高压断路器的原理及应用

能源环境
高压断路器原理及应用
宁夏固原市供电局变电检修工区 李小伟
【摘 要】高压断路器是变电所主要的电力控制设备，具有灭弧 （二）高压断路器的组成结构
性。当系统正常运行时，它能够切断和接通电路和各种电气设备的空载和 高压断路器主要有五部分组成，也是靠着五部分完成工作的。包
负载电流；当系统发生故障时，它能够配合继电保护系统，及时迅速的切 括通断元件、中间传动机构、操动机构、绝缘支撑件和基座。
断故障电流，可以防止事故范围的扩散。目前，高压断路器主要应用在电 通断元件是断路器的核心部分，主电路的接通和断开由他来完
力系统，并且随着技术理论的提高，也在扩大其应用范围。 成。主电路的通断由操作机构接到操作指令后，经中间传动机构传送
【关键词】断电器;高压断电器 到通断元件，通断元件执行命令，使主电路接通或断开。通断元件包
括有触头、导电部分、灭弧介质和灭弧室等。一般安放在绝缘支撑件
断路器的基本理论和工作原理牵涉面较广，内容庞杂，既有电磁 上，使带电部分与地绝缘，而绝缘支撑件则安装在基座上
学理论，也有热学和力学理论。在电磁学和热学方面既有场又有路， 三、高压断路器的应用及选择
既有稳态过程也有暂态过程；在力学方面则涉及到静力学、动力学、 （一）高压断路器的应用
流体力学和空气动力学方面的内容。此外还涉及到电工材料、绝缘、 高压断路器是电力系统中最重要、最复杂的电器设备。高压断路
放电、试验等多项技术，并随着时代的发展内容不断扩充和更新，如 器在高压电路中起控制作用，是高压电路中的重要电器元件之一。断
计算机技术的应用等。有关内容不只用于高压断路器，还可用于包括 路器用于在正常运行时接通或断开电路，故障情况在继电保护装置的
高压电器、低压电器等各种电气设备。 作用下迅速断开电路，特殊情况（如自动重合到故障线路上时)下可靠
一、断路器的分类 地接通短路电流。高压断路器是在正常或故障情况下接通或断开高
断路器按其适用范围分为高压断路器低压断路器，高低压界线 压电路的专用电器。断路器的工作状态（断开或者闭合）是由他的操
划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。低压断路器又称自 动机构控制的。
动开关，俗称空气开关，也是指低压断路器，它是一种既有手动开关 高压负荷开关、高压隔离开关和高压断路器的区别：1、高压负荷
作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来 开关是可以带负荷分断的，有自灭弧功能，但它的开断容量很小很有
分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保 限。2、高压隔离开关一般是不能能带负荷分断的，结构上没有灭弧
护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电 罩，也有能分断负荷的高压隔离开关，只是结构上与负荷开关不同，
路，其功能相当于熔断式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断 相对来说简单一些。3、高压负荷开关和高压隔离开关，都可以形成明
故障电流后一般不需要变更零部件，已获得了广泛应用。本文主要讲 显断开点，大部分高压断路器不具隔离功能，也有少数高压断路器具
解高压断路器的基本原理及应用。 隔离功能。4、高压隔离开关不具备保护功能，高压负荷开关的保护
二、高压断路器的原理 一般是加熔断器保护，只有速断和过流。5、高压断路器的开断容量可
断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止 以在制造过程中做的很高。主要是依靠加电流互感器配合二次设备
事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500- 来保护。可具有短路保护、过载保护、漏电保护等功能。
2000A的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧 （二）高压断路器的选择
是高压断路器必须解决的问题。 对高压断路器有以下几个方面的要求，这些要求在断路器的基
吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹 本技术参数上得到体现。
弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子 1.断路器在额定条件下（额定电压、额定电流）可以长期工作。
吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。 2.应有足够的开断能力，并保证有足够的热稳定和动稳定（开断
（一）高压断路器的种类 电流、额定关合电流、极限通过电流、热稳定电流）。
高压断路器 (或称高压开关)是发电厂、变电所主要的电力控制 3.具有尽可能短的开断时间，这对减少电网的故障时间，减轻故
设备，具有灭弧特性,当系统正常运行时，它能切断和接通线路以及 障设备的损害，提高系统稳定性都是有利的。
各种电气设备的空载和负载电流;当系统发生故障时,它和继电保护配 4.结构简单、价格低廉、体积小、重量轻、便于安装。
合，能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围。因此，高压断路器工 （三）高压断路器的技术发展
作的好坏,直接影响到电力系统的安全运行；高压断路器种类很多， 目前，高压断电器广泛应用在电力系统。由于电力系统对高压断
按其灭弧的不同，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六 路器的要求相对较高，因此，高压断电器的技术也在得到长足发展。
氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。 主要体现在：新介质的应用，新型触头材料的开发和研制、制造工艺
1．采用变压器油作为灭弧介质和触头开断后的弧隙绝缘介质以 水平的提高，以及理论研究的发展。目前，高压断电器正在向着电压
及带电部分与接地外壳之间绝缘介质的断路器称为多油式断路器；采 大容量、小型化、智能化的方向发展。
用变压器油作为灭弧介质和触头开断后的弧隙绝缘介质的断路器称
为少油式断路器。
2．采用具有优良灭弧和绝缘性能的SF6气体作为灭弧介质的断 参考文献
路器称为六氟化硫断路器。其开断能力强，体积小；但结构复杂，耗 [1]高压断路器智能系统研究,霍梦友,张光远,电加工与磨
材多。 具,2005年第3期
3．利用真空的高介质强度来灭弧的断路器，其灭弧速度快，寿 [2]户外高压断路器的灭弧方式,苏斌,重庆工学院学报,2008年
命长，体积小。 第5期
4．采用压缩空气作为灭弧介质和触头开断后的弧隙绝缘介质 [3]高压断路器的研究与开发,魏俊梅,沈阳工业大学，2008年
的断路器称为压缩空气断路器。其灭弧能力强，压缩迅速，但结构复 [4]智能型相控开关技术的研究与实现,白申义,清华大学出版
杂，耗材多。 社，2009年
《科技与企业》杂志 2012年1月（上） 69

高压断路器是一种专门设计用于开关和保护高压电力系统的设备，其主要原理是通过电磁感应、气压或液压作用来断开和闭合电路，以隔离高压电荷和在电力故障时迅速切断电流，从而保护电力线路和设备的安全。 高压断路器的工作原理大致分为以下几个步骤： 1. **正常操作**：在电力系统正常运行时，断路器保持闭合状态，允许电流通过。它的触头由绝缘材料隔开，以防止电弧产生。 2. **过载保护**：当电流超过额定值时，由于热效应或电磁力，断路器内的脱扣装置会动作，使断路器迅速跳闸，切断电流，防止设备过热损坏。 3. **短路保护**：如果发生短路，电流急剧增大，产生的高温和电弧会触发断路器内的灭弧装置，迅速打开断路器，隔离故障区域。 4. **自动重合闸**：部分高级断路器具备自动重合闸功能，当短暂故障后恢复正常时，可以自动重新接通，提高供电可靠性。 高压断路器广泛应用于电力系统中的变电站、输电线路、配电网络以及大型工业设备中，确保了电力传输的稳定性和安全性。选择和使用高压断路器需要考虑电压等级、额定电流、开断能力、操作速度等多种因素。如果您有更具体的问题或者需要了解关于高压断路器的型号、选购建议等，请随时告诉我。