高压开关

出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第三卷》第1199页（3777字）

(一)高压开关的类型与结构

高压开关是电压超过1kV用来接通和切断负荷电流的设备的总称。高压开关的种类很多，常用的有油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、隔离开关等。

1．油断路器(油开关)

油断路器是以油作为灭弧介质的断路器，根据断路器中油量的多少，分为多油和少油两类。

(1)多油断路器

多油断路器是将触头系统放在装有变压器油的接地油箱中，油起着灭弧和线圈间等的绝缘作用，因其用油量多，故称多油断路器。

多油断路器的结构有单箱式和共箱式等。单箱式指每相各用一个油箱，共箱式指三相合用一个油箱。多油断路器的结构见图4－3－18所示。

图4－3－18 35千伏级多油断路器的单相结构示意图

1．导电杆；2．绝缘瓷套；3．油箱盖；4．传动机构；5．油标；6．电流互感器；7．电容式套管；8．灭弧室；9．动触头及横担；10．油箱箱身；11．电热器；12．放油阀

图4－3－18为平开式多油断路器。油箱内壁衬有绝缘纸板，以防止电弧接触外壳而发生接地短路；三相之间也有隔板绝缘。

(2)少油断路器

少油断路器的油箱不接地，多采用绝缘材料制成。变压器油只用作灭弧和动、静触头之间的绝缘。而相间或相对地的绝缘，一般是用瓷质件、环氧玻璃布和环氧树脂件等绝缘体。少油断路器的结构见图4－3－19所示。

图4－3－19 少油断路器三相结构示意图

1．动触头(导电杆)；2．绝缘支架；3．变压器油；4．油箱；5．下引线端

少油断路器的体积小，重量轻、用油量少(如10kV少油断路器总的用油量为10kg，而多油断路器则为250kg)，因此，少油断路器得到广泛的应用。

2．六氟化硫断路器

六氟化硫断路器是一种用六氟化硫(SF₆)作灭弧介质的断路器。SF₆气体绝缘性能好、灭弧能力强，热稳定性好，而且无毒、无味、不燃，因此获得广泛应用。SF₆断路器是近年来发展采用的一种新型断路器，它具有防火、防爆和防潮性能。

(1)六氟化硫断路器的结构

SF₆断路器根据灭弧装置的不同，分为单压式(又称压气式)和双压式两种结构型式，目前多采用单压式，其结构见图4－3－20所示。

图4－3－20 SF₆断路器单压式结构示意图

1．静触头；2．喷嘴；3．动触头；4．压气腔；5．压气罩

图中的虚线部分为合闸时喷嘴、压气罩和动触头的位置。这三部分用机械连接成一体，分闸时操作机构带动动触头向下运动，气罩内气体被压缩，由喷嘴向外的低压区喷射，进行吹弧熄灭。

(2)六氟化硫断路器的特点

①绝缘性能好。SF₆在均匀电场和相同压力下，绝缘能力是空气的2．5～3倍。3个大气压的SF₆，其绝缘强度与变压器油相同。

②熄弧能力强，容易制成断流容量大的断路器；由于SF₆气体介质强度恢复快，能经受较高电压而不易被击穿。

③允许开断次数多，检修周期长。SF₆气体分解后，不会产生含有碳等影响绝缘能力的物质，因此开断后气体绝缘性能不会降低。再则电弧熄灭快，触头烧损轻，所以延长了检修周期。

④散热性能好，通断能力大。因为SF₆气体具有热容量大的特点，在与空气相同的压力下，对流时所带走的热量要比空气多，故其散热效果较好。

3．真空断路器

真空断路器是一种利用真空绝缘和灭弧的断路器。所谓真空指的是气体稀薄的空间，即气体的绝对压力在10^－4mm水银柱以下。由于真空中几乎没有什么气体分子可供游离导电，且弧隙中的少量导电粒子很容易向周围真空扩散，故真空的绝缘及灭弧性能特别好。

真空断路器的主要部分是真空灭弧室，其原理和结构如图4－3－21所示。图中断路器的动静触头是处于闭合位置。当开断电路时，动触头向左运动，在动静触头间产生电弧。如果开断电流的数值不超过扩散弧的界限，则在电流过零时，弧隙中金属蒸气和少量离子将迅速向四周扩散，其中一小部分凝结在较冷的触头表面。大部分凝结在金属屏蔽罩上，这样，弧隙将恢复真空状态。

图4－3－21 真空灭弧室的结构示意图

1．导电杆；2．波纹管；3．外壳；4．动触头；5．屏蔽罩；6．静触头

真空断路器具有结构简单，体积小、重量轻，灭弧性能好，使用安全，维护方便等优点，因此多用在操作比较频繁的配电系统中。

4．隔离开关

隔离开关由活动刀片、固定触头(刀嘴)，传动连杆、操作手柄连杆等组成。隔离开关是高压开关中比较简单的一种，但它的用量很大，约为断路器用量的3～4倍。多用在输配线路或电气设备的检修上。

隔离开关的作用是在线路上基本没有电流时，将电气设备和高压电源隔开或接通。由于它有明显的断开点，比较容易判断电源是否已经被切断，以便在检修设备时，避免发生触电事故。

(二)高压开关的火灾原因

1．油断路器的油量过多，使断路器内部空间缩小，在切断大电流时，油箱所受压力增高造成油箱爆炸。

2．油断路器的油量过少，在切断电流时，使油气、氢气等从油中析出的路径过短，没有得到足够冷却，就与油面上部空间的油气混合物接触，引起爆炸着火。

3．油断路器的油质不洁含有杂质，长期运行老化或受潮，绝缘强度降低，分闸时引起内部闪络。

4．油断路器的断流容量不足，切不断电弧，而电弧高温将使绝缘油分解，产生过多的气体，引起爆炸。

5．SF₆断路器的电场不均匀，发生电晕现象，使绝缘降低而被击穿，而且还会引起气体分解成腐蚀性物质。

6．SF₆断路器的气体受潮，产生腐蚀性物质，使绝缘强度降低而被击穿。

7．隔离开关带负荷操作，产生电弧，烧损设备，或引起相间与对地短路。

(三)高压开关的防火措施

1．油断路器的断流容量必须大于电力系统在其装设处的短路容量。

2．保持油箱内的适当油面，防止油箱和充油套管渗油、漏油。

3．发现油温过高时应采取措施，取出油样进行化验。如油色变黑，闪点降低，有可燃气体逸出，应换新油。这些现象也同时说明触头有故障，应及时检修。

4．断路器在切断严重故障电流之后，应检查触头是否有烧损现象。

5．SF₆断路器的密封要良好，防止SF₆气体受潮。

6．隔离开关不允许切断大负荷电流，只能通断小电流，防止大电流产生强电弧烧损设备或引起事故。

7．隔离开关操作机构的闭锁装置应良好，防止闭锁销子滑出，造成隔离开关自动掉落合闸事故。

8．高压开关在投入运行时，应遵守各种操作规程，并经常检修和进行操作试验，确保机械灵活好用。