高压开关和高压熔断器基本知识

一、高压开关

高压开关是指控制高压电力线路或电气设备通断的高压电器，主要包括高压断路器、高压负荷开关、高压隔离开关等。

1、高压断路器

1）高压断路器（QF）又称高压开关，是电力系统中最重要的控制和保护电气设备，无论被控制的电路处在何种状态，断路器都能接通或断开电路。即高压断路器不仅能通断正常的负荷电流，而且能切断和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。

2）高压断路器的分类

按灭弧介质的不同可分为以下几种：

（1）油断路器

采用油作为灭弧介质的断路器叫油断路器；油除了作为灭弧介质外，还作为触头开断后的绝缘及带电部分与接地外壳之间绝缘介质的称为多油断路器；油只作为灭弧介质和触头开断后的绝缘介质，而带电部分对地之间绝缘采用瓷或其它介质的称为少油断路器。

（2）真空断路器

利用真空的高介质强度来灭弧的断路器，称为真空断路器。

（3）六氟化硫（SF6）断路器

采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的SF6气体作为灭弧介质的断路器，称为六氟化硫断路器。

（4）压缩空气断路器

利用压缩空气作为灭弧介质的断路器，称为压缩空气断路器。压缩空气除了做灭弧介质外，还作为触头断开后的绝缘介质。

（5）磁吹断路器

利用狭缝灭弧原理，靠电磁力吹弧，将电弧吹入狭缝中冷却灭弧的断路器，称为磁吹断路器。

3）高压断路器的作用

高压断路器在电网中的作用是控制和保护。

（1）控制作用主要体现在系统正常运行时可以用它来切换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行。

（2）保护作用主要体现在当设备和线路发生故障时能和继电保护配合迅速切断故障电流，保证无故障部分正常运行。

2、高压隔离开关

1）高压隔离开关(QS)又称隔离刀闸，它没有专门的灭弧装置，不能用来切断负荷电流和短路电流，使用时应与断路器配合，只有在断路器断开后才可进行操作。它的主要作用是配合断路器接通和断开电源，改变设备的运行状态。

2）高压隔离开关的用途

（1）用来隔离电源，保证检修安全，使待检修的电气设备与电源有明显的断开点；

（2）进行倒闸操作以改变系统运行方式，如在双母线运行的电路中，利用隔离开关将设备或线路从一组母线切换到另一组母线上去；

（3）在一定情况下，可以用来接通和切断小电流电路。如分断互感器和避雷器回路。

3）高压隔离开关的检查和维修

（1）接触部分过热

压紧弹簧弹性减弱，螺丝松动或接触表面氧化，电阻增加，温度升高。应减少负荷或停电检修。

（2）三相闭合不同期

检查三相联动开关的闭合同期性，误差不超过3mm。

（3）分合闸不灵活

开关或其操作机构的转动部分生锈，或者触头在严重发热时熔焊在一起。应修理触头并加润滑油。

（4）瓷瓶裂缝或损坏

操作时用力过猛或开关与母线的连接不好而造成的。应立即更换。

（5） 运行温度过高

隔离开关运行温度不应超过70℃，可用变色漆或示温蜡片、红外线测温监视。

（6）检查刀片和刀嘴的消弧角应无烧伤、不变形、不腐蚀、不倾斜；绝缘应完整，无裂纹、无电晕和放电现象，闭锁装置良好。

（7）在隔离开关拉开后，检查电磁连锁或机构连锁装置的销子应牢靠，隔离开关的辅助接点位置应正确。

3、高压负荷开关

1）高压负荷开关专门用于高压装置中通断负荷电流，因此，负荷开关具有灭弧装置。由于负荷开关设计时只考虑通断一定的负荷电流，其断流能力不大，因此不能用来断开短路电流。线路的短路故障只能借助于它串联的高压熔断器来进行保护。当故障电流大于负荷开关的开断能力时，必须保证熔断器先熔断，然后负荷开关才能分闸。当故障电流小于负荷开关的开断能力时，则负荷开关断开，熔断器不动作。

2）高压负荷开关的结构

（1）高压负荷开关是介于高压隔离开关与高压断路器之间的一种高压电器，在性能上与断路器相近，在结构上与高压隔离开关相似，有明显的断开点。

（2）高压负荷开关具有简单的灭弧装置，可以在额定电压和额定电流的条件下接通和断开电路。但由于高压负荷开关的灭弧结构是按额定电流设计的，所以不能切断短路电流。

（3）当高压负荷开关与高压熔断器配合使用时，由高压负荷开关分、合正常负载电路，由高压熔断器分断短路电流。高压负荷开关串联高压熔断器的组合方式常应用于l0kV及以下小容量的配电系统中。

3）高压负荷开关的用途

高压负荷开关可以分、合其额定电流范围内的负荷电流及切断不大的过载电流。不能分、合短路故障电流。拉开后有明显的断开点，可以隔离电源。可作为中小容量设备及线路的开关点，还可以配有能断开短路故障电流的高压熔断器。

4、断路器、隔离开关和负荷开关的区别

1）断路器在使用中简称“开关”，隔离开关在使用中简称”刀闸”。

2）高压断路器具有完善的灭弧装置，不仅可以通断正常的负荷电流，而且能够切断短路电流；高压负荷开关具有简单的灭弧装置，可以通断正常的负荷电流，但它不能用来切断短路电流；高压隔离开关没有灭弧装置，不能通断负荷电流，只能拉开小于5A的互感器和避雷器回路电流。

3）高压隔离开关和高压负荷开关都可以形成明显可见的断开间隙，用于设备检修时隔离电源。而大部分高压断路器不具备隔离功能。

4）高压隔离开关不具备保护功能，高压负荷开关的保护一般是加熔断器保护，只有速断和过流。而高压断路器依靠电流互感器配合二次设备来保护，可具有短路保护、过载保护、漏电保护等功能。

二、高压熔断器

高压熔断器是人为在电网中设置的最薄弱的发热元件，当过负荷或短路电流流过该熔件时，利用熔件本身产生的热量使其自行熔断，从而使电路断开，达到保护电网和电气设备的目的。

1、高压熔断器工作原理

高压熔断器结构一般包括熔丝管、接触导电部分、支持绝缘子和底座等部分，熔丝管中填充用于灭弧的石英砂细粒。熔件是利用熔点较低的金属材料制成的金属丝或金属片，串联在被保护电路中，当电路或电路中的设备过载或发生故障时，熔件发热而熔化，从而切断电路，达到保护电路或设备的目的。

2、高压限流熔断器的主要参数和特性

1）额定电压

是指高压限流熔断器分断后长期承受的电压，一般等于或大于设备或线路的额定电压。

2）额定电流

分熔断器和熔体的额定电流，是指长期通过的电流。一般为设备额定电流的1.5~3倍。

3）额定开断能力

是指在故障条件下可靠地开断过载或短路电流的能力。一般用开断电流或开断容量表示。

4）绝缘水平

一般用工频耐压和雷电冲击耐压来表示。

5）安秒特性

是指高压限流熔断器动作时间与通过熔断器电流的关系，它由制造厂提供。

3、常用高压熔断器的结构与用途

1）RN型户内高压限流熔断器

常用的户内高压熔断器，以RN1系列和RN2系列产品为例，均为充填石英砂封闭管式熔断器。

（1） RN1系列熔断器

RN1系列熔断器主要由熔管、熔体、黄铜端盖、石英砂等组成。熔体是由铜、银或康铜制成的1根或几根并联的细丝。额定电流小于7. 5A的熔体，根据额定电流的不同，由1根或几根镀银铜丝绕在瓷芯上制成，并在熔体中间焊有小锡球；额定电流大于7. 5A的熔体，由两种不同直径的铜丝制成螺旋形，连接处焊有小锡球。在熔管内装有钢指示熔体，其下端与指示器连接，当熔体熔断后，指示器被弹簧推出。它适合于3～35kV电力线路和电力变压器的过负荷和短路保护。

（2） RN2系列熔断器

RN2系列熔断器的结构与RN1系列熔断器的结构基本相同，但RN2系列熔丝只有一根，也没有熔断指示器。它适合于3～35kV电压互感器的短路保护，运行时是根据电压互感器副边的电压表的指示来判断熔体是否熔断。

2）RW型户外高压跌落式熔断器

常用的户外高压熔断器，以RW4-10型和RW9-35型产品为例，均为充填石英砂封闭管式熔断器。

（1） RW4-10型户外跌落式高压熔断器

正常运行时串联在线路中，熔管下部动触头借助熔丝张力拉紧后，推入上静触头内，锁紧成闭合位置。当线路发生故障时，故障电流使熔丝迅速熔断，形成电弧。消弧管因电弧的高温分解出大量气体，使管内形成很大的压力，并沿着管道形成强烈的纵向吹弧，使电弧迅速拉长而熄灭。熔丝熔断后，熔管下部触头失去张力而下翻，使锁紧机构释放，熔管在其自重和触头弹力作用下翻转跌落，造成明显的断开间隙。这种跌落式高压熔断器采用“逐级排气”的结构，为防止进水，正常运行时上端是封闭的。当分断小故障电流时，由于上端封闭形成了单端排气，使管内保持较大的压力吹灭小故障电流产生的电弧。当分断大的故障电流时，由于产生的气压大，使上端冲开两端排气，既有效地吹灭了大小电弧，又有效地防止了熔管受到较大的机械压力而损坏。

（2） RW9-35型户外限流式熔断器

RW9-35型户外限流式熔断器，由熔管、瓷套、接线端帽、紧固法兰、棒形支持绝缘子等部分组成。熔管装在瓷套中，熔体装在填充石英砂填料的熔管中。它具有体积小、重量轻、灭弧性能好、断流能量大、限流能力强、维护方便、熔体可更换等优点，可提高电力系统的运行可靠性。