供电第4章变配电所-中压元器件 (1)课件

1、第四章 工厂变配电所及其一次系统Plants Substation and its Main System2013年10月第四章 工厂变配电所及其一次系统工厂变配电所的任务、类型电气设备中的电弧及对触头的要求中压开关设备及其选择1）中压元器件2）中压开关柜电力变压器及其选择互感器及其选择目 录第四章 工厂变配电所及其一次系统高压电器环网柜箱式变电站低压开关设备及其选择1）低压电器2）低压成套电器目 录第四章 工厂变配电所及其一次系统工厂变配电所的主接线图工厂变配电所的所址、布置、结构及安装图工厂变配电所的运行维护和检修试验目 录第四章 工厂变配电所及其一次系统 了解工厂变配电所的任务、类型；

2、了解电气设备中的电弧问题及其对触头的要求； 掌握中压开关柜、真空断路器的类型、功能、结构、用途、选择、校验； 掌握低压开关柜、主要低压电器（断路器、接触器等）的类型、功能、结构、用途、选择、校验； 掌握电力变压器的台数和容量的选择方法；要 求第四章 工厂变配电所及其一次系统 掌握互感器的类型、功能、结构、原理、接线、使用、选择、校验； 掌握变配电所主接线的分析、绘制方法； 了解工厂变配电所的布置方式方法，理解其结构和安装图； 了解工厂变配电所的运行维护和检修试验。 要 求第四章 工厂变配电所及其一次系统第3节 中压开关设备及其选择 中压元器件 中压开关柜中压元器件断路器隔离开关负荷开关熔断器接

3、地开关真空接触器电容器负荷开关熔断器组合电器 12345678分类中压元器件一、中压断路器AC Medium-Voltage Circuit Breaker中压断路器GB1984-2003 交流高压断路器DL/T402-1999 交流高压断路器订货技术条件 DL/T403-2000 12-40.5kV高压真空断路器订货技术条件IEC 62271-100:2003 High-voltage Switchgear and Controlgear Part 100: High-voltage Alternating-current Circuit Breaker高压开关设备和控制设备 第100部分：

4、交流高压断路器DL/T690-1999交流高压断路器合成试验技术条件 DL/T615-1997交流高压断路器参数选用导则 DL/T427-1991户内型发电机断路器订货技术条件 有关标准中压断路器开关设备和控制设备 switchgear and controlgear开关及与其相关的控制、测量、保护和调节设备的组合，以及该组合同相关的电气联结、辅件、外壳和支撑件组成的总装的总称。断路器 circuit breaker能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（如短路条件下）的电流的机械开关装置。中压交流断路器 AC medium-voltage c

5、ircuit breaker安装在户内或户外，运行在电压3.6kV40.5kV、频率为50Hz的系统中的交流断路器。术语和定义中压断路器额定值一般由制造厂对元件、装置或设备规定的工作条件所指定的量值。主要有：1、额定电压（Ur）2、额定绝缘水平3、额定频率（fr）4、额定电流（Ir）5、额定短时耐受电流（Ik）6、额定峰值耐受电流（Ip）7、额定短路持续时间（tk）8、分闸、合闸装置和辅助回路的额定电源电压（Ua） 术语和定义断路器额定电压（Ur）Rated voltage断路器所在系统的最高电压。额定电压的标准值如下：3.6，7.2，12，24，40.5，72.5，126，252kV；363

6、kV，550kV，800kV，1100kV（系统中的）过电压 Overvoltage ( in a system )相对地或相间电压，其峰值超过设备最高电压相应的峰值。额定绝缘水平 Rated insulation level按照设计，器件的绝缘在规定条件下能承受的试验电压。一般包括：额定工频短时耐受电压和额定雷电冲击耐受电压。术语和定义中压断路器额定工频短时耐受电压 Rated short-time power frequency withstand voltage在规定的条件下和规定的时间（一般为1分钟）下进行试验时，断路器所能耐受的正弦工频电压有效值。额定雷电冲击耐受电压 Rated l

7、ightning impulse withstand voltage在规定的试验条件下，断路器的绝缘所能耐受的标准冲击电压波的峰值。也称作“操作冲击耐受电压”。术语和定义中压断路器额定电流（Ir）Rated current在规定的使用和性能条件下，断路器主回路能够连续承载的电流。额定电流应为数字1-1.25-1.6-2-2.5-3.15-4-5-6.3-8及其与10n的乘积。额定短路开断电流(Isc) Rated short-circuit breaking current在规定的使用和性能条件下，断路器所能开断的最大短路电流。额定短时耐受电流(Ik) Rated short-time wit

8、hstand current在规定的使用和性能条件下，在规定的短时间内，断路器在合闸状态下能够承载的电流的有效值。额定短时耐受电流的标准值：20、25、31.5、40、50、63、80kA。 额定短时耐受电流等于额定短路开断电流。术语和定义中压断路器额定峰值耐受电流(Ip) Rated peak withstand current在规定的使用和性能条件下，断路器在合闸状态下能承载的额定短时耐受电流的第一个大半波的电流峰值。对于大多数系统， Ip=2.5Ik 额定峰值耐受电流等于额定短路关合电流。额定短路关合电流 Rated short-circuit making current在规定的使用和

9、性能条件下，断路器所能关合的最大短路电流。额定短路持续时间(tk) Rated short-circuit duration断路器在合闸状态下能够承载额定短时耐受电流的时间间隔。对于72.5 kV及以下的断路器的额定短路持续时间为4s。术语和定义中压断路器额定操作顺序 Rated operating sequence 断路器的额定特性与断路器的额定操作顺序有关。有两种可供选择的额定操作顺序：1） O-t-CO-t-CO 除非另有规定，否则： t=3min，对不用于快速自动重合闸的断路器； t=0.3s， 对用于快速自动重合闸的断路器（无电流时间）； t=3min=180s。2）CO-t”-CO

10、 其中，t”=15s，对不用于快速自动重合闸的断路器。 这里：O表示一次分闸操作；CO表示一次合闸操作后立即（即无任何故意 的时延）进行分闸操作。 t、t、t”是连续操作之间的时间间隔。术语和定义中压断路器储能操作 stored energy operation 利用储存在操动机构本身的能量的一种操作，这些能量应在操作前储存并完成预定条件下的操作。主要方式有：1）弹簧储能2）人力储能 此时应标出手柄运动的方向，在断路器上应装设弹簧已经储能的指示器，不依赖人力合闸操作 的情形除外。用人力给弹簧储能所需的最大操作力不应超过250N。3）电动机储能 供弹簧储能的电动机及其电气辅助设备，在额定电源电压

11、的85%一110%之间，在额定频率 下，应该能够正常工作。储能合闸 stored energy closing 储能合闸的断路器，必须能在关合额定短路电流的合闸操作后立即分闸。术语和定义中压断路器温升 temperature rise部件温度与周围空气温度之差。泄漏电流 leakage current由于绝缘不良而在不应通电的路径中流过的电流。泄地电流 earth current在一个导体和大地之间所有泄漏电流和电容电流的总和。电气间隙 clearance两个导电部分之间的最短直线距离。爬电距离 creepage distance在两个导电部分之间沿绝缘材料表面的最短距离。局部放电 parti

12、al discharge只部分地跨越导体之间绝缘的放电。术语和定义中压断路器型式试验 type test 对按照某一设计而制造的一个或多个器件所进行的试验，用以检验这一设计是否符合一定的规范。 强制的型式试验项目主要有： 绝缘试验、 短时耐受电流和峰值耐受电流试验、 短路电流关合和开断试验、 容性电流开合试验：电缆充电电流开合试验、 温升试验、 常温下的机械操作试验、 无线电干扰电压试验、 主回路电阻测量、密封试验、EMC试验术语和定义中压断路器常规试验（出厂试验） routine test对每个器件在制造中或完工后所进行的试验，用以判明器件是否符合某项标准。抽样试验 sampling tes

13、t对一批器件中随机取出的若干器件所进行的试验。介质试验 dielectric test检验介质电气特性的各种试验的总称。寿命试验 life test确定元件或器件在规定条件下可能达到的寿命的试验。包括机械寿命、电寿命。术语和定义中压断路器耐受试验 endurance test在包括一定时间内为一定目的所采取的特定运行等规定条件下，对器件进行的试验。这些运行可能包括反复操作及特别严重的条件，如短路、过电压、振动、冲击。验收试验 acceptance test为向用户证明产品符合规范中的某些条件而按合同进行的试验。投入运行试验 commissioning test在现场对产品所进行的试验，用以证明

14、安装是正确的、运行是正常的。维护试验 maintenance test对产品定期进行的试验，用以查清问题并作某些必要的调整，以保证其性能保持在规定的限度内。术语和定义中压断路器主要技术数据 DL/T IEC DL/T IEC1）额定电压 kV 12 12 40.5 40.5 额定工频耐受电压 kV 42/48 28/32 95/118 70/80 额定雷电冲击耐受电压 kV 75/85 75/85 185/215 170/1952）额定电流 A 630, , 1250, , 3150, 4000, 5000 额定短时耐受电流（4s; 3s） kA 25, 31.5, 40, 50, 63, 8

15、0 额定短路开断电流 额定峰值耐受电流 kA 为额定短时耐受电流的2.5倍 额定短路关合电流 注：斜线下的数值是对隔离断口的数值。隔离断口 isolating distance 是指隔离开关、负荷一隔离开关的断口以及起联络作用或作为热备用的负荷开关和断路器的断口，触头间的电气间隙。中压断路器 真空断路器 vacuum circuit breaker （VCB） SF6断路器 SF6 gas-insulated circuit breaker 少油断路器 minimum-oil circuit breaker 单相断路器 single-phase circuit breaker产品分类真空断路器

16、 根据绝缘结构，可分为： 1）空气绝缘型真空断路器 2）复合绝缘型真空断路器 3）固封极柱真空断路器 按操动机构，可分为： 1）配用弹簧操作机构 2）配用永磁操作机构分类 Classification真空断路器真空断路器结构上通常采用三相联动的方式，主要由真空灭弧室、操动机构、导电部分、绝缘部分和框架等部件组成。其中真空灭弧室是最关键的部件。真空灭弧室操作机构导电部件绝缘件框架结构 Construction真空断路器真空断路器整体水平的提高首先取决于真空灭弧室的技术进步，即真空电弧控制技术。它包括：真空灭弧室 Vacuum interrupter触头结构触头材料结构 Construction真

17、空断路器真空灭弧室 Vacuum interrupter结构 Construction真空断路器操作机构决定了断路器的机械可靠性。断路器的分合闸所需时间或速度必须满足其开断和关合要求，以便通过快速切除故障而不使故障扩大。各公司对操作机构不断改进和完善。有的采用仿真技术对此进行研究。真空断路器的操作机构主要有：弹簧操作机构永磁操作机构操作机构 Operating Mechanism结构 Construction真空断路器弹簧操作机构 内部结构二次回路插头辅助触头ON/OFF指示器合闸弹簧（盘簧）储能电动机驱动轴结构 Construction真空断路器弹簧操作机构 面板合闸/分闸按钮手动储能计数器弹簧储能指示铭牌二次回路插头结构 Construction真空断路器断