第6章开关电器课件

1、电气工程基础第六章 开关电器n电弧产生和熄灭的物理现象及规律电弧产生和熄灭的物理现象及规律n高压断路器高压断路器n隔离开关隔离开关n高压负荷开关高压负荷开关n高压熔断器高压熔断器n全封闭组合电器全封闭组合电器n低压电器（增加）低压电器（增加）电气工程基础第六章 开关电器电弧现象和特点电弧现象和特点 当触头接通或触头分离时，触头间可能产生一团温度当触头接通或触头分离时，触头间可能产生一团温度极高，发出强光，并能导电的，近似圆柱体的气体。电弧极高，发出强光，并能导电的，近似圆柱体的气体。电弧属气体放电，气体分子分解成正离子、自由电子而导电。属气体放电，气体分子分解成正离子、自由电子而导电。触头分开

2、，触头间只要有电弧存在，电弧就没有断开，电触头分开，触头间只要有电弧存在，电弧就没有断开，电流仍存在。流仍存在。危害：危害：温度极高，可能烧坏触头及触头附近其他附件，温度极高，可能烧坏触头及触头附近其他附件，若长久不熄灭，将会引起电气毁坏，甚至爆炸，危及电若长久不熄灭，将会引起电气毁坏，甚至爆炸，危及电力系统安全，甚至造成生命财产的极大损失。力系统安全，甚至造成生命财产的极大损失。电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器 切断路瞬间动静触头间出现弧光放电，是由于其间的介质切断路瞬间动静触头间出现弧光放电，是由于其间的介质迅速游离，存在着一定浓度的带电质点，即带正电荷的离子和迅速游

3、离，存在着一定浓度的带电质点，即带正电荷的离子和带负电荷的电子。带负电荷的电子。触头间电弧燃烧的区域称为弧隙。弧隙中带触头间电弧燃烧的区域称为弧隙。弧隙中带电质点不断增多的游离过程可以由各种不同途径发生。电质点不断增多的游离过程可以由各种不同途径发生。电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器 在断路器触头分开的最初瞬间，触头电极的在断路器触头分开的最初瞬间，触头电极的表面受到外加电压所形成的强电场的作用，金属表面受到外加电压所形成的强电场的作用，金属电极表面的电子就会在电场力的作用下被拉出，电极表面的电子就会在电场力的作用下被拉出，即发生了所谓强电场发射。金属表面发射电子的即发生

4、了所谓强电场发射。金属表面发射电子的数量决定于极间电场强度的高低。当数量决定于极间电场强度的高低。当电场强度电场强度超超过过107V/cm时，即使金属表面温度不高，其电子时，即使金属表面温度不高，其电子发射量也会显著增加。发射量也会显著增加。电气工程基础第六章 开关电器 当有一定强度动能的电子撞击到某种气体的当有一定强度动能的电子撞击到某种气体的中性质点时，可使其间电子被释放出来，游离中性质点时，可使其间电子被释放出来，游离成正离子和新的自由电子。被撞击的电子和原成正离子和新的自由电子。被撞击的电子和原来的电子又会在电场作用下向阳极作加速运动，来的电子又会在电场作用下向阳极作加速运动，获得足够

5、动能后，又将撞击其它中性质点，产获得足够动能后，又将撞击其它中性质点，产生更多的自由电子和正离子，使带电质点浓度生更多的自由电子和正离子，使带电质点浓度迅速增加。这一游离过程称为迅速增加。这一游离过程称为碰撞游离。碰撞游离。电气工程基础第六章 开关电器 在高温下，气体分子和原子热运动加快，它们互相在高温下，气体分子和原子热运动加快，它们互相碰撞，在温度足够高时会撞击产生离子和自由电子，这碰撞，在温度足够高时会撞击产生离子和自由电子，这种现象称为种现象称为热游离热游离。 在弧光放电过程中，电极表面少数点上有局部较集中的在弧光放电过程中，电极表面少数点上有局部较集中的电流，同时因开关触头分离后，触

6、头间接触压力及接触面积电流，同时因开关触头分离后，触头间接触压力及接触面积逐渐减小，接触电阻也随之增加，会使电极表面有相应高温，逐渐减小，接触电阻也随之增加，会使电极表面有相应高温，从而造成其中的电子获得很大的动能后逸出到周围空间。这从而造成其中的电子获得很大的动能后逸出到周围空间。这种现象称为种现象称为热电子发射热电子发射，其强弱程度与阴极的材料及表面温，其强弱程度与阴极的材料及表面温度有关，是气体介质中带电质点产生的主要原因之一。度有关，是气体介质中带电质点产生的主要原因之一。 电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器电弧形成后，维持电弧放电的所需电场强度很电弧形成后，维持电

7、弧放电的所需电场强度很低，不需要基于高电场强度的电场游离。低，不需要基于高电场强度的电场游离。简单通过简单通过拉长触头间的距离降低断口电场达到熄灭电弧的方拉长触头间的距离降低断口电场达到熄灭电弧的方法不可取。法不可取。 实践：交流实践：交流100kV电压，在大气中断开电压，在大气中断开5A电流时，电弧长度可以超过电流时，电弧长度可以超过7m。 开关电弧熄灭的有效措施：快速减少处开关电弧熄灭的有效措施：快速减少处于游离状态的自由电子和正离子。于游离状态的自由电子和正离子。电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器 在电弧放电发生后，介质中同时存在着游离在电弧放电发生后，介质中同时存在

8、着游离与去游离这样二个相反过程。去游离对应的是弧与去游离这样二个相反过程。去游离对应的是弧隙中带电粒子（正离子或自由电子）减少的过程隙中带电粒子（正离子或自由电子）减少的过程，它进行的方式主要有两种：，它进行的方式主要有两种：电气工程基础第六章 开关电器 复合是指带异性电荷的质点相互接触，交换多复合是指带异性电荷的质点相互接触，交换多余电荷而形成中性质点的现象。余电荷而形成中性质点的现象。加快复合的方法：加快复合的方法：1、拉长电弧、拉长电弧2、加快对电弧的冷却、加快对电弧的冷却3、加大气体介质的压力、加大气体介质的压力电子自由行程变小电子自由行程变小E减小减小 电子速度降低电子速度降低减小电

9、子热运动速度减小电子热运动速度 提高气体介质浓度提高气体介质浓度 带电质点从弧燃区域逃逸至周围介质中去称带电质点从弧燃区域逃逸至周围介质中去称作扩散。作扩散。电气工程基础第六章 开关电器电弧中扩散主要因电弧中扩散主要因: （1）弧燃区域与周围介质中带电质点浓度不同；）弧燃区域与周围介质中带电质点浓度不同； （2）两区域中温度的不同而引起。）两区域中温度的不同而引起。 扩散的速率决定于电弧表面上带电质点数目，故与扩散的速率决定于电弧表面上带电质点数目，故与电弧直径成反比。电弧直径成反比。 扩散扩散高浓度高浓度低浓度低浓度 高温度高温度低温度低温度 用高速冷气吹弧用高速冷气吹弧 吹弧方式吹弧方式纵

10、横吹纵横吹纵吹纵吹横吹横吹电气工程基础第六章 开关电器 电弧中存在的游离与去游离这二个性质相电弧中存在的游离与去游离这二个性质相反过程的强弱对比就决定了电弧最终发展趋势，反过程的强弱对比就决定了电弧最终发展趋势，即当即当游离强于去游离游离强于去游离时，电弧就会发生并燃烧时，电弧就会发生并燃烧激烈；若激烈；若去游离与游离过程达到平衡去游离与游离过程达到平衡，电弧就，电弧就会稳定燃烧；而在会稳定燃烧；而在去游离占有优势去游离占有优势时，电弧的时，电弧的燃烧即将减弱并最终熄灭。燃烧即将减弱并最终熄灭。 在电弧产生后只要抓住有利时机，采取合在电弧产生后只要抓住有利时机，采取合理措施去减弱游离而加强去游

11、离，就将加速促理措施去减弱游离而加强去游离，就将加速促成电弧熄灭。成电弧熄灭。 电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器 1交流电弧的特性交流电弧的特性 l交流电弧存在自然暂时熄弧点。交流电弧存在自然暂时熄弧点。l交流电弧有动态伏交流电弧有动态伏安特性（因为交流电流）安特性（因为交流电流） 2 2交流电弧的熄灭交流电弧的熄灭l 介质强度恢复过程介质强度恢复过程 介质强度：弧隙中介质所能承受而不被击穿的最介质强度：弧隙中介质所能承受而不被击穿的最大外加电压，常用大外加电压，常用Ud（t）表示。）表示。l 恢复电压的变化过程恢复电压的变化过程 是指施加于弧隙上的电压由熄弧电压过渡到电

12、源是指施加于弧隙上的电压由熄弧电压过渡到电源电压的过程，电压的过程，常用常用Ur（t）表示。）表示。l 交流电弧的熄灭交流电弧的熄灭 熄弧条件：熄弧条件： Ud（t） Ur（t）电气工程基础第六章 开关电器介质强度和恢复电压电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器3 3电弧的熄灭措施：电弧的熄灭措施：l 采用绝缘性能高的介质采用绝缘性能高的介质 l 使电弧的长度迅速增加使电弧的长度迅速增加 l 采用灭弧装置，加快电弧的冷却采用灭弧装置，加快电弧的冷却电气工程基础第六章 开关电器 1采用新型介质熄弧采用新型介质熄弧 （如六氟化硫（如六氟化硫SF6）2利用气体或油吹动电弧（横吹、纵吹

13、或横利用气体或油吹动电弧（横吹、纵吹或横纵吹）纵吹） 3采用多断口灭弧采用多断口灭弧（多个断口串联，每个断（多个断口串联，每个断口电压降低，同时弧隙电阻变化加快，介口电压降低，同时弧隙电阻变化加快，介质恢复速度加快，易于熄弧）质恢复速度加快，易于熄弧）4. 采用特殊金属材料作为灭弧触头采用特殊金属材料作为灭弧触头5. 采用并联电阻采用并联电阻 6. 其它措施其它措施 基于交流电弧熄灭的基本原理，还可以基于交流电弧熄灭的基本原理，还可以在开关电器灭弧过程中采用固体介质狭缝在开关电器灭弧过程中采用固体介质狭缝灭弧。灭弧。电气工程基础第六章 开关电器 1.1.开关电器按功能可分为以下几种开关电器按功

14、能可分为以下几种 ：（1）仅用于正常情况下断开或接通正常工作电流的）仅用于正常情况下断开或接通正常工作电流的开关设备，如开关设备，如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器和磁力启动器器和磁力启动器等；等；（2）仅在故障或过负荷情况下切断或闭合故障电流）仅在故障或过负荷情况下切断或闭合故障电流和过载电流的开关设备，如和过载电流的开关设备，如高低压熔断器高低压熔断器；（3）既能切断或闭合正常工作电流，又能切断、闭）既能切断或闭合正常工作电流，又能切断、闭合故障电流的开关设备，常见的有：合故障电流的开关设备，常见的有：高低压断路器高低压断路器和低压空气开关和低压空气开关；

15、（4）仅用于检修时隔离带电部分的开关电器，主要）仅用于检修时隔离带电部分的开关电器，主要指指隔离开关隔离开关。电气工程基础第六章 开关电器 2.电力系统对高压断路器的要求电力系统对高压断路器的要求（1）在正常情况下能开断和关合电路。）在正常情况下能开断和关合电路。（2 2）在电力系统发生故障时应以较短时间将故）在电力系统发生故障时应以较短时间将故障部分从电力系统中切除，以减轻故障对设备的障部分从电力系统中切除，以减轻故障对设备的损害；损害；（3）应能配合自动重合闸进行多次关合和开断。）应能配合自动重合闸进行多次关合和开断。 电气工程基础第六章 开关电器 3. 高压断路器的结构高压断路器的结构开

16、开 断断 部部 分：分：包含导电和触头系统以及灭弧室包含导电和触头系统以及灭弧室操动和传动部分：操动和传动部分： 包括操作能源和把操作能源传动到触头系统的各种传包括操作能源和把操作能源传动到触头系统的各种传动机构。断路器的分合闸操作靠操动机构实现。动机构。断路器的分合闸操作靠操动机构实现。绝绝 缘缘 部部 分：分：包括把处于高电位的导电和触头系统与低电位绝缘的包括把处于高电位的导电和触头系统与低电位绝缘的绝缘元件绝缘元件 ；以及联系处于高电位的动触头系统与处；以及联系处于高电位的动触头系统与处于低电位的操作能源所用的绝缘连接件等。于低电位的操作能源所用的绝缘连接件等。电气工程基础第六章 开关电

17、器 3. 高压断路器的结构高压断路器的结构电气工程基础第六章 开关电器 3. 高压断路器的结构高压断路器的结构电气工程基础第六章 开关电器 3. 高压断路器的结构高压断路器的结构积木组合式断路器积木组合式断路器电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器 4.高压断路器的基本类型高压断路器的基本类型按灭弧介质的不同，断路器可分为按灭弧介质的不同，断路器可分为（1）油断路器。）油断路器。 （2）压缩空气断路器。）压缩空气断路器。 （3）六氟化硫断路器。）六氟化硫断路器。 （4）真空断路器。）真空断路器。 （5）磁吹断路器。）磁吹断路器。 （6）固体产气断路器（简称自产气断路器）。）固体

18、产气断路器（简称自产气断路器）。 按断路器安装地点，又可将其分为按断路器安装地点，又可将其分为（1 1）屋内式）屋内式（2 2）屋外式。）屋外式。 电气工程基础第六章 开关电器油断路器油断路器优点优点: : 结构简单，价格便宜结构简单，价格便宜缺点：检修周期短缺点：检修周期短 维护工作量大维护工作量大 潜在火灾危险潜在火灾危险被被SFSF6 6断路器取代的趋势（断路器取代的趋势（110kV110kV及以上系统）及以上系统）被真空断路器取代的趋势（被真空断路器取代的趋势（10kV10kV电力系统）电力系统） 电气工程基础第六章 开关电器SFSF6 6气体是电负性气体，即其气体是电负性气体，即其分

19、子和原子有很强的吸附自由电分子和原子有很强的吸附自由电子的能力。可以大量吸附弧隙中子的能力。可以大量吸附弧隙中参与导电的自由电子，生成负离参与导电的自由电子，生成负离子。负离子运动比电子慢，很容子。负离子运动比电子慢，很容易和正离子复合成中性分子和原易和正离子复合成中性分子和原子，大大加快电流过零时弧隙介子，大大加快电流过零时弧隙介质轻度的恢复。质轻度的恢复。 SFSF6 6断路器断路器 电气工程基础第六章 开关电器SF6SF6断路器优点断路器优点绝缘性能和灭弧性能优良绝缘性能和灭弧性能优良单柱双断口的结构单柱双断口的结构 检修周期长，无火灾的危险检修周期长，无火灾的危险 在在110kV110

20、kV及以上系统取代油断路器及以上系统取代油断路器电气工程基础第六章 开关电器真空断路器真空断路器ZN12-12系列真空断路器真空断路器结构外型图 绝缘子操动机构真空灭弧室绝缘拉杆传动机构电气工程基础第六章 开关电器(3)(3)真空灭弧室真空灭弧室真空灭弧室触头密封外壳电气工程基础第六章 开关电器绝缘性能好绝缘性能好 ，触头的开距可以做得很小，触头的开距可以做得很小只需配置操作功小的操动机构只需配置操作功小的操动机构灭弧能力强灭弧能力强 ，适用于频繁操作的场合，适用于频繁操作的场合结构简单，维修工作量小结构简单，维修工作量小 ，无火灾危险，无火灾危险 和无环境污染和无环境污染在在10kV10kV

21、电力系统中逐步取代少油断路器电力系统中逐步取代少油断路器 电气工程基础第六章 开关电器 LW56-550(W)Y4000-63型六氟化硫式断路型六氟化硫式断路器器LW53-550(W)Y3150-50六氟化硫磁柱式断路器六氟化硫磁柱式断路器ZW6-12-T630-16系系列户外真空断路器列户外真空断路器ZW7-40.5系列户外系列户外高压真空断路器高压真空断路器电气工程基础第六章 开关电器 ZN33-12C户内户内高压真空断路器高压真空断路器zn94-12B户内高户内高压真空断路器压真空断路器电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器 4.高压断路器的基本技术参数高压断路器的基本技

22、术参数（1 1）额定电压）额定电压UN 保证断路器正常长期工作的线电压（标称电压），保证断路器正常长期工作的线电压（标称电压），以以KV为单位。按我国现行国标及有关暂行规定，我为单位。按我国现行国标及有关暂行规定，我国断路器的额定电压有国断路器的额定电压有10，20，35，60，110，220，330，500KV。 按国家标准，额定电压在按国家标准，额定电压在220KV及以下的电器设及以下的电器设备，其最高工作电压为额定电压的备，其最高工作电压为额定电压的1.15倍；对于倍；对于330KV及以上电器设备，规定为及以上电器设备，规定为 1.1倍。倍。电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器

23、开关电器 （2） 额定电流额定电流IN 额定电流是断路器允许长期通过的最大工作电流，额定电流是断路器允许长期通过的最大工作电流，以以A为单位。在长期通过额定电流时，断路器各部分发为单位。在长期通过额定电流时，断路器各部分发热温度不超过国家标准。热温度不超过国家标准。 我国断路器额定电流等级为我国断路器额定电流等级为200，400，600，（1000），），1250，1600，（，（1500），），2000，3150，4000，5000，6300，8000，10000，12500，16000及及20000A等等 （3）额定开断电流）额定开断电流INbr 额定开断电流是指在额定电压下断路器能开断而

24、额定开断电流是指在额定电压下断路器能开断而不致妨碍其继续工作的最大短路电流，单位为不致妨碍其继续工作的最大短路电流，单位为KA。 电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器 （4）热稳定电流）热稳定电流Ith 又称短时耐受电流。它指的是在某一规定的短时又称短时耐受电流。它指的是在某一规定的短时间间t内断路器能耐受的短路电流热效应所对应的电流内断路器能耐受的短路电流热效应所对应的电流值，以值，以KA为单位。为单位。 （5）动稳定电流）动稳定电流Ies 又称峰值耐受电流，它是断路器在关合位置时能又称峰值耐受电流，它是断路器在关合位置时能允许通过而不致影响其正常运行的短路电流最大瞬时允许

25、通过而不致影响其正常运行的短路电流最大瞬时值，以值，以KA为单位。为单位。 （6 6）额定短路关合电流）额定短路关合电流INcl 额定短路关合电流是指断路器在额定电压下用相额定短路关合电流是指断路器在额定电压下用相应操动机构所能闭合的最大短路电流，单位为应操动机构所能闭合的最大短路电流，单位为KA。 电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器 （8 8）合闸时间）合闸时间tcl处于分闸位置的断路器从接到合闸信号瞬间起到断路处于分闸位置的断路器从接到合闸信号瞬间起到断路器三相触头全接通为止所经历的时间为合闸时间。器三相触头全接通为止所经历的时间为合闸时间。 （7）开断时间）开断时间t

26、br 开断时间是指断路器的操动机构到分闸指令起到三开断时间是指断路器的操动机构到分闸指令起到三相电弧完全熄灭为止的一段时间，它包括断路器的分相电弧完全熄灭为止的一段时间，它包括断路器的分闸时间和燃弧时间两部分。闸时间和燃弧时间两部分。电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器 n断路器的型号断路器的型号 1 2 3 4 5 / 6 7 8 1表示断路器的字母代号，有表示断路器的字母代号，有S少油；少油；D多油；多油； Z真空；真空；K空气；空气；LSF6； 2安装场所代号，安装场所代号，N屋内型；屋内型；W屋外型；屋外型； 3 设计序列号；设计序列号； 4额定电压，额定电压，KV；

27、 5其它标志，如其它标志，如G改进型，改进型，F表示分相操作；表示分相操作； 6 额定电流，额定电流，A； 7额定开断能力（额定开断能力（KA或或MVA）；）； 8特殊环境代号。特殊环境代号。电气工程基础第六章 开关电器 电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器 隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备。隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备。它一般只用来关合和开断有电压无负荷的线路它一般只用来关合和开断有电压无负荷的线路，而不能用以开断负荷电流和短路电流，它需，而不能用以开断负荷电流和短路电流，它需要与断路器配合使用，由断路器来完成关合、要与断路器配合使用，由断路器来完成关合、开断任

28、务。开断任务。GN22-12户内户内高压隔离开关高压隔离开关GN30-12户内户内高压隔离开关高压隔离开关GW5-40.5-126高压隔离开关高压隔离开关电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器 1.1.隔离开关用途隔离开关用途 （1）、将停役的电器设备与带电电网）、将停役的电器设备与带电电网隔离，以形成安全的电器设备检修断口，隔离，以形成安全的电器设备检修断口，建立可靠的绝缘回路；建立可靠的绝缘回路；（2）、根据运行需要换接线路以及开）、根据运行需要换接线路以及开断和关合一定长度线路的交流电流和一断和关合一定长度线路的交流电流和一定容量的空载变压器的励磁电流。定容量的空载变压器

29、的励磁电流。电气工程基础第六章电气工程基础第六章 开关电器开关电器 2 对隔离开关的特殊要求对隔离开关的特殊要求 1）、隔离开关在分闸状态时应有明显可见的断）、隔离开关在分闸状态时应有明显可见的断口，使运行人员能明确区分电器是否与电网断开，口，使运行人员能明确区分电器是否与电网断开，但在全封闭式配电装置中除外；但在全封闭式配电装置中除外；（2）、隔离开关断点之间应有足够的距离，可靠）、隔离开关断点之间应有足够的距离，可靠的绝缘，在任何状态下都不能被击穿而引起过电的绝缘，在任何状态下都不能被击穿而引起过电压危及工作人员的安全；压危及工作人员的安全；（3）、具有足够的短路稳定性，包括动稳定和热）、

30、具有足够的短路稳定性，包括动稳定和热稳定。稳定。（4）、隔离开关应结构简单，动作可靠；）、隔离开关应结构简单，动作可靠；（5）、带有接地闸刀的隔离开关应有保证操作顺）、带有接地闸刀的隔离开关应有保证操作顺序的闭锁装置，以供安全检修和检修完成后恢复序的闭锁装置，以供安全检修和检修完成后恢复正常运行。正常运行。电气工程基础第六章 开关电器 3 隔离开关的分类隔离开关的分类 按安装地点的不同，隔离开关可划分为按安装地点的不同，隔离开关可划分为户内、户外两种户内、户外两种; ; 按绝缘支柱的数目，隔离开关可分为单按绝缘支柱的数目，隔离开关可分为单柱式、双柱式和三柱式三种；柱式、双柱式和三柱式三种； 按

31、刀闸运行方式，隔离开关可分为水平按刀闸运行方式，隔离开关可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式四种旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式四种； 按有无接地闸刀，它又可分为带接地刀闸按有无接地闸刀，它又可分为带接地刀闸和不带接地刀闸两种。和不带接地刀闸两种。电气工程基础第六章 开关电器 4 4 隔离开关的典型结构隔离开关的典型结构 （1） 户内隔离开关：户内隔离开关有户内隔离开关：户内隔离开关有三极式和单极式两种，一般为刀闸隔离三极式和单极式两种，一般为刀闸隔离开关开关; ; （2 2）户外隔离开关）户外隔离开关: :户外隔离开关有单户外隔离开关有单柱式、双柱式和三柱式三种。柱式、双柱式和三柱

32、式三种。 电气工程基础第六章 开关电器 GN19-12(C)系列高压隔离开关隔离开关的典型结构隔离开关的典型结构支柱绝缘子静触头操作绝缘子转轴电气工程基础第六章 开关电器 开断状态关合状态电气工程基础第六章 开关电器 关合状态开断状态电气工程基础第六章 开关电器 户外V型隔离开关电气工程基础第六章 开关电器 1 负荷开关的用途负荷开关的用途 负荷开关用于电网中，其主要作用是用于负荷开关用于电网中，其主要作用是用于配电系统中关合、开断正常条件下的电流，并配电系统中关合、开断正常条件下的电流，并能通过规定的异常电流，即负荷开关可以分、能通过规定的异常电流，即负荷开关可以分、合正常的负荷电流和关合短

33、路电流，但不能作合正常的负荷电流和关合短路电流，但不能作为电路中的保护开关，因此它必须与具有开断为电路中的保护开关，因此它必须与具有开断短路电流能力的断路器或熔断器配合使用，一短路电流能力的断路器或熔断器配合使用，一般将负荷开关与高压熔断器相配合，故障电流般将负荷开关与高压熔断器相配合，故障电流的开断由熔断器来完成，负荷开关则负责完成的开断由熔断器来完成，负荷开关则负责完成正常负荷电流的分合操作。正常负荷电流的分合操作。电气工程基础第六章 开关电器 负荷开关的基本要求：负荷开关的基本要求：（1）、负荷开关在分开位置时应有明显可见）、负荷开关在分开位置时应有明显可见的间隙。的间隙。（2）、要能经

34、受尽可能多的开断次数而无需）、要能经受尽可能多的开断次数而无需检修触头和调换灭弧装置的组成元件。检修触头和调换灭弧装置的组成元件。（3）、要能关和短路电流并承受短路电流的）、要能关和短路电流并承受短路电流的发热和电动力的作用。发热和电动力的作用。 电气工程基础第六章 开关电器 2负荷开关的类型负荷开关的类型（1） 产气式负荷开关产气式负荷开关 （2）压气式高压负荷开关）压气式高压负荷开关 （3）真空负荷开关）真空负荷开关 （4）SF6负荷开关负荷开关 FN3-12系列户内系列户内高压负荷开关高压负荷开关FN12-12系列交流系列交流高压负荷高压开关高压负荷高压开关FN18-12系列户系列户内高

35、压负荷开关内高压负荷开关电气工程基础第六章 开关电器 FN5-10FN5-10系列户内高压真空负荷开关及熔系列户内高压真空负荷开关及熔断器组合电器断器组合电器 为能在电力系统发生短路故障时及时切除故障，负荷开关为能在电力系统发生短路故障时及时切除故障，负荷开关必须和熔断器联合应用，由熔断器来判断故障和切除故障。必须和熔断器联合应用，由熔断器来判断故障和切除故障。电气工程基础第六章 开关电器 熔断器作用熔断器作用 熔体工作时串联在被保护回路中，正常情况下工作电流熔体工作时串联在被保护回路中，正常情况下工作电流不应使熔体熔断，当流过熔体的电流超过一定数值（如短路不应使熔体熔断，当流过熔体的电流超过

36、一定数值（如短路电流或过负荷电流）时，熔体会因自身产生的热量而自行熔电流或过负荷电流）时，熔体会因自身产生的热量而自行熔断，从而达到切断电路保护电网和设备的目的。断，从而达到切断电路保护电网和设备的目的。 工作过程工作过程由以下四个阶段组成：由以下四个阶段组成：1）熔断器的熔件因过载和短路而加热到熔化温度；）熔断器的熔件因过载和短路而加热到熔化温度；2）熔件的熔化和气化；）熔件的熔化和气化；3）触头之间的间隙击穿，产生电弧；）触头之间的间隙击穿，产生电弧；4）电弧熄灭，电路被断开。）电弧熄灭，电路被断开。基本要求：基本要求：1）有良好和稳定的导电性能。）有良好和稳定的导电性能。2）有较低的熔点

37、。）有较低的熔点。3）有利于灭弧。）有利于灭弧。电气工程基础第六章 开关电器 2 熔断器特性熔断器特性n时间电流特性时间电流特性 该特性又称为熔体的安秒特性，表示熔体熔化该特性又称为熔体的安秒特性，表示熔体熔化时间与通过电流间的关系时间与通过电流间的关系n最小熔化电流最小熔化电流 最小熔化电流（最小熔化电流（Imin）是熔体熔化必须的最小电是熔体熔化必须的最小电流。流。 3 高压熔断器的典型结构和工作原理高压熔断器的典型结构和工作原理n跌落式熔断器跌落式熔断器n限流式熔断器限流式熔断器 电气工程基础第六章 开关电器RN1型交流型交流高压熔断器高压熔断器RW11-12型户外型户外高压跌落式熔断器

38、高压跌落式熔断器RN2型交流型交流高压熔断器高压熔断器PRW10-12F200A(W) PRW10-12F200A(W) 型跌落式熔断器型跌落式熔断器（带切负荷灭弧装置）（带切负荷灭弧装置）灭弧装置电气工程基础第六章 开关电器 一、GISGIS的定义的定义 全部采用全部采用SF6SF6气体作为绝缘介质，并将所有的气体作为绝缘介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中金属封闭开关设高压电器元件密封在接地金属筒中金属封闭开关设备。它是由备。它是由断路器断路器、母线母线、隔离开关隔离开关、电压互感器电压互感器、电流互感器电流互感器、避雷器避雷器、母线母线、套管等套管等高压电器组高压电器组合而成的

39、高压配电装置，全称为合而成的高压配电装置，全称为gas insulated gas insulated substationsubstation。根据用户不同的主接线要求，通过这。根据用户不同的主接线要求，通过这些元件的有机组合可实现各种电站布置。些元件的有机组合可实现各种电站布置。 电气工程基础第六章 开关电器 电气工程基础第六章 开关电器 二、二、GIS的优越性的优越性 1.GIS较常规变电所占地少，较常规变电所占地少，体积小，重量轻、元体积小，重量轻、元件全部密封不受环境干扰。件全部密封不受环境干扰。 2. 操作机构无油化，具有高度运行可靠性。操作机构无油化，具有高度运行可靠性。 3.

40、维护工作量少、检修周期长维护工作量少、检修周期长 4.采用整块运输，安装方便，周期短，安装费用采用整块运输，安装方便，周期短，安装费用较低。较低。 5.损耗少、噪音低损耗少、噪音低对无线电通信和电视广播干扰对无线电通信和电视广播干扰少少电气工程基础第六章 开关电器 三、三、 全封闭组合电器的缺陷与不足全封闭组合电器的缺陷与不足 1. GIS较常规变电所造价高。较常规变电所造价高。 2. GIS较常规变电所多消耗金属。较常规变电所多消耗金属。 3. 寒冷地区使用需要加热。寒冷地区使用需要加热。 4. 维修比常规变电站困难。维修比常规变电站困难。电气工程基础第六章 开关电器 低压电器可分为配电电器

41、和控制电器两大类。低压电器可分为配电电器和控制电器两大类。 低压配电电器主要用于低压配电系统及动力设备低压配电电器主要用于低压配电系统及动力设备中。包括负荷开关、转换开关、熔断器、断路器。中。包括负荷开关、转换开关、熔断器、断路器。 低压控制电器主要用于自动控制系统中，包括接低压控制电器主要用于自动控制系统中，包括接触器、继电器（时间继电器、热继电器、温度继电触器、继电器（时间继电器、热继电器、温度继电器、漏电继电器）、电阻器（作为电动机的起动、器、漏电继电器）、电阻器（作为电动机的起动、制动及调速用）、主令电器（如行程开关、接近开制动及调速用）、主令电器（如行程开关、接近开关、按钮）。关、按

42、钮）。负荷开关负荷开关开启式开启式负荷开关（负荷开关（HKHK系列系列）（瓷底胶盖负荷开关）（瓷底胶盖负荷开关）v用途：用途：5.5KW5.5KW以下不频繁直接起动交流电机控制、照以下不频繁直接起动交流电机控制、照 明电路、电热回路控制。明电路、电热回路控制。v作用：手动、不频繁带负荷通断电路、短路保护用。作用：手动、不频繁带负荷通断电路、短路保护用。QS电气工程基础第六章 开关电器电气工程基础第六章 开关电器n分类：单相双极、三相三极两种。分类：单相双极、三相三极两种。n结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线 座、静触头、熔丝、出线座及刀

43、片式动触头，工作部座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头，工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。电气工程基础第六章 开关电器 低压断路器（自动空气开关）低压断路器（自动空气开关）v 功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失 压时自动分断电路。压时自动分断电路。v 特点：操作安全，分断能力较高。特点：操作安全，分断能力较高。v 分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式）分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式）v 结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。电气工程

44、基础第六章 开关电器 万能式（万能式（DW系列系列）低压断路器结构图）低压断路器结构图1.天弧罩2.开关本体3.抽屉座4.合闸按钮5.分闸按钮6.智能脱扣器7.摇匀柄插入位置8. 连接/试验/分离指示1.天弧罩2.开关本体3.抽屉座4.合闸按钮5.分闸按钮6.智能脱扣器7.摇匀柄插入位置8. 连接/试验/分离指示电气工程基础第六章 开关电器 塑壳式（塑壳式（DZ5系列系列）低压断路器结构图）低压断路器结构图电气工程基础第六章 开关电器 电磁脱扣器电磁脱扣器热脱扣器热脱扣器接线柱接线柱按钮按钮4自由脱扣器自由脱扣器DZ5DZ52020断路器内部结构断路器内部结构电气工程基础第六章 开关电器 电气

45、工程基础第六章 开关电器 12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图1主触头主触头2自由脱扣器自由脱扣器 3过电流脱扣器过电流脱扣器 4分励脱扣器分励脱扣器5热脱扣器热脱扣器6失压脱扣器失压脱扣器 7按钮按钮电气工程基础第六章 开关电器 电气工程基础第六章 开关电器 电气工程基础第六章 开关电器 （1 1）熔断体）熔断体（4 4）支）支 座（螺栓连接式熔断器除外）座（螺栓连接式熔断器

46、除外）（2 2）填充材料）填充材料（3 3）绝缘管）绝缘管电气工程基础第六章 开关电器 低压熔断器的特点：低压熔断器的特点：特特 点点电气工程基础第六章 开关电器 低压熔断器的用途：低压熔断器的用途：用用 途途低压配电短路保护低压配电短路保护电缆线路过载保护电缆线路过载保护电气工程基础第六章 开关电器 熔断器的选择：熔断器的选择：1 1、据条件确定熔断器类型（环境、负载性质）。、据条件确定熔断器类型（环境、负载性质）。2 2、先定熔体规格，再定熔断器规格。、先定熔体规格，再定熔断器规格。3 3、额定电压、额定电压线路工作电压。线路工作电压。4 4、熔断电流。、熔断电流。电气工程基础第六章 开关

47、电器 继电器继电器v作用：控制、放大、联锁、保护和调节作用：控制、放大、联锁、保护和调节v分类：分类：按用途分按用途分 ：控制和保护继电器：控制和保护继电器 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、 机械式机械式 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力、热量按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力、热量按动作时间分：瞬时、延时继电器按动作时间分：瞬时、延时继电器 电气工程基础第六章 开关电器 1.热继电器热继电器工作原理：工作原理： 利用电流热效应而引起动作。利用电流热效应而引起动作。作用：电动机的过载、断相保护作用：电动机的过载、断相保护

48、型式：双金属片式型式：双金属片式 热敏电阻式热敏电阻式易熔合金式易熔合金式结构：由发热元件、双金属片和结构：由发热元件、双金属片和触头、动作机构、整定电触头、动作机构、整定电流装置、复位按钮等组成。流装置、复位按钮等组成。电气工程基础第六章 开关电器 2.2.电流继电器电流继电器过流电流继电器欠流电流继电器特点：线圈串联在电路中，匝数少，导线粗，阻抗小特点：线圈串联在电路中，匝数少，导线粗，阻抗小根据线圈中电流大小而动作的继电器根据线圈中电流大小而动作的继电器电气工程基础第六章 开关电器 特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细结构：与电流继电器类似结构：与

49、电流继电器类似符号：如图符号：如图3 3、电压继电器、电压继电器根据线圈两端的电压大小而动作的继电器根据线圈两端的电压大小而动作的继电器过电压过电压线圈线圈欠电压欠电压线圈线圈常开常开触点触点常闭常闭触点触点电气工程基础第六章 开关电器 空气阻尼时间继电器空气阻尼时间继电器分类：分类：按构成原理分：电磁式按构成原理分：电磁式 电动式电动式 空气阻尼式空气阻尼式 晶体管式晶体管式 数字式数字式按延时方式分：通电延时型按延时方式分：通电延时型 断电延时型断电延时型 4 4、时间继电器、时间继电器利用电磁原理或机械动作原理，使触点延时闭合、分断。利用电磁原理或机械动作原理，使触点延时闭合、分断。电气

50、工程基础第六章 开关电器 作用：根据速度的大小通断电路作用：根据速度的大小通断电路结构：定子、转子和触头结构：定子、转子和触头原理：与异步电动机类似原理：与异步电动机类似参数：动作转速：参数：动作转速：120r/min120r/min 复位转速：复位转速：100r/min100r/min5 5、速度继电器、速度继电器电气工程基础第六章 开关电器 压力继电器压力继电器光电继电器光电继电器温度继电器温度继电器6 6、其它继电器、其它继电器电气工程基础第六章 开关电器 电磁机构电磁机构将电磁能转换为机械能并带动触头动作。将电磁能转换为机械能并带动触头动作。 v 组成：组成： 线圈，衔铁，铁芯线圈，衔铁，铁芯 v 原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气 隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。 触头系统触头系统通过触头的开合控制电路通、断。通过触头的开合控制电路通、断。v 类型类型 桥式触头，指式触头桥式触头，指式触头v 材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银 质材料制成质材料制成 电气工程基础第六章