开关电器原理与应用复习课程

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1、开关电器总体介绍,概 述,开关电器主要用来闭合与开断正常电路和故障电路或用来隔离高压电源的。根据开关电器在电路中担负的任务，可以分为下列几类: 仅用来在正常工作情况下，断开或闭合正常工作电流的开关电器，如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动器等。 仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流的开关电器，如高、低压熔断器。 既用来断开或闭合正常工作，也用来断开或闭合过负荷电流或短路电流的开关电器，如高压断路器、低压自动空气断路器等。 不要求断开或闭合电流，只用来在检修时隔离电压的开关电器，如隔离开关等。,高压断路器是电力系统中担负任务最繁重、地位最重要、结构也最复杂的开关电器。对断路器的基

2、本要求是：在各种情况下应具有足够的开断能力、尽可能短的动作时间和高度的工作的可靠性。断路器最重要的任务就是熄灭电弧，所以，各种断路器都有不同结构的灭弧装置，它在很大程度上影响断路器的性能。根据断路器所采用的灭弧介质及作用原理，断路器可分为下列几种类型： 油断路器：采用油作为灭弧介质的断路器，现以很少采用。 压缩空气断路器：采用压缩空气作为灭弧介质的断路器。 六氟化硫(SF6)断路器：采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的SF6气体作灭弧介质的断路器。 真空断路器：利用真空的高介质强度来灭弧的断路器，称真空断路器。,高压断路器的分类,断路器的操作机构,高压断路器都是带触头的电器，通过触头在分、合动作达

3、到开断与关合电路的目的，因此必须依靠一定的机械操作系统才能完成。在断路器本体以处的机械操作装置称为操作机构，而操动机构与断路器动触头之间连接的部分称为传动机构和提升机构。 根据能量形式的不同，操作机构可分为手动操作机构(CS)、电磁操作机构(CD)、弹簧操作机构(CT)、电动机操作机构(CJ)、气动操作机构(CQ)、液压操作机构(CY)等。 弹簧操作机构： 利用已储能的弹簧为动力使断路器动作的操动机构称弹簧操动机构，弹簧储能通常由电动机通过减速装置来完成。 液压操作机构： 液压操作机构是以压缩氮气为能源，利用液压传动系统工作原理，来使断路器动作的操作机构。因为液压油的性能受温度的影响很大，在操

4、作机构箱壳内有的装有电加热器，以保证液压油的工作温度不低于规定的数值。,六氟化硫(SF6)断路器,SF6气体的性能和灭弧性能： SF6气体是一无色、无味、无毒、非燃烧性、亦不助燃的非金属化合物，在常温常压下，其密度是空气的五倍。SF6气体虽本身无毒，但在电弧作用下，少量分解物(如SF4)对人体有害，一般需设置吸附剂来吸收，运行中要求对水分和气体进行严格检测，而且要求在通风良好的条件下进行操作。 SF6气体的绝缘性能：SF6气体分子量强烈的电负性，很容易捕获电子而形成质量较大、活动性低的负离子，这种负离子在电场中的行程很短，很难积累能量来产生碰撞游离，同时正负离子复合的几率大为增加，因此，在一个

5、大气压下，SF6的绝缘能力超过空气的2倍，3个大气压下其绝缘能力就和变压器油相当。 SF6气体的灭弧性能：SF6在电弧作用下接受电能而分解成低氟化合物，但电弧电流过零时，低氟化合物则急速再结合成SF6，故弧隙介质强度恢复过程极快。所以，SF6气体的灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍；此外，电弧弧柱的电导率高、燃弧电压低、弧柱能量小。,断路器实物,灭弧室,支持瓷柱,均压环,硬引接线,采用由阿尔斯通公司生产的GL317 500KV断路器,电晕环,柱型绝缘子,操作机构箱,灭弧室,底座,控制箱,500KV断路器,发电机出口断路器,采用由ABB公司生产的户内型、金属封闭、自冷、水平布置、SF6气体绝

6、缘HEC7型发电机出口断路器。,额定工作电压（kV）:22 最高工作电压（kV）:24 额定电流（A）:22000 额定频率（Hz）:50,500KV隔离开关,GW10-550DW/3150A： 单柱垂直伸缩式隔离开关,防污型，单接地，主刀、地刀均采用电动机构（可手动操作）。,西电高压开关有限公司生产的隔离开关。,500KV隔离开关,单柱式隔离开关,双柱式隔离开关,三柱式隔离开关,隔离开关的作用,分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的线路或电气设备与电源隔开，以保证检修人员及设备的安全 根据运行需要，换接线路 分合线路中的小电流，如套管、母线、短电缆的充电电流 分合一定容量空载变压器的励磁电

7、流,隔离开关不能拉、合正常运行以及故障时的负荷电流。否则将造成 重大事故！,真空断路器,德国ABB的VD4真空断路器,1 上连接端子 2 真空灭弧室 3 绝缘套筒 4 下连接端子 5 滚动触头 6 触头弹簧 7 绝缘连杆 8 分闸弹簧 9 双臂连杆 10 驱动轴 11 脱扣机构 12 操动机构盒,真空灭弧室,为什么采用真空断路器,真空断路器是在真空容器中利用真空的绝缘和灭弧性能关合和开断电流的设备，因其具有开断能力强、开断时间短、体积小、重量轻、寿命长、适宜频繁操作、不需要经常检修等优点，在配电系统中得到了普遍应用。,真空断路器,真空的绝缘性能和灭弧性能： 在高度真空(1.3510-2Pa)下

8、，空间气体分子数目很少，发生碰撞的几率很少，很难发生碰撞游离。在这种气体稀薄的空间，绝缘强度很高，比变压器油和一个大气压下的SF6气体绝缘强度都高得多。 真空中的电弧是在触头电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的，电弧特性主要取决于触头材料的性质及其表面状况。产生电弧时，带电粒子大量向周围空间扩散，在电弧电流快过零时，其扩散速度大于产生速度而使电弧熄灭。真空开关具有一定的截流性质，有可能产生较高的开断过电压。,F-C开关,真空泡,开关本体,高压限流熔断器,低压熔断器： 瓷插式熔断器，常用的有RC1和RC1A系列。额定电流可在200A以内选择，主要用于500V以下的电路中。 螺旋式熔断器，常用的有RL1

9、系列和RLS系列。属于有填充料式RL1系列，额定电流可至200A；RLS系列为快速熔断器，额定电流可至50A，因有填充料，故灭弧性能较强，用于500V以下的低压设备。 无填料封管式熔断器，常用的有RT0，NT00、RS0、RS3、NT1、NT2系列。用于短路电流较大的网络和配电装置中，最大电流可至1000A。 高压熔断器： 户内高压熔断器，常用型号有RN1，RN2两种，均为石英填料封闭管式。RN1型用来保护配电线路和变压器，RN2型用来保护电压互感器。 户外高压熔断器，型号常见的为RW9，属半封闭管式，它具有灭弧性能好，断流量大，限流能力强，维护方便，熔体可更换的物点。,载熔件 (保险扣),高

10、低压熔断器,M-PACT型框架断路器,1马达储能单元 2M-PRO保护器 3二次接线端子 4分励脱扣器 5合闸线圈 6欠压脱扣器 7储能手柄,10合分指示 11储能指示 12固定式安装支架,8合/分按钮 9可锁的按钮盖,低压开关设备,接触器： 接触器是用来远距离接通或开断负荷电流，并适用于频繁起动及控制电动机的低压开关，按控制电源不同，可分交流接触器和直流接触器。 接触器是根据狭缝熄弧原理(电弧在灭弧片中被拉长和冷却)使电弧熄灭。 为了自动控制的需要，接触器除主触头外，还有为实现自动控制而接在控制回路中的辅助触点。 低压自动空气开关(简称空气开关)： 性能较完善，可以接通和断开负荷电流和短路电

11、流，但不适于频繁操作。,自动空气断路器原理,铠装式金属封闭开关柜,ZS1型铠装中置式开关柜,厦门ABB公司生产的真空开关柜,开关柜剖面图,开关柜整体上分为四个隔室： A 母线室 B 断路器室 C 电缆室 D 低压室,各部件： 2 分支母线 3 主母线 6 接地开关 7 CT 8 PT 10-二次插头 11压力释放板 12活门 13VD4断路器小车 14地刀操作机构 16小车操作丝杠 17主接地母线,双D型母线,1-母线室隔板 2-母线套管 3-母线支撑垫 4-绝缘罩 5-螺母 6-垫片 7-内六角螺栓 8-垫块 9-D型主母线 10-柜体分支母线,D型母线实物图,压力释放板,柜内出现故障电弧时

12、，小室内压力气压升高，由于柜门可靠密封，高压气体将冲开压力释放板。 母线室、断路器室、电缆室顶部装有。,这是装在PT二次开口三角的消谐电阻！,压力释放板,电压互感器,型号：JDZXR-6C 额定电压比： 最高工作电压： 7.2KV 额定容量: 0.5级，50VA 6p级，100VA,电流互感器,型号：LZZBJ9 准确度级: 0.5级，5p20级,零序电流互感器,型号：LMZC-0.5 额定电流比： 50/1A 额定容量： 1VA 准确度级: 10p10,开关柜的柜面指示,带电指示器,断路器状态,小车开关位置,地刀状态,开关柜的操作按钮,分闸/合闸,机械分闸按钮,传动杆旋钮,操作丝杠孔,远方/

13、就地切换,电压表切 相开关,保护装置,机械分闸的传动机构,地刀的三个位置指示,地刀操作孔,地刀指示,冷却风扇（仅进线开关）,地刀机械指示,低 压 室,断路器室,只有手车处于“隔离/试验”位，二次插头才能插上和拔下。手车处于“工作”位，由于机械联锁作用，二次插头被锁定。 二次插头未接通之前，断路器仅能进行手动分闸，无法手动合闸（因为合闸闭锁电磁铁未通电）。,只有手车处于“隔离/试验”位，二次插头才能插上和拔下。手车处于“工作”位，由于机械联锁作用，二次插头被锁定。 二次插头未接通之前，断路器仅能进行手动分闸，无法手动合闸（因为合闸闭锁电磁铁未通电）。,断路器室,这是二次插头锁定装置,电 缆 室,

14、氧化锌避雷器的特点： (1) 优异的非线性伏安特性； (2) 无间隙、无续流； (3) 电气设备所受过电压可以降低； (4)通流容量大,手车的进退操作,对开关手车的操作前，必须检查开关在分闸状态，开关柜门已关好，二次插头插入并卡紧（二次插头有自锁功能）。 将手柄插入丝杠机构的插口，顺时针方向转动曲柄，直到转不动为止，这时手车处于工作位 反之，处于“试验/隔离”位 注意：拔出手柄其间不应转动，以免开关不到位，影响指示与控制,活门与手车的连锁,断路器手车在向隔离位置摇出时，活门自动关闭，盖住装在母线室和电缆室内静触头，保证操作人员不会触及带电体,断路器手车在向工作位置推进中，活门自动打开,将手车从

15、隔离位移到维修小车上的操作,打开断路器室的门 拔下二次插头 将维修小车推到开关柜正面，调节工作台的高度，让其定位销对准柜前的定位孔，将维修小车往前一推使定位销顺利插入定位孔，这样维修小车通过锁键与开关柜锁定。 向内侧压滑动把手，解除手车与开关柜的联锁，将手车拉到维修小车上。松开滑动把手，将手车锁定在工作台上。 操作锁键释放杠杆，将维修小车从开关柜前移开。,接地开关的操作,向下压舌片，露出接地开关驱动轴的端部。 将曲柄插入六角形转轴，顺时针方向转动曲柄，合接地开关；反时针方向转动曲柄，断接地开关。转动角度约180。转动时动作要求连贯 。 观察接地开关的机械/电气位置指示。,EK6接地开关,分合弹

16、簧,接地软铜线,短接桥,电缆室门的闭锁,电缆室门操作步骤： 1、压下电缆室门右上侧操作舌片 2、操作接地开关至合闸位置 3、用专用钥匙打开电缆室门锁并开启电缆室门 4、完成工作后、关闭电缆室门 5、操作接地开关至分闸位置,接地开关在合闸位，电缆室门才能打开。 进线开关电缆室门装有带电强制闭锁装置。 注意事项： 1、如开关柜不设接地开关，用专用钥匙松开电缆室门锁后，只需压下操作舌片，既可打开电缆室门 2、如操作舌片不能压下，说明电缆侧带电，请分析原因，不可强行敲打,母线接地小车,进线开关的PT小车的操作,电缆室手车操作注意事项： 1、手车推入柜体时必须使用专用的斜坡导轨 2、手动将手车推入到“工作”位置 3、手车到位后，插入两侧定位销，定位销插入后应旋转180度，保证可靠定位。,这是10针插头！,防止误操作的机械闭锁,接地开关及断路器均在分闸位置时，手车才能从试验/隔离位置移至工作位置或反向移动。 接地开关在合闸位置时，手车不能从试验/隔离位置移至工作位置。 只有手车处于试验/隔离位置或移开时，接地开关才能操作。