第五章第四节

1、第四节 高压电器 一、高压断路器 1、高压断路器的用途、类型及型号 (1)高压断路器也叫高压开关，是发电厂及变电所的重要设备。当电力系统正常运行时，它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负荷电流；当电力系统发生故障时，它和继电保护配合，能迅速切除故障电流，以防止扩大事故范围。所以高压断路器同时承担着控制和保护双重任务，大部分断路器能进行快速自动重合闸操作，在排除线路临时性故障后，能及时地恢复正常运行。 (2)高压断路器的类型很多，根据不同的灭弧原理，高压断路器可分为： 1)油断路器：是利用油来灭弧的。 2)空气断路器：是利用压缩空气灭弧的。 3)六氟化硫断路器：是利用六氟化硫(sFs)作灭弧

2、介质的。 4)磁吹断路器：是利用磁场力来灭弧的。 5)真空断路器：是利用真空的高介质强度来灭弧的。 (3)目前我国断路器的型号按下面的顺序和代号组成： 第1单元产品名称，用字母表示：s一少油断路器；D一多油断路器；K一空气断路器；L一六氟化硫断路器；z一真空断路器；C一磁吹断路器。 第2单元安装场所，用字母表示：N一户内式；w一户外式。 第3单元设计系列序号，用数字表示。 第4单元额定电压(kV)。 第5单元补充工作特性，用字母表示：G一改进型；F一分相操作。 第6单元额定电流(A)。 2、高压断路器的发展过程 由于电力系统容量不断扩大、电器制造技术的提高和对灭弧理论的深入研究，高压断路器的结

3、构和性能都有极大程度地提高。追寻断路器的发展轨迹可以发现：随着电力系统容量与电压等级的变化，高压断路器基本上是按多油一少油一无油的发展过程而日臻完善的。在运行中，绝缘油可能出现爆炸和火灾事故，而且油断路器的技术眭能较之非油断路器略逊一筹，维护保养工作较复杂。近年来非油断路器的发展很快，我国的电力系统中大量使用非油断路器，如磁吹式断路器、真空断路器、六氟化硫断路器等，在一些企业的技术改造、大修中，也以非油断路器替代原来使用多年的老式油断路器。总之，可认为采用非油断路器是发展的必然趋势。 3、高压油断路器 (1)油断路器的结构特点 油断路器又叫油开关，有多油和少油之分。多油断路器的油除用作灭弧外，

4、还作绝缘用。多油断路器结构简单、制造容易，但用油多，体积较大，现已被淘汰。少油断路器的油作灭弧用，其油量少，体积和重量大为减少，但油断路器有火灾爆炸危险，且维护麻烦，目前也已逐渐被非油断路器替代。图526示出sNl010型高压少油断路器的外形结构图。这种断路器由框架、传动部分及油箱等三个主要部分组成 。图526 sNl010型高压少油断路器卜上帽；2一上出线座；3一油标；4一绝缘套筒；5一下出线座；6一基座；7一主轴；8一框架；9一断路弹簧 (2)高压油断路器安全要点 1)应根据额定电压、额定电流和额定开断电流等参数正确选用断路器。 2)断路器安装时必须保证有足够的安全距离，且安装牢靠，外表清

5、洁完整。 3)电气连接应可靠且接触良好，无发热松动。 4)应无渗油现象，油位油色正常。 5)瓷套管应完整无损，表面清洁，无放电痕迹。 6)断路器及其操作机构的联动应正常，无卡阻现象。分、合闸指示正确。调试操作时，辅助开关动作应可靠，触点无电弧烧损。 7)操作机构箱盖关闭严密。分合闸线圈无焦臭味。二次接线部分无受潮、锈蚀现象。 8)油漆应完整，相色标志正确，接地良好 9)运行中禁止使用手动机械分闸，在保护故障不能分闸，必要时为切断故障可以拍跳。绝对不许在带有工作电压时使用手动机械合闸，以避免因电路故障时引起断路器爆炸和危及人身安全。 10)少油断路器外壳带电，运行中不得任意打开断路器室的门或网状

6、遮栏。 11)少油断路器遇有下列情况之一者，应立即停电退出运行。 a、套管有严重破损和放电现象。 b、灭弧室冒烟。 c、内部有异常响声。 d、喷油或过热。 e、严重漏油已看不见油位。 f、桩头熔化，引线熔断等。 4、高压真空断路器。 (1)高压真空断路器的结构特点 继少油断路器之后，近几年来，在335kV供电系统中，真空断路器得到广泛应用。特别是由于其具有可连续多次操作，无火灾及爆炸危险，灭弧室又不需要检修，运行维护量小等优点，在很多地方已取代了少油断路器。但是由于其触头断口电压不能做得太高，目前只生产35kV及以下电压等级的真空断路器。如图527所示为ZN 1210型断路器的总体结构图。该断

7、路器由外屏蔽罩式的陶瓷外壳、真空灭弧室、弹簧操作机构和绝缘支撑件组成。 (2)高压真空断路器安全要点 1)真空断路器应固定牢靠，要保证有足够的安全距离，外表清洁完整。 2)电气连接应可靠且接触良好，无发热松动。 3滇空断路器与其操作机构的联动应正常，无卡阻，分、合闸指示正确，辅助开关动作应准确可靠，触点无电弧烧损。 4)灭弧室的真空度应符合产品的技术规定。用工频耐压法检查真空灭弧室的真空度，每年进行一次，如果断路器操作频繁，则操作2000次后应进行一次检查。运行中应随时监视灭弧室，当真空管内壁有红色或乳白色辉光出现或屏蔽罩表面光泽由亮逐渐变暗，则表明管内真空度已降低；应通过工频耐压法验证是否允

8、许继续使用，如有异常现象应立即更换。 5)绝缘部件、瓷件应完整无损。 6)触头的开距及超行程应符合规定值，如开距超过规定范围及超行程小于规定值时，必须要求进行调整。 7)油漆应完整、相色标志正确，接地良好 5、六氟化硫断路器 (1)六氟化硫断路器的结构特点 六氟化硫断路器是利用SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质的断路器。由于SF6气体的独特优点，sR断路器已成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。目前在66kv及以上电压的配电装置中，六氟化硫断路器得到广泛采用。在10kv配电网络中，户外柱上中压六氟化硫断路器也多有应用。六氟化硫断路器的特点是体积小、质量轻、开断l生能好、运行稳定、安全可靠、寿

9、命长。但是六氟化硫断路器对工艺及密封要求甚严，对材质、气体质量要求很高。如图528所示为【,N210SF6断路器单相结构示意图。 SF6气体是无色、无臭、不燃烧、无毒的惰性气体，它的比重是空气的51倍，与普通空气相比，其绝缘能力约高253倍，灭弧能力则高近百倍。因此采用SF6作电器的绝缘介质或灭弧介质，既可大大缩小电器外形尺寸，减少占地面积，又可利用简单的灭弧结构达到很大的开断能力。但SF6气体的电气性能受电场的均匀程度及水分等杂质的影响特别大，故对SF6断路器的密封结构、元件结构及sFo气体本身质量的要求相当严格。 (2)气体检漏及含水量检测 1)SF6气体检漏。SF6气体的泄漏主要是在断路

10、器的密封面、焊缝和管路接头等处。对SF6气体进行检漏须使用专用检漏仪。测量漏气量应在断路器充SF6气体至额定压力后24h进行，对于装配部件的双层密封处的检漏应挂瓶33min，测量06MPa气体漏气率应小于257107MPaem3s；04MPaSF6气体漏气率应小于17l10。MPacm3s， 如果发生较大量SF6气体泄漏，操作人员则不能停留在离泄漏点10m以内的区域。如果电器内部发生故障，在容器内会存在SF6电弧分解物。打开外壳进行清除及检修工作时，必须使用防毒面具并穿好保护工作服。 2)SF6含水量检测。SF6断路器对SF6的纯度及含水量都有严格要求。我国规定，运行中断路器内SF6气体的水分

11、含量，在机械特性试验后不应超过150ppm(体积比)。在正常运行和内部闪络的情况下，会生成多种SF6分解产物，大气中的水分也会渗入气体绝缘中，从而增加了SF6气体的含水量。有些活性杂质，如HF、S02等对气体绝缘中的各种构件会产生腐蚀作用；某些分解产物还具有毒性，一旦泄漏出来会污染环境，影响工作人员的健康；过量的水分还会使气体绝缘设备的绝缘强度下降，甚至导致内部闪络事故。 因此，掌握SF6气体的检漏，含水量的检测具有重要意义。 3)检漏与测定的作用。通过定期对SF6断路器SF6气体的检漏和水分的测定，可以做到：在SF6气压降低到闭锁压力之前，及时发现漏气现象及漏气点，以便采取措施进行处理；能够

12、定量的计算出漏气量，判断SF6气体对断路器正常运行的影响程度；通过定期检查巡视，还可以发现结构是否变形，瓷套有无破损，气体压力表是否生锈和损坏，SF6气体管路和阀门有无变形等异常现象。 (3)六氟化硫断路器安全要点 1)六氟化硫断路器应固定牢靠，要保证有足够的安全距离，外表清洁完整。 2)电气连接应可靠且接触良好，无发热松动。 3)六氟化硫断路器与其操作机构的联动应正常，无卡阻，分、合闸指示正确。 4)气体检漏及含水量检测应符合产品的技术规定。 5)在检修六氟化硫断路器时，要采取一些特别的防护措施，以确保人身安全。 6)绝缘部件、瓷件应完整无损。相色标志正确，接地良好。 6、六氟化硫全封闭组合

13、电器(GIs) 六氟化硫全封闭组合电器，简称GIs，即整个变电所除了变压器之外，所有二次设备都被装在封闭的内充sFe气体的金属壳之中，使整个变电所的体积大为缩小。GIS的出现使电力系统变电设备的结构为之一新。 GIS的最大特点是相当于一个开关站，占地面积特别小，体积也小，不受环境影响，运行安全可靠，配置灵活简单，检修周期长。它广泛应用于城市供电、发电厂、大型工矿、石油化工、铁道等高压输变电系统中，特别是在利用边远地区水力资源和原子能发电方面，超高压GIS更显示出无与伦比的优越性。如图529所示为六氟化硫全封闭组合电器的总体结构实例。 7、高压断路器操动机构 断路器的操动机构，是用来使断路器跳闸

14、、合闸，并维持断路器在合闸状态的设备。操动机构的类型有手动操动机构、电磁操动机构、弹簧操动机构、气动操动机构及液压操动机构等。 (1)操动机构型号(2)操动机构的主要组成部件及其功能操动机构的主要组成部件有：操动机构、传动机构、提升机构、缓冲器、信号器等，各部件的功能分述如F： 1)操动机构：将电能或人力能转变成电磁能、弹簧位能、重力位能、气体压缩能，并使能量转换成使机构动作的机械能。 2)传动机构：连接操动机构与提升机构的中问环节。 3)提升机构：带动断路器动触头按一定轨迹运动。通常为直线机构或近似直线机构。 4)缓冲器：使动作过程即将结束时的动能有控制地释放出来并转化为其他形式的能量，以保

15、证在制动过程中吸收危及设备正常运行的冲击力。有时也用于改变动作过程中的速度特眭。图529六氟化硫全封闭组合电器的总体结构实例卜操作装置；2一断路器；3一绝缘隔板；4一导体；5一插入式指形触头；6、12一隔离开关；7、1卜接地开关；8电缆接线端头； 9一电缆；10一电流互感器；13一母线图530 GN8106()0型高压隔离开关 1一上接线端；2一静触头；3一刀闸；4一套管绝缘子；5一下接线端；6一框架； 7一转轴；8一拐臂；9一升降绝缘子； 10一支柱绝缘子 5)信号器：表明分、合闸位置的机械指示器。 (3)操动机构安全要点 1)操动机构应固定牢靠，外表清洁完整。 2)电气连接应可靠且接触良好

16、。 3)操动机构与断路器的联动应l正常，无卡阻现象；分、合闸指示正确；压力开关、辅助开关动作应准确可靠，触点应无电弧烧损。 4)操动机构箱的密封垫应完整，电缆管口、洞口应予以封闭。 5)油漆应完整，接地应良好。 二、高压隔离开关 l、高压隔离开关的结构、用途和类型。 (1)结构特点 隔离开关又称闸刀，它没有专用的灭弧装置，故不能用来接通和切断负荷电流及短路电流。但应具有足够的热稳定性和动稳定性，尤其不能因电动力的作用而自动断开，否则将引起严重事故。为了保证操作的安全，还应设置与接地闸刀、断路器等的联动装置。 如图530所示为G。N8一10600型隔离开关的外形。 (2)隔离开关的主要用途是：

17、1)隔离电源。将电气设备与带电的电源隔离，以保证被隔离的电气没备与电源之间有明显的断开点，断开点间应具有可靠的绝缘。 2)改变运行方式。在双母线的电路中，利用隔离开关将电气设备或供电线路从一组母线切换到另一组母线上去。 3)接通或断开小电流电路，如电压互感器、避雷器等电路。 (。3)隔离开关的类型 隔离开关的型式很多，可以按不同的原则进行分类，主要有户内式和户外式的，有手动、电动和气动的，有带接地开关和不带接地开关的。隔离开关的型号含义如下 2、隔离开关的操作机构 变电所配电装置中装设的隔离开关，一般都配有操作机构。应用操作机构来操作隔离开关，可提高工作的安全性(因操作手柄与隔离开关相隔一定距

18、离)，并使隔离开关的操作简化，还可实现其操作机构与断路器操作机构之间的相互闭锁，以防止误操作。 隔离开关的操动机构分有手动杠杆操作机构、手动蜗轮操作机构、电动操作机构和气动操作机构等。当隔离开关采用电动或气动操作机构时，可以实现远距离控制和自动控制。现在变电所中较广泛地采用的是手动操作机构。虽然其结构简单、价格低廉，但在隔离开关合闸操作后，必须检查触头的接触情况，所以即便采用远距离控制，也并不能免去运行人员做以上工作。 。 3、隔离开关安全要点 隔离开关在运行中，其温度不应超过70，接头和触头不应有过热现象，可采用变色漆或示温蜡片进行监视。 隔离开关的操作： 一 (1)在手动合上隔离开关时，应

19、迅速果断，但在合闸行程终了时，不能用力过猛，以防损坏支持绝缘子或合闸过头。 、(2)使用隔离开关切断小容量变压器的空载电流，切断一定长度的架空线路、电缆线路的充电电流，解环操作等，均会产生一定长度的电弧，此时应迅速拉开隔离开关，以便尽快灭弧。 (3)操作隔离开关前应注意检查断路器的分、合位置，严防带负荷操作隔离开关。合闸操作后，应检查接触是否紧密；拉闸操作后，应检查每相是否均已在断开位置。操作完毕后，应将隔离开关的操作把手锁住。 (4)操作中若发生带负荷误合隔离开关时，即使合错，甚至在合闸时发生电弧，也不准将隔离开关再拉开，因为带负荷拉隔离开关，将造成三相弧光短路事故。若发生错拉隔离开关时，在

20、刀片刚离开固定触头时，这时应立即合上，可以消灭电弧，避免事故。但如隔离开关刀片已离开固定触头，则不得将误拉的隔离开关再合上。 三、高压负荷开关 l、高压负荷开关的结构、用途和类型 高压负荷开关具有简单的灭弧装置，通常可用来开断和关合电网的负荷电流，但是它不能开断电网的短路电流，这是负荷开关和断路器的主要区别。 高压负荷开关相当于隔离开关与简单灭弧装置的组合，比隔离开关的开断能力大得多。如将高压负荷开关与高压熔断器串联成一体，在负荷小的工业企业中可代替断路器工作。 高压负荷开关按灭弧介质和形式，分为产气式、压气式、真空和六氟化硫等。常用的高压户内式负荷开关有FN210及FN310压气式负荷开关(

21、如图53l所示)，FN510产气式负荷开关，户外负荷开关常用的有Fw5型产气式负荷开关。除了产气式和压气式负荷开关外，目前真空负荷开关和六氟化硫负荷开关在1035kV户内配电装置中已有较多采用。由于真空负荷开关或六氟化硫负荷开关没有明显断开点，因此必须在电源侧安装隔离开关。如采用手车柜，因具有隔离插头，可不必另装隔离开关 2、高压负荷开关安全要点 (1)应根据制造厂规定进行检查或修理。 (2)分、合闸位置、速度、行程、起程等应符合规定，接地线应紧固，接地应良好。 (3)绝缘子应无损伤，触头接触应良好。机构传动应无卡阻现象。 (4)检修时必须在切断电源的情况下，做好安全措施后，方准作业 。图53

22、1 FN310RT型户内压气式高压负荷开关 1一主轴；2一上绝缘子兼气缸；3一连杆； 4一下绝缘子；5一框架；6一高压熔断器； 7一下触座；8一闸刀；9一弧动触头； 10一灭弧喷嘴(内有弧静触头)；1卜主静触头；12一上插座；13一断路弹簧； 14一绝缘拉杆；15一热脱扣器四、高压熔断器四、高压熔断器1：高压熔断器的结构、用途和类型 高压熔断器在供电系统中，主要用于容量较小而且不太重要的输、配电线路及电力变压器、电压互感器等电气设备的过负荷及短路保护。目前国外高压熔断器使用电压达138kV，最大开断电流达80kA；我国最高使用电压达60kV而最大开断电流达50kA。 高压熔断器一般由熔丝管，熔

23、体，灭弧填充物，动、静触座，绝缘支持物及指示器等组成。熔断器的动作具有反时限特性，通过熔体的短路电流愈大，熔体的熔断时间愈短。 根据灭弧方式，高压熔断器可分为限流型和喷泄型；根据使用环境不同可分为户内式和户外式，如图532所示为RN型户内高压管形熔断器，户外跌落式熔断器结构图可见图517。国外还有充液(浸油)式、真空式、sFs式等。 2、高压熔断器的选择 选择高压熔断器的要求如下： (1)熔断器的型号应符合所使用的环境条件，如用在户外的就不能选择户内式的；限流式高压熔断器一般不宜使用在运行电压低于熔断器额定电压的电网中，以避免熔断器熔断截流时产生过电压。跌落式熔断器在灭弧时，会喷出大量游离气体

24、，并发出很大响声，故一般只在室外使用。 (2)熔断器的额定电压和电流不能小于工作电压和电流；高压熔断器熔管的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。 (3)作为变压器的过负荷保护时，熔断器的熔体额定电流应等于或稍大于变压器的额定电流。 (4)作为分支线路保护时，熔断器的熔体额定电流按实际负荷电流选择。 (5)按照熔断器的保护特性选择熔体可获得熔断器动作的选择性。 (6)高压熔断器熔体的额定电流应按保护熔断特性选择，并应满足保护的可靠性、选择性和灵敏度的要求。 (7)选择熔体时，应保证前后两级熔断器之间、熔断器与电源侧继电保护之间、以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性 。 3、高压熔断器安全要

25、点 (1)正确选用高压熔断器。 (2)对运行中的高压熔断器应经常检查接触是否良好，有无破损及熔体熔断现象，若发现熔体熔断时，则要查明原因，不可随意加大熔体容量。 (3)更换熔断器的熔管(丝)，一般应在不带电情况下进行，若需带电更换，则应使用绝缘工具，并按照有关防护要求进行。 (4)10kV系统中大量使用的跌落式熔断器，运行中经常出现接触点温升过高，熔体熔断后熔管不能自动跌落而烧毁熔管等情况。因此，应加强接触点的温升检查。 (5)跌开式熔断器不得安装有导电性粉尘、有腐蚀性气体、有易燃易爆危险，以及有剧烈振动的环境。其下方和邻近处不得有易燃物品。 (6)跌落式熔断器正确的操作顺序是拉闸时先拉开中相

26、，再拉开下风侧边相，最后拉开上风侧边相；合闸时先合上风侧边相，再合下风侧边相，最后合中相。 (7)安装跌落式熔断器应注意安装牢固，接触良好，熔丝管向下倾斜20。30。角，以便熔断时能向下跌落；熔丝管长度适当，合闸后动触头应被静触头鸭嘴扣住23以上，以防止误掉闸；熔丝管也不能过长而顶住鸭嘴，使熔断时不能跌落；熔丝额定电流不得大于熔丝管的额定电流；各相熔断器应在同一水平线上；相邻熔断器之间的问距不得小于07m，对地面高度不得小于45m。 五、母线 l、母线的用途和类型 在发电厂或变电所各级电压的配电装置中，将发电机、变压器与各种电器连接起来的导线称为母线。母线的用途是汇集、分配和传送电能。母线大都

27、采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线。由于母线在运行中有巨大的电功率通过，短路时承受着很大的电动力和发热效应， (5)垂直绝缘子串应保持垂直状态，个别情况下不应超过5。倾斜角。 (6)交流耐压试验合格。 (7)在多灰尘和有害气体的地区，应对绝缘子加强清扫和制定防污措施。 七、套管 1、套管的用途和类型 穿墙套管用于变电所配电装置作引导导电部分穿过建筑物墙壁或电气设备箱壳，使导电部分与地绝缘及起支持作用。穿墙套管分户内与户外两类，按结构型式又分为铜导体穿墙套管和铝排穿墙套管。 2、套管安全要点 (1)安装套管的孑L径应比嵌入部分大5mm以上，混凝土安装板的最大厚度不得超过50mm。 (2)额定电流在1500A及以上的穿墙套管直接固定在钢板上时，套管周围不形成闭合磁路。 (3)穿墙套管垂直安装时，法兰应向上，水平安装时，法兰应在外。 (4)600A及以上母线穿墙套管端部的金属夹板(紧固件除外)应采用非磁性材料。它与母线之间应有金属相连，接触应稳固，金属夹板厚度不应小于3mm，当母线为两片及以上时，母线的各片之间应予以固定。 (5)充油套管水平安装时，其储油柜及取油样管路应无渗漏，油位指示清晰，注油和取样阀位置应装设于巡回监视侧，注入套管内的油必须合格。 (6)套管接地端子及不用的电压抽取端子应可