第二章-高压断路器构造与工作原理

ZN65-12户内高压真空断路器一．　概述　断路器作为配电线路中的一个重要元件，承担着线路电力的接通、切断、故障保护等功能。

真空断路器以其绝缘强度高，熄弧能力强，没有火灾和爆炸危险等诸多优点而受到电力部门的完全认可，在７．２ｋＶ～１２ｋＶ范围内，真空断路器以占绝对优势，并在很短的时间内会完全取代油（或少油）断路器。

九十年代以来，国外著名的公司纷纷推出新一代１２ｋＶ真空断路器，如德国ＳＩＥＭＥＮＳ公司推出的３ＡＨ１～３ＡＨ５系列真空断路器，ＡＢＢ公司推出的ＶＤ４型真空断路器，日本三菱公司推出的ＶＫ型真空断路器等等。

它们显著的特点是：可靠性大为提高，尺寸小巧，外观精美，适合目前电力行业的发展要求。

　随着我国电力事业的大力发展，市场迫切需要在性能、可靠性、外观上接近但价格明显低于国外同类产品的真空断路器。

根据这一趋势，我厂根据我国电力行业的要求和国际上真空断路器技术发展的最新发展趋势自行研制开发的ＺＮ６５Ａ－１２型新一代系列户内交流真空断路器，并通过甘肃省经济贸易委员会组织的专家鉴定。

本断路器可以使用在交流50Hz （60Hz ），12kV 及以下的电力系统中。

ZN65A –12系列户内高压真空断路器符合GB1984、DL403、GB/T11022、IEC56等标准规定，并在国家高压电器质量监督检验中心和KEMA 试验站通过了严格的型式试验。

　二．　ＺＮ６５Ａ－１２／Ｔ６３０￣４０００－２０￣６３系列交流高压真空断路器技术参数（表１）　表１　数 值序号 名称单位 ZN65A -12/20 ZN65A -12/25 ZN65A -12/31.5 ZN65A -12/40 ZN65A -12/631额定电压kV 12 2 额定电流A630 1000 12501000 125012501600 2000 2500 1250 1600 2000 2500 315040001min 工频耐受电压 42 3 额定绝 缘 水平冲击耐受电压kV 754 额定短路开断电流 20 25 31．5 40 63 5 额定短路关合电流（峰值） 50 63 100(80) 130(100) 1606 额定动稳定电流（峰值） 50 63 100(80) 130(100 1607 额定热稳定电流（有效值） kA 2025 31．540 63 8 额定短路开断电流开断次数 次 50 3020 9 额定短路开断电流的直流分量 ≥35%≥40%10额定热稳定时间s4数 值序号 名称 单位 ZN65A -12/20 ZN65A -12/25 ZN65A -12/31.5 ZN65A -12/40 ZN65A -12/6311 额定操作顺序 ★ ☆12 机械寿命次 20000 10000 13 额定单个电容器组开断电流 630 14 额定背对背电容器组开断电流 A 40015 额定及最高电压下的分闸时间 ms 45±10 16 最低操作电压分闸时间 ms 60±10 17额定及最高电压下的合闸时间ms50±1045±10 注：(1) ★ 分-0.3s-合分-180s-合分 ☆ 分-180s-合分-180s-合分(2)括号内参数为配SIEMENS 公司,无锡SIEMENS 公司,美国西屋公司真空灭弧室参数。

高压断路器的构造及工作原理高压断路器是一种用于开关高电压电路的电气设备，通常被用于电力系统中，对于保护线路以及设备的安全存在着至关重要的作用。

其构造与工作原理十分复杂，需要通过多个部件的紧密协作来完成其功能，本文将着重介绍这些方面的内容。

一、高压断路器的构造高压断路器通常由两个主要部分构成，一个是本体部分，另一个则是操作机构部分。

本体部分通常包括下列部件：1. 导电材料：高压断路器的导电材料通常为铜或铝，由于铜的导电性更好，但重量和价格更高，所以在实际使用过程中还需根据不同的需求选择不同种类的金属材料。

2. 弧熔室：高压断路器的弧熔室通常由高温抗磨蚀的材料制成，比如说铜铬合金等，其主要作用是将电路中产生的弧光收束在一定的区域内，限制弧光的延伸范围，从而确保电路的安全性。

3. 绝缘材料：高压断路器需要借助绝缘材料来确保电路的安全性，绝缘材料通常由瓷瓶、油池、绝缘子以及绝缘套等部件组成。

操作部分通常包括：1. 电磁铁：高压断路器中的电磁铁通过电磁吸引力来控制电路的开关，通常需要使用交、直流电源。

2. 整流器：在交流电源供应的情况下，整流器通过将交流电源转换为直流电源的方式来确保电路的稳定性。

3. 控制电路：控制电路是高压断路器的核心，其通过控制电磁铁的电流，来控制断路器的开断过程，从而确保电路的正常运行。

二、高压断路器的工作原理高压断路器的工作原理是在开关断路器时，强迫产生一种感应电动势或者介质击穿放电来切断电路。

一般情况下，断路器在实际的操作过程中，需要满足下列条件：1. 能够在电流过载或短路时迅速开断电路。

2. 能够在电压异常情况下保护电路，避免电路承受由于电压异常产生的损害。

3. 能够在高温环境下保障电路的安全性。

4. 能够满足在正常工作状态下的设计要求，如最大电流负载和最大额定电压等。

5. 具备能够自动再连接的能力，从而确保电路的稳定性和可靠性。

当工作电流低于额定值时，断路器工作正常，电弧消失后，通电回路立即恢复正常，并能承受额定电压下的常用负荷;当工作电流高于额定值时，断路器可迅速切断电流，避免电器和电缆的损伤，并且保证可靠的过载保护，具有过载保护能力。

高压开关柜断路器（电磁、弹簧、永磁）操作机构工作原理、优缺点与选型计算方法（一）、电磁操作机构结构。

⑴、电磁操作机构原理：电磁操作机构结构比较简单，机械组成部件数量约120个，它是利用通过合闸线圈中的电流产生的电磁力驱动合闸铁芯，撞击合闸连杆机构进行合闸的，其合闸能量的大小完全取决于合闸电流的大小，因此需要很大的合闸电流。

⑵、电磁操作机构的优点主要有：①、结构比较简单，工作比较可靠，加工要求不是很高，制造容易，生产成本较低；②、可实现遥控操作和自动重合闸；③、有较好的合、分闸速度特性。

⑶、电磁操作机构的缺点主要有：①、合闸电流大，合闸线圈消耗的功率大，需要配大功率的直流操作电源；②、合闸电流大，一般的辅助开关、继电器触点不能满足要求，必须配专门的直流接触器，利用直流接触器带消弧线圈的触点来控制合闸电流，从而控制合、分闸线圈动作；③、操作机构动作速度低，触头的压力小，容易引起触头跳动，合闸时间长，电源电压变动对合闸速度影响大；④、耗费材料多，机构笨重；⑤、户外变电所断路器的本体和操作机构一般都组装在一起，这种一体式的断路器一般只具备电动合、电动分和手动分的功能，而不具备手动合的功能，当操作机构箱出现故障而使断路器拒绝电动时，就必须停电进行处理。

（二）、弹簧操作机构。

⑴、弹簧操作机构结构：①、弹簧操作机构由弹簧贮能、合闸维持、分闸维持、分闸4个部分组成，零部件数量较多，约200个，利用机构内弹簧拉伸和收缩所储存的能量进行断路器合、分闸控制操作。

②、弹簧能量的储存由储能电机减速机构的运行来实现，而断路器的合、分闸动作靠合、分闸线圈来控制，因此断路器合、分闸操作的能量取决于弹簧储存的能量而与电磁力的大小无关，不需太大的合、分闸电流。

⑵、弹簧操作机构的优点主要有：①、合与分闸电流不大，不需要大功率的操作电源；②、既可远方电动储能，电动合、分闸，也可就地手动储能，手动合、分闸，因此在操作电源消失或出现操作机构拒绝电动的情况下也可以进行手动合、分闸操作；③、合与分闸动作速度快，不受电源电压变动的影响，且能快速自动重合闸；④、储能电机功率小，可交直流两用；⑤、弹簧操作机构可使能量传递获得最佳匹配，并使各种开断电流规格的断路器通用同一种操作机构，选用不同的储能弹簧即可，性价比优。

三、高压断路器的结构与原理一、简答题1．高压电器的作用如何？高压电器是指在高电压的电路中用来实现电路的关合、开断、控制、保护、调节和量测作用的电器。

2．高压电器是如何分类的？按照高压电器的功能不同，可以分为三大类，即开关电器、量测电器和限流、限压电器。

3．什么是高压电器中的开关电器？它是如何分类的？主要用来关合与分断正常电路与故障电路，或用来隔离高压电源。

根据其功能的不同又可分为：（1）高压断路器它能关合与分断正常情况下的各种负载电路，又能在故障情况下关合与开断短路电流，而且还能实现自动重合闸的要求。

它是高压电器中一种功能最为全面的电器。

（2）高压熔断器俗称保险。

当线路中电流超过一定的限度或出现短路故障时能够自动开断电路。

电路开断后，熔断器必须人工更换部件后才能再次使用。

（3）高压负荷开关只能在正常工作情况下关合与开断各种负载电路，但不能开断短路电流。

（4）高压隔离开关用来隔离电源或电路。

隔离开关只能开断很小的电流，例如长度很短的母线空载电流，容量不大的变压器空载电流等。

（5）接地开关高压与超高压线路检修电气设备时，为确保人身安全，可用接地开关进行接地。

接地开关可用来人为造成电力系统的接地短路，以达到控制和保护的目的。

4．什么是高压电器中的量测电器？它是如何分类的？主要包括电流互感器和电压互感器。

（1）电流互感器用来配合测量高压线路中的电流，供计量和继电保护用。

（2）电压互感器用来配合测量主高压线路中的电压，供计量和继电保护用。

5．什么是高压电器中的限流、限压电器？它是如何分类的？主要包括避雷器和电抗器。

（1）避雷器用来限制过电压，使电力系统中相关的各电气设备免受大气过电压和内部过电压的危害。

（2）电抗器实质上就是一个电感线圈，用来限制故障时的短路电流。

不难看出上述高压电器都是保证电力系统安全可靠运行必不可少的电气设备。

6．对高压电器的基本要求是什么？其性能参数有哪些？对高压电器的主要要求包括一般电气性能方面的要求自然环境方面的要求和其它方面的要求等。

变电站高压电器的作用和工作原理高压电器设备（断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、电容器、变压器、电抗器、负荷开关、高压熔断器、避雷器、避雷针）一断路器（QF）断路器（QF）：一、高压断路器的作用高压断路器是发电厂、变电所以及各类配电装置中不可缺少的电气设备，高压断路器是电力系统中最重要的开关设备。

它们的作用是：（1）能切断或接通高压线路的空载电流。

（2）能切断与闭合高压线路的负荷电流。

（3）能切断与闭合高压线路的故障电流（短路电流）。

当系统中发生故障时迅速切除故障部分，以保证非故障部分的正常运行；（4）与继电保护配合，可快速切除故障，保证系统安全运行。

设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的安全。

高压断路器的基本要求断路器在电力系统中承担着非常重要的任务，不仅能接通或断开负荷电流，而且还能断开短路电流。

因此，断路器必须满足以下基本要求。

（1）工作可靠；（2）具有足够的开断能力；（3）具有尽可能短的切断时间。

（4）具有自动重合闸性能（5）具有足够的机械强度和良好的稳定性能（6）结构简单、价格低廉二、高压断路器的分类和特点高压断路器的分类1.按安装地点分类高压断路器按安装地点可分为屋内式和屋外式两种。

2.按所采用的灭弧介质分类（1）油断路器（多油断路器和少油断路器）（2）真空断路器（3）SF6断路器高压断路器的特点（1）多油断路器。

结构简单，制造方便，便于在套管上加装电流互感器，配套性强；耗钢、耗油量大、体积大、重量重；属自能式灭弧结构。

多油断路器应用范围35kV、110 kV线路。

（2）少油断路器。

结构简单，制造方便，可配用各种操动机构；比多油断路器油量少、重量轻；采用积木式结构，便于制成各种电压等级产品。

少油断路器应用范围10 kV线路。

（3）真空断路器。

灭弧室材料及工艺要求高；体积小、重量轻；触头不易氧化；灭弧室的机械强度比较差，不能承受较大的冲击振动。

真空断路器应用范围10 kV线路。

高压断路器结构与工作原理的介绍摘要：高压断路器是电力系统中的重要设备，熟悉断路器的结构、工作原理以及机械特性参数对电力行业员工具有重要意义。

本文以ZN65-12型真空断路器为例，详细地分析了其结构、分合闸工作原理以及机械特性参数。

关键词：断路器；结构；工作原理；机械特性1引言高压断路器运行可靠性对电网的保护与控制至关重要。

机械特性参数是评价断路器操动性能的重要指标。

在断路器型式试验、出厂检验或交接试验前都必须对机械特性进行严格测试，对于投运中的断路器，也必须对其进行定期机械特性测试，通过发现机械特性参数异常安排检修预防断路器的运行故障。

对断路器机械特性参数进行测试之前，需要熟悉断路器的结构、工作原理以及操动时的分合闸过程，从动触头的分合闸曲线上明白与断路器性能相关的各类机械特性参数。

本文将详细介绍断路器的结构、工作原理以及机械特性参数。

2高压断路器结构简介高压断路器是一种专用于断开或接通电路的开关设备，在电力系统正常运行时它能够接通或切断负荷电流；在电气设备或线路发生短路故障、严重过负荷时，能够由继电保护装置控制而迅速切断故障电流，以防止事故范围的扩大。

断路器根据装设地点，可分为户内和户外两种型式；按照使用的灭弧介质和灭弧原理可分为油断路器、空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等。

由于油断路器运行和维护工作量大、有火灾危险，空气断路器结构复杂、制造工艺和材料要求高，且有色金属消耗多，维护工作量大。

目前油断路器、空气断路器逐渐被六氟化硫断路器和真空断路器取代。

本文的研究和实验是以ZN65-12型真空断路器为例，ZN65-12型真空断路器的内部结构如图1所示，各个部件的名称已经标出说明。

断路器的操动机构布置在断路器前面、灭弧室布置在后面，它们共同在一共结构框架上，该整体结构具有很好的结构刚度和传动机械效率，使得断路器具有机械特性稳定、电气性能可靠等优点。

真1机构箱体 2绝缘子 3灭弧室 4上出线端5安装挂板 6合闸弹簧 7辅助开关 8二次插头9分闸电磁铁 10合闸电磁铁 11油缓冲 12软连接13下出线端 14变直传动机构 15绝缘连杆 16分闸弹簧图1 ZN65-12断路器内部结构示意图空灭弧室通过拥有高绝缘性能的支撑绝缘子以固定端朝上、动端朝下的垂直状态固定在基架上，灭弧室通过变直传动机构与操动机构相连接。