第二章_常用高压电气设备及电气主接线

1、第二章 常用高压电气设备 及电气主接线 2.1 2.1 电气设备的定义电气设备的定义 供配电系统的电气设备是指用于发电、输电、变电、配电和用电的所有供配电系统的电气设备是指用于发电、输电、变电、配电和用电的所有设备，包括发电机、变压器、控制电器、保护设备、测量仪表、线路器材和设备，包括发电机、变压器、控制电器、保护设备、测量仪表、线路器材和用电设备（如电动机、照明用具）等。用电设备（如电动机、照明用具）等。2.1.1 2.1.1 电气设备的分类电气设备的分类1. 1. 按电压等级分按电压等级分（1 1）高压设备）高压设备交流交流50Hz50Hz、额定电压、额定电压1200V1200V以上以上直

2、流、额定电压直流、额定电压1500V1500V以上以上（2 2）低压设备）低压设备交流交流50Hz50Hz、额定电压、额定电压1200V1200V及以下及以下直流、额定电压直流、额定电压1500V1500V及以下及以下2按设备所属回路分按设备所属回路分（1） 一次回路及一次设备一次回路及一次设备 一次回路一次回路: 供配电系统中用于传输、变换和分配电力电能的主电路供配电系统中用于传输、变换和分配电力电能的主电路一次设备或一次电器一次设备或一次电器: 设置在一次回路中的电气设备设置在一次回路中的电气设备（2） 二次回路及二次设备二次回路及二次设备 二次回路二次回路: 指用来控制、指示、监测和保护

3、一次回路运行的电路指用来控制、指示、监测和保护一次回路运行的电路二次设备或二次电器二次设备或二次电器: 设置在二次回路中的电气设备。设置在二次回路中的电气设备。3按在一次电路中的功能分按在一次电路中的功能分（1）变换设备）变换设备: 用来按电力系统工作的要求变换电压或电流的电气用来按电力系统工作的要求变换电压或电流的电气设备，如变压器、互感器等。设备，如变压器、互感器等。（2）控制设备）控制设备: 用于按电力系统的工作要求控制一次电路通、断的用于按电力系统的工作要求控制一次电路通、断的电气设备，如高低压断路器、开关等。电气设备，如高低压断路器、开关等。（3）保护设备）保护设备: 用来对电力系统

4、进行过电流和过电压等的保护用电气用来对电力系统进行过电流和过电压等的保护用电气设备，如熔断器、避雷器等。设备，如熔断器、避雷器等。（4）补偿设备）补偿设备: 用来补偿电力系统中无功功率以提高功率因数的设用来补偿电力系统中无功功率以提高功率因数的设备，如并联电容器等。备，如并联电容器等。（5）成套设备）成套设备(装置装置): 按一次电路接线方案的要求，将有关的一次设按一次电路接线方案的要求，将有关的一次设备及其相关的二次设备组合为一体的电气装置，如高低压开关柜、低备及其相关的二次设备组合为一体的电气装置，如高低压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等。压配电屏、动力和照明配电箱等。2.2.1 电

5、弧及其主要危害电弧及其主要危害 电弧电弧 一种高温、强光的电游离现象，开关电器和线路中一种必然的物理现一种高温、强光的电游离现象，开关电器和线路中一种必然的物理现象，是电流的延续。象，是电流的延续。1电弧的主要特征电弧的主要特征 （1）能量集中，发出高温、强光。）能量集中，发出高温、强光。（10kvQF断开断开20kv的电流的电流,电弧功率达到一万电弧功率达到一万kw以上）以上）（2）自持放电，维持电弧稳定燃烧所需电压很低。）自持放电，维持电弧稳定燃烧所需电压很低。（在大气中在大气中,1cm长的直流电弧长的直流电弧的弧柱电压仅的弧柱电压仅1530v,在变压器油中在变压器油中,1cm长的直流电弧

6、的弧柱电压仅长的直流电弧的弧柱电压仅100220v）（3）游离的气体，质轻易变。）游离的气体，质轻易变。（电弧在气体或液体的流动作用下或电动力作用下（电弧在气体或液体的流动作用下或电动力作用下,能迅速移动能迅速移动,伸长或弯曲）伸长或弯曲）.2电弧的危害电弧的危害 （1）延长了电路的开断时间，从而使故障对供配电系统造成更大的损坏。）延长了电路的开断时间，从而使故障对供配电系统造成更大的损坏。（2）高温使开关触头变形、熔化，从而导致接触不良甚至损坏。）高温使开关触头变形、熔化，从而导致接触不良甚至损坏。（3）高温可能造成人员灼伤甚至直接或间接的死亡，强光可能损害人的视力。）高温可能造成人员灼伤甚

7、至直接或间接的死亡，强光可能损害人的视力。（4）引起弧光短路，严重时造成爆炸事故。）引起弧光短路，严重时造成爆炸事故。 2.2 电弧的产生及灭弧方法电弧的产生及灭弧方法1产生电弧的根本原因产生电弧的根本原因 触头间很大电场强度和很高的温度导致触头本身的电子及触头周围介触头间很大电场强度和很高的温度导致触头本身的电子及触头周围介质中的电子被游离而形成电弧电流。（质中的电子被游离而形成电弧电流。（电路电压不低于电路电压不低于1020伏，电流不伏，电流不小于小于80100mA）2产生电弧的游离方式产生电弧的游离方式（1）强电场发射：）强电场发射：电弧的形成是触头间中性质子电弧的形成是触头间中性质子(

8、分子和原子分子和原子)被游离的被游离的过程。开关触头分离时，触头间距离很小，电场强度过程。开关触头分离时，触头间距离很小，电场强度E很高很高(E = U/d)。当。当电场强度超过电场强度超过3106V/m时，阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触时，阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。头空间的自由电子。 （2）热电发射：）热电发射：电弧形成后，弧隙间的高温使阴极表面的电子获得足够电弧形成后，弧隙间的高温使阴极表面的电子获得足够的能量而向外发射，形成热电场发射。的能量而向外发射，形成热电场发射。2.2.2 2.2.2 电弧的产生电弧的产生（3）碰撞游离：）碰撞游离：从阴极表面

9、发射出来的自由电子和触头间原有的少数电从阴极表面发射出来的自由电子和触头间原有的少数电子，在电场力的作用下向阳极作加速运动，途中不断地和中性质点相碰撞。子，在电场力的作用下向阳极作加速运动，途中不断地和中性质点相碰撞。只要电子的运动速度只要电子的运动速度v足够高，电子的动能足够高，电子的动能A=mv2足够大，就可能从中性足够大，就可能从中性质子中打出电子，形成自由电子和正离子。这种现象称为碰撞游离。新形质子中打出电子，形成自由电子和正离子。这种现象称为碰撞游离。新形成的自由电子也向阳极作加速运动，同样地会与中性质点碰撞而发生游离。成的自由电子也向阳极作加速运动，同样地会与中性质点碰撞而发生游离

10、。碰撞游离连续进行的结果是触头间充满了电子和正离子，具有很大的电导；碰撞游离连续进行的结果是触头间充满了电子和正离子，具有很大的电导；在外加电压下，介质被击穿而产生电弧，电路再次被导通。在外加电压下，介质被击穿而产生电弧，电路再次被导通。 （4）高温游离）高温游离 ： 在电弧形成后的高温在电弧形成后的高温的作用下的作用下(电弧中心部分维持的温电弧中心部分维持的温度可达度可达10000以上以上)，气体中性质点的不规则热运动速度增加。当具有足，气体中性质点的不规则热运动速度增加。当具有足够动能的中性质点相互碰撞时，将被游离而形成电子和正离子够动能的中性质点相互碰撞时，将被游离而形成电子和正离子。也

11、称热游离。触头越分开，电弧越大，高温游离也越显著。触头越分开，电弧越大，高温游离也越显著。注：注：强电场发射和热电发射的游离方式在触头分开之初占主导作用，强电场发射和热电发射的游离方式在触头分开之初占主导作用， 碰撞游离和高温游离使电弧持续和发展碰撞游离和高温游离使电弧持续和发展 它们是互相影响，互相作用的。它们是互相影响，互相作用的。 在开关电器的触头间，发生游离过程的同时，还发生着使带电质点减少的去在开关电器的触头间，发生游离过程的同时，还发生着使带电质点减少的去游离过程。游离过程。 1 1电弧熄灭的条件电弧熄灭的条件 去游离率大于游离率，即其中离子消失的速率大于离子产生的速率。去游离率大

12、于游离率，即其中离子消失的速率大于离子产生的速率。2 2去游离方式去游离方式 （1 1）复合）复合 正、负带电质点重新结合为中性质点正、负带电质点重新结合为中性质点电弧中温度越低，电场强度越弱，截面越小，介质的性质越稳定，密度越高，复合电弧中温度越低，电场强度越弱，截面越小，介质的性质越稳定，密度越高，复合愈快。愈快。 （2 2）扩散）扩散 电弧中的带电质点向电弧周围介质散发开去，使弧区带电质点电弧中的带电质点向电弧周围介质散发开去，使弧区带电质点的浓度减少。的浓度减少。电弧与周围介质的浓度差越大，电弧与周围介质的温度差越大，电弧截面越小，扩电弧与周围介质的浓度差越大，电弧与周围介质的温度差越

13、大，电弧截面越小，扩散就越强烈。散就越强烈。3 3交流电弧的熄灭交流电弧的熄灭 电流过零时，电弧将暂时熄灭，弧柱温度急剧下降，高温游离中止，去电流过零时，电弧将暂时熄灭，弧柱温度急剧下降，高温游离中止，去游离大大增强，阴极附近空间的绝缘强度迅速增高。由于交流电流每一个周游离大大增强，阴极附近空间的绝缘强度迅速增高。由于交流电流每一个周期两次过零值，在熄灭交流电弧时，就是充分利用这一特点来加速电弧的熄期两次过零值，在熄灭交流电弧时，就是充分利用这一特点来加速电弧的熄灭。灭。2.2.3 2.2.3 电弧的熄灭电弧的熄灭1速拉灭弧法速拉灭弧法 是开关电器中最基本的灭弧方法。高低压断路器中都装有强力的

14、断路弹簧，是开关电器中最基本的灭弧方法。高低压断路器中都装有强力的断路弹簧，目的就是加速触头的分断速度。目的就是加速触头的分断速度。2冷却灭弧法冷却灭弧法 利用介质如油等来降低电弧的温度从而增强去游离来加速电弧的熄灭。利用介质如油等来降低电弧的温度从而增强去游离来加速电弧的熄灭。3吹弧灭弧法吹弧灭弧法 利用外力如气流、油流或电磁力来吹动电弧，使电弧拉长，同时也使电弧利用外力如气流、油流或电磁力来吹动电弧，使电弧拉长，同时也使电弧冷却，电弧中的电场强度降低，复合和扩散增强，加速电弧熄灭。冷却，电弧中的电场强度降低，复合和扩散增强，加速电弧熄灭。（1）按吹弧的方向）按吹弧的方向(相对电弧方向相对电

15、弧方向)分纵吹和横吹，如图分纵吹和横吹，如图21a和图和图21b所示。所示。2.2.4 2.2.4 开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法（2 2）按施加外力的性质来分，）按施加外力的性质来分，气吹、油吹、磁力吹和电动力吹等。气吹、油吹、磁力吹和电动力吹等。图图2222所示的低压刀开关迅速拉开刀闸时电动力吹弧使电弧加速拉长。所示的低压刀开关迅速拉开刀闸时电动力吹弧使电弧加速拉长。图图23所示采用专门的磁吹线圈来吹弧。所示采用专门的磁吹线圈来吹弧。 图图2424所示利用铁磁物质钢片来吸动电弧，这相当于反向吹弧。所示利用铁磁物质钢片来吸动电弧，这相当于反向吹弧。4长弧切短灭弧法长弧切短灭

16、弧法 如图如图 25所示，利用金属片（如钢栅片）将长弧切成若干短弧。当外施电压所示，利用金属片（如钢栅片）将长弧切成若干短弧。当外施电压(触头间触头间)小于电弧上的电压降时，电弧不能维持而迅速熄灭。低压断路器和部小于电弧上的电压降时，电弧不能维持而迅速熄灭。低压断路器和部分刀开关的灭弧罩就是利用这个原理来灭弧的。分刀开关的灭弧罩就是利用这个原理来灭弧的。5 5粗弧分细灭弧法粗弧分细灭弧法 将粗弧分成若干平行的细小电弧，增大了接触面，降低电弧的温度，从而使将粗弧分成若干平行的细小电弧，增大了接触面，降低电弧的温度，从而使带电质点的复合和扩散得到加强，使电弧加速熄灭。带电质点的复合和扩散得到加强，

17、使电弧加速熄灭。6 6狭沟灭弧法狭沟灭弧法 如图如图2-62-6所示，陶瓷制成的绝缘灭弧栅使电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧，所示，陶瓷制成的绝缘灭弧栅使电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧，冷却条件改善，电弧与介质表面接触使带电质点的复合增强，从而加速电弧冷却条件改善，电弧与介质表面接触使带电质点的复合增强，从而加速电弧的熄灭。如有的熔断器在熔管中充填石英砂，就是利用狭沟灭弧原理。的熄灭。如有的熔断器在熔管中充填石英砂，就是利用狭沟灭弧原理。7 7真空灭弧法真空灭弧法 将开关触头装在真空容器内，产生的电弧（真空电弧）较小，且在电流第将开关触头装在真空容器内，产生的电弧（真空电弧）较小，且在电流第

18、一次过零时就能将电弧熄灭。真空断路器就是利用这种原理来熄灭电弧的。一次过零时就能将电弧熄灭。真空断路器就是利用这种原理来熄灭电弧的。8 8六氟化硫（六氟化硫（SF6SF6）灭弧法）灭弧法 SF6SF6气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，绝缘强度约为空气的气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，绝缘强度约为空气的3 3倍，而绝倍，而绝缘强度的恢复速度约比空气快缘强度的恢复速度约比空气快100100倍，可极大的提高开关的断流容量和减少倍，可极大的提高开关的断流容量和减少灭弧所需时间。灭弧所需时间。 注：电气设备的灭弧性能往往是衡量其运行可靠性和安全性的重要指注：电气设备的灭弧性能往往是衡量其运行可靠性和安

19、全性的重要指标之一。标之一。2 2.2.5 .2.5 对电气触头的基本要求对电气触头的基本要求1满足正常负荷的发热要求满足正常负荷的发热要求 触头必须接触紧密良好，尽量减少或避免触头表面产生氧化层，以降低触头必须接触紧密良好，尽量减少或避免触头表面产生氧化层，以降低接触电阻。接触电阻。2具有足够的机械强度具有足够的机械强度 能够经受规定的通断次数而不致发生机械故障或损坏。能够经受规定的通断次数而不致发生机械故障或损坏。3具有足够的动稳定度和热稳定度具有足够的动稳定度和热稳定度 具有足够的动稳定度指在可能发生的最大短路冲击电流通过时，触头不具有足够的动稳定度指在可能发生的最大短路冲击电流通过时，

20、触头不至于因最大电动力作用而损坏至于因最大电动力作用而损坏具有足够的热稳定度指在可能最长的短路时间内通过最大短路电流时所产生具有足够的热稳定度指在可能最长的短路时间内通过最大短路电流时所产生的热量不致使触头烧损或熔焊。的热量不致使触头烧损或熔焊。4具有足够的断流能力具有足够的断流能力 在开断规定的最大负荷电流或最大短路电流时，触头不应被电弧过度烧在开断规定的最大负荷电流或最大短路电流时，触头不应被电弧过度烧损，更不应发生熔焊现象。损，更不应发生熔焊现象。各种触头实物图各种触头实物图全球核电站分布图全球核电站分布图全球核电站分布图全球核电站分布图全球核电站分布图全球核电站分布图沸水堆核电站工作流

21、程是：冷却剂（水）从堆芯下部流进，在沿堆芯上升的过程中，从燃料棒那里得到了热量，使冷却剂变成了蒸汽和水的混合物，经过汽水分离器和蒸汽干燥器，将分离出的蒸汽来推动汽轮发电机组发电。 沸水堆核电站工作原理沸水堆核电站工作原理压水堆核电站工作原理压水堆核电站工作原理日本核电站分布图日本核电站分布图福岛核电站福岛核电站 福岛核电站（Fukushinia Nuclear Power Plant）位于北纬37度25分14秒，东经141度2分，地处日本福岛工业区。它是目前世界世界最大的核电站，由福岛一站、福岛二站组成，共10台机组（一站6台，二站4台），均为沸水堆。总输出功率净毛值为88149096兆瓦，两

22、站总容量超过原世界最大核电站加拿大布鲁斯核电站（67867226兆瓦）。3月12日下午15时30分左右 福岛第一核电站1号机组发生爆炸 3月14日上午10点01分 福岛第一核电站3号机组发生爆炸 福岛第一核电站1号机组发生爆炸 发生爆炸后的福岛第一核电站1号机组 福岛第一核电站3号机组发生爆炸 发生爆炸后的福岛第一核电站3号机组 中国核电站分布图中国核电站分布图 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2.3 常用高压开关设备简介常用高压开关设备简介2.3.1 高压电器应该满足的基本要求：高压电器应该满足的基本要求：1、绝缘安

23、全可靠；、绝缘安全可靠；2、温升符合标准；、温升符合标准；3、有足够的热稳定性和动稳定性；、有足够的热稳定性和动稳定性；4、开关电器应能够迅速可靠的切断其额定开断电流。、开关电器应能够迅速可靠的切断其额定开断电流。5、高压电器应能够一定的自然条件的作用。、高压电器应能够一定的自然条件的作用。6、成本低、寿命长、维修量小。、成本低、寿命长、维修量小。1 1、额定电压、额定电压U UN N（有效值）；（有效值）；2 2、最高工作电压、最高工作电压U Um m （有效值）；（有效值）；3 3、额定电流、额定电流I IN N（有效值）；（有效值）；4 4、额定开断电流、额定开断电流I INkNk （有

24、效值）；（有效值）；5 5、动稳定电流（峰值耐受电流）、动稳定电流（峰值耐受电流）I IF F（有效值）；（有效值）；6 6、热稳定电流（短时耐受电流）、热稳定电流（短时耐受电流） I Ik k（有效值）；（有效值）；7 7、燃弧时间、燃弧时间t trhrh 8 8、固有分闸时间、固有分闸时间t tgfgf9 9、全开断时间、全开断时间t tkdkd1010、合闸时间、合闸时间t thzhz1111、额定短路关合电流、额定短路关合电流I INgNg1212、额定操作顺序、额定操作顺序2、高压电器的基本技术参数、高压电器的基本技术参数开关电器概念和作用开关电器概念和作用正常情况下可靠接通或断开电

25、路；正常情况下可靠接通或断开电路；改变运行方式时进行切换操作；改变运行方式时进行切换操作；系统发生故障迅速切除故障部分，保证非故系统发生故障迅速切除故障部分，保证非故障部分的正常运行；障部分的正常运行；在设备检修时隔离带电部分，以保证工作人在设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的安全。员的安全。概念概念直接用于正常投切和故障切除电路的电气一次直接用于正常投切和故障切除电路的电气一次设备称为开关电器设备称为开关电器。作用作用（1）（2）（3）（4）开关电器的分类开关电器的分类低压开关电器低压开关电器高压开关电器高压开关电器屋内式屋内式屋外式屋外式断路器断路器隔离开关隔离开关负荷开关负荷开关熔断

26、器熔断器自动重合器自动重合器自动分段器自动分段器2.3.2 2.3.2 高压断路器高压断路器高压断路器的作用高压断路器的作用高压断路器的基本要求高压断路器的基本要求高压断路器高压断路器的分类的分类高压断路器的技术参数高压断路器的技术参数高压断路器的分类高压断路器的分类少油断路器少油断路器真空断路器真空断路器SFSF6 6断路器断路器高压断路器作用和要求高压断路器作用和要求1 1、高压断路器的作用、高压断路器的作用其一是其一是控制作用控制作用；其二是；其二是保护作用保护作用。2 2、高压断路器的基本要求、高压断路器的基本要求工作可靠，有足够的开断能；工作可靠，有足够的开断能；尽可能短的开断时间，

27、结构简单；尽可能短的开断时间，结构简单；足够的机械强度和良好的稳定性能；足够的机械强度和良好的稳定性能；具有自动重合闸性能，价格低廉。具有自动重合闸性能，价格低廉。系统正常情况系统正常情况系统故障情况系统故障情况问题：两种作用在何时发挥各自功能？问题：两种作用在何时发挥各自功能？断路器能通断任何性质电流电路断路器能通断任何性质电流电路（1）（2）（3）（4）3 3、高压断路器的分类、高压断路器的分类屋内式断路器屋内式断路器屋外式断路器屋外式断路器油断路器（油即作灭弧介质又作绝缘介质）油断路器（油即作灭弧介质又作绝缘介质）压缩空气断路器（空气即作灭弧介质又作绝压缩空气断路器（空气即作灭弧介质又作

28、绝 缘介质，缘介质，2020105Pa105Pa空气压力）空气压力）真空断路器（真空的介电强度高）真空断路器（真空的介电强度高）SF6SF6断路器（断路器（SF6 SF6 即为灭弧介质又为绝缘介质）即为灭弧介质又为绝缘介质）多油断路器多油断路器少油断路器少油断路器4 4、高压断路器技术参数、高压断路器技术参数（1 1）额定电压）额定电压UeUe：（2 2）额定电流）额定电流IeIe：指断路器的触头结构和导电部分在规定环指断路器的触头结构和导电部分在规定环境温度下允许通过的长期工作电流，其相境温度下允许通过的长期工作电流，其相应的发热温度不会超应的发热温度不会超过国家标准。（决定过国家标准。（决

29、定了导体截面，结构）了导体截面，结构）指断路器长时间运行能承受的正常工作电压。指断路器长时间运行能承受的正常工作电压。（决定了绝缘水平、尺寸、灭弧条件）（决定了绝缘水平、尺寸、灭弧条件）（3 3）额定开断电流）额定开断电流I Iekdekd（4 4）额定开断容量）额定开断容量: : （5 5）动稳定电流（极限通过电流）动稳定电流（极限通过电流）i idwdw指断路器在额定电压下能可靠断开的最大断指断路器在额定电压下能可靠断开的最大断路电流的有效值。它表征断路器的开断能力。路电流的有效值。它表征断路器的开断能力。ekdeekdIUS3指断路器在冲击短路电流作用下，承受电动指断路器在冲击短路电流作

30、用下，承受电动力的能力。（其大小是由导电和绝缘等部分力的能力。（其大小是由导电和绝缘等部分的机械强度所决定）的机械强度所决定）（6 6）热稳定电流）热稳定电流I Irwrw（7 7）开断时间）开断时间t tkdkd指断路器承受短路电流热效应的能力。（利用指断路器承受短路电流热效应的能力。（利用热稳定时间热稳定时间trtr对应的对应的IrwIrw） （一般取（一般取4 4S S）从操作机构跳闸线圈接通跳闸脉冲起，到三相从操作机构跳闸线圈接通跳闸脉冲起，到三相电弧完全熄灭时止的一段时间。（等于断路器电弧完全熄灭时止的一段时间。（等于断路器的固有分闸时间和熄弧时间之和）的固有分闸时间和熄弧时间之和）

31、 xhgfkdttt5 5、高压断路器的型号、高压断路器的型号特点特点靠人力合闸，靠弹簧力分闸的操作机构。靠人力合闸，靠弹簧力分闸的操作机构。6 6、少油高压断路器、少油高压断路器开关内油的作用开关内油的作用 灭弧、触头间的绝缘。灭弧、触头间的绝缘。少油断路器特点少油断路器特点 用油量少、体积小、结构简单、节省钢材、防火用油量少、体积小、结构简单、节省钢材、防火防爆的特点，但检修周期短，在户外使用时，受防爆的特点，但检修周期短，在户外使用时，受大气条件影响大，而且配套性差。大气条件影响大，而且配套性差。分类分类 35kV以下：户内式以下：户内式 35kV以上：户外式以上：户外式35kV：户内、

32、户外式：户内、户外式 SN10系列系列SW6系列系列SW10系列系列SW6系列系列SN10-10SN10-10型实例型实例（1 1）外形）外形 每相安装一个储油箱每相安装一个储油箱（三相联动）。（三相联动）。对地绝缘采用两个支对地绝缘采用两个支持式绝缘子承担。持式绝缘子承担。采用采用CD10CD10型操作机构型操作机构（可实现手动和电动（可实现手动和电动操作。操作。SN10-10型型（2 2）结构）结构1-1-油气分离器油气分离器2-2-上出线座上出线座3-3-灭弧室灭弧室 4-4-绝缘筒绝缘筒5-5-动触头杆动触头杆6-6-紫铜滚轮紫铜滚轮7-7-下出线座下出线座8-8-塞杆塞杆 9-9-基

33、座基座10-10-主轴主轴 11-11-绝缘拉杆绝缘拉杆12-12-分闸弹簧分闸弹簧13-13-瓣形静触头瓣形静触头（3 3）机械结构（三部分）机械结构（三部分）框架框架传动传动油箱油箱依靠两个支持绝缘子将各相与地绝缘；依靠两个支持绝缘子将各相与地绝缘；固定（分闸弹簧）固定（分闸弹簧）带动动触头运动。主轴、分相轴、操带动动触头运动。主轴、分相轴、操动轴。动轴。关键部分关键部分上部：上部：中部：中部：下部：下部：注油螺钉，油气分离器注油螺钉，油气分离器；上接线板，绝缘筒，油位指示上接线板，绝缘筒，油位指示器，静触头，动触头器，静触头，动触头；下接线板，底座，连杆，拐臂，下接线板，底座，连杆，拐臂

34、，放油螺钉，缓冲器放油螺钉，缓冲器。（4 4）组成）组成导电回路导电回路灭弧系统灭弧系统上出线座上出线座静触头座静触头座辨形触头辨形触头动触头动触头导电导电 杆杆动触头动触头下下出线座出线座纵横吹灭弧室（纵横油气吹纵横吹灭弧室（纵横油气吹+ +机械机械油吹）油吹）（5 5）逆止阀）逆止阀电弧形成后分解油，逆止阀钢球上推堵住回油孔，电弧形成后分解油，逆止阀钢球上推堵住回油孔，形成密闭燃弧，使内腔压力升高形成密闭燃弧，使内腔压力升高（6 6）油气分离器）油气分离器 避免灭弧室完全封死，压力过高避免灭弧室完全封死，压力过高 避免直接将炽热的带有大量电子和离子的油避免直接将炽热的带有大量电子和离子的油

35、 气混合物排出箱外，引起自燃和设备绝缘闪气混合物排出箱外，引起自燃和设备绝缘闪 络。络。（7 7）灭弧室主要结构）灭弧室主要结构 灭弧室位于箱体中间部位。灭弧室位于箱体中间部位。 绝缘套筒由高强度的玻璃钢制成。绝缘套筒由高强度的玻璃钢制成。 隔弧板是用耐高温的三聚氰胺玻璃纤维热压隔弧板是用耐高温的三聚氰胺玻璃纤维热压 而成。而成。（8 8）灭弧工作原理灭弧工作原理切断很大电弧电流切断很大电弧电流短路故障短路故障短路电流很大短路电流很大单位时间内将开关油单位时间内将开关油分解成气体量大分解成气体量大空间中的气体压力很大（单向空间中的气体压力很大（单向逆止阀关闭）逆止阀关闭） 动触头下移打开第一横

36、吹道动触头下移打开第一横吹道油气混和物冲出灭弧室油气混和物冲出灭弧室使电弧弯曲拉长并与隔使电弧弯曲拉长并与隔弧板接触弧板接触产生强烈的去游离作用产生强烈的去游离作用灭弧。灭弧。切断很小电弧电流切断很小电弧电流由于产气量很小由于产气量很小需要第一、第二、第三次横、需要第一、第二、第三次横、纵吹及机械油吹、拉长电弧等作用才能将电弧电纵吹及机械油吹、拉长电弧等作用才能将电弧电流切断。流切断。单柱双断口单柱双断口 110KV 110KV 双柱四断口双柱四断口 220KV220KV三柱六断口三柱六断口 330KV330KV支持瓷瓶支持瓷瓶底底座座均压电容均压电容SW6SW6型系列少油断路器实例型系列少油

37、断路器实例7 7、高压真空断路器、高压真空断路器开关内真空的作用开关内真空的作用 利用真空作为灭弧、触头间的绝缘介质。利用真空作为灭弧、触头间的绝缘介质。真空断路器灭弧原理真空断路器灭弧原理 真空间隙内的气体稀薄，分子的自由行程大，真空间隙内的气体稀薄，分子的自由行程大，发生碰撞的机率很小，碰撞游离不是真空间隙发生碰撞的机率很小，碰撞游离不是真空间隙击穿产生电弧的主要因素。真空中的电弧是由击穿产生电弧的主要因素。真空中的电弧是由触头间电极蒸汽形成的，具有很强的扩散作用，触头间电极蒸汽形成的，具有很强的扩散作用，因而使电弧电流过零后触头间隙的介质强度能因而使电弧电流过零后触头间隙的介质强度能很快

38、恢复起来，使电弧迅速熄灭。很快恢复起来，使电弧迅速熄灭。 真空断路器的优点真空断路器的优点 （1）（2）（3）（4）（5）真空断路器的缺点真空断路器的缺点 （1）（2）结构轻巧，触头开距小，动作快，操作功结构轻巧，触头开距小，动作快，操作功 小，体积小，重量轻。小，体积小，重量轻。燃弧时间短，需半个周期。燃弧时间短，需半个周期。触头间隙介质恢复速度快。触头间隙介质恢复速度快。电气寿命和机械寿命均长。电气寿命和机械寿命均长。维修量小，能防火防爆。维修量小，能防火防爆。开断小电感电流时，会出现熄弧过电压。开断小电感电流时，会出现熄弧过电压。在应用中可采用氧化锌避雷器、阻容串联在应用中可采用氧化锌避

39、雷器、阻容串联元件等限制熄弧过电压。元件等限制熄弧过电压。开断后动态绝缘劣老化产生重击穿现象开断后动态绝缘劣老化产生重击穿现象真空断路器适用场所真空断路器适用场所 广泛用于广泛用于35kV及以下的电压等级中。及以下的电压等级中。真空断路器的灭弧室真空断路器的灭弧室 灭弧室为真空密闭容器。灭弧室为真空密闭容器。主要材料玻璃和陶瓷。主要材料玻璃和陶瓷。（1）玻璃）玻璃优点是加工容易有一定的机械强度易与多优点是加工容易有一定的机械强度易与多种金属封接，可以观察到内部的运行情况，种金属封接，可以观察到内部的运行情况，便于运行监视内部情况。但不能承受强烈便于运行监视内部情况。但不能承受强烈的冲击，其软化

40、温度也较低的冲击，其软化温度也较低（1）陶瓷）陶瓷机械强度高，软化温机械强度高，软化温度也高，但装配焊接度也高，但装配焊接工艺要求高。工艺要求高。真空断路器的触头真空断路器的触头 （1）触头材料）触头材料铜铬合金铜铬合金CuCr（2）触头结构）触头结构横向磁场触头横向磁场触头纵向磁场触头纵向磁场触头真空断路器灭弧罩真空断路器灭弧罩 分主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、均压用屏蔽罩分主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、均压用屏蔽罩（1）主屏蔽罩作用）主屏蔽罩作用防止燃弧过程中电弧生成物喷到绝缘外防止燃弧过程中电弧生成物喷到绝缘外壳内壁上，降低外壳绝缘；壳内壁上，降低外壳绝缘；改善灭弧室内部电场，使其均匀化，促改善灭弧

41、室内部电场，使其均匀化，促进真空灭弧室的小型化；进真空灭弧室的小型化；吸收大部分电弧能量，冷却电弧生成物，吸收大部分电弧能量，冷却电弧生成物，有利于介电强度的恢复。有利于介电强度的恢复。 （2）波纹屏蔽罩作用）波纹屏蔽罩作用在开关的动触头上下运动时保证灭弧室在开关的动触头上下运动时保证灭弧室的良好密封。的良好密封。波纹管有液压成形和膜片焊接两种。波纹管有液压成形和膜片焊接两种。波纹管的伸缩量决定了断路器的开距。波纹管的伸缩量决定了断路器的开距。波纹管的疲劳度决定了断路器的寿命。波纹管的疲劳度决定了断路器的寿命。灭弧室灭弧室的结构的结构8 8、高压、高压SFSF6 6断路器断路器各各类类六六氟氟

42、化化硫硫断断路路器器外外观观图图SFSF6 6气体的性质气体的性质 SFSF6 6是一种无色、无味、无毒、不可燃，冷是一种无色、无味、无毒、不可燃，冷却电弧特性强，高温电弧作用下有较高的却电弧特性强，高温电弧作用下有较高的冷却效应。冷却效应。SFSF6 6气体比重大，同条件下为空气的气体比重大，同条件下为空气的5 5倍，倍，有优良的导热性能，绝缘强度较高。有优良的导热性能，绝缘强度较高。 SFSF6 6气体具有非常高的介电强度。在均匀电气体具有非常高的介电强度。在均匀电场下，约为同一气压下空气的场下，约为同一气压下空气的2.5-32.5-3倍。倍。在在3 3个大气压下其介电强度与变压器油相个大

43、气压下其介电强度与变压器油相当。当。 SFSF6 6气体的用途气体的用途 电力行业电力行业 环保行业环保行业 冶金铸造冶金铸造SF6主要用作电气绝缘介质和灭弧介质，保主要用作电气绝缘介质和灭弧介质，保证电气设备运行安全可靠同时，可使其尽证电气设备运行安全可靠同时，可使其尽量小型化，降低设备成本量小型化，降低设备成本 。SFSF6目前是应用较为广泛的测定大气污染的目前是应用较为广泛的测定大气污染的示踪剂，示踪距离可达示踪剂，示踪距离可达100100公里公里 。SF6SF6可用于有色金属的冶炼和铸造工艺，可用于有色金属的冶炼和铸造工艺，防止镁及其合金熔融物氧化，也可用于铝防止镁及其合金熔融物氧化，

44、也可用于铝及其合金熔融物的脱气和纯化及其合金熔融物的脱气和纯化 。 SFSF6 6断路器分类断路器分类 SFSF6 6断路器的结构按照断路器的结构按照对地绝缘方式的不同对地绝缘方式的不同可以分为落地罐式和可以分为落地罐式和瓷柱式两种。瓷柱式两种。 落落地地罐罐式式便于安装电流便于安装电流互感器，抗震互感器，抗震性好，但系列性好，但系列性能差。性能差。断路器的灭弧室断路器的灭弧室可以布置成可以布置成“T”T”或或“Y”Y”形，单断形，单断口，可布置成单口，可布置成单柱式，灭弧室位柱式，灭弧室位于高电位，靠支于高电位，靠支柱绝缘套管对地柱绝缘套管对地绝缘。绝缘。瓷瓷 柱柱 式式SFSF6 6断路器

45、灭弧室断路器灭弧室 六氟六氟化硫化硫断路断路器灭器灭弧室弧室灭弧室灭弧室 单气压单气压双压灭弧室双压灭弧室变开距灭弧室变开距灭弧室定开距灭弧室定开距灭弧室灭弧室内有一个气压系统，压气缸与触灭弧室内有一个气压系统，压气缸与触头同时运动，将压气室内的气体压缩，头同时运动，将压气室内的气体压缩，高速气流纵吹灭弧。高速气流纵吹灭弧。SF6灭弧室有两个气压系统，分高低压室，灭弧室有两个气压系统，分高低压室，高压吹向低压，低压再吹向电弧。高压吹向低压，低压再吹向电弧。带带互互感感器器的的六六氟氟化化硫硫断断路路器器操动机构作用操动机构作用操操动机构动机构的构成的构成操动机构分类型号操动机构分类型号操动机构

46、基本要求操动机构基本要求电磁操动机构电磁操动机构弹簧操动机构弹簧操动机构液压操动机构液压操动机构手动操动机构手动操动机构2.3.3 2.3.3 操动机构操动机构断路器弹簧操动机构的三维模型断路器弹簧操动机构的三维模型1 1、操动机构的作用、操动机构的作用（1 1）作用）作用使断路器合闸使断路器合闸使断路器维持合闸状态使断路器维持合闸状态使断路器分闸。使断路器分闸。（2 2）分类）分类操动部分：操动部分：传动部分：传动部分：由动力机构、扣住机构、脱扣机构由动力机构、扣住机构、脱扣机构和自由脱扣机构等组成。和自由脱扣机构等组成。由拉杆、提升机构、缓冲机构等组由拉杆、提升机构、缓冲机构等组成。成。2

47、 2、操动机构的分类、操动机构的分类（3 3）分类）分类手动型手动型(S)(S)、电磁型、电磁型(D)(D)、液压型、液压型(Y)(Y)、气压型、气压型(Q)(Q)和弹簧型和弹簧型(T)(T)等等（4 4）型号）型号CD10CT19CY34 4、操动机构基本要求、操动机构基本要求（5 5）基本要求）基本要求能维持断路器处在合闸位置，不因外界震动能维持断路器处在合闸位置，不因外界震动和其他原因产生误分闸功率。和其他原因产生误分闸功率。具有自由脱扣装置具有自由脱扣装置在断路合闸的过程中在断路合闸的过程中又接到分闸命令时，断路器应立即终止合闸又接到分闸命令时，断路器应立即终止合闸过程，迅速可靠的分闸

48、。这种在合闸过程中过程，迅速可靠的分闸。这种在合闸过程中的分闸叫自由脱扣的分闸叫自由脱扣具有足够的合闸功率具有足够的合闸功率有可靠的分闸装置和足够的分闸速度有可靠的分闸装置和足够的分闸速度断路器在关合电路过程中，如遇到永久性短路断路器在关合电路过程中，如遇到永久性短路事故，则在继电保护装置的作用下会立即分闸，事故，则在继电保护装置的作用下会立即分闸，此时合闸命令尚未解除，操作机构又立即自动此时合闸命令尚未解除，操作机构又立即自动合闸，出现重复合闸，出现重复“合合跳跳”的现象叫的现象叫“跳跳跃跃”。要保证分、合动作准确、连续，即分后准备合、要保证分、合动作准确、连续，即分后准备合、合后准备分。合

49、后准备分。应能实现应能实现“防止跳跃防止跳跃” 结构简单、体积小、价格低廉结构简单、体积小、价格低廉5 5、电磁操动机构、电磁操动机构CD10CD10特点特点直接依靠电磁力合闸的操作机构称为电磁操作机直接依靠电磁力合闸的操作机构称为电磁操作机构。它结构简单，工作可靠、价格低廉，合闸时构。它结构简单，工作可靠、价格低廉，合闸时所需功率较大，体积大且笨重，一般用所需功率较大，体积大且笨重，一般用110KV110KV及及以下的少油断路器，合闸电源一般为直流以下的少油断路器，合闸电源一般为直流110V110V或或220V220V。结构原理结构原理合闸电磁系统合闸电磁系统自由脱扣机构自由脱扣机构维持机构

50、维持机构缓冲系统缓冲系统合闸状态合闸状态分闸状态分闸状态6 6、弹簧操动机构、弹簧操动机构CT19CT19特点特点利用弹簧储存的能量进行利用弹簧储存的能量进行合闸的机构，弹簧操作机合闸的机构，弹簧操作机构的优点是不需要大功率构的优点是不需要大功率的合闸用直流电源，但是的合闸用直流电源，但是机械结构比较复杂，加工机械结构比较复杂，加工制造和调整的要求较高。制造和调整的要求较高。现已广泛采用，一般用于现已广泛采用，一般用于35KV35KV及以下的真空断路器。及以下的真空断路器。结构原理结构原理 驱动机构单元驱动机构单元位于右侧板和中间板之间，为一匹配真空断路位于右侧板和中间板之间，为一匹配真空断路

51、器运动的凸轮连杆式机构。它的轴输出位于机器运动的凸轮连杆式机构。它的轴输出位于机构的最上端，结构开放，容易与断路器配接。构的最上端，结构开放，容易与断路器配接。 储能机构单元储能机构单元位于左侧板和中间板之间，为一两级齿轮减速位于左侧板和中间板之间，为一两级齿轮减速机构，储能时可以电动或人力操作，具有防逆机构，储能时可以电动或人力操作，具有防逆转和机械离合装置，其运行平稳、噪声小，效转和机械离合装置，其运行平稳、噪声小，效率高，两根合闸弹簧分别布置在机构两边外侧，率高，两根合闸弹簧分别布置在机构两边外侧，受力均匀，稳定性好。受力均匀，稳定性好。 托扣器单元托扣器单元分合闸脱扣器及过流脱扣器电磁

52、铁均采用水平分合闸脱扣器及过流脱扣器电磁铁均采用水平布置，手动脱扣与脱扣器合为一体，直接脱扣。布置，手动脱扣与脱扣器合为一体，直接脱扣。 电气控制单元电气控制单元辅助开关、行程开关、接线端子、桥堆整流块辅助开关、行程开关、接线端子、桥堆整流块组成。如采用交直流两用电机或直流供电，则组成。如采用交直流两用电机或直流供电，则不需要桥堆整流。不需要桥堆整流。7 7、液压操动机构、液压操动机构CY3CY3特点特点断路器的液压操动机构利用压缩气体储能，用断路器的液压操动机构利用压缩气体储能，用压力油作为传递动力的介质，并借助各种操作压力油作为传递动力的介质，并借助各种操作油阀进行控制，全面实现操动机的各

53、项要求。油阀进行控制，全面实现操动机的各项要求。该类操作机构较复杂，制造工艺和密封要求高。该类操作机构较复杂，制造工艺和密封要求高。但动作迅速，体积小，噪声和冲击力都很小，但动作迅速，体积小，噪声和冲击力都很小，不需要大功率合闸电源，短时失去电源仍可进不需要大功率合闸电源，短时失去电源仍可进行合分闸。在行合分闸。在110KV110KV及以上的断路器配套中得到及以上的断路器配套中得到广泛应用。广泛应用。结构原理结构原理 箱体箱体 工作缸工作缸活塞右侧是否有压受到跳合闸阀的控制活塞右侧是否有压受到跳合闸阀的控制它是整个机构的支承架和防护外壳，箱内是透它是整个机构的支承架和防护外壳，箱内是透平油和操

54、动机构的所有部件。其下部还有加热平油和操动机构的所有部件。其下部还有加热器，当环境温度低于零度时，自动加热，以保器，当环境温度低于零度时，自动加热，以保证液压油的粘度适宜证液压油的粘度适宜 主阀系统主阀系统包括跳闸阀和合闸阀，它们既可以电磁操作，包括跳闸阀和合闸阀，它们既可以电磁操作，也可以现场手动操作也可以现场手动操作 储能系统储能系统由储压筒、油泵与电动机组成。储压筒是充有高压气由储压筒、油泵与电动机组成。储压筒是充有高压气体的金属容器体的金属容器。当机构操作时，气体膨胀，释放出的当机构操作时，气体膨胀，释放出的能量经液压油泵传递给工作缸并转变成机械能。电动能量经液压油泵传递给工作缸并转变

55、成机械能。电动机带动油泵向储压器压油使气体压缩。储压筒内压力机带动油泵向储压器压油使气体压缩。储压筒内压力改变，可使活塞上下移动，改变，可使活塞上下移动，带动相关带动相关行程开关动作。行程开关动作。S1S1当压力高时动作，使电动机停止工作当压力高时动作，使电动机停止工作S2S2当压力降到一定值时，起动电动机打压当压力降到一定值时，起动电动机打压S3S3当压力继续下降时，重合闸装置闭锁当压力继续下降时，重合闸装置闭锁S4S4当压力再下降时，合闸闭锁当压力再下降时，合闸闭锁S5S5当压力下降这时，跳闸也闭锁当压力下降这时，跳闸也闭锁8 8、手动操动机构、手动操动机构CSCS特点特点靠人力合闸，靠弹

56、簧力分闸的操作机构。靠人力合闸，靠弹簧力分闸的操作机构。分闸状态分闸状态合闸状态合闸状态合闸演示合闸演示分闸演示分闸演示隔离开关的作用隔离开关的作用隔离开关的基本要求隔离开关的基本要求隔离开关的特点隔离开关的特点隔离开关的分类隔离开关的分类隔离开关的型号隔离开关的型号隔离开关的技术参数隔离开关的技术参数各类隔离开关的实物图片各类隔离开关的实物图片2.3.3 2.3.3 隔离开关隔离开关1 1、隔离开关的作用、隔离开关的作用1) 1) 隔离电源，保证安全；隔离电源，保证安全；2) 2) 倒闸操作；倒闸操作；u结构特点：结构特点：没有灭弧装置。没有灭弧装置。 停电操作停电操作：先断断路器，再断负荷

57、侧隔离开关，先断断路器，再断负荷侧隔离开关， 最后断电源侧隔离开关最后断电源侧隔离开关 送电操作送电操作：先合电源侧隔离开关，再合负荷侧先合电源侧隔离开关，再合负荷侧 隔离开关，最后合断路器隔离开关，最后合断路器QS应与应与QF配合使用配合使用满足满足“隔离开关先通后断隔离开关先通后断”原则原则1 1、隔离开关的作用、隔离开关的作用3) 3) 接通或切断小电流电路。接通或切断小电流电路。拉合电压互感器、避雷器电路。拉合电压互感器、避雷器电路。拉合母线和直接与母线相连设备的电容电流。拉合母线和直接与母线相连设备的电容电流。拉合励磁电流小于拉合励磁电流小于2A2A的空载变压器（电压的空载变压器（电

58、压35KV35KV、容量为、容量为1000KVA1000KVA及以下；电压及以下；电压110KV110KV、容量、容量3200KVA3200KVA及以下）及以下）拉合电容电流不超过拉合电容电流不超过5A5A的空载线路（电压的空载线路（电压10KV10KV、长度、长度5KM5KM及以下的架空线路；电压及以下的架空线路；电压35KV35KV、长度、长度10KM10KM及以下的架空线及以下的架空线路）。路）。2 2、隔离开关基本要求、隔离开关基本要求分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。网隔开。断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证在过电压

59、及断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证在过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。安全。有足够的动热稳定、机械强度、绝缘强度。有足够的动热稳定、机械强度、绝缘强度。跳、合闸时的同期要好，要有最佳的跳合闸速度，以跳、合闸时的同期要好，要有最佳的跳合闸速度，以尽可能降低操作过电压。尽可能降低操作过电压。结构应结构简单动作可靠。结构应结构简单动作可靠。带有接地刀闸的隔离开关必须装设联锁机构，以保证带有接地刀闸的隔离开关必须装设联锁机构，以保证隔离开关的正确操作。隔离开关的正确操作。3 3、隔离开关的特点、隔离开关的特点在分闸状态下，动静

60、触头间应有明显可见的断口，绝缘在分闸状态下，动静触头间应有明显可见的断口，绝缘可靠。可靠。在关合状态下，其导电系统能可靠通过正常的工作电流在关合状态下，其导电系统能可靠通过正常的工作电流I Igmaxgmax和故障下的短路电流和故障下的短路电流I Idmaxdmax，通过时满足动热稳定。，通过时满足动热稳定。没有专门的灭弧装置，除了能开断很小的电流外，不能没有专门的灭弧装置，除了能开断很小的电流外，不能用来开断负荷电流用来开断负荷电流I Ig g，更不能开断短路电流，更不能开断短路电流I Id d。4 4、高压隔离开关分类、高压隔离开关分类按装设地点分：按装设地点分：按绝缘支柱分：按绝缘支柱分