（毕业设计论文）《高压电器在变配电系统中的应用》

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1、 高压电器在变配电系统中的应用高压电器在变配电系统中的应用 学 生 姓 名： 学 号： 专 业 班 级： 指 导 教 师： 摘要 目前我国电气化铁道牵引变电所的实际状况，系统地分析了开关电器、高压电器、 高压隔离开关、高压熔断器、高压断路器和工作原理。介绍了短路电压、电流计算的 基本原理和基本方法；电气设备选择的基本原理和基本方法；牵引变电所运行的基本 常识和常见故障处理的基本原则。 在高压电器产品样本、图样、技术文件、出厂检验报告、型式试验报告、使用说 明书及产品名牌中，常采用各种专业名词术语，它们表示产品的结构特征、技术性能 和使用环境。了解和掌握这些名词术语可为工作带来许多便利。 西安高

2、压电器研究所是 1958 年在规划的西安开关整流器厂中央试验室基础上由一 机部批准成立的，因该所当时明确为西安建设中的开关、电瓷、电容、绝缘和变压器 厂开展研究开发、试验服务，涉及开关、变压器、保护电器、量测电器等各专业，因 此定名为高压电器研究所，该名称一直延续至今。 关键词：高压电器、高压隔离开关、高压熔断器、高压断路器 . 目 录 1 高压电器在变配电系统中的重要性.5 1.1 高压配电电器基本上可以分类及基本标准要求.5 1.1.1 高压配电电器基本上可以定义及分类.5 1.1.2 一般高压电器应满足以下基本要求标准.5 2 常用高压电器.6 2.1 高压电器概述.6 2.1.1 高压

3、电器定义.6 2.1.2 高压电器分类.7 2.2.1 高压隔离开关的定义及原理.7 2.2.2 高压隔离开关的作用.8 2.2.3 使用环境条件 .9 2.2.4 高压隔离开关的技术性能.9 2.2.5 高压隔离开关型号及含义.10 2.2.6 高压隔离开关的操作与运行.10 2.2.7 高压隔离开关的检修.11 2.3 高压断路器12 2.3.1 概述.12 2.3.2 断路器分类及型号含义.13 2.3.3 断路器选择标准和作用.15 2.3.4 高压负荷开关、高压隔离开关和高压断路器的区别.15 2.3.5 如何合理选型与应用智能型万能式断路器.16 2.3.6 与高压电器的区别.18

4、 2.4 熔断器19 2.4.1 熔断器概述.19 2.4.2 熔断器作用与分类.19 2.4.3 其他高压熔断器知 识 22 2.5 高压互感器23 2.5.1 概述.23 2.5.2 互感器的原理及选择.24 2.5.3 电压互感器的选择.27 3 高压电器在变配电系统的应用举例.28 引言 目前，智能电网最直接的受益者将是电力设备企业。相关分析认为，设备投资将占智 能电网总投资的 40%左右，即 4000 亿元市场规模。谁将在智能电网 4 万亿“盛宴”中狂 欢?放眼全球来看，IBM、GOOGLE、GE 等公司都在努力抢占智能电网发展市场，并且进 入实施阶段。高压电器是电力系统中使用比较广

5、泛的一种设备，但在我国由于缺乏明确的 标准化定义，因此各种场合使用的这一术语，其含义有一定的出入。这儿介绍的是高等教 科书中介绍的并为多数人认同的概念，高压电器是电力系统中使用比较广泛的一种设备， 但在我国由于缺乏明确的标准化定义，因此各种场合使用的这一术语，其含义有一定的出 入。高压电器是电力系统中使用比较广泛的一种设备，但在我国由于缺乏明确的标准化定 义，因此各种场合使用的这一术语，其含义有一定的出入。这儿介绍的是高等教科书中介 绍的并为多数人认同的概念。 1 高压电器在变配电系统中的重要性 高压电器必须满足的场所：额定电压；最高工作电压；额定电流；额定短 路开断电流；短时间耐受电流及峰值

6、耐受电流。电设备是指各种在发电厂、变 电站和厂矿企业的低压配电系统中作动力、配电和照明的成套设备。压变配电 设备，包括变压器和其他高压配电电器，高压配电电器在供配电系统中起到控 制、保护和测量的作用，是变配电所的一个重要组成部分。 1.1 高压配电电器基本上可以分类及基本标准要求 1.1.11.1.1 高压配电电器基本上可以定义及分类 高压配电电器定义： 国际上公认的高低压电器的分界线交流是 1kV（直流则为 1500V）。为交 流 1kV 以上为高压电器，1kV 及以下为低压电器。高压电器是在高压线路中用 来实现关合、开断、保护、控制、调节、量测的设备。一般的高压电器包括开 关电器、量测电器

7、和限流、限压电器。 我们常见的高压配电电器基本分类有： (1)开关电器类，如断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关等。 (2)保护电器类，如熔断器、避雷器、断路器的脱扣器等。 (3)测量电器类，如电压互感器、电流互感器、各种计量仪表等。 (4)限流电器类，如电抗器、电阻器等。 (5)组合电器和成套装置等。 (6)还有并联电容器等。 1.1.21.1.2 一般高压电器应满足以下基本要求标准 （1）具有较高的绝缘水平，高压电器的绝缘水平应能长期承受工频最高 工作电压，又能短期承受系统内部的操作过电压和外部大气过电压。 （2）满足正常工作时的发热条件，高压电器在长期通过额定电流以及有 一定过载的电流时

8、，其发热温度不应超过最高允许温度，否则将会因为过热 和温度过高而损坏高压电器。 （3）满足短路时的热稳定条件和动稳定条件，高压电器应能承受短路电 流的热效应而不会因过热和温度过高而损坏高压电器，同时又能承受因短路 电流而产生的电动力效应而不会因电动力的作用而损坏高压电器。 （4）具有足够的通断能力，开关电器应具有一定关合和分断能力，特别 是断路器应具有分断短路电流的能力。 （5）技术性能好、动作时间短，断路器接到动作信号以后应能迅速动作断 开故障电流，否则故障电流将会影响电力系统的稳定性和安全性。 （6）测量电路应具有一定的测量精度，测量用和保护用的高压电器应满足 一定的测量精度要求，否则将会

9、造成测量结果不准和保护电器失灵、误动和 推动等后果。高压电器在电力系统的作用，电能生产、传输和分配过程中， 起着控制、保护和测量的作用。 2 常用高压电器 高压电器开关的开发一直遵循着免维护、高可靠、小型化、集成化、智能化 原则，以高技术含量的核心器件和新技术、新工艺、新材料为主线进行发展， 并呈现出一些新特点， 2.12.1 高压电器高压电器概述概述 2.1.12.1.1 高压电器定义 高压电器是指在额定电压 3000V 及以上的电力系统中，用于关合和断开电 路、限制电路中的电压或电流以及进行电压或电流变换的电器。根据电力系统 安全、可靠和经济运行的需要，高压电器能开断和关合正常线路和故障线

10、路， 格力高压电源，起控制、保护和安全隔离的作用。 高压电器开关主要用于电力系统的控制和保护，不仅可以根据电网运行需 要将一部分电力设备或线路投入或退出运行，还可以在电力设备或线路发生故 障时将故障部分从电网快速切除，从而保证电网中无故障部分的正常运行及设 备、运行维修人员的安全。所以，高压电器开关是非常重要的输配电设备，其 安全、可靠运行对电力系统的安全、有效运行具有十分重要的意义。 2.1.22.1.2 高压电器分类 高压电器按结构形式分为单极式和三极式；按使用场所分为户内式和户外 式；按用途和功能又分为开关电器、限制电器、变换电器和组合电器。使用中 以后一种分类方式常见 2.2.2.12

11、.1 高压隔离开关的定义及原理高压隔离开关的定义及原理 高压隔离开关是发电厂和变电站电气系统中重要的开关电器，需与高压断 路器配套使用。高压隔离开关没有灭弧能力（或者只有很小的灭弧能力），所 以只能作为回路的隔离元件，装在回路首端或者需要检修的开断元件前面，当 回路需要停电检修时，先用开断元件断开回路电源，然后打开隔离开关，确保 回路有一个明显的断开点，保证人身安全。隔离开关的工作原理是：通过手动 操作机构或者其他电动（气动）等操作机构，将隔离开关两个触头打开或者合 上，为回路供电提供回路条件。 图 2-1 2.2.22.2.2 高压隔离开关的作用 其主要功能是：保证高压电器及装置 在检修工作

12、时的安全，起隔离电压的作用， 不能用与切断、投入负荷电流和开端短路电流，仅可以用于不产生强大电弧的 某些切换操作，即是说它不具有灭弧功能；按安装地点不同分为，屋内式和屋 外式，按绝缘支柱数目分为，单柱式，双柱式、三柱式，各电压等级都有可选 设备。 高压隔离开关保证了高压电器及装置在检修工作时的安全，起隔离电压的 作用，不能用与切断、投入负荷电流和开断短路电流，仅可用于不产生强大 电弧的某些切换操作，即是说它不具有灭弧功能；按安装地点不同分为，屋 内式和屋外式，按绝缘支柱数目分为，单柱式，双柱式和三柱式，各电压等 级都有可选设备。还可将高压配电装置中需要停电的部分与带电部分可靠地 隔离，以保证检

13、修工作的安全。高压隔离开关的触头全部敞露在空气中，具 有明显的断开点，隔离开关没有灭弧装置，因此不能用来切断负荷电流或短 路电流，否则在高压作用下，断开点将产生强烈电弧，并很难自行熄灭，甚 至可能造成飞弧（相对地或相间短路），烧损设备，危及人身安全，这就是 所谓“带负荷拉隔离开关 ”的严重事故。 高压隔离开关还可以用来进行某些电路的切换操作，以改变系统的运行 方式。例如：在双母线电路中，可以用高压隔离开关将运行中的电路从一条 母线切换到另一条母线上。 图 2-2 GN8-10/600 型高压隔离开关 1-上接线端子 2-静触头 3-闸刀 4-套管绝缘子 5-下接线端子 6-框架 7- 转轴 8

14、-拐臂 9-升降绝缘子 10-支柱绝缘子 图 2-3 2.2.32.2.3 使用环境条件 1.海拔：不超过 1000m; 2.周围空气温度： -30 +40； 3.周围环境相对湿度：日平均不大于95%； 4.月平均值不大于 92%，地震强度不超过 8 级; 5. 安全场所：没有火灾，易燃，易爆，严重污秽，化学腐蚀剂剧烈震动 场所 2.2.42.2.4 高压隔离开关的技术性能 五六十年代的老变压器，空载电流表大，因此那时规定：户外型隔离 开关只能分合 560KVA 及以下的变压器的空载电流，户内型隔离开关由于 相间距离小，只能分合 320KVA 及以下的变压器空载电流。后来的S7 系列及现在的

15、S9 系列的变压器空载电流比老式的变压器有明显的下降， 但没有新的规程对隔离开关操作变压器空载容量提出明确的限定范围， 因此可按不超过 2A 来考虑；至于 5A 的电容电流的具体所指是这样的： 户外型隔离开关可分，合长度不超过10KM 的架空线路的空载电流。对 于空载的电缆线路，其电容电流远大于同长度的架空线路，且受电缆的 芯数，截面等影响，所以难于用一个长度来限定 。隔离开关没有灭弧装 置，不能带负荷进行操作。 对于 10KV 的隔离开关，在正常情况下，它允许的操作范围是： 1.分，合电压互感器和避雷器。 2.分，合母线的充电电流。 3.分，合励磁电流不超过 2A 的空载变压器和电容电流不超

16、过 5A 的空载线路。 2.2.52.2.5 高压隔离开关型号及含义 图 2-4 2.2.62.2.6 高压隔离开关的操作与运行 隔离开关都配有手力操动机构，一般采用CS6-1 型。操作时要先拔出 定位销，分合闸动作要果断，迅速，终了时注意不可用力过猛，操作完毕一 定要用定位销销住，并目测其动触头位置是否符合要求。 用绝缘杆操作 单极隔离开关 时，合闸应先合两边相，后合中相；分闸时， 顺序与此相反。 必须强调，不管合闸还是分闸的操作，都应在不带负荷或负荷在隔离 开关允许的操作范围之内时才能进行。为此，操作隔离开关之前，必须 先检查与之串联的断路器，应确实处于断开位置。如隔离开关带的负荷是规 定容量范围内的变压器，则必须先停掉变压器的全部低压负荷，令其空载之 后再拉开该隔离开关；送电时，先检查变压器低压侧主开关确在断开位置， 方可合隔离开关。 如果发生了带负荷分或合隔离开关的误操作，则应冷静地避免可能发生 地另一种反方向的误操作。就是：已发现带负荷误合闸后，不得再立即拉开； 当发现带负荷