高压开关设备

第二章建筑供配电系统的主要电气设备28765341建筑供配电系统电气设备的分类电气设备中的电弧问题高低压熔断器高低压开关设备电流互感器和电压互感器高低压成套配电装置电力变压器与柴油发电机思考题第三、四节重点难点高低压电气设备及其灭弧方法举一反三、触类旁通高低压开关设备一、概述高低压开关设备用于电路的通、断。但由于其结构的不同，有的不能带负荷操作，只能用来隔离电源以保证安全检修，例如高压隔离开关和低压刀开关等；有的虽可带负荷操作但不能断开短路电流，例如高压负荷开关和带灭弧罩的低压刀开关等；还有的既能带负荷操作又能断开短路电流，例如高、低压断路器等。因此，对于各种开关设备，应结合其结构特点了解其功能和操作要求，并逐渐熟悉其型号、规格及用途。04

第四节高低压开关设备一、高压开关设备(一)高压隔离开关——文字符号：QS1.主要功能隔离高压电源，以保证对其他电器设备及线路的安全检修及人身安全。因此其结构特点是断开后具有明显可见的断开间隙，且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的。2.使用特点隔离开关没有灭弧装置，所以不容许带负荷操作。但可容许通断一定的小电流。3.类型1)按安装地点分户内式和户外式；2)按有无接地开关分不接地、单接地、双接地；高压隔离开关第四节高低压开关设备

图2-11

GN19-10/600型高压隔离开关第四节高低压开关设备图2-12

CS6型手力操动机构与GN8型隔离开关配合的一种安装方式第四节高低压开关设备(2)高压负荷开关大多还具有隔离高压电源，保证其后的电气设备和线路安全检修的功能，这种负荷开关又称“功率隔离开关”或“负荷隔离开关”。(二)高压负荷开关——文字符号QL(1)能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但是不能用它来断开短路电流。(1)只具有简单的灭弧装置，必须借助熔断器来切断短路电流，故负荷开关常与熔断器一起使用。(2)负荷隔离开关断开后通常有明显的断开间隙，与高压隔离开关一样。(2)按安装场所分：户内式和户外式两种。作用特点分类(1)根据所采用的灭弧介质不同分：固体产气式、压气式、油浸式、真空式和六氟化硫。第四节高低压开关设备

图2-13

FN3-10RT型高压负荷开关第四节高低压开关设备

图2-14

FN3-10型高压负荷开关压气式灭弧装置工作示意图第四节高低压开关设备负荷开关不便配用保护短路的继电保护装置来自动跳闸，但热脱扣器在过负荷时能使负荷开关自动跳闸。图2-15是CS2型手力操动机构的外形结构及它与FN3型负荷开关配合的一种安装图。在10kV高压环网柜中装设的高压熔断器与负荷开关之间有联锁机构，当熔断器熔断时，会带动负荷开关自动打开。当开关自动跳闸时，CS2型手力操动机构的跳闸指示牌会转到水平位置，以此告知值班人员。若要重新合闸，需先将手柄向下扳到分闸位置，这时指示牌掉下，然后才能合闸。第四节高低压开关设备

图2-15

CS2型手力操动机构及其与FN3型负荷开关配合的一种安装方式第四节高低压开关设备(三)高压断路器—文字符号QF1．高压断路器的功能和类型功能（1）通断正常的负荷电流和过负荷电流（2）通断一定的短路电流（3）在保护装置作用下，自动跳闸，切断短路电流类型油断路器六氟化硫(SF6)断路器真空断路器压缩空气断路器磁吹断路器第四节高低压开关设备2.真空断路器分类按使用场合分有户内式和户外式。根据其结构分有落地式、悬挂式、手车式三种形式；是利用“真空”作为绝缘和灭弧介质，灭弧能力强、无爆炸、低噪音、体积小、重量轻、寿命长、电磨损少、结构简单、无污染、可靠性高、维修方便，属高速断路器，是实现无油化改造的理想设备。因此，虽然价格较贵，在要求频繁操作和高速开断的场合，尤其是安全要求较高的工矿企业、住宅区、商业区等被广泛采用。高压真空断路器第四节高低压开关设备ZN63A-12（即VS1-12）型真空断路器1)主要用途和适用范围

ZN63A-12型户内交流高压真空断路器是三相交流50HZ，额定电压12KV的户内高压开关设备。主要用于工矿企业、发电厂及变电站等场合，作为电气设施的控制和保护之用，并可投切各种不同性质的负荷，尤其适用于需要频繁操作的场所。2)结构特点真空断路器总体结构是由弹簧操动机构和真空灭弧室组成统一整体的形式。采用铜铬触头材料，杯状纵磁场触头结构，触头具有电磨损速率小、电寿命长、耐压水平高、介质绝缘强度稳定且弧后恢复迅速、截流水平低、开断能力强等优点。第四节高低压开关设备

真空断路器的核心部件为真空灭弧室，它纵向安装在一个椭圆形管状绝缘筒内，绝缘筒为高爬电比距结构，由环氧树脂经APG工艺浇注或SMC材料压制而成。这种安装方式，可减少粉尘等在真空灭弧室表面的聚积，同时可防止真空灭弧室受到损坏，并且可确保在湿热及严重污秽环境下，也可对电压效应呈现出高阻态。优点：由于高度的真空具有极高的绝缘强度，因而真空断路器只需很小的触头开距就能满足绝缘的要求。图2-17和图2-18分别是ZN63A-12型真空断路器的结构简图（一）和（二）。真空灭弧室是以真空作为灭弧和绝缘介质的电真空器件。3)灭弧原理第四节高低压开关设备

图2-17

真空断路器的结构简图（一）第四节高低压开关设备

图2-18真空断路器的结构简图（二）第四节高低压开关设备3.六氟化硫（SF6）断路器原理：SF6气体有优异的绝缘及灭弧能力，与空气相比，它的绝缘能力约高3倍，灭弧能力则高约100倍，因此，采用SF6作为断路器的绝缘介质或灭弧介质。优点：大大缩小电器的外形尺寸、可利用简单的灭弧结构达到很大的开断能力、电弧电压低、燃弧时间短，触头烧损轻微、适用于频繁操作、延长了检修周期。缺点：电气性能受电场均匀程度及水分等杂质影响特别大，对其密封结构、元件结构的加工精度以及SF6气体本身质量的要求严格，价格较贵。原理优点缺点第四节高低压开关设备

图2-19

LN2-10型高压SF6断路器第四节高低压开关设备4.操动机构

操动机构又称操作机构，是供高压断路器、高压负荷开关和高压隔离开关进行分、合闸及自动跳闸的设备。一般常用的有手动操动机构、电磁操动机构和弹簧储能操动机构。SN10-10型少油断路器可配用CS2型手力操动机构或CD10型电磁操动机构或CT8等型弹簧操动机构。真空断路器一般配电磁或弹簧操动机构；也有真空断路器与操动机构作成一体化结构的，例如上述ZN63A-12型(VS1-12)等。SF6断路器则主要配用弹簧或液压操动机构。（1）CS2型手力操动机构CS2型手力操动机构（见图2-15）能手动或电动分闸，但只能手动合闸，且因操作速度所限，其所操作的断路器开断的短路容量不宜大于100MVA；但它结构简单、价格便宜，且为交流操作，可使控制和保护装置大为简化，因此尚应用于以前设计的一些中小型供配电系统中。操动机构合闸机构分闸机构保持合闸机构第四节高低压开关设备（2）CD10型电磁操动机构CD10型电磁操动机构能手动或远距离电动分闸和合闸，便于实现自动化，但需直流操作电源。图2-20是CD10型电磁操动机构的外形图和剖面图，图2-21是其传动原理示意图。跳闸时，如图2－21a所示，跳闸铁心上的撞头，因手动或因远距离控制使跳闸线圈通电而向上撞击连杆机构，破坏了连杆机构原来在合闸位置时的稳定平衡状态，使搭在L形搭钩上的连杆滚轴下落，于是主轴在断路弹簧作用下转动，使断路器跳闸，并带动辅助开关切换。断路器跳闸后，跳闸铁心下落，正对此铁心的两连杆也回复到跳闸前的状态。合闸时，如图2-21b所示，合闸铁心因手动或因远距离控制使合闸线圈通电而上举，使连杆滚轴又搭在L形搭钩上，同时使主轴反抗断路弹簧的作用而转动，使断路器合闸，并带动辅助开关切换，整个连杆机构又处于新的稳定平衡状态。CD10型电磁操动机构第四节高低压开关设备

图2-20

CD10型电磁操动机构第四节高低压开关设备图2-21

CD10型电磁操动机构传动原理示意图第四节高低压开关设备（3）CT8型弹簧操动机构是一种弹簧储能式电动操动机构。它由交直流两用串激电动机使合闸弹簧储能，在合闸弹簧释放能量的过程中将断路器合闸。弹