高压电器及成套配电装置讲义（精品） .ppt

全国电工进网作业培训教材第三章 高压电器及成套配电装置 3kv 35kv常用的高压电器有断路器 隔离开关 负荷开关 熔断器和电容器等多种设备 高压电器在高压电路中起着控制或保护等作用 高压电器广泛地应用在发电厂 变电所中 它们安全 可靠地运行对电力系统是极其重要的 第一节高压电器相关知识 一 电力系统短路基本概念电力系统正常运行时 各相之间是绝缘的 电力系统中相与相之间或相与地之间 对中性点直接接地系统而言 通过金属体 电弧或其他较小阻抗连结而形成的非正常状态称为短路 三相电力系统中短路的基本类型有 三相短路 两相短路 两相接地短路和单相短路等 各种短路示意图如图3一l所示 注意 在中性点不接系统单相接地不视为短路 电力系统发生三相短路时 由于短路回路阻抗很小 所以短路回路电流 称为短路电流 很大 可能达到几万甚至几十万安培 短路电流由电源流到短路点 会对电力系统和电器设备产生严重的影响 图3 1短路故障示意图 短路电流危害主要有以下几个方面 1 短路电流通过电气设备时 将引起导体严重发热 造成导体温度升高甚至熔化 并且会损坏绝缘 2 短路电流通过电器设备时 在相间产生大的电动力作用于导体之上 可能造成设备的变形或损坏 3 短路处往往有电弧产生 高温电弧会烧毁故障设备或烧伤周围人员 甚至会引起火灾 4 短路电流通过变压器 线路等阻抗元件时 将产生很大的电压降 还会引起发电机端电压的降低 因此影响电力系统的正常供电 二 高压电器中的电弧 1 开关电器中电弧的产生与熄灭高压电路中开关电器切断电路时 断开的触头之间将会产生电弧 电弧电流的本质是离子导电 即触头之间的正离子 带正电 在触头间电场力的作用下向负极运动 负离子 带负电 和自由电子在触头间电场力的作用下向正极运动而形成的电流 显然 触头断开后 触头之间如果有电弧存在 则电路实际上没有被切断 直到触头问电弧熄灭后电路才真正断开 在交流电路中 当电流瞬时值为零时 断开的触头之间无电流通过 触头间的电弧将消失 称为电弧暂时熄灭 在下半个周期内触头问能否再次产生电弧 则由触头间介质击穿电压与触头间恢复电压互相比较来决定 如果再次产生电弧称为电弧重燃 若不再产生电弧则称为电弧熄灭 触头间介质击穿电压是指使触头间产生电弧的最小电压 触头问恢复电压是指触头间电弧暂时熄灭后外电路施加在触头之间的电压 显然 电弧暂时熄灭后 如果触头问的恢复电压大于触头间的介质击穿电压 电弧将重燃 反之 触头间的恢复始终小于触头间的介质击穿电压 电弧将彻底熄灭 触头间介质击穿电压的大小与触头之间的温度 离子浓度和距离 电弧长度 等因素有关 当温度低 离子浓度低 触头之间距离长 电弧长度长 时 触头之间的介质击穿电压高 反之 触头之间的介质击穿电压低 触头之间的恢复电压主要由电路中电源电压 电路中电感 或电容 性负载与电阻性负载所占比例 以及电弧暂时熄灭前电弧电流的变化速率等因素有关 当电感 或电容 性负载所占比例大 即电压与电流相位差较大 时 恢复电压增加较快 不利于灭弧 电路为纯电阻性负荷时 恢复电压等于电源电压 则有利于灭弧 一般电路中均有电感存在 如果电弧暂时熄灭前 电流变化速率很大 将在电感元件上产生很大的感应电动势 这时电弧暂时熄灭后 触头问的恢复电压将等于电源电压再加上一个很大的感应电动势 能使恢复电压增长速率加快 不利于电弧熄灭 2 加速电弧熄灭方法在开关电器中 为加速电器触头之间电弧的熄灭 各种开关电器可采用不同的灭弧措施与方法 加速开关电器中灭弧的措施与方法主要有如下几种 1 气体吹动电弧利用温度较低的气体吹动电弧 吹动电弧的气流会使电弧温度降低 并带有大量带电质点 正离子 负离子和自由电子 从而提高了弧隙的介质击穿电压 使电弧加速熄灭 按照吹动电弧气体的流动方向不同 吹动电弧的方法又可分为纵向吹动 简称纵吹 和横向吹动 简称横吹 两种 纵向吹动 为气体吹动方向与电弧轴向相平行的吹弧方式 横向动 为气体吹动方向与电弧轴向相互垂直的吹动方式 横吹时还能拉长电弧 增大电弧冷却面积 并带走大量带电质点 其灭弧效果较好 2 拉长电弧采用加快触头之间的分离速度等措施 使电弧的长度迅速增长 电弧表面积迅速增大 从而提高触头间的介质击穿强度 加速电弧熄灭 3 电弧与固体介质接触当电弧与优质固体灭弧介质 如石英砂等 接触时 固体介质能使电弧迅速冷却 并由于金属蒸气大量在介质表面凝结减少了弧隙的金属蒸气 使触头问的带电质点 正离子 负离子和自由电子 急剧减少 迅速提高介质击穿电压 从而达到加速电弧熄灭的的 本节例题 1 电力系统发生三相短路时与负荷电流相比 短路电流 a 很小b 相近c 很大2 短路电流的危害包括 等 a 引起导体发热严重b 产生很大相间电动力c 高温电弧烧毁设备d 端电压下降 3 交流电路中 当电流瞬时值过零时 电弧暂时熄灭 若 则电弧彻底熄灭 a触头间介质击穿电压大于触头间恢复电压b触头见介质击穿电压等于触头间恢复电压c触头见介质击穿电压小于触头间恢复电压4 触头间恢复电压的大小与 等因素有关a电流的大小b 电弧的温度c 电源电压5 交流电路中若触头已断开 但触头之间还存在有电弧 则认为电路真正断开了 6 电动机回路断路器开断短路电流过程中 电弧暂时熄灭后触头之间恢复电压等于 a电源电压与电感元件感应电动势之和b电源电压c 电感元件的感应电动势7 中性点不接地系统相与地之间通过金属导体或电弧形成的连接时视为单相短路 8 加速高压开关电器中电弧熄灭的措施和方法主要有 第二节高压断路器 一 高压断路器的用途 类型和主要技术数据1 高压断路器的用途高压断路器在高压电路中起控制作用 是高压电路中的重要电器元件之一 断路器用于在正常运行时接通或断开电路 故障情况在继电保护装置的作用下迅速断开电路 特殊情况 如自动重合到故障线路上时 下可靠地接通短路电流 高压断路器是在正常或故障情况下接通或断开高压电路的专用电器 断路器的工作状态 断开或闭合 是由它的操动机构控制的 2 高压断路器的类型高压断路器的种类繁杂 一般可按下列方法分类 按断路器的安装地点分可分为户内式和户外式两种 按断路器灭弧原理或灭弧介质可分为油断路器 真空断路器 六氟化硫 sf6 断路器等等 1 油断路器采用绝缘油作为灭弧介质的断路器 称为油断路器 它又可分为多油断路器和少油断路器 多油断路器中的绝缘油除作灭弧介质使用外 还作为触头断开后触头之问的主绝缘以及带电部分与接地外壳之间的主绝缘使用 多油断路器具有用油量多 金属耗材量大 易发生火灾或爆炸 体积较大 加工工艺要求不高 耐用 价格较低等特点 目前在电力系统中除35kv等个别型号的户外式多油断路器仍有使用外 其余多油断路器已停止生产和使用 少油断路器中的绝缘油主要作为灭弧介质使用 而带电部分与地之间的绝缘主要采用瓷瓶或其他有机绝缘材料 这类断路器因用油量少 故称为少油断路器 少油断路器具有耗材少 价格低等优点 但需要定期检修 有引起火灾与爆炸的危险 少油断路器目前虽有使用 但已逐渐被真空断路器和sf6断路器等新型断路器替代 2 真空断路器真空断路器 是利用 真空 作绝缘介质和灭弧介质的断路器 这里所谓的 真空 可以理解为气体压力远远低于一个大气压的稀薄气体空问 空间内气体分子极为稀少 真空断路器是将其动 静触头安装在 真空 的密封容器 又称真空灭弧室 内而制成的一种断路器 3 六氟化硫断路器六氟化硫 sf6 断路器是采用具有优质绝缘性能和灭弧性能的sf6气体作为灭弧介质的断路器 sf6断路器具有灭弧性能强 不自燃 体积小等优点 3 高压断路器主要参数 1 额定电压 额定电压是指高压断路器正常工作时所能承受的电压等级 它决定了断路器的绝缘水平 额定电压 un 是指其线电压 常用的断路器的额定电压等级为3 10 20 3560llokv 为了适应断路器在不同安装地点耐压的需要 国家相关标准中规定了断路器可承受的最高工作电压 上述不同额定电压断路器的最高 一作电压分别为3 6 12 24 40 5 72 5 126kv 2 额定电流额定电流是在规定的环境温度下 断路器长期允许通过的最大工作电流 有效值 断路器规定的环境温度为40 常用断路器的额定电流等级为200 400 630 1000 1250 1600 2000 3150a 3 额定开断电流 额定开断电流是指在额定电压下断路器能够可靠开断的最大短路电流值 它是表明断路器灭弧能力的技术参数 4 关合电流 在断路器合闸前 如果线路上存在短路故障 则在断路器合闸时将有短路电流通过触头 并会产生巨大的电动力与热量 因此可能会造成触头的机械损伤或熔焊 关合电流是指保证断路器能可靠关合而又不会发生触头熔焊或其他损伤时 断路器所允许接通的最大短路电流 4 断路器型号及含义 例如zn4 10 630型断路器 表示该断路器为室内式真空断路器 设计序号为4 额定电压为lokv 额定电流为630a 二 真空断路器真空断路器虽价格较高 但具有体积小 重量轻 噪音小 无可燃物 维护工作量少等突出的优点 它将逐步成为发电厂 变电所和高压用户变电所3 35kv电压等级中广泛使用的断路器 1 真空灭弧室真空断路器的关键元件是真空灭弧室 真空断路器的动 静触头安装在真空灭弧室内 其结构如图3 2所示 图3 2真空灭弧窒示意图i 静导电杆2 e端盖3 屏蔽罩4 静触头5 动触头6 绝缘外壳7 密封波纹管8 f端盖9 动静头杆 真空灭弧室的结构像一个大的真空管 它是一个真空的密闭容器 真空灭弧室的绝缘外壳主要用玻璃或陶瓷材料制作 玻璃材料制成的真空灭弧室的外壳具有容易加工 具有一定的机械强度 易于与金属封接 透明性好等优点 它的缺点是承受冲击的机械强度差 陶瓷真空灭弧室瓷外壳材料多用高氧化铝陶瓷 它的机械强度远大于玻璃 但与金属密封端盖的装配焊接工艺较复杂 波纹管 7 是真空灭弧室的重要部件 它的一端与动触头杆 9 焊接 另一端与下端盖 8 焊接 因此要求它既要保证动触头能做直线运动 10kv真卒断路器动静触头之间的断开距离一般为10 15ram 同时又不能破坏灭弧室的真空度 真空断跳器在每次跳合闸时 波纹管都会有一次伸缩变形 是易损坏的部件 它的寿命通常决定了断路器的机械寿命 屏蔽罩 3 是包围在触头周围用金属材料制成的圆筒 它的主要作用是吸附电弧燃烧时释放出的金属蒸气 提高弧隙的击穿电压 并防止弧隙的金属喷溅到绝缘外壳内壁上 降低外壳的绝缘强度 真空灭弧室中的触头断开过程中 依靠触头产生的金属蒸气使触头间产生电弧 当电流接近零值时 电弧熄灭 一般情况下 电弧熄灭后 弧隙中残存的带电质点继续向外扩散 在电流过零值后很短时间 约几微秒 内弧隙便没有多少金属蒸气 立刻恢复到原有的 真空 状态 使触头之间的介质击穿电压迅速恢复 达到触头问介质击穿电压大于触头间恢复电压条件 使电弧彻底熄灭 2 zn28 10系列真空断路器zn28一l0系列真空断路器一相结构如图3 3所示 图3 3zn28 10系列断路器示意图 图3 3zn28 10系列断路器示意图1 跳闸弹簧2 框架3 触头弹簧4 绝缘拉杆5 拐臂6 导向板7 导电灾坚固螺栓8 动触头支架9 螺栓l0 真空灭弧室ll 坚固螺栓12 支持绝缘子l3 固定螺栓l4 静触头支架l5 主轴 zn28 10系列断路器为分相结构 真空灭弧室 10 用支持绝缘子 12 固定在钢制框架 2上 框架安装在墙壁或开关柜的架构上 支持绝缘子支撑固定真空灭弧室 并起着各相对地绝缘的作用 断路器合闸后 通过断路器电流的流经路径是由与静触头支架 14 上的螺栓连结的引线流入 经静触头杆 静触头 动触头 动触头杆 导电夹坚固螺栓 7 和螺栓 9 流出 断路器主轴 15 的拐臂末端连有绝缘拉杆 4 绝缘拉杆的另一端连结拐臂 5 由拐臂驱动断路器的动触头杆运动实现分 合闸操作 目前lokv电压等级使用的真空断路器种类复杂 如zn4 10 zn5一l0 znl2 10 zn22 10 zn32 10 vdd zwl一10等一系列断路器 它们的原理结构基本相同 其区别在于额定电流 额定开断电流 外形尺寸和布置方式 以及操动机构等不相同 三 sf6断路器sf6气体作为绝缘介质和灭弧介质 具有独特的优点 使sf6断路器在电力系统各高电压等级中的使用范围日益广泛 1 sf6气体性质1 sf6气体是一种无色 无味 无毒 不可燃 易液化 对电气设备不腐蚀的气体 因此 sf 断路器的使用寿命长 检修周期长 检修工作量小 不存在燃烧和爆炸的危险 2 sf 气体绝缘性和灭弧能力强 它的绝缘强度是空气的2 33倍 灭弧能力是空气的l00倍 而且 sf6断路器的结构简单 外形尺寸小 占地面积少 3 sf 气体在电弧高温作用下会分解为低氟化物 但在电弧过零值后 又很快再结合成sf 气体 故sf6气体在断路器内多次灭弧后 仍旧保持其稳定性能 故sf6断路器可多次动作后不用检修 目前使用的某些sf 断路器检修年限可达20年以上 4 sf6气体化学性质虽稳定 但是与水分或其他杂质成分混合后 在电弧作用下会分解为低氟化合物和低氟氧化物 如氟化亚硫酸 sof 氢氟酸 hf 二氟化铜 cuf 等 其中的某些成分低氟化物和低氟氧化物有严重腐蚀性 会腐蚀断路器内部结构部件 并会威胁运行和检修人员的安全 为此 sf6断路器要有压力监视系统和净化系统 另外 sf 气体含水量过多 会造成水分凝结 浸润绝缘部件表面 使绝缘强度下降 容易引起设备故障 5 sf6断路器应该设有气体检漏设备和气体回收装置 断路器内的sf6气体 严禁向大气排放 必须使用sf6气体回收装置 避免污染环境 保证环境安全 2 sf6断路器结构sf6断路器在结构上可分为支柱式和罐式两种 支柱式在6kv及以上的高压电路中广泛使用 其外形结构如图3 4所示 罐式sf6断路器的特点是设备重心低 结构稳固 抗震性能好 可以加装电流互感器 罐式sf6断路器特别适用于多地震 污染严重地区的变电所由于罐式断路器耗材量大 制造工艺要求高 系列化产品少 所以它的应用范围受到限制 1 支柱式sf6断路器 如图3 4 支柱式sf6断路器在断路过程中 由动触头 4 带动压气缸 5 运动使缸体内建立压力 当动 静触头分开后灭弧室的喷口 3 被打开时 压气缸内高压sf6气体吹动电弧 使电弧迅速熄灭 在灭弧过程中由于电弧的高温使sf6分解 体积膨胀后产生一定压力 亦能提供一定的压力 增强断路器电弧熄灭能力 在电弧熄灭后 被电弧分解的低氟化合物会急剧地结合成sf6气体 使sf6气体在密封的断路器内循环使用 2 对断路器sf6气体要求当断路器中的sf6气体含有水分较多时 在断路器使用过程中 由于电弧使sf 气体分解后会产生有严重腐蚀性的氟化物和低氟氧化物 会腐蚀断路器内部结构的部件 威胁运行和检修人员的安全 因此 断路器中的sf6气体应符合以下要求 新装sf6断路器投入运行前必须复测气体含水量和漏气率 要求灭弧室的含水量应小于150ppm 体积比 其他气室小于250ppm 体积比 sf 气体的年漏气量小于l 运行中sf6断路器应定期测量sf 气体含水量 断路器新装或大修后 每三个月测量一次 待含水量稳定后可每年测量一次 四 断路器操动机构1 作用与要求断路器的操动机构 是用来控制断路器跳闸 合闸和维持合闸状态的设备 其性能好坏将直接影响断路器的工作性能 因此 操动机构应符合以下基本要求 1 足够的操作功为保证断路器具有足够的合闸速度 操动机构必须具有足够大的操作功 2 较高的可靠性断路器工作的可靠性 在很大程度上由操动机构来决定 因此 要求操动机构具有动作快 不拒动 不误动等特点 3 动作迅速 4 具有自由脱扣装置自由脱扣机构装置是保证在合闸过程中 若继电保护装置动作需要跳闸时 能使断路器立即跳闸 而不受合闸机构位置状态的限制 自由脱扣装置是实现线路故障情况下合闸过程中快速跳闸的关键设备之一 2 操动机构分类断路器操动机构一般按合闸能源取得方式的不同进行分类 目前常用的可分为手动操动机构 电磁操动机构 弹簧储能操动机构 气动操动机构液压操动机构 1 电磁操动机构 电磁操动机构是用直流螺管电磁力合闸的操动机构 其优点是结构简单 价格较低 加工工艺要求低 可靠性高 缺点是合闸功率大 需要配备大容量的直流合闸电源 机构笨重 机构耗材多 电磁操动机构逐渐被弹簧储能等新型操动机构代替 2 弹簧储能操动机构 2 弹簧储能操动机构简称为弹簧机构 它是一种利用合闸弹簧张力合闸的操动机构 合闸前 采用电动机或人力使合闸弹簧拉伸储能 合闸时 合闸弹簧收缩释放已储存的能量将断路器合闸 其优点是只需要小容量合闸电源 对电源要求不高 直流 交流均可 缺点是操动机构的结构复杂 加工工艺要求高 机件强度要求高 安装调试困难 3 液压操动机构 液压操动机构是利用气体压力储存能源 依靠液体压力传递能量进行分合闸的操动机构 其优点是体积小 操作功大 动作平稳 无噪音 速度快 不需要大功率的合闸电源 缺点是结构复杂 加工工艺要求很高 动作速度受温度影响大 价格昂贵 3 操动机构型号及含义 五 断路器运行维护1 断路器投入运行断路器投入运行前应符合以下要求 1 新安装或大修后的断路器 投入运行前必须验收合格才能施加运行电压 2 新安装的断路器验收项目按 电气装置安装工程及施 f验收规范 及有关规定要求执行 2 断路器正常运行巡视检查 1 投入运行或处于备用状态的高压断路器必须定期进行巡视检查 有人值班的变电所由当班值班人员负责巡视检查 无人值班的变电所按计划日程定期巡视检查 2 巡视检查的周期 一般有人值班的变电所和升压变电所每天巡视不少于一次 无人值班的变电所由当地按具体情况确定 通常每月不少于2次 3 对运行断路器及操动机构的一般要求 断路器应有标出基本参数等内容的制造厂铭牌 断路器如经增容改造 应修改铭牌的相应内容 断路器技术参数必须满足装设地点运行工况的要求 断路器的分 合闸指示器易于观察 并且指示正确 断路器接地金属外壳应有明显的接地标志 接地螺栓不应小于ml2 并且要求接触良好 断路器接线板的连接处或其他必要的地方应有监视运行温度的措施 如示温蜡片等 每台断路器应有运行编号和名称 断路器外露的带电部分应有明显的相位漆标识 2 断路器正常运行巡视检查 1 投入运行或处于备用状态的高压断路器必须定期进行巡视检查 有人值班的变电所由当班值班人员负责巡视检查 无人值班的变电所按计划日程定期巡视检查 2 巡视检查的周期 一般有人值班的变电所和升压变电所每天巡视不少于一次 无人值班的变电所由当地按具体情况确定 通常每月不少于2次 3 对运行断路器及操动机构的一般要求 断路器应有标出基本参数等内容的制造厂铭牌 断路器如经增容改造 应修改铭牌的相应内容 断路器技术参数必须满足装设地点运行工况的要求 断路器的分 合闸指示器易于观察 并且指示正确 断路器接地金属外壳应有明显的接地标志 接地螺栓不应小于ml2 并且要求接触良好 断路器接线板的连接处或其他必要的地方应有监视运行温度的措施 如示温蜡片等 每台断路器应有运行编号和名称 断路器外露的带电部分应有明显的相位漆标识 断路器接线板的连接处或其他必要的地方应有监视运行温度的措施 如示温蜡片等 每台断路器应有运行编号和名称 断路器外露的带电部分应有明显的相位漆标识 3 油断路器巡视检查1 断路器的分 合位置指示正确 并应与当时实际的运行工况相符 2 油断路器不过热 少油断路器示温蜡片不熔化 变色漆不变色 内部无异常声响 3 断路器的油位在正常允许的范围之内 油色透明无碳黑悬浮物 4 无渗 漏油痕迹 放油阀门关闭紧密 5 套管 瓷瓶无裂痕 无放电声和电晕放电 6 引线的连接部位接触良好 无过热 7 排气装备完好 隔栅完整 8 接地完好 9 断路器环境良好 户外断路器栅栏完好 设备附近无杂草和杂物 防雨帽无鸟窝 配电室的门窗 通风及照明应良好 4 sf 断路器的巡视检查1 每日定时记录sf6气体压力和温度 2 断路器各部分及管道无异声 漏气声 振动声 及异味 管道夹头正常 3 套管无裂痕 无放电声和电晕放电 4 引线连接部位无过热 引线驰度适中 5 断路器分 合位置指示正确 并与当时实际运行工况相符 6 接地完好 7 环境条件良好 断路器的附近无杂物 5 真空断路器巡视检查 1 分 合位置指示正确 并与当时实际运行工况相符 2 支持绝缘子无裂痕及放电异声 绝缘杆 撑板 绝缘子洁净 3 真空灭弧室无异常 4 接地完好 5 引线连接部位无过热 引线驰度适中 7 断路器特殊巡视1 新设备投入运行后 应相对缩短巡视周期 投入运行72h后再转入正常巡视检查 2 变 配 电所应根据设备具体情况安排夜间巡视 夜间巡视应闭灯进行 3 气温突变和高温季节应加强巡视检查 4 雷雨季节雷电活动后进行巡视检查 5 有重要活动或高峰负荷期间应加强巡视查 8 断路器正常维护工作1 不带电部分的定期清扫 2 配合其他设备的停电机会 进行转动部位检查 清扫瓷瓶积存的污垢及处理缺陷 3 按设备使用说明书规定对机构添加润滑油 4 油断路器根据需要补充油或放油 5 检查合闸电源熔丝是否正常 核对容量是否相符 1 断路器经检修恢复运行 操作前应检查检修中为保证人身安全所设置的措施 如接地线等 是否全部拆除 防误操作闭锁装置是否正常 2 长期停运的断路器在重新投入运行前应通过远方控制方式进行2 3次操作 操作无异常后方能投入运行 3 操作前控制回路 辅助回路 控制电源或液压回路均正常 弹簧操动机构已储能 弹簧操动机构合闸后能自动储能 4 操作中应同时监视有关电压 电流 功率等表计的指示及红绿灯的变化 操作把手不应返回太快 10 断路器不正常运行和事故处理i 值班人员在断路器运行中发现任何异常现象时 如漏油 渗油 油位指示器油位过低 sf6气压下降或有异常声 分合闸位置指示不正确等 应及时予以消除 不能及时消除时要报告上级领导 并相应记人运行记录簿和设备缺陷记录簿内 2 值班人员若发现设备有威胁电网安全运行 且不停电难以消除的缺陷时 应及时报告上级领导 同时向供电部门和调度部门报告 申请停电处理 3 断路器有下列情形之一者 应申请立即处理 套管有严重破损和放电现象 油断路器灭弧室冒烟或内部有异常声响 油断路器严重漏油 油位器中见不到油面 sr气室严重漏气 发出操作闭锁信号 真空断路器出现真空损坏的丝丝声 不能可靠合闸 合闸后声音异常 合闸铁芯上升不返回 分闸脱扣器拒动 断路器动作分闸后 值班人员应立即记录故障发生时间 并立即进行 事故特巡 检查 判断断路器本身有无故障 断路器对故障分闸强行送电后 无论成功与否 均应对断路器外观进行仔细检查 断路器对故障跳闸时发生拒动 造成越级分闸 在恢复系统送电前 应将发生拒动的断路器脱离系统并保持原状 待查清拒动原因并消除缺陷后方可投入运行 sf6断路器发生意外爆炸或严重漏气等事故 值班人员接近设备要谨慎 尽量选择从 上风 接近设备 必要时要戴防毒面具 穿防护服 第二节例题 1 真空短路器广泛应用于变电所 电压等级 a 3 10kvb 35 110kvc 220 500kv2 真空短路器每次跳合闸时波纹管都有一次伸缩变形 是易损部件 它的寿命决定了真空短路器的机械寿命 3 10kv真空短路器的动静触头之间的断开距离一般为 a 5 100mmb 8 13mmc 10 15mm4 真空短路器的金属屏蔽罩的作用是 a 提高弧隙击穿电压b 吸附电弧燃烧时释放出金属蒸汽c 防止弧隙金属蒸汽喷溅到绝缘外壳内壁 5 断路器常用于正常运行时接通或断开电路 6 少油断路器的缺点有 a 耗材多b 有短路危险c 需要定期检修d 价格高 7 虽然少油断路器目前仍有使用 但已逐渐被真空短路器和sf6短路器所替代 8 真空断路器触头短开过程中 主要依靠触头间隙的碰撞游离形成电弧 9 sf6断路器各气室含水量超标可能带来的危害有 a 产生严重的腐蚀性b 绝缘部件绝缘强度下降c 引起燃烧或爆炸d 噪音增大10 sf6断路器绝缘强度是空气的 倍 a 100倍b 2 33倍11 sf6断路器应设有气体捡漏设备 并要求气体的年捡漏率小于 a 1 b 2 c 5 12 sf6断路器灭弧室的含水量应小于250ppm 13 新装sf6断路器投入运行前必须复测气体 a 含水量b 漏气率c 温度d 成份14 sf6断路器新装或大修后 测量一次含水量 a 三个月b 六个月c 一年15 对于有人值班变电站每天对断路器的巡视不得少于 a 1次b 2次c 3次16 对于有人值班变电站应由当班值长负责对断路器进行巡视检查 17 油断路器每日巡视检查项目包括 油位检查 油色检查 色谱分析 渗漏油检查 第三节隔离开关 一 隔离开关作用 分类和型号1 隔离开关作用隔离开关在结构上没有特殊的灭弧装置 不允许用它带负载进行拉闸或合闸操作 隔离开关拉闸时 必须在断路器切断电路之后才能再拉隔离开关 合闸时 必须先合人隔离开关后 再用断路器接通电路 隔离开关的主要作用是 1 隔离电源在电气设备停电检修时 用隔离开关将需停电检修的设备与电源隔离 形成明显可见的断开点 以保证工作人员和设备安全 2 倒闸操作电气设备运行状态可分为运行 备用和检修三种工作状态 将电气设备由一种工作状态改变为另一种工作状态的操作称为倒闸操作 例如在双母线接线的电路中 利用与母线连接的隔离开关 称母线隔离开关 在不中断用户供电条件下可将供电线路从一组母线供电切换到另一组母线上供电 3 拉 合无电流或小电流电路高压隔离开关虽然没有特殊的灭弧装置 但在拉闸过程中可以切断小电流 因动 静触头迅速拉开时 根据迅速拉长电弧的灭弧原理 可以使触头间电弧熄灭 高压隔离开关允许拉 合以下电路 1 拉 合电压互感器与避雷器回路 2 拉 合母线和直接与母线相连设备的电容电流 3 拉 合励磁电流小于2a的空载变压器 一般电压为35kv 容量为1000kva及以下变压器 电压为llokv容量为3200kva及以下变压器 4 拉 合电容电流不超过5a的空载线路 一般电压为10kv 长度为5km及以下的架空线路 电压为35kv 长度为lokm及以下的架空线路 2 隔离开关类型 隔离开关种类较多 一般可按下列几种方法分类 按安装地点分 可分为户内式和户外式 按刀闸运动方式分 可分为水平旋转式 垂直旋转式和插入式 按每相支柱绝缘子数目分 可分为单柱式 双柱式和三柱式 按操作特点分 可分为单极式和三极式 按有无接地刀闸分 可分为带接地刀闸和无接地刀闸 隔离开关的型号及含义标示如下 二 户内式隔离开关gn2 10系列隔离开关为10kv户内式隔离开关 额定电流为400 3000a 其结构如图3 8所示 图3 8gn2 10系列隔离开关示意图1 动触头2 拉杆绝缘子3 拉杆4 转动轴5 转动杠杆6 支持绝缘子7 静触头 常用的户内式隔离开关还有gnl0一l0系列 gnl9一l0系列 gn22 10系列 gn24 10系列和gn2 35系列 gnl9 35系列等 它们的基本结构大致相同 区别在于额定电流 外形尺寸 布置方式和操动机构等不相同 三 户外式隔离开关1 gw4 35系列隔离开关 gw4 35系列隔离开关为35kv户外式隔离开关 额定电流为630 2000a gw4 35系列隔离开关的结构如图3 9所示 为双柱式结构 一般制成单极形式 可借助连杆组成三级联动的隔离开关 但也可单极使用 2 gw5 35系列隔离开关 gw5 35系列隔离开关为35kv户外式隔离开关 额定电流为630 2000a gw5 35系列隔离开关的结构如图3一l0所示 为双柱式y形结构 制成单极形式 借助连杆组成三极联动隔离开关 四 隔离开关操动机构隔离开关采用操动机构进行操作 以保证操作安全 可靠 同时也便于在隔离开关与断路器之间安装防止误操作闭锁装置 1 手力式操动机构cs6系列手动杠杆式操动机构结构如图3 11所示 图3 11cs6系列手动杠杆操动机构结构示图1 手柄2 接头3 牵引杆4 拐臂5 连杆6 扇形杆7 底座8 9 10 连杆78电工进网作业许可考试参考教材 高压类理论部分图3 11中实线表示隔离开关的合闸位置 虚线表示隔离开关处于分闸位置 箭头表示隔离开关进行分 合闸操作时 手柄 1 的转动方向 分闸时 将手柄向下旋转150 经连杆带动使扇形杆 6 向下旋转90 由牵引杆 3 带动隔离开关拐臂 4 向下旋转900 使隔离开关分闸 合闸时 手柄向上旋转150 经连杆传动使隔离开关拐臂向上旋转900 完成合闸操作 隔离开关合闸后 连杆9与l0之间的绞接轴d处于死点位置之下 因此 可以防止短路电流通过隔离开关时 冈电动力而使隔离开关刀闸自行断开 cs6系列手动杠杆式操动机构主要与室内式高压隔离开关配套使用 2 电动操动机构cj2型电动操动机构如图3一l2所示 其中电动机 蜗轮 蜗杆等部件均在操动机构箱内 该机构的操作动力是电动机 电动机转动时 通过齿轮和蜗杆传动使蜗轮转动 蜗轮通过传动杆 3 和牵引杆 4 等组成的传动系统经拐臂 7 拉杆绝缘子 8 操作隔离开关分 合闸 cj2型电动操动机构比手力操动机构复杂 价格贵 但可以实现远方操作 cj2型操动机构与lokv户内重型隔离开关 如gn2 10 2000型和gn2 10 3000型隔离开第三章高压电器及成套配电装置79关 配套使用 3 液压操动机构 cy2系列液压操动机构如图3 13所示 cy2系列液压操动机构如图3 13所示 它是由电动机 3 驱动齿轮油泵 12 使高压电油流到油缸中的活塞 6 的一侧推动活塞移动 通过活塞移动再使与活塞有硬性连接的齿条 9 做直线运动 由齿条带动齿轮 8 和主轴 7 做旋转运动带动隔离开关主轴转动 实现分 合闸 图3 13cy2系列液压操动机构1 手柄2 伞齿轮3 电动机4 油缸5 逆止阀6 活塞7 主轴8 齿轮9 齿条10 主油管ll 泄油管l2 齿轮油泵机构上的手摇装置 供安装和检修调试时使用 手动操作时 摇动手柄 1 使伞齿轮转动 代替电动机驱动齿轮油泵 实现分 合闸 第三节试题 1 在进行刀闸操作时隔离开关应 a 与断路器同时断开b 在断路器断开前断开c 在断路器断开后断开2 隔离开关不允许对 的电路进行合闸或拉闸操作a 无电流b 小电流c 大电流3 隔离开关允许拉合电流小于 的空载变压器a 1ab 2ac 3a4 gn2 10的含义 a 2kv户内隔离开关b 10kv户内隔离开关 5 gw5 35系列隔离开关的优点是 a 操作简单b 重量轻c 占用空间小d 额定电流小6 隔离开关电动操动机构的操作动力是 a 电磁铁b 电动机c 弹簧7 隔离开关操动机构分为手动操作机构 弹簧操动机构和液压操动机构 8 隔离开关的液压操动机构可以电动驱动也可以手动操作 第四节高压负荷开关 一 高压负荷开关的作用和分类高压负荷开关是高压电路中用于在额定电压下接通或断开负荷电流的专用电器 它虽有灭弧装置 但灭弧能力较弱 只能切断和接通正常的负荷电流 而不能用来切断短路电流 一般情况下 负荷开关与高压熔断器配合使用 由熔断器起短路保护作用 负荷开关按使用场所分类 可分为户内式和户外式 按灭弧方式分类 可分为油浸式 产气式 压气式 真空和六氟化硫负荷开关 负荷开关的型号及含义标示如下 负荷开关的型号及含义标示如下 二 户内式高压负荷开关fn3 10r 400型高压负荷开关结构示意图如图3 14所示 fn3 10r 400型负荷开关主要由隔离开关 4 和熔断器 13 两部分组成 负荷开关有工作触头和灭弧触头 负荷开关合闸时 灭弧触头先闭合 然后工作触头再闭合 合闸后 工作触头与灭弧触头同时接通 工作触头与灭弧触头形成并联回路 电流大部分流经工作触头 分闸时 工作触头先断开 然后灭弧触头再断开 灭弧装置由具有气压装置的绝缘气缸及喷嘴构成 绝缘气缸为瓷质 内部有活塞 可兼作静触头的上绝缘子 2 c 分闸时 传动机构带动活塞在气缸内运动 当灭弧触头断开时 压缩空气经喷嘴喷出 横向吹动电弧使电弧熄灭 图3 14fn3 10rt型户内高压负荷开关结构示意图1 框架2 上绝缘子3 下绝缘子4 闸刀5 下触座6 灭弧动触头7 工作静触头8 绝缘拉杆9 拐臂10 接地螺丝11 小拐臂l2 绝缘拉杆13 熔断器 第四节例题 1 一般的负荷开关与 配合使用实现短路保护 a 熔断器b 电容器c 断路器2 fn3 10r 400型负荷开关分闸时 a 灭弧触头先于工作触头断开b 工作触头先于灭弧触头断开c 工作触头和灭弧触头同时断开3 fn3 10r 400型负荷开关是 a 带熔断器的负荷开关b 带热脱扣负荷开关c 单级式负荷开关4 负荷开关有灭弧装置 因此可以接通和断开正常负荷电流 也能短路电流 第五节高压熔断器 一 高压熔断器用途和型号高压熔断器在通过短路电流或过载电流时熔断 以保护电路中的电气设备 在3kv一35kv小容量装置中 熔断器可用于保护线路 变压器电动机及电压互感器等 高压熔断器的分类有下几种方法 按安装地点可分为户内式和户外式 按动作特征性可分为固定式和自动跌落式 按工作特性可分为有限流作用和无限流作用 在冲击短路电流到达之前能切断短路电流的熔断器称为限流式熔断器 否则称非限流式熔断器 高压熔断器的型号及含义如下 二 户内式高压熔断器rnl系列熔断器为限流式有填料高压熔断器 其结构如图3 15所示 瓷质熔件管 1 的两端焊有黄铜罩 2 黄铜罩的端部焊上管盖 4 构成密封的熔断器熔管 熔管的陶瓷芯上绕有工作熔体和指示熔体 熔体两端焊接在管盖上 管内填充满石英砂之后再焊上管盖密封 图3 15rnl系列高压熔断器1 熔件管2 静触头座3 接线座4 支柱绝缘子5 底座 rn2型高压熔断器是用于电压互感器回路作短路保护的专用熔断器 rn2型与rnl型熔断器结构大体相同 由于电压互感器的一次额定电流很小 为了保证rn2型的熔丝在运行中不会因机械振动而损坏 所以rn2型熔断器的熔丝是根据对其机械强度要求来确定的 从限制rn2型熔断器所通过的短路电流考虑 要求熔丝具有一定的电阻 各种规格的rn2型熔断器 对熔丝的材料 截面 长度和电阻值大小均有一定要求 更换熔丝时不允许随意更改 更换后的熔丝材料 截面 长度和电阻值均应符合要求 否则会在熔断时产生危险过电压 rn2型高压熔断器的熔管没有熔断指示器 运行中应根据接于电压互感器二次电路中仪表的指示来判断高压熔丝是否熔断 常用的高压熔断器 有rn2 rn5 rn6和rxnml rxnti 10系列高压熔断器以及rxnt2 10型高压熔断器 三 户外式高压熔断器1 跌落式熔断器跌落式熔断器是喷射式熔断器 rw4 10系列熔断器外形如图3 16所示 熔管 3 由环氧玻璃钢或层卷纸板组成 其内壁衬以红钢纸或桑皮做成消弧管 熔体又称熔丝 熔丝安装在消弧管内 熔丝的一端固定在熔管下端 另一端拉紧上面的压板 维持熔断器的通路状态 熔断器安装时 熔管的轴线与铅垂线成一定倾斜角度 以保证熔丝熔断时熔管能顺利跌落 当熔丝熔断时 熔丝对压板的拉紧力消失 上触头从抵舌上滑脱 熔断器靠自身重力绕轴跌落 同时 电弧使熔管内的消弧管分解生成大量气体 熔管内的压力剧增后由熔管两端冲出 冲出的气流纵向吹动电弧使其熄灭 熔管内所衬消弧管可避免电弧与熔管直接接触 以免电弧高温烧毁熔管 图3 16rw4一l0型户外跌落断器1 上触头2 操作环3 熔管 2 限流式熔断器rxw 35型限流式熔断器如图3 17所示 它是35kv户外式高压熔断器 主要用于保护电压互感器 熔断器由瓷套 1 熔管及棒形支持绝缘子 2 和接线端帽等组成 熔管装于瓷套中 熔件放在充满石英砂填粒的熔管内 rxfw9 35型限流式熔断器的灭弧原理与rn系列熔限流式有填料高压熔断器的灭弧原理基本相同 均有限流作用 图3 17pofwm3 系列熔断器外形图1瓷套2 棒形支持绝缘子 图3 17pofwm3 系器外图1瓷套2 棒形支持绝缘子 第五节例题 1 高压熔断器用于 电压等级小容量装置中作为保护电器 a 3 35kvb 35 110kvc 110 220kv2 高压熔断器用3 35kv装置中保护 等 a 线路b 变压器c 电动机d 电压互感器3 限流式熔断器能 a 限制短路电流的最大值b 减少短路电流的有效值c 在冲击短路电流到达前切断电路4 熔断器是专门用于电压互感器回路做短路保护的 a rn1b rn2c rn5 5 rn2型熔断器的容丝是根据 的要求确定的 a 机械强度b 负荷电流c 短路电流6 跌落式熔断器熔官内衬有消弧管的目的是 a 避免电弧高温烧毁熔管b 增加熔管机械强度c 限制短路电流d 加速电弧熄灭7 rxnt1 10系列熔断器为保护电动机的限流式高压熔断器 8 rn1系列熔断器为限流式有填料的高压熔断器 9 为了保证在暂时时性故障后迅速恢复供电 有些熔断器具有单次重合功能 第六节高压电容器 一 高压电容器用途与型号高压电容器是电力系统的无功电源之一 用于提高电网的功率因数 高压电容器型号及含义标示如下 二 高压电容器结构高压电容器的结构如图3 18所示 高压电容器主要由出线瓷套管 1 电容元件组 4 和外壳 10 等组成 外壳用薄钢板密封焊接而成 出线瓷套管 1 焊在外壳上 接线端子 12 从出线瓷套管中引出 外壳内的电容元件组 又称芯子 由若干个电容元件连接而成 电容元件是用电容器纸 膜纸复合或纯薄膜作介质 用铝铂作极板卷制而成的 为适应各种电压等级电容器耐压的要求 电容元件可接成串联或并联 单台三相电容器的电容元件组在外壳内部接成三角形 在电压为lokv及以下的高压电容器内 每个电容元件上都串有一个熔丝 作为电容器的内部短路保护 有些电容器设有放电电阻 当电容器与电网断开后 能够通过放电电阻放电 一般情况下l0分钟后电容器残压可降至75v以下 三 高压电容器安全运行1 高压电容器运行的一般要求1 电容器应有标出基本参数等内容的制造厂铭牌 2 电容器金属外壳应有明显接地标志 其外壳应与金属架构共同接地 3 电容器周嗣环境无易燃 易爆危险 无剧烈冲击和震动 4 电容器应有温度测量设备 可在适当部位安装温度计或贴示温腊片 一般情况下 环境温度在 40 之间时 充矿物油的电容器允许温升为50 充硅油的电容器允许温升为55 5 电容器应有合格的放电设备 6 允许过电压 电容器组在正常运行时 可在1 1倍额定电压下长期运行 对于瞬时过电压 时间较短时根据过电压时间限定过电压倍数 一般过电压持续1rain时 可维持1 3倍额定电压 持续5min时 可维持1 2倍额定电压 7 允许过电流 电容器组允许在1 3倍额定电流下长期运行 2 新装电容器组投运前检查1 新装电容器组投运前应按交接试验项目验 并合格 2 电容器及放电设备外观检查良好 无渗漏油现象 3 电容器组的接线正确 电压应与电网额定电压相符合 4 电容器三相间的容量应平衡 其误差不应超过一相总容量的5 5 外壳及构架接地的电容器组与接地网的连接应牢固可靠 6 放电电阻的阻值和容量应符合规程要求 并经试验合格 7 与电容器组连接的电缆 断路器 熔断器等电气元件应试试验合格 8 电容器组的继电保护装置应经校验合格 定值应正确并处于投运位置 9 电容器安装场所的建筑结构 通风设施应符合规程规定 3 高压电容器组运行操作注意事项 1 正常情况下全变电所停电操作时 应先拉开高压电容器支路的断路器 再拉其他各支路的断路器 恢复全变电所送电时操作顺序与停电操作相反 应先合各支路的断路器 最后合入高压电容器组的断路器 事故情况下 全站无电后 必须将高压电容器组的支路断路器先断开 2 高压电容器的保护熔断器突然熔断时 在未查明原因之前 不可更换熔体恢复送电 3 高压电容器禁止在自身带电荷时合闸 如果电容器本身有储存电荷 将它接入交流电路时 电容器两端所承受的电压就会超过其额定电压 如果电容器刚断电即合闸 因电容器本身有存储的电荷 电容器所承受的电压可能达到2倍以上的额定电压 这不仅有害于电容器 更可能烧断熔断器或使断路器跳闸 造成事故 因此 高压电容器严禁带电荷合闸 以防产生过电压 高压电容器组再次合闸 应在其断电3min后进行 4 高压电容器组投入或退出运行时的注意事项1 正常情况下 高压电容器组的投入或退出运行应根据系统无功潮流 负荷功率因数和电压情况确定 一般功率因数低于0 85时 要投入高压电容器组 功率因数超过0 95且仍有上升趋势时 高压电容器组应退出运行 系统电压偏低时 也可投入高压电容器 2 高压电容器组所接母线的电压超过电容器额定电压的1 1倍或电容器电流超过其额定电流的1 3倍时 高压电容器组应退出运行 3 当高压电容器组发生下列情况之一时 应立即退出运行 电容器爆炸 电容器喷油或起火 瓷套管发生严重放电 闪络 接点严重过热或熔化 电容器内部或放电设备有严重异常响声 电容器外壳有异形膨胀 3 当高压电容器组发生下列情况之一时 应立即退出运行 电容器爆炸 电容器喷油或起火 瓷套管发生严重放电 闪络 接点严重过热或熔化 电容器内部或放电设备有严重异常响声 电容器外壳有异形膨胀 4 禁止高压电容器组带电荷合闸 5 运行中高压电容器检查 1 电容器应在额定电压下运行 长期运行电压不得超过额定电压的1 i倍 发现长期超过额定电压的1 1倍时 应立即停运 2 电容器应在额定电流下运行 其最大电流不应超过额定电流的l 3倍 一旦超过 应立即停运 3 电容器外壳是否膨胀 是否有喷油 渗漏现象 4 电容器外壳是否有放电痕迹 其内部是否有放电声或其他异常声响 5 电容器部件是否完整 引出端子 出线瓷套管等是否有松动 出线瓷套管是否有裂痕和漏油 瓷釉有无脱落 外壳表面涂漆有无脱落 6 电容器接头是否发热 高压电容器常见的几种故障及处理方法 渗漏油产生的主要原因是 1 瓷瓶及外壳损害2 温度升高处理方法 注意调节温度 漏油特别严重的要及时更换外壳严重膨胀产生原因 1 内部有严重放电现象2 产品本身质量问题 处理方法 立即停用 进行更换电容器发生爆炸 产生的主要原因是内部发生短路 发热 产生的主要原因是1 室内通风不好2 接头螺丝松动3 长期过电压造成过负荷 处理方法 1 改善通风条件2 检查接头螺丝3 调换额定电压比较高的电容器异常响声 产生的原因是 内部有局部放电 处理方法是根据情况停运 更换新的电容器 第六节例题 1 单台三相电容器的电容元件在外壳内部以 接成 a 星形b 三角形c 双星形2 电容器与电网断开后通过放电电阻放电 一般要求放电1分钟后残压在 以下 a 10vb 50vc 75v3 电容器组在正常运行时可在 倍的额定电压下长期运行 a 1 1b 1 2c 1 34 电容器三相间的容量应平衡 其误差不应超过一相总容量的 a 1 b 2 c 3 5 高压熔断器禁止带电荷合闸 应在其断电 后进行再次合闸 a 1分钟b 2分钟c 3分钟6 一般在功率因数低于 时要投入电容器 a 0 85b 0 9c 0 957 高压电容器组外壳严重膨胀时处理方法是 a 降低电压b 减少电流c 立即停用8 正常情况下全变电所停电操作时应先拉开高压电容器支路断路器 再拉开各支路断路器 第七节高压成套配电装置 高压成套配电装置是将电气主电路分成若干个单元 每个单元即一条回路 将每个单元的断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 以及保护 控制 测量等设备集中装配在一