发电厂变电所电气设备课件

第五章高压开关电器教学目的：了解高压断路器、隔离开关和负荷开关的用途、技术参数、结构及工作原理重点：高压断路器、隔离开关和负荷开关的工作原理难点：高压断路器、隔离开关和负荷开关的结构

在电力系统中，高压开关电器是最重要的电气设备之一，其所承担的任务是：1、在正常工作情况下可靠地接通或开断电路；2、在改变运行方式时灵活地切换操作；3、在系统发生故障时迅速切除故障部分，以保证非故障部分的正常运行；4、在设备检修时隔离带电部分以保证工作人员的安全。第一节概述

一、高压开关电器的分类和工作条件高压开关电器根据其在电路中担负的任务不同可以分为：高压断路器、熔断器、隔离开关和负荷开关等几类。高压开关电器的正常使用条件为：海拔高度1000m或2000m；环境温度最高+40℃，最低温度户内为-5℃，户外一般不低于-30℃，高寒地区-40℃；风速不大于35m/s；户内相对湿度不大于90%（+25℃时）；地震烈度不超过Ⅷ度。

开关电器在正常工作时，各部分的最高发热温度不应超过规定的数值。在正常使用的条件下，流过开关电器的电流为额定值时，发热温度应该满足规定。但环境温度高于+40℃时，每增高1℃，则额定电流减少1.8%；每降低1℃，则可增加额定电流0.5%，但不得超过额定值的20%。二、高压断路器的类型及对它的基本要求高压断路器是最重要的高压开关电器，它的作用：控制保护对断路器的基本要求：（1）工作可靠；（2）具有足够的开断能力；（3）具有尽可能短的切断时间。（4）具有自动重合闸性能（5）具有足够的机械强度和良好的稳定性能（6）结构简单、经济合理

高压断路器的分类：1、根据装置地点可分为户内式和户外式两种。2、根据使用的灭弧介质可分为:油断路器、SF6断路器、真空断路器、压缩空气断路器、磁吹断路器、产气断路器等1.油断路器油断路器是采用绝缘油作为灭弧介质，根据油量的多少它又可分为多油断路器和少油断路器。2.压缩空气断路器压缩空气断路器是利用压缩空气吹灭电弧，现已逐渐被SF6断路器取代。3.真空断路器真空断路器是利用真空的高介电强度来灭弧。目前在我国10KV成套装置中已逐渐得到广泛应用。4.SF6断路器SF6断路器采用具有优良灭弧性能和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质。近年来SF6断路器在我国发展很快，在高压和超高压系统中得到较广泛应用，尤其以它为主体的封闭式组合电器是高压和超高压电器的重要发展方向。5.产气断路器和磁吹断路器产气断路器是利用有机固体介质在电弧高温下分解出的气体来熄灭电弧。磁吹断路器是利用被开断电路的电流本身所产生的磁场，将电弧吹入用耐高温的绝缘材料制成的狭缝内，使电弧拉长、冷却而熄灭。这两种断路器使用较少。

三、高压断路器的基本参数1.额定电压2.额定电流3.额定开断电流周期分量有效值表征断路器的开断能力的参数,即在额定电压下,断路器能可靠开断的最大电流,通常也简称为额定开断电流.4.额定动稳定电流和额定关合电流额定动稳定电流是表征断路器通过短时电流能力的参数.额定关合电流则是表征断路器关合电流能力的参数.这两个参数的数值相等,由断路器各部分的机械强度决定的.5.额定热稳定电流和额定热稳定时间额定热稳定电流反映断路器承受短路电流热效应的能力。其值和额定开断电流相等，相应的额定热稳定时间为2s，也可以采用4s和相应的热稳定电流值。6.开断时间和合闸时间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称为断路器的开断时间。它等于断路器的固有分闸时间和熄弧时间之和。合闸时间则是指从断路器合闸线圈加上电压起，到断路器接通时为止的一段时间。断路器的的型号第一单元元是产品品字母代代号：S—少油油断路器器；D——多油断断路器；；K—空气气断路器器；L——六氟化化硫断路路器；Z—真空空断路器器；Q—自产产气断路路器；C—磁吹吹断路器器。第二单元元是装装设地点点代号：：N—户户内式；；W—户户外式。。第三单元元是设设计序号号。第第四单元元是额额定电压压，kV。第五单元元是补补充工作作特性标标志：G—改进进型；F—分相相操作。。第六单元元是额额定电流流，A。。第第七单单元是是额定开开断电流流，kA。第二节油油断路路器一、多油油断路器器在多油断断路器中中，油的的作用除除了灭弧弧以外，，还用于于相对地地（金属属油箱））的绝缘缘。35KV以上电电压级的的多油断断路器，，由于用用油量太太多、体体积庞大大、运行行维护困困难，早早已不再再生产；；35KV及以以下的多多油断路路器的技技术经济济指标尚尚属可取取，但也也已经逐逐步被取取代。二、少油油断路器器在少油断断路器中中，油的的作用主主要是灭灭弧，也也可在断断路器分分闸后作作为断口口间绝缘缘，若有有负荷电电流流过过时，将将触头产产生的热热量传导导出去，，起到散散热的作作用。但但少油断断路器中中的油不不能作为为相对地地绝缘，，其相对对地绝缘缘由支持持绝缘子子、绝缘缘瓷套管管或有机机绝缘部部件等构构成，故故少油断断路器用用油量少少。少油断路路器由于于用油少少，比较较安全，，且外形形尺寸小小，便于于成套设设备中装装设，所所以长期期以来在在6～35KV户内配配电装置置中多采采用少油油断路器器。常用的型型号：1.SN10－－10型型少油断断路器2.SN10－－10ⅢⅢ／1250型型少油断断路器3.SN10－－35型型断路器器4.SW6－110G型断路路器少油断路路器的优优缺点：：少油断路路器具有有结构比比较简单单、材料料消耗少少、体积积小、重重量轻、、用油量量少、便便于生产产、性能能稳定、、运行和和检修方方便和价价格便宜宜等一系系列优点点，其主主要缺点点是不适适应于频频繁操作作，操作作一定次次数后，，油损失失量大，，就要停停电补充充油，同同时开断断几次短短路电流流后就要要检修，，这对于于生产过过程中要要求频繁繁操作的的用电企企业是不不方便的的。三、油断断路器的的运行维维护电气运行行中应注注意油断断路器的的使用方方法，对对其进行行定时的的巡视检检查，并并对检查查中发现现的问题题及时处处理，以以便保持持断路器器的良好好运行状状态，保保证系统统安全运运行。1.断路路器位置置的检查查2.油位位的检查查3.运行行温度的的检查4.套管、、绝缘子子的检查查5.操作作机构的的检查第三节真真空断断路器一、真空空断路器器的原理理与结构构真空断路路器是以以真空作作为灭弧弧和绝缘缘的介质质，其核核心部件件是真空空灭弧室室。真空空的介质质电强度度恢复快快，灭弧弧性能好好。二、真空空断路器器的特点点（1）灭灭弧室不不需检查查，电气气寿命长长，机械械寿命长长，适用用于频繁繁操作。。（2）真真空灭弧弧室没有有爆炸和和火灾危危险。（3）触触头间开开距短，，绝缘性性能好。。（4）灭灭弧性能能强，燃燃弧时间间短，动动作快，，一般全全开断时时间小于于0.1s。（5）熄熄弧后触触头间隙隙的破坏坏性放电电电压恢恢复速度度快，开开断性能能好。（6）真真空断路路器开断断时没有有副产品品产生，，也不存存在介质质劣化问问题。三、真空空断路器器产品介介绍我国目前前生产的的真空断断路器主主要有ZN、ZN1、、ZN3、ZN4、ZN5、、ZN8等系列列。四、真真空断路路器的运运行维护护真空断路路器在运运行维护护中，除除应注意意普通断断路器常常规项目目以外，，还应检检查灭弧弧室完好好无漏气气现象，，加强灭灭弧室真真空度的的管理。。正常情情况下，，玻璃泡泡应清晰晰，灭弧弧室内零零件不应应被氧化化，屏蔽蔽罩内颜颜色应无无变化。。开断电电路时，，分闸弧弧光呈微微蓝色；；且在分分闸状态态下，一一侧触头头带电时时，外壳壳内壁不不能有红红色或乳乳白色出出现。第四节SF6断路器器一、SF6断路路器的原原理与结结构（1）SF6气气体的性性质。SF6在在常温下下是一种种无色、、无臭、、无毒、、不燃烧烧的惰性性气体，，具有良良好的绝绝缘性能能和灭弧弧性能。。（2）几种种SF6断断路器的原原理结构。。SF6断路路器按灭弧弧室的形式式有压气式式、旋弧式式等类型。。二、SF6断路器的的特点（1）绝缘缘性能好，，使断路器器设计更为为紧凑，节节省空间，，操作功率率小，噪声声小。（2）检修修周期间隔隔时间长，，寿命长，，适用于频频繁操作。。如LN2－10型型SF6断断路器经过过开断额定定电流2000次，，或操作6000次次，或运行行10年后后才需检修修。（3）使用用安全、可可靠，无火火灾、爆炸炸危险。（4）要求求密封良好好，防止漏漏气和潮气气侵入，故故加工工艺艺和材料要要求高。（5）可以以发展为SF6全封封闭组合电电器，节省省大量土地地，降低投投资和运行行成本。三、SF6断路器产产品说明目前，我国国生产的SF6断路路器适用范范围为10～500KV，有有LW、LN等系列列。四、SF6断路器的的运行维护护（1）经常常性地检查查断路器本本体。（2）检查查运行的声声音。（3）SF6气体压压力的检查查。断路器器内SF6气体的额额定压力一一般为0.4～0.6MPa（20°°C）,应应保证其处处于正常范范围。（4）断路路器运行温温度的检查查。五、SF6全封闭组组合电器简简介SF6全封封闭组合电电器是指将将电气一次次系统中除除变压器外外的高压元元件（断路路器、隔离离开关、接接地刀闸、、互感器、、母线、避避雷器、电电缆头等）），按电气气主接线的的连接方式式组合在一一起，并全全部装在充充有SF6气体的封封闭金属壳壳内，形成成一套封闭闭的高压开开关装置，，简称GIS。GIS在与与敞开式电电器的竞争争中，已显显现出它巨巨大的优势势：SF6气体体绝缘大大大缩小了绝绝缘距离。。运行中不受受自然条件件的影响，，其可靠性性和安全性性比常规电电器好得多多。GIS属防防爆设备，，适合在城城市中心地地区和其他他防爆场合合安装使用用。几乎无需检检修，因而而维修工作作量和年运运行费用大大为降低。。第五节断断路器的操操动机构一、概述操动机构是是断路器的的重要组成成部分，断断路器的工工作可靠性性在很大程程度上依赖赖于操动机机构的动作作可靠性。。从提供能源源到触头的的全部环节节称为操动动系统（或或操动装置置）。因此此，操动系系统包括了了操动机构构、传动机机构、提升升变直机构构、缓冲装装置和二次次控制回路路等几个部部分。通常把独立立于断路器器本体以外外的部分称称为操动机机构（也称称操作机构构），因此此操动机构构往往是一一个独立的的产品，一一种型号的的操动机构构可以配用用于不同型型号的断路路器，而同同一型号的的断路器也也可配装不不同型号的的操动机构构。根据所提供供能源形式式的不同，，操动机构构可分为手手动操动机机构、电磁磁操动机构构、弹簧操操动机构、、液压操动动机构、气气动操动机机构和电机机操动机构构等几种。。对操动机构构基本要求求：（1）具有有足够的操操作功。（2）有维维持合闸装装置。（3）有可可靠的分闸闸装置和足足够的分闸闸速度。（4）具有有自由脱扣扣装置。（5）结构构简单、体体积小、价价格便宜、、便于维修修等。二、电磁式式操动机构构电磁式操动动机构是利利用直流电电磁铁驱动动断路器合合闸。它结结构简单、、工作可靠靠、价格低低廉，但直直接依赖合合闸电源、、所需功率率较大、结结构较笨重重、合闸时时间较长，，一般只用用于110KV及以以下的油断断路器。它在合闸的的同时，通通过电磁铁铁磁力使分分闸弹簧拉拉伸储能。。用分闸弹弹簧使断路路器分闸，，分闸弹簧簧又是利用用电磁式脱脱扣通过传传动系统使使之释放能能量。电磁式操动动机构现在在常用的有有CD、CD2、CD3、CD10、、CD11等系列，，各配用于于不同的断断路器。三、弹簧式式操动机构构弹簧式操动动机构是利利用储能的的合闸弹簧簧使断路器器合闸，使使合闸弹簧簧拉伸、储储能的动力力源是电动动机，人力力也能使合合闸弹簧储储能。断路路器合闸时时，也使分分闸弹簧拉拉伸、储能能，以使断断路器能在在脱扣器作作用下分闸闸。弹簧式操动动机构的最最大优点，，是储能电电动机的功功率只需很很小，弹簧簧式操动机机构的寿命命比电磁式式操动机构构的要长，，故得到了了日益广泛泛的应用。。其缺点是是机械结构构比较复杂杂，对加工工制造和调调整的要求求较高。弹簧式操动动机构常用用的有CT2、CT7、CT8、CT9、CT10、CT12、、CTS等等产品。四、液压式式操动机构构液压操动机机构是利用用压缩气体体储能，用用压力油作作为传递动动力的介质质，并借助助各种操作作油阀进行行控制，全全面实现操操动机构的的各项要求求。这类操操动机构结结构比较复复杂，制造造工艺和密密封要求较较高。但压压力高、动动作迅速且且准确、体体积小，噪噪音和冲击击力都很小小，也不需需要大功率率合闸电源源，短时失失去电源仍仍可进行分分合闸。目前我国国国产的液压压式操动机机构主要有有CY3、、CY4、、CY5等等产品。。五、气动式式操动机构构气动操动机机构中以压压缩机产生生压缩空气气为原动力力，多用于于110KV以上的的压缩空气气断路器，，已日渐淘淘汰。六、电机操操动机构这种新式的的操动机构构是采用先先进的数字字技术，与与简单、可可靠、成熟熟的电动机机设备相结结合，不仅仅能满足断断路器操动动机构的所所有要求，，还可以提提供更多的的监控新功功能。电机操动机机构因为具具有先进的的监控平台台、可实现现模块化设设计、低功功耗、低噪噪音等优点点，为断路路器提供了了一个非常常可靠、灵灵活的操作作平台，促促进了断路路器控制技技术的发展展，它势必必将进一步步得到推广广。第六节隔隔离开关一、概述隔离开关的的主要用途途如下：(1)隔隔离电源。。(2)倒倒闸操作。。(3)用用以接通或或开断小电电流电路。。隔离开关的的分类：（1）按装装设地点的的不同，分分为户内式式和户外式式两种。（2）按动动触头运动动方式，可可分为水平平回转式，，垂直回转转式，拉伸伸式（即折折架式）和和插拔式等等。（3）按有有无接地闸闸刀，可分分为不接地地、单接地地、双接地地三种。隔离开关的的操作原则则：（1）隔离离开关一般般配有手动动操动机构构，操作时时先拔出定定位销，分分、合闸动动作果断、、迅速，操操作完毕后后一定要用用定位销销销住。（2））与断断路器器的操操作顺顺序：：“先先合后后分””;母线侧侧隔离离开关关与线线路侧侧隔离离开关关的操操作顺顺序：：“先先合后后分””。（3））出现现了带带负荷荷分、、合隔隔离开开关的的误操操作，，则应应冷静静地避避免可可能发发生的的另一一种反反方向向的误误操作作———“错错就错错了””。隔离开开关的的型号号:隔离开开关型型号、、规格格一般般由文文字符符号和和数字字表示示：第一一单单元元：：产产品品字字母母代代号号，，隔隔离离开开关关用用G；；第二二单单元元：：安安装装场场所所代代号号，，户户内内用用N，，户户外外用用W；；第三三单单元元：：设设计计序序列列顺顺序序号号，，用用数数字字1、、2、、3、、…………表表示示；；第四四单单元元：：额额定定电电压压，，kV；；第五五单单元元：：其其他他标标志志，，如如T表表示示统统一一设设计计，，G表表示示改改进进型型，，D表表示示带带接接地地刀刀闸闸，，K表表示示快快分分型型等等。。第六六单单元元：：额额定定电电流流，，A。。高压压隔离离开开关关外外观观图图高压压隔离离开开关关外外观观图图高压压隔离离开开关关外外观观图图高压压隔离离开开关关外外观观图图二、、户户内内隔隔离离开开关关户内内隔隔离离开开关关有有单单极极和和三三极极产产品品。。三三极极隔隔离离开开关关有有GN2、、GN6、、GN8、、GN10、、NG16、、GN19、、GN21等等系系列列。。GN19型型隔隔离离开开关关有有拼拼装装型型（（如如GN19-10型型））和和穿穿墙墙型型（（如如GN19————10C型型））。。下图图为为5-7为为GN19-10/400型型三三极极隔隔离离开开关关的的外外形形图图，，隔隔离离开开关关的的触触头头由由每每相相两两条条铜铜制制刀刀闸闸构构成成，，用用弹弹簧簧紧紧夹夹在在静静触触头头两两边边形形成成线线接接触触。。GN19－－10／／400型型隔隔离离开开关关外外形形图图1－－上上接接线线座座；；2－－静静触触头头；；3－－动动触触头头；；4－－套套管管绝绝缘缘子子；；5－－下下接接线线座座；；6－－框框架架；；7－－转转轴轴；；8－－拐拐臂臂；；9－－升升降降绝绝缘缘子子；；10－－支支柱柱绝绝缘缘子子；；11－－钢钢片片这种种结结构构的的优优点点，，是是电电流流平平均均流流过过两两片片闸闸刀刀，，所所产产生生的的电电动动力力F使使接接触触压压力力增增大大。。为为了了提提高高短短路路时时触触头头的的电电动动稳稳定定度度，，在在触触头头上上装装有有磁磁锁锁，，它它是是由由装装在在两两闸闸刀刀外外侧侧的的钢钢片片组组成成。。当当电电流流通通过过闸闸刀刀时时，，产产生生磁磁场场，，使使两两侧侧钢钢片片互互相相靠靠拢拢产产生生压压力力F。。在在通通过过最最大大非非对对称称短短路路电电流流时时，，触触头头便便可可得得到到很很大大的的附附加加压压力力，，因因此此提提高高了了它它的的电电动动稳稳定定度度。。磁锁装置置的作用用原理1－平行行闸刀；；2－钢钢片；3－静触触头三、户外外隔离开开关户外隔离离开关的的工作条条件比较较恶劣，，要能适适应风、、雨、冰冰、雪、、灰尘、、严寒，，酷暑等等各种条条件，故故绝缘强强度和机机械强度度要求高高。户外外隔离开开关也有有单极、、双极，，三极等等区别。。户外隔隔离开关关有GW2、GW4、、GW5、GW6、GW7、、GW8和GW9等系系列。四、、隔隔离离开开关关的的操操动动机机构构隔离离开开关关的的操操动动机机构构分分为为手手动动的的和和动动力力的的。。手手动动的的又又分分为为手手动动杠杠杆杆式式和和手手动动涡涡轮轮式式。。动动力力的的有有电电动动机机涡涡轮轮机机构构和和气气动动机机构构。。额额定定电电流流较较小小的的隔隔离离开开关关都都是是用用手手动动杠杠杆杆式式操操动动机机构构。。五、、隔隔离离开开关关的的运运行行维维护护(1)操操作作隔隔离离开开关关之之前前,应应检检查查与与隔隔离离开开关关连连接接的的断断路路器器确确实实处处在在断断开开位位置置,以以防防带带负负荷荷拉拉、、合合隔隔离离开开关关.(2)手手动动拉拉、、合合隔隔离离开开关关时时,应应按按““慢慢——快快——慢慢””的的过过程程进进行行。。(3)隔隔离离开开关关手手动动拉拉闸闸操操作作完完毕毕，，应应锁锁好好定定位位销销子子，，防防止止滑滑脱脱引引起起带带负负荷荷关关合合电电路路或或带带地地线线合合闸闸。。(4)巡巡视视检检查查隔隔离离开开关关时时，，重重点点检检查查其其每每相相触触头头接接触触是是否否紧紧密密,并并检检查查绝绝缘缘子子清清洁洁度度,本本体体机机械械部部分分无无变变形形,引引线线无无松松动动和和烧烧伤伤,操操动动机机构构各各部部件件完完好好无无损损等等。。第七节高高压负负荷开关关高压负荷荷开关是是一种结结构比较较简单、、具有一一定开断断和关合合能力的的开关电电器。它它具有简简单的灭灭弧装置置和一定定的分合合闸速度度，主要要用于关关合、承承载、开开断正常常负