（一）少油断路器

利用少量的变压器油作为灭弧介质和触头分断后的绝缘，结构简单，不能频繁操作，维护工作量大，易燃易爆，不符合防灾要求。目前已逐步被SF6断路器、真空短路器所取代。

目前还在使用的少油断路器有：SN10－10型户内断路器、SW2－35型户外少油断路器。

（二）真空断路器

真空断路器是利用真空作为绝缘及灭弧介质的断路器、具有绝缘性能好，灭弧能力强的优点。其触头开距小，动作速度快，燃弧时间短，触头烧损影响小、并且体积小，重量轻，维护工作量小。操作和运行时噪音小，适用于频繁操作和开断容性负载电流，且适于防火防爆。

目前，真空断路器主要用于10kV和35kV电压等级的高压成套装置中作频繁操作或切合电容器组。

1.真空电弧的灭弧

真空电弧在空气稀薄的“真空”中，仅依靠触头产生的金属蒸气才燃烧，因此灭弧的唯一方法是将电弧电流减小到不足以维持燃烧，降低真空的密度。当电弧电流过零时，由于扩散型或者集聚型电弧的热斑点面积小，时间常数小，使触头周围的金属蒸气下降快，而弧隙的介质强度上升恢复快，此时真空电弧立即熄灭，即灭弧。

2.真空断路器的基本结构

真空断路器是指断路器的主触头置于真空灭弧室内，触头的开断与闭合均在高真空度的环境中进行。所以真空断路器的结构，实为真空灭弧室的结构。

（1）触头 触头的结构和大小是影响断路器开断能力的重要因素。真空灭弧室的触头一般采用对接式，但对接式触头易产生触头弹跳现象，因此需要提高触头的初压力，以减少触头的弹跳（其弹跳时间不允许超过2ms）。为了克服短路电流的电动斥力，触头还是必须具有足够大的终压力。常用触头材料有铜铋合金、铜铬合金、铜铋铝合金等，而触头表面（跑弧面）则采用纯铜或铬铜。

（2）屏蔽罩 屏蔽罩是包围在触头周围的金属圆筒，它的作用是吸收燃弧过程中放出的金属蒸气和金属液滴，防止其返回触头间隙引起重燃，和防止沉积到绝缘外壳表面引起外壳绝缘强度降低。

断路器用真空灭弧室的屏蔽通常是和动、静触头绝缘的，可防止真空电弧由触头表面转移到屏蔽罩上，从而防止因电弧在屏蔽罩表面燃烧导致开断失败。屏蔽罩绝缘固定时，屏蔽罩还有均压作用，可改善真空灭弧室的绝缘特性。

（3）波纹管 波纹管是真空灭弧室重要的部件。利用波纹管的纵向可伸缩性，才能从真空灭弧室外部用机械方法使内部的动触头运动，而又不破坏外壳的气密性。波纹管是真空灭弧室中唯一需要大幅度运动的机械变形的元件，它容易因疲劳损坏。真空灭弧室中常用的是液压成型或机械滚压成型的波纹管。一般使用的材质为铬－镍－钛不锈钢。

（4）绝缘外壳 真空灭弧室的绝缘外壳常用材料有玻璃或高氧化铝陶瓷。波璃外壳的强度低于陶瓷外壳，且加工精度较低，但价格低，玻璃外壳真空灭弧室适用于开断电流较小的断路器。陶瓷外壳则可用于所有的真空断路器。

（5）真空灭弧室 真空灭弧室是真空断路器的核心元件，承担导电、开断和绝缘功能。真空灭弧室由外壳、波形管、导电屏蔽罩、触头等组成见图3-3。

3.真空断路器的操作过电压

图3-3　真空灭弧室的结构示意图

真空断路器产生操作过电压根本原因是电流截断和开断高频电流。

真空断路器开断小电感电流时，因真空电弧的截流现象，电流可能在电流过零点前被切断，由此产生截流过电压。

切断变压器的励磁电流及电机的空载电流时容易发生危险的截流过电压。

在某些特定的条件下，当真空断路器触头在电流零点前很短时间内分离。触头分离后在过零点被切断，这时因触头开距很小，电流切断后会很快发生重击穿，负载和电源侧产生高频震荡，触头间流过高频电流，在高频电流过零点时，电流被再次切断并再次发生击穿，此过程经多次重复，产生过电压。

常用金属氧化物避雷器等防止或降低真空断路器产生的过电压。

4.目前常用12kV的真空断路器

（1）VD4真空断路器结构特点 VD4真空断路器动触头通过弹簧滑片或滚轮与触头接触，上下滑动时实现活动接触导电。静触头通过导电夹、内六角螺栓来连接。上下触头由接线端子通过过渡导电块由内六角螺栓与触头连接。整组导电部分包括灭弧室等由外绝缘套筒进行固定（图3-4）。

活动接触导电同时起到导向作用，灭弧室轴向偏移小；通过触指摩擦起到防过冲、弹跳作用；占用空间小；结构复杂，刚性较差；温升高；长期滑动容易损伤接触面，引起电接触恶化。

图3-4　VD4真空断路器（大电流）示意图

1—上部连接端子；2—真空灭弧室；3—绝级套筒；4—下部连接端子；5—滚动触头（1250A）；6—弹簧；7—绝缘连杆；8—分闸弹簧；9—双臂移动连杆；10—驱动轴；11—释放机构；12—弹簧操作机构

（2）Z N28真空断路器结构特点 Z N28真空断路器将多片软连接由螺栓与金属支架固定。触头上下运行时带动软连接实现接触导电。整组导电部分包括灭弧室等由绝缘子和绝缘支架进行固定（图3-5）。

螺栓固定连接，导电性能好并且稳定，但是轴向偏移大；温升低；结构简单，刚性好；结构对减少弹跳无帮助，当设计或者配合不合理时，容易引起弹跳；占用空间大。

图3-5　Z N28真空断路器结构示意图

1—开距调整片；2—弹簧；3—弹簧座；4—压缩行程调整螺栓；5—拐臂；6—导向板；7—导电夹坚固螺栓；8—动触头支架；9—螺钉；10—真空灭弧室；11—坚固螺栓；12—绝缘子；13—固定螺钉；14—静触头支架；15—主轴；16—连杆；17—机构；18—弹簧

（3）VSM型系列永磁机构的真空断路器 VSM型系列永磁机构的真空断路器，采用固体绝缘结构，利用先进的环氧固封技术，将真空灭弧室、主导电回路、绝缘支撑等有机地结合成为一个集成固封极柱，从根本上解决了真空断路器的环境耐受问题，同时大大地提高了真空灭弧室的外绝缘水平，减少真空断路器的相间绝缘距离，使真空断路器的体积得以减少。机构采用永磁机构，零部件少、结构简单、可靠性高、寿命长（机构本身的机械寿命高达10万次），二次控制回路采用集成化电子控制模块，使真空断路器成为新一代免维护、智能化的断路器。

5.真空断路器操作机构的特点

真空断路器的操作机构有电磁操作机构和弹簧操作机构，由于真空断路器本身触头的开距非常小，机构动作的行程比较小，所以不宜采用分体方式，一般不采用电磁操作机构。弹簧操作机构的优点是结构紧凑，动作灵巧，使用方便，而且能够满足上万次机械寿命的要求。

目前我国都采用性能较好的专门配套的电动储能弹簧操作机构。其中由于采用蜗轮蜗杆的方式使得机构的结构紧凑，另外由于加工精度高，因此可靠性好。有些弹簧操作机构采用盘簧储能，可调节操作，与断路器的配合性能较好。

6.真空断路器的运行

（1）真空断路器的巡视检查 真空断路器的巡视，除检查其真空灭弧室有无异常，其他检查均与一般断路器的检查项目基本相同。

（2）真空断路器的维修 真空断路器的灭弧室因制造质量或运输中震动，储存和运行中个别元件老化，均可能使真空度不足，导致影响断路器开断和关合能力。因此，在维修工作中，需要检验灭弧室的真空度。

真空断路器是一种少维护的开关设备。一般每5年检查维护一次，并做相关的试验。

（3）真空断路器维修项目：

1）清扫检查真空灭弧室和绝缘件表面污垢、灰尘，检查有无破损、放电。

2）检查各紧固件有松动、脱落者及时紧固。

3）检查操作系统的缓冲器，必要时要加油。

4）润滑操作机构传动系统中的滑动、滚动摩擦部位。

（三）SF6断路器

SF6断路器是用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。

SF6气体在相同的电场强度下，碰撞游离的机会大为减少，与空气相比，其绝缘能力约高2.5～3倍，灭弧能力将近百倍。不仅适于频繁操作，也处长了检修周期。但其电气性能受电场均匀程度、水分、杂质等影响特别大，所以对SF6气体质量、断路器密封及元件结构要求严格。

SF6断路器的特点是安全可靠性高，灭弧过程中气体在封闭的系统内循环使用，不排向大气；无火灾危险等。因此SF6断路器具有断口电压高，开断能力强，允许连续开断短路电流次数多，不仅适于频繁操作，开断容性电流时可以无重燃或复燃，开断感性电流时可以无截流。近年来在高压系统中已经取代了少油型和空气型断路器。在中压系统中应用发展也很迅速。

图3-6　瓷瓶支柱式SF6断路器

1—灭弧室瓷套；2—静触头；3—喷口；4—动触头；5—汽缸；6—压气活塞；7—支柱瓷套；8—操作杆；9—绝缘套筒；10—充放气孔；11—缓冲定位装置；12—联动轴；13—过滤器

SF6断路器对材料、加工工艺、装配等要求较高，尤其是对密封性的要求更严，年漏气率一般要求小于1%。因此在生产、使用中对装配、检测均有较严格的要求。

1.SF6断路器结构

（1）瓷瓶支柱式 如图3-6所示，其布置形式与其他户外高压断路器相似，灭弧装置在支柱瓷套的顶部，由绝缘杆操动。其优点是系列性好，以不同个数的标准灭弧单元与支柱瓷套，即可组成不同电压等级的断路器。

（2）落地罐式 如图3-7所示，类似于箱式多油断路器。灭弧系统以绝缘件支撑在接地金属罐的中心，供助于套管引线。这种结构虽抗震性好，便于加装电流互感器，但系列性较差。

2.SF6断路器气体压力报警及闭锁装置(www.daowen.com)

SF6气体具有优良的绝缘性和灭弧性能，在较均匀电场下，绝缘强度随气压增加而提高，但并不成正比，因而SF6气体作为介质用于高压断路器日益广泛，而监视SF6气体压力是保证SF6断路器正常运行的必备条件。如压力报警装置在气体泄漏、压力下降时发出信号、提醒运行人员要采取措施，如带电补气或停电处理，如压力下降达到断路器闭锁压力或更低时断路器分合闸将会由于灭弧失败而导致设备爆炸、扩大事故，所以在SF6高压断路器中均装有压力报警和闭锁装置。

图3-7　SF6断路器

1—钢筒外；2—总柱；3—引线编子；4、5—灭弧室

3.SF6断路器气体的监视

SF6断路器气体的泄漏情况常常用压力监视：

1）普通压力表，早期采用。

2）密度继电器或密度型压力开关，又称温度补偿压力继电器。

在正常情况下，即使SF6气体不泄漏，其压力也会随着环境温度的变化而变化。因此，如果用普通压力表来监视SF6气体的泄漏，那就分不清是泄漏引起还是环境温度变化而造成SF6气体压力变化。而采用密度继电器，由于它只反映SF6气体密度的变化，而不反映压力的变化，因而与环境温度的变化无关，能正确反映SF6断路器气体泄漏状况，给日常运行工作带来方便，因而得到大量应用。常用WIKA型密度继电器，其精度高且性能稳定。

4.压气式、旋弧式SF6灭弧原理

压力式断路器内的SF6气体只有一种压力，灭弧所需的是在分闸过程中动作的动触杆运动至喷口打开时，使气缸内产生高压力的SF6气体经喷口吹沸电弧，使之熄灭，吹弧能量来源于操作机构的运动。在合闸操作时，灭弧室内的SF6气体将通过回气单向阀迅速补充到气缸中，为下次跳闸灭弧作准备。常用的单喷式、双喷式SF6断路器、外吹式SF6断路器内、吹式SF6断路器4种方式的SF6断路器均为单压力式SF6断路器，需要指出的是，某一种单压式SF6断路器，可能是几种吹弧方式的组合。

旋弧式灭弧室在静触头附近设置有磁吹线圈，在开断电流时，磁吹线圈自动地被电弧串接进电流回路，在动静触头之间产生横向或纵向磁场，使被开断的电弧在磁场作用下沿触头中心旋转并使电弧受拉力，最终使电弧熄灭。这种灭弧室结构简单，触头烧损小，机构操作功率也小，在中压SF6断路器中应用较多。

5.SF6断路器的巡视检查项目

1）记录SF6气体压力和温度。

2）断路器各部分及管道无漏气声、振动声及异味，管道夹头正常。

3）套管无裂痕；无放电声和电晕。

4）引线连接部位无过热、引线弛度适中。

5）断路器分、合位置指示正确，并和当时实际运行工况相符。

6）落地罐式断路器应检查防爆膜有无异状。

7）保护接地装置完好。

8）环境条件良好，附近无杂物。

（四）断路器的操作机构

1.对断路器操作机构的工作性能要求

操作机构的工作性能主要是使断路器能准确地合闸和分闸：

1）在各种规定的使用条件下，应可靠地合闸。

2）能使断路器触头可靠地保持在合闸位置，不因外界震动、短路电动力及其他原因产生误分动作。

3）接到分闸命令后应迅速分闸，通常要求快速断路器的开断时间不大于0.08s，超高压断路器为0.02～0.06s。

4）分闸操作后，机构各个部件应恢复到准备合闸的位置。

2.断路器操作机构的类别

1）手动机构：用人力合闸，用已储能的断路器弹簧分闸。可用于10kV电压级，开断电流6kA以下的断路器或负荷开关。

2）弹簧机构：弹簧机构是一种利用合闸弹簧张力合闸的操动机构。合闸前，采用电动机或人力使合闸弹簧拉伸储能。合闸时，合闸弹簧收缩释放已储存的能量将断路器合闸。其优点是只需要小容量合闸电源，对电源要求不高（直流、交流均可），缺点是操动机构的结构复杂，加工工艺、机件强度要求高、安装调试困难。弹簧机构适用于220kV及以下的各个电压等级的断路器。目前在35kV及以下电压等级中广泛使用。

3）液压操动机构：液压操动机构是利用气体压力储存能源，依靠液体压力传递能量进行分合闸的操动机构。其优点是体积小，操作功大、动作平稳、无噪音、速度快、不需要大功率的合闸电源。缺点是结构复杂、加工工艺要求很高、动作速度受温度影响大、价格昂贵。这种操作广泛地适用于110kV及以上的断路器。

3.CT19、CT19A型弹簧操作机构

CT19型弹簧操动机构可供操作ZN28系列真空断路器及其他所需合闸功与之相当的各种型号真空断路器（图3-8）。

图3-8　CT19型弹簧操动机构结构

1—接线端子；2—合闸弹簧；3—组合开关；4—齿轮轴；5—合闸电磁铁；6—离合凸轮；7—合闸按钮；8—齿轮；9—人力储能遥臂；10—行程开关；11—过流电磁铁；12—分闸电磁铁；13—电动机；14——右侧板；15—分闸限位销轴；16——中间板；17—分闸限位拐臂；18—合分指示；19—输出拐臂；20—输出轴；21—左侧板；22—人力合闸接头；23—连板；24—凸轮；25—储能指示；26—组合开关连杆

CT19A型弹簧操动机构可供操作XGN2－10Z和GG1－A高压开关柜中的ZN28A－10系列真空断路器及合闸功能，与之相当的各种型号的真空断路器。

机构具有电动和人力储能方式，分合闸操作分别有分合闸电磁操作和手动按钮操作两种形式。

（1）储能动作原理 CT19型、CT19A型弹簧操动机构储能动作原理见图3-9。

1）电动储能：起动电动机，通过两级齿轮传动，带动驱动爪12使储能轴14转动，摇臂9在拉伸弹簧到位后同时推动行程开关10，切断电动机电源，完成储能动作。

2）手力储能：将操作手柄插入储能遥臂插孔中，上下摇动，通过棘爪驱动棘轮，完成储能动作。

图3-9　CT19型、CT19A型弹弹操动机构储能动作原理

1—齿轮A；2—挂簧轴；3—合闸弹簧；4—齿轮B；5—齿轮C；6—离合推轮；7—止动棘爪；8—驱动块；9—摇臂；10—行程开关；11—棘轮；12—驱动爪；13—齿轮；14—储能轴

图3-10　CT19型、CT19A型弹簧操动机构分合闸动作原理

（a）合闸已储能状态；（b）合闸未储能状态；（c）分闸已储能状态；（d）分闸未储能状态
1—凸轮；2—储能轴；3—连板；4—分闸半轴；5—扣板；6—输出拐臂；7—输出轴；8—连板；9—液子；10—合闸半轴；11—凸轮液子；12—储能保持挚子扣板

（2）合闸动作原理 CT19型、CT19A型弹簧操动机构分合闸动作原理见图3-10。

合闸半轴10顺时针转动到脱扣位置，储能保持挚手扣板5解除约束，在弹簧力的作用下，凸轮1顺时针转动，完成合闸动作，如图3-10（b）所示。

（3）分闸动作原理 分闸半轴4逆时针转动到脱扣位置，扣板5解除约束，完成分闸动作，如图3-10（d）所示。