1.6 高压断路器
1.6.1 高压断路器概述
（1）高压断路器的用途
高压断路器是最重要、最复杂的一种高压开关电器。它是电力系统不可或缺的控制、保护设备。
高压断路器由于有完善的灭弧系统，不仅可以分、合断路器本身的额定电流，还可以切断短路故障电流。因此，断路器的主要用途是作为中、大型重要的电气设备（如变压器、高压电动机等）或电气线路的主开关，正常运行时，用来接通和开断电路中的负荷电流；在故障时，用来切断电路中的短路电流，切除故障电路，按照重合闸的要求还能关合短路电流。所以，高压断路器具有控制和保护的双重任务。
高压断路器在继电保护装置的配合下能自动切断故障电流，这时高压断路器是继电保护装置的执行装置。
高压断路器在自动装置的配合下能实现自动重合闸、备用电源自动投入等自动功能。有关的信号由自动装置进行接收、判断、处理，而最终用断路器去执行。
（2）高压断路器的分类
断路器可按装设地点分为户内式和户外式；按灭弧介质断路器可分为油断路器（又分多油和少油两类）、空气断路器、六氟化硫（SF6）断路器、真空断路器、磁吹断路器和自产气断路器。目前，我国电力系统中及其他电力用户使用的高压断路器主要有油断路器、空气断路器、六氟化硫（SF6）断路器和真空断路器。根据发展趋势，六氟化硫（SF6）断路器和真空断路器将逐步取代其他断路器。
断路器的操作结构，按合闸能源的不同可分为手动式、电磁式、弹簧式、气动式、液压式等。
（3）少油断路器的结构
图1-16是SN10-10型高压少油断路器的外形。在少油断路器中，断路器的导电部分与接地部分之间的绝缘主要靠瓷件完成。油只做灭弧和触头开断后弧隙的绝缘介质，用油量比多油断路器少得多。因而少油断路器体积小、质量小、油和钢材用量少、占地面积小、价格便宜。制造质量良好的少油断路器可以认为具有防爆、防火特征。少油断路器的灭弧主要依赖于灭弧室。
图1-16 SN10-10型高压少油断路器的外形
1—铝帽；2—上接线端子；3—油标；4—绝缘筒；5—下接线端子；6—基座；7—主轴；8—框架；9—断路弹簧
（4）多油断路器的结构
多油断路器的触头系统放置在装有变压器油的由钢板焊成的油箱中，油箱是接地的。油一方面用来熄灭电弧，另一方面又作为断路器导电部分之间以及导电部分与接地的油箱之间的绝缘介质。由于用油量很多，所以称为多油断路器。
多油断路器的缺点是油量多，钢材消耗量也多。油量太多不仅给检修断路器带来困难，而且增加了爆炸和火灾的危险性，所以几乎被少油断路器取代。但应注意到多油断路器也有自己的一些特点，例如断路器内部带有电流互感器，配套性强；油量虽多，但在户外使用时，不易受大气条件的影响。
（5）高压真空断路器的结构
真空断路器主要由真空灭弧室（又叫真空开关管）、支撑部分及操动机构组成。图1-17是ZN12-12型户内式真空断路器的结构图。其真空灭弧室由气密绝缘系统、导电系统和屏蔽系统组成，真空灭弧室的中部有一对圆盘状的触头。
图1-17 ZN12-12型真空断路器结构图
1—绝缘子；2—上出线端子；3—真空灭弧室；4—出线导电夹；5—出线软连接；6—下出线端子；7—万向杆端轴承；8—转向杠杆；9—绝缘拉杆；10—触头压缩弹簧；11—主轴；12—操作机构箱
真空断路器具有体积小、动作快、寿命长、安全可靠和便于维护检修等优点，但价格较贵。真空断路器配用CD10等型电磁操作机构或CT7等型弹簧操作机构。
（6）高压六氟化硫断路器的结构
六氟化硫（SF6）断路器是利用六氟化硫（SF6）气体做灭弧和绝缘介质的一种断路器。SF6是一种无色、无味、无毒且不易燃烧的惰性气体。
六氟化硫（SF6）断路器的结构，按其灭弧方式分，有双压式和单压式两类。双压式具有两个气压系统，压力低的作为绝缘，压力高的作为灭弧。单压式只有一个气压系统，灭弧时，SF6的气流靠压力活塞产生。单压式的结构简单，LN1、LN2型断路器均为单压式。
1.6.2 高压断路器的技术数据
（1）高压户内少油断路器的主要技术数据（见表1-9）
（2）高压真空断路器的主要技术数据（见表1-10）
（3）高压SF6断路器的主要技术数据（见表1-11）
1.6.3 高压断路器的选择、使用与维护
（1）高压断路器的选择
高压断路器是高压配电网络最核心的设备。必须严格遵守国家标准、企业标准以及相关的国际标准来选用。所以，选用高压电器时应注意以下几点。
①断路器应符合安装处的环境条件，尤其污秽等级应符合环境条件的要求。
②断路器的额定电压应与所在网络的额定电压相同。断路器的最高工作电压应与所在网络的最高电压一致。
③断路器开断、关合短路电流值应大于或等于所在网络短路电流的计算值。
④所选配的操作机构应与操作的断路器及其负荷等级相匹配。一般是室内采用电磁操作机构，室外采用弹簧机构为佳。
⑤选用国家质量认证的产品，且必须附有各种例行试验说明书和安装使用说明书。
（2）对运行中的少油断路器的日常巡视检查项目
①运行状态的检查：少油断路器的仪表指示、信号灯的指示及其他信号指示与少油断路器的实际运行状态应相符（如当开关处于合闸状态时，红色信号指示灯应闪亮，分合闸操作手把应在垂直位置，操动机构的标示牌应显示“合”）。
②总体性检查：
a.电流表指示值应在正常范围内，继电保护应处于正常运行状态；
b.少油断路器应无异常声响；
c.少油断路器运行中应无异味（放电产生的臭氧味，过热产生的绝缘物挥发出的异常气味或糊味）。
③结构外观上的检查：
a.各连接点应无过热（过热有可能是接触不良引起）；
b.瓷绝缘应无闪络放电痕迹，瓷绝缘表面光洁完好，无裂纹、断裂、破损现象；
c.油位、油色应正常，无渗、漏油现象；
d.传动部分应无异常，如销轴脱落、传动杆裂纹等。
④操动机构的检查：操动机构应无异常，分、合闸回路完好，控制电源、合闸电源及其熔断器正常。
（3）对运行中的真空断路器的日常巡视检查项目
对于运行中的真空断路器，其日常巡视项目比较简单：首先要判定断路器的分、合闸状态应与模拟板一致；其次，观察有关仪表和继电保护装置应正常；再次，应无异常声响和气味。
另外，在分闸操作时，如有条件应观察开断电流时的弧光颜色，以初步判断真空灭弧管的真空度是否正常。
（4）对运行中的断路器的特殊巡视
①对新投入运行或大修后重新投入运行以及事故处理后又投入运行的断路器，应在72h（三天）内加强巡视，无异常时再转入正常巡视。
②运行条件恶化时的加强巡视（如运行电压异常或偏高时；运行电流比平时明显增加时；环境温度过高或散热条件恶化时；恶劣天气时等）。
③断路器带病运行或发现运行的断路器存在缺陷时要加强巡视。
（5）真空断路器的日常维护
操作简单、使用方便和维修工作量小是真空断路器的突出优点之一。真空断路器的真空灭弧室本身是无需维修的。平时的维护工作只是保持绝缘子、绝缘杆、绝缘件的清洁干燥；有活动摩擦的部位保有适量的润滑油，使操动机构动作灵活，磨损严重的零件及时更换；紧固件保持紧固，不得松脱；对于有条件能观察到开断电流时颜色的，要认真观察，以及时发现真空度的不足。
维护真空断路器时，应注意以下几点。
①需要用手触及真空断路器进行维护的，断路器必须处于开断状态，同时，还应断开主回路和控制回路，并将主回路可靠接地。
②采取储能弹簧操作机构的，要松开合闸弹簧才能维修。
③松动的螺栓、螺母之类的零件要完全拧紧，弹簧垫片之类的零件用过之后，禁止在使用。
（6）六氟化硫断路器的日常维护
①采用SF6断路器自带密度控制器或采用其他专用SF6气体密度监视器监视断路器内SF6气体压力，如果压力下降即表明有漏气现象，应及时查出泄漏位置并进行消除，否则将危及人身和设备安全。
②检查外部瓷件有无破损、裂纹和严重污秽现象。
③检查接触端子有无发热迹象，如有即应停电退出，消除后方可继续运行。
④断路器在投入运行前应检查操动机构是否灵活，分、合闸指示及红绿灯信号是否正确。
⑤运行中应严格防止潮气进入断路器内部，以免由于电弧产生的氟化物和硫化物与水作用对断路器结构材料产生腐蚀。
断路器在运行时，要定期进行维护检查。如发现问题，须查明原因，如果对正常运行有严重影响，应及时退出运行，进行检修。