能源環(huán)境
高壓斷路器原理及應(yīng)用
寧夏固原市供電局變電檢修工區(qū) 李小偉
【摘 要】高壓斷路器是變電所主要的電力控制設(shè)備，具有滅弧 （二）高壓斷路器的組成結(jié)構(gòu)
性。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，它能夠切斷和接通電路和各種電氣設(shè)備的空載和 高壓斷路器主要有五部分組成，也是靠著五部分完成工作的。包
負(fù)載電流；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，它能夠配合繼電保護(hù)系統(tǒng)，及時(shí)迅速的切 括通斷元件、中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、絕緣支撐件和基座。
斷故障電流，可以防止事故范圍的擴(kuò)散。目前，高壓斷路器主要應(yīng)用在電 通斷元件是斷路器的核心部分，主電路的接通和斷開(kāi)由他來(lái)完
力系統(tǒng)，并且隨著技術(shù)理論的提高，也在擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。 成。主電路的通斷由操作機(jī)構(gòu)接到操作指令后，經(jīng)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳送
【關(guān)鍵詞】斷電器;高壓斷電器 到通斷元件，通斷元件執(zhí)行命令，使主電路接通或斷開(kāi)。通斷元件包
括有觸頭、導(dǎo)電部分、滅弧介質(zhì)和滅弧室等。一般安放在絕緣支撐件
斷路器的基本理論和工作原理牽涉面較廣，內(nèi)容龐雜，既有電磁 上，使帶電部分與地絕緣，而絕緣支撐件則安裝在基座上
學(xué)理論，也有熱學(xué)和力學(xué)理論。在電磁學(xué)和熱學(xué)方面既有場(chǎng)又有路， 三、高壓斷路器的應(yīng)用及選擇
既有穩(wěn)態(tài)過(guò)程也有暫態(tài)過(guò)程；在力學(xué)方面則涉及到靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、 （一）高壓斷路器的應(yīng)用
流體力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)方面的內(nèi)容。此外還涉及到電工材料、絕緣、 高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要、最復(fù)雜的電器設(shè)備。高壓斷路
放電、試驗(yàn)等多項(xiàng)技術(shù)，并隨著時(shí)代的發(fā)展內(nèi)容不斷擴(kuò)充和更新，如 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
計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用等。有關(guān)內(nèi)容不只用于高壓斷路器，還可用于包括 路器用于在正常運(yùn)行時(shí)接通或斷開(kāi)電路，故障情況在繼電保護(hù)裝置的
高壓電器、低壓電器等各種電氣設(shè)備。 作用下迅速斷開(kāi)電路，特殊情況（如自動(dòng)重合到故障線路上時(shí))下可靠
一、斷路器的分類 地接通短路電流。高壓斷路器是在正常或故障情況下接通或斷開(kāi)高
斷路器按其適用范圍分為高壓斷路器低壓斷路器，高低壓界線 壓電路的專用電器。斷路器的工作狀態(tài)（斷開(kāi)或者閉合）是由他的操
劃分比較模糊，一般將3kV以上的稱為高壓電器。低壓斷路器又稱自 動(dòng)機(jī)構(gòu)控制的。
動(dòng)開(kāi)關(guān)，俗稱空氣開(kāi)關(guān)，也是指低壓斷路器，它是一種既有手動(dòng)開(kāi)關(guān) 高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)、高壓隔離開(kāi)關(guān)和高壓斷路器的區(qū)別：1、高壓負(fù)荷
作用，又能自動(dòng)進(jìn)行失壓、欠壓、過(guò)載、和短路保護(hù)的電器。它可用來(lái) 開(kāi)關(guān)是可以帶負(fù)荷分?jǐn)嗟?，有自滅弧功能，但它的開(kāi)斷容量很小很有
分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保 限。2、高壓隔離開(kāi)關(guān)一般是不能能帶負(fù)荷分?jǐn)嗟?，結(jié)構(gòu)上沒(méi)有滅弧
護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電 罩，也有能分?jǐn)嘭?fù)荷的高壓隔離開(kāi)關(guān)，只是結(jié)構(gòu)上與負(fù)荷開(kāi)關(guān)不同，
路，其功能相當(dāng)于熔斷式開(kāi)關(guān)與過(guò)欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)?相對(duì)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單一些。3、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)和高壓隔離開(kāi)關(guān)，都可以形成明
故障電流后一般不需要變更零部件，已獲得了廣泛應(yīng)用。本文主要講 顯斷開(kāi)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
解高壓斷路器的基本原理及應(yīng)用。 隔離功能。4、高壓隔離開(kāi)關(guān)不具備保護(hù)功能，高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)的保護(hù)
二、高壓斷路器的原理 一般是加熔斷器保護(hù)，只有速斷和過(guò)流。5、高壓斷路器的開(kāi)斷容量可
斷路器的作用是切斷和接通負(fù)荷電路，以及切斷故障電路，防止 以在制造過(guò)程中做的很高。主要是依靠加電流互感器配合二次設(shè)備
事故擴(kuò)大，保證安全運(yùn)行。而高壓斷路器要開(kāi)斷1500V，電流為1500- 來(lái)保護(hù)?？删哂卸搪繁Ｗo(hù)、過(guò)載保護(hù)、漏電保護(hù)等功能。
2000A的電弧，這些電弧可拉長(zhǎng)至2m仍然繼續(xù)燃燒不熄滅。故滅弧 （二）高壓斷路器的選擇
是高壓斷路器必須解決的問(wèn)題。 對(duì)高壓斷路器有以下幾個(gè)方面的要求，這些要求在斷路器的基
吹弧熄弧的原理主要是冷卻電弧減弱熱游離，另一方面通過(guò)吹 本技術(shù)參數(shù)上得到體現(xiàn)。
弧拉長(zhǎng)電弧加強(qiáng)帶電粒子的復(fù)合和擴(kuò)散，同時(shí)把弧隙中的帶電粒子 1.斷路器在額定條件下（額定電壓、額定電流）可以長(zhǎng)期工作。
吹散，迅速恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度。 2.應(yīng)有足夠的開(kāi)斷能力，并保證有足夠的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定（開(kāi)斷
（一）高壓斷路器的種類 電流、額定關(guān)合電流、極限通過(guò)電流、熱穩(wěn)定電流）。
高壓斷路器 (或稱高壓開(kāi)關(guān))是發(fā)電廠、變電所主要的電力控制 3.具有盡可能短的開(kāi)斷時(shí)間，這對(duì)減少電網(wǎng)的故障時(shí)間，減輕故
設(shè)備，具有滅弧特性,當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，它能切斷和接通線路以及 障設(shè)備的損害，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性都是有利的。
各種電氣設(shè)備的空載和負(fù)載電流;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),它和繼電保護(hù)配 4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、體積小、重量輕、便于安裝。
合，能迅速切斷故障電流,以防止擴(kuò)大事故范圍。因此，高壓斷路器工 （三）高壓斷路器的技術(shù)發(fā)展
作的好壞,直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行；高壓斷路器種類很多， 目前，高壓斷電器廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)。由于電力系統(tǒng)對(duì)高壓斷
按其滅弧的不同，可分為：油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、六 路器的要求相對(duì)較高，因此，高壓斷電器的技術(shù)也在得到長(zhǎng)足發(fā)展。
氟化硫斷路器（SF6斷路器）、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。 主要體現(xiàn)在：新介質(zhì)的應(yīng)用，新型觸頭材料的開(kāi)發(fā)和研制、制造工藝
1．采用變壓器油作為滅弧介質(zhì)和觸頭開(kāi)斷后的弧隙絕緣介質(zhì)以 水平的提高，以及理論研究的發(fā)展。目前，高壓斷電器正在向著電壓
及帶電部分與接地外殼之間絕緣介質(zhì)的斷路器稱為多油式斷路器；采 大容量、小型化、智能化的方向發(fā)展。
用變壓器油作為滅弧介質(zhì)和觸頭開(kāi)斷后的弧隙絕緣介質(zhì)的斷路器稱
為少油式斷路器。
2．采用具有優(yōu)良滅弧和絕緣性能的SF6氣體作為滅弧介質(zhì)的斷 參考文獻(xiàn)
路器稱為六氟化硫斷路器。其開(kāi)斷能力強(qiáng)，體積小；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗 [1]高壓斷路器智能系統(tǒng)研究,霍夢(mèng)友,張光遠(yuǎn),電加工與磨
材多。 具,2005年第3期
3．利用真空的高介質(zhì)強(qiáng)度來(lái)滅弧的斷路器，其滅弧速度快，壽 [2]戶外高壓斷路器的滅弧方式,蘇斌,重慶工學(xué)院學(xué)報(bào),2008年
命長(zhǎng)，體積小。 第5期
4．采用壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)和觸頭開(kāi)斷后的弧隙絕緣介質(zhì) [3]高壓斷路器的研究與開(kāi)發(fā),魏俊梅,沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，2008年
的斷路器稱為壓縮空氣斷路器。其滅弧能力強(qiáng)，壓縮迅速，但結(jié)構(gòu)復(fù) [4]智能型相控開(kāi)關(guān)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn),白申義,清華大學(xué)出版
雜，耗材多。 社，2009年
《科技與企業(yè)》雜志 2012年1月（上） 69

高壓斷路器是一種專門(mén)設(shè)計(jì)用于開(kāi)關(guān)和保護(hù)高壓電力系統(tǒng)的設(shè)備，其主要原理是通過(guò)電磁感應(yīng)、氣壓或液壓作用來(lái)斷開(kāi)和閉合電路，以隔離高壓電荷和在電力故障時(shí)迅速切斷電流，從而保護(hù)電力線路和設(shè)備的安全。 高壓斷路器的工作原理大致分為以下幾個(gè)步驟： 1. **正常操作**：在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，斷路器保持閉合狀態(tài)，允許電流通過(guò)。它的觸頭由絕緣材料隔開(kāi)，以防止電弧產(chǎn)生。 2. **過(guò)載保護(hù)**：當(dāng)電流超過(guò)額定值時(shí)，由于熱效應(yīng)或電磁力，斷路器內(nèi)的脫扣裝置會(huì)動(dòng)作，使斷路器迅速跳閘，切斷電流，防止設(shè)備過(guò)熱損壞。 3. **短路保護(hù)**：如果發(fā)生短路，電流急劇增大，產(chǎn)生的高溫和電弧會(huì)觸發(fā)斷路器內(nèi)的滅弧裝置，迅速打開(kāi)斷路器，隔離故障區(qū)域。 4. **自動(dòng)重合閘**：部分高級(jí)斷路器具備自動(dòng)重合閘功能，當(dāng)短暫故障后恢復(fù)正常時(shí)，可以自動(dòng)重新接通，提高供電可靠性。 高壓斷路器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的變電站、輸電線路、配電網(wǎng)絡(luò)以及大型工業(yè)設(shè)備中，確保了電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。選擇和使用高壓斷路器需要考慮電壓等級(jí)、額定電流、開(kāi)斷能力、操作速度等多種因素。如果您有更具體的問(wèn)題或者需要了解關(guān)于高壓斷路器的型號(hào)、選購(gòu)建議等，請(qǐng)隨時(shí)告訴我。