设备幻灯片一(高压电器)

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1、各位培训学员 下午好！,变电设备 培训教师 杨慧丽,第一章 高压断路器 第二章 隔离开关 第三章 变压器 第四章 互感器 第四章 电抗器和电容器 第五章 电气主接线,第一章 高压断路器,一、高压断路器的基本知识 1.高压断路器作用 一、是控制作用：既根据电网运行需要，将一部分电力设备或线路投入或退出运行 二、是保护作用：既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，将故障部分从电网中迅速切除，保证电网的无故障部分正常运行。 三、安全隔离作用：将电气设备与高压电源隔离，保证设备和人身安全。,2.电力系统对断路器的基本要求： （1）开断、关合功能方面： 1）能快速可靠开断、关合各种负

2、载线路和短路故障 2）能可靠开断和关合空载变压器、电抗器、空载长线路电容器等而不引起超过规定的过电压 （2）电气性能方面： 1）载流能力 2）绝缘性能 （3）机械性能方面： 1）操作性能 2）机械寿命及密封性 （4）自然环境条件方面 （5）对噪声、无线电的干扰，以及环境污染等的控制满足有关技术条件的要求,3断路器的结构组成和类型： 为实现电路的开断与关合，断路器应具有下述三个部分： （1）开断与关合电路部分：由导电杆、触头系统及灭弧室组成。 （2）操动和传动部分：由能源操动机构、传动结构组成。 （3）绝缘部分：用于导电杆与触头系统等对地绝缘的绝缘部件。,按断路器对地绝缘方式不同，可分为以下结构

3、类型： （1）绝缘子支柱型结构 （2） 罐式结构 （3）全封闭组合电器,4高压断路器的技术参数,1）额定电压：断路器正常工作时系统的额定(线)电压（标称电压）。 2）最高工作电压：断路器应能在最高工作电压下长期运行。（1015） 3）额定频率：50Hz 4）额定电流：指断路器可以长期通过的最大电流(有效值)。 5）额定开断电流：指在额定电压下，断路器能可靠切断的最大短路电流周期分量有效值，该值表示断路器的断路能力，决定了断路器灭弧装置的结构尺寸。 6）热稳定电流：指在规定的使用和性能条件下，在额定短路持续时间内，断路器在合闸位置时所能承载的电流有效值。其值应和断路器的额定开断电流相等。短路耐受

4、电流也将影响到断路器触头和导电部分的结构和尺寸。,7）动稳定电流：指在规定的使用和性能条件下，断路器在合闸位置时所能承受的额定短时耐受电流第一个半波达到电流峰值。它反映设备受短路电流引发的电动效应能力。断路器峰值耐受电流的大小，决定了断路器导电部分和支持部分所需的机械强度，以及触头的结构形式。 8）额定短路关合电流：在规定的使用和性能条件下，断路器在额定电压下能正常接通的最大短路电流（峰值）。断路器在接通此电流时，不应发生触头的熔焊或严重烧损。断路器的额定关合电流等于其峰值耐受电流。 断路器的关合是靠操动机构来实现的，因此断路器的短路关合能力在很大程度上取决于所用操动机构。,9）额定短路持续时

5、间 断路器设备在合闸状态下能够承载的额定短时耐受电流的时间间隔。 550800kV断路器设备的额定短路持续时间为2s。 252363 kV断路器设备的额定短路持续时间为3s。 126kV及以下的断路器设备的额定短路持续时间为4s。 10）开断时间：是指从断路器的操动结构接到开断指令起，到三相电弧完全熄灭为止的一段时间。开断时间可划分为分闸时间和燃弧时间两部分。 11）合闸时间：是指自断路器的结构接到合闸指令起，到各相触头均接触时为止的一段时间。,12）无电流间隔时间：是指断路器自动重合闸过程中，断路器跳闸各相电弧熄灭起到断路器重合触头预击穿为止的一段时间。 13）金属短接时间：是指断路器自动重

6、合闸过程中，断路器重合闸触头全部接通起到断路器再次跳闸触头刚分为止的一段时间。 14）每相导电回路电阻值：主要是指动、静触头的接触电阻，其值是微欧级。,15）合分时间 对126kV及以上断路器合-分时间应不大于60ms，推荐不大于50ms。 由于断路器合分时间加长时，对系统稳定性起着不利影响，而合分时间过短又不利于断路器重合闸时第二个“分”的可靠开断能力，因此合分时间应该有个范围，制造厂应给出断路器合分时间的上下限，并应在型式试验中验证断路器在规定的合分时间下的额定短路开断能力，且试验中合分时间不得超过产品技术条件中给出的规定值。,二、断路器的结构 1.支柱式SF6断路器 特点：灭弧室处于高电

7、位靠支柱绝缘子对地绝缘。 优点：可以用串联若干个灭弧室和加高对地绝缘支柱绝缘子的方法组成更高电压等级的断路器。 其带电部分与接地部分的绝缘是由支持磁套承担，灭弧室安装在支持磁套的上部，装在灭弧磁套内，一般每个灭弧磁套内装一个断口。随着额定电压的提高，支持磁套的高度及串联灭弧室的个数也增加。支持磁套的下端与操动机构相连，通过支持磁套内的绝缘拉杆带动触头完成断路器的分、合闸操作。通常，对于两个及以上断口的支柱式断路器，在灭弧室上并联有电容器，以改善断口间电压分布，提高断路器的开断容量及绝缘耐压水平。,2.落地罐式SF6 断路器 特点：灭弧室及触头系统装在接地的金属箱中，导电回路靠套管引出。 优点：

8、可以在进出线套管上装设电流互感器。其抗震强度大于支柱型结构。 其灭弧室安装在金属箱体内，箱体是接地的，带电部分与箱体之间的绝缘由SF6气体承担。随着断路器额定电压的提高，灭弧室的断口也随之增多，为了使每个灭弧室均压，并联了电容器。,3.SF6全封闭组合电器（GIS） 特点：它是由断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、避雷器、母线及这些元器件的封闭外壳、伸缩节和出线套管等组成，内充一定压力的气体，作为GIS的绝缘和灭弧介质。 优点：结构紧凑，一般可缩小占地面积40%以上。由于外壳数量减少，故可大大节省材料，又由于密封点数和密封长度减少，故降低了漏气量。此外，还可以减少涡流损失和现场安装维护工作

9、量。,三、SF6断路器,1SF6气体的基本特性 SF6 在常温下是一种无色、无味、无毒、不燃的惰性气体。比重是空气的5.1倍。 电气性能：SF6 极易吸附周围的自由电子，具有较强的电负性。化学性能极为稳定，在电弧作用下，SF6分解成氟原子，低氟化合物等。但在电弧电流过零瞬间，迅速地去游离，再结合为分子，可以反复使用。,绝缘性能：SF6的气体具有良好的绝缘性能，在相同的压力和温度下，SF6的绝缘性能为空气的23倍，在个标准大气压下差不多与变压器油的绝缘性能相当。 灭弧性能：SF6气体是一种理想的灭弧介质，主要因为SF6的气体具有优良的热导性，介质速度恢复快，负电性以及电弧时间常数小。,2SF6气

10、体的缺点和使用中的注意事项：,毒性问题：正常情况下，SF6的气体十分稳定，没有毒性，但在电弧高温作用下，SF6的气体发生分解，并以硫和氟的单原子状态存在，在灭弧后，这些单原子大部分能迅速复合成SF6分子，但也有极少数与电极材料、水份和空气等杂质反应产生有毒物质，所以在SF6断路器的维护和检修中，应予以特别重视，严格执行有关规程。 液化问题：SF6气体的临界温度为45.6C，在常温下只要压力足够就有可能液化，用户在选择断路器时应进行核算是否符合当地的环境温度。 价格问题：SF6气体的价格比较贵，因此运行维护中要注意SF6气体的回收和处理等问题。,3SF 6断路器主要特点,（1）开断和绝缘性能优良

11、 SF6断路器的断口电压可以做的很高，在电压等级相同、开断电流和其它性能相同或接近的情况下，SF6断路器的串联断口比较少。 （2）触头烧伤轻微，电寿命长 SF6断路器即使开断大电流时，电弧电压也不高，约为空气的1/10左右。同时，SF6气体的散热能力比空气大得多，对触头的烧损轻微，从而大大地延长了触头的电寿命。 （3）体积小，重量轻，结构简单。 （4）噪声小，SF6断路器中气体的压力以及开断时气流吹弧速度较小，所以开断声音很小，对周围环境不发生干扰。 （5）维护、检修周期长，由于SF6断路器的触头寿命长，在SF6气体中金属和绝缘件很少发生劣化现象，所以检修周期长。,灭弧室 SF6开关灭弧室按电

12、弧是否被拉长可分为定开距和变开距两种。定开距是指开关在灭弧过程中弧触指位置始终不变，而变开距的弧触指是移动的，电弧随触指的运动改变长度。两者共同的特点是都要通过压气缸预压缩，在电弧形成后对电弧进行吹弧。 变开距的特点：气吹时间长，气体利用率较高，可利用弧柱对弧道的堵塞效应，加强电弧过零前后的气流量，开距较长，弧压高弧能大，不易提高开断容量。 定开距的特点：开距较短，电弧长度短，能量小易熄灭，开断电流大，电场的分布比较均匀，气流状态好，喷口可以用耐弧的合金作成，烧损轻微，压气室的气体利用率较低，行程大，动作时间长。,变开距结构 1 压气缸 2 动弧触指 3 导电触指,断路器的操动机构 液压操动机

13、构 液压操动机构主要由储能元件、控制元件、操作执行元件、辅助元件和电气元件五部分构成。液压操动机构是利用氮气（有的机构也采用弹簧）作为储能元件，能量传递通过液压油。工作缸内的活塞两侧分别与分闸腔和合闸腔相连，分闸腔和蓄能器直接连通，因此处于常高压。活塞合闸腔则通过阀来控制。主要工作原理是，合闸时蓄能器中的高压油进人合闸腔，由于合闸腔承压面积大于分闸腔承压面积，使活塞快速向分闸腔运动，实现合闸。分闸时，合闸腔中高压油泄至低压油箱，在分闸腔高压油作用下，活塞向合闸腔运动，实现快速分闸。 弹簧操作机构 弹簧操作机构是利用弹簧作为储能元件，其能量传递是通过机械传动实现的。,4800kV罐式SF6断路器

14、的结构 灭弧室为双断口结构，在灭弧室中充有0.60MPa的SF6气体,在断路器分闸时,通过压气缸内产生的高压气流熄灭电弧。其简要灭弧原理见下图 断路器为三极分装、罐式双断口结构。配用液压弹簧操动机构，可进行单极操作或由电气实现三极联动操作。 每极由灭弧室，充气套管，操作机构等组成。 三极电气控制部分集中于汇控柜内，SF6气体密度继电器置于断路器罐体上，其控制及监视接点通过电缆引入汇控柜中。 液压机构带有保护性外壳，机构自身具有防尘、防雨等功能。断路器分、合闸操作依靠液压力进行。,罐式断路器的结构特点： 抗地震能力强。 灭弧室卧式布置,重心低,出线套管强度高,具有抗地震烈度为9度的能力； 优良的

15、开断性能。能开断诸如近区故障、失步故障等电力系统严重短路故障； 结构简单,体积小。断路器本体为双断口结构，每极出线两侧带有电流互感器线圈,结构简单,布置紧凑,安全性和可靠性高； 检修保养容易。结构简单，检修很容易,主触头的烧损也很小，灭弧室检修周期长； 配液压弹簧操动机构，机械性能稳定，日常维护工作量较小。,单极断路器(A极,B极,或C极)包括大罐(2001)、灭弧室(2002)、充气套管(4000)、电流互感器(CT)装配(4500)、操动机构(3010)和其它部件。 断路器的每个单极灭弧室由二个成熟的363kV （国外用于420kV）的单断口灭弧单元串联而成。弧触头与主导电触头分开。主触头

16、结构简单且电极形状良好，符合超高压产品需要。产品电寿命满足50kA16次。 为均匀两断口的电压分布，每断口采用并联陶瓷电容器，环绕断口布置。 断路器并联合闸电阻，可以限制电网合闸操作过电压。其作用保证在断路器合闸之前，这一电阻先接入回路一段时间，可以有效地将合闸操作过电压限制在可以接受的水平。,单极断路器的总体外形,图示为灭弧室(2002)的剖视图。 灭弧室装配(2002)包括直动密封(2330)装配、绝缘拉杆(2230)装配、动弧触头(2120)和静弧触头(2100）装配及大罐(2001)等部件。 大罐(2001)内充入额定压力为0.6MPa的SF6气体（在200C时）。 由大罐(2001)两端的检修盖孔装配灭弧室(2002)，检查断口上的弧触头(2120,2100)和喷口（2130）也由此处进行。 检修盖板(2010)上装有吸附剂(2021),在现场安装和检修时要更换。,灭弧室装配,断路器内部结构示意图,液压弹簧操动机构 800kV罐式断路器液压弹簧操动机构采用模块化设计，结构紧凑。 包括的模块有： 充能模块（3060