常用高低压开关电器简介课件

常用开关电器设备,1、低压部份：继电器、接触器、熔断器、断路器、到开关、万能转换开关、按钮、行程开关。2、高压部份：高压断路器、隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器,工业电器按其工作电压的高低，以交流1200V、直流1500V为界，可划分为高压电器和低压电器两大类。举例，常见的高压电器有高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关和高压断路器等。高压熔断器属于高压保护电器，高压隔离开关主要用来隔离高压电源第二部分证其它电气设备的安全检修，由于高压隔离开关没有灭弧装置，所以不能带负荷操作。高压负荷开关具有灭弧装置，但是负荷开关不能切断短路电流，必须与高压熔断器串联进行保护。高压断路器用在高压装置中通断负荷电流，并具有短路和过载保护因此，高压断路器具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，常见的高压断路器有油断路器（油开关）和真空断路器等。,第一部分低压电器的基本知识,低压电器图片,RO,RT系列熔断芯子,瓷插式熔断器,RT0系列有填料封闭管式熔断器,RL1系列螺旋式熔断器,三相断路器,带漏电保护断路器,单相断路器,单元件断路器,塑壳断路器(QF),低压电器图片,热继电器,万能转换开关,主令开关,中间继电器,时间继电器(KT),交流接触器(KM),ATS,时间继电器,刀开关,常用低压电器,电器：电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用。电器：根据外界的信号和要求，自动或手动接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。电器定义：一种能控制电能的设备。,任务：按给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。,低压电器：用于交流1200V、直流1500V以下电路起通断、保护、控制或调节作用的电器。高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上。电力传动系统的组成：1）主电路：由电动机、（接通、分断、控制电动机）接触器主触点等电器元件所组成。（电流大）2）控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。（电流小）,一、低压电器的分类,1按使用的系统1）低压配电电器低压配电电器主要用于低压供电系统。当电路出现故障（过载、短路、欠压、失压、断相、漏电等）起保护作用，断开故障电路。（动动稳定性、热稳定性）例如：低压断路器、熔断器、刀开关和转换开关等。,2）低压控制电器低压控制电器主要用于电力传动控制系统。能分断过载电流，但不能分断短路电流。（通断能力、操作频率、电气和机械寿命等）例如：接触器、继电器、控制器及主令电器等。2按操作方式1）手动电器：刀开关、按钮、转换开关2）自动电器：低压断路器、接触器、继电器,3按工作原理1）电磁式电器：电磁机构控制电器动作2）非电量控制电器：非电磁式控制电器动作电磁式电器由感测和执行两部分组成。感测部分（电磁机构）：接受外界输入的信号，使执行部分动作，实现控制的目的。执行部分：触点系统。,二、电磁机构,电磁机构：通过电磁感应原理将电能转化成机械能。电磁机构输入的电信号：电压、电流1电磁机构的结构形式电磁机构组成：线圈、铁心(亦称静铁心)和衔铁(亦称动铁心),1）E形电磁铁：多用于交流电磁系统。,2）螺管式电磁铁：多用作索引电磁机构和自动开关的操作电磁机构，少数过电流继电器也采用。3）拍合式电磁铁：用于直流继电器和直流接触器，也用于交流继电器。,2电磁机构的线圈线圈分类：电流线圈电压线圈1）电流线圈：串接在主电路，特点：扁铜条带或粗铜线绕制，匝数少,内阻小。讨论：a衔铁动作与否取决于线圈中电流的大小。b衔铁动作不改变线圈电流。,2）电压线圈：并联在电路特点：细铜线绕制，匝数多，阻抗大，电流小，常用绝缘较好的电线绕制。讨论：衔铁动作与否取决于线圈的电压大小。从结构上看，线圈大抵可分为有骨架和无骨架两种。交流电磁铁的线圈：有骨架式，线圈形状做成矮胖型（考虑到铁心中有磁滞损耗和涡流损耗，为便于散热之故）。直流电磁机构的线圈：无骨架式，线圈形状做成瘦高型,2.电磁特性电磁吸力的近似计算公式：,（1-1）,式中：成正比。,当为常数时，与,1)吸力特性吸力特性：电磁吸力与气隙的关系曲线。说明：吸力特性与线圈励磁电流种类、线圈连接方式有关。,直流电压线圈的吸力特性电流为常数(与磁路的气隙大小无关，取决于线圈的电阻)，根据磁路定律,则有:,结论：a直流电压线圈在衔铁闭合前后吸力变化很大；b直流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后不变化。,吸力F与气隙成反比，所以特性为二次曲线形状：,交流电压线圈的吸力特性交流电压线圈的阻抗主要决定与线圈的电抗，电阻可以忽略：,当频率、匝数和电压都为常数时，磁通为常数时：F为常数,结论：a交流电压线圈在衔铁闭合前后吸力几乎不变化（如考虑漏磁通，随的减少略有增加）。b交流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后随气隙的减小而减小。,综上：a衔铁动作与否取决于线圈两端的电压。b直流电磁机构的衔铁动作不改变线圈电流。C交流电磁机构的衔铁动作改变线圈电流。eg:U型：67倍E型：1015倍说明：衔铁卡住不能吸合，或者频繁动作，交流电压线圈可能烧毁。对于可靠性要求高，或频繁动作的控制系统采用直流电磁机构，而不采用交流电磁机构。,2）反力特性反力特性：指电磁机构转动部分的静阻力与气隙的关系曲线电磁机构的反力：作用弹簧、摩擦阻力和衔铁的重量。电磁机构的反力特性如图所示：,4反力特性与吸力特性的配合F吸略大于F反电磁铁正常工作时衔铁在吸合的过程中，吸力必须大于反力，但也不能太大否则影响电器的机械寿命5短路环1）单相交流电磁机构存在的问题磁通是交变：衔铁产生强烈的振动和噪音，易使电器结构松散、寿命降低，同时使触头接触不良，易于熔焊与烧毁。,短路环的示意图：,三、触点系统,1、触点（执行元件）作用：分断和接通电路的作用。,2）短路环的作用短路环：磁通分相的作用，使合成后的吸力在任一时刻都大于反力，消除振动和噪声。,2、触点接触形式：点接触、线接触和面接触。点接触：小电流的触点线接触：中等容量的触点面接触：大容量的触点,（a）点接触,（b）线接触,(c)面接触,3、电接触（接触电阻）电接触：动、静触点完全接触并有工作电流通过。触点的接触过程：,四、电弧的产生和灭弧装置,1电弧的产生及危害1）电弧的产生触点由闭合到断开时，当电压超过1020V和电流超过80100mA，在拉开的两个触点之间将出现强烈的火花，实质是气体放点的现象，通常称之为“电弧”。撞击电离热电子发射热电离形成电弧2）电弧的危害a烧灼触点，降低电器的寿命和电器工作的可靠性。b使触点的分断时间延长，严重的会产生事故。,2、灭弧装置灭弧措施：降低电弧温度和电场强度。常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和电弧分段常用的灭弧装置：1）磁吹式灭弧装置（广泛应用于直流接触器中）磁吹灭弧装置：利用电弧电流本身灭弧，电弧电流愈大，吹弧能力也越强。2）灭弧栅（常用作交流灭弧装置）3）灭弧罩（用于交流和直流灭弧。）采用一个用陶土和石棉水泥做的雨高温的灭弧罩，用以降温和隔弧。,4）多断点灭弧,第二节接触器,接触器:频繁地接通或切断电动机或其它负载主电路的一种电磁式控制电器。特点：频繁操作和远距离控制。接触器按主触点通过的电流种类可分为：交流接触器、直流接触器。,一、接触器结构,1、电磁机构：线圈、铁芯和衔铁组成。主触点和灭弧装置主触点：通断较大电流的主电路。1）按主触点的容量大小有桥式触点和指形触点2）直流接触器、电流20A以上的交流接触器均装有灭弧罩（或带有栅片或磁吹的灭弧装置）。注意：不能将交直流接触器的主触点互换使用，否则使灭弧发生困难。辅助触点辅助触点：通断较小电流的控制电路。特点：桥式触点、触点的容量较小。,二、接触器的符号及型号含义,例如，CJl22503为CJl2系列交流接触器，额定电流250A，三个主触点。CJl2T2503为CJl2系列改型后的交流接触器，额定电流250A，三个主触点。,例如，CZ010020为CZ0系列直流接触器，额定电流100A，二个常开主触点。2、接触器的图形和文字符号接触器的图形和文字符号如图1-14所示。,三、接触器的主要技术参数,1、额定电压接触器铭牌额定电压是指主触点上的额定电压。通常用的电压等级为：直流接触器：220V、440V、660V交流接触器：220V、380V、500V2、额定电流：接触器铭牌额定电流指主触点的额定电流。常用的电流等级为：直流接触器：25A、40A、60A、100A、l50A、250A、400A、600A。交流接触器：5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。,3、线圈的额定电压接触器线圈正常工作的电压常用的等级为：直流线圈；24V、48V、220V、440V交流线圈：36V、127V、220V、380V。说明：1）交流负载选用交流接触器，直流负载选用直流接触器，但交流负载频繁动作时可采用直流吸引线圈的接触器。2）常用的额定电压是直流110v，220v；交流127v，220v，380v。4、额定操作频率额定操作频率是指每小时接通次数。说明：交流接触器最高为600次h；直流接触器可高达1200次h。,四、接触器的选用,1、根据负载性质选择接触器类型。（交/直流接触器）；2、根据类别确定接触器系列(参考电工标准)。3、根据负载额定电压确定接触器的额定电压。交流接触器的电压大于或等于线路电压。4、根据负载电流确定接触器的额定电流，并根据外界实际条件加以修正。1）接触器安装在箱柜内，电流要降低1020使用（冷却条件变差）；2）接触器工作于长期工作制，通电持续率不超过40时，若敞开安装，电流允许提高1025，若箱拒安装，允许提高5%10。5、根据控制电路的电压选择吸引线圈的额定电压。6、根据负载情况复核操作频率，看是否在额定范围之内。,五、接触器的维护、常见故障及处理,1、应定期检查接触器的各部件，要求可动部分不卡住，紧固无松脱，零部件如损坏应及时检修。2、触头表面应经常保持清洁。1）触头表面因电弧作用而形成金属小球时及时铲除。2）触头严重磨损后，超程应及时调整，当厚度只剩下13时，应及时调换触头。3）银合金触头表面团电弧而生成黑色氧化膜时，不会造成接触不良现象，因此不必锉修，则将会大大缩短触头寿命。、原本有灭弧罩的接触器的一要带灭弧罩使用，以免发生短路事故,第三节继电器,0、概述1继电器:根据外界输入信号(电量或非电量)的变化来接通或断开被控电路,以实现控制和保护作用的自动电器。输入信号：电量（电流、电压）非电量（转速、时间、温度）2输出：触点的动作或电量的变化。继电器分类：1）用途分：控制继电器、保护继电器、中间继电器。2）原理分：电磁式、感应式、热继电器等3）参数分：电流、电压、速度、压力继电器,4）动作时间分：瞬时继电器、延时继电器5）输出形式分：有触点、无触点继电器,电磁式继电器与接触器的区别：继电器：没有灭弧装置，触点容量小，用于控制电路，可在电量或非电量的作用下动作。接触器：有灭弧装置，触点容量大，用于主电路，一般只能在电压作用下动作。,2）分类过电压继电器：Ux=(1.051.2)UN（正常时触点不动作）欠电压继电器：直流欠电压继电器：UX=(0.30.5)UN（正常时触点动作）Uf=(0.070.2)UN交流欠电压继电器：UX=(0.60.85)UNUf=(0.10.35)UN。注意：直流电路一般不会产生波动较大的过电压现象，所以在产品中没有直流过电压继电器。3）电压继电器的选用及动作电压的整定电压继电器的选用：线圈的种类和电压等级应与控制电路一致。,由控制电路的要求（过电压保护、欠电压保护）选型。动作电压的整定吸合电压：调节反作用弹簧释放电压：主要改变非导磁垫片的厚度(如吸合电压没有固定要求，也可调节反作用弹簧)。,4）电压继电器的图形和文字符号,2.电流继电器：触点的动作与线圈中的电流大小有关。（电流线圈与负载串联）。1）作用：电流保护和控制。,2）分类过电流继电器：IX=(1.13.5)IN正常时触点不动作欠电流继电器：Ix(0.30.65)IN正常时触点动作If=(0.10.2)IN3）电流继电器选用：线圈的种类和电流等级应与控制电路一致根据在控制电路中的作用（过电流、欠电流保护）进行选型。4）电流继电器的图形和文字符号,3、中间继电器（一种电压继电器）UX=(0.851.05)UN1）特点：触点多(六对甚至更多)触点电流大(额定电流为510A)动作灵敏(动作时间小于0.05s)2）作用：放大触点容量、数量。3）图形和文字符号,4、电磁式继电器的主要技术参数国产电磁式继电器：JL3、JL7、JL9、JL12、JL14、JL15、JT3、JT4、JT9、JTl0、JZ1、JZ7、JZ8、JZ14、JZl5、JZl7等系列。电磁式继电器的型号,二、时间继电器,时间继电器：感受部分在感测到外界信号变化后，经过一段时间（延时时间）执行机构才动作的继电器。分类：按动作原理：电磁阻尼式，空气阻尼式、电动机式、电子式按延时方式：通电延时型；断电延时型通电延时继电器：线圈得电后要延时一段时间，触点才发生变化；线圈失电后，触点瞬时恢复。断电延时继电器：线圈得电后，触点瞬时动作；线圈失电后，要延时一段时间触点才动作。,1）通电延时型动作原理空气阻尼式时间继电器l线圈2铁心3支撑杆4胶木块5微动开关6活塞7橡皮膜8调节锣钉9进气孔10出气孔11恢复弹簧,优点：延时范围大(0.4180s)、结构简单、寿命长、价格低廉。缺点：延时误差大(土10土20)，无调节刻度指示，难以精确整定延时时间。,1、直流电磁阻尼式时间继电器直流电磁阻尼式时间继电器：断电释放延时。工作原理：当继电器通电时，由于衔铁处于释放位置，气隙大，磁阻大，磁通小，所以阻尼铜(铝)套的作用很小，衔铁吸合延时作用不明显，故延时可以不计。因此，这种时间继电器为断电延时，特点：延时较短，准确度较低，用于要求不高的场合，如电动机的延时起动。2、空气阻尼式时间继电器结构：电磁机构、延时机构（气囊）、触点系统原理：空气阻尼,2）断电延时型动作原理：(略)常用的空气阻尼式时间继电器：JS7、JS23系列、JSK系列、JSS系列。3)图形和文字符号：,2）断电延时型动作原理：(略)常用的空气阻尼式时间继电器：JS7、JS23系列、JSK系列、JSS系列。3)图形和文字符号：,3、电动机式时间继电器：结构：同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统、执行机构特点：延时时间可达数十小时、精度高、结构复杂4、电子式时间继电器：结构（数字式）：脉冲发生器、计数器、显示器等特点：延时时间长、精度高、调节方便,三、热继电器,电动机长时间过载，绕组超过允许温升时，将会加剧绕组绝缘的老化，缩短电动机的使用年限，严重时会将电动机烧毁。过流的原因：长期过载、频繁起动、欠电压、断相运行均会引起过电流。热继电器：电动机或其他设备的过载保护、断相保护（具有过载保护特性的过电流继电器）。（反时限保护特性）热继电器分类：单相、两相、三相式（不带断相保护、带断相保护）。1、结构与工作原理结构：热元件（电阻丝、双金属片）、触点系统（双金属片：两种线膨胀系数不同的金属片压焊而成）,用于电动机的过载保护。,发热元件,杠杆,工作原理,结构原理图,双金属片,常闭触头,注意：1）继电器动作后一般不能自动复位，要等双金属片冷却后，按下复位按钮10才能复位；2）改变压动螺钉8的位置，还可以用来调节动作电流。,31,热继电器是利用电流的热效应而动作的。,由于热惯性，热继电器不能作短路保护，对电动机的瞬间过载不会造成不必要的停车现象。,工作原理,发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。,0.热继电器,4、型号与图形文字符号JR0系列有20A，40A，60A，100A四种，除40A为二热元件外，其余都为三热元件。电流为0.35160A，可用于交流电压500V以下的电路中，热元件按照负载电流选择。当电流超过额定电流的20时，在20min内动作，超过额定电流的50时，在2min内动作。热继电器型号示意,5、热继电器的技数参数及常用产品6、热继电器的选用（1）热继电器的额定电流应按电动机额定电流选择，对过载能力较差的电动机，通常按电动机额定电流的60%80%来选择热继电器的额定电流。（2）在不频繁启动场合，要保证热继电器在电动机的启动过程中不产生误动作。（3）当电动机为重复且短时工作制时，要注意确定热继电器的允许操作频率。,热继电器的图形和文字符号,FR,(a)热元件,FR,(b)常闭触点,5、热继电器接线方式1）电动机定子绕组星形接法:带断电保护和不带断电保护的热继电器均可接在线电路中。,2）电动机定子绕组三角形接法:带断电保护接在线电路中。不带断电保护热继电器的热元件必须串接在电动机每相绕组上。,四、速度继电器,JYl型速度继电器结构原理：右图速度继电器结构原理图l转子2一电动机轴3一定子4一绕组5一定子柄6一静触点7一动触点8一簧片,速度继电器主要由转子、定子和触点三部分组成。转子是一块永久磁铁，固定在抽上。当转子的速度下降到接近零时(约100转min)，定子柄在动触点弹簧力的作用下恢复到原来的位置。,JYl型能在3000rmin以下可靠的工作，JFZ01型适用于300-1000rmin；JFZ02用于10003600rmin。速度继电器主要根据电动机的额定转速进行选择，还可以通过调节螺钉(图中没有画出)的松紧，调节反力弹簧的反作用力，来改变速度继电器动作的转速，以适应控制电路的要求。速度继电器的文字和图形符号：,第四节熔断器,熔断器作用：在电路中主要起短路保护，由熔体和安装熔体的熔管或熔座等部分组成。1）电流保护形式：过载延时保护、短路瞬时保护。过载一般是指l0倍额定电流以下的过电流。短路则是指超过l0倍额定电流以上的过电流。2）熔体：既是感测元件又是执行元件，安装在被保护的电路中。熔体是有低熔点的金属材料（铅、锡、铜、银及其合金）丝状、带壮、片壮。3）熔管：安装熔体和在熔体熔断时灭弧。,1按发热时间常数(热惯性)：无热惯性、大热惯性、小热惯性；2按熔体形状：丝状、片状、带状；3按支架结构：螺旋塞式、管式。管式又分为有填料与无填料两种，石英砂等材料以增加灭弧能力,（插入式和螺旋式熔断器的结构图）：,一、熔断器的分类,二、熔断器的保护特性,1、原理：电流热效应1）正常：i=ie温度熔点熔体不熔断2）短路：iie温度熔点熔体熔断切断电路2、保护特性：反时限特性（熔体动作时间随电流增大而减小）安秒特性：指熔化电流与熔化时间的关系。,IR：熔体最小熔化电流IRTR：熔体额定电流熔断器的融化系数,Kr小时对小倍数过载电流有利，但也不宜接近1，当为1时，不仅熔体在Ire下的工作电流会过高，而且还可能因为保护特性本身的误差而发生熔体在Ire下也熔断，影响熔断器工作的可靠性。表1-6熔断器的熔化电流与熔化时间,三、熔断器的主要参数,1、额定电压熔断器长期工作时和分断后能够耐受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。2、额定电流1）熔体的额定电流：熔体长期通过而不会熔断的电流值。,2）支持件的额定电流：熔断器长期工作所允许的温升电流值3、极限分断能力熔断器在规定的额定电压和功率因数(或时间常数)的条件下，能分断的最大电流值3、极限分断能力熔断器在规定的额定电压和功率因数(或时间常数)的条件下，能分断的最大电流值,四、熔断器的选择,选择的原则：设备正常工作(设备起动电流响)时不熔断，当过大电流和短路电流时熔断。1、无起动过程的平稳负载（照明、电阻电炉）,式中,2、单台长期工作的电动机3、多台电动机,常用的熔断器：1）瓷插式：照明电路熔丝2）螺旋式：机床电路熔管3）自复式熔断器：熔丝（金属钠）金属钠（非线性电阻），常温时高的电导率；短路电流产生的高温会使其呈现高电阻。,FU,第五节主令电器,主令电器：用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器。（闭合、断开控制电路，不允许分合主电路）常用主令电器：控制按钮、行程开关万能转换开关和主令控制器等。,一、控制按钮,1结构：按钮帽、复位弹簧、动触点、静触点,1按钮2复位弹簧3一常闭触点4一常开触点,2原理：动触点下移，先断开常闭触点，后接通常开触点动触点上移，先断开常开触点，后接通常闭触点3作用：发布命令、机械联锁4种类：1）颜色：红停止绿起动黑点动2）结构：蘑菇急停指示灯式指示钥匙安全平钮一般,SB,SB,SB,四、主令控制器（较为频繁的切换复杂的多回路控制电路的主令电器）,主令控制器的触头是按小电流设计，尺寸小，不需要灭弧装置（不能直接控制电动机）。按结构型式可分为：1、凸轮非调整式主令控制器凸轮不能调整，其触点只能按一定的触点开闭表动作。2、凸轮调整式主令控制器凸轮片上开有孔和梢、装在凸轮盘上的位置可以调整，触点开合次序也可以调整。,第六节刀开关（低压隔离器）（电源与负载的隔离配电电器）,作用：1）不频繁地手动接通/断开交、直流电路；2）作隔离开关用结构：操作手柄、触刀、静插座和底板正确安装：1）合闸时手柄应向上；2）电源进线接在刀开关上端，负载接在下端。,1、胶盖闸刀开关：交流频率50赫兹、电压380伏、电流60安及以下的线路中。常用的有HKl、HK2系列，胶盖闸刀开关、熔断器式刀开关具有通断和保护功能2、刀开关的选用1）额定电压应等于或大于电路的额定电压。2）额定电流应等于或稍大于电路工作电流。注意：若用刀开关来控制电动机，则必须考虑电动机的起动电流比较大，应选用比额定电流大一级的刀开关。3、图形和文字符号：,3、图形和文字符号：,第七节低压断路器,低压断路器（自动空气断路器、自动开关）：1）手动开关2）自动进行欠压、失压、过流、过载和短路保护的电器。作用：刀开关、熔断器、热继电器及欠压继电器的组合。注意：低压断路器允许切断短路电流，但允许操作的次数较低。,一、低压断路器的结构和基本工作原理,1结构：触点（用于通断主电路）、灭弧装置（灭弧栅片灭弧）、脱扣器、操作机构低压短路器的结构：1触点2锁键3搭钩4转轴5杠杆6弹簧7衔铁8欠电压脱扣器9加热电阻丝10热脱扣器双金属片11衔铁12过电流脱扣器13弹簧,2、工作原理1）正常状态通/断电路：由操作机构手动、电动（分励脱扣器）合/分闸。2）保护功能：短路（过流）保护过电流脱扣器（12）短路电流过流脱扣器线圈12的衔铁吸合自由脱扣机构3上移触点动作失压（欠压）保护失压脱扣器（8）失压失压脱扣器FF反8的衔铁释放自由脱扣机构3上移触点动作脱扣器分励脱扣器：用于远距离分闸的脱扣器，分闸时线圈有电，而分闸后线圈应断电。,失压脱扣器过流脱扣器过载脱扣器并非每种类型的断路器均具有上述四种脱扣器，根据断路器使用场合而定。3、主要技术参数1）主要技术参数额定电压指断路器在电路中长期工作时的允许电压，通常等于或大于电路的额定电压。额定电流指断路器在电路中长期工作时的允许持续电流。通断能力断路器在规定的电压、频率以及规定的线路参数(交流电路为功率因数，直流电路为时间常数)下，所能接通和分断的短路电流值。分断时间指切断故障电流所需的时间，包括固有断开时间和燃孤时间。,2）低压断路器的典型产品,图1-30DW15系列断路器的外形图,图1-31DZ10系列断路器的外形图,3、图形和文字符号,第二部分高压电器简介,第一节高压断路器,断路器在电力系统中起着两方面的作用：一是控制作用，即根据电力系统运行需要，将一部分电力设备或线路投入或退出运行；二是保护作用，即在电力设备或线路发生故障时，通过继电保护装置作用于断路器，将故障部分从电力系统中迅速切除，保证电力系统无故障部分的正常运行。高压断路器的类型很多，但就其结构来讲，都是由开断元件、支撑绝缘件、传动元件、基座及操动机构五个基本部分组成，如图1所示。开断元件是断路器的核心元件，控制、保护等方面的任务都需由它来完成。其他组成部分都是配合开断元件，为完成上述任务而设置的。,第一节高压断路器,2类型和适用场所,断路器按其所采用的灭弧介质，可分为下列几种类型：（1）油断路器：采用变压器油作灭弧介质的断路器，称为油断路器，如断路器的油还兼作开断后的绝缘和带电部分与接地外壳之间的绝缘介质，称为多油断路器；油仅作为灭弧介质和触头开断后的绝缘介质，而带电部分对地之间的绝缘介质采用瓷或其他介质的，称为少油断路器。主要用在不需频繁操作及不要求高速开断的各级电压电网中。,（2）六氟化硫（SF6）断路器：采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的SF6气体作为灭弧介质的断路器，称为SF6断路器，在电力系统中广泛应用。适用于频繁操作及要求高速开断的场合，在我国推荐在7.240.5选用SF6断路器，特别是126KV以上几乎全部选用SF6断路器。但不适用于高海拔地区。（3）真空断路器：利用真空的高介质强度来灭弧的断路器，称为真空断路器，现已大量应用在7.240.5KV电压等级的供（配）电网络上也主要用于频繁操作及要求高速开断的场合，但在海边地区使用时，应注意防凝露，因为会使断路器灭弧室灭弧能力下降。目前，在电力系统中主要使用以上三种形式的断路器，而一些旧式断路器，如空气断路器等，已逐步被淘汰。,第一节高压断路器,3型号表示方法（GB标准）,高压断路器的型号是由字母和数字组成，表示如下：,主要技术参数,（1）额定电压。额定电压是指断路器能承受的正常工作线电压。目前，我国电力系统中断路器采用的额定电压等级为（10KV、35KV、66KV、110KV、220KV、330KV、500KV)。（2）额定电流。额定电流是指断路器可以长期通过的工作电流。断路器长期通过额定电流时，其各部分的发热温度不超过允许值。我国规定额定电流为：200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A（3）额定开断电流。在额定电压下，规定的时间内断路器能可靠切断的最大电流的有效值，称为额定开断电流Ik，它表示断路器的断路能力。我国规定额定开断电流为：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等,第一节高压断路器,5主要技术参数,（4）动稳定电流。断路器在闭合位置时，所能通过的最大短路电流，称为动稳定电流，亦称额定峰值耐受电流，它表明断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。这个值的大小由导电及绝缘等部分的机械强度所决定（5）热稳定电流。热稳定电流是断路器在规定时间内，允许通过的最大电流，它表示断路器承受短路电流热效应的能力。以短路电流的有效值表示。断路器的铭牌规定一定时间（1、2、4秒）的热稳定电流。,6灭弧原理(1)、油断路器的灭弧这类断路器用油作灭弧介质，电弧在油中燃烧时，油受电弧的高温作用而迅速分解、蒸发，并在电弧周围形成气泡。能有效地冷却电弧，降低弧隙电导率，促使电弧熄灭。在油断路器中设置了灭弧装置（室），使油和电弧的接触紧密，气泡压力得到提高。当灭弧室喷口打开后，气体、油和油蒸气本身形成一股气流和液流，按照具体的灭弧装置结构，可垂直于电弧横向吹弧，平行于电弧纵向吹弧或纵横结合等方式吹向电弧，对电弧实行强力有效的吹弧，这样，就加速去游离过程，缩短燃弧时间，从而提高了断路器的开断能力，电流过零时灭弧。,(2)、SF6断路器的灭弧原理SF6断路器用SF6气体作为灭弧介质。SF6气体是理想的灭弧介质，它具有良好的热化学性与强负电性。（a）热化学性，即SF6气体有良好的热传导特性由于SF6气体有较高的导热率，电弧燃烧时，弧心表面具有很高的温度梯度，冷却效果显著，所以电弧直径比较小，有利于灭弧。同时SF6在电弧中热游离作用强烈，热分解充分，弧心存在着大量单体的S、F及其离子等，电弧燃烧过程中，电网注入弧隙的能量比空气和油等作灭弧介质的断路器低得多。因此，触头材料烧损较少，电弧也就比较容易熄灭。,（b）SF6气体的强负电性就是这种气体分子或原子生成负离子的倾向性强。由电弧电离所产生的电子，被SF6气体和由它分解产生的卤族分子和原子强烈的吸附，因而带电粒子的移动性显著降低，并由于负离子与正离子极易复合还原为中性分子和原子。因此，弧隙空间导电性的消失过程非常迅速。弧隙电导率很快降低，从而促使电弧熄灭。,第一节高压断路器,(3)真空断路器的灭弧原理真空断路器应用真空作为绝缘和灭弧介质。断路器开断时，电弧在真空灭弧室触头材料所产生的金属蒸气中燃烧，简称为真空电弧。当开断真空电弧时，由于弧柱内外的压力与密度差别都很大，所以弧柱内的金属蒸气与带电质点会不断向外扩散。弧柱内部处在一面向外扩散，一面处于电极不断蒸发出新质点的动态平衡中。随着电流减小，金属蒸气密度与带电质点的密度都下降，最后在电流接近零点时消失，电弧随之熄灭。此时，弧柱残余的质点继续向外扩散，断口间的介质绝缘强度迅速恢复，只要介质绝缘强度的恢复速度大于电压恢复上升速度，电弧最终熄灭。,第一节高压断路器,7国内外知名断路器简介目前世界上断路器的生产主要集中在欧洲的几大生产厂家如Siemens、ABB、Alstom、Schneider和日本的几大公司如三菱、东芝、日立。上述几家大公司产品集全、几乎都能生产各个电压等级的产品，基本上代表了世界上最先进技术水平。我国的断路器生产厂家通过技术引进和与外国著名厂商的合作，其中的5大著名开关生产厂商（西安开关厂、沈阳高压开关有限责任公司、平顶山天鹰集团有限公司、上海华通开关厂、北京开关厂）已经有生产126550KV断路器和GIS封闭式组合电器的能力。我公司用量比较大的是户内中压断路器（7.240.5KV）目前国内用得比较多的是ABB公司的HD4、VD4系列，Siemens公司的3AH系列，国产的ZN12、ZN18、VS1等系列。,第一节高压断路器,7国内外知名断路器简介（1）ABB公司的VD4系列户内真空断路器,VD4系列户内真空断路器为ABB厦门开关有限公司生产，该系列断路器被广泛应用于国内各种品牌的开关柜中，主要分为固定式和手车式两类。适用于以下状况的开合电流：短路电流；负载或空载线路电流；电容器组，电动机负载或空载的发电机和变压器。,第一节高压断路器,7国内外知名断路器简介（2）ABB公司的HD4系列户内SF6断路器,HD4断路器可用于三相交流40.5KV配电系统中控制和保护线路，变压器、电机、电缆和电容器组等。由于采用SF6自能开断技术，操作过程中不会产生过电压，因此特别适合于绝缘薄弱的场合，同时电路器主要金属部件都进行了电镀处理，可用于湿热及盐雾较重的地区。,第一节高压断路器,7国内外知名断路器简介（2）ABB公司的HD4系列户内SF6断路器,HD4断路器可用于三相交流40.5KV配电系统中控制和保护线路，变压器、电机、电缆和电容器组等。由于采用SF6自能开断技术，操作过程中不会产生过电压，因此特别适合于绝缘薄弱的场合，同时电路器主要金属部件都进行了电镀处理，可用于湿热及盐雾较重的地区。,第一节高压断路器,7国内外知名断路器简介（3）国产ZN12系列户内真空断路器,第一节高压断路器,7国内外知名断路器简介（4）国产ZN28，ZN28A系列户内真空断路器,第二节隔离开关,1用途和结构,高压隔离开关主要是用来隔离高压电源、以保证安全检修，因此其结构特点是断开后具有明显可见的断开间隙。它的另一结构特点是没有专门的灭弧装置，因此它不能带负荷操作。但它允许通断一定的小电流，如励磁电流不大于2A的空载变压器，充电电容电流不大于5A的空载线路以及电压互感器回路等。开关柜用的户内隔离开关主要有GN19系列、GN6、GN9系列。隔离开关主要由导电部分、绝缘部分、传动部分和底座部分组成。,一隔离开关,第二节隔离开关,2型号（GB标准）,第二节隔离开关,3主要技术参数,（1）额定电压。额定电压是指隔离开关能承受的正常工作线电压。目前，我国电力系统中隔离开关采用的额定电压等级为（10KV、35KV、66KV、110KV、220KV、330KV、500KV)。（2）额定电流。额定电流是指隔离开关可以长期通过的工作电流。隔离开关长期通过额定电流时，其各部分的发热温度不超过允许值。我国规定额定电流为：200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A,第二节隔离开关,3主要技术参数,（3）动稳定电流。隔离开关在闭合位置时，所能通过的最大短路电流，称为动稳定电流，亦称额定峰值耐受电流，它表明隔离开关在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。这个值的大小由导电及绝缘等部分的机械强度所决定（4）热稳定电流。热稳定电流是隔离开关在规定时间内，允许通过的最大电流，它表示隔离开关承受短路电流热效应的能力。以短路电流的有效值表示。隔离开关的铭牌规定一定时间（1、2、4秒）的热稳定电流。,第二节隔离开关,4常用隔离开关简介(1)GW412252系列隔离开关,第二节隔离开关,4常用隔离开关简介(1)GW412252系列隔离开关,第二节隔离开关,技术参数,第二节隔离开关,4常用隔离开关简介(1)GN19系列隔离开关,第二节隔离开关,GN19系列技术参数,第三节高压负荷开关,内容简介1了解负荷开关的作用、功能、分类了解负荷开关的主要性能与参数的含义,第三节高压负荷开关,1用途和结构,负荷开关的用途与它的结构特点是相对应的，从结构上看，负荷开关主要有两种类型，一种是独立安装在墙上、架构上的，其结构类似于隔离开关；另一种是安装在高压开关柜中，特别是采用真空或SF6气体的，则更接近于断路器。负荷开关的用途是包含了这两种类型的负荷开关的综合用途。1）负荷开关在断开位置时，像隔离开关一样有明显的断开点，因此可起电气隔离作用。对于停电的设备或线路提供可靠停电的必要条件。,2）负荷开关具有简易的灭弧装置，因而可分、合负荷开关本身额定电流之内的负荷电流。它可用来分、合一定容量的变压器、电容器组，一定容量的配电线路。有的车间变压器距高压配电室的断路器较远，停电时在车间变压器室中看不到明显的断开点，往往在变压器室的墙上加装一台高压负荷开关，既可以就近操作变压器的空载电流，又可以提供明显的断开点，确保停电的安全可靠。3）配有高压熔断器的负荷开关，可作为断流能力有限的断路器使用。这时负荷开关本身用于分、合正常情况下的负荷电流，高压熔断器则用来切断短路故障电流。但这里的负荷开关多为真空式或六氟化硫式，整个环网柜体积不大，最大可带容量为1250KVA的变压器。,第三节高压负荷开关,3型号,负荷开关的型号，如FN210RS/400，由七个部分组成。从左至右：第一位，是该设备的名称，F代表负荷开关。第二位，表示该设备的使用环境，W代表户外，N代表户内。第三位，设计序号。横线后的第四位代表该设备的额定工作电压，以KV为单位。第五位表示是否带高压熔断器，用R表示带有熔断器，不带熔断器的就不注。第六位是进一步表明带熔断器的负荷开关其熔断器是装在负荷开关的上面还是下面，S表示装在上面，如装在下面就不注。第七位，表示其规格，即额定电流，以A为单位。,第三节高压负荷开关,5部分常用负荷开关技术数据,第四节高压熔断器,1用途和型号,高压熔断器是一种保护电器，当系统或电气设备发生短路故障或过负荷时，故障电流或过负荷电流使熔体发热熔断、切断电源起到保护作用。高压熔断器分为限流和不限流两类。户内高压熔断器为限流式熔断器。高压熔断器的型号由六部分组成，从左起第一位表示设备名称，R代表熔断器；第二位，使用环境，N代表户内型；第三位，设计序号，以数字表示；第四位（横线后面），额定电压，用数字表示，单位KV，第五位（空格后，斜线前），熔断器的额定电流。以数字表示，单位A；第六位（斜线后），熔体的额定电流，用数字表示，单位以A表示。例如：RN11020/10代表：熔断器户内型；设计序号为1，额定电压10KV，熔断器额定电流20A，熔体额定电流10A。,第四节高压熔断器,2工作原理,熔断器主要元件是一种易于熔断的熔断体，简称熔体，熔体或熔丝由熔点较低的金属制成，具有较小截面或其他结构的形式，当通过的电流达到或超过一定值时，由于熔体本身产生的热量，使其温度升高，达到金属的熔点时，熔断切断电源，因而完成过载电流或短路电流的保护。为了得到大的切断能力和各种需要的保护特性，熔体的设计是一个重要问题。熔断器工作包括以下四个物理过程：（1）流过过载或短路电流时，熔体发热以至熔化；（2）熔断体气化，电路开断；（3）电路开后的间隙又被击穿，产生电弧；（4）电弧熄灭，熔断器的切断能力决定于最后一个过程。熔断器的动作时间为上述四个过程的时间总和。,第四节高压熔断器,3特性,（1）安秒特性熔体熔化时间与通过电流值的关系称为安秒特性。按照安秒特性进行熔断的选择，就可以获得熔断器的动作选择。(2)最小熔化电流在通过最小熔化电流值时，熔体必须熔化，但熔化时间长（接近于无穷大）。当电流大于熔化电流值时，熔化时迅速降低，熔断系数要大于1，其值一般在2.5以下，不同种类用途的熔断器可以规定不同的熔断系数。,第四节高压熔断器,3特性,(3)在熔断器中，熔断器的温度与熔体的温度不一样。在最小熔断电流时，由于发热时间长，熔断器管的发热最为严重。(4)在不同电流值时，国家标准对于熔体的熔断时间有规定，例如，当电流为熔体额定电流130%时，熔化时间大于1小时；当电流为额定电流的200%时，熔化时间应小于1小时。(5)过电压。熔断器工作的物理过程是：间隙气化后，线路开断，断点间电压升高，使间隙击穿，产生电弧。因此在熔断器切断过程中，有过电压问题。这种过电压决定于线路电流被切断的情况以及被打穿间隙的长度。,第四节高压熔断器,4常用高压熔断器介绍,（1）常用的高压户内管形限流熔断器,国产高压管形熔断器有RN1和RN2两种，都是户内式充有石英砂填料的密封管熔断器，两者结构基本相同，工作熔体采用焊有小锡球的铜熔丝。利用“冶金效应”（锡是低熔点金属，过电流时，锡受热首先熔化，熔液包围铜，铜锡互相渗透，形成熔点比较低的铜锡合金，使铜丝能在较低的温度下熔化）,第四节高压熔断器,4常用高压熔断器介绍断器,使熔断器能在较小的故障或过负荷电流时动作。同时熔丝采用几根熔丝并联，使它们在熔断时产生几条并行电弧，使电弧与填料的接触面增大，去游离加强，加速电弧的熄灭。工作熔体熔断后，指示熔体接着熔断，红色指示器弹出。,管形熔断器熔管剖面图,第四节高压熔断器,RN1和RN2型熔断器规格表,第四节高压熔断器,4常用高压熔断器介绍断器,（2）户外型高压熔断器的结构及工作原理,户外型高压熔断器又称为跌开式熔断器，俗称跌落保险。正常情况下，熔管上部的动触头借助熔丝张力拉紧后，推上静触头内锁紧闭合保持闭合状态。当被保护的变压器或线路发生故障时，故障电流使熔丝熔断，在熔管内产生电弧，消弧管在电弧高温作用下分解出大量气体，使熔管内压力急剧增大，气体向外喷出，形成对电弧有力的纵吹，使电弧迅速拉长去游离，在电流交流过零时电弧熄灭，同时由于熔丝管拉力消失，使锁紧机构释放，在静触头的弹力和自重的作用下，使熔管跌落下来，电弧被迅速拉长，即有利于灭弧，又形成明显的断开距离。,第四节高压熔断器,部分RW型熔断器规格表,避雷器,避雷器又称：surgearrester，能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。,避雷器通常接于带电导线与地之间，与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘；电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。,电力变压器,变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件,它具有变压、变流和变阻抗的作用,6、按冷却介质分类：有干式变压器、液（油）浸变压器及充气变压器等。7、按线圈数量分类：有自耦变压器、双绕组、三绕组、多绕组变压器等。8、按导电材质分类：有铜线变压器、铝线变压器及半铜半铝、超导等变压器。9、按调压方式分类：可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。10、按中性点绝缘水平分类：有全绝缘变压器、半绝缘（分级绝缘）变压器。,变压器的分类：1、按冷却方式分类：有自然冷式、风冷式、水冷式、强迫油循环风（水）冷方式、及水内冷式等。2、按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。3、按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器、辐射式变压器等。4、按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。5、按用途分类：有电力变压器、特种变压器（电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等）