高壓斷路器（或稱高壓開關）它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且當系統發生故障時通過繼電器保護裝置的作用，切斷過負荷電流和短路電流，它具有相當完善的滅弧結構和足夠的斷流能力，可分為：油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、六氟化硫斷路器（SF6斷路器）、壓縮空氣斷路器、真空斷路器等。
基本介紹
- 中文名：高壓斷路器
- 外文名：High voltage circuit breaker
- 學科：電力工程
- 領域：工程技術
選用指南,一般原則,正常工作,短路穩定,環境條件,施工安裝,常用標準,測試功能,特點,技術指標,用途介紹,作用,工作性能,主要結構,常見故障,接線方式,斷路器的運行監督,
選用指南
一般原則
為保證高壓電器在正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的安全，高壓電器應按下列條件選擇：
① 按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、機械荷載等選擇；
② 按短路條件包括短時耐受電流、峰值耐受電流、關合和開斷電流等選擇；
③ 按環境條件包括溫度、濕度、海拔、地震等選擇；
④ 按承受過電壓能力包括絕緣水平等選擇；
正常工作
①按工作電壓選擇選用的高壓電器，其額定電壓應符合所在迴路的系統標稱電壓，其允許最高工作電壓Umax不應小於所在迴路的最高運行電壓Uy，即Umax ≥ Uy。
② 按工作電流選擇高壓電器的額定電流In不應小於該迴路在各種可能運行方式下的持續工作電流Ig，即In ≥ Ig。
短路穩定
① 短路穩定性校驗的一般要求
② 短路電流的熱效應
③ 短路穩定性校驗
環境條件
① 選擇電器的環境溫度
② 選擇電器的環境濕度
③ 高海拔對高壓電器的影響
④ 地震對高壓電器的影響
施工安裝
1、電力系統的細節，即系統標稱電壓和最高運行電壓、頻率、相數和中性點接地的詳情。
2、運行條件，包括最低和最高周圍空氣溫度，後者是否高於額定值；海拔是否超過1000m；以及可能存在或出現的任何特殊條件，例如過度地暴露在水蒸氣、濕氣、煙霧、爆炸性氣體、過量的灰塵或含鹽的空氣中的條件。
3、斷路器的特性。
① 極數；
② 戶內或戶外；
③ 額定電壓；
④ 額定絕緣水平；
⑤ 額定頻率；
⑥ 額定電流；
⑦ 額定線路充電開斷電流（如果採用）；
⑧ 額定電纜充電開斷電流（如果採用）；
⑨ 額定單個電容器組開斷電流（如果採用）；
⑩ 額定背對背電容器組開斷電流（如果採用）；
額定電容器組關合涌流（如果採用）；
額定小感性開斷電流（如果採用）；
額定短路開斷電流和電壽命；
首開極因數；
額定出線端故障瞬態恢復電壓；
額定近區故障特性；
額定短路關合電流；
額定操作順序；
額定短路持續時間；
額定失步開斷電流（如果採用）；
額定開斷時間；
在特殊要求下規定的型式試驗（人工污穢和無線電干擾試驗）；
操作頻率；
其他，如額定時間參量，異相接地開合特性。
4、斷路器操動機構及其專用附屬裝置的特性。
① 操作方式：手力或動力的；
② 備用的輔助開關的數量和型式；
③ 額定電源電壓和額定電源頻率。
5、有關壓縮空氣的使用要求和壓力容器的設計與試驗要求。
可以對高壓斷路器檢測機構有蘇州電器科學研究院、西高所、武高所等！
常用標準
GB 10963-1989|家用及類似場所用斷路器GB 14048.2-1994|低壓開關設備和控制設備 低壓斷路器
GB 16916.1-1997|家用和類似用途的不帶過電流保護的剩餘電流動作斷路器(RCCB) 第1部分：一般規則
GB 16916.21-1997|家用和類似用途的不帶過電流保護的剩餘電流動作斷路器(RCCB) 第2.1部分：一般規則對動作功能與線路電壓無關的RCCB的適用性
GB 16916.22-1997|家用和類似用途的不帶過電流保護的剩餘電流動作斷路器(RCCB) 第2.2部分：一般規則對動作功能與線路電壓有關的RCCB的適用性
GB 16917.1-1997|家用和類似用途的帶過電流保護的剩餘電流動作斷路器(RCBO) 第1部分：一般規則
GB 16917.21-1997|家用和類似用途的帶過電流保護的剩餘電流動作斷路器(RCBO) 第2.1部分：一般規則對動作功能與線路電壓無關的RCBO的適用性
GB 16917.22-1997|家用和類似用途的帶過電流保護的剩餘電流動作斷路器(RCBO) 第2.2部分：一般規則對動作功能與線路電壓有關的RCBO的適用性
GB 1984-1989|交流高壓斷路器
GB 4876-1985|交流高壓斷路器的線路充電電流開合試驗
GB 7675-1987|交流高壓斷路器的開合電容器組試驗
測試功能
（1）合（分）閘順序 | （2）合（分）閘最大時間 |
（3）三相不同期 | （4）同相不同期 |
（5）合（分）閘時間 | （6）動作時間 |
（7）彈跳時間 | （8）彈跳次數 |
（9） 彈跳幅度 | （10）行程 |
（11）開距 | （12）超行程 |
（13）過行程 | （14）剛合（分）速度 |
（15）最大速度 | （16）平均速度 |
（17）金短時間 | （18）無流時間 |
（19）電流波形曲線（動態） | (20) 時間行程速度動態曲線(ms) |
(21) 時間速度行程動態曲線(mm) |
單位均為: 時間ms 速度 m/s 距離 mm
特點
1、可做電動操作和手動操作；
2、適合500KV電壓等級以內各種高壓斷路器的機械動特性測試；
3、可實測行程和自定義行程；
4、能夠實現斷路器的單合、單分、合分、重合、重分操作；
5、接線方便，操作簡單，操作時只需一次合（分）動作便可得到合（分）全部數據，可選擇保存50組數據，提供後期查詢和上傳電腦永久保存，也可現場調閱列印所有數據及運動曲線圖；
6、採用漢字提示以人機對話的方式操作；
7、數據準確，抗干擾性強，體積小，重量輕，美觀大方；
8、機內配有時鐘電路，可顯示當前年、月、日、時、分、秒，即使斷電，也能自動保存設定數據及測試數據；
9、機內帶有延時保護功能，斷路器動作後能自動切斷動作電源，很好的保護了斷路器設備和高壓開關測試儀；
10、儀器內置直流電源,可選擇範圍:30-270V/10A),不存在常規整流電源輸出瞬間的電壓跌落，用以試驗開關動作電壓非常精確；
11、能動態地為您分析出斷路器每1ms時間內的、行程、速度之間的關係；
12、可配置上傳軟體，實現電腦存檔和網上查閱，列印。
技術指標
環境組別：屬GB6587.1-1986《電子測量儀器環境試驗總綱》中的Ш組儀器.
型式：攜帶型 包裝：鋁合金箱
尺寸與重量：:
主 機： 440×300×150(mm) 5 (kg)
附 件： 440×300× 80(mm) 3 (kg)
工作電源：AC220V ±10% 頻率：50Hz ±5%
環境溫度：-10°C~40°C 相對濕度：≤85%
絕緣電阻：≤2MΩ
介電強度：電源進線對機殼能承受1.5KV1分鐘的耐壓測試。
時間測試範圍：1~499.9ms 分辯率：0.01ms 精度≤0.1ms
速度測試範圍：15m/s 分辯率：0.01m/s 精度±1%讀數+2個字
行程測試範圍：不限 分辯率：0.01mm 精度±1%讀數+2個字
直流電源選擇範圍: 25-265V/10A 分辯率：1V： 精度≤±1%
用途介紹
高壓斷路器在高壓電路中起控制作用，是高壓電路中的重要電器元件之一。斷路器用於在正常運行時接通或斷開電路，故障情況在繼電保護裝置的作用下迅速斷開電路，特殊情況（如自動重合到故障線路上時)下可靠地接通短路電流。高壓斷路器是在正常或故障情況下接通或斷開高壓電路的專用電器。
斷路器的工作狀態（斷開或者閉合）是由他的操動機構控制的。
高壓負荷開關、高壓隔離開關和高壓斷路器的區別：
1、高壓負荷開關是可以帶負荷分斷的，有自滅弧功能，但它的開斷容量很小很有限。
2、高壓隔離開關一般是不能帶負荷分斷的，結構上沒有滅弧罩，也有能分斷負荷的高壓隔離開關，只是結構上與負荷開關不同，相對來說簡單一些。
3、高壓負荷開關和高壓隔離開關，都可以形成明顯斷開點，大部分高壓斷路器不具隔離功能，也有少數高壓斷路器具隔離功能。
4、高壓隔離開關不具備保護功能，高壓負荷開關的保護一般是加熔斷器保護，只有速斷和過流。
5、高壓斷路器的開斷容量可以在製造過程中做的很高。主要是依靠加電流互感器配合二次設備來保護。可具有短路保護、過載保護、漏電保護等功能。
作用
1、控制作用。根據電力系統運行的需要，將部分或全部電氣設備，以及部分或全部線路投入或退出運行。
2、保護作用。當電力系統某一部分發生故障時，它和保護裝置、自動裝置相配合，將該故障部分從系統中迅速切除，減少停電範圍，防止事故擴大，保護系統中各類電氣設備不受損壞，保證系統無故障部分安全運行。
工作性能
1、額定電壓(標稱電壓)：它是表征斷路器絕緣強度的參數，它是斷路器長期工作的標準電壓。為了適應電力系統工作的要求，斷路器又規定了與各級額定電壓相應的最高工作電壓。對3—220KV各級，其最高工作電壓較額定電壓約高15%左右;對330KV及以上，最高工作電壓較額定電壓約高10%。斷路器在最高工作電壓下，應能長期可靠地工作。
2、額定電流：它是表征斷路器通過長期電流能力的參數，即斷路器允許連續長期通過的最大電流。
3、額定開斷電流：它是表征斷路器開斷能力的參數。在額定電壓下，斷路器能保證可靠開斷的最大電流，稱為額定開斷電流，其單位用斷路器觸頭分離瞬間短路電流周期分量有效值的千安數表示。當斷路器在、低於其額定電壓的電網中工作時，其開斷電流可以增大。但受滅弧室機械強度的限制，開斷電流有一最大值，稱為極限開斷電流。
4、動穩定電流：它是表征斷路器通過短時電流能力的參數，反映斷路器承受短路電流電動力效應的能力。斷路器在合閘狀態下或關合瞬間，允許通過的電流最大峰值，稱為電動穩定電流，又稱為極限通過電流。斷路器通過動穩定電流時，不能因電動力作用而損壞。
5、關合電流：是表征斷路器關合電流能力的參數。因為斷路器在接通電路時，電路中可能預伏有短路故障，此時斷路器將關合很大的短路電流。這樣，一方面由於短路電流的電動力減弱了合閘的操作力，另一方面由於觸頭尚未接觸前發生擊穿而產生電弧，可能使觸頭熔焊，從而使斷路器造成損傷。斷路器能夠可靠關合的電流最大峰值，稱為額定關合電流。額定關合電流和動穩定電流在數值上是相等的，兩者都等於額定開斷電流的2.55倍。
6、熱穩定電流和熱穩定電流的持續時間：執穩定電流也是表征斷路器通過短時電流能力的參數，但它反映斷路器承受短路電流熱效應的能力。熱穩定電流是指斷路器處於合閘狀態下，在一定的持續時間內，所允許通過電流的最大周期分量有效值，此時斷路器不應因短時發熱而損壞。國家標準規定：斷路器的額定熱穩定電流等於額定開斷電流。額定熱穩定電流的持續時間為2S，需要大於2S時，推薦4S。
7、合閘時間與分閘時間：這是表征斷路器操作性能的參數。各種不同類型的斷路器的分、合閘時間不同，但都要求動作迅速。合閘時間是指從斷路器操動機構合閘線圈接通到主觸頭接觸這段時間，斷路器的分閘時間包括固有分閘時間和熄弧時間兩部分。固有分閘時間是指從操動機構分閘線圈接通到觸頭分離這段時間。熄弧時間是指從觸頭分離到各相電弧熄滅為止這段時間。所以，分閘時間也稱為全分閘時間。
8、操作循環：這也是表征斷路器操作性能的指標。架空線路的短路故障大多是暫時性的，短路電流切斷後，故障即迅速消失。因此，為了提高供電的可靠性和系統運行的穩定性，斷路器應能承受一次或兩次以上的關合、開斷、或關合後立即開斷的動作能力。此種按一定時間間隔進行多次分、合的操作稱為操作循環。
主要結構
高壓斷路器的主要結構大體分為:導流部分， 滅弧部分，絕緣部分，操作機構部分。高壓開關的主要類型按滅弧介質分為:油斷路器， 空氣斷路器，真空斷路器，六氟化硫斷路器， 固體產氣斷路器， 磁吹斷路器。
按操作性質可分為:電動機構， 氣動機構，液壓機構，彈簧儲能機構，手動機構。
1、油斷路器。利用變壓器油作為滅弧介質， 分多油和少油兩種類型。
2、六氟化硫斷路器。採用惰性氣體六氟化硫來滅弧，並利用它所具有的很高的絕緣性能來增強觸頭間的絕緣。
3、真空斷路器。觸頭密封在高真空的滅弧室內，利用真空的高絕緣性能來滅弧。
4、空氣斷路器。利用高速流動的壓縮空氣來滅弧。
5、固體產氣斷路器。利用固體產氣物質在電弧高溫作用下分解出來的氣體來滅弧。
6、磁吹斷路器。斷路時， 利用本身流過的大電流產生的電磁力將電弧迅速拉長而吸入磁性滅弧室內冷卻熄滅。
常見故障
按發生頻率排列大致順序：
1、密封件失效故障；
2、動作失靈故障；
3、絕緣損壞或不良；
4、滅弧件觸頭的故障。
接線方式
斷路器的接線方式有板前、板後、插入式、抽屜式，用戶如無特殊要求，均按板前供貨，板前接線是常見的接線方式。
1、板後接線方式：板後接線最大特點是可以在更換或維修斷路器，不必重新接線，只須將前級電源斷開。由於該結構特殊，產品出廠時已按設計要求配置了專用安裝板和安裝螺釘及接線螺釘，需要特別注意的是由於大容量斷路器接觸的可靠性將直接影響斷路器的正常使用，因此安裝時必須引起重視，嚴格按製造廠要求進行安裝。
2、插入式接線：在成套裝置的安裝板上，先安裝一個斷路器的安裝座，安裝座上6個插頭，斷路器的連線板上有6個插座。安裝座的面上有連線板或安裝座後有螺栓，安裝座預先接上電源線和負載線。使用時，將斷路器直接插進安裝座。如果斷路器壞了，只要拔出壞的，換上一隻好的即可。它的更換時間比板前，板後接線要短，且方便。由於插、拔需要一定的人力。因此中國的插入式產品，其殼架電流限制在最大為400A。從而節省了維修和更換時間。插入式斷路器在安裝時應檢查斷路器的插頭是否壓緊，並應將斷路器安全緊固，以減少接觸電阻，提高可靠性。
3、抽屜式接線：斷路器的進出抽屜是由搖桿順時針或逆時針轉動的，在主迴路和二次迴路中均採用了插入式結構，省略了固定式所必須的隔離器，做到一機二用，提高了使用的經濟性，同時給操作與維護帶來了很大的方便，增加了安全性、可靠性。特別是抽屜座的主迴路觸刀座，可與NT型熔斷路器觸刀座通用，這樣在應急狀態下可直接插入熔斷器供電。
斷路器的運行監督
1、每年對斷路器安裝地點的母線短路容量與斷路器銘牌作一次校核。
2、每台斷路器和年動作次數應作出統計，正常操作次數和短路故障開斷次數應分別統計。
3、定期對斷路器作運行分析並作好記錄備查，不斷累積運行經驗，運行分析的內容包括：
（1）設備運行異常現象及缺陷產生的原因和發展規律，總結髮現、判斷和處理缺陷的經驗主此基礎上作事故預想。
（2）發生事故和障礙後，對故障原因和處理對策進行分析，總結經驗教訓。
（3）根據設備及環境狀況作出事故預想。
4、發電廠和供電局每年要檢查斷路器反事故措施執行情況，並補充新的反事故措施內容。
