常用高压开关设备简介

常用高压开关设备简介

1/7/20231

内容简介1了解常用开关设备的作用、功能、分类2了解常用开关设备主要性能与参数的含义3了解常用开关设备的工作原理第一节高压断路器1用途和结构

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。第一节高压断路器2类型和适用场所（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7.2—40.5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7.2—40.5KV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：第一节高压断路器4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。第一节高压断路器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。第一节高高压断断路器(2)、SF6断路路器的灭弧弧原理SF6断路路器用SF6气体作作为灭弧介介质。SF6气体是是理想的灭灭弧介质，，它具有良良好的热化化学性与强强负电性。。（a）热化化学性，即即SF6气气体有良好好的热传导导特性由于SF6气体有较较高的导热热率，电弧弧燃烧时，，弧心表面面具有很高高的温度梯梯度，冷却却效果显著著，所以电电弧直径比比较小，有有利于灭弧弧。同时SF6在电电弧中热游游离作用强强烈，热分分解充分，，弧心存在在着大量单单体的S、、F及其离离子等，电电弧燃烧过过程中，电电网注入弧弧隙的能量量比空气和和油等作灭灭弧介质的的断路器低低得多。因因此，触头头材料烧损损较少，电电弧也就比比较容易熄熄灭。第一节高高压断断路器（b）SF6气体的的强负电性性就是这种气气体分子或或原子生成成负离子的的倾向性强强。由电弧弧电离所产产生的电子子，被SF6气体和和由它分解解产生的卤卤族分子和和原子强烈烈的吸附，，因而带电电粒子的移移动性显著著降低，并并由于负离离子与正离离子极易复复合还原为为中性分子子和原子。。因此，弧弧隙空间导导电性的消消失过程非非常迅速。。弧隙电导导率很快降降低，从而而促使电弧弧熄灭。第一节高高压断路路器(3)真空断路路器的灭灭弧原理理真空断路路器应用用真空作作为绝缘缘和灭弧弧介质。。断路器器开断时时，电弧弧在真空空灭弧室室触头材材料所产产生的金金属蒸气气中燃烧烧，简称称为真空空电弧。。当开断断真空电电弧时，，由于弧弧柱内外外的压力力与密度度差别都都很大，，所以弧弧柱内的的金属蒸蒸气与带带电质点点会不断断向外扩扩散。弧弧柱内部部处在一一面向外外扩散，，一面处处于电极极不断蒸蒸发出新新质点的的动态平平衡中。。随着电电流减小小，金属属蒸气密密度与带带电质点点的密度度都下降降，最后后在电流流接近零零点时消消失，电电弧随之之熄灭。。此时，，弧柱残残余的质质点继续续向外扩扩散，断断口间的的介质绝绝缘强度度迅速恢恢复，只只要介质质绝缘强强度的恢恢复速度度大于电电压恢复复上升速速度，电电弧最终终熄灭。。第一节高高压断路路器7国国内外知知名断路路器简介介目前世界界上断路路器的生生产主要要集中在在欧洲的的几大生生产厂家家如Siemens、、ABB、Alstom、、Schneider和日本本的几大大公司如如三菱、、东芝、、日立。。上述几几家大公公司产品品集全、、几乎都都能生产产各个电电压等级级的产品品，基本本上代表表了世界界上最先先进技术术水平。。我国的的断路器器生产厂厂家通过过技术引引进和与与外国著著名厂商商的合作作，其中中的5大大著名开开关生产产厂商（（西安开开关厂、、沈阳高高压开关关有限责责任公司司、平顶顶山天鹰鹰集团有有限公司司、上海海华通开开关厂、、北京开开关厂））已经有有生产126——550KV断断路器和和GIS封闭式式组合电电器的能能力。我我公司用用量比较较大的是是户内中中压断路路器（7.2~40.5KV）目前前国内用用得比较较多的是是ABB公司的的HD4、VD4系列列，Siemens公司的的3AH系列，，国产的的ZN12、ZN18、VS1等系系列。第一节高高压断路路器7国内内外知名名断路器器简介（1）ABB公司的的VD4系列户户内真空空断路器器VD4系系列户内内真空断断路器为为ABB厦门开开关有限限公司生生产，该该系列断断路器被被广泛应应用于国国内各种种品牌的的开关柜柜中，主主要分为为固定式式和手车车式两类类。适用用于以下下状况的的开合电电流：短路电流流；负载或空空载线路路电流；；电容器组组，电动动机负载或空空载的发发电机和和变压压器器。第一节高高压断路路器7国内内外知名名断路器器简介（2）ABB公司的的HD4系列户户内SF6断路路器HD4断断路器可可用于三三相交流流40.5KV配电系系统中控控制和保保护线路路，变压压器、电电机、电电缆和电电容器组组等。由由于采用用SF6自能开开断技术术，操作作过程中中不会产产生过电电压，因因此特别别适合于于绝缘薄薄弱的场场合，同同时电路路器主要要金属部部件都进进行了电电镀处理理，可用用于湿热热及盐雾雾较重的的地区。。第一节高高压断路路器7国内内外知名名断路器器简介（2）ABB公司的的HD4系列户户内SF6断路路器HD4断断路器可可用于三三相交流流40.5KV配电系系统中控控制和保保护线路路，变压压器、电电机、电电缆和电电容器组组等。由由于采用用SF6自能开开断技术术，操作作过程中中不会产产生过电电压，因因此特别别适合于于绝缘薄薄弱的场场合，同同时电路路器主要要金属部部件都进进行了电电镀处理理，可用用于湿热热及盐雾雾较重的的地区。。第一节高高压断路路器7国内内外知名名断路器器简介（3）国国产ZN12系列户户内真空空断路器器ZN12户内真空断路器适用于35kV以下三相交流50Hz电力系统中，本断路器来弧室为瓷质结构，采用纵向磁场触头，具有体积小，开断时产生的扩散电弧电流在触头上分布一致，不会出现局部熔融现象，还具有低电弧能量电压（20-200V）及低截流值（4-5A），并配有高可靠性的操作机构。

本断路器结构简单、开断能力强、寿合长、操作功能齐全无爆炸危险、维修简单，适用于发电厂、变电站等配电系统的控制或保护开关，尤其适用于开断重要负荷及频繁操作的场所。

第一节高高压断路路器7国内内外知名名断路器器简介（4）国国产ZN28，ZN28A系列户户内真空空断路器器第二节隔隔离开关1用途和结结构高压隔离开关关主要是用来来隔离高压电电源、以保证证安全检修，，因此其结构构特点是断开开后具有明显显可见的断开开间隙。它的的另一结构特特点是没有专专门的灭弧装装置，因此它它不能带负荷荷操作。但它它允许通断一一定的小电流流，如励磁电电流不大于2A的空载载变压器，充充电电容电流流不大于5A的空载线线路以及电压压互感器回路路等。开关柜柜用的户内隔隔离开关主要要有GN19系列、GN6、GN9系列。隔离开关主要要由导电部分分、绝缘部分分、传动部分分和底座部分分组成。一隔离开关关第二节隔隔离开关2型号号（GB标准准）第二节隔隔离开关3主要技术术参数（1）额定电压。额定电压是是指隔离开关关能承受的正正常工作线电电压。目前，，我国电力系系统中隔离开开关采用的额额定电压等级级为（10KV、、35KV、、66KV、、110KV、220KV、330KV、500KV)。（2）额定电流。额定电流是是指隔离开关关可以长期通通过的工作电电流。隔离开开关长期通过过额定电流时时，其各部分分的发热温度度不超过允许许值。我国规定额定定电流为：200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、、2000、、3150、、4000、、5000、、6300、、8000、、10000、12500、16000、20000A第二节隔隔离开关3主要技术术参数（3）动稳定定电流。隔离离开关在闭合合位置时，所所能通过的最最大短路电流流，称为动稳稳定电流，亦亦称额定峰值值耐受电流，，它表明隔离离开关在冲击击短路电流作作用下，承受受电动力的能能力。这个值值的大小由导导电及绝缘等等部分的机械械强度所决定定（4）热稳定定电流。热稳稳定电流是隔隔离开关在规规定时间内，，允许通过的的最大电流，，它表示隔离离开关承受短短路电流热效效应的能力力。以短路电电流的有效值值表示。隔离离开关的铭牌牌规定一定时时间（1、2、4秒秒）的热稳定定电流。第二节隔隔离开关4常用隔离离开关简介(1)GW4—12~252系系列隔离开关关第二节隔隔离开关4常用隔离离开关简介(1)GW4—12~252系系列隔离开关关第二节隔隔离开关技术参数第二节隔隔离开关4常用隔离离开关简介(1)GN19系列列隔离开关第二节隔隔离开关GN19系列列技术参数第三节高压压负荷开关内容简介1了了解负荷荷开关的作用用、功能、分分类了解负荷开关关的主要性能能与参数的含含义第三节高压压负荷开关1用途和和结构负荷开关的用用途与它的结结构特点是相相对应的，从从结构上看，，负荷开关主主要有两种类类型，一种是是独立安装在在墙上、架构构上的，其结结构类似于隔隔离开关；另另一种是安装装在高压开关关柜中，特别别是采用真空空或SF6气气体的，则更更接近于断路路器。负荷开开关的用途是是包含了这两两种类型的负负荷开关的综综合用途。1）负荷开关关在断开位置置时，像隔离离开关一样有有明显的断开开点，因此可可起电气隔隔离作用。对对于停电的设设备或线路提提供可靠停电电的必要条件件。第三节高压压负荷开关1用途和和结构2）负荷开关关具有简易的的灭弧装置，，因而可分、、合负荷开关关本身额定电电流之内的的负荷电流。。它可用来分分、合一定容容量的变压器器、电容器组组，一定容量量的配电线路路。有的车间间变压器距高高压配电室的的断路器较远远，停电时在在车间变压器器室中看不到到明显的断开开点，往往在在变压器室的的墙上加装一一台高压负荷荷开关，既可可以就近操作作变压器的空空载电流，又又可以提供明明显的断开点点，确保停电电的安全可靠靠。3）配有高压压熔断器的负负荷开关，可可作为断流能能力有限的断断路器使用。。这时负荷开开关本身用于于分、合正常常情况下的负负荷电流，高高压熔断器则则用来切断短短路故障电流流。但这里的的负荷开关多多为真空式或或六氟化硫式式，整个环网网柜体积不大大，最大可带带容量为1250KVA的变压器。。第三节高压压负荷开关2分类负荷开关种类类较多，从使使用环境上分分，有户内式式、户外式；；从灭弧形式式和灭弧介质质上分，有压压气式、产气气式、真空式式、六氟化硫硫式等。对于于10KV高高压用户来来说，老用户户用的多为户户内型压气式式或产气式的的；新用户采采用环网柜，，用的多为六六氟化硫式的的。而10KV架空线线路上用的则则为户外式的的。第三节高压压负荷开关3型号负荷开关的型型号，如FN2—10RS/400，由七个部部分组成。从从左至右：第第一位，是该该设备的名称称，F代表表负荷开关。。第二位，表表示该设备的的使用环境，，W代表户户外，N代表表户内。第三三位，设计序序号。横线后后的第四位代代表该设备的的额定工作电电压，以KV为单位。第第五位表示是是否带高压熔熔断器，用R表示带有熔熔断器，不带带熔断器的就就不注。第六六位是进一步步表明带熔断断器的负荷开开关其熔断器器是装在负荷荷开关的上面面还是下面，，S表示装在在上面，如装装在下面就不不注。第七位位，表示其规规格，即额定定电流，以A为单位。第三节高压压负荷开关4主要技术术参数第三节高压压负荷开关5部分常用用负荷开关技技术数据第四节高压压熔断器1用途和和型号高压熔断器是是一种保护电电器，当系统统或电气设备备发生短路故故障或过负荷荷时，故障电电流或过负荷荷电流使熔体体发热熔断、、切断电源起起到保护作用用。高压熔断器分分为限流和不不限流两类。。户内高压熔熔断器为限流流式熔断器。。高压熔断器的的型号由六部部分组成，从从左起第一位位表示设备名名称，R代表表熔断器；第第二位，使用用环境，N代代表户内型；；第三位，设设计序号，以以数字表示；；第四位（横横线后面），，额定电压，，用数字表示示，单位KV，第五位（（空格后，斜斜线前），熔熔断器的额定定电流。以数数字表示，单单位A；第六六位（斜线后后），熔体的的额定电流，，用数字表示示，单位以A表示。例如：RN1—1020/10代代表：熔断器器户内型；设设计序号为1，额定电压压10KV，，熔断器额定定电流20A，熔体额定定电流10A。第四节高压压熔断器2工作原原理熔断器主要元元件是一种易易于熔断的熔熔断体，简称称熔体，熔体体或熔丝由熔熔点较低的金金属制成，具具有较小截面面或其他结构构的形式，当当通过的电流流达到或超过过一定值时，，由于熔体本本身产生的热热量，使其温温度升高，达达到金属的熔熔点时，熔断断切断电源，，因而完成过过载电流或短短路电流的保保护。为了得得到大的切断断能力和各种种需要的保护护特性，熔体体的设计是一一个重要问题题。熔断器工作包包括以下四个个物理过程：：（1）流过过过载或短路电电流时，熔体体发热以至熔熔化；（2））熔断体气化化，电路开断断；（3）电电路开后的间间隙又被击穿穿，产生电弧弧；（4）电电弧熄灭，熔熔断器的切断断能力决定于于最后一个过过程。熔断器的动作作时间为上述述四个过程的的时间总和。。第四节高压压熔断器3特性（1）安秒特特性熔体熔化时间间与通过电流流值的关系称称为安秒特性。按按照安秒特性性进行熔断的的选择，就可以获得熔熔断器的动作作选择。(2)最小熔熔化电流在通过最小熔熔化电流值时时，熔体必须须熔化，但熔化时间长长（接近于无无穷大）。当当电流大于熔化电流流值时，熔化化时迅速降低低，熔断系数要大于1，其值一般般在2.5以以下，不同同种类用途的熔熔断器可以规规定不同的熔熔断系数。第四节高压压熔断器3特性(3)在熔熔断器中，熔熔断器的温度度与熔体的温温度不一样。。在最小熔断断电流时，由由于发热时间间长，熔断器器管的发热最最为严重。(4)在不同同电流值时，，国家标准对对于熔体的熔熔断时间有规规定，例如，，当电流为熔熔体额定电流流130%时时，熔化时间间大于1小小时；当电流流为额定电流流的200%时，熔化时时间应小于1小时。(5)过电电压。熔断器器工作的物理理过程是：间间隙气化后，，线路开断，，断点间电压压升高，使间间隙击穿，产产生电弧。因因此在熔断器器切断过程中中，有过电压压问题。这种种过电压决定定于线路电流流被切断的情情况以及被打打穿间隙的长长度。第四节高压压熔断器4常用高压压熔断器介绍绍（1）常用用的高压户内内管形限流熔熔断器国产高压管形形熔断器有RN1和RN2两种，都都是户内式充充有石英砂填填料的密封管管熔断器，两两者结构基本本相同，工作作熔体采用焊焊有小锡球的的铜熔丝。利利用“冶金效效应”（锡是是低熔点金属属，过电流时时，锡受热首首先熔化，熔熔液包围铜，，铜锡互相渗渗透，形成熔熔点比较低的的铜锡合金，，使铜丝能在在较低的温度度下熔化）第四节高压压熔断器4常用高压压熔断器介绍绍断器使熔断器能在在较小的故障障或过负荷电电流时动作。。同时熔丝采采用几根熔丝丝并联，使它它们在熔断时时产生几条并并行电弧，使使电弧与填料料的接触面增增大，去游离离加强，加速速电弧的熄灭灭。工作熔体体熔断后，指指示熔体接着着熔断，红色色指示器弹出出。管形熔断器熔熔管剖面图第四节高压压熔断器RN1和RN2型熔断器器规格表第四节高压压熔断器4常用高压压熔断器介绍绍断器（2）户外型型高压熔断器器的结构及工工作原理户外型高压熔熔断器又称为为跌开式熔断断器，俗称跌跌落保险。正正常情况下，，熔管上部的的动触头借助助熔丝张力拉拉紧后，推上上静触头内锁锁紧闭合保持持闭合状态。。当被保护的的变压器或线线路发生故障障时，故障电电流使熔丝熔熔断，在熔管管内产生电弧弧，消弧管在在电弧高温作作用下分解出出大量气体，，使熔管内压压力急剧增大大，气体向外外喷出，形成成对电弧有力力的纵吹，使使电弧迅速拉拉长去游离，，在电流交流流过零时电弧弧熄灭，同时时由于熔丝管管拉力消失，，使锁紧机构构释放，在静静触头的弹力力和自重的作作用下，使熔熔管跌落下来来，电弧被迅迅速拉长，即即有利于灭弧弧，又形成明明显的断开距距离。第四节高高压熔断器器部分RW型型熔断器规规格表9、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。13:13:1913:13:1913:1312/29/20221:13:19PM11、以我独独沈久，，愧君相相见频。。。12月-2213:13:1913:13Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。13:13:1913:13:1913:13Thursday,December29,202213、乍见翻翻疑梦，，相悲各各问年。。。12月-2212月-2213:13:1913:13:19December29,202214、他乡生白白发，旧国国见青山。。。29十二二月20221:13:19下下午13:13:1912月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月221:13下下午午12月月-2213:13December29,202216、行动出成成果，工作作出财富。。。2022/12/2913:13:1913:13:1929December202217、做前，能够够环视四周；；做时，你只只能或者最好好沿着以脚为为起点的射线线向前。。1:13:19下午1:13下下午13:13:1912月-229、没有失失败，只只有暂时时停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多多事情情努力力了未未必有有结果果，但但是不不努力力却什什么改改变也也没有有。。。13:13:1913:13:1913:1312/29/20221:13:19PM11、成功就是日日复一日那一一点点小小努努力的积累。。。12月-2213:13:1913:13Dec-2229-Dec-2212、世间成成事，不不求其绝绝对圆满满，留一一份不足足，可得得无限完完美。。。13:13:2013:13:2013:13Thursday,December29,202213、不知知香积积寺，，数里里入云云峰。。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