检修工培训之高低压配电系统

检修工培训之高低压配电设备主讲人：罗军,首先需要说明的是，本人能力有限加之离开检修岗位已十几年，且接触的设备都是比较陈旧落后的，承蒙公司领导及企管部厚爱，与各位同事共同探讨高低压配电设备，今天所讲内容只能是起到抛砖引玉的作用，如有谬误之处，还请各位同事见谅。,本讲内容,高压电器及成套配电装置包括断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、电容器等作用：在高压电路中起着控制或保护等作用。高压成套配电装置（也称开关柜），是以开关为主的成套电器。其优点：可满足各种主接线的要求，并具有占地少、安装、使用方便，适用于大量生产的特点，应用广泛。,常用低压电器低压电器分类及产品型号包括开关电器、主令电器、接触器、继电器和熔断器。,一、高压输配电系统概述电力系统是由发电厂、电力线路、变电站、电力用户组成的供电系统。通常要经历生产、输送、变换和分配等四个环节。在电力系统中，各级电压的电力线路以及相联系的变电站称为电力网，简称电网。通常用电压等级及供电范围大小来划分电网种类，一般电压在10KV以上到几百KV且供电范围大的称为区域电网，如果把几个城市或地区的电网组成一个大电网，则称国家级电网。电压在35KV以下且供电范围较小，单独由一个城市或地区建立的发电厂对附近的用户供电，而不与国家电网联系的称为地方电网。而包含配电线路和配电变电站，电压在10KV以下的电力系统称为配电网。,电力系统的输配电方式示意图,我国发电厂的发电机组输出额定电压为3.1520KV。随着大型发电厂的建成投产及输电距离的增加，为了减少线路能耗、压降，以及节约有色金属和降低线路工程造价，必须经发电厂中的升压变电所升压至35500KV，再由高压输电线传送到受电区域变电所，降压至610KV，经高压配电线送到用户配电变电所降压至380V低压，供用电设备使用。,二、短路电流的危害,1）短路电流通过电器设备时，将引起导体严重发热，造成导体温度升高甚至溶化，并且会损坏绝缘。2）短路电流通过电器设备时，在相间产生很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。,三、高压电器中的电弧,1、什么是电弧？电弧是电气设备运行中产生的一种物理现象,其特点是光亮很强温度很高。2、高压电路中开关电器切断具有电流的电路时，断开的触头之间将会产生电弧。电弧温度极高，可达5000以上,对电器设备有很大危害。研究电弧的目的,是要迅速熄灭电弧,以保证电器设备运行安全。,四、高压断路器,高压断路器是变电所主要的电力控制设备，具有灭弧特性，当系统正常运行时，它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负荷电流；当系统发生故障时，它和继电保护装置配合，能迅速切断故障电流，以防止扩大事故范围。因此，高压断路器工作的好坏，直接影响到电力系统的安全运行；它的种类很多，按其灭弧方式的不同，可分为：油断路器（多油、少油）、SF6断路器、真空断路器、压缩空气断路器等。,1、真空断路器的特点,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。尤其适用于频繁操作及故障较多的场合。,ZN28-12型户内高压断路器,ZN28-12型户内高压真空断路器系三相交流5OHz，额定电压为12kV的户内装置。主要安装于手车式开关柜（GG1A开关柜替换SN10型少油断路器），供工矿企业、发电厂及变电站作电气设备的保护和控制之用，并适用于频繁操作场所。,ZN28-12外型结构图,ZN28-12技术参数,ZN63A-12(VS1)系列户内交流高压真空断路器,2、真空断路器的组成结构,真空灭弧室是真空断路器的一个心脏。外壳：玻璃、高铝陶瓷（耐温1600度，熔点2030度，耐压强度高）或微晶玻璃等无机绝缘材料制成，圆筒状，两端用金属盖板封接组成封闭容器。外壳内部：一对触头，其中，静触头固定在静导电杆的端头，动触头固定在动导电杆的端头。动导电杆在中部与波纹管的一个端口焊在一起，波纹管的另一端口与动端盖的中孔焊接，动导电杆从中孔穿出外壳。由于波纹管在轴向上可以伸缩，因而这种结构既能实现在灭弧室外带动动触头作分合运动，又能保证真空外壳的密封性。真空灭弧室内部通常抽成高真空。在动、静触头和波纹管周围装有屏蔽罩，触头周围的屏蔽罩称为全屏蔽罩，由磁柱支撑；波纹管周围的屏蔽罩称为辅助屏蔽罩或波纹管屏蔽罩。由于大气压力的作用，灭弧室在无机械外力作用时，其动静触头始终保持闭合位置，当外力使动导电杆向外运动时，触头才分离。,操作机构分类,根据正常操动合闸所直接利用的动能形式的不同，操动机构分为手动型（CS）、电磁型（CD）、电动型、液压型（CY）、气动型（CQ）和弹簧型（CT）等多种类型。除手动型外，其他均为自动操动机构。其中，电磁型和电动型需直接依靠合闸电源提供操动功率；液压型、气动型和弹簧型则只需间接利用电能，并经转换设备和储能装置用非电能形式操动合闸，故短时失去电源后可由储能装置提供操动功率，因而减少了对电源的依赖程度。,CT19机构,CT19弹簧操动机构是专为配真空断路器而设计的，它与ZN28-10真空断路器和ZN28A悬挂式真空断路器匹配用于工矿企业、发电厂及变电站作电气设施的保护和控制之用。机构合闸弹簧的储能方式有电动机储能和手力储能两种，合闸操作有合闸电磁铁和手按钮操作两种，分闸操作有分闸电磁铁和手按钮操作两种，机械寿命可达10000次。,CD10电磁操动机构,优点：结构简单、价格较低、加工工艺要求低。缺点：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。,CD10电磁操动机构,五、隔离开关,字母G-代表隔离开关安装地点，N户内，W户外数字-为设计序号，代表不同的系列数字-代表额定电压（kV）字母-代表补充特性，T统一设计，G改进型，D带接地刀闸，C穿墙式数字-代表额定电流（A）字母-G代表高原型按安装地点分：户内式、户外式按操作特点分：单极式、三极式按有无接地刀分：带接地刀闸和不带接地刀闸按刀闸的运动方式分：水平旋转式、垂直旋转式和插入式,GN8-10/600户内隔离开关,隔离开关作用,隔离电源倒闸操作拉、合无电流或小电流的电路，其中，允许拉合的电路有：拉、合电压互感器或避雷器回路拉、合母线和直接与母线相连设备的电容电流拉、合励磁电流小于2A的空载变压器拉、合电容电流不超过5A的空载线路特别注意：严禁带负荷操作,六、负荷开关,高压负荷开关的作用和分类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。一般配合高压熔断器使用，由熔断器起短路保护作用。具有灭弧装置，但灭弧能力较弱，只能切断或接通正常的负荷电流。按使用场所分为：户内式、户外式按灭弧方式分为：油浸式、产气式、压气式、真空和SF6负荷开关户内式高压负荷开关FN3-10R/400,七、高压熔断器,高压熔断器用途和分类用途：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。高压熔断器是6-35kv电力系统小容量电路中常用的保护电器。它由熔体、支持触头和保护外壳三部分组成。串接于电路中，主电路发生过负荷或短路故障时，故障电流超过熔体的额定电流，熔体被迅速加热熔断，切断故障电流。在不太重要而又允许较长时间停电的线路中，高压熔断器和隔离开关或负荷开关配合使用可代替价格高的断路器。安装地点：户内式、户外式动作特征性：固定式、自动跌落式工作特性：限流式、非限流式,户内式高压熔断器和跌落式熔断器,RN1：限流型熔断器以石英砂作为熔断器填充物。用于电力线路过载及短路保护。RN2：用于电压互感器回路做短路保护的专用熔断器。跌落式熔断器安装时务必检查熔丝是否拴紧，以防止触头过热。熔管轴线与铅垂线成300倾角，不得垂直或水平安装，以保证熔件熔断时熔管能靠自重自行跌落。应保持足够的安全距离。6-10KV户外安装时相间距离应不小于70mm，对地距离4.5m，户内安装时，相间距离应不小于60mm、对地距离3.0m为宜。应检查分合操作是否灵活，熔管上端口的磷铜膜片应完好，紧固熔体时应将膜片压封住熔管上端口以保证灭弧性能。,八、高压电容器,用途：电力系统的无功电源之一，用于提高电网的功率因数，主要用于无功补偿。,九、高压成套配电装置,高压成套配电装置（也称开关柜），是以开关为主的成套电器。其优点：可满足各种主接线的要求，并具有占地少、安装、使用方便，适用于大量生产的特点，应用广泛。按结构特点分类：金属封闭式、金属封闭铠装式、金属封闭箱式等。按断路器的安装方式：固定式、手车式。开关柜的“五防”连锁功能：防误分、合断路器；防带负荷拉合隔离刀闸防带电合接地刀闸防带接地线合断路器防误入带电间隔,开关柜的联锁装置,（1）手车从工作位置移至隔离/试验位置后，活动帘板将静触头盒隔开，防止误入带电隔室。检修时，可用挂锁将活动帘板锁定。（2）断路器处于合闸状态时，手车不能从工作位置拉出或从隔离/试验位置推至工作位置；断路器的手车已充分锁定试验位置或工作位置才能被操作。（3）接地开关仅在手车移出隔离/试验位置及柜外时才能被操作，当接地开关处于合闸状态时，手车不能从隔离/试验位置退至工作位置。（4）手车在工作位置时，二次插头被锁定不能拔开。,KYN开关柜结构图,GG1A开关柜,常用低压电器分类及产品型号,一、低压断路器,断路器通用型号的意义例1：DW162000表示该产品壳架等级电流为2000A表示产品设计代号表示万能式断路器例2：DZ20L一250表示该产品壳架等级电流电子式样漏电断路器表示产品设计代号表示塑壳式断路器,低压断路器的分类使用类别：非选择型A；选择型B凡有短路保护或者电子式的断路器都为选择型，反之都为非选择型。用途：配电保护；电动机保护；保护照明线路；漏电保护。配电保护一般采用框架式断路器（少部分用户因为电流等级小，也采用塑壳断路器）；电动机保护大部分采用塑壳断路器；保护照明线路的大部分采用小电流等级的塑壳断路器或者小型断路器；漏电保护就只能使用漏电断路器；以上几种保护的选型不是绝对的，它们都是根据客户需求来选择断路器开关，满足客户需求才等于选型正确。极数：单极；二极；三极；四极每极区别与不同在于母线的数量不一样，单极为一根母线。二极两根，三极三根，四极四根。结构形式：万能式；塑料外壳式。安装方式：固定式；抽屉式。固定式和抽屉式的都可以按照字面意思来理解。区别在于，抽屉式的便于维修，固定式的维修比较麻烦。,DW15-2500万能式断路器和单极刀开关,低压联络开关,断路器常见故障和解决办法1,断路器常见故障和解决办法2,断路器常见故障和解决办法3,断路器常见故障和解决办法4,二、主令电器,1.控制按钮控制按钮简称按钮，是最常用的主令电器。按钮为手动控制，可作远距离电气控制使用。按钮的结构示意如图1.18所示，其图形及文字符号如图1.19所示。,图1.18按钮结构示意,图1.19按钮的图形和文字符号(a)常开触点；(b)常闭触点；(c)复式触点,按钮可根据实际工作需要组成多种结构形式，如LA18系列按钮采用积木式结构，触头数量按需要拼装，最多可至六对常开触点和六对常闭触点。工作中为便于识别不同作用的按钮，避免误操作，国标GB5226-85对其颜色规定如下：,(1)停止和急停按钮：红色。按红色按钮时，必须使设备断电、停车。(2)启动按钮：绿色。(3)点动按钮：黑色。(4)启动与停止交替按钮：必须是黑色、白色或灰色，不得使用红色和绿色。(5)复位按钮：必须是蓝色；当其兼有停止作用时，必须是红色。,2.行程开关行程开关又称限位开关，用于机械设备运动部件的位置检测，是利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令，以控制其运动方向或行程的主令电器。行程开关从结构上可分为操作机构、触头系统和外壳三部分。图1.20为行程开关的外形及结构图，图中的单轮和径向传动杆式行程开关可自动复位，而双轮行程开关则不能自动复位。行程开关结构如图（b）所示，当移动物体碰撞推杆或滚轮时，通过内部传动机构使微动开关触头动作，即常开、常闭触点状态发生改变，从而实现对电路的控制作用。,图1.20行程开关及结构示意(a)外形；(b)结构,图1.21行程开关的图形和文字符号(a)常开触点；(b)常闭触点,3.万能转换开关,万能转换开关主要用于低压断路操作机构的分合闸控制,各种控制线路的转换,电气测量仪器的转换，也可用于小容量异步电动机的启动、调速和换向控制，还可用于配电装置线路的转换及遥控等。,图1.22万能转换开关单层结构示意,图1.23万能转换开关的图形符号,4.主令控制器,主令控制器是用来按顺序频繁切换多个控制电路的主令电器，主要用于轧钢及其他生产机械的电力拖动控制系统，也可在起重机电力拖动系统中对电动机的启动、制动和调速等进行远距离控制。主令控制器的结构示意如图1.24所示，主要由转轴、凸轮块、动静触头、定位机构及手柄等组成。其触点为双断点的桥式结构，通常为银质材料，操作轻便，允许每小时接电次数较多。,图1.24主令控制器结构示意图,三、接触器,接触器的作用接触器是一种可对交、直流主电路及大容量控制电路作频繁通、断控制的自动电磁式开关，它通过电磁力作用下的吸合和反力弹簧作用下的释放使触头闭合和分断，从而控制电路的通断。,2.接触器的结构与原理,接触器的结构如图所示。其中，电磁机构包括线圈、铁心和衔铁。触头系统中的主触头为常开触点，用于控制主电路的通断;辅助触头包括常开、常闭两种，用于控制电路，起电气联锁作用。其他部件还包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构和外壳等。,CJ20系列交流接触器结构示意,3.接触器的类型、主要技术参数及符号表示,目前,我国常用的交流接触器主要有CJ20、CJX1、CJX2、CJ12和CJ10等系列。引进产品中应用较多的有施耐德公司的LC1D/LP1D系列等，该系列产品采用模块化生产，产品本体上可以附加辅助触头、通电/断电延时触头和机械闭锁等模块，也可以很方便地组合成可逆接触器、星-三角启动器。另外，常用的交流接触器还有德国BBC公司的B系列，SIEMENS公司的3TB系列等。,常用的交流接触器,新产品结构紧凑，技术性能显著提高，多采用积木式结构，通过螺钉和快速卡装在标准导轨上的方式加以安装。交、直流接触器的主要技术参数有额定电压、额定电流、吸引线圈的额定电压等。接触器的图形及文字符号如图所示。,接触器的图形符号(a)线圈；(b)常开触点；(c)常闭触点,4.接触器常见故障与排除,(1)触头过热。产生此故障的原因是：触头压力不足。触头接触不良。电弧将触头表面烧坏。以上三种原因会使触头接触电阻增加，使触头过热。(2)触头磨损。接触器磨损分为电气磨损和机械磨损两种。电气磨损属于正常磨损，是因电弧高温使触头金属气化蒸发而造成的。机械磨损是由触头闭合时的撞击和触头表面的相对滑动摩擦造成的。,(3)触头不复位。产生这种故障的原因是：触头熔焊(电弧的高温将动、静触头焊在一起而不能分断的现象称为熔焊)。反作用弹簧弹力不够。机械运动部件被卡住。铁心端面有油污。铁心剩磁太大。,(4)衔铁振动噪声，产生这种故障的原因是：短路环损坏。动、静铁心由于衔铁歪斜或端面有污垢而造成接触不良。活动部件卡阻而使衔铁不能完全吸合。,(5)线圈过热或烧毁。产生这种故障的原因是：线圈匝间短路。动、静铁心端面变形或有污垢，闭合后有间隙。操作过于频繁。外加电压高于线圈额定电压，电流过大，产生热效应，严重时会烧毁线圈。,四、继电器,1.继电器的结构、作用1)继电器的结构继电器的结构和工作原理与接触器相似，也是由电磁机构和触点系统组成的，但继电器没有主触点，其触点不能用来接通和分断负载电路，而均接于控制电路，且电流一般小于，故不必设灭弧装置。,2)继电器的作用继电器主要用于进行电路的逻辑控制，它根据输入量（如电压或电流），利用电磁原理，通过电磁机构使衔铁产生吸合动作，从而带动触点动作，实现触点状态的改变，使电路完成接通或分断控制。,2.常用继电器继电器应用广泛，种类繁多，下面仅介绍常用的几种。1)热继电器(1)热继电器的作用。在电力拖动控制系统中，热继电器是对电动机在长时间连续运行过程中过载及断相起保护作用的电器。,(2)热继电器的结构组成。热继电器由双金属片、热元件、动作机构、触头系统、整定调整装置和手动复位装置组成，如图所示。(3)热继电器的工作原理。如图所示，电动机工作运行时，电动机绕组电流流过与之串接的热元件。,热继电器结构图,热继电器工作原理示意图,(4)热继电器的型号、图形及文字符号。目前我国生产并广泛使用的热继电器主要有JR16、JR20系列；引进产品有施耐德公司的LR2D系列，其特点是具有过载与缺相保护、测试按钮、停止按钮，还具有脱扣状态显示功能以及在湿热的环境中使用的强适应性。,以JR20系列为例，其型号含义如下：,热继电器的图形及文字符号(a)热元件；(b)常闭触点,(5)热继电器的主要参数及选用。热继电器的整定电流：指热元件在正常持续工作中不引起热继电器动作的最大电流值。热继电器额定电流：指热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。热元件的额定电流：指热元件的最大整定电流值。,2)时间继电器时间继电器是一种按时间原则进行控制的继电器。它利用电磁原理，配合机械动作机构能实现在得到信号输入（线圈通电或断电）后的预定时间内的信号的延时输出（触点的闭合或断开）。时间继电器种类很多，常用的有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等。下面以JS7-A系列空气阻尼式时间继电器为例进行讲述。,(1)通电延时型：线圈通电，延时一定时间后延时触点才闭合或断开；线圈断电，触点瞬时复位。(2)断电延时型：线圈通电，延时触点瞬时闭合或断开；线圈断电，延时一定时间后延时触点才复位。JS7-A系列时间继电器由电磁机构、工作触头、气室三部分组成，其工作原理如图所示。,JS7-A系列时间继电器工作原理(a)通电延时型；(b)断电延时型,图(a)中的微动开关16为时间继电器瞬动触头，线圈1通电或断电时，该触头在推板5的作用下均能瞬时动作。断电延时型时间继电器的原理与结构均与通电延时型时间继电器相同，只是电磁机构翻转180安装。,现以我国生产的新产品JS23系列为例说明时间继电器的型号意义：,时间继电器的图形符号(a)线圈一般符号；(b)通电延时线圈；(c)断电延时线圈；(d)延时闭合常开触点；(e)延时断开常闭触点；(f)延时断开常开触点；(g)延时闭合常闭触点；(h)瞬时常开触点；(i)瞬时常闭触点,3)电流、电压继电器根据输入线圈电流（或电压）大小而动作的继电器称为电流（或电压）继电器。(1)电流继电器。电流继电器线圈与被测电路串联，以反应电路电流的变化。电流继电器可分为以下两种。过电流继电器：当电路过流或发生短路时立即切断电路。欠电流继电器：当电路电流过低时立即切断电路。,(2)电压继电器。电压继电器也可分为以下两种。过电压继电器：整定范围为105120UN。欠电压继电器：吸合电压调整范围为3050UN。,下面以JL18系列电流继电器为例，说明电流、电压继电器的型号意义：,4)中间继电器,中间继电器的作用是将一个输入信号变成多个输出信号，当其他继电器的触头对数或触点容量不够时，可借助中间继