壓縮空氣斷路器

利用高壓空氣吹動電弧並使其熄滅的斷路器。其工作時，高速氣流吹弧對弧柱產生強烈的散熱和冷卻作用，使弧柱熱電離，並迅速減弱以至消失。電弧熄滅後，電弧間隙即由新鮮的壓縮空氣補充，介電強度迅速恢復。

基本介紹

• 中文名：壓縮空氣斷路器
• 外文名：compressed-air circuit breaker
• 套用：大容量發電機斷路器，
• 特點：動作快，開斷時間短
• 結構：吹弧方式為主

概述

壓縮空氣斷路器是利用壓縮空氣來吹弧並用壓縮空氣來作為操作能源的一類斷路器。先用壓縮空氣機將空氣壓縮儲存在滅弧室內。當進行分閘操作時，打開閥系統使滅弧室內的壓縮空氣按一定的要求自噴口噴出，對電弧進行強烈的冷卻和氣吹，從而使電弧熄滅。

結構

壓縮空氣斷路器的主要構成部分是滅弧室。按壓縮空氣吹弧方式，斷路器滅弧室分為橫吹和縱吹兩種。在實際套用中，通常是兩種吹弧方式同時存在，但以一種吹弧方式為主。滅弧室的幾種基本形式見圖。

壓縮空氣斷路器結構圖

圖a是具有絕緣隔板的橫吹滅弧室。氣流方向與電弧軸向垂直。壓縮空氣氣流將電弧吹入隔板,因此電弧有曲折的形狀，長度增加,同時與隔板緊密接觸，使去除電離過程加速。橫向吹弧方式雖然熄弧效果較好,但滅弧室結構複雜，體積較大,一般只用於電壓等級較低的斷路器中（例如發電機保護斷路器），而不適用於高電壓，大容量的場合。

圖b～f是幾種縱吹形式。氣流方向與電弧軸平行。縱吹可分為單向吹弧(b，c,d)和雙向吹弧(e,f)。在單向吹弧中,兩個觸頭可均為實心（棒），或者一個是空心而另一個是實心。在雙向吹弧中，兩個觸頭均為空心。

圖b是實心觸頭單向縱吹的滅弧室。壓縮空氣沿電弧軸向高速運動而強烈吹弧，從而使電弧直徑縮小、表面冷卻，並從弧隙去除電離粒子。這種結構的缺點是，觸頭頂端附近未能受到氣吹而易受電弧燒損，弧隙中易有金屬蒸氣而降低弧隙介質強度，電弧易重燃。

圖c是具有一個空心和一個實心觸頭的單向縱吹滅弧室。壓縮空氣從弧隙帶走電離粒子，經過空心靜觸頭迅速排到大氣中。氣吹使電弧從靜觸頭噴口的工作面移動到其內表面。實心觸頭端部採用圓錐形。

圖d是自由噴射式。在開斷時，實心動觸頭離開靜觸頭，在滅弧室外部發生電弧。當動觸頭進入滅弧室體內而完全開放噴口時，壓縮空氣沖入大氣中，使電弧受到強烈的橫吹和縱吹。

圖e是具有兩個空心觸頭的雙向吹弧滅弧室。壓縮空氣開始時對電弧徑向吹弧，然後分成兩個氣流縱向吹弧。對於雙噴口，兩個弧根都在觸頭的內表面。雙向吹弧比單向吹弧能更迅速地從弧隙去除電離粒子。但弧隙氣壓較低。為了提高弧隙氣壓，可以將其中一個空心觸頭做成收縮截面，成為雙向非對稱縱吹，如圖f所示。

特點

壓縮空氣斷路器自20世紀40年代問世以來，在五六十年代迅速發展，廣泛用於高壓和超高壓的電力系統中。其主要特點是：①動作快，開斷時間短，70年代已使用一周波斷路器，這在很大程度上提高了電力系統的穩定性。②具有較高的開斷能力，可以滿足電力系統所提出的較高額定參數和性能要求。③可以採用積木式結構，系列性強。其缺點是結構複雜，加工和裝配要求高，需要較多的有色金屬，價格要比油斷路器高，而且使用時還要附加空氣壓縮裝置。

套用

由於出現了結構簡單、滅弧性能良好和電壽命長的六氟化硫斷路器，使得壓縮空氣斷路器的使用範圍縮小。但北歐等一些高寒地區，由於SF6氣體液化和開斷能力降低（降低20%左右）等原因，有些國家在高壓、超高壓電網中還在使用壓縮空氣斷路器。此外，大容量發電機斷路器，要求開斷容量大，動作迅速，現在還廣泛套用壓縮空氣斷路器。

滅弧原理

壓縮空氣斷路器的滅弧室主要由噴口組成。電弧在噴口處燃燒，利用噴口噴出的氣流對電弧的散熱作用來熄滅電弧．因此它是一種外能式滅弧裝置。其滅弧能力主要取決於噴口處氣體的流量與氣流速度。增大壓縮空氣的工作壓力是提高壓縮空氣斷路器開斷能力的最有效措施。隨著工藝技術的提高，壓縮空氣斷路器的工作氣壓不斷提高，早期的工作氣壓多為1～2MPa(即10～20倍標準大氣壓)，目前已普遍採用3～4MPa，個別產品可高達5～6MPa。