电磁断路器工作原理是什么?

现在一般不用少油断路器,一般用真空的,超高压用SF6 以密封的绝缘油作为开断故障的灭弧介质的一种开关设备,有多油断路器和少油断路器两种形式;它较早应用于电力系统中,技术已经十分成熟,价格比较便宜,广泛应用于各个电压等级的电网中,油断路器用来切断和接通电源,并在短路时能迅速可靠地切断电流的 一种高压开关设备。 触头在油介质中闭合和断开的一种断路器。最早在1895年就已制成了这种断路器。1930年以前,用油作为灭弧介质来提高断路器的开断能力是最有成效的方法。油断路器中通常采用的是矿物油(如变压器油),它具有较高的介质强度和较强的熄灭电弧的能力。 编辑本段工作原理 当油断路器开断电路时,只要电路中的电流超过0.1A,电压超过几十伏,在断路器的动触头和静触头之间就会出现电弧,而且电流可以通过电弧继续流通,只有当触头之间分开足够的距离时,电弧熄灭后电路才断开。1OkV少油断路器开断20KA时的电弧功率,可达一万千瓦以上,断路器触头之间产生的电弧弧柱温度可达六七千度,甚至超过1万度。 编辑本段作用及其危险性 多油和少油断路器都要充油,其作用是灭弧、散热和绝缘。它的危险性不仅是在发生故障时可能引起爆炸,而且爆炸后由于油断路器内的高温油发生喷溅,形成大面积的燃烧,引起相间短路或对地短路,破坏电力系统的正常运行,使事故扩大,甚至造成严重的人身伤亡事故。 电弧熄灭过程: 当断路器的动触头和静触头互相分离的时候产生电弧,电弧高温使其附近的绝缘油蒸发气化和发生热分解,形成灭弧能力很强的气体(主要是氢气)和压力较高的气泡,使电弧很快熄灭。 油断路器的爆炸燃烧原因有以下几个方面: (1)油面过低 油断路器触点至油面的油层过薄,油受电弧作用而分解的可燃气体冷却不良,这部分可燃气体进入顶盖下面的空间而与空气混合,形成爆炸性气体,在自身的高温下就有可能爆炸燃烧。 (2)油箱内的油面过高 析出的气体在油箱内得不到空间缓冲,形成过高的压力,也可能引起油箱爆炸起火。 (3)油的绝缘强度劣化 杂质或水分过多,引起油断路器内部闪络。 (4)操作机构调整不当 部件失灵,会使操作时动作缓慢或合闸后接触不良。当电弧不能及时被切断和熄灭时,在油箱内产生过多的可燃气体,便可能引起爆炸和燃烧。 (5)遮断容量小 油开关的遮断容量对输配电系统来说是个很重要的参数。当遮断容量小于系统的短路容量时,断路器无能力切断系统强大的短路电流,致使断路器燃烧爆炸,造成输配电系统的重大事故。 (6)其他 油断路器的进、出线都通过绝缘套管,当绝缘套管与油箱盖、油箱盖与油箱体密封不严时,油箱进水受潮,或油箱不洁,绝缘套管有机械损伤都可造成对地短路引起爆炸或火灾事故。 因此,断路器在安装前应严格检查,是否符合制造厂的技术要求。断路器的遮断容量必须大于装设该断路器回路的短路容量。检修时,应进行操作试验,保证机件灵活可靠,并且调整好三相动作的同期性。断路器与电气回路的连接要紧密,并可用试温蜡片观察温度,触头损坏应调换。检修完毕应进行绝缘测试,并有专人负责清点工具,以防工具掉入油箱内发生事故。投入运行前,还应检查绝缘套管和油箱盖的密封性能,以防油箱进水受潮,造成断路器爆炸燃烧。断路器切断严重短路故障后,即应进行检查触点损坏情况和油质情况。 在运行时应经常检查油面高度,油面必须严格控制在油位指示器范围之内。发现异常,如漏油、渗油、有不正常声音等时,应采取措施,必要时须立即降低负载或停电检修。当故障跳闸重复合闸不良,而且电流变化很大,断路器喷油有瓦斯气味时,必须停止运行,严禁强行送电,以免发生爆炸。 编辑本段灭弧室 由绝缘材料制成并装设在触头周围,用以限制电弧、并产生高速气流对电弧进行强烈气吹而使电弧熄 油断路器灭。按照产生气吹的能源,灭弧室可以分为3类。①自能气吹式灭弧室:利用电弧自身的能量使油分解出气体,提高灭弧室中的压力,当吹弧口打开时,由于灭弧室内外的压力差而在吹弧口产生高速油气流,对电弧进行气吹而使之熄灭。②外能气吹式灭弧室:利用外界能量(通常是由油断路器合闸过程中被贮能的弹簧提供)在分断过程中推动活塞,提高灭弧室的压力驱动油气吹弧而熄灭电弧。也有称此为强迫油吹式灭弧室。③综合式灭弧室:它综合了自能吹弧和外能吹弧的优点,利用电弧自身的能量来熄灭大电流电弧,利用外界能量来熄灭小电流电弧,并可改善分断特性。这种灭弧室结构稍复杂,但分断性能好。超高压少油断路器中大多数采用这种灭弧室。 油断路器灭弧室中吹弧形式主要有4种(见图)。①纵吹:油气沿电弧轴线方向吹过电弧表面。②横吹:油气垂直于电弧轴线方向吹弧。③纵横吹:既利用横吹又利用纵吹的复合吹弧形式。④环吹:油气从四周垂直于电弧轴线方向吹弧。按照主要吹弧形式可将油断路器的灭弧室分别称为纵吹灭弧室、横吹灭弧室、纵横吹灭弧室和环吹灭弧室等。 编辑本段分类 油断路器按对地绝缘介质的不同,可分为接地箱壳多油断路器(简称多油断路器)和带电箱壳少油断路器(简称少油断路器)两种。 ①多油断路器:其灭弧室装在一个接地金属箱中,通常用油量较多,油既用作灭弧介质又用作对地绝缘。多油断路器结构简单,性能可靠,可以制成超高压等级(如362kV),并可方便地带电流互感器,配套性强,户外使用时受大气条件的影响小。多油断路器的使用历史悠久,使用和制造技术成熟,曾在电力系统中起过重要作用。但多油断路器也有很多的缺点,特别是在超高压等级时,体积庞大,消耗大量的钢材和变压器油,运输和安装均有较大困难,引起爆炸和火灾的危险性大。所以多油断路器已趋于淘汰。 ②少油断路器:其灭弧室装在与大地绝缘的油箱中。油箱既可用金属做成,也可以用绝缘材料制成。油仅作为灭弧介质和断口间绝缘用,而不作对地绝缘用,用油量少。 少油断路器主要由底架、绝缘子、传动系统、导电系统、触头、灭弧室、油气分离器、缓冲器及油面指示器等部分组成。合闸时,操动机构通过传动拐臂连杆(见开关机构),把力传到主轴,主轴带动3根绝缘拉杆使三极动触杆向上作直线运动,最后插入静触头中,操动机构扣住触杆,使断路器保持在闭合位置。在这一过程中,开断弹簧拉伸贮能,为分闸作准备。分闸是当操作机构脱扣时,由于开断弹簧力的作用,使主轴转动带动拉杆,从而使动触杆向下运动。最后因开断弹簧的预拉力作用,主轴拐臂紧靠在分闸定位件上,从而使断路器保持在断开的位置上。 110kV 及以上电压等级的户外式少油断路器多采用开断电弧的单元断口(或称开断单元)串联、积木式组合的落地式总体结构。标准开断单元的电压为55~110kV。例如SW6型少油断路器,开断单元为55kV,属于这一系列的220kV和330kV的少油断路器将取双柱四断口和三柱六断口的结构,每极由四个和六个开断单元串联而成,各断口上均并联电容器以均匀开断时断口的电压分布;每极各用一个单独的液压操动机构操作。SW7-220型220kV少油断路器,因开断单元为110kV,所以每极取单柱双断口的结构。 少油断路器的突出特点是结构简单,易于制造和维修、价格低、使用方便。与多油断路器相比,少油断路器体积小、重量轻、用油量少,能采用积木式组装成超高压少油断路器,并在电力系统中被广泛应用。其缺点是燃弧时间长,动作较慢,检修周期短,维修工作量大,受单元断口的电压限制,发展特高压等级有困难等。 收起