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压缩空气断路器

/air blast circuit breaker/
条目作者王其平

王其平

最后更新 2022-01-20
浏览 291
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用高压空气吹动电弧并使其熄灭的断路器

英文名称
air blast circuit breaker
所属学科
电气工程

其工作时,高速气流吹弧对弧柱产生强烈的散热和冷却作用,使弧柱热电离,并迅速减弱以至消失。电弧熄灭后,电弧间隙即由新鲜的压缩空气补充,介电强度迅速恢复。

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。灭弧室的几种基本型式见图。

液压空气吹弧的基本型式液压空气吹弧的基本型式

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。横向吹弧方式虽然熄弧效果较好,但灭弧室结构复杂,体积较大,一般只用于电压等级较低的断路器中(例如发电机保护断路器),而不适用于高电压、大容量的场合。

图b~f是几种纵吹型式,气流方向与电弧轴平行。纵吹可分为单向吹弧(b,c,d)和双向吹弧(e,f)。在单向吹弧中,两个触头可均为实心(棒),或者一。压缩空气沿电弧轴向高速运动而强烈吹弧,从而使电弧直径缩小、表面冷却,并从弧隙去除电离粒子。这种结构的缺点是,触头顶端附近未能受到气吹而易受电弧烧损,弧隙中易有金属蒸气而降低弧隙介质强度,电弧易重燃。

图c是具有一个空心和一个实心触头的单向纵吹灭弧室,压缩空气从弧隙带走电离粒子,经过空心静触头迅速排到大气中。气吹使电弧从静触头喷口的工作面移动到其内表面。实心触头端部采用圆锥形。

图d是自由喷射式,在开断时,实心动触头离开静触头,在灭弧室外部发生电弧。当动触头进入灭弧室体内而完全开放喷口时,压缩空气冲入大气中,使电弧受到强烈的横吹和纵吹。

图e是具有两个空心触头的双向吹弧灭弧室。压缩空气开始时对电弧径向吹弧,然后分成两个气流纵向吹弧。对于双喷口,两个弧根都在触头的内表面。双向吹弧比单向吹弧能更迅速地从弧隙去除电离粒子,但弧隙气压较低。为了提高弧隙气压,可以将其中一个空心触头做成收缩截面,成为双向非对称纵吹,如图f所示。

压缩空气断路器自20世纪40年代问世以来,在50年代、60年代迅速发展,广泛用于高压和超高压的电力系统中。其主要特点是:①动作快,开断时间短,70年代已使用一周波断路器,这在很大程度上提高了电力系统的稳定性。②具有较高的开断能力,可以满足电力系统所提出的较高额定参数和性能要求。③可以采用积木式结构,系列性强。

由于出现了结构简单、灭弧性能良好和电寿命长的六氟化硫断路器,使得压缩空气断路器的使用范围缩小。但北欧等一些高寒地区,由于六氟化硫(SF6)气体液化和开断能力降低(降低20%左右)等原因,有些国家在高压、超高压电网中还在使用压缩空气断路器。此外,大容量发电机断路器,要求开断容量大,动作迅速,现在还广泛应用压缩空气断路器。

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