大功率高压电器有哪些(常见的低压电器与高压电界核心技术)
最近有朋友向笔者提问，高压开关电器是什么意思，它又有哪些分类，其作用如何？今天笔者就在这篇文章中给朋友们谈谈。
高压开关电器，指的是直接用于正常投切和故障切除电路的电气一次设备。至于分类的话，可以按照三种分类方式：电压高低、安装场所、功能。
按照电压高低分类，可分为高压开关电器（1KV以上）、低压开关电器（1KV及以下）；
按照安装场所分类，可分为户内式（低压开关电器）、户外式（110KV及以上）；
按照功能分类，可分为断路器QF、隔离开关QS、负荷开关Q、熔断器FU和组合式开关电器（高压负荷开关+熔断器）
高压油断路器（图片来源：网络）
高压断路器
高压断路器的作用在于控制作用和保护作用。控制作用指的是：根据电网运行的需要，将部分电气设备或线路投入或退出运行。保护作用指的是：在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护装置发出跳闸信号，启动断路器，将故障部分设备或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分的正常运行。
注意：断路器能通断任何性质的电流电路。
业界对于高压断路器有五点要求：工作可靠、具有足够的开断能力、动作快速、具有自动重合闸功能、结构简单和经济合理。
高压真空断路器（图片来源：网络）
断路器的基本参数有这么几个：
（1）额定电压Ue：指断路器长时间运行能承受的正常工作电压（决定了绝缘水平、尺寸、灭弧条件）
（2）额定电流Ie：指断路器的触头结构和导电部分在规定环境温度下允许通过的长期工作电流，其相应的发热温度不会超过国家标准（决定了导体截面，结构）
（3）额定开断电流Iekd：指断路器在额定电压下能可靠断开的最大断路电流的有效值。它表征断路器的开断能力
（4）额定开断容量：Sekd=√3Ue×Iekd
（5）动稳定电流（极限通过电流）idw：指断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力（决定了机械强度）
（6）热稳定电流Irw：指断路器承受短路电流热效应的能力（利用热稳定时间tr对应的Irw）（一般取4S）
（7）开断时间tkd：从操作机构跳闸线圈接通跳闸脉冲起，到三相电弧完全熄灭时止的一段时间。（等于断路器的固有分闸时间和熄弧时间之和）tkd=tgf+txh
六氟化硫高压断路器（图片来源：网络）
关于断路器的操动机构，我们要了解的是它的作用、组成、分类以及基本要求。
作用有三个：使断路器合闸、使断路器维持合闸状态、使断路器分闸。
组成部分由操动部分和传动部分构成，操动部分由动力机构、扣住机构、脱扣机构和自由脱扣机构等组成，传动部分由拉杆、提升机构、缓冲机构等组成。
分类分为手动型（S）、电磁型（D）、液压型（Y）、气压型（Q）和弹簧型（T）等。
断路器操动机构是断路器的重要组成部分（图片来源：网络）
基本要求有以下几个：
（1）具有足够的合闸功率；
（2）能维持断路器处在合闸位置，不因外界震动和其他原因产生误分闸功率；
（3）有可靠的分闸装置和足够的分闸速度；
（4）具有自由脱扣装置---在断路合闸的过程中又接到分闸命令时，断路器应立即终止合闸过程，迅速可靠地分闸。这种在合闸过程中的分闸叫自由脱扣；
（5）要保证分、合动作准确、连续，即分后准备合、合后准备分。
（6）应实现“防止跳跃”---断路器在关合电路过程中，如遇到永久性短路事故，则在继电保护装置的作用下会立即分闸，此时合闸命令尚未解除，操作机构又立即自动合闸，出现重复“合-跳”的现象叫“跳跃”。
（7）结构简单、体积小、价格低廉。
真空断路器（图片来源：网络）
以电磁操作机构CD10为例：
特点：直接依靠电磁力合闸的操作机构称为电磁操作机构。它结构简单，工作可靠、价格低廉，合闸时所需功率较大，体积大且笨重，一般用110KV及以下的少油断路器，合闸电源一般为直流110V或220V。
结构原理：合闸电磁系统、自由脱扣机构、维持机构、缓冲系统。
合闸状态与分闸状态图示（图片来源：网络）
以弹簧操作机构CT19为例：
特点：利用弹簧储存的能量进行合闸的机构，弹簧操作机构的优点是不需要大功率的合闸用直流电源，但是机械结构比较复杂，加工制造和调整的要求较高。现已广泛采用，一般用于35KV及以下的真空断路器。
结构原理如下：
驱动机构单元：位于右侧板和中间板之间，为一匹配真空断路器运动的凸轮连杆式机构。它的轴输出位于机构的最上端，结构开放，容易与断路器配接。
储能机构单元：位于左侧板和中间板之间，为一两级齿轮减速机构，储能时可以电动或人力操作，具有防逆转和机械离合装置，其运行平稳、噪声小、效率高，两根合闸弹簧分别布置在机构两边外侧，受力均匀，稳定性好。
脱扣器单元分：分合闸脱扣器及过流脱扣器电磁铁均采用水平布置，手动脱扣与脱扣器合为一体，直接脱扣。
电器控制单元：辅助开关、行程开关、接钱端子、桥堆整流块组成。如采用交直流两用电机或直流供电，则不需要桥堆整流。
弹簧操作机构（图片来源：网络）
以液压操作机构CY3为例：
特点：利用压缩气体储能，用压力油作为传递动力的介质，并借助各种操作油阀进行控制，全面实现操动机的各项要求。该类操作机构比较复杂，制造工艺和密封要求高。但动作迅速、体积小、噪声和冲击力都很小，不需要大功率合闸电源，短时失去电源仍可进行合分闸。在110KV及以上的断路器配套中得到广泛应用。
结构原理如下：
箱体---它是整个机构的支承架和防护外壳，箱内是透平油和操动机构的所有部件。其下部还有加热器，当环境温度低于零度时，自动加热，以保证液压油的粘度适宜；
工作缸---活塞右侧是否有压受到跳合闸阀的控制；
主阀系统---包括跳闸阀和合闸阀，它们既可以电磁操作，也可以现场手动操作。
储能系统---由储压筒、油泵与电动机组成。储压筒是充有高压气体的金属容器，能量以气体压缩的形式储存着。当机构操作时，气体膨胀，释放出的能量经液压油泵传递给工作缸并转变成机械能。电动机带动油泵向储压器压油使气体压缩。储压筒内压力的改变，可使活塞上下移动，与活塞相连的活塞杆行程开关S1-S5动作（S1——当压力高时动作，使电动机停止工作；S2——当压力降到一定值时，起动电动机打压；S3——当压力继续下降时，重合闸装置闭锁；S4——当压力再下降时，合闸闭锁；S5——当压力下降这时，跳闸也闭锁）
液压机构CY3的基本结构图（图片来源：网络）
以手动操作机构CS为例：
特点：完全靠人力合闸，靠弹簧力分闸的操作机构。
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