高压电器第一章课件

1、现代高压电器技术现代高压电器技术王永华 高压电器的基本知识 高压断路器的分类及发展 高压电器及其发展 主要高电压设备 发电机（电磁，绝缘，机械）； 变压器、互感器、电抗器（电磁，绝缘）； 开关设备（灭弧，绝缘，机械）； 电容器（绝缘，材料）； 线路和外绝缘（绝缘，污秽）； 柔性交流输电系统（FACTS）设备（电力电子） 高压直流设备（电力电子）。第一节第一节 高压电器的基本功能高压电器的基本功能一、高压电器：一般指额定工作电压在1200V（3KV）及以上的电器。二、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

2、组合电器。使用中以后一种分类方式常见。 开关电器（switching device）：用作闭合（关合）或者开断一个或几个电路电流的器件。 机械开关电器：用可分离的触头来合、分一个或几个电路的的开关电器。 半导体开关电器：设计用半导体可控导电性来闭合（关合）电路电流的开关电器。 二、开关电器主要有：高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器、高压负荷开关和接地开关1、高压断路器高压断路器：能关合、承载、开断关合、承载、开断运行回路正常电流，也能在规定规定时间内关合、承载及开断规定的过载电流时间内关合、承载及开断规定的过载电流(包括短路电流包括短路电流)的开关设备。断路器具有如下最基本的功能： (1)在

3、关合状态时应为良好的导体，在长时间工作时各部位温度和温升低于最大允许发热温度和允许温升，能够承受短路情况下热的和机械的作用。 (2)在开断状态时，具有良好的绝缘性能。在不同环境条件下，皆能承受对地同相以及不同相端子间的电压。 (3)在关合状态的任意时刻，在尽可能短的时间内，能够开断额定开断电流及以下的各种故障电流。 (4)在开断状态的任意时刻，在短时间内能关合处于短路状态下的电路。2、高压开关高压开关 ：额定电压在1200V及以上主要用于开断或关合导电电路的电器。 3、高压开关设备高压开关设备 ：高压开关与控制、测量、保护、调节装置以及辅件、外壳和支持件等部件及其电气和机械的联结组成的总称。高

4、压真空断路器户外高压真空断路器4、高压隔离开关高压隔离开关 ：在分分位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合合位置时，能承载正常线路条件下的电流及在规定时间内异常条件(例如短路)下的电流的开关。 （用于将带电的高压电工设备与电源隔离，一般只具有分合空载电路的能力，当在分断状态时，触头具有明显可见的断开位置，以保证检修时的安全）高高压压隔隔离离开开关关5、负荷开关负荷开关 ：能关合、开断及承载运行线路正常电流(包括规定的过载电流)，也能在规定的时间内承载规定的异常电流(如短路电流)的开关，通常与高压熔断器配合使用。高高压压负负荷荷开开关关6、熔断器熔断器 ：俗称高压保险丝，当

5、电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而开断电路的开关装置。 7、接地开关接地开关 ：用于将回路接地的一种机械式开关装置。在异常条件(如短路)下，可在规定时间内承载规定的异常电流。但在正常回路条件下，不要求承载电流。8、接触器接触器 ：手动操作除外，只有一个休止位置，能关合、承载及开断正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。 9、重合器重合器 ：能够按照预定的顺序，在导电回路中进行开断和重合操作，并在其后自动复位、分闸闭锁或合闸闭锁的自具(不需外加能源)控制保护功能的开关设备。 10、分段器分段器 ：一种能够自动判断线路故障和记忆线路故障电流开断的次数，并在达到整定的次数后在

6、无电压或无电流下自动分闸的开关设备。 11、金属封闭开关设备、开关柜金属封闭开关设备、开关柜：除进出线外，其余完全被接地金属外壳封闭的开关设备。 12、组合电器组合电器 ：将两种或两种以上的高压电器按电力系统主接线要求组成一个有机的整体而各电器仍保持原规定功能的装置。13、气体绝缘金属封闭开关设备、封闭式组合电器气体绝缘金属封闭开关设备、封闭式组合电器 ：至少有一部分地采用高于大气压的气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备。 14、预装式变电站预装式变电站 ：预装式变电站的主要元件是变压器、高压开关设备和控制设备、低压开关设备和控制设备、相应的内部连接线(电缆、母线和其他)和辅助设备。 户内接地开

7、关 预装式变电站(2)限制电器：主要有电抗器、避雷器。电抗器电抗器：依靠线圈的感抗起阻碍电流变化作用的电器。电抗器可按用途、按有无铁心和按绝缘结构分类。 按用途用途分为3种。 限流电抗器:串联在电力电路中，用来限制短路电流的数值。 并联电抗器：一般接在超高压输电线的末端和地之间，用来防止输电线由于距离很长而引起的工频电压过分升高，还涉及系统稳定、无功平衡、潜供电流、调相电压、自励磁及非全相运行下的谐振状态等方面。 消弧电抗器：又称消弧线圈，接在三相变压器的中性点和地之间，用以在三相电网的一相接地时供给电感性电流，来补偿流过接地点的电容性电流，使电弧不易持续起燃，从而消除由于电弧多次重燃引起的过

8、电压。按有无铁心铁心可分为2种。空心式电抗器:线圈中无铁心，其磁通全部经空气闭合。铁心式电抗器：其磁通全部或大部分经铁心闭合。铁心式电抗器工作在铁心饱和状态时，其电感值大大减少，利用这一特性制成的电抗器叫饱和式电抗器。按绝缘结构又可分为 2种。干式电抗器：其线圈敞露在空气中，以纸板、木材、层压绝缘板、水泥等固体绝缘材料作为对地绝缘和匝间绝缘。油浸式电抗器：其线圈装在油箱中，以纸、纸板和变压器油作为对地绝缘和匝间绝缘。 避雷器避雷器：一种能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。避雷器通常接于带电导线和地之间，与被保

9、护设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时,避雷器立即动作,流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘；当电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。 (3)变换电器变换电器：又称互感器。按比例变换电压或电流的设备。分为电压互感器和电流互感器两大类。互感器的功能是：将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V或100/V）或标准小电流(5A或1A，均指额定值)，以便实现测量仪表、保护设备和自动控制设备的标准化、小型化。此外，互感器还可用于隔离开高电压系统，以保证人身和设备的安全。 (4)组合电器组合电器：将两种或两种以上的电器，按接线要求组成一个整体而各电器仍保持原性能的装置。组合

10、电器结构紧凑，外形及安装尺寸小，使用方便，且各电器的性能可更好地协调配合。高压开关电器的性能特点：高压开关电器的性能特点： 通常要求高压电器具有以下性能特点：可靠性高可靠性高。高压电器是电力系统中的控制和保护装置，若可靠性不高，在线路发生故障时不能正常控制，则影响范围会迅速扩大，造成大面积停电。能承受很大的瞬时功率能承受很大的瞬时功率。电力系统中的故障电流往往几倍、几十倍于额定电流，持续时间达几秒钟，要求高压电器能承受、断开和关合这类故障电流。动作时间快动作时间快。开断故障电流的时间快慢，影响电力系统传输功率的大小和运行稳定性。电力系统对高压开关电器的基本要求（1）绝缘绝缘：对地、断口间、相间

11、长期承受电力系统最高工作电压；短时承受工频、雷电冲击电压及操作过电压。（2）切合电流切合电流：承载及切合负荷电流；短时承载及切合短路故障电流；切合电容电流；切合小电感电流（3）自然环境（温度、海拔、湿度、地震、污秽、风力、覆冰）（4）其他方面（机械寿命、电寿命、密封性能、对周围环境的影响） 高压开关电器的基本构成 由导电回路、可分触头、灭弧装置、绝缘部件、底座、传动机构、操动机构等组成。 导电回路用来承载电流； 可分触头是使电路接通或分断的执行元件； 灭弧装置则是用来迅速、可靠地熄灭电弧,使电路最终断开。与其他开关相比，断路器的灭弧装置的熄弧能力最强，结构也比较复杂。 触头的分合运动是靠操动机

12、构作功并经传动机构传递力来带动的。其操作方式可分为手动、电动、气动和液压手动、电动、气动和液压等。等。 有些断路器（如油断路器、六氟化硫断路器等）的操动机构并不包括在断路器的本体内，而是作为一种独立的产品提供断路器选配使用。第二节第二节 高压断路器的分类和发展状况高压断路器的分类和发展状况 一、分类1、按灭弧原理划分：油断路器(其中包括多油和少油)压缩空气断路器六氟化硫六氟化硫(SF(SF6 6) )断路器断路器真空断路器真空断路器磁吹断路器空气断路器2、按用途来分：1）发电机保护用断路器：为可靠地保护及方便地控制发电机组，而在发电机出口装设的专用的发电机保护断路器。2）线路用断路器：用于变电

13、所内，分为输电用断路器和配电用断路器。 输电用断路器与配电用断路器有所不同。输电用断路器的动作次数少，但要求动作可靠。配电用断路器的动作次数多，要求寿命长，维护检修方便。 输电用断路器电压高、开断容量大，断路器的结构较复杂。配电用断路器电压低，其结构相对较简单。3）供电用断路器：这类断路器直接用于工业企业中，使用量最大，品种类型也最多。这类断路器的额定电压为6.940.5kV，额定电流一般为12.5KA。这一类电压等级的断路器又称之为中压断路器。4）高压直流断路器：用于直流高电压输变电系统。 第三节第三节 高压电器的技术发展高压电器的技术发展 高压开关设备的发展方向体现在如下几个方面：一、高压

14、大容量断路器 是为满足电力系统工作电压的提高和输电容量电力系统工作电压的提高和输电容量增加的需求。其发展的目标是开发研制开发研制550kV550kV、63kA63kA甚至更高参数的单断口甚至更高参数的单断口断路器。 二、断路器熄弧的自能化 自能式灭弧室就是最大限度地利用电弧自身的能量，使灭弧室建立起气吹熄弧所必需的压力，因而不需要操动机构提供很大的压缩功，自能式SF6断路器的操作功可降低为压气式的20。其特点是：体积小，可靠性高。 三、高压开关设备的小型化 高压开关设备小型化的目的是为了减少占地空间、进一步与环境相协调和易于组合化。 四、高压开关设备的组合化 高压开关设备的组合化主要基于小型化技术，最重要的目的是可以实现体积小、具成套性、可靠性高、少维护、易于安装、抗严酷环境等。 五、高压开关设备的智能化 计算机技术、数据处理技术、控制理论、传感器技术、通信技术(网络技术)、电力电子技术的发展，高压开关设备的二次检测、控制设备和元件等方面产生的巨大变革。 六、高压开关设备的高可靠性 对于高压开关设备来说，最核心的问题除了很好地满足所要求的功能外，就是设备整体的可靠性问题。