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朋友们，你知道高压断路器吗？它的构造和原理又是怎样的呢？今天这篇文章，我们就来一同走进它的世界吧！

高压断路器，实质上是一种开关设备，专用于断开或接通电路。它有完善的灭弧装置，因此，不仅能在正常时通断负荷电流，而且能在出现短路故障时在保护装置作用下切断短路电流。

高压断路器（图片来源：网络）

按其采用的灭弧介质可划分为以下几类：

（1）油断路器：

多油的油量多一些，这些油既可以作为灭弧介质，又可以作为绝缘介质。因为油量多、体积大、断流容量小、运行维护困难，现在已被淘汰；

少油的油量较少，仅作为灭弧介质。

（2）SF6断路器：

就是以SF6气体为绝缘介质的断路器。它工作气压较低，且在吹弧过程中，气体不排向大气，而在封闭系统中循环使用。

（3）真空断路器：

“真空断路器”因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名。具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。

室外六氟化硫断路器（图片来源：网络）

高压断路器的型号表示和含义如下图所示：

高压断路器的型号表示和含义（图片来源：网络）

举个例子，现在有一款高压断路器，其型号为SN10-10I。那么根据上图，S指的是少油、N指的是室内，10指的是设计序号，横杠后面那个地方的10表示额定电压为10kV，I代表的是断流容量为300MVA的高压断路器。

那么，高压断路器的基本结构有哪几部分呢？主要由开断元件、支持绝缘体、传动元件、基座以及操动机构构成。其结构如下图所示：

高压断路器的基本结构（图片来源：网络）

开断元件，其主要零部件有主灭弧室、主触头系统、主导电回路、辅助灭弧室、辅助触头系统、并联电阻。其功能是开断及关合电力线路，安全隔离电源；

支持绝缘件，其主要零部件有瓷柱、瓷套管、绝缘管等构成的支柱本体、拉紧绝缘子等。其功能是保证开断元件有可靠的对地绝缘，承受开断元件的操作力及各种外力；

传动元件，其主要零部件有各种连杆、齿轮、拐臂、液压管道、压缩空气管道等。其功能是将操作命令及操作功传递给开断元件的触头和其他部件。

操作机构，其主要零部件有弹簧、液压、电磁、气动及手动机构的本体及其配件。其功能是为开断元件分合闸操作提供能量，并实现各种规定的操作。

室外高压断路器（图片来源：网络）

下面我们来看看高压断路器的技术要求，以及它的一些基本参数：

（一）开断、关合电路方面

1. 开断短路故障

标志高压断路器开断短路故障能力的主要参数是：

额定电压

断路器铭牌上所标明的该断路器正常工作电压的有效值。

对于三相设备，一般是指线电压。

最高工作电压：

其值高出额定电压约15%，如额定电压10kV的断路器，可以长期工作在11.5kV的线电压下。

额定开断电流：

在额定电压下，断路器能够可靠开断的最大电流为额定开断电流。它主要表示断路器熄灭大电流电弧的能力。

额定断流容量：

由于开断能力和额定电压、开断电流有关，因此，通常采用一个综合参数，即以额定断流容量来表示断路器的开断能力。

新的国家标准已取消这一术语，目前直接用额定开断电流表示。

注意：选择断路器时，首先要校核的参数就是断路器开断短路故障电路的能力。

真空断路器（图片来源：网络）

2. 快速开断

标志断路器开断过程快慢的参数是：

开断时间：从断路器接到开断信号到短路电流终止（电弧熄灭）的全部时间。

固有分闸时间：断路器接到分闸命令（分闸线圈通电）开始至触头刚刚分离这段时间。是操动机构动作时间。

燃弧时间：从触头刚分离开始至三相电弧完全熄灭为止。表明断路器灭弧能力的大小。

低速动作断路器＞0.12s

中速动作断路器＝0.08~0.12s

高速动作断路器＜0.08s

其原理如下图所示：

高压断路器快速开断的原理（图片来源：网络）

3. 关合短路故障

预伏故障：电力系统中的电器设备或输电线路有可能在未投入运行前就已存在绝缘故障，甚至处于短路状态。

在这种预伏故障状态下关合电路，将发生断路器关合短路的严重情况。出现关合短路电流时在断路器的动静触头还没有接触闭合下，触头间隙即可被击穿而形成电弧。由于短路电流强大的电动力，可使动触头因受阻力作用而不能与静触头吻合，造成持续燃烧着的电弧。

因此，断路器应具有足够的关合短路电流的能力。

标志关合短路电流能力的参数是：额定短路关合电流。

断路器在额定电压以及规定的使用和性能条件下，能保证正常关合的最大短路峰值电流。其合闸时间如下图所示：

4. 自动重合闸

在线路保护中，通常都安装有自动重合闸装置，在输电线路发生故障后，首先由继电保护装置动作驱动断路器跳开输电线路，然后经过延时，由自动重合闸装置驱动断路器把输电线路合上，如果线路中已经不存在故障，则开关不再动作，输电线路正常输电，如果线路中故障仍然存在，则继电保护装置再次动作驱动断路器跳开输电线路。

从这一过程来看，断路器的动作情况可能是以下两种情况之一：

a、断路器跳闸（输电线路出现故障）→断路器合闸（自动重合闸装置驱动）

b、断路器跳闸（输电线路出现故障）→断路器合闸（自动重合闸装置驱动）→断路器跳闸（线路还存在故障）

显然，对于以上两种情况，断路器都面临着在短时间内进行多次操作，特别是后一种情况，断路器更是在短时间内多次分断故障电流。

对于进行自动重合闸的开关，没有具体的指标描述，但在进行开关选择时，多选择开断容量大或开断电流大的断路器。

5. 分合各种空载、负载电路

断路器在分合各种空载线路、容性负载和感性负载时，在分合过 程中会遇到电压和电流的过渡过程，通常影响到开关的是分合过程中的过电压。标志这方面分合能力的主要参数是额定电压、分合架空输电线路和电缆的长度（km）以及变压器、电容器组的容量等。

6. 允许分合次数

一般断路器允许空载分合次数（也称机械寿命）为2000次。

（二）一般电气性能方面

1. 电压

高压断路器除了要能长期承受相应的最大工作电压外， 还应耐受高于额定电压的各种过电压作用，而不会导致绝缘的损坏。

标志这方面性能的参数是：工频试验电压、全波和载波冲击试验电压、操作波试验电压。

2. 电流

（1）额定电流：

断路器在闭合状态下导电系统能长期通过的电流。在额定频率下通过这一电流时，各个金属部位和绝缘的温升不能超过国家标准中规定的数值。额定电流在某种程度上决定了导体及触头的尺寸。

（2）额定峰值耐受电流或动稳定电流：

是断路器在闭合位置所能允许通过的最大电流峰值。表征开关导电部分及支持绝缘部分的机械强度，在通过这一电流后开关不应损坏且能继续正常工作。

（3）额定短时耐受电流或热稳定电流：

是在规定的短时间内，断路器在闭合位置所能耐受的电流。流过这一电流期间，断路器的温升，不应超过标准规定的短时发热允许温度。

除此之外，还有额定电流、额定短路开断电流、额定热稳定电流、额定动稳定电流、额定短路关合电流。除额定电流外，额定动稳定电流、额定关合电流、额定开断电流、额定热稳电流都是同一短路电流在不同工况下或不同时刻出现的电流峰值或有效值，但各有其特指的表征含义。

（三）自然环境方面

主要指的有以下几个方面：海拔高度（对高压电器外部绝缘的影响、对电器发热温度的影响）、环境温度、湿度、地震、污秽、风力、覆冰。

下图所示为SW-110型断路器的结构组成简图：

SW-110型断路器的结构组成简图（图片来源：网络）

下图所示为SW-110型断路器的拍摄图：

SW-110型断路器外观图（图片来源：网络）

下图所示为SN10-10型少油断路器的外形结构图：

关于六氟化硫断路器，我们首先要了解六氟化硫（SF6）的气体特性：

SF6由F原子与S原子结合而成，分子结构是个完全对称的八面体，S原子居中，六个角上是F原子，F原子与S原子间以共价键联结。

物理性能：无色、无臭、无毒、不可燃的惰性气体；

化学性能：在常温下是极为稳定的气体，其惰性远远超过氮气；

绝缘性能：在三个大气压时，它与变压器油的绝缘强度相等，压力越高，绝缘性能越好。在均匀电场及相同压力下，它的绝缘性能为空气的2~3倍；

灭弧性能：SF6具有很强的灭弧能力，在自由开断的情况下，它的灭弧能力要比空气大约100倍。

六氟化硫气体（图片来源：网络）

其次，六氟化硫断路器的典型结构瓷瓶是支持敞开式结构的，如下图所示：

六氟化硫断路器的典型结构示意图（图片来源：网络）

至于熔断器与高压负荷开关，笔者在这里简单阐述：

熔断器是一种最简单的保护电器，串接在电路中使用。当电路中通过短路电流或过载电流时，利用熔体产生的热量使其本身熔断，从而切断电路。它不能用以正常切断或接通电路，而必须和其它电器配合使用；当熔断器熔体熔化后必须更换，需短时间停电。

基本结构：金属熔体、支持熔体的触头装置和外壳

参数和型号：额定电压、额定电流、熔体的额定电流、极限分断能力。

需要注意的是：熔体的额定电流不得超过熔断器的额定电流。

其型号表示方式如下图所示：

熔断器型号表示方式（图片来源：网络）

高压负荷开关，则有着简单的灭弧装置和明显的断开点，可通断负荷电流和过负荷电流，有隔离开关的作用，但不能断开短路电流。

负荷开关常与熔断器一起使用，借助熔断器来切除故障电流。