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1、高压类理论部分2012版,第四章 高压电器 及成套配电装置,常州刘国钧高等职业技术学校 汪建义,第四章高压电器及成套配电装置,大纲要求： 1.掌握高压断路器、高压隔离开关、负荷开关、高压熔断器、电容器、成套配电装置的用途、结构特点，技术性能及维护管理。 2.熟悉高压开关电器中电弧的产生及灭弧原理。 3.熟悉高压接触器的工作原理、成套配套装置的特点。 4. 了解电器的型号、分类和操动机构。 5.了解环网供电的目的和环网柜的基本要求 6.了解中、低压箱式变电站的特点和适用范围。,第四章高压电器及成套配电装置,本章节高压电器适用电压为3KV-35KV 高压电器在高压线路传输、分配电能过程中起控制、保
2、护作用。 高压电器的安全、可靠运行对电力系统极其作用。,第一节 开关电器中的电弧,一、开关电器中电弧的产生与熄灭 1.开关电器切断电路时，当加在触头间的电压大于触头击穿电压时，将产生电弧。 2.电弧电流的本质是离子导电。离子在电场力作用下形成电流。 3.电弧是导体，电弧在未熄灭时，电路仍未断开。 4.在交流电路中，电弧随正弦变化过零时，电弧暂时熄灭，在下半周当触头间恢复电压大于触头间击穿电压时，电弧重燃，反之则电弧彻底熄灭。,第一节 开关电器中的电弧,5.触头间的击穿电压与触头间的温度、离子浓度和距离（即电弧长度）有关。当温度低、离子浓度低、距离长即击穿电压高，也就是不易被击穿。 6.触头间恢
3、复电压与电路电源电压、负载性质、电弧暂时熄灭前的变化速率有关。电路为电阻性时恢复电压只与电源电压的关，有利于灭弧。电路中为感性负载时，产生很大的感生电动势不利于灭弧。,第一节 开关电器中的电弧,二、开关灭弧方法 1.气体吹动灭弧利用低温气体吹动电弧，使之降温带走带电质子，提高弧隙 击穿电压。气吹根据电弧流动方向不同分纵吹和横吹二种横吹灭弧效果好于纵吹。,第一节 开关电器中的电弧,2.拉长电弧 提高触头间电弧的分离速度，使电弧加长，电弧表面积加大 从而提高触头间的击穿电压，加速灭弧。 3.与固体介质接触电弧与固体介质（石英砂），接触迅速使电弧冷却，电弧在固体介质表面凝结，大量减少带电粒子，加速灭
4、弧。,第二节 高压断路器,一、高压断路器的用途、类型、主要技术参数 1.高压断路器的用途在高压电路中起控制（接通或断开）作用。是重要电气设备 与继电装置配合能迅速 切断故障电路 能可靠接通短路电流即能通短路电流。 2.高压断路器类型 按安装地点分成户内（N）和户外(W)型 按灭弧介质分 油断路器、真空断路器和六氟化硫（SF6）,第二节 高压断路器,油断路器 多油断路器 采用变压器油作灭弧和绝缘介质少油断路器 多油断路器作为主绝缘及带电部分与外壳的绝缘 特点：用油量多、金属耗材多、易发生火灾或爆炸，体积大，耐用。价格低。 但加工工艺要求不高。 目前仅用于35KV中户外型。 少油断路器 油作灭弧介
5、质，与接地的绝缘靠瓷瓶或其它有机绝缘材料 特点：用油量少、耗材少、价格低、需要定期检修。 目前在配电系统中很少使用。,第二节 高压断路器,真空断路器 绝缘介质真空（气压1.3310-3Pa） SF6断路器 SF6气体的灭弧能力是空气的100倍，绝缘能力是空气的2.33倍 特点：不自燃。体积小，使用寿命长，但结构复杂，制造工艺要求高 3.高压断路器的主要参数额定电压断路器正常工作时所能承受的电压等级。它决定了断路器的绝缘水平。指线电压 常用电压等级有3/10/20/35/60/110KV 国家规定了对应的最高工作电压为 3.6/12/24/40.5/72/126KV,第二节 高压断路器,(2).
6、 额定电流 指在规定环温下（40），断路器长期允许通过的最大工作电流 当温度升高时，则额定电流相应下降。常用额定电流等级有200/400/630/1000/1250/1600/2000A (3)额定开断电流指在额定电压下断路器能可靠开断的最大短路电流 反映灭弧能力的参数,第二节 高压断路器,(4)关合电流 表明在合闸前若存在短路，会产生短路电动力和热量，会造成机械损伤或熔焊，反映能通过的最大短路电流 4.断路器型号及含义例：ZN4-10/630,第二节 高压断路器,二、真空断路器 1.特点：价高、体积小、重量轻、噪声小无可燃物，维护量小 2.适用于3-35KV电路中 3.断路器结构如图P107
7、 真空灭弧室真空断路器的关键部件陶瓷高氧化铝材质，机械强高，真空灭弧室外壳 不易与金属封接玻璃易加工、易与金属封接，机械 强度差,第二节 高压断路器,真空灭弧室按用途可分 断路器用真空灭弧室 负荷开关用真空灭弧室 接触器用真空灭弧室 特殊用途真空灭弧室 波纹管 特殊部件保证真空度，断路器触头直线运动时保证灭弧室的真空度 采用0.120.14mm的铬镍钛不锈钢材料焊接而成 断路器中动静触头间距为1015mm 波纹管为断路器的易损件，它决定断路器的机械寿命,第二节 高压断路器,触头结构及材料对灭弧性能影响大，要求： 材料具有导电性好、耐弧性强、含气量低、导热性好、机械强度高、加工方便 触头材料常用
8、铜铬合金或铜合金 触头形状为圆盘形、横向磁场触头、纵向磁场触头 波纹管可伸缩距离决定了动触片的运动范围 屏蔽筒 在真空室内用无氧铜、不锈钢制成的圆筒， 作用减轻喷弧对真空内壁的污染；提高绝缘强度；改善内部电场分布，以缩小体积；吸收电弧的热能，提高开断能力,第二节 高压断路器,导向套 绝缘材料制成，保证导电杆作直线运动；另外防止导电回路的电流分流至波纹管上影响断路器寿命 4.真空灭弧原理 在触头断开时，触头间的金属蒸气产生电弧，当电弧过零时，电弧暂时熄灭，间隙恢复真空而灭弧。触头间介质击穿电压大于恢复电压，电弧熄灭，否则电弧重燃。,第二节 高压断路器,小电流真空电弧的熄弧原理 小电流真空电弧属扩
9、散型电弧。一般采用圆盘形触头。 触头表面仅有阴极斑点无阳极斑点。产生的金属蒸气浓度低 通过散热灭弧。 大电流真空电弧的熄弧原理 大电流真空电弧是集聚型真空电弧。在触头表面产生阳极斑点。导致电极严重溶化，产生大量蒸气。在触头间增加横向或纵向磁场 ，对电弧进行横吹或纵吹灭弧。,第二节 高压断路器,5.ZN2810真空断路器 型号的含义10KV真空户内断路器 断路器的种类见P111，其区别在于： 额定电流、额定开断电流、外形尺寸、布置方式、和操作机构的不同 6.ZN8240.5/M型真空断路器 结构由真空灭弧室、操作机构、支撑部分组成 M表示采用永磁操作机构。维护简单 价格相对较低，在35KV中广泛
10、使用,第二节 高压断路器,三、SF6断路器 SF6作为绝缘介质和来弧介质 灭弧能力强，开断电流大，在35KV及 以上电压等级应用 灭弧压气方式分：双压气和单压气灭弧室 吹弧方式分：双吹、单吹、外吹式 触头运动形式：变开距和定开距灭弧室 按气体能量取得方式分：压气式和自能式,1.SF6气体性质 绝缘强度是空气的2.33倍；灭弧能力是空气的100倍 使用年限可达20年，使用寿命长。 气体与水化合在电弧作用下会化解成酸氟化亚硫酸、氢氟酸和二氟化铜，具有强酸和毒性。SF6断路器要有压力监视和净化系统要控制内部含水量，一是会降低绝缘性；二是会引起设备故障要有气体检漏和回收装置，严禁向大气中排放SF6,第
11、二节 高压断路器,2.SF6断路器的特点 优点 动静触头的断口距离耐压高 允许的开断次数多，检修周期长 开断电流大，灭弧时间短 操作时噪音小，寿命长 20年 缺点 在电弧作用下，SF6气体会分解低氟化合物气体有毒 在断路器中与水会生成氢氟酸等强酸腐蚀材料，并在绝缘件表面结露降低绝缘,第二节 高压断路器,SF6在高温下与铜、钨生成粉末影响皮肤过敏 SF6气体密度比空气重，会聚集在电缆沟底，易造成维修人员窒息 SF6断路器不仅制造工艺高，还须加装吸附有毒气体和回收装置 （3）SF6断路器的灭弧原理支柱式在6KV及以上高 SF6断路器在结构上分 压电路中使用罐式重心低、结构稳固，抗震性 好，用于多地
12、震、污染重，,第二节 高压断路器,四、断路器操作机构 控制断路器的分闸、合闸并维持合闸位置 1.作用与要求 足够的操作功保证合闸速度 较高的可靠性要求机构动作快、不拒动、不误动 动作迅速 具有自由脱扣装置保证在合闸过程中，继电保护动作时能迅速跳闸,第二节 高压断路器,2.操作机构的分类 手动操作机构 电磁操动机构结构简单、价低、加工工艺要求低、可靠性高，缺点是操作需大功率，所以要配以大容量的直流合闸电源。机构笨重、耗材多，有被弹簧储能机构替代的趋势 永磁操动机构由分合闸线圈产生磁场与永磁体磁场叠加来完成分合闸操作机构永磁操动机构具有结构简单、可靠性高、机械寿命长、耐磨损、免维护。电源可用大功率
13、直流电或小功率交流电 （一般为5A以下）永磁机构常与真空和SF6断路器配套 永磁操动机构电源由储能电容和直流电源提供,第二节 高压断路器,第二节 高压断路器,电动弹簧储能操作机构利用弹簧储能张力合闸 优点：对电源要求不高，可用交流或直流；要求电源容量小 缺点：操作机构复杂、加工工艺要求高，机件强度高、安装调试困难。 液压操动机构用液压油作传递介质 优点：体积小、操作功大、动作平稳、无噪音、速度高、不需要大功率电源 缺点：结构复杂、加工工艺要求高、动作速度受温度影响大，价高、维护量大,第二节 高压断路器,3.操作机构型号含义,5.断路器运行维护 断路器投入运行要求： 新安装或大修后的断路器，投入
14、前要验收合格才能施加运行电压 新安装的断路器验收项目按电气装置安装工程及施工验收规范有关规定要求执行 断路器正常运行巡视检查 投入运行或处于备用状态（热备用和冷备用）的高压断路器须定期进行巡视检查，有人值班的变电所由当班值班人员巡视；无人变电所按计划定期巡视检查,第二节 高压断路器,巡视检查周期 有人值班的变电所和升压变电所每天巡视不小于一次 无人值班的变电所由当地按具体情况定，每月不少于二次 对运行断路器的一般要求 断路器应有标出基本参数等内容的铭牌。经增容改造后应修改铭牌相应内容。断路器技术参数须满足装设地点运行工况 断路器的分、合闸指示要易于观察并指示正确 断路器接地金属外壳应有明显接地
15、标志，接地螺栓不小于M12,第二节 高压断路器,第二节 高压断路器,断路器接线板的连接处或其他地方应有监视运行温度的措施，如示温蜡片 每台断路器应有运行编号和名称 断路器外露的带电部分应有明显的相位漆标识 油断路器的巡视检查 油断路器的分、合闸位置指示正确，并应与实际的运行工况相符 油断路器不过热。少油断路器示温蜡片不熔化；变色漆不变色，内部无异常声响,油断路器的油位在正常允许的范围之内，油色透明无碳黑悬浮物 无渗漏油痕迹，放油阀门关闭紧密 套管、瓷瓶无裂痕，无放电声和电晕放电 引线的连接部位接触良好，无过热 排气装置完好，畅通 接地完好 断路器环境好，通风。,第二节 高压断路器,第二节 高压断路器,SF6断路器的巡视检查 每天定时记录SF6气体压力和温度 无异常声漏气声、振动声、 无异味 套管无裂纹，无放电声和电晕 引线连接部分无过热、引线驰度适中 断路器分合闸位置正确 接地完好 断路器附近无杂物 手车式断路器绝缘外壳完好无损、无放电痕迹,
