高压断路器及其操动机构检修 - 图文

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高压断路器 及其操作机构检修

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前 言

断路器检修实习是中等专业学校电力类专业的主要专业实习项目

之一，充分掌握相关的专业知识和专业技能是该类专业教学大纲的重点要求。根据我校专业课程和设备的实际情况以及分校的教学指导，特编写了这本《断路器检修实习》教材。

本教材着重从实际设备的结构原理、检修工艺要求及设备的故障

缺陷处理着手，理论够用即可，重点在以基本检修的培养为主，尽可能提高学生的动手能力，未将来的就业、工作奠定坚实的实践基础。

本教材可作为电力类专业的《断路器检修实习》教材，也可用于

为相关工种的技能培训教材。

本教材由山东省电力学校胡晓鹏编写，高洪雨审稿。

由于编写时间紧迫，编者水平有限，在编写中难免有疏误之处，

恳请读者、教师及有关人员提出宝贵意见，并在教学实践中进行补充和调整，使其更加完善，为提高我校的教学质量发挥积极的作用。

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目 录

第一章 高压断路器及操作机构...............................5 第一节 高压断路器概述.....................................5

第一单元 高压断路器主要作用.......................................5 第二单元 高压断路器基本结构.......................................5 第三单元 高压断路器主要组件结构原理...............................8 第四单元 高压断路器操动机构.......................................12

第二节 高压断路器的参数及常用术语.........................16

第一单元 高压断路器主要参数.......................................16 第二单元 高压断路器常用术语.......................................20

第三节 高压断路器的分类及特点.............................22

第一单元 油断路器.................................................22 第二单元 压缩空气断路器...........................................24 第三单元 真空断路器...............................................25 第四单元 SF6断路器

第五单元 SF6全封闭组合电器........................................31

第四节 操动机构的分类及特点...............................35

第一单元 对断路器操动机构的要求................................... 第二单元 操动机构的种类及特点.....................................

第二章 真空断路器......................................... 第一节 真空及特点.........................................

第一单元 真空及真空度............................................. 第二单元 真空间隙的绝缘性能....................................... 第三单元 影响真空间隙击穿电压的主要因素........................... 第四单元 真空电弧的特点...........................................

第二节 真空断路器概述.....................................

第一单元 真空断路器的特点.........................................

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第二单元 真空断路器的过电压....................................... 第三单元 真空灭弧组成结构......................................... 第四单元 真空断路器的原理......................................... 第五单元 真空断路器的寿命.........................................

第三节 真空断路器的操动机构...............................

第一单元 真空断路器操动机构的分类................................. 第二单元 两种操动机构的比较....................................... 第三单元 各型真空断路器的主要技术参数.............................

第三章 真空断路器检修..................................... 第一节 真空断路器的维修与安装调试.........................

第一单元 真空断路器的检修周期、项目及准备工作..................... 第二单元 真空断路器的平时检查维修项目............................. 第三单元 检修前的准备工作......................................... 第四单元 机械参数的调整........................................... 第五单元 真空灭弧室真空度的测度................................... 第六单元 真空断路器使用中应注意的几个问题.........................

第二节 ZN28-10型真空断路器及CD17型电磁操动机构检修.........

第一单元 ZN28-10型真空断路器的结构及工作原理...................... 第二单元 CD17型操动机构和工作原理................................. 第三单元 ZN28-10型真空断路器的检查、维修与调整.................... 第四单元 CD17型电磁操动机构的检修................................. 第五单元 断路器本体调试........................................... 第六单元 故障处理.................................................

第三节 CD10型电磁操动机构检修.............................

第一单元 CD10型电磁操动机构组成及工作原理........................ 第二单元 CD10型电磁操动机构检修.................................. 第三单元 CD10型电磁操动机构的常见故障及处理......................

第四节 CT8型弹簧操动机构检修.............................

第一单元 CT8型弹簧操动机构的结构及工作原理.......................

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第二单元 CT8型弹簧型电磁操动机构特点.............................. 第三单元 CT8型弹簧型电磁操动机构检修.............................. 第四单元 CT8型弹簧操动机构常见故障及处理..........................

附录

1. 常见断路器型号及其主要生产厂家................................... 2. ZN28-10断路器检修实习工具清单一览表............................. 3. 电气常用就旧图形符号对照表...................................... 4. DB8001 使用说明书............................................... 5. DM5000 使用说明................................................. 参考为献

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第一章 高压断路器及操动机构

第一节 高压断路器概述

断路器是能开断、闭合和承载运行状态的正常电流，并能在规定时间内承载、闭合和开断规定的异常电流（如短路电流）的电器设备，通常也称为开关。IEC标准的定义是：所设计的分、合装置应能关合、导通和开断正常状态电流，并能在规定的短路等异常状态下，在一定时间内进行关合、导通和开断。

通常将额定电压为3kv及以上主要用于开断或闭合电路的高压电器称为高压断路器。本章将主要介绍高压断路器的有关问题。

在电力系统中，高压断路器同发电机、变压器、路线等一样，都是电力系统中的重要设备。

第一单元 高压断路器主要作用：

1、在正常的闭合状态时应为良好的导体，不仅为正常电流，且对规定的短路电路也应能承受其发热和点动力的作用而可靠地接通。

2、对地及断口间具有良好的绝缘性能。

3、在闭合状态的任何时刻，应能在不发生危险过电压的条件下，在尽可能短的时间内开断额定电流以下的电流。

4、在开断状态的任何时刻，应能在断路器触头不发生熔焊的条件下，在短时间内安全地闭合规定的短路电流。

断路器的工作特点是：瞬时的从导通状态变为绝缘状态或者瞬时的从绝缘状态变为导通状态。

总之，高压断路器在电力系统中起了两方面的作用：一是控制作用，即根据电网运行的要求，将一部分电器设备或线路投入或退出运行状态，转为备用或检修状态；二是保护作用，即在电气设备或线路发生故障时，通过继电保护及自动装置动作断路器，将故障部分从电网中迅速切除，保护电网的无故障部分得以正常运行。

第二单元 高压断路器基本结构

一、 高压断路器的基本结构

尽管高压断路器类型很多、结构比较复杂，但总体上均可分为如图1—1所示的几个部分。

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1、开断元件

由断路器的动、静触头以及灭弧室、载流回路、均压电容以及辅助切换装置（包括辅助触头和并联电阻）等组成。

它是断路器的核心元件，控制、 保护等方面的任务都需由它来完成。

其他组成部分都是配合开断元 件，为完成上述任务而设置的。

2、支撑绝缘

由绝缘子、瓷套或其他材料的绝 缘件组成。

用来支撑断路器的器身，把处于 高电压为的开断元件与地点位部件在 电器上隔绝，确保其对的绝缘，承受 断路器的操作力与各种外力。

3、传动元件

由各种连杆、齿轮、拐臂或空气管道等组成。

将操作指令及操作传递给开断元件的触头和其他部件的中间环节。 4、底座

是整台断路器基础，一般指断路器的底座、底架或罐体。 用来支撑和固定断路器。 5、操动机构

由电磁、弹簧、液压、气动及手动、电动机等各类操动机构的本体和配件组成。

向开断元件的分、合操作提供能量，并实现各种规定顺序的操作。

底 座 图1—1 断路器组成的逻辑框图

开断元件 支撑绝缘传动元件 操动机构 二、 对断路器的工作要求

断路器是电力系统中的控制设备，而电力系统的运行状态是多种多样的，并且其负荷状态也是经常变化的。因此，对断路器的总体要求是，不论电力系统处在什么状态，不论遇到什么样的负荷情况，断路器都能有效地关合和断开所控制的线路和设备。断路器常开断的负荷有：空载长线、电容器组、空载变压器、高压电动机、电抗器、电缆线路等。由于断路器所开断的负荷不同，对其要求也不相同。

1、对开断一般性短路故障的要求是，能够可靠、快速地切断故障，并能进行重合闸。

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2、对开断空载变压器和高压电动机的要求是，不致引起过电压而导致套管，瓷瓶的闪络，以致演变成灭弧室炸裂和断路器爆炸。

3、对开断空载长线的要求。断路器投、切空载长线是一种常规的操作。该操作对电网的安全运行极为重要。据不完全统计，20年来，我国220KV电网因切断空载长线引起的各种事故达15次，其中有断路器爆炸、外绝缘对地闪络、灭弧室内络、变压器首端匝间绝缘击穿等。为使断路器能有效地切断空载长线，要求切断时电弧无重燃，金属性短路的时间要小。

4、对于开断电容器组的要求。运行试验证明，断路器投、切电容器组时，虽然容性电流不大，但在操作中将产生过电压，常引起断路器、避雷器爆炸，瓷瓶对地闪络，电容器击穿等。因此，要求断路器在切断电容器时，无电弧重燃，在母线上不引起操作过电压。

三、高压断路器的产品和含义

第一位字母代表断路器类别：S-少油 第七位数字代表额定断

D--多油；K--压缩空气；L—六氟化硫 流容器（MVA）

Z—真空；Q—产气；C—磁吹 第六位数字代表额定电流（A） 第二位字母代表安装地点 N—户内；W—户外

第三位数字为设计序号，代表不同的系列 第五位字母代表补充工作特性

G—改进型；F—分相操作 第四位数字代表额定电压（KV）

第五位的工作特性还有其它内容，即：

K—有快速分闸设置 Z—有重合闸装置 H—带限流电阻

X—带操动机构箱 T—有脱扣器 W—防污型

高压断路器的型号较多，国产断路器的型号，根据国家技术标准的规定，采用统一的字母（汉语字母拼音）和数字混合编制如下：

例1 SN4-20G∕8000 3000代表：改进型户内少油式断路器，设计序号4，额定电20KV，额定电流8000A，额定断电容量3000MVA。

例2 KW4-300∕1500 15000代表：户外压缩空气断路器，设计序号4，额定电压330KV，额定电流1500A，额定断电容量15000MVA

例3 LW7-220W∕3150 15000代表：户外六氟化硫断路器，设计序号7，额定电压220KVA，额定电流3150A，额定断电容量15000MVA。

例4 ZN5-10∕1000 20代表：户内真空断路器，设计序号5，额定电压10KV，额定电流1000A，额定开断电流20KA。

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第三单元 高压断路器主要组件结构原理简介

一、灭弧装置

为了提高断路器的开断性能，断路器均设有灭弧装置，最主要的部分是是灭弧室。从灭弧能量的来源分，灭弧室可分为自能式和外能式两种。主要利用电弧本身能量来熄弧的灭弧室称为自能式灭弧室，其开端性能与被开断电流的大小有关，在其额定开断电流内，被开断的电流越大，电弧的能量就越大，燃弧时间越短；开断电流越小时，灭弧能力越差，燃弧时间反而越长。主要利用外部能量来灭弧的灭弧室称外能式灭弧室，在开断大电流或小电流时，外部提供的灭弧能量基本相同，因此燃弧时间比较稳定。

从吹弧方向来分，灭弧室又有横吹和纵吹两种。灭弧介质的吹弧方向基本与电弧轴向平行的灭弧室叫纵吹灭弧室。灭弧介质的吹弧方向基本与电弧轴向垂直的灭弧室叫横吹灭弧室。

二、高压断路器的绝缘结构

高压断路器的绝缘结构由导电部分对地、相间和断口绝缘三部分组成。少油、

空气和瓷柱式SF6断路器等得对地绝缘主要由支柱或支持瓷套、绝缘拉杆及相应的液体、气体介质所构成。多油断路器和落地罐式SF6断路器的对地绝缘包括套管、绝缘拉杆和液体、气体介质。共箱式断路器的相间绝缘主要是变压器油或SF6气体，而分箱式断路器的相间绝缘为空气绝缘介质。

断口绝缘包括液体或气体绝缘介质以及相应的灭弧绝缘筒及瓷套等。

三、高压断路器导电触头

操作时相对运动而能力、合或滑动的两个导体叫触头，有时将触头称为可作相对运动的电接触连接。

导电触头按功能分有主触头、弧触头、控制触头和辅助触头。

主触头是指开关主回路中的触头，在合闸位置承载主回路电流。弧触头是指在切合电路时，能耐受电弧作用的触头，在有的断路器中，主触头也兼作弧触头。

（一）按触头所处的位置分为：

1、静触头，即在分、合闸操作时固定不定的触头。 2、动触头，在分、合闸操作中运动的触头。

3、中间触头，主要是指在分、合闸操作过程中与动触杆一直保持接触的滑动触头

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（二）按触头的实用结构可分为：

1、对接式（端接式）触头，其特点是结构简单，加工方便，但没有自清洗作用，接触电阻不稳定，合闸时易弹跳，检修时调整工作量较大。

2、梅花形（玫瑰形）触头，它是线接触触头，有自清洁作用，接触电阻稳定，电动稳定性好，不会出现合闸弹跳，但结构比较复杂，加工量大。

3、指形触头（片状触头），有自清洁作用，不会产生触头弹跳，电动稳定性好，适应于额定电流较大的断路器中，但不易构成灭弧触头。

4、滚动式触头，只适合用作中间触头，接触面有自清洁作用。

四、高压断路器机械传动方式和变直结构

1、传动方式有： （1）杠杆传动； （2）四连杆传动；

（3）齿轮（包括蜗轮传动）传动； （4）链条轮或凸轮传动；

为了将操动机构以及传动结构所输出的部分、合闸操作的弧形运动变为动触杆的直线运动，就必须经过变直结构进行转换。

2、常用的变直结构有： （1）有导向的变直结构

又称曲柄----摇杆结构，它是利用导向装置使导电杆做直线运动，从结构上可分为带推杆和带拉杆的结构，分别在DW8--35、SN10--10和SW4--110∕220等断路器中采用。

（2）无导向的变直结构

从结构原理上可分为准确椭圆和近似椭圆变直结构，前者在DW1—35和SW6--110∕220型断路器中采用，后者在DW2—35和SN4—10型等断路器中采用。

（3）混合式变直结构，结构上综合了椭圆变直结构和有导向变直结构的原理。

五、密封圈的行式

1、平板型密封圈

它是依靠其轴向被压缩而产生径向扩展，利用材质固有弹性而形成的密封面，其特点是结构简单，适用于瓷套对瓷套、瓷套对金属法兰和金属法兰之间的平面静密封。

2、O形密封圈

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即可以做端面、侧面静密封

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又可做滑动密封，O形密封圈的密 封性能与密封面的加工精度和压缩 量等因素有关，结构上应设有定位 槽。

3、平板饿O形组合式密封垫

她包括带一条O形的密封结 构和带多条O形的密封结构，具有 O形和平板形密封的特点， 如图1—2所示。

图1—2 一条O条密封垫及多条O条密封垫 1-几座 2-环 3-V型圈 4-压环 5-活塞杆

图1—3 V型密封圈用作单向密封

图1—4 两组背对背V型密封圈 1-弹簧 2-密封面 3-盖板 4-轴 5-骨架

图1—5 轴用骨架油封结构

4、V型密封圈

适用于转动或轴向滑动的密封部位，若用做单向密封，一般由3只组成，如图1—3所示，它不是主要利用橡胶本身的塑性和压塑量起密封作用，而是利用被密封的介质（油或气体）的压力对唇口上的作用起密封效果，对于受高压力作用的密封部位，装配时，V型方向一定要朝向受高压力作用的一侧，不能装反。对于双向密封部位，如液压结构储压筒活塞上的密封面，一侧是高压油，另一侧是高压氮气，这时就必须由两组背对背V型密封圈组合使用，如图1—4所示。

5、轴用骨架油封

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如图1—5所示，油封与转动轴之间形成一个菱角形密封面，密封接触压力一方面靠橡胶的弹性，另一方面靠箍紧弹簧的作用力。结构上，密封圈被紧密配合地压入封盖内而形成静态密封。

6、自调芯轴向油封

1-基座 2-封面 3-弹簧 4-盖板

1-接头 2-卡套 3-螺帽 4-管子

图1—6 自调芯轴向油轴结构 图1—7 卡套接头结构

如图1—6所示，油封上具有两道唇口形状的密封面，每道密封唇口与骨架油封相似。其密封唇口部分与轴芯具有一定自调芯能力，可补偿由于零件加工误差而形成的不同心，性能上比骨架油封优越。

7、卡套接头密封

卡套接头结构如图1—7所示，它是由接头、卡套螺帽和管子组成。 拧紧螺帽时，卡套受到接头内部锥面挤压产生变形，其刃口切人管子璧内形成一圈密封线，能获得可靠地密封性能，又能防止管子轴向位移。

卡套接头的密封部分包括卡套刃口嵌入管子内壁上的接合面和卡套与接头内锥面的接触面，后者在卡套装配后，卡套被轴向挤压，使其挤紧接头的锥面上，从而形成一道密封线。卡套装配后，一定要保证图中t1、t2、t3三处都留有1～2mm的间隙，即当拧紧螺帽时，使管子连同卡套在接头中尚有轴向前进的余地。

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第四单元 高压断路器操动机构

一、操动机构的产品型号含义

操动机构产品型号的组成，采用如下格式：

1

2 3 4 5 特征数字 派生标志 设计序号 结构形式 产品名称

第一位用拼音字母表示操动机构（即C）。 第二位用拼音字母表示传动结构类型。 如：S—手动 D—电磁 J—电动机

T—弹簧 Q—气功 Y—液压 Z—重锤 第三位用数字表示设计序号。

第四部分代表最大合闸力矩或其他特征标志。

二、操动机构的组成

1、合闸结构

即能量转换部分，对于电磁操动结构是合闸电磁铁及相应组件；对于弹簧操动机构，是指蓄能弹簧和相应的蓄能机构以及合闸脱扣装置等元件；对于液压操动机构是指油泵、储压筒、合闸阀及合闸电磁铁等部件。

2、保持结构

对于机械传动式操动机构是指维持支架或其他维持装置；对于液压操动机构，是指保持阀及相应的高压油补充回路。

3、分闸机构

是指能快速脱扣分闸的结构。对于机械式操动机构，是指分闸脱口装置及相应的连杆系统；对液压或气动操动机构，是指分闸阀及相应的阀系统。

4、输出装置

它是指电磁、弹簧操动机构的主轴或液压、气动结构的活塞杆等。 5、辅助设备

主要是由辅助开关、中间继电池、接触器等辅助元件组成的信号和保护回路。

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三、操动机构逻辑框图

操动机构的组成逻辑框图如图1—8所示，包括如下及部分。

能源 操动机构 传动机构 提升机构 触头 分合命令 分合指示 分合指示 缓冲器 图1—9 操动机构逻辑框图

1、提升机构

它是断路器内的传动装置。其作用是通过传动机构传递过来的能量，带动断路器的导电杆的运动，从而使断路器的触头分断或者接通。

2、缓冲器

其作用是，在高压断路器的合闸活分闸过程中，在某些特定的位置，要求有规定的速度。例如，当行程终了时，要求机构要于稳定停止；在分闸过程中，当达到最大速度时，必须对运动机构制动，以减小冲击。缓冲器或称缓冲装置，则为机械制动元件，其主要作用是吸收机构运动的功能，使机构从高速运动状态平稳地到静止状态。

缓冲器共有油缓冲器、弹簧缓冲器和橡胶垫缓冲器三类。其中，前两类应用于断路器内部，后一种应用于断路器的操动机构。

四、高压断路器的发展

随着电力系统运行电压的提高和断路器容量的不断扩大，对断路器的断流和灭弧性能提出了更严格的要求，出现了不同原理、多种形式的断路器，如：多油断路器、少油断路器、真空断路器、SF6断路器、SP6断路器、SP6气体绝缘金属铠装全封闭组合电器（GIS）等，随着科技的发展，新原理、新材料、新工艺的应用和制造水平的提高，性能优越的断路器的应用将越来越广泛，如表1—1、表1—2所示。

从上述表1—1及表1—2中可看出：

（1）少油断路器全面减产。126kV少油断路器减少20.37%；72.5kV少油断路器减少60%；40.5kV少油断路器减少72.85%（比上年减少534台）；10kV少油断路器减少57.65%（比上年减少4247台）。少油断路器产量的逐年减少，反映了高压开关设备无油化为大势所趋。

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表1—1 1988、1989年在同一电压等级中各类断路器所占比例（%）

电压（KV） 550 363 年份

252 126 72.5 40.5 24 12 27.5∕55 1988 1989 1988 1989 1988 1989 1988 1989 1988 1989 1988 1989 1988 1989 1988 1989 1988 1989

SF6断路器 100 100 100 100 84.10 81.68 58.32 66.76 16.06 89.64 30.40 47.29 78.85 60 7.58 9.91 少油断路器 多油断路器 真空断路器

15.9 1 8.32 41.68 33.24 83.94 10.36 10.99 3.38 21.15 40 8.82 3.69 27.99 19.09 3.89 2.96 30.63 30.25 79.7 83.44 100 100

表1—2 1999年各类断路器产品产量

产量 电压kV 类别

550 363 252 126 72.5 40.5 24 12 27.5∕55

SF6断路器（台） 42 38 767 1209 398 2787 15 8373 （11） （40） （660） （1058） (22) (2028) (41) (6334)

少油断路器（台）

多油断路器（台）

真空断路器（台）

密封式组合电器 GIS(间隔) 敞开式组合 电器（组） 金属封闭开关 设备（台）

1 42 645 25 （5） （8） （94） （450） 34 60 （2） （27）

3775 72219 （3936） （66704） 172 602 46 199 10 3120 （125） （756） （115） （733） （11） （7367） 1125 2496 （1867） （3247） 1783 70463 342 （2043） （66228） （423）

住 （ ）内的数字为1998年208个企业高压断路器产量的统计数据

（2）、多油断路器。40.5kV多油断路器1999年产量下降12.73%；12kV多油断路器产量下降23.13%；40.5kV多油断路器产量下降是受户外SF6和户外真空断路器反发展的影响；12kV多油断路器产量下降是真空和SF6柱上断路器的迅速发展和普及的必然结果。

（3）、12kV真空断路器比1998年增长6.39%，增长幅度远小于上年的32.65%（16300台），且其真正增长的是户外真空断路器（柱上真空断路器）。

表1—1为1998、1999年不同电压等级中各类断路器所占的比例。

从表中可以看出，1999年度除252kV等级外，少油断路器所占比例均大幅度减少；40.5kV级真空断路器所占比例基本与上年持平，SP6断路器所占比例增加明显（比上年增长16.89%），少油和多油断路器所占比例减幅较大；在12kV产品中只有少油断路器减幅较大（减少5.13%），其余产品变化较小。

由表1—2可以看出，SP6断路器市场中压产品增幅稍大，高压产品数量比较稳定；少油断路器252kV增长纯属特制，其余电压等级都在减少。

对六种特性断路器的性能列出22项分别进行对比，如表1—3所示。

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因此，需要研制断口电压更高，开断电流更大，全开断时间更短的SF6断路器。

2、力求减少断路器的操作功，研制简单可靠免维护的操动机构应为首选，伴随着断路器开断性能的不断提高，断路器对操作功的需求也随之相应变化，由原来要求大操作功率变为小操作功率，又功率大的液压机构变为小功率的气动及弹簧机构，特别是弹簧机构更受用户青睐。因为气动和液压机构的密封问题很难解决，泄压和渗漏始终成为影响断路器可靠性的主要障碍。而弹簧机构则结构简单、直观、无泄漏问题、维护量少、维护费用低，相对其他类型操动机构具有较高可靠性。

从南京供电局的统计看出，在110kV、220kV使用的52台瑞士SE公司产的HGF系列开关，从安装投运到统计的3年多时间，从未发生故障及异常，其操作机构是弹簧操作机构；与其不同的是使用气动机构及液压机构则占总故障次数的54.4%。

另从下列表1—5、表1—6也可看到弹簧机构的运行可靠性明显高于气动机构和液压机构。

表1—5 断路器及其配用机构的故障情况

故障情况 断路器及配用机构 110SW4-220CT6XC弹簧机构 110SW6-220CY3液压机构 110SW2-220CY5液压机构 故障率 ［次／(百台·年)］ 0.5 0.75 分 配 比 例 断路器 86 15 操动机构 14 85 0.7 18 82

表1—6 机构故障情况

断路器额定电压 （kV） 400 250 机构运行台数 气动 87 131 液压 96 216 弹簧 47 100 机构故障台数 气动 26 31 液压 29 16 弹簧 2 0 机构故障率(%) 气动 29.8 23.6 液压 30 7.3 弹簧 4.2 0

3、开发研制具有在线监测功能的SF6断路器

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随着管理方式的改变，使用户在设备运行的状态或者在不拆卸设备的情况下，能用简单而又确切的办法，检测到断路器内部状态和及时发现内部缺陷是十分重要的事，因为SF6断路器都在高压、大容量的电网中使用，能够及时发现缺陷，避免事故发生将会带来可观的经济效益和避免不良的社会影响。而目前虽然大量使用了SF6断路器，但检测的数据太少，调试的技术水平也不高，对SF6断路器重要性能的测试，现场根本无法进行，如：断路器机械动作特性的实验等，对使用的SF6断路器的状态处于心中无数的状态。因此开发研制具有能监测、自动记录、异常告警的在线监测装置，诸如SF6气体压力、液压，分合闸线圈的电流，行程，包括触头速度和触头运动的波形图、泵的运转时间、操作次数、触头和喷嘴的磨损等是势在必行。

4、国内制造厂家要审时度势、摆正位置，扬长避短，开发特色产品 我国的断路器制造行业，在经历了从小到大的过程中，经过引进、消化吸收和创新的过程，已经步入了不仅能够满足国内电力建设需要而且可以走出国门，具有一定的竞争能力，但是与先进国家相比，还有相当差距。最明显的是国产件的材质性能差且不稳定，不能达到原设计要求而降低了产品质量。其次是加工工艺水平不够，精度和配合性差，突出表现在操动机构的零部件上，工艺粗糙、？件有砂眼，焊件有缝隙，导致阀门关闭不严、漏气、漏油成为国产SF6断路器的质量通病，严重影响了产品质量和产品荣誉。我国断路器制造行业要在现在的基础上，加紧改制加强管理，狠抓产品质量，开发出具有各厂特色的品牌产品，发挥自己的优势，扬长避短。如果国产设备质量上不去，则进口设备备品备件困难的劣势便会突出的现露出来，国产设备的竞争能力便会更上一层楼。

第五单元 SF6全封闭组合电器

GIS 是英文 “Gas Insulation Switchgear”的缩写， 中文可译为“气体绝缘开关装置”，通常也称“全封闭组合电器”或“封闭式组合电器”。它是由断路器、隔离开关、接地（快速）开关、互感器、避雷器、母线(单相或三相)、连接管和其他过渡元件(电缆接线盒、出线套管、与变压器的连接结构)等多种高压电器组合而成的成套装置，它的基本结构是以金属筒为外壳，将上述高压电器和绝缘件封闭在金属筒内部并充入一定的压力的SF6气体作为绝缘和灭弧介质。根据电气主接线的要求，可以选用上述电器通过适应的连接方式以组成所需的GIS。

上述各元件的辅助回路，分别集中配置在各单元的就地控制箱中。各元件相互连接成为一个整体，承担电能的传输任务。具有控制、计量和保护等多种功能，并有体积小、安全可靠性高、环境适应性好、维护工作量少等优点，在人口密集城市的变电站和水电站的高压配电装置中，颇受欢迎。

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自1976年世界上第一套GIS投运成功至今，它的应用范围以普及到35kV至800kV各个电压领域。根据其功能的不同，它可分为进（出）线单元。母线联络单元，分段单元、计量单元、保护单元等。各个功能单元按其执行任务的需要而配置断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器……等而组成不同的功能间隔，它们可组合成一个大型变电所或发电厂的升压站。

由于GIS中充有的SF6气体起着灭弧、绝缘和传热等多种作用，所以应根据各元件的任务不同、合理的确定其中SF6气体的压力。在断路器中主要根据灭弧的

图1—14 GIS气隔单元的划 图1—15 盆式绝缘子外形图

要求确定，在其他各元件中SF6气体的 主要作用是绝缘，根据绝缘要求确定

GIS中绝缘子多采用锥形绝缘子， 因为锥形绝缘子表面爬距大，机械强

压力。 度高，能承受一侧为真空、另一侧气

按照气体压力的不同，GIS可划 压很高时的压力差。但由于锥形绝缘 为几个气隔单元。气隔单元的划分，应 保证运行的灵活性和检修的安全，而且 单元数应尽量少。根据检漏的要求，还 应将同一压力的气隔单元划分为若干个 小的气隔单元，如图1—14所示

子表面场强分布不均匀，且裙边易积灰 而遭受污染，会导致产生局部放电，所 以现在都使用性能更好的盆式绝缘子。 盆式绝缘子无裙边结构，且系用钢模真 空浇注，表面很光滑，抗尘埃污染能力

高，场强分布也较均匀。其外形见图1—15。

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整个GIS划分为若干气室，如图1-14所示。每个气室都装有充放气接口和气体密度检测仪表。为了安全起见，除了大容积气室和母线之外，通常每个气室都装有压力释放仪表。此外，在适应的位置还装设有波纹管，以减小因温度变化或安装误差所引起的机械应力。每台GIS配有单独的控制屏。

一、SF6全封闭组合电器的特点

1、占地面积小，突出优点是小型化和大幅度节省占地面积。

由于采用SF6气体作为绝缘介质，导电体与金属壳体(地电位)之间的绝缘距离大为缩小，因此GIS的占地面积和安装空间只有相同电压等级常规电器的百分之几到百分之二十左右。电压等级越高，占地面积比例越小(如500kV等级该比例仅为2.4%，110kV和220kV等级约为5%～7%)。

2、避免污染和高海拔的影响。

全部电器元件都被封闭在接地的金属壳体内，带电体不暴露在空气中(除了采用架空引出线的部分)，运行中不受自然条件的影响，其可靠性和安全性比常规电器好的多，所以可使用在严重污秽的地区或高海拔地区。

3、维护工作量小，检修周期长。

SF6全封闭组合电器制造精密。SF6气体的泄漏指标一般每年为1%，补气周期为5～10年一次；不需要定期清扫绝缘子，维护工作量大为减少。由于SF6的化学性质非常稳定，在电弧高温作用下也很少分解，所以，断路器触头在SF6气体中没有氧化问题。电弧压降特别低、电弧能量小，因而在开断过程中，触头烧损轻微。可长期连续使用，检修周期很长，可达10～20年一次。封闭电器的运行维护工作主要是监视SF6气压，平时除正常倒闸操作外，几乎不需要维护工作量。SF6全封闭组合电器是制造厂成套供应，安装十分方便。

4、运行安全、可靠性高。

SF6是不燃烧气体，没有火灾危险，开断电弧时气体被电弧引起的压力上升缓慢，且幅度小，因而一般没有爆炸危险。而常规电气则有可能发生火灾和爆炸。全封闭组合电器外壳屏蔽接地，没有触电危险，也不会发生电晕干扰和静电感应等问题。

因为SF6气体是不燃不爆的气体，所以GIS属防爆设备，适合在城市中心地区和其他防爆场合安装使用。

5、GIS主要组装调试工作已在制造厂内完成。

现场安装和调试工作量较小，因而可以缩减变电所安装周期 6、GIS设备结构比较复杂，要求设计制造安装调试水平高。

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