高压电器设备2.ppt

第四章第四章 高压电器设备高压电器设备 v第一节 高压开关电器概述高压开关电器概述 vv第二节第二节 高压断路器高压断路器 vv第三节第三节 高压断路器的操动机构高压断路器的操动机构 vv第四节第四节 隔离开关隔离开关 vv第五节第五节 高压熔断器高压熔断器 vv第六节第六节 高压负荷开关高压负荷开关 vv第七节第七节 自动重合器自动重合器 vv第八节第八节 自动分段器自动分段器 vv思考题与习题思考题与习题 第一节 高压开关概述 一、高压开关电器的一、高压开关电器的作用作用 二、高压开关电器的二、高压开关电器的分类分类 按按电压等级分类电压等级分类 按按安装地点分类安装地点分类 按按功能分类功能分类 高压开关电器的作用 开关电器是发电厂、变电所以及各类配电装置中不可缺少 的电气设备，它们的作用是： （1）正常工作情况下可靠地接通或断开电路； （2）在改变运行方式时进行切换操作； （3）当系统中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）设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的安全。 高压高压开关电器的分类开关电器的分类 （1）按电压等级分类 高压开关电器和低压开关电器两类 。 （2）按安装地点分类 屋内式和屋外式两类。 （3）按功能分类 断路器 隔离开关 熔断器 负荷开关 自动重合器和自动分段器 第二节 高压断路器 一、高压断路器的用途和要求一、高压断路器的用途和要求 高压断路器的用途 高压断路器的基本要求 二、高压断路器的分类和特点二、高压断路器的分类和特点 高压断路器的分类 高压断路器的特点 三、高压断路器的技术参数和型号三、高压断路器的技术参数和型号 高压断路器的技术参数 高压断路器的型号 四、高压短路器的基本结构和工作原理四、高压短路器的基本结构和工作原理 真空断路器和 sf6断路器 高压断路器的用途 高压断路器是高压电器中最重要的设备，是一次电力系 统中控制和保护电路的关键设备。它在电网中的作用有两方 面： 第一，是控制作用第一，是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通 或断开工作电路； 第二，是保护作用第二，是保护作用，当系统中发生故障时，在继电保护 装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证系统中无 故障部分的正常运行。 高压断路器的基本要求 断路器在电力系统中承担着非常重要的任务，不仅能接通 或断开负荷电流，而且还能断开短路电流。因此，断路器必须 满足以下基本要求。 （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、价格低廉 高压断路器的分类 1.1.按安装地点分类按安装地点分类 高压断路器按安装地点可分为屋内式和屋外式两种 。 2.2.按所采用的灭弧介质分类按所采用的灭弧介质分类 （1）油断路器（多油断路器和少油断路器） （2）压缩空气断路器 （3）真空断路器 （4）sf6断路器 高压断路器的特点 高压断路器的特点： 结构特点 技术性能特点 运行维护特点 高压断路器的结构特点 1. 结构特点 （1）多油断路器。 结构简单，制造方便，便于在套管上 加装电流互感器，配套性强；耗钢、耗油量大、体积大、重 量重；属自能式灭弧结构。 （2）少油断路器。 结构简单，制造方便，可配用各种操 动机构；比多油断路器油量少、重量轻；采用积木式结构， 便于制成各种电压等级产品。 （3）压缩空气断路器。 结构比较复杂，工艺和材料要求 高；有色金属消耗量大、价格高；需要装设专用的空气压缩 系统；操动机构与断路器合为一体；体积和重量比较轻。 高压断路器的结构特点 （4）真空断路器。 灭弧室材料及工艺要求高；体积小 、重量轻；触头不易氧化；灭弧室的机械强度比较差，不能 承受较大的冲击振动。 （5）六氟化硫断路器。 结构简单，工艺及密封要求严 格，对材料要求高；体积小、重量轻；用于封闭式组合电器 时，可大量节省占地面积。 高压断路器的技术特点 2.技术性能特点 （1）多油断路器。 额定电流不易做得很大；开断小电 流时，燃弧时间较长；开断电路的速度较慢；油量多，有发 生爆炸和火灾的危险性。 （2）少油断路器。 开断电流大，10kv等级可通过加并 联回路以提高额定电流；110kv及以上电压等级时采用积木 结构；全开断时间较短；增加压油活塞装置加强机械油吹后 ，提高开断小电流的能力；存在火灾危险。 （3）压缩空气断路器 额定电流和开断电流都可以做得 很大，适合开断大容量电路；动作快，全开断时间短；快速 自动重合闸时断流容量不降低；无火灾危险。 高压断路器的技术特点 （4）真空断路器。 可连续多次操作，开断性能好；灭弧 迅速，开断时间短；开断电流及断口电压不易做得很高；无 火灾危险；开距小，约为同等电压油断路器触头开距的1/10 左右；所需操作能量小；开断时产生的电弧能量小；灭弧室 的机械寿命和电气寿命都很高。 （5）六氟化硫断路器。 额定电流和开断电流都可以做得 很大；开断性能好，适合于各种工况开断；sf6气体灭弧、 绝缘性能好，故断口电压可做得较高；断口开距小。 高压断路器的运行维护特点 3 . 运行维护特点 （1）多油断路器。 运行维护简单；噪声低；检修周期 短；需配备一套油处理装置。 （2）少油断路器。 运行经验丰富，易于维护；噪声低 ；油质容易劣化；需配备一套油处理装置。 （3）压缩空气断路器。 维修周期长；噪声较大；无火 灾危险；需要一套压缩空气装置作为气源；运行费用大。 （4）真空断路器。 运行维护简单，灭弧室不需要检修 ；噪声低；运行费用低；无火灾和爆炸危险。 （5）六氟化硫断路器。维护工作量小； 噪声低；检修 周期长；运行稳定，安全可靠，寿命长；可频繁操作。 高压断路器的技术参数 1额定电压额定电压（u u n n ） 2最高工作电压 3. 额定电流（ n n ） 4额定开断电流（n n brbr） 5额定断流容量（snbr nbr） 6关合电流（inclncl） 7动稳定电流（ies es） 8热稳定电流（i t t ） 9全开断（分闸）时间（tkd kd） 10合闸时间 11操作循环 高压断路器的技术参数 1额定电压（un） 额定电压是指断路器长时间运行时能承受的正常工作电 压。它不仅决定了断路器的绝缘水平，而且在相当程度上决 定了断路器的总体尺寸。 2最高工作电压 由于电网不同地点的电压可能高出额定电压10左右， 故制造厂规定了断路器的最高工作电压。对于220kv及以下 设备，其最高工作电压为额定电压的1.151.15倍倍；对于330kv的 设备，规定为1.11.1倍倍。 高压断路器的技术参数 3. 额定电流（n） 额定电流是指铭牌上标明的断路器可长期通过的工作电 流。断路器长期通过额定电流时，各部分的发热温度不会超 过允许值。额定电流也决定断路器触头及导电部分的截面。 4额定开断电流（n br） 额定开断电流是指断路器在额定电压下能正常开断的最额定开断电流是指断路器在额定电压下能正常开断的最 大短路电流的有效值。大短路电流的有效值。它表征断路器的开断能力。开断电流 与电压有关。当电压不等于额定电压时，断路器能可靠切断 的最大短路电流有效值，称为该电压下的开断电流。当电压 低于额定电压时，开断电流比额定开断电流有所增大。 高压断路器的技术参数 5额定断流容量（snbr） 额定断流容量也表征断路器的开断能力。在三相系统中，它 和额定开断电流的关系为 式中 un为断路器所在电网的额定电压，nbr为断路器的额 定开断电流，由于un不是残压，故额定断流容量不是断路 器开断时的实际容量。 6关合电流（incl） 保证断路器能关合短路而不致于发生触头熔焊或其它损 伤，所允许接通的最大短路电流。 高压断路器的技术参数 7动稳定电流（ies） 动稳定电流是指断路器在合闸位置时，允许通过的短路电 流最大峰值。它是断路器的极限通过电流，其大小由导电和绝 缘等部分的机械强度所决定，也受触头的结构形式的影响。 8热稳定电流（it） 热稳定电流是指在规定的某一段时间内，允许通过断路器 的最大短路电流。热稳定电流表明了断路器承受短路电流热效 应的能力。 高压断路器的技术参数 9全开断（分闸）时间（tkd） 全开断时间是指断路器接到分闸命令瞬间起到各相电弧 完全熄灭为止的时间间隔，它包括断路器固有分闸时间tgf和 燃弧时间th，即 tkd=tgf+th 断路器固有分闸时间是指断路器接到分闸命令瞬间到各 相触头刚刚分离的时间；燃弧时间是指断路器触头分离瞬间 到各相电弧完全熄灭的时间。 全开断时间tkd是表征断路器开断过程快慢的主要参数。 tkd越小，越有利于减小短路电流对电气设备的危害、缩小故 障范围、保持电力系统的稳定。如图图3-13-1所示。 高压断路器的技术参数 高压断路器的技术参数 10合闸时间 合闸时间是指从操动机构接到合闸命令瞬间起到断路器接 通为止所需的时间。合闸时间决定于断路器的操动机构及 中间传动机构。一般合闸时间大于分闸时间。 11操作循环 操作循环也是表征断路器操作性能的指标。 自动重合闸操作循环：分合分t合分 非自动重合闸操作循环：分t合分t合分 上二式中 分分闸操作； 合分合闸后立即分闸的动作； 无电流间隔时间，标准值为0.3s或0.5s； t强送电时间，标准时间为180s。 高压断路器的型号 第一单元是产品字母代号：s少油断路器；d多油断路器； k空气断路器；l六氟化硫断路器；z真空断路器； q自产气断路器；c磁吹断路器。 第二单元 是装设地点代号：n户内式；w户外式。 第三单元 是设计序号。 第四单元 是额定电压，kv。 第五单元 是补充工作特性标志：g改进型；f分相操作。 第六单元 是额定电流，a。 第七单元 是额定开断电流，ka。 高压真空断路器 1. 1. 高压高压真空断路器概述真空断路器概述 2. 2. 高压高压真空断路器的结构真空断路器的结构 3. 3. 高压高压真空断路器的分类真空断路器的分类 4.4.高压高压真空断路器的灭弧室真空断路器的灭弧室 5. 5. 真空断路器的真空断路器的操作过电压操作过电压及及抑制方法抑制方法 高压真空断路器概述 真空断路器利用真空度约为10-4pa（在运行过程中不低 于10-2pa）的高真空作为内绝缘和灭弧介质。真空间隙的气 体稀薄，分子的自由行程较大，发生碰撞游离的几率很小。 所以，真空击穿产生电弧，是由触头蒸发出来的金属蒸气帮 助形成的。 随着冶金等技术的不断进步，真空断路器的制造水平不 断提高，在60年代制成能开断20ka的真空断路器，70年代制 造出开断能力达6080ka，电压等级为1035kv的真空断路 器，使真空断路器35kv及以下电压等级中处于优势地位。 高压断路器的基本结构 真空断路器是由真空灭弧 室、绝缘支撑、传动机构、操 动机构、机座（框架）等组成 ，如图图3-63-6所示。导电回路由 导电夹、软连接、出线板通过 灭弧室两端组成。 真空断路器的固定方式不 受安装角度限制，即可以水平 安装，又可以垂直安装，还可 以任意角度安装。 高压真空断路器的分类 按真空灭弧室的布置方式可分为落地式和悬挂式两种基本 形式，以及这两种方式相结合的综合式和接地箱式。 （1）落地式 是将真空灭弧室安装在上方，用绝缘子支 持， 操动机构设置在底座的下方，上下两部分由传动机构通 过绝缘杆连接起来。如图图3-63-6所示 。 落地式优点：传动效率高，分合闸操作时直上直下，传动 环节少，摩擦阻力小；稳定性好，操作时振动小；便于操作人 员观察和更换灭弧室；产品系列性强，而且容易实现户内外产 品的相互交换。 落地式缺点：总体高度较高，操动机构检修不方便。 高压真空断路器的分类 （）悬挂式 真空断路器，是将真空灭弧室用绝缘子悬 挂在底座框架前方，而操动机构设置在后方（即框架内部）， 前后两部分用（绝缘传动）杆连接起来。图图3-73-7所示为zn28-zn28- 1010型断路器外型图，它采用悬挂式结构，真空断路器装在一个 手车上，主要由机架、真空灭弧室及传动系统 组成。 悬挂式优点：宜用于手车式开关柜。由于操动机构与高电 压隔离，便于检修。 悬挂式缺点：总体深度尺寸大，用铁多，质量重；绝缘子 承受弯曲力；操作时灭弧室振动大；传动效率不高。因此，悬 挂式真空断路器一般只适用于中等电压以下的产品。 高压高压真空断路器的分类真空断路器的分类 高压真空断路器的灭弧室 真空灭弧室的外壳是由绝缘筒 、两端的金属盖板和波纹管所组成 的密封容器。灭弧室内有一对触头 ，分别焊接在各自的导电杆上，波 纹管可以在轴向上自由伸缩。 高压真空断路器的灭弧室 （1）外壳。 外壳是真空灭弧室的密封容器，它不仅要 容纳和支持灭弧室内的各种部件，而且当动、静触头在断开 位置时起绝缘作用。因此，整个外壳通常由绝缘材料和金属 组成。对外壳的要求首先是气密封要好；其次是要有一定的 机械强度；再是有良好的绝缘性能。 （2）波纹管。 波纹管既要保证灭弧室完全密封，又要 在灭弧室外部操动时使触头作分合运动。常用的波纹管有液 压成形和膜片焊接两种形式。所用材料以不锈钢为最好。波 纹管的侧壁可在轴向上伸缩，其允许伸缩量决定了灭弧室所 能获得的触头最大开距。一般情况下，波纹管的疲劳寿命也 决定了灭弧室的机械寿命。 高压真空断路器的灭弧室 （3）屏蔽罩。 触头周围的屏蔽罩主要是用来吸附燃弧 时触头上蒸发的金属蒸气，防止绝缘外壳因金属蒸气的污染 而引起绝缘强度降低和绝缘破坏，同时，也有利于熄弧后弧 隙介质强度的迅速恢复。屏蔽罩还能起到使灭弧室内部电压 均匀分布的作用。在波纹管外面用屏蔽罩，可使波纹管免遭 金属蒸气的烧损。 屏蔽罩的导热性能越好，其表面冷却电弧的能力也就越 好。因此，制造屏蔽罩常用材料为无氧铜、不锈钢和玻璃， 铜是最常用的。 高压真空断路器的灭弧室 （4）触头。 触头是真空灭弧室内最为重要的元件，灭 弧 室的开断能力和电气寿命主要由触头状况来决定。目前真空 灭 弧室的触头系统，就接触方式而言，都是对接式的。根据触 头 开断时灭弧的基本原理的不同，可分为非磁吹触头和磁吹触 头 两大类。 高压真空断路器的操作过电压 用真空断路器断开电路时，可能会出现操作过电压，主 要形式有：截流过电压，所谓截流所谓截流就是强制交流电流在自然 过零前突然过零的现象，由于电路中存在电感，因此会发生 过电压；切断电容性负载时的过电压，这是因熄弧后间隙发 生重击穿而引起的。所以，真空断路器的重击穿几率越小越 好；高频多次重燃过电压，断路器开断感性电流时，当间隙 被击穿后电弧重燃，因电路参数影响，击穿后电流中含有高 频分量。当高频分量的幅值很大时，受其影响，间隙被反复 击穿，使负载侧的电压不断升高，从而产生较高的过电压。 高压真空断路器操作过电压的抑制方法 采用低电涌真空灭弧室。采用低电涌真空灭弧室。这种灭弧室既可降低截流过 电压，又可提高开断能力。 在负载端并联电容在负载端并联电容。既可以降低，也可减缓恢复电压 的上升陡度。 在负载端并联电阻和电容。在负载端并联电阻和电容。它不仅能降低截流过电压 及其上升速度，而且在高频重燃时可使 振荡过程强烈衰减， 对抑制多次重燃过电压有较好的效果，电阻一般选100 200，电容选0.10.2f。 串联电感。串联电感。可降低过电压的上升陡度和幅值。 安装避雷器。安装避雷器。用它限制过电压的幅值。 六氟化硫六氟化硫断路器 1. 1. sf 6 6 断路器的外观图 2. sf2. sf 6 6 气体的气体的介电特性介电特性 3. 3. sf 6 6 断路器的结构类型 4. sf 6 6 断路器灭弧室结构及灭弧过程 5. lw16-35型断路器 6. lw8-35型断路器 sf6断路器的外观图（1） 六氟化硫断路器的六氟化硫断路器的外观图外观图(2)(2) sf6气体的介电特性 sf6气体是一种无色、无臭、无毒和不可燃的惰性气体 ，化学性能稳定，具有优良的灭弧和绝缘性能。sf6气体灭 弧性能特别强的原因主要是： （1）sf6气体的分子在分解时吸收的能量多，对弧柱的 冷却作用强。 （2）sf6气体在高温时分解出的硫、氟原子和正负离子 ，与其他灭弧介质相比，在同样的弧温时有较大的游离度。 在维持相同游离度时，弧柱温度较低。因此，sf6气体中电 弧电压较低，燃弧时的电弧能量小，对灭弧有利。 sf6气体的介电特性 （3）sf6气体分子的负电性强。所谓负电性，是指sf6气 体吸附自由电子形成负离子的特性。sf6气体负电性强，加强 了去游离，降低导电率。在电弧电流过零后，弧柱温度将急剧 下降，分解物急速复合。因此，sf6气体弧隙的介质性能恢复 速度很高，能耐受很高恢复电压，电弧在电流过零后难重燃。 在sf6断路器中，在水分参与下将产生强腐蚀性的分解产 物hf。这种物质对绝缘材料、金属材料、玻璃、电瓷等含硅 材料有很强的腐蚀性。因此，必须严格控制sf6气体中的水分 。常采用的措施有：加强断路器的密封；组装断路器时，先要常采用的措施有：加强断路器的密封；组装断路器时，先要 对零部件进行彻底烘干；严格控制对零部件进行彻底烘干；严格控制sfsf 6 6 气体中含水量；严格控气体中含水量；严格控 制断路器充气前的含水量；在制断路器充气前的含水量；在sfsf 6 6 断路器内部加装吸附剂。断路器内部加装吸附剂。 sf6断路器的结构类型 sf6断路器结构按照对地绝缘方式不同分两种类型： （1）落地罐式 这种断路器的总体结构与多油断路器相似，图图3-113-11所示。 它把触头和灭弧室装在充有sf6气体并接地的金属罐中，触头 与罐壁间绝缘采用环氧支持绝缘子，引出线靠绝缘瓷套管出。 该结构便于安装电流互感器，抗震性能好，但系列性能差。 （2）瓷柱式 瓷柱式断路器灭弧室可布置成“t”形或“y”形，220kvsf6断 路器随开断电流增大，制成单断口断路器，布置成单柱式，如 图图3-123-12所示。灭弧室位于高电位，靠支柱绝缘瓷套对地绝缘。 sf6断路器的结构类型 图 3-12 单压式固 定开距灭 弧室绝缘 套支柱型 断路器 sf6断路器的结构类型 注意：本图形从中 间分开，图形全貌 可以参考上一页。 sf6断路器灭弧室的结构与灭弧过程 sf6断路器灭弧室结构基本上可为单压式和双压式两种。 （1）单压式（压气式）灭弧室 单压式灭弧室 又称压气式灭弧室。只有一个气压系 统，即常态时只有单一的 sf6气体。灭弧室的可动部分带有 压气装置，分闸过程中，压气缸与触头同时运动，将压气室 内的气体压缩。触头分离后，电弧即受到高速气流纵吹而将 电弧熄灭。 单压式灭弧室又分为变开距和定开距两种。 图图3-133-13所示为变开距单压式灭弧室的工作原理。 sf6断路器灭弧室的结构与灭弧过程 压力活塞是固定不动的。图（a）所示触头在合闸位置。 分闸时，操动机构通过拉杆使动触头、动弧触头、绝缘喷嘴 和压气缸运动，在压力活塞与压气缸之间产生压力。（b）所 示为产生压力的情况。当动静触头分离后，触头间产生电弧 ，同时压气缸内sf6气体在压力作用下吹向电弧，使电弧熄 灭，如图（c）所示。当电弧熄灭后，触头在分闸位置，如图 （d）所示。因为电弧可能在触头运动的过程中熄灭，所以这 种结构的灭弧室称为变开距灭弧室。 在定开距灭弧室中，压气活塞是固定不动的，静触头与 动触头之间的开距也是固定不变的。 sf6断路器灭弧室的结构与灭弧过程 （2）双压式灭弧室 它有高压和低压两个气压系统。灭弧时，高压室控制阀 打开，高压sf6气体经过喷嘴吹向低压系统，再吹向电弧使 其熄灭。灭弧室内正常时充有高压气体的称为常充高压式； 仅在灭弧过程中才充有高压气体的称为瞬时充高压式。 单压式结构简单，但开断电流小、行程大，固有分闸时 长，而且操动机构的功率大。近年来，单压式sf6断路器采 用了大功率液压机构和双向吹弧，以被广泛采用，并逐渐取 代双压式。 sf6断路器灭弧室的结构与灭弧过程 lw16-35型断路器 下面以lw16-35型断路器为例介绍sf6断路器的结构及工 作原理。 （1）lw16-35型断路器结构。 其外形如图图3-143-14所示。三相固定在一个公共底架上，各 相的sf6气体都与总气管连通，每相的低箱上有一伸出的转 轴，在上面装有外拐臂并与连杆相连，l1相转轴通过四连杆 与过渡轴相连，过渡轴再通过另一个四连杆与操动机构的输 出轴相连，分闸弹簧连在l2、l3两相转轴的外拐臂上。 lw16-35型断路器 每相由底箱和上、下瓷套组成。在上瓷套内装有灭弧室 ，并承受断口电压，下瓷套承受对地电压，内绝缘介质为 sf6气体。 分闸时，操动机构脱扣后，在分闸弹簧作用下，三相的 转轴按顺时针转动，通过内拐臂和绝缘拉杆使导电杆向下运 动，使断路器分闸。合闸时，在操动机构作用下，过渡轴顺 时针运动，带动三相转轴沿逆时针方向转动，使导电杆向上 运动，完成合闸动作。 lw16-35型断路器 （2）自能旋弧式灭弧室工作原理 lw16-35型断路器采用膨胀式灭弧原理。分闸时，动触 头向下运动，动、静触头之间产生电弧。当静触头上的弧根 转移到弧环上之后，旋弧线圈被串联进电路，并产生旋转磁 场，使电弧旋转。均匀加热sf6气体，气体压力升高，与喷 口下游形成压差，产生强烈喷口气吹，在电流过零时，自然 熄弧，其灭弧能力随开断电流而自动调节。这种断路器具有 良好的开断性能，而且由于电弧不断的旋转，使触头和灭弧 室的烧损均匀且轻微。 lw16-35型断路器结构图 lw8-35型断路器 图图3-153-15所示为lw8-35型断路器外形图，这是一种户外高 压罐式结构的断路器，主要由瓷套、电流互感器、灭弧室、 外 壳、吸附器、传动箱、连杆、底架及弹簧操动机构等部分组 成。断路器采用三相分立的落地罐式结构，具有压气式灭弧 室，灭弧室为单压力压气式结构，如图图3-163-16所示。用铜管连 通 三相断路器中的sf6气体。 这种灭弧室主要由静触头、动触头、外壳、汽缸及喷口 等 部件组成，上、下绝缘子及绝缘拉杆构成了动、静触头的对 地 绝缘。 lw8-35型断路器 lw8-35型断路器可装设12只管式电流互感器，每一 种 互感器有四个接头，可以获得三种互感比。该断路器配用 ct14型弹簧操动机构。其合闸弹簧的储能方式有电动储能 和手动储能，分、合闸操作有分、合闸电磁铁操作和手动 按 扭操作两种操作方式。 lw8-35型断路器外形图 lw8-35型断路器外形图 第三节 高压断路器操动机构 一、操动机构的一、操动机构的外形图外形图 二、操动机构的分类和基本要求二、操动机构的分类和基本要求 操动机构的分类操动机构的分类 操动机构的基本要求操动机构的基本要求 二、操动机构的结构和动作原理二、操动机构的结构和动作原理 电磁操动机构电磁操动机构（cdcd型）型） 弹簧操动机构弹簧操动机构（ctct型）型） 液压操动机构液压操动机构（cycy型）型） 断路器的操动机构外形图（1） 断路器的操动机构外形图（2） 断路器的操动机构外形图（3） 断路器的操动机构外形图（4） 断路器的操动机构的分类 操动机构是带动高压断路器传动机构进行合闸合闸和分闸分闸的 机构。 依断路器合闸时所用能量形式不同，操动机构可分以下 几种。 （1）手动机构（cs型）指用人力进行合闸的操动构。 （2）电磁机构（cd型）指用电磁铁合闸的操动机构。 （3）弹簧机构（ct型） 指事先用人力或电动机使弹簧储 能实现合闸的弹簧合闸操动机构。 断路器的操动机构的分类 （4）电动机机构（cj型）用电动机合闸与分闸的操动机构。 （5）液压机构（cy型）指用高压油推动活塞实现合闸与分 闸的操动机构。 （6）气动机构（cq型）指用压缩空气推动活塞实现合闸与 分闸的操动机构。 断路器操动机构的基本要求 （1）具有足够的操作功率。在操作合闸时，操动机构要 输出足够的操作功，以克服机械力和电动力使断路器可靠合 闸，并保证有足够的合闸速度。 （2）具有维持合闸的装置。由于操动机构需要很大的合 闸功，所以操动机构是按短时间提供合闸能量来设计的。因 此，操动机构中必须有维持合闸的装置 （3）具有尽可能快的分闸速度。操动机构应具备电动和 手动分闸功能。当接到分闸命令后，断路器应尽可能快速分 闸，并能满足灭弧性能的要求。 断路器操动机构的基本要求 （4）具有自由脱扣装置。所谓自由脱扣，是指在断路器 合闸过程中如操动机构又接到分闸命令，则操动机构不应继 续执行合闸命令而应立即分闸。 （5）具有“防跳跃”功能。当断路器关合有短路故障电路 时，断路器将自动分闸。此时若合闸命令还未解除，则断路 器分闸后将再次合闸，接着又会分闸。这样，断路器就可能 连续多次合分短路电流，这一现象称为“跳跃”。“跳跃”对断路 器以及电路都有很大危害，必须加以防止。 （6）具有自动复位功能。断路器分闸后，操动机构应能 自动地回复到准备合闸的位置。 （7）具备工作可靠、结构简单、体积小、重量轻、操作 方便、价格低廉等特点 电磁操动机构（cd型） 电磁操动机构是用电磁铁将电能变成机械能作为合闸动 力。优点优点：结构简单，工作可靠，能用于自动重合闸和远距 离操作。缺点缺点：合闸线圈消耗的功率太大，机构结构笨重， 合闸时间长。 图图3-173-17所示为cd10型电磁操动机构，主要用来操作35kv 及以下的少油断路器。cd10型是一种户内壁挂式电磁操动机 构。由自由脱扣机构、维持机构、电磁系统和缓冲系统等组 成。可以电动合闸、手动合闸、非正常手动合闸，也可以进 行自动重合闸。 操动电源采用直流220v或110v。 电磁操动机构的结构原理（cd型） （1）结构原理 合闸电磁系统 电磁系统在操动机构的中、下部，主要由合闸线圈、合 闸 铁芯、铸铁支架、内圆筒、外铁筒、缓冲法兰及复位弹簧等 组 成。铸铁支架的水平部分、外铁筒和缓冲法兰的上部经铁芯 组 成一个闭合磁路。 维持机构 如图图3-183-18所示，维持机构由托架7和弹簧9组成。托架由 两 块形状相同的弯板相互固定，其间可通过合闸铁芯的顶杆11 ， 并可绕一固定的转动轴8向左偏转，但不能倒向右侧。合闸 位 置时，托架托住滚轮（轴10）不使其下落，维持合闸状态。 电磁操动机构（cd型） 自由脱扣机构 该机构位于操动轴拐臂（连杆6）和合闸电磁系统之间 ，由连杆（2、3、4、）、支撑杆和分闸铁芯等组成。当断 路器在合闸前后及合闸过程中时，连杆2和3处于“死点”位置 ，即自由脱扣机构处于入扣位置；当操动机构接到分闸命令 时，分闸铁芯向上顶起，连杆2和3解除“死点”，滚轮（轴10 ）落下，这时，自由脱扣机构处于脱扣位置。 缓冲系统 在机构的下部，由帽状铸铁盖和分闸橡胶缓冲垫组成。 橡胶缓冲垫用于铁芯合闸后下落时缓冲之用。 电磁操动机构动作过程（cd型） 合闸过程 合闸动作如图图3-183-18（a）(d)所示。合闸 前，依托支撑杆19使连杆2和3处于“死点”位置，如（a）图， 两杆基本上成一直线。当合闸线圈通电时，铁芯向上运动，推 动滚轮（轴10）上行，通过四连杆机构使主轴16转动90，带 动传动杆，使断路器合闸。同时，分闸弹簧被拉神、储能，如 图（b）所示。图（c）为合闸铁芯终了时的位置。线圈断电后 ，铁芯落下，托架复位，滚轮被支撑在支架的圆弧面上，完成 了合闸全过程，如图（d）所示。 自动分闸动作 图（e）所示为分闸过程，当分闸线圈 通电时，分闸铁芯向上冲撞，将连杆2和3撞离“死点”位置，在 断路器分闸弹簧力的作用下，使滚轮脱离托架下落，主轴16反 时针转动90，完成分闸动作。 电磁操动机构动作过程（cd型） 手动分闸动作 用手撞击分闸铁芯，即可实现手动分闸，机构的动作过 程如（2）所述。 自由脱扣动作 在合闸过程中，合闸铁芯顶着滚轮的轴心向上运动，一 旦接到分闸命令，分闸铁芯就会立即向上运动，把连杆2、 3撞离“死点”，在分闸弹簧力作用下，滚轮从铁芯顶杆的端 头掉下，实现了自由脱扣。 cd10cd10型操动机构型操动机构结构图结构图 cd型操动机构分、合闸过程 cd型操动机构分、合闸过程 弹簧操动机构的结构弹簧操动机构的结构（ct型） 弹簧操动机构由储能机构、电磁系统、机械系统等主要部 件组成。有ct6、ct8、ct8g、ct9、ct10等多种形式。 （1）ct10型操动机构的结构 如图图3-193-19所示。该机构采用夹板式结构。机构的储能驱动 部分和合闸驱动的凸轮连杆部分、合闸电磁铁等布置在左右侧 板之间，使各转轴受力合理，稳动性好。两根合闸弹簧分别布 置在左右侧板外边。合闸电磁铁、储能电机和辅助开关置于机 构下部。 ct10型机构有电机储能和人力储能两种储能方式，合闸 操作有合闸电磁铁操作和手动按钮操作，分闸操作也有分闸电 磁铁操作和手动按钮操作。 弹簧操动机构的弹簧操动机构的动作原理动作原理（ct型） 储能储能 图图3-203-20为储能部分动作示意图。其中，（a）图所示为 合闸弹簧处于未储能位置，（b）图所示为合闸弹簧处于已 储能位置。由电动机带动偏心轮转动，通过紧靠在偏心轮表 面的滚轮2推动操作块作上下摆动，带动驱动棘爪作上下运 动，推动棘轮转动。在转动过程中，当固定在棘轮上的销与 固定在储能轴上的驱动板顶住以后，棘轮就通过驱动板带动 储能轴转动，从而将合闸弹簧拉长。当储能轴转到将挂簧拐 臂达到最高位置时，只要再向前转一点，固定在与储能轴联 为一体的凸轮上的滚轮13就近靠在定位件上，将合闸弹簧维 持在储能状态，完成了储能动作。 弹簧操动机构的弹簧操动机构的动作原理动作原理（ct型） 合闸操作合闸操作 . 合闸电磁铁操作：接到合闸命令后，合闸电磁铁的 动铁芯被吸向下运动，拉动导板也向下运动，使杠杆向反时 针方向转动，并带动固定在定位件上的滚轮13运动，推动定 位件作顺时针转动将储能维持解除，完成合闸操作。 . 手动按钮操作：按动安装在面板上的合闸按钮，使 其推动脱扣板，通过调节螺杆推动定位件作顺时针转动，完 成合闸操作 弹簧操动机构的弹簧操动机构的动作原理动作原理（ct型） 分闸操作分闸操作 . 自动分闸操作：当机构处于合闸状态时，一旦脱扣器 接到分闸信号，过流脱扣电磁铁或分闸电磁铁向上吸动，将 带 动顶杆推动脱扣板作顺时针移动，从而带动锁扣作逆时针转 动，使锁扣与锁扣之间的搭接解除。解除后的锁扣在储能弹 簧 的带动下作逆时针转动，通过杠杆推动半轴作顺时针转动， 从 而完成分闸操作。 . 手分按钮分闸操作：当用手分按钮推动分闸连杆时， 带动了固定在半轴上的脱扣板向上运动，从而带动半轴转动 ， 解除扇形板与半轴的扣接，使扇形板转动，完成分闸动作。 弹簧操动机构的弹簧操动机构的结构图结构图（ct型） ct10型机构储能动作示意图 vd4 系列真空断路器 vvd4 真空断路器适用在以空气为绝缘的户内式开关系统中 。只要在正常的使用条件及断路器的技术参数范围内， vd4 真空断路器就可满足电网在正常或事故状态下的各种 操作，包括关合和开断短路电流。 v真空断路器在需进行频繁操作或需要开断短路电流的场合 下具有极为优良的性能。vd4真空断路器完全满足自动重 合闸的要求并具有极高的操作可靠性与使用寿命。 vvd4 真空断路器在开关柜内的安装形式上既可以是固定式 ，也可以安装于手车底盘上的可抽出式还可以安装于框架 上使用。 v图8-5 断路器面板上的信号指示与控制设备 图8-6 vd4 真空断路器剖视图 v1-断路器操动机构外壳；1.1-面板；1.2-两侧的起吊孔； 1-断路器操动机构外壳；1.1-可拆卸的面板； v2-手动合闸按钮；3-手动分闸按钮；4-断路器分合闸 12-极柱绝缘套筒；13-上部接线端子； v位置指示器；5-断路器动作计数器；6-储能手柄9 的 14-下部接线端子；15-真空灭弧室； v插孔；7-铭牌；8-储能状态指示器；9-储能手柄 16.2-滚动触头；17-触头压力弹簧 v 18-绝缘拉杆；19-分闸弹簧；20-拨叉 v图8-7真空灭弧室的局部剖视图 图8-8操动机构的基本结构 v15.1-陶瓷外壳；15.2-静触头；15.3-动触头； 6-储能手柄插孔；9-储能手柄；15-真空灭弧室；15.3-动触头 v15.4-金属波纹管；15.5-屏蔽罩； 16.2-滚子触头；17-触头压力弹簧；18-绝缘拉杆； v15.6-导向圆柱套；15.7-筒盖 19-分闸弹簧；20-拨叉；21-凸轮盘；30-主轴；31-脱扣机构； v 32-止动盘；33-带外罩的平面蜗卷弹簧；34-传动链；35-棘轮 第四节第四节 隔隔 离离 开开 关关 一、隔离开关的一、隔离开关的各种外观图各种外观图 二、隔离开关的作用和要求二、隔离开关的作用和要求 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 三、隔离开关的技术参数、分类和型号三、隔离开关的技术参数、分类和型号 隔离开关的技术参数隔离开关的技术参数 隔离开关的分类隔离开关的分类和和隔离开关的型号隔离开关的型号 四、户内隔离开关四、户内隔离开关 gn6gn6和和gn8gn8型隔离开关型隔离开关 gn19gn19系列系列隔离开关隔离开关 五、五、gw5-35dgw5-35d型户外隔离开关型户外隔离开关 高压高压隔离开关外观图 高压高压隔离开关外观图 高压高压隔离开关外观图 高压高压隔离开关外观图 高压高压隔离开关外观图 高压高压隔离开关外观图 高压高压隔离开关外观图 高压高压隔离开关外观图 高压高压隔离开关的作用 隔离开关又称隔离刀闸，是一种高压开关电器。因为它 没有专门的灭弧装置，故不能用来切断负荷电流和短路电 流。使用时应与断路器配合，只有在断路器断开时才能进行 操作。隔离开关在分闸时，动静触头间形成明显可见的断 口，绝缘可靠。 高压隔离开关具有以下作用高压隔离开关具有以下作用 （1）隔离电源。 （2）倒闸操作。 （3）接通和断开小电流电路。 高压高压隔离开关的要求 按照隔离开关所担负的任务，应满足的要求为：按照隔离开关所担负的任务，应满足的要求为： （1）隔离开关应具有明显的断开点。 （2）隔离开关断开点之间应有可靠的绝缘。 （3）隔离开关应具有足够的热稳定性和动稳定性。 （4）隔离开关的结构要简单，动作要可靠。 （5）带有接地闸刀的隔离开关必须有连锁机构，以保证 先 断开隔离开关后，再合上接地闸刀，先断开接地闸刀后，再 合 上隔离开关的操作顺序。 （6）隔离开关要装有和断路器之间的连锁机构，以保证 正 确的操作顺序，杜绝隔离开关带负荷操作的事故发生。 高压高压隔离开关的技术参数 隔离开关的技术参数包括下列内容隔离开关的技术参数包括下列内容: : （1）额定电压 指隔离开关长期运行时所能承受的工作电压。 （2）最高工作电压 指隔离开关能承受的超过额定电压的最高电压。 （3）额定电流 指隔离开关可以长期通过的工作电流。 （4）热稳定电流 指隔离开关在规定的时间内允许通过的最大电流。 （5）极限通过电流峰值 指隔离开关所能承受的最大瞬时冲击短路电流。 高压高压隔离开关的分类 隔离开关的分类隔离开关的分类 （1）按装设地点的不同，可分为户内式和户外式两种。 （2）按绝缘支柱数目，分为柱式、双柱式和三柱式三种 。 （3）按动触头运动方式，可分为水平旋转式、垂直旋转 式、摆动式和插入式等 （4）按有无接地闸刀，可分为无接地闸刀、一侧有接地 闸 刀、两侧有接地闸刀三种。 （5）按操动机构的不同，可分为手动式、电动式、气动 式 和液压式等。 （6）按极数，可分为单极、双极、三极三种，以及按安 装 方式分为平装式和套管式等 高压高压隔离开关的型号 隔离开关的型号隔离开关的型号 隔离开关型号、规格一般由文字符号和数字表示： 第一单元：产品字母代号，隔离开关用g； 第二单元：安装场所代号，户内用n，户外用w； 第三单元：设计序列顺序号，用数字1、2、3、表示 ； 第四单元：额定电压，kv； 第五单元：其他标志，如t表示统一设计，g表示改进型 ， d表示带接地刀闸，k表示快分型等。 第六单元：额定电流，a。 gn6和gn8型隔离开关 户内式隔离开关采用闸刀形式，有单极和三极两种。闸 刀的运动方式为垂直旋转式。其基本结构包括导电回路、传 动机构、绝缘部分和底座等。 1. gn6和gn8型隔离开关 这两种型号的隔离开关均为三极（三相）式，其结构基 本相同，所不同的是gn6型为平装式，采用支柱瓷绝缘子， 而gn8型为穿墙式，部分或全部采用套管绝缘子。 图图3-213-21为gn6和gn8型隔离开关的结构示意图。 gn6和gn8型隔离开关 导电回路主要由闸刀（动触头）、静触头和接线端等组 成。静触头固定在支柱绝缘子上。动触头是每相两条铜制闸 刀片，合闸时用弹簧紧紧地夹在静触头两边形成线接触，以 保证触头间的接触压力和压缩行程。对额定电流大的隔离开 关普遍采用磁锁装置来加强动、静触头间通过短路电流时的 接触压力。所谓磁锁装置，就是由装在两闸刀外侧的两片钢 片组成，当短路电流沿闸刀流向静触头时，闸刀外侧的两片 钢片受磁力的作用互相吸引，增加了两闸刀对静触头的接触 压力，从而保证触头对短路电流的稳定性。 操动机构通过连杆转动转轴，再通过拐臂与拉杆瓷瓶使 各相闸刀作垂直旋转，从而达到分、合闸的目的。这两种隔 离开关安装使用方便，即可垂直、水平安装，又可以倾斜甚 至在天花板上安装。 gn6和gn8型高压隔离开关 gn19型系列隔离开关 gn19型隔离开关按其结构特征分为gn19-10型（平装 型）和gn19-10c型（穿墙型）两类。gn19-10型隔离开关 的每相导电部分通过两个支柱绝缘子固定在底架上；gn19- 10c型又分为c1、c2、c3三种穿墙形式，其中，c1、c2型 的一侧为支柱绝缘子，另一侧为瓷套管，c3则两侧均为瓷套 管。 隔离开关和配用的操动机构（cs6-1t（g）型）可以水 平、垂直或倾斜安装在开关柜内，也可以安装在支柱、墙壁 、横梁、天花板及金属构架上。 gn19型系列隔离开关 gn19系列隔离开关在结构上与gn6和gn8型隔离开关 基 本相同。主要区别是每相刀闸改用两片槽形铜片组成，这 不 仅增大了刀闸散热面积，对降低温度有利，而且提高了刀 闸 的机械强度，使开关的稳定性提高。 gn19-10/1000、1250及gn19-10c/1000、1250在接 触 处安装有磁锁钢板。400、630a隔离开关没有装磁锁钢板 。 在底架上安装有限位板（停挡）以保证导电触刀“分”、“合” 时 得到所要求的终点位置。 图图3-223-22为全工况型的隔离开关的外形图。 gn19型隔离开关外形图 gw5-35d型户外隔离开关 户外隔离开关分单柱式 、 双柱式、v型式和三柱式等 。 它采用双柱式结构，制 成 单极形式，借助连杆构成三 相 连动。每极有两个棒式绝缘 子，并组成“v”形装在同一个 底座内的两个轴承座上。闸 刀 做成两段式，各固定在棒式 绝 缘子的顶端，可动触头成楔 形 连接。操动机构动作时，两 个 棒式绝缘子同速反向旋转 90，使隔离开关断开或接 通。 第五节第五节 高高 压压 熔熔 断断 器器 一、各种高压一、各种高压熔断器的外观图熔断器的外观图 二、熔断器的二、熔断器的作用和特点作用和特点 三、高压熔断器的基本结构和工作原理三、高压熔断器的基本结构和工作原理 基本结构基本结构 工作原理和保护特性工作原理和保护特性 四、高压熔断器的分类和技术参数四、高压熔断器的分类和技术参数 高压高压熔断器分类和用途熔断器分类和用途 高压熔断器高压熔断器技术参数技术参数 五、五、户内式高压熔断器户内式高压熔断器 六、六、户外式高压熔断器户外式高压熔断器 高压熔断器的高压熔断器的外观图形外观图形 高压熔断器的高压熔断器的外观图形外观图形 高压熔断器的高压熔断器的外观图形外观图形 高压熔断器的高压熔断器的外观图形外观图形 高压熔断器的高压熔断器的外观图形外观图形 高压熔断器的高压熔断器的外观图形外观图形 高压熔断器的高压熔断器的外观图形外观图形 高压熔断器的高压熔断器的外观图形外观图形 高压熔断器的高压熔断器的作用和特点作用和特点 熔断器是一种保护电器。它串联在电路中，当电路发生 短路或过负荷时，熔体熔断，切断故障电路使电气设备免遭 损坏，并维持电力系统其余部分的正常工作。 优点：优点：结构简单、体积小、布置紧凑、使用方便；动作 直接，不需要继电保护和二次回路相配合；价格低。 缺点：缺点：每次熔断后须停电更换熔件才能再次使用，增加 了停电时间；保护特性不稳定，可靠性低；保护选择性不易 配合。 熔断器按电压等级可分为高压熔断器高压熔断器和低压熔断器低压熔断器。 高压高压熔断器的基本结构 熔断器主要由金属熔件（熔体）、支持熔件的触头、灭 弧装置和绝缘底座等部分组成。其中决定其工作特性的主要 是熔体和灭弧装置。 熔体是熔断器的主要部件。熔体应具备材料熔点低、导 电性能好、不易氧化和易于加工等特点。一般选用铅、铅锡 合金、锌、铜、银等金属材料。 高压熔断器的基本结构 熔断器必须采取措施熄灭熔体熔断时产生的电弧，否 则，会引起事故的扩大。 熔断器的灭弧措施可分为两类：一类是在熔断器内装有 特殊的灭弧介质，如产气纤维管、石英砂等，它利用了吹弧 、 冷却等灭弧原理；另一类是采用特殊形状的熔体，如上述焊 有小锡（铅）球的熔体、变截面的熔体、网孔状的熔体等， 其目的在于减小熔体熔断后的金属蒸气量，或者把电弧分成 若干串、并联的小电弧，并与石英砂等灭弧介质紧密接触， 提高灭弧效果。 高压熔断器的工作原理和保护特性 2. 工作原理和保护特性 熔断器串联在电路中使用，安装在被保护设备或线路的安装在被保护设备或线路的 电源侧。电源侧。当电路中发生过负荷或短路时，熔体被过负荷或短 路电流加热，并在被保护设备的温度未达到破坏其绝缘之前 熔断，使电路断开，设备得到了保护。熔体熔化时间的长短 ， 取决于熔体熔点的高低和所通过的电流的大小。熔体材料的 熔点越高，熔