任務四　斷路器與隔離開關絕緣

斷路器的作用在于不僅能通斷正常負荷電流，而且能夠接通和承受一定時間的短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。

一、高壓斷路器的絕緣分類

按斷路器滅弧介質的不同，可分為真空斷路器、壓縮空氣斷路器、油斷路器、SF6（六氟化硫）斷路器。SF6斷路器和真空斷路器目前應用較廣，很多變電所已經實現了油改氣的升級改造，從原來的少油斷路器升級為用SF6的GIS。少油斷路器因其成本低，結構簡單，依然被廣泛應用于不需要頻繁操作及要求不高的各級高壓電網中，如圖1-16所示，但壓縮空氣斷路器和多油斷路器已基本淘汰。真空斷路器常用于高壓室“手車”上，集成了操作機構，方便故障維修。

二、高壓斷路器的主要結構

高壓斷路器的主要結構為：導流部分、滅弧部分、絕緣部分、操作機構。

高壓斷路器型號的表示和含義如圖1-17所示。

三、SF6絕緣介質

SF6斷路器是使用SF6氣體作為絕緣介質材料，具有結構簡單，體積小，重量輕，斷流容量大，滅弧迅速，允許開斷次數多，檢修周期長等優點，不僅在系統正常運行時能切斷和接通高壓線路及各種空載和負荷電流，而且當系統發生故障時，通過繼電保護裝置的作用能自動、迅速、可靠地切除各種過負荷電流和短路電流，防止事故范圍的發生和擴大。它比少油斷路器串聯斷口要少，可使制造、安裝、調試和運行比較方便和經濟。

GIS（Gas Insulated Switchgear）中文叫氣體絕緣全封閉組合開關電器。GIS全部采用SF6氣體作為絕緣介質，并將所有的高壓電器元件密封在接地金屬筒中金屬封閉開關設備。它是由斷路器、母線、隔離開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、接地開關、套管8種高壓電器組合而成的高壓配電裝置，如圖1-18、圖1-19所示。

GIS詳細介紹見項目七。

SF6氣體是無色、無味、無毒、不可燃的惰性氣體，它的滅弧能力強，絕緣強度高，開斷電流大，斷開電容電流或電感電流時無重燃，過電壓低等。具有很高的抗電強度和良好的滅弧性能，介電強度遠遠超過傳統的絕緣氣體。它的絕緣能力約高于空氣2.5倍，而滅弧能力則高達上百倍。因此將其應用于斷路器、變壓器和電纜等電氣設備，可以縮小設備尺寸，改善電力系統的可靠性和安全性。

純凈SF6氣體是無色、無味、無臭、不燃，在常溫下化學性質穩定，屬惰性氣體。氣體密度是空氣密度的5.1倍。SF6氣體在0.29MPa壓力時，絕緣強度與變壓器油相當，滅弧能力是空氣的100倍。在1.2MPa時液化，為此SF6斷路器中都不采用過高壓力，使其保持氣態。SF6氣體有很強的電負性（SF6+e-=），而正負離子容易復合成中性質點或原子，這是一般氣體所沒有的，則SF6氣體較其他氣體有更強的滅弧性能。

SF6不含碳元素，對于滅弧和絕緣介質來說，是極為優越的特性，而且它不含氧元素，因此不存在觸頭氧化問題。SF6具有優良的絕緣性能，在電流過零時，電弧暫時熄滅后，具有迅速恢復絕緣強度的能力，從而使電弧難以復燃而很快熄滅。SF6斷路器是利用SF6氣體為絕緣介質和滅弧介質的無油化開關設備，其絕緣性能和滅弧特性都大大高于油斷路器，屬于氣吹式斷路器，其特點是工作氣壓比較低，在吹弧的過程中，氣體不排向大氣，而在封閉系統中循環使用。

在斷路器和GIS操作過程中，由于電弧、電暈、火花放電和局部放電、高溫等因素影響下，SF6氣體會進行分解，它的分解物遇到水分后會變成腐蝕性電解質。尤其是有些高毒性分解物，如SF4、S2F2、S2F10SOF2、HF和SO2，它們會刺激皮膚、眼睛、粘膜，如果吸入量大，還會引起頭暈和肺水腫，甚至致人死亡。

GIS室內空間較封閉，一旦發生SF6氣體泄漏，流通極其緩慢，毒性分解物在室內沉積，不易排出，從而對進入GIS室的工作人員產生極大的危險。而且SF6氣體的比重較氧氣大，當發生SF6氣體泄漏時SF6氣體將在低層空間積聚，造成局部缺氧，使人窒息。另一方面SF6氣體本身無色無味，發生泄漏后不易讓人察覺，這就增加了對進入泄漏現場工作人員的潛在危險性。如果懷疑發生中毒現象，應組織人員立即撤離現場，開啟通風系統，保持空氣流通。觀察中毒者，如有嘔吐應使其側位，避免嘔吐物吸入，造成窒息。其他人員自身應立即用清水沖洗，換衣服，眼部傷害或污染用清水沖洗并搖晃頭部。

四、真空斷路器

空氣是良好的電介質，一般用在設備絕緣上，但是容易受到濕度等因素影響，所以高壓設備還可以使用高真空。真空斷路器因其滅弧介質和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質都是高真空而得名，其具有體積小、重量輕、適用于頻繁操作、滅弧不用檢修的優點，在配電網中應用較為普及。其額定電流可達5000A，開斷電流達到50kA的較好水平，一般為10kV居多，現已發展到電壓達35kV等級，如圖1-20所示。

真空斷路器利用高真空中電流流過零點時，等離子體迅速擴散而熄滅電弧，完成切斷電流的目的。真空不存在導電介質，使電弧快速熄滅，因此該斷路器的動靜觸頭之間的間距很小。真空斷路器具有真空間隙的絕緣性能好和滅弧能力強的特點。

真空斷路器主要包含三大部分：真空滅弧室、電磁或彈簧操動機構、支架及其他部件。真空斷路器的燃弧時間短，絕緣強度高，電氣壽命也較高，觸頭的開距與行程小，操作的能量小，因此，機械壽命也較高，維護工作量較小。

五、隔離開關

高壓隔離開關是一種沒有滅弧裝置的開關設備，主要用來斷開無負荷的電路，隔離開關在分閘狀態時有明顯的斷開點，以保證其他電氣設備的安全檢修，在合閘狀態時能可靠的通過正常負荷電流及短路故障電流。因為沒有專門的滅弧裝置，不能為斷負荷電流及短路電流，因此，隔離開關只能在電路已被斷路器斷開的情況下才能進行操作，嚴禁帶負荷操作，以免發生意外，只有電壓互感器，避雷器勵磁電流不超過2A的空載線路，才能用隔離開關進行直接操作。

高壓隔離開關的絕緣介質通常以空氣為絕緣介質，也有油絕緣介質。按照絕緣和滅弧介質的不同，高壓隔離開關可以分成油隔離開關、隔離開關、戶內高壓隔離開關、ZW32隔離開關等，圖1-21為戶外110kV隔離開關。

六、特別提示

斷路器與隔離開關從作用上來說，都是屬于高壓絕緣設備，但是有明顯的區別。

（1）隔離開關主刀和接地刀閘互相實現連鎖，當主刀QS打開后才能合接地刀閘，接地刀打開后才能合主刀QS。

（2）高壓斷路器與隔離開關在串聯回路中互相連鎖：打開電路時應先打開斷路器，然后打開隔離開關。閉合電路時應先合上隔離開關QS，最后合上斷路器QF。

（3）斷路器俗稱開關；而隔離開關俗稱閘刀。

（4）斷路器有專門的滅弧裝置；而隔離開關沒有滅弧裝置且嚴禁帶負荷操作。

（5）斷路器看不到空氣斷開點；而隔離開關有明顯的空氣斷開點。

（6）斷路器符號表示為QF；而隔離開關符號表示為QS。

復習與思考

1.斷路器按滅弧介質可分為哪幾種？各自主要應用在什么場合中？電壓等級有何不同？

2.請說明斷路器ZW32C-12P/630-20的含義。

3.SF6在絕緣中有什么作用？有什么特性？

4.隔離開關和斷路器有什么區別？在使用上是如何配合的？