常用高压开关设备简介

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1、常用高压开关设备简介2005.9.30*1内容简介 1 了解常用开关设备的作用、功能、分类 2 了解常用开关设备主要性能与参数的含义 3 了解常用开关设备的工作原理Date2第一节 高压断路器1 用途和结构断路器在电力系统中起着两方面的作用：一是控制作用，即根据 电力系统运行需要，将一部分电力设备或线路投入或退出运行；二是 保护作用，即在电力设备或线路发生故障时，通过继电保护装置作用 于断路器，将故障部分从电力系统中迅速切除，保证电力系统无故障 部分的正常运行。高压断路器的类型很多，但就其结构来讲，都是由开断元件、支 撑绝缘件、传动元件、基座及操动机构五个基本部分组成，如图1 所 示。开断元件

2、是断路器的核心元件，控制、保护等方面的任务都需由 它来完成。其他组成部分都是配合开断元件，为完成上述任务而设置 的。Date3第一节 高压断路器 2 类型和适用场所断路器按其所采用的灭弧介质，可分为下列几种类型 ：（1）油断路器：采用变压器油作灭弧介质的断路器，称 为油断路器，如断路器的油还兼作开断后的绝缘和带电 部分与接地外壳之间的绝缘介质，称为多油断路器；油 仅作为灭弧介质和触头开断后的绝缘介质，而带电部分 对地之间的绝缘介质采用瓷或其他介质的，称为少油断 路器。主要用在不需频繁操作及不要求高速开断的各级 电压电网中。Date4第一节 高压断路器 2 类型和适用场所（2）六氟化硫（SF6）

3、断路器：采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的 SF6气体作为灭弧介质的断路器，称为SF6断路器，在电力系统中广泛应 用。适用于频繁操作及要求高速开断的场合，在我国推荐在7.240.5 选用SF6断路器，特别是126KV以上几乎全部选用SF6断路器。但不适用 于高海拔地区。（3）真空断路器：利用真空的高介质强度来灭弧的断路器，称为真空 断路器，现已大量应用在7.240.5KV电压等级的供（配）电网络上也 主要用于频繁操作及要求高速开断的场合，但在海边地区使用时，应注 意防凝露，因为会使断路器灭弧室灭弧能力下降。 目前，在电力系统中主要使用以上三种形式的断路器，而一些旧式断 路器，如空气断路器等，已逐

4、步被淘汰。Date5第一节 高压断路器 3 型号表示方法（GB标准）高压断路器的型号是由字母和数字组成，表示如下：Date6第一节 高压断路器 4 主要技术参数（1）额定电压。额定电压是指断路器能承受的正常工作线电 压。目前，我国电力系统中断路器采用的额定电压等级为（ 10KV、35KV、66KV、110KV、220KV、330KV、500KV)。 （2）额定电流。额定电流是指断路器可以长期通过的工作电 流。断路器长期通过额定电流时，其各部分的发热温度不超 过允许值。我国规定额定电流为：200、400、630、（1000）、 1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、50

5、00、6300、8000、 10000、12500、16000、20000A （3）额定开断电流。在额定电压下，规定的时间内断路器能 可靠切断的最大电流的有效值，称为额定开断电流Ik，它表 示断路器的断路能力。我国规定额定开断电流为：1.6、3.15 、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA 等Date7第一节 高压断路器 5 主要技术参数（4）动稳定电流。断路器在闭合位置时，所能通过的最大短 路电流，称为动稳定电流，亦称额定峰值耐受电流，它表 明断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。这 个值的大小由导电及绝缘等部分的机械强度所决定（

6、5）热稳定电流。热稳定电流是断路器在规定时间内，允许 通过的最大电流，它表示断路器承受短路电流热效应的 能 力。以短路电流的有效值表示。断路器的铭牌规定一定 时间（1、2、4秒）的热稳定电流。Date8第一节 高压断路器 6 灭弧原理 (1)、油断路器的灭弧这类断路器用油作灭弧介质，电弧在油中燃烧时，油受 电弧的高温作用而迅速分解、蒸发，并在电弧周围形成气泡 。能有效地冷却电弧，降低弧隙电导率，促使电弧熄灭。在 油断路器中设置了灭弧装置（室），使油和电弧的接触紧密 ，气泡压力得到提高。当灭弧室喷口打开后，气体、油和油 蒸气本身形成一股气流和液流，按照具体的灭弧装置结构， 可垂直于电弧横向吹弧，

7、平行于电弧纵向吹弧或纵横结合等 方式吹向电弧，对电弧实行强力有效的吹弧，这样，就加速 去游离过程，缩短燃弧时间，从而提高了断路器的开断能力 ，电流过零时灭弧。Date9第一节 高压断路器(2)、SF6断路器的灭弧原理SF6断路器用SF6气体作为灭弧介质。SF6气体是理想的灭 弧介质，它具有良好的热化学性与强负电性。 （a）热化学性，即SF6气体有良好的热传导特性由于SF6气体有较高的导热率，电弧燃烧时，弧心表面具 有很高的温度梯度，冷却效果显著，所以电弧直径比较小， 有利于灭弧。同时SF6在电弧中热游离作用强烈，热分解充分 ，弧心存在着大量单体的S、F及其离子等，电弧燃烧过程中 ，电网注入弧隙

8、的能量比空气和油等作灭弧介质的断路器低 得多。因此，触头材料烧损较少，电弧也就比较容易熄灭。Date10第一节 高压断路器（b） SF6气体的强负电性就是这种气体分子或原子生成负离子的倾向性强。由电 弧电离所产生的电子，被SF6气体和由它分解产生的卤族分子 和原子强烈的吸附，因而带电粒子的移动性显著降低，并由 于负离子与正离子极易复合还原为中性分子和原子。因此， 弧隙空间导电性的消失过程非常迅速。弧隙电导率很快降低 ，从而促使电弧熄灭。Date11第一节 高压断路器 (3) 真空断路器的灭弧原理真空断路器应用真空作为绝缘和灭弧介质。断路器开断 时，电弧在真空灭弧室触头材料所产生的金属蒸气中燃烧

9、， 简称为真空电弧。当开断真空电弧时，由于弧柱内外的压力 与密度差别都很大，所以弧柱内的金属蒸气与带电质点会不 断向外扩散。弧柱内部处在一面向外扩散，一面处于电极不 断蒸发出新质点的动态平衡中。随着电流减小，金属蒸气密 度与带电质点的密度都下降，最后在电流接近零点时消失， 电弧随之熄灭。此时，弧柱残余的质点继续向外扩散，断口 间的介质绝缘强度迅速恢复，只要介质绝缘强度的恢复速度 大于电压恢复上升速度，电弧最终熄灭。Date12第一节 高压断路器 7 国内外知名断路器简介 目前世界上断路器的生产主要集中在欧洲的几大生产厂 家如Siemens、ABB、Alstom 、Schneider和日本的几大

10、公 司如三菱、东芝、日立。上述几家大公司产品集全、几乎都 能生产各个电压等级的产品，基本上代表了世界上最先进技 术水平。我国的断路器生产厂家通过技术引进和与外国著名 厂商的合作，其中的5大著名开关生产厂商（西安开关厂、 沈阳高压开关有限责任公司、平顶山天鹰集团有限公司、上 海华通开关厂、北京开关厂）已经有生产126550KV断路 器和GIS封闭式组合电器的能力。我公司用量比较大的是户 内中压断路器（7.240.5KV）目前国内用得比较多的是ABB 公司的HD4、VD4系列， Siemens公司的3AH系列，国产的 ZN12、ZN18、VS1等系列。Date13第一节 高压断路器 7 国内外知名

11、断路器简介 （1） ABB公司的VD4系列户内真空断路器VD4系列户内真空断路器为 ABB厦门开关有限公司生产， 该系列断路器被广泛应用于国 内各种品牌的开关柜中，主要 分为固定式和手车式两类。适 用于以下状况的开合电流：短路电流；负载或空载线路电流；电容器组，电动机负载或空载的发电机和变 压器。Date14Date15第一节 高压断路器 7 国内外知名断路器简介 （2） ABB公司的HD4系列户内SF6断路器HD4断路器可用于三相交流40.5KV配 电系统中控制和保护线路，变压器、电机 、电缆和电容器组等。由于采用SF6自能开 断技术，操作过程中不会产生过电压，因 此特别适合于绝缘薄弱的场合

12、，同时电路 器主要金属部件都进行了电镀处理，可用 于湿热及盐雾较重的地区。Date16第一节 高压断路器 7 国内外知名断路器简介 （2） ABB公司的HD4系列户内SF6断路器HD4断路器可用于三相交流40.5KV配 电系统中控制和保护线路，变压器、电机 、电缆和电容器组等。由于采用SF6自能开 断技术，操作过程中不会产生过电压，因 此特别适合于绝缘薄弱的场合，同时电路 器主要金属部件都进行了电镀处理，可用 于湿热及盐雾较重的地区。Date17第一节 高压断路器 7 国内外知名断路器简介 （3） 国产ZN12系列户内 真空断路器ZN12户内真空断路器适用于 35kV以下三相交流50Hz电力系

13、统中 ，本断路器来弧室为瓷质结 构，采 用纵向磁场触头，具有体积小，开 断时产 生的扩散电弧电流在触头 上分布一致，不会出现局部熔融现 象，还具有低电弧能量电压 （20- 200V）及低截流值（4-5A），并配 有高可靠性的操作机构。 本断路器结构简单 、开断 能力强、寿合长、操作功能齐全无 爆炸危险、维修简单 ，适用于发 电厂、变电 站等配电系统的控制 或保护开关，尤其适用于开断重要 负荷及频繁操作的场所。Date18第一节 高压断路器 7 国内外知名断路器简介 （4） 国产ZN28，ZN28A 系列户内真空断路器Date19第二节 隔离开关1 用途和结构高压隔离开关主要是用来隔离高压电源、

14、以保证安全 检修，因此其结构特点是断开后具有明显可见的断开间隙 。它的另一结构特点是没有专门的灭弧装置，因此它不能 带负荷操作。但它允许通断一定的小电流，如励磁电流不 大于2A 的空载变压器，充电电容电流不大于5A 的空载线 路以及电压互感器回路等。开关柜用的户内隔离开关主要 有GN19系列、GN6、GN9系列。隔离开关主要由导电部分、绝缘部分、传动部分和底 座部分组成。Date20一 隔离开关Date21第二节 隔离开关 2 型号（GB标准）Date22第二节 隔离开关 3 主要技术参数（1）额定电压。额定电压是指隔离开关能承受的正常工作线 电压。目前，我国电力系统中隔离开关采用的额定电压等

15、级 为（10KV、35KV、66KV、110KV、220KV、330KV、500KV)。 （2）额定电流。额定电流是指隔离开关可以长期通过的工作 电流。隔离开关长期通过额定电流时，其各部分的发热温度 不超过允许值。我国规定额定电流为：200、400、630、（ 1000）、1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、5000、6300 、8000、10000、12500、16000、20000ADate23第二节 隔离开关 3 主要技术参数（3）动稳定电流。隔离开关在闭合位置时，所能通过的最大 短路电流，称为动稳定电流，亦称额定峰值耐受电流，它 表明隔离开关在冲击短路电流作

16、用下，承受电动力的能力 。这个值的大小由导电及绝缘等部分的机械强度所决定（4）热稳定电流。热稳定电流是隔离开关在规定时间内，允 许通过的最大电流，它表示隔离开关承受短路电流热效应 的 能力。以短路电流的有效值表示。隔离开关的铭牌规定 一定 时间（1、2、4秒）的热稳定电流。Date24第二节 隔离开关 4 常用隔离开关简介 (1) GW412252系列隔离开关Date25第二节 隔离开关 4 常用隔离开关简介 (1) GW412252系列隔离开关Date26第二节 隔离开关 技术参数Date27第二节 隔离开关 4 常用隔离开关简介 (1) GN19系列隔离开关Date28第二节 隔离开关 GN19系列技术参数Date29第三节 高压负荷开关内容简介1 了解负荷开关的作用、功能、分类 2了解负荷开关的主要性能与