开关电器原理与应用 20040605课件

开关电器总体介绍

概述开关电器主要用来闭合与开断正常电路和故障电路或用来隔离高压电源的。根据开关电器在电路中担负的任务，可以分为下列几类:

仅用来在正常工作情况下，断开或闭合正常工作电流的开关电器，如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动器等。仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流的开关电器，如高、低压熔断器。既用来断开或闭合正常工作，也用来断开或闭合过负荷电流或短路电流的开关电器，如高压断路器、低压自动空气断路器等。不要求断开或闭合电流，只用来在检修时隔离电压的开关电器，如隔离开关等。高压断路器是电力系统中担负任务最繁重、地位最重要、结构也最复杂的开关电器。对断路器的基本要求是：在各种情况下应具有足够的开断能力、尽可能短的动作时间和高度的工作的可靠性。断路器最重要的任务就是熄灭电弧，所以，各种断路器都有不同结构的灭弧装置，它在很大程度上影响断路器的性能。根据断路器所采用的灭弧介质及作用原理，断路器可分为下列几种类型：油断路器：采用油作为灭弧介质的断路器，现以很少采用。压缩空气断路器：采用压缩空气作为灭弧介质的断路器。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气体作灭弧介质的断路器。真空断路器：利用真空的高介质强度来灭弧的断路器，称真空断路器。高压断路器的分类高压断路器的基本参数

额定电压：是指断路器长期工作的标准线电压。最高工作电压为1.1~1.15UN额定电流：是指额定频率下长期通过断路器且使断路器无损伤、各部部分发热不超过长期工作的最高允许发热温度的电流。其大小决定触头的尺寸结构.额定开断电流：在额定电压下，能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。额定开断容量SbrN＝1.732UNIbrN关合能力：衡量断路器关合短路故障能力的参数为额定关合短路电流。其数值以关合操作时，瞬态电流第一个大半波峰值来表示，一般制造部门对关合短路电流取额定开断电流的2.55倍。短时热电流(也称热稳定电流)：指断路器在合闸位置，在规定的时间内(标准时间为2S，需要大于2S时推荐为4S)能够承受而不发生损坏的电流的有效值。是衡量断路器承受电流热效应能力的参数。峰值耐受电流(也称动稳定电流)：指在规定的使用条件和性能下，断路合闸位置时所能承受而不发生损坏的电流峰值。数值上和额定短路关合电流相等，它反映在了断路器承受由于短路电流产生的电动力的耐受性能。六氟化硫(SF6)断路器

SF6气体的性能和灭弧性能：SF6气体是一无色、无味、无毒、非燃烧性、亦不助燃的非金属化合物，在常温常压下，其密度是空气的五倍。SF6气体虽本身无毒，但在电弧作用下，少量分解物(如SF4)对人体有害，一般需设置吸附剂来吸收，运行中要求对水分和气体进行严格检测，而且要求在通风良好的条件下进行操作。SF6气体的绝缘性能：SF6气体分子量强烈的电负性，很容易捕获电子而形成质量较大、活动性低的负离子，这种负离子在电场中的行程很短，很难积累能量来产生碰撞游离，同时正负离子复合的几率大为增加，因此，在一个大气压下，SF6的绝缘能力超过空气的2倍，3个大气压下其绝缘能力就和变压器油相当。SF6气体的灭弧性能：SF6在电弧作用下接受电能而分解成低氟化合物，但电弧电流过零时，低氟化合物则急速再结合成SF6，故弧隙介质强度恢复过程极快。所以，SF6气体的灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍；此外，电弧弧柱的电导率高、燃弧电压低、弧柱能量小。断路器实物灭弧室支持瓷柱均压环硬引接线发电机出口断路器采用由ABB公司生产的户内型、金属封闭、自冷、水平布置、SF6气体绝缘HEC7型发电机出口断路器。额定工作电压（kV）:22最高工作电压（kV）:24额定电流（A）:22000额定频率（Hz）:50500KV隔离开关GW10-550DW/3150A：单柱垂直伸缩式隔离开关,防污型，单接地，主刀、地刀均采用电动机构（可手动操作）。采用由西电高压开关有限公司生产的隔离开关。500KV隔离开关单柱式隔离开关双柱式隔离开关三柱式隔离开关真空断路器德国ABB的VD4真空断路器

1－上连接端子2－真空灭弧室3－绝缘套筒4－下连接端子5－滚动触头6－触头弹簧7－绝缘连杆8－分闸弹簧9－双臂连杆10－驱动轴11－脱扣机构12－操动机构盒真空灭弧室为什么采用真空断路器真空断路器是在真空容器中利用真空的绝缘和灭弧性能关合和开断电流的设备，因其具有开断能力强、开断时间短、体积小、重量轻、寿命长、适宜频繁操作、不需要经常检修等优点，在配电系统中得到了普遍应用。F-C开关真空泡开关本体高压限流熔断器低压熔断器：瓷插式熔断器，常用的有RC1和RC1A系列。额定电流可在200A以内选择，主要用于500V以下的电路中。螺旋式熔断器，常用的有RL1系列和RLS系列。属于有填充料式RL1系列，额定电流可至200A；RLS系列为快速熔断器，额定电流可至50A，因有填充料，故灭弧性能较强，用于500V以下的低压设备。无填料封管式熔断器，常用的有RT0，NT00、RS0、RS3、NT1、NT2系列。用于短路电流较大的网络和配电装置中，最大电流可至1000A。高压熔断器：户内高压熔断器，常用型号有RN1，RN2两种，均为石英填料封闭管式。RN1型用来保护配电线路和变压器，RN2型用来保护电压互感器。户外高压熔断器，型号常见的为RW9，属半封闭管式，它具有灭弧性能好，断流量大，限流能力强，维护方便，熔体可更换的物点。载熔件(保险扣)高低压熔断器M-PACT型框架断路器1－马达储能单元2－M-PRO保护器3－二次接线端子4－分励脱扣器5－合闸线圈6－欠压脱扣器7－储能手柄10－合分指示11－储能指示12－固定式安装支架8－合/分按钮9－可锁的按钮盖低压开关设备接触器：接触器是用来远距离接通或开断负荷电流，并适用于频繁起动及控制电动机的低压开关，按控制电源不同，可分交流接触器和直流接触器。接触器是根据狭缝熄弧原理(电弧在灭弧片中被拉长和冷却)使电弧熄灭。为了自动控制的需要，接触器除主触头外，还有为实现自动控制而接在控制回路中的辅助触点。低压自动空气开关(简称空气开关)：性能较完善，可以接通和断开负荷电流和短路电流，但不适于频繁操作。自动空气断路器原理铠装式金属封闭开关柜开关柜剖面图开关柜整体上分为四个隔室：A–母线室B–断路器室C–电缆室D–低压室各部件：2–分支母线3–主母线6–接地开关7–CT8–PT10--二次插头11—压力释放板12—活门13—VD4断路器小车14—地刀操作机构16—小车操作丝杠17—主接地母线双D型母线1-母线室隔板2-母线套管3-母线支撑垫4-绝缘罩5-螺母6-垫片7-内六角螺栓8-垫块9-D型主母线10-柜体分支母线压力释放板柜内出现故障电弧时，小室内压力气压升高，由于柜门可靠密封，高压气体将冲开压力释放板。母线室、断路器室、电缆室顶部装有。这是装在PT二次开口三角的消谐电阻！压力释放板电压互感器型号：JDZXR-6C额定电压比：最高工作电压：7.2KV额定容量:0.5级，50VA6p级，100VA电流互感器型号：LZZBJ9额定电流比电源进线柜：4000/5输煤段电源：1500/5电机vd4差动柜：1500/5400/5300/5电机vd4综合柜：400/5300/5200/5厂变vd4差动柜：300/5厂变vd4综合柜：200/5电机FC柜：100/5厂变FC柜：200/5150/5100/5准确度级:0.5级，5p20级零序电流互感器型号：LMZC-0.5额定电流比：50/1A额定容量：1VA准确度级:10p10开关柜的柜面指示带电指示器断路器状态小车开关位置地刀状态状态灯：绿：允许合红：允许分白：未储能开关柜的操作按钮分闸/合闸机械分闸按钮传动杆旋钮操作丝杠孔远方/就地切换电压表切相开关北京四方的保护装置机械分闸的传动机构地刀的三个位置指示地刀操作孔地刀指示冷却风扇（仅进线开关）地刀机械指示低压室断路器室只有手车处于“隔离/试验”位，二次插头才能插上和拔下。手车处于“工作”位，由于机械联锁作用，二次插头被锁定。二次插头未接通之前，断路器仅能进行手动分闸，无法手动合闸（因为合闸闭锁电磁铁未通电）。断路器室只有手车处于“隔离/试验”位，二次插头才能插上和拔下。手车处于“工作”位，由于机械联锁作用，二次插头被锁定。二次插头未接通之前，断路器仅能进行手动分闸，无法手动合闸（因为合闸闭锁电磁铁未通电）。这是二次插头锁定装置电缆室MWD型避雷器的特点：(1)优异的非线性伏安特性；(2)无间隙、无续流；(3)电气设备所受过电压可以降低；(4)通流容量大手车的进退操作对开关手车的操作前，必须检查开关在分闸状态，开关柜门已关好，二次插头插入并卡紧（二次插头有自锁功能）。将手柄插入丝杠机构的插口，顺时针方向转动曲柄，直到转不动为止，这时手车处于工作位反之，处于“试验/隔离”位注意：拔出手柄其间不应转动，以免开关不到位，影响指示与控制活门与手车的连锁断路器手车在向隔离位置摇出时，活门自动关闭，盖住装在母线室和电缆室内静触头，保证操作人员不会触及带电体断路器手车在向工作位置推进中，活门自动打开将手车从隔离位移到维修小车上的操作—打开断路器室的门—拔下二次插头—将维修小车推到开关柜正面，调节工作台的高度，让其定位销对准柜前的定位孔，将维修小车往前一推使定位销顺利插入定位孔，这样维修小车通过锁键与开关柜锁定。—向内侧压滑动把手，解除手车与开关柜的联锁，将手车拉到维修小车上。松开滑动把手，将手车锁定在工作台上。—操作锁键释放杠杆，将维修小车从开关柜前移开。接地开关的操作向下压舌片，露出接地开关驱动轴的端部。将曲柄插入六角形转轴，顺时针方向转动曲柄，合接地开关；反时针方向转动曲柄，断接地开关。转动角度约180°。转动时动作要求连贯。观察接地开关的机械/电气位置指示。EK6接地开关分合弹簧接地软铜线短接桥电缆室门的闭锁电缆室门操作步骤：1、压下电缆室门右上侧操作舌片2、操作接地开关至合闸位置3、用专用钥匙打开电缆室门锁并开启电缆室门4、完成工作后、关闭电缆室门5、操作接地开关至分闸位置接地开关在合闸位，电缆室门才能打开。进线开关电缆室门装有带电强制闭锁装置。注意事项：1、如开关柜不设接地开关，用专用钥匙松开电缆室门锁后，只需压下操作舌片，既可打开电缆室门2、如操作舌片不能压下，说明电缆侧带电，请分析原因，不可强行敲打母线接地小车进线开关的PT小车的操作电缆室手车操作注意事项：1、手车推入柜体时必须使用专用的斜坡导轨2、手动将手车推入到“工作”位置3、手车到位后，插入两侧定位销，定位销插入后应旋转180度，保证可靠定位。这是10针插头！防止误操作的机械闭锁接地开关及断路器均在分闸位置时，手车才能从试验/隔离位置移至工作位置或反向移动。接地开关在合闸位置时，手车不能从试验/隔离位置移至工作位置。只有手车处于试验/隔离位置或移开时，接地开关才能操作。只有手车已正确处于试验/隔离位置或工作位置时，断路器才能进行合闸操作。手车在试验/隔离位置或工作位置而没有控制电压时，断路器不能合闸，仅能手动分闸。手车在工作位置，二次插头被锁定，不能被拔出。VD4真空断路器VD4真空断路器外观机械合闸机械分闸动作计数器分/合闸指示手动储能储能指示滑动把手VD4真空断路器背视环氧树脂材料，免受外界影响和机械的伤害。又叫极柱VD4真空断路器的花瓣式触指特点：接触电阻小散热性能好电场分布均衡断路器的防尘盖白色的防尘盖通电前需取下来咖啡色的防尘盖有散热孔道，可以不取小电流断路器没有防尘盖防尘盖断路器本体结构波纹管1－上连接端子2－真空灭弧室3－绝缘套筒4－下连接端子5－滚动触头6－压力弹簧7－绝缘连杆8－分闸弹簧9－双臂连杆10－驱动轴11－脱扣机构12－操动机构合/分闸动作原理9–储能手柄6–插孔35–棘轮34–传动链33–蜗卷弹簧31–脱扣机构21–凸轮盘20–双臂连杆30–主轴真空灭弧室结构绝缘外壳材料采用高强度的氧化铝陶瓷.灭弧室的内层为金属屏蔽罩,在触头开合过程中电弧产生的金属蒸汽在很短的时间内就可以复合或凝聚在屏蔽罩上,使灭弧室内的绝缘介质强度快速恢复,同时也保护了陶瓷外壳.不锈钢波纹管是灭弧室的关键部件,它使得动触头可以在完全密封的真空灭弧室内运动.动静触头是灭弧室的心脏,采用铜铬合金材料.14真空灭弧原理灭弧室的静态压力极低，约10-3～10-5pa，其绝缘强度很高，电弧很容易熄灭。分闸过程中的高温使触头电极上蒸发出金属蒸汽，从而形成电弧。由于触头上开有螺旋槽，电流曲折路径效应形成的磁场使电弧产生旋转运动，可避免触头表面的局部过热，同时提高开断能力。电弧在电流第一次自然过零时就熄灭，残留的离子、电子和金属蒸汽只需在几分之一毫秒的时间内就可复合或凝聚在触头外面四周的屏蔽罩上，这样灭弧室断口的电解质强度恢复极快。VD4整体性能一览分闸时间：33～45ms合闸时间：55～67ms额定电流：1250/4000A短路开断电流：40KA正常开断寿命：30000次短路开断寿命：50次1min工频耐压：42kV雷电冲击耐压：75kV（峰值）VC真空接触器真空接触器外观真空接触器开断原理接触器的主触头在陶瓷的真空灭弧室中操作，灭弧室中的真空水平高达1.33×10-4Pa。接触器分闸时，真空灭弧室的动、静触头快速地开断。分闸过程中在高温触头之间产生的金属蒸汽使电弧持续到电流第一过零点。在电流过零点时，残留的离子、电子和金属蒸汽迅速凝结使动静触头之间重新建立起很高的电介质强度，维持很高的瞬态恢复电压值。熔断器熔断器电动机FC开关变压器FC开关型号CMFCEF工作电压(kV)7.27.2熔断电流(A)160,250160,200,250VC整体性能一览正常电压：6kV最大电压：7.2kV额定电流：400A熔断器熔体额定电流：160A额定电流下操作次数：250000次接触器保持方式：机械自保持二次部分开关柜的继电器、小开关Q0---真空断路器小车Q30---真空接触器小车QTV---进线PT小车S301---分闸/正常/合闸选择开关（就地电气）S302---远方/就地选择开关S303---投入/退出选择开关S601---电压表切换开关AU---供电模块QE---地刀F1---避雷器FUH---高压熔断器K101---进线综合保护装置K102---电动机综合保护装置K105---电动机（变压器）差动保护装置K108---备自投装置K901---同期装置SM10---储能电源小开关SM30---控制及保护电源小开关SM31---带电闭锁电源小开关SM60---进线PT二次小开关SM61---母线PT二次小开关SM62---母线PT二次小开关SM63---母线PT二次小开关SM90---加热器电源开关SM91---低压室照明小开关SM92---散热风扇电源小开关SM93---加热器电源小开关TA---电流互感器TAN---零序电流互感器UA---电流变送器HL---带电显示器EH1---断路器室加热器（50W）EH2---电缆室加热器（100W）

HG---绿灯（允许合）HR---红灯（允许分）HW---白灯（未储能）HL1---低压室照明灯HLE--地刀状态指示HLQ--开关/接触器状态指示HLT--小车位置指示S1–储能辅助接点S2–合闸闭锁电磁铁辅助接点S3–S5与断路器同步的位置接点K6–与接触器同步的位置接点Y1–合闸闭锁电磁铁Y2–分闸脱扣器Y3–合闸脱扣器K0---防跳继电器K10---事故继电器K100---电流继电器（启动风扇）K107---信号继电器KA1---远方合闸KA2---远方分闸KL---带电闭锁电磁铁S8---断路器小车在试验位S9---断路器小车在运行位S75S---接触器小车在试验位S75I---接触器小车在运行位

电动机（VD4差动）二次图电动机（VD4差动）二次图低压开关柜

MLS低压开关柜外观柜面的指示智能型温度控制仪保护压板电压表两个时间继电器PT闸刀红绿灯合分按钮远方就地切换开关柜内温度控制器电流互感器中性线中线零序电流互感器M-PACT空气断路器外观操作按钮显示窗口机械合闸按钮机械分闸按钮合/分闸指示储能状态指示黄：ok白：未储能M-PRO微处理保护装置机械分合闸钥匙开关位置指示:红：工作位黄：试验位绿：隔离位开关位置锁手柄及储藏孔丝杠操作孔操作按钮显示窗口开关位置锁孔丝杠孔开启旋钮安全挡板锁孔手车摇进摇出操作顺时针摇动手柄，开关向里推进。反之，向外移出。从隔离位推至试验位，大约摇11圈。从试验位推至工作位大约摇22圈。手动储能操作按6下手柄即可完成储能。电动机储能需要2秒。这是储能电机内部结构1-储能电机2-保护装置及二次插头3-二次接线端子4-分闸线圈5-合闸线圈6-欠压脱扣器7-储能手柄10-合分指示11-储能指示内部结构1-断路器位置开关2-延伸导轨3-安全挡板4-二次回路接线端子动静触头灭弧罩M-PRO30保护基本功能：长延时保护短路短延时保护短路瞬时保护接地保护欠电压保护自动/手动复位液晶显示MCC抽屉开关柜外观抽屉操作手柄位置接通位置试验位置抽插位置隔离位置只有当操作手柄转到接通位置后，主开关才允许合分操作主开关合闸后，操作手柄被锁定二次部分中压与低压的连接图主厂房380v进线断路器控制图电气运行及操作注意事项

发电运行部培训教材华润电力（常熟）有限公司

ChinaResourcesPower(Changshu)Co.Ltd.

电气工作人员必须具备下列条件

经医师鉴定，无妨碍工作的病症(体格检查约两年一次)具备必要的电气知识，且按其职务和工作性质，熟悉《电业安全工作规程》(发电厂和变电所电气部分、电力线路部分、热力和机械部分)的有关部分，并经考试合格学会紧急救护法，特别要学会触电急救电力作业是一项危险性很大的工作，电力工作人员除必须掌握安全规程外，要正确地使用各种电工工具才能保障人身和设备安全。正确地使用电工工具的原则：电工所使用的工、器具必须完好无损，发现绝缘部分破损必须立即更换或采取防护措施，不得使用不合格的工具进行工作。电工必须学会检测各类工具的基本标准并要经常对工具进行检查。对特殊带电工作或临近设备带电情况下，必须按安全规程对所使用工具和环境进行特殊处理后方可工作，为防止误碰带电设备，应采取在工具上绕缠有足够长度的绝缘材料、对临近设备采取绝缘等措施。电工工具必须专项专用，不可替代，因此，要求电工必须配有足够的工具种类。正确使用电气工器具万用表一般的万用表基本都具备低压交流电压、直流电压，直流电流和电阻的测量功能。用万用表电压档测量电压来分析和判断故障是测量工作的首选，不行时才考虑使用电流档和电阻档。测量前必须首先选择好测量数据的种类，选好档位，并初步按设备的规范选好量程，再进行测量，若量程不合适，需要切换量程时，必须在万用表不带电情况下进行。严禁用万用表电阻档测量带有电压设备的电阻值。否则将造成被测回路短路、保护装置误动和烧坏万用表。测量工作中要防止电流互感器开路，电压互感器短路。严禁不采取措施直接用万用表测量差动保护的电流回路，以防将互感器二次电流开路或旁路。必须养成万用表使用过后将档位放置的交流最大档的良好习惯。以防下次使用中误用电流档和电阻档。兆欧表(摇表)：摇表的使用必须是在被测设备停电并不可能受其它电源感应而带电的情况下进行。测量前必须按设备的电压等级选择合适的摇表并检查摇表的好坏。6KV及以上级绝缘测试用1000V或2500V摇表，500V及以下级绝缘测试用500V或1000V摇表，发电机测温元件绝缘用250V摇表。测量前后均应对设备进行充分放电，以保障人身和设备安全。摇表线应荡开，摇测时以120转/分的速度均匀摇测，并记录15’’和60’’时的电阻值，计算吸收比。严禁用摇表摇测硅元件的绝缘和正反向电阻。钳形电流表：测量时，被测导应放在钳口中央，钳口两面应清洁干净，保证良好接合。测量前估算好档位，在测量中不允许换档。钳形表不得碰及导线裸露部分，测量时注意头部与带电体的安全距离。测量后将表计放置在电流最大档。高、低压验电器：高压验电器按电压等级分为6~10、20、35、110、220、550KV几种。低压验电器可测量低压交、直流电源，不推荐用带氖灯试电笔来测量直流电压，而应该用万用表或专用直流试电笔。高低压验电器必须按电压等级使用，不能相互替用。测量前必须在带电设备上验证验电器的好坏，高压验电器应经常保持良好状态，置于通风干燥处，并每半年进行一次耐压试验，并有试验标志。接地线：接地线应使用多股软铜线，截面应符合短路电流的要求，不得小于25mm­2，接地线必须编号后使用。使用前应进行详细检查，禁止使用不合规定的导线替代。接地线必须使用线夹固定，严禁用缠绕的方法。装设接地线前必须验证设备确无电压，先接接地端，后接导体端，必须接触良好；拆地线时顺序相反，装、拆接地线必须使用绝缘棒和绝缘手套。绝缘手套、绝缘鞋、绝缘靴等：绝缘鞋为电工必备之物，在现场工作场合必须穿，防止触电。绝缘手套、绝缘靴使用在特定的环境中，如高压系统的倒闸操作、装、拆接地线等，以保证人身安全，手套漏气、破损、受潮或脏污严重时禁止使用。