口熄弧 在相等的触头行程下， (5)采用多断口熄弧 ：在相等的触头行程下，拉长电弧 缺点： 缺点：各断口电压分布不相等 措施： 措施：各断口加并联电容 均 压 电 容
U1 U2
U
CQ C0
CQ
U1 = U
CQ + C 0 2C Q + C 0
C C
>
U2 = U

CQ 2C Q + C 0
发电厂电气部分 第六章内容 断路器和隔离开关的原理和种类
主 讲：张东英 Tel:80798449 E-mail: zdyingmail@
一、断路器的原理
断路器作用 在正常运行时倒换运行方式， 在正常运行时倒换运行方式，将设备或线路接入电网 或退出，起控制作用。 或退出，起控制作用。 在设备或线路故障时，迅速切除故障回路，保证无故 在设备或线路故障时，迅速切除故障回路， 障部分正常运行，起保护作用。 障部分正常运行，起保护作用。 特点： 特点：能断开电路中负荷电流和短路电流 主要内容 （1）电弧的形成与熄灭 交流电弧的特点、 （2）交流电弧的特点、熄灭条件 （3）熄灭交流电弧的基本方法 （4）断路器的种类和型号
断路器实物图1 220kV 断路器实物图1：220kV SF6 两断口 液压机构
SF6压力表
机构箱
断路器实物图2 220kV 断路器实物图2：220kV SF6 单断口 弹簧机构
弹簧储能 指示
断路器 分合位 置指示
SF6 压 力 表
断路器实物图3 220kV 断路器实物图3：220kV 少油 4断口 液压机构
产品名称： 产品名称：G—隔离开关 隔离开关 安装场所： 户内型， 安装场所：N—户内型，W—户外型 户内型 户外型 其他标志： 带有接地刀； 其他标志：D—带有接地刀；K—快分型 带有接地刀 快分型 举例： 举例：GN-10 、GW2-110、 GW2-110D
作业
1.高压断路器有哪些功能？由哪些部分组成？按灭弧介 质有哪些种类？ 2.交流电弧电流有何特点？熄灭交流电弧的条件是什么？ 3.什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它 们与哪些因素有关？ 4.高压断路器熄弧的主要措施。采用两个及以上断口有 何利弊，如何解决？ 5. LW6-500/3150， SW-110 ，LN-10 ， ZN5-10， GW6-220D ， GN2-10 这些型号分别是什么设备，说 出每个字母和数字代表的含义。 6.隔离开关的功能。
(4) 去游离的形式
复合去游离 正负粒子中和 降低电子速度措施： 降低电子速度措施： 拉长电弧（降低电场力）； 拉长电弧（降低电场力）； 加快电弧的冷却（降低热运动）； 加快电弧的冷却（降低热运动）； 加大气体介质的压力（碰撞阻止电子运动） 加大气体介质的压力（碰撞阻止电子运动） 气体介质吸附电子能力强（增大电子质量） 气体介质吸附电子能力强（增大电子质量） 扩散去游离 带电粒子从电弧内部逸出 浓度扩散 ； 温度扩散 ； 措施： 措施：用高速冷气吹弧
其他标志： 改进型 改进型； II、 断流能力代号； 防震型 防震型； 手车式 其他标志：G—改进型；I、II、III 断流能力代号；Q—防震型；C—手车式
举例：SN10-10I 、SW2-110I、ZN10/1250、LW2-220 举例
三、隔离开关的种类和型号
1、隔离开关的主要用途 •隔离电压 隔离电压 •倒闸操作 倒闸操作 •分合小电流：分、合避雷器、电压互感器和空载母线 分合小电流： 合避雷器、 分合小电流 合励磁电流不超过2 分、合励磁电流不超过2A的空载变压器 合电容电流不超过5 关、合电容电流不超过5A的空载线路 2、隔离开关的种类 安装地点： 安装地点：屋内式和屋外式 绝缘支柱数目：单柱、双柱、 绝缘支柱数目：单柱、双柱、三柱
(3) 电弧产生的物理过程
电弧的产生和维持是触头间中性质点（分子和原子）被游离 电弧的产生和维持是触头间中性质点（分子和原子） 的结果。游离就是中性质点转化为带电质点。 的结果。游离就是中性质点转化为带电质点。 游离的过程有四种形式： 游离的过程有四种形式： 触头分离最初瞬间， 热电子发射 热运动 触头分离最初瞬间，阴极表面发射电子 强电场发射 电场力 弧隙间最初产生电子的主要原因 碰撞游离 电场力 带电粒子撞中性粒子 电弧的形成 热游离 热运动 中性粒子撞中性粒子 维持电弧燃烧
2、交流电弧的特点
过零自然熄灭 动态伏安特性
燃弧电压
熄弧电压 电弧的热惯性 ----交流电弧温度的变化滞后于电流的变化 交流电弧温度的变化滞后于电流的变化。 ----交流电弧温度的变化滞后于电流的变化。
3、交流电弧的熄灭条件 U d (t ) > U r (t )
弧隙介质强度- 电弧电流过零电弧熄灭时， 弧隙介质强度- 电弧电流过零电弧熄灭时，弧隙绝缘 能力的恢复过程，用耐受电压U (t)表示 表示。 能力的恢复过程，用耐受电压Ud(t)表示。 --由灭弧装置的结构和灭弧介质的性质决定 --由灭弧装置的结构和灭弧介质的性质决定 弧隙电源电压- 电弧电流自然过零后， 弧隙电源电压- 电弧电流自然过零后，电源施加于弧 表示。 隙的电压的恢复过程，用恢复电压U (t)表示 隙的电压的恢复过程，用恢复电压Ur(t)表示。 与线路参数、 -与线路参数、负荷性质等有关
1、电弧的形成与熄灭
(1)电弧产生的条件：电源电压大于10~20V，电流大于80~100mA， (1)电弧产生的条件：电源电压大于10~20V，电流大于80~100mA， 电弧产生的条件 10~20V 80~100mA 动静触头分离瞬间，触头间产生电弧。 动静触头分离瞬间，触头间产生电弧。 触头分开后，电路中有电流，电弧导电， 触头分开后，电路中有电流，电弧导电，电弧中有大量自由 电子。 电子。 (2)电弧的危害 (2)电弧的危害 电弧的温度很高，可达5000 7000度以上 5000～ 度以上， 电弧的温度很高，可达5000～7000度以上，常超过金属的汽化 可能烧坏开关电器的金属触头。 点，可能烧坏开关电器的金属触头。 烧坏开关电器的绝缘。 烧坏瓷绝缘的表面， 烧坏开关电器的绝缘。如，烧坏瓷绝缘的表面，或者使有机绝 缘材料炭化，以致失去绝缘性能。 缘材料炭化，以致失去绝缘性能。 若电弧长时间不熄灭，不仅烧坏开关电器，而且造成系统事故， 若电弧长时间不熄灭，不仅烧坏开关电器，而且造成系统事故， 威胁电力系统安全运行。 威胁电力系统安全运行。