油斷路器

以密封的絕緣油作為開斷故障的滅弧介質的一種開關設備，有多油斷路器和少油斷路器兩種形式；它較早套用於電力系統中，技術已經十分成熟，價格比較便宜，廣泛套用於各個電壓等級的電網中，油斷路器用來切斷和接通電源，並在短路時能迅速可靠地切斷電流的 一種高壓開關設備。

基本介紹

• 中文名：油斷路器
• 外文名：oil breaker
• 分類：斷路器
• 時間：1895年
• 作用：滅弧，散熱和絕緣
• 學科：電力科學

簡介

觸頭在油介質中閉合和斷開的一種斷路器。最早在1895年就已製成了這種斷路器。1930年以前，用油作為滅弧介質來提高斷路器的開斷能力是最有成效的方法。油斷路器中通常採用的是礦物油（如變壓器油），它具有較高的介質強度和較強的熄滅電弧的能力。

工作原理

當油斷路器開斷電路時，只要電路中的電流超過0.1A，電壓超過幾十伏，在斷路器的動觸頭和靜觸頭之間就會出現電弧，而且電流可以通過電弧繼續流通，只有當觸頭之間分開足夠的距離時，電弧熄滅後電路才斷開。10kV少油斷路器開斷20KA時的電弧功率，可達一萬千瓦以上，斷路器觸頭之間產生的電弧弧柱溫度可達六七千度，甚至超過1萬度。

作用

多油和少油斷路器都要充油，其作用是滅弧，散熱和絕緣。它的危險性不僅是在發生故障時可能引起爆炸，而且爆炸後由於油斷路器內的高溫油發生噴濺，形成大面積的燃燒，引起相間短路或對地短路，破壞電力系統的正常運行，使事故擴大，甚至造成嚴重的人身傷亡事故。

電弧熄滅過程：

當斷路器的動觸頭和靜觸頭互相分離的時候產生電弧，電弧高溫使其附近的絕緣油蒸發氣化和發生熱分解，形成滅弧能力很強的氣體（主要是氫氣）和壓力較高的氣泡，使電弧很快熄滅。

油斷路器的爆炸燃燒原因有以下幾個方面：

（1）油麵過低 油斷路器觸點至油麵的油層過薄，油受電弧作用而分解的可燃氣體冷卻不良，這部分可燃氣體進入頂蓋下面的空間而與空氣混合，形成爆炸性氣體，在自身的高溫下就有可能爆炸燃燒。

（2）油箱內的油麵過高 析出的氣體在油箱內得不到空間緩衝，形成過高的壓力，也可能引起油箱爆炸起火。

（3）油的絕緣強度劣化 雜質或水分過多，引起油斷路器內部閃絡。

（4）操作機構調整不當 部件失靈，會使操作時動作緩慢或合閘後接觸不良。當電弧不能及時被切斷和熄滅時，在油箱內產生過多的可燃氣體，便可能引起爆炸和燃燒。

（5）遮斷容量小 油開關的遮斷容量對輸配電系統來說是個很重要的參數。當遮斷容量小於系統的短路容量時，斷路器無能力切斷系統強大的短路電流，致使斷路器燃燒爆炸，造成輸配電系統的重大事故。

（6）其他 油斷路器的進、出線都通過絕緣套管，當絕緣套管與油箱蓋、油箱蓋與油箱體密封不嚴時，油箱進水受潮，或油箱不潔，絕緣套管有機械損傷都可造成對地短路引起爆炸或火災事故。

因此，斷路器在安裝前應嚴格檢查，是否符合製造廠的技術要求。斷路器的遮斷容量必須大於裝設該斷路器迴路的短路容量。檢修時，應進行操作試驗，保證機件靈活可靠，並且調整好三相動作的同期性。斷路器與電氣迴路的連線要緊密，並可用試溫蠟片觀察溫度，觸頭損壞應調換。檢修完畢應進行絕緣測試，並有專人負責清點工具，以防工具掉入油箱內發生事故。投入運行前，還應檢查絕緣套管和油箱蓋的密封性能，以防油箱進水受潮，造成斷路器爆炸燃燒。斷路器切斷嚴重短路故障後，即應進行檢查觸點損壞情況和油質情況。

在運行時應經常檢查油麵高度，油麵必須嚴格控制在油位指示器範圍之內。發現異常，如漏油、滲油、有不正常聲音等時，應採取措施，必要時須立即降低負載或停電檢修。當故障跳閘重複合閘不良，而且電流變化很大，斷路器噴油有瓦斯氣味時，必須停止運行，嚴禁強行送電，以免發生爆炸。

滅弧室

由絕緣材料製成並裝設在觸頭周圍，用以限制電弧、並產生高速氣流對電弧進行強烈氣吹而使電弧熄滅。按照產生氣吹的能源,滅弧室可以分為3類。①自能氣吹式滅弧室：利用電弧自身的能量使油分解出氣體，提高滅弧室中的壓力，當吹弧口打開時，由於滅弧室內外的壓力差而在吹弧口產生高速油氣流，對電弧進行氣吹而使之熄滅。②外能氣吹式滅弧室：利用外界能量(通常是由油斷路器合閘過程中被貯能的彈簧提供)在分斷過程中推動活塞，提高滅弧室的壓力驅動油氣吹弧而熄滅電弧。也有稱此為強迫油吹式滅弧室。③綜合式滅弧室：它綜合了自能吹弧和外能吹弧的優點，利用電弧自身的能量來熄滅大電流電弧，利用外界能量來熄滅小電流電弧，並可改善分斷特性。這種滅弧室結構稍複雜，但分斷性能好。超高壓少油斷路器中大多數採用這種滅弧室。

油斷路器

油斷路器滅弧室中吹弧形式主要有4種(見圖)。①縱吹:油氣沿電弧軸線方向吹過電弧表面。②橫吹：油氣垂直於電弧軸線方向吹弧。③縱橫吹：既利用橫吹又利用縱吹的複合吹弧形式。④環吹：油氣從四周垂直於電弧軸線方向吹弧。按照主要吹弧形式可將油斷路器的滅弧室分別稱為縱吹滅弧室、橫吹滅弧室、縱橫吹滅弧室和環吹滅弧室等。

分類

油斷路器按對地絕緣介質的不同，可分為接地箱殼多油斷路器（簡稱多油斷路器）和帶電箱殼少油斷路器（簡稱少油斷路器）兩種。

多油斷路器

其滅弧室裝在一個接地金屬箱中,通常用油量較多，油既用作滅弧介質又用作對地絕緣。多油斷路器結構簡單,性能可靠,可以製成超高壓等級（如362kV），並可方便地帶電流互感器,配套性強，戶外使用時受大氣條件的影響小。多油斷路器的使用歷史悠久，使用和製造技術成熟，曾在電力系統中起過重要作用。但多油斷路器也有很多的缺點，特別是在超高壓等級時，體積龐大，消耗大量的鋼材和變壓器油，運輸和安裝均有較大困難，引起爆炸和火災的危險性大。所以多油斷路器已趨於淘汰。

少油斷路器

其滅弧室裝在與大地絕緣的油箱中。油箱既可用金屬做成，也可以用絕緣材料製成。油僅作為滅弧介質和斷口間絕緣用，而不作對地絕緣用，用油量少。

少油斷路器主要由底架、絕緣子、傳動系統、導電系統、觸頭、滅弧室、油氣分離器、緩衝器及油麵指示器等部分組成。合閘時,操動機構通過傳動拐臂連桿(見開關機構)，把力傳到主軸，主軸帶動3根絕緣拉桿使三極動觸桿向上作直線運動，最後插入靜觸頭中，操動機構扣住觸桿，使斷路器保持在閉合位置。在這一過程中，開斷彈簧拉伸貯能，為分閘作準備。分閘是當操作機構脫扣時，由於開斷彈簧力的作用，使主軸轉動帶動拉桿，從而使動觸桿向下運動。最後因開斷彈簧的預拉力作用，主軸拐臂緊靠在分閘定位件上，從而使斷路器保持在斷開的位置上。

110kV 及以上電壓等級的戶外式少油斷路器多採用開斷電弧的單元斷口（或稱開斷單元）串聯、積木式組合的落地式總體結構。標準開斷單元的電壓為55～110kV。例如SW6型少油斷路器，開斷單元為55kV,屬於這一系列的220kV和330kV的少油斷路器將取雙柱四斷口和三柱六斷口的結構，每極由四個和六個開斷單元串聯而成，各斷口上均並聯電容器以均勻開斷時斷口的電壓分布；每極各用一個單獨的液壓操動機構操作。SW7-220型220kV少油斷路器，因開斷單元為110kV,所以每極取單柱雙斷口的結構。

少油斷路器的突出特點是結構簡單，易於製造和維修、價格低、使用方便。與多油斷路器相比，少油斷路器體積小、重量輕、用油量少，能採用積木式組裝成超高壓少油斷路器，並在電力系統中被廣泛套用。其缺點是燃弧時間長，動作較慢，檢修周期短，維修工作量大，受單元斷口的電壓限制，發展特高壓等級有困難等。