《传统断路器》课件

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1、第6章传统断路器第一节油断路器一、简单开断的油断路器油断路器：利用变压器油作为灭弧和绝缘介质的断路器。在各种高压断路器中，油断路器是最早出现的、历史最悠久的断路器。最早的油断路器是在油中简单开断的多油断路（1895年）。瓷套管油箱空气垫变压器油静触头电弧气泡横梁(动触头)结构特点：断路器的触头浸在变压器油中，没有专设的灭弧装置。开断时，横梁(动触头)向下运动,动、静触头间产生电弧。电弧温度很高，功率很大。电弧能量中除一小部分通过传导、辐射等方式向四周散出外，大部分能量使四周的变压器油蒸发和分解，在电弧周围形成气泡。气泡中的主要成分是油的蒸气和由

2、油蒸气分解的其它气体。油蒸气占整个气泡体积的40%，其它气体中，氢气(H2)占70%~80%，乙炔(C2H2)占15%~25%，甲烷(CH4)等占5%~10%电弧使油蒸发和分解的热气体的体积大致与电弧能量A成正比。电弧电流I愈大，燃弧时间t愈长,电弧能量A就愈大，产生的气体也愈多。气泡的体积受到周围油的惯性力和油箱壁的限制，气泡压力是比较高的(几个大气压到十几个大气压)，因此电弧是处在压力较高、导热性很好(主要是氢气的导热特别好)的气体包围之中，使电流过零后弧隙介质强度恢复很快，电弧容易熄灭。瓷套管油箱空气垫变压器油静触头电弧气泡横梁(动触头)

3、小电流（<2kA）：电弧能量小，温度低（有利），产气少（不利），电弧形状近乎直线，电弧拉长到一定长度熄灭。大电流（>4kA）：虽然电流大，弧柱温度高，能量大，不利于灭弧，但由于回路电动力F的作用，电弧向外侧运动，使弧柱拉长得到更好的冷却;同时，开断电流增大时，电弧使油蒸发和分解的气体也多，气泡压力也高，这些都对熄灭电弧有利。中电流：电弧能量及温度较高，产气有限，燃弧时间长。燃弧时间最长时的电流称为临界开断电流。开断特性：简单开断的多油断路器的开断特性是:开断很小和很大电流时的燃弧时间都较短，而在开断2kA---4kA的电流，燃弧时间较长。利用电

4、弧自身能量熄灭电弧的方法称为自能式灭弧。利用其它能量熄灭电弧的方法称为外能式灭弧。显然，简单开断的多油断路器属于自能式灭弧。为使结构简单，绝大多数油断路器都采用自能式灭弧。自能式灭弧的油断路器，开断电流愈大，燃弧时间愈短，但这并不意味着开断电流可以无限增大。例如对于简单开断的油断路器，开断电流增大时，电弧能量增加，使油蒸发和分解的气体愈多，气泡的压力也愈高，结果使油箱受到很大的压力。由于油箱机械强度的限制，开断电流就不能太大。此外，开断电流太大，还会出现大量喷油、触头严重烧伤、变压器油严重碳化等现象，这也是不允许的。电弧基本上是处在静止的气泡中

5、，电弧与气泡间没有相对运动，氢气良好的冷却性能不能得到很好的发挥。要提高冷却效果，就要设法使气体或油对电弧实行强力有效的吹拂作用。简单开断的多油断路器中，气泡压力基本上与油箱压力相同。随着开断电流的增大，气泡压力和油箱压力也增大。直径很大的薄壁油箱难以承受很高的压力。因此，断路器的开断电流也很难提高。缺点：采用灭弧室可以较好地解决上述两个问题，既能造成强有力的吹弧，又能把高压力局限在灭弧室内，强度问题容易解决。因此，近代的油断路器几乎毫无例外地都装有各种类型的灭弧室，用以增大开断短路电流的能力。改进：为进一步提高油断路器的开断性能，更好地满足电

6、力系统对断路器提出的要求，从1930年起几十年间先后出现了几百种灭弧室结构。根据不同观点、不同原理研制出来的。二、油吹灭弧室纵吹：吹弧的介质（气流或油流）沿电弧方向的吹拂称为纵吹，纵吹能增强弧柱中的带电质点向外扩散，使新鲜介质更好地与炽热电弧接触，加强电弧的冷却，有利于迅速灭弧。横吹：横吹时气流或油流的方向与触头运动方向是垂直的，或者说与电弧轴线方向垂直。横吹不但能加强冷却和增强扩散，还能将电弧迅速吹弯吹长。有介质灭弧栅的横吹灭弧室，栅片能更充分地冷却和吸附电弧，加强去游离。在相同的工作条件下，横吹比纵吹效果要好。纵横吹：横吹灭弧室在开断小电流

7、时因室内压力太小，开断性能较差。为了改善开断小电流时的灭弧性能，可将纵吹和横吹结合起来。开断大电流时，电弧一般在第一、第二吹弧道打开时依靠横吹就能熄灭。如果开断电流较小，第一与第二吹弧道打开后电弧还不能熄灭，动触头继续向下运动，待纵向喷口打开后，依靠纵横吹作用才能使电弧熄灭。封闭泡阶段：从动静触头分离起到动触头运动到第一吹弧道即将打开时止(“即将打开”指动触头自身马上不再堵住吹弧道口)。这一段燃弧距离通常又称作“引弧距”，这期间电弧气泡的压力增长很快。三、灭弧室的压力过程灭弧室的压力过程大致可分为封闭泡、气吹和回油三个阶段在此阶段，电弧处在静止

8、的气泡中，冷却作用差，电弧难以熄灭。油、气混合的气流吹弧阶段：动触头使吹弧口打开后，气泡中的气体吹拂电弧并通过吹弧道向灭弧室外排出，同时气泡内继续有油