常用252kV断路器简介

古王荣，王亚峰，段艳丽

（1.西安西电高压开关有限责任公司，陕西 西安 710018；2.华春建设工程项目管理有限责任公司，陕西 西安 710061；3.西安邮电大学电子工程学院，陕西 西安 710121）

1 引言

我国的252kV SF6断路器产品种类较多，操动机构经历了从早期的气动机构到液压机构，再到现在的弹簧机构、液压弹簧操动机构；灭弧结构从原来的压气式结构到发展现在的自能式结构；灭弧室内运动部件从以前的单动式到现在的双动式。经过不断的改进和发展，性能也不断提高，形成了目前这种以自能灭弧式结构配弹簧机构为主的断路器产品。

LW25－252/T4000－50（以下简称LW25－252）瓷柱式断路器和LW24－252/T4000－50（以下简称LW24－252）罐式断路器是目前国内使用量比较大的两种产品，在此基础上开发的LW25A－252/Y4000－50（以下简称LW25A－252）瓷柱式断路器和LW24－252/Y4000－50－Ⅲ（以下简称LW25－252－Ⅲ）罐式断路器都为三相机械联动。

2 产品基本结构

2.1 外形及结构

LW25－252型瓷柱式高压SF6断路器包括三个完整的单极断路器，每极断路器包括灭弧室、支柱、操作机构和支架，外形呈“I”形布置。产品每极配用一台CT20－III（X）P弹簧操动机构，每台断路器可以进行单极操作，又可以进行三极电气联动操作，LW25A－252断路器采用LW25－252的灭弧室，配一台CYA6机构带动三相机械联动，机构安装在中相。

LW24－252型高压SF6断路器包括三个完整的单极断路器，每极断路器包括灭弧室、互感器、操作机构和支架，外形呈反“π”型布置，产品每极配用一台CT20－III（X）T弹簧操动机构，每台断路器可以进行单极操作，又可以进行三极电气联动操作，LW24－252－III断路器采用LW24－252灭弧室结构，把原来的直动密封改进为转动密封，减少了机构的操作功，采用用一台CYA5机构进行驱动。

图3 LW24－252断路器

图4 LW24－252－Ⅲ断路器

2.2 灭弧室结构及原理

这几种产品的灭弧室结构基本相同，都采用压气+自能式灭弧结构，单断口、变开距，静触头系统和中间触头系统被固定在灭弧室的两端，动触头由绝缘拉杆带动在灭弧室中运动。

在这种混合气室中，压气与热膨胀在一个气室内完成，断路器分闸时拉杆带动汽缸高速运动。运动过程中，一方面压气缸内的SF6气体被压缩增压，另一方面，利用电弧产生能力对压气缸内的SF6气体增压。分闸过程中，高速的SF6气体通过喷口将气体聚集，吹向电弧，以便有效的对电弧进行冷却。电弧在过零点熄灭，此后只要SF6的介质恢复强度大于断口间的电压回复强度，电流就被成功开断。

2.3 传动结构

LW25－252和LW24－252产品由于都是单相操作，所以传动比较简单，弹簧机构直接驱动灭弧室运动。

对于LW25A－252产品由于一般产品的相间距为较大，一般为3～3.5m，机构悬挂在中相，为了避免拉杆由于受压力产生变形，所以采用双拉杆结构，LW24－252－Ⅲ断路器产品设计中也采用了双拉杆结构，由于罐式断路器机构的传动方向及结构空间限制，设计相对比较困难。

3 断路器机构

CT20型弹簧操动机构是一种以弹簧为储能元件的操动机构。弹簧操动机构结构简单、可靠性高，分合闸操作是通过两根螺旋弹簧实现的。弹簧的储能是借助电动机给合闸弹簧储能来完成，并通过锁扣系统保持在储能状态。合闸时合闸弹簧的能量一部分用来合闸，另一部分用来给分闸弹簧储能。合闸弹簧一释放，储能电机立即给储能，储能时间一般不超过15s。运行时分合闸弹簧均处于压缩状态，而分闸弹簧的释放有一个独立的系统，与合闸弹簧没有关系。开断时，锁扣借助磁力脱扣，弹簧释放能量，经过机械传动单元使触头动作。这样的设计的弹簧操动机构具有很高的可靠性和稳定性。

由于受设计技术及加工工艺限制，液压弹簧操动机构在国外发展较早，随着我国制造加工水平的提高，近年来在国内也逐渐兴起。

CYA系列液压弹簧机构采用碟簧作为储能元件。储能时电动机带动油泵带动贮能模块（贮压器）中的活塞压缩碟簧贮能。贮能到位后，弹簧行程开关切断油泵电机，油泵停转，贮能过程结束。当操作后或泄漏到一定值时，弹簧行程开关接通油泵电机再次补压到油泵停转位置。

在分闸位置时，接通合闸电磁阀，换向阀切换至合闸状态，常充压差动活塞的底部与高压油接通，在差动原理作用下，快速向上合闸并带动辅助开关切换，断开合闸回路，为分闸作好准备。在合闸位置接到分闸命令，分闸电磁铁动作，换向阀切换至分闸位置，差动活塞高压油通过换向阀连通至低压油箱，在差动活塞上端常高压的作用下，活塞快速向下运动分闸，并带动辅助开关切换，切断分闸回路，为下次合闸作好准备。液压弹簧操动机构采用两套防慢分装置，即使机构意外失压，也能可靠的防止断路器出现慢分，这种液压弹簧操动机构，性能稳定，每次的操作分合闸操作时间可以不超过±1ms。

4 主要技术参数

表1

5 产品的主要特点

（1）优良的开断性能。采用自能式灭弧原理，具有优越的开断性能，LW25－252产品在额定0.4MPa时可开断50kA。

（2）超强的载流能力。断路器的触头均采用自力型触头，接触可靠，接触电阻小，触头和导体在选材上很讲究，导电率很高，接触电阻小，而且以压气缸兼做载流导体，载流截面大，通流能力强。

（3）完善的二次控制和保护回路。断路器可实现远距离电控和近距离手控，二次回路设计简单合理，性能可靠。

（4）运输、安装简单方便。瓷柱式断路器产品在厂内组装试验完毕以后，解体为本体和机构两部分，运到现场安装时，只需将断路器本体吊装在支撑框架上，连接好管路和传动连扳，不需要抽真空就可以直接充气。

（5）运行安全可靠、维护量小。产品在现场运行时，只需进行一般的巡视，定期对密度计进行检查。

6 其他改进型产品

6.1 产品安装基础改进

由于国网公司为了提高各个供应商产品的安装的通用性，对高压电器产品的基础进行了统一要求，所以对产品的安装基础进行了进一步的改进。

图6 改进后的LW25－252断路器

6.2 适用特殊环境温地区的产品

252kV产品一般气压为0.6MPa，为了防止低温地区SF6气体液化，对于罐式断路器产品，最早的LW24－252产品采用缠裹加热带的方法，但是由于该方案比较繁琐，所以开发了LW24－252（H）采用SF6+CF4作为绝缘介质，可以满足－45℃环境需要。

图7 LW24－252断路器（带加热装置）

当LW25－252额定气压为0.4 MPa（闭锁气压0.3 MPa）时，也可以满足开断电流50kA要求，所以在东北寒冷地区采用降低气压的方法。

6.3 大容量产品

常规的252kV断路器开断电流为50kA，额定电流为4000A，随着国家电网的快速发展，对252kV断路器的开断容量不断提高，已经有开断电流63 kA的要求，LW15B－252/Y5000－63瓷柱式断路器产品正是为满足这一要求开发设计的，已经在宁夏贺兰山等工程应用。

6.4 双动式断路器

双动式断路器是近年来兴起的一种断路器，LW36－252就是其中的一种，该断路器关合、开断时它的动静触头同时向相反方向移动，这样可以减少机构的操作功，有利于提高产品整体可靠性。

6.5 大功率弹簧机构的开发

液压机构虽然有比较多的优点，但是由于设计、制造难度比较大，选材要求比较高，所以成本较高，大功率弹簧机构研究，将成为液压弹簧机构的替代品，因为弹簧机构固有的可靠性及免维护性，再加上成本较低，252kV三相机械联动产品能够配弹簧操动机构，将成为产品的一大特点。

6.6 产品的在线检测及智能化

为了随时掌握断路器的运行情况，需要对产品的SF6气体、分合闸等状态进行在线检测分析，随时掌握产品的运行状态，对于可能出现的问题可以做到提前预防、及时阻止。

7 结语

252kV断路器产品虽然市场需求量比较大，但是由于制造厂家较多，竞争十分激烈，除了开发具有常规功能的产品外，寻求高可靠性、低成本的差异化设计，将是产品发展的必由之路。

［1］徐国政，张节容，钱家骊，等.高压断路器原理和应用［M］.北京:清华大学出版社，2000.

［2］林辛.现代高压电器技术［M］.2版.北京:机械工业出版社，2011.4.

［3］黎斌.SF6高压电器设计［M］.3版.北京:机械工业出版社，2009.