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高压断路器操作机构高压隔离开关高压负荷开关高低压熔断器低压自动开关 高 低压设备 高压断路器 一 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 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 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 二 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 三 高压断路器的分类 1 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 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 四 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 四 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 五 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 五 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 六 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 七高压断路器的技术参数 1 额定电压 UN 2 最高工作电压3 额定电流 N 4 额定开断电流 Nbr 5 额定断流容量 SNbr 6 关合电流 iNcl 7 动稳定电流 ies 8 热稳定电流 it 9 全开断 分闸 时间 tkd 10 合闸时间11 操作循环 七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 15倍 对于330kV的设备 规定为1 1倍 七 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 Nbr 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 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 七 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 七 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 七 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 七 高压断路器的技术参数 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 七 高压断路器的技术参数 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 七 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 八 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 八 高压断路器的型号 例如 型号为SN10 10 3000 750的断路器 其含义表示为 少油断路器 户内式 设计序号10 额定电压10kV 额定电流3000kA 开断容量750MVA 九 SN10 10型少油断路器的结构 是一种性能良好的户内用少油式断路器 在6 10kV系统中获得广泛应用 它可配用手动 弹簧或电磁操动机构 可以配装成固定式或手车式开关柜 九 SN10 10型少油断路器的结构 1 油气分离器2 上出线座3 灭弧室4 绝缘筒5 动触头杆6 紫铜滚轮7 下出线座8 塞杆9 基座10 主轴11 绝缘拉杆12 分闸弹簧13 瓣形静触头 断路器操作机构 一 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和分闸的机构 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 一 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 二 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 二 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 三 CD型电磁操动机构 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 结构简单 工作可靠 能用于自动重合闸和远距离操作 缺点 合闸线圈消耗的功率太大 机构结构笨重 合闸时间长 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 三 CD型电磁操动机构 合闸过程合闸前 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 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 高压隔离开关 一 高压隔离开关外观图 一 高压隔离开关外观图 二 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 1 隔离电源 2 倒闸操作 3 接通和断开小电流电路 三 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 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 四 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 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 五 高压隔离开关的分类 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 六 高压隔离开关的型号 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 七 GN6和GN8型隔离开关 七 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 导电回路主要由闸刀 动触头 静触头和接线端等组成 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 八 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 高压负荷开关 一 高压负荷开关的用途 高压负荷开关是一种结构简单 具有一定开断和关合能力的开关电器 它具有灭弧装置和一定的分合闸速度 能开断正常的负荷电流和过负荷电流 也能关合一定的短路电流 但不能开断短路电流 因此 高压负荷开关可用于控制供电线路的负荷电流 也可用来控制空载线路 空载变压器及电容器等 高压负荷开关在分闸时有明显的断口 可起到隔离开关的作用 与高压熔断器串联使用 前者作为操作电器投切电路的正常负荷电流 而后者作为保护电器开断电路的短路电流及过负荷电流 二 高压负荷开关的分类 1 按使用地点分为户内型和户外型 2 按灭弧方式的不同 可以分为产气式 压气式 压缩空气式 油浸式 真空式 SF6式等 近年来 真空式发展很快 在配电网中得到了广泛应用 3 按是否带熔断器可分为带熔断器和不带熔断器 三 高压负荷开关的型号 一单元 F 表示负荷开关 Z 表示真空负荷开关 二单元 N 户内型 W 户外型 三单元 设计序号 四单元 额定电压 五单元 操动机构代号 有D表示电动操动机构 无D手动 六单元 熔断器代号 有R表示带熔断器 无R不带熔断器 七单元 S 表示熔断器装在开关上端 没S时装在下端 八单元 额定工作电流 A 九单元 额定开断电流 kA 四 户内型高压负荷开关 图7 15 高低压熔断器 一 高压熔断器的作用和特点 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 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 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和低压熔断器 二 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 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 二 高压熔断器的基本结构 三 高压熔断器的工作原理和保护特性 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 熔体熔化就越慢 熔断时间就越长 熔体熔断电流和熔断时间之间呈现反时限特性 即电流越大 熔断时间就越短 其关系曲线称为熔断器的保护特性 也称安秒特性 如图所示 高压熔断器的工作原理和保护特性 熔断器的工作全过程有以下三个阶段组成 1 正常工作阶段 2 过负荷或短路时 熔体升温并导致熔化 气化而开断 3 熔体熔断气化时发生电弧 又使熔体加速熔化和气化 并将电弧拉长 金属蒸气向四周喷溅并发出爆炸声 熔体熔断产生电弧的同时 也开始了灭弧过程 直到电弧被熄灭 电路才真正被断开 高压熔断器的工作原理和保护特性 按照保护特性选择熔体才能获得熔断器动作的选择性 所谓选择性 是指当电网中有几级熔断器串联使用时 分别保护各电路中的设备 如果某一设备发生过负荷或短路故障时 应当由保护该设备 离该设备最近 即该设备或线路的主保护 的熔断器熔断 切断电路 即为选择性熔断 如果保护该设备的熔断器不熔断 而由上级熔断器熔断或者断路器跳闸 即该设备或线路的后备保护 即为非选择性熔断 发生非选择性熔断时 扩大停电范围 造成不应有的损失 四 高压熔断器的分类及用途 高压熔断器按使用地点可分为户内式和户外式 按照是否有限流作用又可分为限流式和非限流式 1 RN1型 户内管式 充有石英砂 作为电力线路及设备的短路和过负荷保护使用 2 RN2型 户内管式 充有石英砂 作为电压互感器的短路保护使用 3 RN5型 户内管式 充有石英砂 是RN1型的改进型 作为电力线路及设备的短路和过负荷保护使用 4 RN6型 户内管式 充有石英砂 是RN2型的改进型 作为电压互感器的短路保护使用 5 RW1型 户外式 与负荷开关配合可代替断路 RW1 35Z 或60Z 型户外自动重合闸熔断器 具有一次自动重合闸功能 6 RW3 RW7型 户外自动跌落式 作为电力输电线路和