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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；其具有体积小、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。



真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其他部件。以下是对基本术语和各部分的具体介绍：

1.真空断路器技术标准真空断路器在我国近十年来得到了蓬勃的发展，至今方兴未艾。产品从过去的ZN1～ZN5几个品种发展到现在数十多个型号、品种，额定电流达到5000A，开断电流达到50kA的较好水平，并已发展到电压达35kV等级。

80年代以前，真空断路器处于发展的起步阶段，技术上在不断摸索，还不能制定技术标准，直到1985年后才制定相关的产品标准。

目前国内主要依据标准为：

JP3855-96《3.6～40.5kV交流高压真空断路器通用技术条件》

DL403-91《10～35kV户内高压断路器订货技术条件》

这里需要说明：IEC标准中并无与我国JB3855相对应的专用标准，只是套用《IEC56交流高压断路器》。因此，我国真空断路器的标准至少在下列几个方面高于或严于IEC标准：

(1) 绝缘水平： 试验电压 IEC 中国

1min工频耐压(kV) 28 42(极间、极对地)48(断口间)

1.2/50冲击耐压(kV) 75 75(极间、极对地)84(断口间)

(2)电寿命试验结束后真空灭弧室断口的耐压水平：IEC56中无规定。我国JB3855一96规定为：完成电寿命次数试验后的真空断路器，其断口间绝缘能力应不低于初始绝缘水平的80%，即工频1min33.6kV和冲击60kV。

(3)触头合闸弹跳时间：IEC无规定，而我国规定要求不大于2ms。

(4)温升试验的试验电流：IEC标准中，试验电流就等于产品的额定电流。我国DL403-91中规定试验电流为产品额定电流的110%。   2.真空断路器的主要技术参数       真空断路器的参数，大致可划分为选用参数和运行参数两个方面。前者供用户设计选型时使用；后者则是断路器本身的机械特性或运动特性，为运行、调整的技术指标。

下表是选用参数的列项说明，并以三种真空断路器数据为例。

表中所列各项参数，均须按JB3855和DL403标准的要求，在产品的型式试验中逐项加以验证，最终数据以型式试验报告为准。 2.真空断路器的主要技术参数: 　 参数名称 单位 型号

ZN28-12/1250-20 ZN27-12/1250-31.5 ZN27A-12/3150-40

电压参数

额定电压 kV 10

{zg}电压 11.5

绝缘水平

工频耐压 极间、极对地 42

断口间 48

冲击耐压 极间、极对地 75

断口间 84

电流参数 额定电流 A 1250 1250 3150

额定短路开断 kA 20 31.5 40

额定峰值耐受电流 kA 50 80 100

4S短时耐受电流 kA 20 31.5 40

额定短时关合电流(峰值) kA 50 80 100

额定单个电容器组开断电流 A 630 800   

额定背对背电容器组开断电流 A 400 400   

寿命 额定短路开断电流次数 次 50 50 30

机械寿命 次 10000

其它 额定操作顺序    分-0.5s-合分-180s-合分 分-180s-合分-180-合分

全开断次数    不大于60

配用操动机构    CD或CT机构

3.真空断路器的机械特性（运行参数） 序号 机械特性参数 单位 ZN28-12/1250-20 ZN27-12/1250-31.5 ZN27A-12/3150-40

1 触头开距 mm 11±1.0 10±1.0 11±1.0

2 接触行程 mm 4±1.0 3±0.5



3 触头接触压力 N 1500±200 3000±200 5000±300

4 平均合闸速度 m/s 0.6±0.2



5 平均分闸速度 m/s 1.1±0.2 1.1±0.3 1.1±0.3

6 合闸弹跳时间 ms <2



7 分、合不同期性 ms <2

8 分闸时间 ms <100

9 分闸时间 ms <60

10 主回路直流电阻 μΩ ≤60 ≤60 ≤20

11 动静触头累积允许磨损厚度 mm 3.0



     为满足真空灭弧室对机械参量的要求，保证真空断路器电气机械性能，确保运行可靠性，真空断路器须具有稳定、良好的机械特性。主要机械特性列于上表，亦以三种断路器技术指标为例。 4.各机械特性对产品性能的影响      产品机械特性的优劣，对产品各项电气性能有重要的关系，而且影响产品运行可靠性。衡量真空断路器的性能，真空灭孤室本身的性能固然重要，然而机械特性同样具有举足轻重的作用。下面对各机械特性参数与产品性能的关系分述如下：

4.1开距

     触头的开距主要取决于真空断路器的额定电压和耐压要求，一般额定电压低时触头开距选得小些。但开距太小会影响分断能力和耐压水平。开距太大，虽然可以提高耐压水平，但会使真空灭弧室的波纹管寿命下降。设计时一般在满足运行的耐压要求下尽量把开距选得小一些。10kV真空断路器的开距通常在8～12mm之间，35kV的则在30～40mm之间。

4.2触头接触压力

    在无外力作用时，动触头在大气压作用下，对内腔产生一个闭合力使其与静触头闭合，称之为自闭力，其大小取决于波纹管的端口直径。灭弧室在工作状态时，这个力太小不能保证动静触头间良好的电接触，必须施加一个外加压力。这个外加压力和自闭力之和称为触头的接触压力。这个接触压力有如下几个作用：

(1)保证动、静触头的良好接触，并使其接触电阻少于规定值。

(2)满足额定短路状态时的动稳定要求。应使触头压力大于额定短路状态时的触头间的斥力，以保证在该状态下的xx闭会和不受损坏。

(3)抑制合闸弹跳。使触头在闭会碰撞时得以缓冲，把碰撞的动能转为弹兴的势能，抑制触头的弹跳。

(4)为分闸提供一个加速力。当接触压力大时，动触头得到较大的分闸力，容易拉断会闹熔焊点，提高分闸初始的加速度，减少燃弧时间，提高分断能力。触头接触压力是一个很重要的参数，在产品的初始设计中要经过多次验证、试验才选取得比较合适。如触头压力选得太小，满足不了上述各方面的要求；但触头压力太大，一方面需要增大合闸操作功，另外灭弧室和整机的机械强度要求也需要提高，技术上不经济。4.3接触行程(或称压缩行程)

目前真空断路器毫无例外地采用对接式接触方式。动触头碰上静触头之后就不能再前进了，触头接触压力是由每极触头压缩弹簧(有时称作合闸弹簧)提供的。所谓接触行程，就是开关触头碰触开始，触头压簧施力端继续运动至会闹终结的距离，亦即触头弹簧的压缩距离，故又称压缩行程。

     接触行程有两方面作用，一是令触头弹簧受压而向对接触头提供接触压力；二是保证在运行磨依后仍然保持一定接触压力，使之可靠接触。一般接触行程可取开距的20%～30%左右，10kV的真空断路器约为3～4mm。

真空断路器的实际结构中，触头合闸弹簧设计成即使处于分闸位置，也有相当的预压缩量，有预压力。这是为使合闸过程中，当动触头尚未碰到静触头而发生预击穿时，动触头有相当力量抵抗电动力，而不致于向后退缩；当触头碰接瞬间，接触压力陡然跃增至预压力数值，防止合闸弹跳，足以抵抗电动斥力，并使接触初始就有良好状态；随着接触行程的前进，触头间的接触压力逐步增大，接触行程终结时，接触压力达到设计值。接触行程不包括合闸弹簧的预压缩量程，它实际上是合闸弹簧的第二次受压行程。

4.4平均合闸速度

     平均合闸速度主要影响触头的电磨蚀。如合闸速度太低，则预击穿时间长，电弧存在的时间长，触头表面电磨损大，甚至使触头熔焊而粘住，降低灭弧室的电寿命。但速度太高，容易产生合闸弹跳，操动机构输出功也要增大，对灭弧室和整机机械冲击大，影响产品的使用可靠性与机械寿命。平均合闸速度通常取0.6m/s左右为宜。

4.5平均分闸速度

     断路器的分闸速度一般而言速度越快越好，这样可以使首开相在电流趋近于0前2～3ms时能开断故障电流；否则首开相不能开断而延续至下一相，原来首开相变为后开相，燃弧时间加长了，增加了开断的难度，甚至使开断失败。但分闸速度太快，分闸的反弹也大，反弹太大震动过剧亦容易产生重燃，所以分间速度亦应考虑这方面同素。分闸速度的快慢，主要取决于合闸时动触头弹簧和分闸弹簧的贮能大小。为了提高分闸速度，可以增加分闸弹簧的贮能量，也可以增加合闸弹簧的压缩量，这都必然需要提高操动机构的输出功和整机的机械强度，降低了技术经济指标。经过多年试验认为，10kV的真空断路器，平均分闸速度能保证在0.95～1.2m/s比较合适。

4.6合闸弹跳时间

     合闸弹跳时间是断路器在会闹时，触头刚接触开始计起，随后产生分离，可能又触又离，到其稳定接触之间的时间。

这一参数国外的标准中都没有明确规定，1989年底能源部电力司提出真空断路器合闸弹跳时间必须小于2ms。为什么合闸弹跳时间要小于2ms呢？主要是合闸弹跳的瞬间会引起电力系统或设备产生L.C高频振荡，振荡产生的过电压对电气设备的绝缘可能造成伤害甚至损坏。当合闸弹跳时；同小于2ms时，不会产生较大的过电压，设备绝缘不会受损，在关合时动静触头之间也不会产生熔焊。

4.7合、分闸不同期性

     合闸的不同期性太大容易引起合闸的弹跳，因为机构输出的运动冲量仅由首合闸相触头承受。分闸的不同期性太大可能使后开相管子燃弧时间加长，降低开断能力。

合闸与分闸的不同期性一般是同时存在的，所以调好了合闸的不同期性，分闸的不同期性也就有了保证。产品中要求合分闸不同期性小于2ms。

4.8合、分闸时间

     分、合闸时间是指从操动线圈的端子得电时刻计起，至三极触头全部合上或分离止的一段时间间隔。

     合、分闸线圈是按短时工作制作设计的，合闸线圈的通电时间不到100ms，分闸线圈的不到60ms。分、合闸时间一般在断路器出厂时已调好，无须再动。

     当断路器用在发电系统并在电源近端短路时，故障电流衰减较慢，若分闸时间很短，这时断路器分断的故障电流就可能含有较大的直流分量，开断条件更为恶劣，这对断路器的开断是很不利的。所以用于发电系统的真空断路器，其分闸时间尽可能设计长些为宜。

4.9回路电阻

     回路电阻值是表征导电回路的联接是否良好的一个参数，各类型产品都规定了一定范围内的值。若回路电阻超过规定值时，很可能是导电回路某一连接处接触不良。在大电流运行时接触不良处的局部温升增高，严重时甚至引起恶性循环造成氧化烧损，对用于大电流运行的断路器尤需加倍注意。回路电阻测量，不允许采用电桥法测量，须采用GB763规定的直流压降法。

二、高压断路器



高压断路器(或称高压开关)是变电所主要的电力控制设备,具有灭弧特性,当系统正常运行时,它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流;当系统发生故障时,它和继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围.因此,高压断路器工作的好坏,直接影响到电力系统的安全运行；高压断路器种类很多，按其灭弧的不同，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。

三、空气断路器

断路器的一种。绝缘介质为空气。

        空气开关也就是空气断路器，在电路中作接通、分断和承载额定工作电流和短路、过载等故障电流，并能在线路和负载发生过载、短路、欠压等情况下，迅速分断电路，进行可靠的保护。断路器的动、静触头及触杆设计型式多样，但提高断路器的分断能力是主要目的。目前，利用一定的触头结构，限制分断时短路电流峰值的限流原理，对提高断路器的分断能力有明显的作用，而被广泛采用。

四、塑壳断路器

      塑壳断路器能够自动切断电流在电流超过跳脱设定后。塑壳指的是用塑料绝缘体来作为装置的外壳，用来隔离导体之间以及接地金属部分。塑壳断路器通常含有热磁跳脱单元，而大型号的塑壳断路器会配备固态跳脱传感器。

五、SF6断路器

     SF6断路器是利用SF6气体为绝缘介质和灭弧介质的无油化开关设备，其绝缘性能和灭弧特性都大大高于油断路器，由于其价格较高，且对SF6气体的应用、管理、运行都有较高要求，故在中压（35、10KV）应用还不够广。

六、特高压断路器

        特高压断路器在高压设备中是一种最复杂、最重要的电器，在规定的使用条件下，可切合正常运行条件下的负荷电流；在短路故障情况下，在继电保护装置的作用下，自动切断短路电流。在高压供配电系统，切断短路电流时，要产生强烈的电弧，所以特高压断路器具有可靠的灭弧装置。特高压断路器是一种能够实现控制与保护双重作用的电器。广泛用于电力系统的发电厂、变电站、开关站及用电线路上。

　　特高压断路器的种类很多，按不同灭弧介质分类有油断路器、空气（真空）断路器、六氟化硫（SF6）断路器等。特高压断路器通常采用六氟化硫（SF6）断路器，只有在某些地区中，由于天气寒冷，六氟化硫气体可能液化而采用压缩空气断路器。近年来，也有采用在六氟化硫气体中加入少量其他气体以降低液化温度，仍可用在寒冷地区中。SF6断路器是用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。其特点是：工作气压低，安全可靠性高；吹弧过程中气体在封闭系统中循环使用，不排向大气，无火灾危险等。由于SF6气体有优异的灭弧和绝缘性能，SF6断路器具有很多优点：断口电压高，开断能力强，允许连续开断短路电流次数多，适于频繁操作，开断容性电流可以无重燃或复燃，开断感性电流可以无截流等。近年来，在高压及超高压领域中，已取代了压缩空气断路器；在特高压领域中更是最主要的断路器。SF6断路器对材料、加工工艺、装配等要求较高，尤其是对气体密封性的要求更严，年漏气率一般要求小于1%。因此，生产SF6断路器的工厂，需要专门的净化装配车间、气体回收处理装置、SF6检漏仪、微水量检测仪及吸附氟化物和水分的吸附剂、烘干设备等。

　　特高压断路器，除完成一般高压断路器的任务外，还要求采取特殊措施（如分闸和合闸电阻），尽量降低开断和关合时的操作过电压，以降低线路和变电站设备的绝缘水平和造价。

七、压缩空气断路器

      压缩空气断路器的主要构成部分是灭弧室。按压缩空气吹弧方式，断路器灭弧室分为横吹和纵吹两种。在实际应用中，通常是两种吹弧方式同时存在，但以一种吹弧方式为主。灭弧室的几种基本形式见图。　　图a是具有绝缘隔板的横吹灭弧室。气流方向与电弧轴向垂直。压缩空气气流将电弧吹入隔板，因此电弧有曲折的形状，长度增加，同时与隔板紧密接触，使去除电离过程加速。

八、智能无弧断路器

        智能无弧断路器，本实用新型属于电力电子技术领域。具体地说是利用交流电过零时进行机械动作，从而达到无弧切换的智能断路器。实现本实用新型的具体技术方案，这种智能无弧断路器，它由控制单元和普通断路器构成，所述的控制电路分为电流、电压检测电路、控制器和驱动器，电流、电压检测电路的输入端分别连接用户端和主电路，检测后的电流、电压信号通过电压比较器分别连接控制器的输入端IN1、IN2，控制器经延时处理后由输出端连接并控制驱动器使断路器吸合线圈主触头在主电路电流过零点动作。本实用新型的优越性是该智能无弧断路器由于不产生或产生微弱电弧，不需要特殊的灭弧装置，对触头的要求也比传统断路器低很多，虽另外加了电路设备，但总体造价比传断路器低，且寿命可达后者的几倍。