低中高壓斷路器簡介3110160014電接觸理論課程提綱緒論低壓斷路器（原理、類型、結構、發展趨勢）高壓斷路器（類型、機構、SF6斷路器、發展趨勢）中壓斷路器（真空斷路器、中壓開關柜、發展趨勢）總結電壓等級劃分低壓：1200V及以下（交流）1500V及以下（直流）包括：220V，380V，660V，1140V（交流）220V，440V（直流）中壓：3.6KV～40.5KV包括：3.6KV，7.2KV，12KV，24KV，40.5KV高壓：40.5KV以上包括：72.5KV，126KV，252kV，363kV，550kV，800kV，1100kV斷路器分類低壓斷路器功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過載、短路及失壓時自動分斷電路。特點：操作安全，分斷能力較高。空氣斷路器按結構分類：框架式（萬能式）ACB、塑殼式（裝置式）MCCB【和微斷MCB】結構：觸頭系統、滅弧裝置、脫扣機構、傳動機構、基架和外殼等

。低壓斷路器的圖形、文字符號QF低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．鎖扣3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕過電流脫扣器線路短路or嚴重過載保護熱脫扣器

線路過載保護分勵脫扣器遠距離操作分閘對電路不起保護作用失壓脫扣器電路的欠壓或零壓保護框架斷路器ABB的F、Emax系列、施耐德的M、MT系列、穆勒的IZM系列、西門子的WL系列、國產的DW系列等。所有零件都裝在一個絕緣的金屬框架內，常為開啟式，可裝設多種附件，更換觸頭和部件較為方便。（可分為普通式和限流式）容量大、極限短路分斷能力高和足夠的短時耐受電流。功能完善但價格貴。多用于作為低壓配電系統的主開關，以及重要的、負載較大的主干線的保護。塑殼斷路器ABB的lsomaxS、Tmax系列、施耐德的NS、NSX系列、國產的DZ20系列等。所有零件都密封于外殼中，輔助觸點、欠壓脫扣器以及分勵脫扣器等多采用模塊化，結構緊湊，基本不能檢修。（可分為普通式和限流式）體積小、接觸防護好、安裝使用方便、價格相對便宜。與ACB比，MCCB的容量小，短路分斷能力低，選擇性和短時耐受能力差。主要用于未端線路和一些分干線，主要作電動機、小容量配電線路。

微斷ABB的S250系列、施耐德的C65系列、國產的DZ47系列等。也是塑殼斷路器的一種，因其體積很小把它另列，微斷的特點是結構緊湊、接觸防護好、安裝使用方便、價格便宜。與塑殼式斷路器相比容量更小，短路分斷能力更低，短時耐受能力更差。主要做微小型電動機、小容量配電線路和照明保護和家用。DW15-1000~4000型斷路器低壓斷路器發展趨勢（1）高性能、高可靠、小型化

提高短路分斷能力（主要從提高限流能力著手）提高分斷可靠性（包括縮小飛弧距離，防止相間飛?。┬⌒突ǜ淖儺a品結構）（2）結構模塊化、裝配積木化、附件齊全

尺寸模數化、安裝軌導化、外形尺寸一致、性能協調。內部附件結構模塊化、安裝積木化，且全系列通用。派生規格及外部附件齊全

。（3）智能化

裝配智能脫扣器：保護功能齊全，有外部電路各種故障保護；具有內部故障自診斷及自動報警功能；故障動作記憶及顯示；電路參數測定；具有雙向通信功能等；能在極短時間內實現選擇性保護。高壓斷路器分類按滅弧介質分為:油斷路器，空氣斷路器，真空斷路器，六氟化硫斷路器，固體產氣斷路器，磁吹斷路器。按安裝地點可分為戶內式和戶外式兩種。按安裝方式分：落地式、支持式、懸臂式。按滅弧能量的來源分：自能式（利用電弧自身能量熄滅電弧的方式）、外能式（利用其他能量熄滅電弧的方式）。按用途分：發電機用斷路器、輸電用斷路器、配電用斷路器、特殊用途斷路器操動機構操動機構：用來提供能量，操動開關分、合閘。根據能量形式的不同，操動機構可分為：

手動操動機構（CS）

電磁操動機構（CD）

電動機操動機構（CJ）

氣動操動機構（CQ）

彈簧操動機構（CT）

液壓操動機構（CY）等。優點：（1）不需要直流電源；（2）暫時失去電源時仍能操作多次；（3）功率大、動作快、操作平穩。缺點：（1）加工精度要求高；（2）價格較貴。應用：適用于126KV及以上的高壓斷路器，是發展方向。優點：（1）要求電源的容量小；（2）交、直電源都可用；（3）暫時失去電源時仍能操作一次。缺點：（1）結構較復雜；（2）零部件的加工精度要求高。應用：用于中、小型斷路器，是發展方向。SF6氣體性質無色、無味、無毒、不會燃燒、化學性能穩定具有優良的滅弧性能，相當于空氣的100倍：熱化學性能好、電負性強、電弧時間常數小。具有優良的絕緣性能，空氣的3倍。分解物有劇毒，必須嚴格控制水分含量；采用吸附劑吸附分解物和水分。SF6氣體優良的絕緣和滅弧性能，使SF6斷路器具有如下優點：開斷能力強，斷口電壓使于做得較高，允許連續開斷次數較多，適用于頻繁操作，噪音小，無火災危險，機電磨損小等，是一種性能優異的"無維修"斷路器。在高壓中應用越來越多。SF6斷路器滅弧裝置按所利用能源的不同：外能式自能式混合式按開斷過程中，滅弧裝置工作特點的不同：氣吹式雙壓式單壓式（壓氣式）熱膨脹式磁吹旋轉電弧式（旋弧式）混合式123456定開距式1——壓氣缸，2——動觸頭，3、4——主觸頭，4——壓氣室，6——固定活塞優點：開距小、電弧短、電弧電壓低、能量小，有利于滅弧。電場均勻性好、行程短、結構緊湊。缺點：氣體利用率低、滅弧室體積大。變開距式1234567891——靜主觸頭，2——靜弧觸頭，3——噴嘴，

4——動主觸頭，5——動弧觸頭，6——壓氣缸，

7——固定活塞，8——中間觸頭，9——動觸桿變開距SF6斷路器的工作原理優點：氣體利用率高、噴嘴與動弧觸頭分開，其形狀可根據氣流設計，有利于滅弧。開距大、斷口電壓高。缺點：電弧長、電弧電壓高、能量大，對滅弧不利。噴嘴容易被電弧燒傷。旋弧式自能式的一種利用SF6氣體中電弧在磁場作用下快速轉動而使電弧熄滅。由于SF6滅弧裝置是密閉的，為了不增加結構尺寸，通常設計成磁吹作用下電弧的旋轉運動，故稱為旋弧式滅弧裝置。分為在軸向磁場作用下的徑向旋弧式和在徑向磁場作用下的軸向旋弧式兩類。具有自能滅弧室固有缺點。混合式由兩種以上滅弧方式綜合設計、外能與自能結合的滅弧裝置，以有效地利用電弧能量和解決開斷大電流和小電流的矛盾。目前采用的有如下幾種：（1）熱膨脹+壓氣（助吹）（2）熱膨脹+壓氣（助吹）+助推（3）旋弧+熱膨脹+壓氣（4）旋弧+熱膨脹（5）壓氣+熱膨脹SF6斷路器的分類按結構分為：瓷柱式、落地罐式和氣體封閉組合電器（GIS）。斷路器控制箱主母線避雷器電流互感器隔離開關線路PT隔離開關接地刀閘密度繼電器高壓斷路器發展趨勢發展特高壓、大容量，交、直流斷路器小型化、緊湊型智能化、信息化高可靠、少（免）維修環保型

（1.降低操作噪音，符合居民環境要求。2.消除介質泄露（油、氣），無污染。3.研究新的介質，改善或取代SF6。）

經濟實用型中壓斷路器真空斷路器：利用真空作為觸頭間的絕緣與滅弧介質的斷路器。真空中的絕緣擊穿電壓，根據電極材料與表面狀態的不同而有顯著差別。影響真空間隙擊穿電壓的因素有（1）真空間隙距離；（2）真空度；（3）電極材料；（4）電極表面狀況；（5）電極老煉維持真空電弧的是金屬蒸氣而不是氣體分子，真空電弧實為金屬蒸氣電弧。金屬蒸氣來自觸頭材料的蒸發，因此電極材料的特性對真空電弧的性質起支配作用。電極現象是研究真空電弧的出發點和重要內容。

真空電弧擴散型：小電流(幾千安)下的真空電弧集聚型：一萬安以上大電流的真空電弧電弧電流<100A時->陰極斑點->發射電子和產生金屬蒸氣->電子與金屬蒸氣的原于碰撞會游離出新的電子和正離子->向陽極運動過程中還會向徑向密度低的地區擴散->呈現出一個圓錐狀的微弱發光區域陰極斑點的數量與電弧電流的大小、陰極材料的熔點和熱傳導系數有關。材料的熔點越低，熱傳導系數越小，每一斑點通導的電流也越小。真空電弧電弧電流增大->陰極斑點的數量增加->陰極斑點不斷消失、不斷產生且向邊緣擴散(擴散型真空電弧)擴散型電弧的特點：陰極斑點數量多，且不斷在陰極表面運動，電弧間隙中同時存在著很多個并聯支弧，而陽極表面尚未形成高溫的陽極斑點。真空電弧電弧電流大于某一臨界值->陰極斑點不再向四周擴散而是集聚在一個或幾個較大的面積上并出現陽極斑點(集聚型真空電弧)通常認為出現了集聚型真空電弧形態即意味著達到了極限開斷能力。集聚型真空電弧的弧柱區有很高的蒸汽壓力，其電弧電壓比擴散型有明顯增加，使電弧能量更大。真空電弧的熄滅擴散型交流真空電?。涸陔娏鬟^零后，電極不會再產生新的陰極斑點，間隙的介質強度恢復也十分迅速，因此，若此時觸頭間距已有足夠大，就不會發生重燃現象，一般在電流過零后就可最終熄滅。集聚型交流真空電?。河捎陉帢O和陽極表面都有面積較大、且有一定深度的熔區，這些熔區仍向弧隙提供大量金屬蒸汽，在恢復電壓的上升過程中，充滿金屬蒸汽的弧隙要發生擊穿而使電弧重燃。集聚型交流真空電弧難于熄滅，不能用它來開斷電流。所以用真空電弧開斷較大的交流短路電流時，須采取必要的措施：采用縱向磁吹觸頭，提高集聚電流值。采用橫向磁吹觸頭，使集聚型電弧快速移動，避免電極表面局部升溫；在后半周電流減小時使電弧重新變為擴散型電弧，這樣電流過零時就沒有陽極斑點。橫向磁吹觸頭杯狀觸頭螺旋槽觸頭杯狀縱磁觸頭縱向磁吹觸頭鐵芯式縱磁觸頭線圈式縱磁觸頭增強型線圈式縱磁觸頭真空滅弧室1——靜端蓋板2——靜導電桿3——觸頭4——主屏蔽罩5——絕緣筒6——波紋管屏蔽罩7——動端蓋板8——波紋管9——導向套10——動導電桿外殼波紋管屏蔽罩觸頭決定開斷能力和電氣壽命，對接式，銅鉻合金氣密、機械強度、絕緣動態氣密、抗疲勞，決定機械壽命主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓屏蔽罩永磁操動機構實質：利用永磁體實現合閘保持和分閘保持（有時作合閘保持而不作分閘保持）的一種形式的電磁操動機構。大大減少機械零件數，簡化了結構，提高了可靠性；機械壽命長；具有好的力—行程特性真空斷路器的特點（1）真空的絕緣強度高，熄弧能力強，燃弧時間短，全分斷時間也短。（2）熄弧時間短，觸頭電磨損小，因此分斷次數多，電壽命長，適于頻繁操作，特別適合于切斷電容性負載電路，觸頭不受外界有害氣體的侵蝕。（3）觸頭開距小，減少了操動機構的操作功，機械壽命也長。（4）結構簡單，在使用期限內，觸頭部分不需維修、檢查，即使機構需要維修檢察，也十分簡便，需要的時間很短。（5）體積小，重量輕。（6）環境污染小。開斷在密閉容器內進行，電弧生成物不會污染周圍環境，操作時也沒有嚴重噪音，沒有易燃易爆介質，無爆炸和火災危險。中壓開關柜全稱：3.6kV~40.5kV交流金屬封閉開關設備和控制設備由一次回路元件（中壓斷路器、負荷開關、接觸器、熔斷器、隔離開關、接地開關、互感器等），以及控制、測量、保護、調節裝置，內部連接件、輔件、外殼和支持件等組成的成套配電裝置，其內的空間以氣體或復合絕緣材料作為介質，用作接受和分配電網的三相電能。分類：金屬鎧裝式、間隔式、箱式結構：母線室A，斷路器室B，電纜室C，低壓室D金屬鎧裝式中壓開關柜中壓斷路器的發展趨勢（1）真空取代SF6（2）模塊化、一體化（3）永磁機構的發展

零部件數量銳減70%，大大提高了斷路器的可靠性和使用壽命，永磁機構的機械壽命一般都在10萬次以上。永磁機構的可靠性、安全性、經濟性仍達不到要求。研發同步斷路器（其基本原理是使真空斷路器在電壓或電流最有利時刻關合或開斷）總結類型介質接觸