高壓斷路器是一種電氣設(shè)備，主要針對三相交流的戶內(nèi)以及戶外，其具體作用是開斷電網(wǎng)、對電力系統(tǒng)中過載的電流、短路的電流、以及超過負荷的電流，使用范圍廣泛，對使用對象起保護和控制作用，可以用于變電站以及工礦企業(yè)的電力系統(tǒng)中，還可用于操作比較頻繁的地方，例如變電站、工業(yè)企業(yè)和礦產(chǎn)企業(yè)甚至是運用到農(nóng)村電網(wǎng)之中。在城鎮(zhèn)網(wǎng)絡和農(nóng)村網(wǎng)絡的改造中也發(fā)揮重要作用。因此和農(nóng)村電網(wǎng)等頻繁操作的場所，特別適用于城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造的需要。因此，掌握高壓斷路器的應用與維護知識是一個電力工作一線人員的必備素質(zhì)。 　

一.高壓斷路器介紹 高壓斷路器的作用體現(xiàn)在控制和保護兩方面。第一個是控制作用，以電網(wǎng)在實際運行中的需要為依據(jù)，對電氣設(shè)備的使用或退出以及線路的運行進行控制；第二個是保護作用，保護對象是電網(wǎng)中沒有運行障礙的部分，在電氣設(shè)備或電力線路運行時出現(xiàn)故障的情況下，在電保護自動裝置發(fā)出跳閘指令時，開啟斷路器，及時準確的將出現(xiàn)故障的設(shè)備和線路切割掉，以此保證沒有故障的部分進行工作。 　　

1.1高壓斷路器種類繁多，一般可按下列方式分類。按斷路器的滅弧原理或滅弧介質(zhì)分為油斷路器、真空斷路器、高氟化硫（SF6）斷路器。①真空斷路器：指利用真空的高介質(zhì)強度來滅弧的斷路器。②六氟化（SP6）斷路器：指利用具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能的六氟化氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)?？砂l(fā)展成為六氟化硫組合電器。此外，高壓斷路器按其安裝地點的不同，可分為戶內(nèi)式和戶外式兩種。 　　

1.2高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)和型號含義。

1.2.1高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)： ①額定電壓：指斷路器長時間運行能夠承受的正常工作電壓。它不僅決定了斷路器的絕緣水平，而且在相當程度上決定了斷路器的總體尺寸和滅弧條件。 ②最高工作電壓：考慮輸電線路有電壓降，線路供電端母線電壓高于受電端母線電壓，使斷路器可能在高于額定電壓下長期工作，因此，規(guī)定了斷路器有一最高工作電壓。按國際上的普遍做法，220kV及以下設(shè)備，其最高工作電壓為額定電壓的1.15倍；對于330kV的設(shè)備，規(guī)定為1.1倍。③額定電流：指斷路器在額定容量下允許長期通過的工作電流。它決定了斷路器解頭和導電部分的截面積，并且在某種程度上也決定了它的結(jié)構(gòu)。一般在環(huán)境溫度為40℃時，常用斷路器額定電流等級為200、400、630、1000、1250、1600、3150。④額定開斷電流：是體現(xiàn)斷路器開斷能力的依據(jù)，額定電壓下，斷路器能開斷的電流最大值 。⑤動穩(wěn)定電流：它的別稱是極限通過電流，是指處在閉合情況下的斷路器，允許通過的最大的短路電流值，它的存在說明斷路器受短路電流影響，承受電動力能力的強弱。其值得導電和絕緣等部件的機械強度決定。⑥熱穩(wěn)定電流：是指斷路器在規(guī)定的時間內(nèi)，允許通過的最大的短路電流值。熱穩(wěn)定電流是斷路器能夠承擔短路?流導致的熱能的能力。⑦合閘時間：所謂合閘時間，是斷路器操動機構(gòu)接觸到主觸頭的時間。⑧分閘時間：所謂分閘時間，是斷路器接到分閘命令時，到滅弧觸頭分離的時間。一般在0.06-0.12s之間。如分閘時間少于0.06s，則此種斷路器為快速斷路器。固有分閘時間是從操動機構(gòu)運行開始到觸頭分開的時間。滅板時間是指解頭分離到各相電弧完全熄滅所經(jīng)過的時間。

1.2.2高壓斷路器型號的含義：高壓斷路器型號的含義如圖3-9所示。 其中斷路器的類型有：S-少油斷路器；D-多油斷路器；K-空氣斷路器；L-六氟化硫斷路器；Z-真空斷路器。

1.3高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)和滅弧過程：高壓斷路器由以下5個部分組成：通斷元件、中間傳動機構(gòu)、操作機構(gòu)、絕緣支撐件和基座。通斷元件是斷路器的核心部分，主電路的接通和斷開由它來完成。主電路的通斷，由操動機構(gòu)接到操作指令后，經(jīng)中間傳送到通斷元件，通斷元件執(zhí)行命令，使主電路接通或斷開。通斷元件包括觸頭、導電部分、滅弧介質(zhì)和滅弧室等，一般安放在絕緣支撐件上，使帶電部分與地絕緣，而絕緣支撐件由安裝在基座上。這些基本組成部分的結(jié)構(gòu)，隨斷路器類型不同而異，在此主要介紹10KV真空斷路器和35KV六氟化斷路器。

1.3.1真空斷路器。真空斷路器的總體結(jié)構(gòu)，一般分為懸臂式和落地式兩種，主要由真空滅弧室、支架和操動機構(gòu)3部分組成。真空滅弧室的性能主要取決于觸頭材料和結(jié)構(gòu)，并與屏蔽罩的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及滅弧室的制造工藝有關(guān)。典型的真空滅弧室的結(jié)構(gòu)原理如圖3-10所示，動、靜觸頭分別焊接地動靜導電桿上，用波紋管實現(xiàn)密封。動觸頭在機構(gòu)驅(qū)動力的作用下，能在滅弧室內(nèi)沿軸向移動，完成分閘和合閘運作。真空來弧室的觸頭，一般采用磁吹對接式。如圖3-11所示，其觸頭的中間是“接觸面的四周開有3條螺旋槽的吹弧面，觸頭閉合時，只有接觸面相互接觸。當開斷電流時，最初在接觸面上產(chǎn)生電弧，在電弧磁場作用下，驅(qū)使電弧沿觸頭四周切線方向運動，即在觸頭外緣上不斷旋轉(zhuǎn)，避免了電弧固定在鋤頭某處燒損觸頭。電流過零時，電弧即熄滅。

1.3.2 SF6斷路器。六氟化硫斷路器簡稱為GCB，屬于氣吹式斷路器。其特點是：工作氣壓較低，在吹弧過程中，氣體不排向大氣，而在密封系統(tǒng)中循環(huán)使用。因SF6氣體介質(zhì)的絕緣和滅弧性能好，合GCB具有開斷能力強、斷口電壓高、允許連續(xù)開斷的次斷較多、噪聲小和無火花危險等優(yōu)點。SF6斷路器按總體結(jié)構(gòu)可分為瓷柱式和落地罐式。①瓷柱式。瓷柱式GCB如圖3-12所示，其滅弧裝置安裝在支持瓷套的頂部，由絕緣桿進行操縱。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是系列性好，用不同個數(shù)的標準滅弧單元和支持瓷套，即可組裝成不同電壓等級的產(chǎn)品；其缺點是穩(wěn)定性差，不能加裝電流互感器。②落地罐式。其總體結(jié)構(gòu)類似于多油斷路器，如圖3-13所示。它的火弧系統(tǒng)用絕緣體支撐在接地金屬罐的中心，借助于套管引線，基本上不改裝就可以用于全封閉組合電器之中。這種結(jié)構(gòu)便于安裝電流互感器，抗振性能好，但系列性差。注意：110KV及以上電壓等級的高壓GCB，一般都是以上兩種結(jié)構(gòu)。③中壓級GCB。用于中壓級的GCB有旋弧式、氣自吹式和壓氣式3種，在35KV及以下的配電裝置中，GCB的總體結(jié)構(gòu)常做成小車式，外形與少油和真空小車開關(guān)極為相似。SF6斷路器滅弧室有單壓式和雙壓式，其結(jié)構(gòu)及滅弧過程介紹如下：1、單壓式（也稱為壓氣式）滅弧室，常態(tài)時只有單一的SF6氣體。分閘過程中，壓氣缸與動觸頭同時運動，將壓氣室內(nèi)的氣體進行壓縮。觸頭分離后，電弧即受到高速氣流縱吹而將電弧熄滅。2、雙壓式滅弧室。它有高低兩個氣壓系統(tǒng)，滅弧室內(nèi)常時間充有高壓氣體的稱為常充高壓式；僅在程中才充有高壓氣體的稱為瞬時充高壓式。分閘時，排氣閥打開，高壓氣體經(jīng)噴嘴與觸頭吹弧后流向低壓區(qū)。電弧熄滅后，排氣閥關(guān)閉，高、低壓區(qū)之間由壓縮機及壓力監(jiān)視系統(tǒng)自動維持恒定的壓力差。雙壓式GCB開斷電流大、動作快，但結(jié)構(gòu)復雜、價格高。早期產(chǎn)生的SF6斷路均是這種結(jié)構(gòu)。單壓式結(jié)構(gòu)簡單，但開斷電流小、行程大、固有分閘時間長，且操縱機構(gòu)的功率大。近年來，單壓式SF6斷路器采用了大功率液壓機構(gòu)和雙向吹弧，滿足技術(shù)參數(shù)要求，已普遍采用。 　　

1.4斷路器的操動機構(gòu)是帶動高壓斷路器傳動機構(gòu)進行合閘和分閘的機構(gòu)。

1.4.1對操動機構(gòu)的基本要求：

①應具有足夠的操作功率。在斷路器合閘過程中，操作機構(gòu)要克服很大的機械作用力和電動力。因此，斷路器合閘H-J，操動機構(gòu)必須發(fā)出足夠大的功率。而在斷路器分閘時所需功率較小。

②要求動作迅速。通常要求快速斷路器的全分閘時間不大于0.80s，近代高壓和超高壓斷路器甚至要求為0.02-0.04s。而斷路器的全分閘時間中，固有分閘時間約占1/2以上，它與操動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。③要求操動機構(gòu)工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、操作方便等。

1.4.2操作機構(gòu)的類型及特點：根據(jù)斷路器合閘時所用能量的形式，操動機構(gòu)可分為手動式、電磁式、彈簧式、氣動式和液壓式等幾種類型。

①手動式操動機構(gòu)的特點是，靠人力合閘，并具有自由脫扣機構(gòu)；構(gòu)造簡單，不需要其他輔助設(shè)備；一般只使用于額定開斷電流不超過6.3KA的斷路器。它的最大缺點是操動功率受人力限制，合閘時間長，不能實現(xiàn)自動重合閘。目前較少采用。 　　

②電磁式操動機構(gòu)，是用電磁鐵將電能變成機械能作為合閘動力。這種機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，能用于自動重合閘和遠距離操作。因而在10-35KV斷路器目前使用較少，逐漸被淘汰。 　　

③彈簧式操動機構(gòu)，是利用彈簧預先儲存的能量作為合閘動力。此種機構(gòu)成套性強，不需要配備附加設(shè)備，彈簧儲能時耗用功率小；但結(jié)構(gòu)復雜，加工工藝及材料性能要求高，且機構(gòu)本身重量隨操動功率增加而急劇增大。目前我國生產(chǎn)的CT7、CT8等系列操作機構(gòu)可供SN10系列斷路器使用；CT6型彈簧式操動機構(gòu)，供SW4系列斷路器使用。 　　

④液壓式操動機構(gòu)，是利用壓縮氣體（氮氣）作為能源，以液壓油作為傳遞能量的媒價，推動活活塞做功，使斷路器合閘或分閘。CY3、CY3III和CY4型液壓式操動機構(gòu)，具有壓力高、出力大、體積小、傳遞快、延時小、動作準確及出力比較均勻等優(yōu)點，所以目前我國電壓在100KV及以上SF6斷路器，廣泛采用。 　　

⑤氣動式操動機構(gòu)，是利用壓縮空氣進行斷路器分閘，利用彈簧力進行斷路器合閘。此種機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，正在獲得越來越廣泛的應用。 　　

1.4.3操動機構(gòu)的主要組成：一般來說，操動機構(gòu)主要由以下幾種部件組成。 　　

①做功和儲能部分。它的作用是將其他形成的能量轉(zhuǎn)換為機構(gòu)能。例如，電磁操動機構(gòu)中的合閘電磁鐵，通電后由電磁鐵的動能使傳動機構(gòu)動作，同時將能量儲存起來，以備分閘時只使用很小能量去釋放機構(gòu)能，使其快速分閘。 　　

②傳動系統(tǒng)。用以改變操動力的方向、位置、行程以及運行性質(zhì)等。它是一套機械連桿機構(gòu)，要求機械能量損失小，動作準確，壽命長。 　　

③維持機構(gòu)和脫扣機構(gòu)。前者的任務是將已經(jīng)經(jīng)完成的合閘操作可靠地保持在合閘狀態(tài)，有時稱為“搭鉤”；后者為解除合閘的機構(gòu)，它可以“碰即脫”以使分閘動作快，需用功率小。 　　

二.在實際工作中應注意的問題 。目前在10KV及以下電壓等級配電網(wǎng)絡中，真空斷路器已經(jīng)逐步取代油斷路，在無油化改造過程發(fā)揮了積極作用。與油斷路器相比，真空斷路器具有適合頻繁操作，電氣壽命長，檢修維護工作量小，防燃、防爆、運行可靠性高的優(yōu)點，在安裝、調(diào)試、應用過程中也應注意幾個問題，使它的優(yōu)越性得到充分發(fā)揮。

三.使用維護中解決措施

3.1過電壓保護 由于真空斷路器開斷較小電流。特別是開斷空載變壓器勵磁電流等小感應電流時，往往會出現(xiàn)截流而產(chǎn)生截流過電壓，并且截流值越大，產(chǎn)生的過電壓越高。另外，真空斷路器在開斷電容器組的容性電流時，也很難達到絕對無電弧重燃，一旦出現(xiàn)重燃，也會產(chǎn)生重燃過電壓。對于截流或者重燃過電壓，需裝用性能好的金屬氧化物避雷器或阻容保護裝置來預防。 　　

3.2真空滅弧室真空度的檢測 真空滅弧室管內(nèi)的真空度通常是在10“-10rPa，隨著真空滅弧室使用時間的增長和開斷次數(shù)增多，以及受外界因素的作用，其真空度逐步下降，下降到一定程度將會影響它的開斷能力和耐壓水平。因此，真空斷路器在使用過程中必須定期檢查滅弧室管內(nèi)的真空度。目前檢查方法有： 　①對玻璃外殼真空滅弧室，可以定期目測巡視檢查，正常時內(nèi)部的屏蔽罩等部件表面顏色應很亮，在開斷電流時發(fā)出淺藍色弧光。當真空度下降很嚴重時，內(nèi)部顏色就會變得灰暗，開斷電流時將發(fā)出暗紅色弧光。②定期（3年左右）進行一次工頻耐壓試驗（42KV）。當動靜觸頭保持額定開距條件下，如果耐壓很低，而且經(jīng)多次放電老煉后，耐壓值仍達不到規(guī)定耐壓標準，就說明真空滅弧室真空度已經(jīng)嚴重下降，已經(jīng)不能繼續(xù)使用，并及時更換。 　　

3.3真空滅弧的老煉。真空滅弧室的電氣老煉包括電壓和電流老煉。新的真空滅弧室在產(chǎn)品出廠之前已經(jīng)過老煉。但真空滅弧室經(jīng)過一段時間存放，出于種種原因的影響，它的工作耐壓水平會下降，開關(guān)制造廠在組裝后以及使用部門在安裝時仍然需要重新進行電壓老練和在規(guī)定條件下進行工頻耐壓試驗。

3.4觸頭超程和觸頭壓力的控制： ①我國生產(chǎn)的10KV真空滅弧室規(guī)格有固定標準，觸頭超程越是3毫米，開距約是12mm。一般情況下，10KV斷路器使用滅弧室的額定接觸壓力，具體的額定電流不等。②對于真空斷路器的安裝和修理，不僅要依據(jù)說明書調(diào)整測量觸頭超程，還要反復認真的查看觸頭彈簧是否符合標準，禁止出現(xiàn)形狀改變的情況。

3.5檢測觸頭磨損值。真空滅弧室運作時，主要是觸頭進行開斷奄滴，多次運作后，觸頭的接觸面會進行放電進而磨損，導致觸頭運動的距離增加，與此同時，波紋管的工作形成也隨之增加，減少使用壽命。一般情況下，觸頭磨損最大值約為3毫米，若是達到或超過此值，說明真空滅弧室已經(jīng)不能繼續(xù)使用。 為了保證真空滅弧室符合標準，在安裝時就應該進行測量，在進行檢修工作時，更應該對磨損值進行統(tǒng)計，在真空滅弧室到達使用壽命時，立即進行更換。

3.6真空斷路器反彈對滅弧室的影響。受對接式結(jié)構(gòu)影響，在操動機構(gòu)分合操作中，斷路器的觸頭會發(fā)生反彈，反彈具有兩種形式，一種是分閘反彈，一種是合閘反彈，兩種反彈都影響斷路器的運行。具體危害表現(xiàn)：①觸頭燒損嚴重，甚至熔焊。②波紋管經(jīng)受強迫振動可能產(chǎn)生裂紋，使滅弧室漏氣。③分合閘時的沖擊速度及沖擊力較大發(fā)生彈跳都可能產(chǎn)生觸頭和甚至產(chǎn)生裂紋。④切合電容器組的真空斷路器如發(fā)生合閘彈跳還會導致電容器的損壞。 　　

3.7分合閘速度的測量。新斷路器的投運前應測量分、合閘速度，因為它不僅可以建立原始技術(shù)資料，同時也可以及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量上的一些問題，以便及時采取措施。

四. 結(jié)論

通過以上幾個問題的分析判斷，運行人員、檢修人員及時發(fā)現(xiàn)隱患及時消缺，避免事故發(fā)生，確保高壓斷路器良好運行，保證電網(wǎng)高效、安全、可靠、人民群眾用上放心電。

五.結(jié)語

通過以上問題的分析，正確掌握高壓斷路器安裝、調(diào)試、檢修專業(yè)技能，力求突出“新”字，做到“知識新、工藝新、設(shè)備新、標準新”，努力突破技術(shù)質(zhì)量難題，探討先進工藝，重點掌握高壓一次設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、電氣接線的基本特點和性能以及運行和操作，重點了解電氣設(shè)備預防性試驗項目、方法、標準及注意事項，熟悉新規(guī)程有關(guān)內(nèi)容和試驗儀器設(shè)備動向，了解絕緣在線監(jiān)測原理及其應用，使其在實際工作得到應用并加以推廣。高壓斷路器的研究要在適應社會經(jīng)濟發(fā)展要求，保障供電安全方面取得進展。這樣，專業(yè)維護檢修隊伍高效技術(shù)人才能得到促進，獲取更多收獲，才能使各行各業(yè)加快產(chǎn)業(yè)升級，提高企業(yè)競爭力，推動技術(shù)創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)化生產(chǎn)力。專業(yè)維護檢修隊伍的專業(yè)技能才是社會進步、科技進步、人才進步一大亮點。