开关设备与防雷保护知识(ppt 81页).ppt

第一部分开关设备、防雷保护、1.1断路器、1.1断路器、1.1.1断路器的作用高压断路器在正常运行时接通或切断负载电流的电气设备或线路发生短路故障或重大过载时，继电保护装置会自动且迅速地切断故障电流，切断发生短路故障的设备或线路，防止事故范围的扩大。 1.1.2利用断路器功能断路器断路时交流电弧电流每半周一次超过零自然消弧的特点，加强游离使电弧不复活。 其介质强度恢复主要取决于断路器灭弧装置和介质特性。 系统电压恢复过程可能是周期性的或异步的。 取决于断路电路的参数。 型号特征额定断路容量、MVAS少油断路器额定电流、ad-多油断路器派生标志k-空气断路器c-手车装置q-气体发生器g-改良型z-真空断路器d-电磁操作结构l-六氟硫断路器I、ii、iii-断路容量c-磁断路器额定电压、kV设置条件设计编号n-户内w-户外、1.1.3断路器的分类、1 .多油断路器2 .少油断路器：绝缘油仅限消弧介质。 通电部分与空气用陶瓷绝缘材料或有机绝缘材料绝缘，消弧方式多为侧吹电弧。 3 .空气断路器：通过喷射压缩空气消除电弧。 控制断路器的开关动作。 4.SF6断路器：使用SF6气体作为绝缘和消弧介质。 5 .电弧式断路器：电弧电流吹电弧产生磁通，吹电弧消弧。 6 .真空断路器：利用真空灭弧和绝缘，灭弧时间一般只有半频率。 1.1.4断路器的主要性能和参数，1 .额定电压和额定电流(1)额定电压是指断路器长期工作的标准电压(指向三相系统的指令电压)。 电力系统在运行中允许5%的波动，断路器必须适应电压变化范围内的长期工作，因此在断路器出厂时以最高工作电压进行确定。 例如，在3220kV的范围内，规定其最高动作电压比额定电压高约15%，相对于330kV以上，最高动作电压比额定电压高10%。 (2)额定电流是指，在额定频率下长时间通过该电流时，断路器没有损伤，各部分的发热不超过长期工作时的最高容许发热温度。 我国规定额定电流为200、400、630、(1000 )、1250、1600、(1500 )、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、16000、20000A。 2 .额定开路电流和额定开路容量(1)断路器开路操作时，首先引起电弧的相电流称为开路电流。 额定电压下可正常切断的最大短路电流称为额定切断电流。 这是显示断路器断路能力的重要参数。 我国规定截止电流为1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等. (2)额定条件下的开放能力称为额定断路容量。 三相电路的额定断路容量用MVA )表示。 我国根据国际电工委员会(IEC )的规定，目前将额定断路电流作为表示断路能力的唯一参数，断路容量作为描述断路器特性的数值。 3 .说明相关能力断路器相关短路故障能力的参数为额定相关电流。 其数值在关断操作时以过渡电流的前半部分的波峰值表示，制造部门为关断电流的一般额定值的倍数即式中额定关断电流，kA； 额定切断电流，kA。 断路器切断短路电流的能力除了与消弧装置的性能有关外，还与断路器操作机构的接通电力的大小有关。、4 .耐性断路器具有足够的耐短路电流能力，简称耐能力。(1)短时间热电流(热稳定电流)在规定的时间内(规定的标准时间为2s，需要2s以上时推荐4s )断路器处于接通位置，将能够承受的短时间热电流有效值(kA )称为短时间热电流(或短时间耐电流)，以断路器基准短时间热电流通过断路器时，各部件的温度不得超过短时间发热最高允许温度，接触器的熔敷或软化容许发热最高温度的数值因材料而异。(2)峰值耐电流峰值耐电流也是在额定的使用条件和性能下断路器处于接通位置时能够承受的电流峰值。 这是断路器处于接通位置时通过的短路电流，而断路器发生短路故障时产生的短路电流与相关电流不同。 峰值耐受电流也用短路电流的最初的大半波峰值电流表示，峰值耐受电流反映了断路器接受短路电流的电力的耐受性能，决定了断路器的导电部分和绝缘支撑部件的机械强度和触头的结构形式。 5 .操作性能(1)全开断路时间是指从断路器接收到开关指令的瞬间到电弧消失的时间间隔。 即式中全开关时间、s； 栅极时间，s； 从断路器接收到断路指令的瞬间到所有相的触头离开为止的时间间隔是，也称为断路器固有的断路时间的燃烧弧时间，s； 是指从某相最初开始电弧的瞬间到所有相的电弧消失的时间间隔。、全开断路时间是说明断路器断路过程速度的主要参数，直接影响故障对设备的损伤程度、故障范围、传输容量和系统稳定性。 断路器断开时间示意图(2)接通时间处于断开位置的断路器，将从接收到接通指令的瞬间到全相的触头接触为止的时间称为接通时间。 6 .自动再投入性能自动再投入的操作周期：分合分合分。 从断路器切断故障电路、电弧消失到电路被重新接通的时间称为无电流间隔时间，由于强输电时间通常为0.3s或0.5s，因此该时间一般为180s。 断路器的开路时间和无电流间隔时间之和称为自动再接通时间。 金属短路时间是指断路器重新接通操作后，接触件关闭后到第2次接触件离开所需的时间。1.1.5消弧方法、高压断路器断开高压有负载电路时产生电弧，是因为触头本身及其周围的介质中含有很多可游离的电子。 在分断的触头之间存在充分的施加电压的条件下，当电路电流也达到最小电弧电流时，会产生强游离的电弧。 工业配电系统主要是交流系统，所以电弧也主要是交流电弧，其性质是半周期一旦通过零值，电流过零，电弧就会暂时熄灭。 因此，很多交流开关的灭弧方法利用了交流电流过零时电弧暂时消失的特性。 1 .速拉消弧交流电流通过零值的瞬间，扩大触头间的距离，当施加在触头间的电压不足以破坏其间隔时，电弧不会再次点火。 触头的分离速度越快，电弧消失越快，通常在高压断路器上安装强大的脱扣弹簧来加快触头的分离速度。 2 .吹弧消弧法有两种：利用外力(如气流、油流、电磁力)吹弧，加速冷却电弧，同时延长电弧，降低电弧中的电场强度，加速电弧消弧，根据吹弧的方向分开吹和纵向吹。 a )侧风b )纵向吹风、低压切刀开关快速离开切刀时，不仅电弧迅速伸长，还使自身电路电流产生的电力作用于电弧，吹出电弧，使电弧伸长直至电弧消失。 开关吹专用电弧驱动电弧，使电弧移动，电弧移动的力实际上是电弧电流在线圈磁场中产生的电力。 也有利用强磁性物质(钢板等)吸引电弧的开关。3 .冷却消弧法是降低电弧温度，加强正负离子复合，促进电弧快速消弧的基本消弧方法。 4 .短弧消弧法是用金属片把长弧切成几个短弧，电弧的电压降几乎加倍。 如果施加电压小于电弧上的电压降，则无法维持电弧而迅速消失。 通常采用钢消弧栅，使电弧进入钢板，一个利用电力吹电弧，两个利用强磁性吸引电弧，同时钢板对电弧有冷却作用。 5 .缝消弧法电弧在固体介质形成的窄槽内燃烧，冷却电弧的同时，电弧在缝窄槽内燃烧，压力增大，有利于电弧的消弧。 有些保险丝在熔融管内填充有石英砂，利用该狭缝的消弧原理，利用耐电弧的绝缘材料(陶瓷类)制作消弧栅，利用该消弧原理。 6 .真空消弧法真空具有较高的绝缘强度，如果将开关触点装置放置在真空容器中，电流过零就能消除电弧。 为了防止过电压的发生，如果不分开触头，电流的急剧变化就会变为零。 一般在触头之间产生少量金属蒸汽，形成电弧通道。 在交流电流自然低于零的前后，这些等离子体状态的金属蒸汽在真空中急速飞散，消除电弧。 1.1.6高压断路器的操作要求，1 .正常操作的要求(1)新设或修理的断路器在出厂前必须检查合格才能施加运行电压。 (2)断路器的接通指示器必须正确，且与实际运行相一致。 (3)在断路器配线板的连接处或其他必要场所监视运转温度的措施，例如表示温度的蜡片等。 (4)断路器金属壳体接地良好，且有明显的接地标志，接地体截面积满足规程要求。 (5)断油器油色必须正常，油位在油位指示的上下限油位监测线中，绝缘油的品牌和性能必须符合当地最低气温的要求，油质必须合格。 (6)六氟化硫断路器为了监测气体压力，设置了密度继电器或压力计，附带压力计和压力温度关系曲线，具有SF6气体补气接口。 (7)真空断路器需要限制操作过电压的保护装置。 2 .断路器操作机构的要求(1)操作机构的动作电压在额定电压的30%以下时不动作，在额定电压的65%以上时可靠地动作。 (2)机箱需要防尘、防潮、防止小动物侵入和通风措施，液压和气动机构需要加热装置和恒温控制措施。 (3)电磁操作机构的接通电源应保持稳定。 运行中电源电压发生变化时，其电压为额定电压的80%以上，最高不得超过额定电压的110%。 (4)液压操作机构必须具有“失压缓冲部分”防止装置，并用“失压缓冲部分”防止机构的夹具。 “失压缓冲分量”是指，液压操作机因某种原因压力变为零后，重新启动油泵按压时，断路器慢慢打开，采用液压或气动机构时，其工作压力达到1MPa (表压)以上时，需要压力释放装置。 (5)弹簧操作机构在断路器接通开放能量后，应能够自动再次贮藏。 3 .故障状态下的操作要求： (1)断路器在运行过程中，由于某些原因断路器严重缺油，六氟化硫断路器的气压异常(突然变为零等)应严禁断路器的停止、输电操作，及时切断故障断路器的控制电源，及时采取措施，使故障断路器退出运行。 (2)分相操作的断路器操作时，发生非全相接通时，立即拉开关闭相，再次操作接通，尚不正常时，分开关闭相报告，由上级派人处理。 发生非全相分压门时，立即接通故障开关控制电源，通过手动操作拒绝相分压门。 (3)严禁将跳闸或接通的不可靠断路器接通运行。1.1.7高压断路器异常运行，1 .断路器(1)断路器噪音异常(2)断路器油位异常(3)断路器油质黑斑(4)断路器过热(5)接通线圈冒烟(6)断路器接通时期不同，2 .真空断路器常见异常运行(1)电动接通不断(2)接通空(3)电动接通不断(4) 合闸线圈烧毁(6)合闸线圈烧毁(7)辅助开关烧毁，3 .六氟化硫断路器常见异常运行(1) (3)分合闸不可靠，1.1.8高压断路器故障，1 .应停电处理情况(1)严重漏油，油标管看不到油位。 (2)主体或连接部被烧成过热变色或红色。 (3)支持绝缘子断裂或套管破裂。 (4)绝缘子严重放电。 (5)SF6断路器的气体压力值低于封闭值。 (6)液压机构的压力值低于封闭值。 (7)弹簧机构和弹簧拉力不足，锁定信号无法恢复。 (8)气动机构的气压低于封闭值。 2.1035kV的少油断路器接通后支持绝缘器断裂的3.1035kV的少油断路器的拉杆绝缘器断裂或拉杆销脱落4 .断路器严重油不足5 .断路器起火6 .断路器误跳闸7 .断路器拒绝接通8 .真空断路器的真空度下降断路器漏气10 .操作机构发生故障，1.1.9低压断路器低压断路器广泛用作交流、直流线路过载、短路保护，建筑照明、动力配电线路、电气设备用作控制开关和保护设备，可用于不频繁启动电机、操作和转换电路。 1、种类(1)万能式断路器(2)塑料箱式断路器(3)电动回弹式限流断路器(4)剩馀电流保护断路器(5)直流快速断路器(6)减磁断路器、2 .低压断路器的选择要点低压断路器性能的主要指标有断路能力和保护特性。 切断能力是指指定开关的使用和动作条件，以及在指定电压下接通和断开的最大电流值(kA )。 保护特性主要分为过电流保护、过载保护和欠电压保护三大类。 (1)额定电压断路器的额定电压应大于线路额定电压。 主要为交流380V或直流220V的电源系统。 在线路额定电压下选择时，式中低压断路器的额定电压、v； 线的额定电压，v。(2)额定电流断路器的额定电流和过电流跳闸器的额定电流必须大于线路计算负载电流。 根据线路的计算电流进行选择时，式中低压断路器的额定电流、a 线路的计算电流或实际电流、a。 环境温度低于40时，电器产品的温度每下降1，允许电流比额定电流值增加0.5%。 然而，增加的总数不得超过20%。(3)断路器保护值1 )长延迟跳闸的电流整定值，动作时间可以在10s以上的长延迟跳闸只能过载保护。 2 )短延迟跳闸器的电流整定值，动作时间约为0.10.4s的短延迟跳闸器可以进行短路保护和过载保护。 3 )瞬时跳闸器的电流整定值，动作时间约为0.02s。 瞬时脱扣器通常用作短路保护。 (4)瞬时过电流跳闸的整定电流瞬时跳闸的动作时间为0.02s左右。 瞬时或短时过电流跳闸的调整电流可以避免线路的尖峰电流。 1 )负载为电机单体，整定电流为瞬时或短时间过电流跳闸器整定电流值，a : 的可靠性系数是，对于动作时间为0.02s以上的断路器，k为1.35，对于动作时间小于0.02s的断路器，k为1.72.0的电动机的起动电流，a。 在、2 )配电线路不考虑电动机的起动电流的情况下，整定值式中的配电线路的峰值电流、a 可靠性系数通常设为1.35。 3 )当配电线考虑到电动机的起动电流时，以整定值式计算的正常动作电流和可能产生的起动电动机的起动电流的总和，a如下式所示。，(5)短时过电流跳闸的整定电流决定本级断路器的短时过电流跳闸的动作电流的整定，有选择地与下一级的开关整定电流一致。 本级动作整定电流请设为次级低压断路器短时间延迟或瞬时动作整定值的1.2倍以上。 下一级有多条分支线时，设定为各分支低压断路器最大调整值的1.2倍。 (6)长延迟过电流跳闸整流器整流电流长的延迟过电流跳闸整流电流必须大于用线路计算的电流式过电流跳闸的