电气设备运行与维护-开关电器的运行与维护

内容提要：本项目阐述电力系统的电气一次设备、电气二次设备等基本概念及工作原理。项目名称开关电气设备电气一次设备

在供配电系统中，直接担负生产、运输、分配和使用电能的任务的一次设备包括有：电力变压器高压隔离开关高压负荷开关串联电抗器避雷器电流互感器高压熔断器电压互感器母线电力电缆接地装置高压断路器图1各种类型的高压设备高压断路器是高压电器中最重要的设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备。它具有完善的灭弧装置和高速传动机构，能接通和断开各种情况下高压电路中的电流，用以完成主接线运行方式的改变和尽快切除故障电路。一.高压断路器图2高压断路器

1.高压断路器的用途

控制作用

根据电网运行的需要，将部分电气设备或线路投入或退出运行。

保护作用

在电力线路发生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信号，起动断路器，将故障部分设备或线路从电网中迅速切除，确保电力系统的正常运行。2.对高压断路器的基本要求①工作可靠性要求在正常和故障情况下准确无误地完成关合和开断电路的指令，不能拒动或误动。②具有足够的开断能力

指能够安全切断最大短路电流的能力，这主要取决于灭弧性能，并保证具有足够的热稳定和动稳定。③动作快速

当电路发生故障时，要能快速地切除故障电路。④具有自动重合闸性能

在切除故障后经很短的时间又自动重合闸。⑤结构简单、经济合理

结构简单、尺寸小、重量轻、价格合理。3.断路器的分类

①按电压高低分类

高压断路器和低压断路器。②按安装场所分类

户内式和户外式。③按灭弧介质分类

油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器图3多油断路器图4

少油断路器图5户外真空断路器图6户内真空断路器图7六氟化硫断路器

4.断路器的基本参数1．额定电压（UN）

2．最高工作电压

3.额定电流（ＩN）4．额定开断电流（ＩNbr）5．额定断流容量（SNbr）6．关合电流（iNcl）7．动稳定电流（ies）8．热稳定电流（it）9．全开断（分闸）时间（tkd）10．合闸时间

4.断路器的基本参数

1．额定电压（UN）额定电压是指断路器长时间运行时能承受的正常工作电压。它不仅决定了断路器的绝缘水平，而且在相当程度上决定了断路器的总体尺寸。

2．最高工作电压

由于电网不同地点的电压可能高出额定电压10％左右，故制造厂规定了断路器的最高工作电压。对于220kV及以下设备，其最高工作电压为额定电压的1.15倍；对于330kV的设备，规定为1.1倍。

4.断路器的基本参数

3.额定电流（ＩN）额定电流是指铭牌上标明的断路器可长期通过的工作电流。断路器长期通过额定电流时，各部分的发热温度不会超过允许值。额定电流也决定断路器触头及导电部分的截面。

4．额定开断电流（ＩNbr）

额定开断电流是指断路器在额定电压下能正常开断的最大短路电流的有效值。它表征断路器的开断能力。开断电流与电压有关。当电压不等于额定电压时，断路器能可靠切断的最大短路电流有效值，称为该电压下的开断电流。当电压低于额定电压时，开断电流比额定开断电流有所增大。

4.断路器的基本参数

5．额定断流容量（SNbr）额定断流容量也表征断路器的开断能力。在三相系统中，它和额定开断电流的关系为

式中UN为断路器所在电网的额定电压，ＩNbr为断路器的额定开断电流。

6．关合电流（iNcl）保证断路器能关合短路而不致于发生触头熔焊或其它损伤，所允许接通的最大短路电流。

4.断路器的基本参数

7．动稳定电流（ies）动稳定电流是指断路器在合闸位置时，允许通过的短路电流最大峰值。它表明断路器在冲击短路电流下承受电动力的能力。

8．热稳定电流（it）热稳定电流是指在规定的某一段时间内，允许通过断路器的最大短路电流。热稳定电流表明了断路器承受短路电流热效应的能力。

4.断路器的基本参数9．全开断（分闸）时间（tkd）全开断时间是指断路器接到分闸命令瞬间起到各相电弧完全熄灭为止的时间间隔，它包括断路器固有分闸时间tgf和燃弧时间th，即tkd=tgf+th

断路器固有分闸时间是指断路器接到分闸命令瞬间到各相触头刚刚分离的时间；燃弧时间是指断路器触头分离瞬间到各相电弧完全熄灭的时间。全开断时间tkd是表征断路器开断过程快慢的主要参数。tkd越小，越有利于减小短路电流对电气设备的危害、缩小故障范围、保持电力系统的稳定。如图3-1所示。

4.断路器的基本参数

10．合闸时间合闸时间是指从操动机构接到合闸命令瞬间起到断路器接通为止所需的时间。合闸时间决定于断路器的操动机构及中间传动机构。一般合闸时间大于分闸时间。5.断路器的型号及意义二.真空断路器

真空断路器利用真空度约为10-4Pa（在运行过程中不低于10-2Pa）的高真空作为内绝缘和灭弧介质。真空间隙的气体稀薄，分子的自由行程较大，发生碰撞游离的几率很小。所以，真空击穿产生电弧，是由触头蒸发出来的金属蒸气帮助形成的。随着冶金等技术的不断进步，真空断路器的制造水平不断提高，在60年代制成能开断20kA的真空断路器，70年代制造出开断能力达60～80kA，电压等级为10～35kV的真空断路器，使真空断路器35kV及以下电压等级中处于优势地位。二.真空断路器

真空断路器是由真空灭弧室、绝缘支撑、传动机构、操动机构、机座（框架）等组成，如图3-6所示。导电回路由导电夹、软连接、出线板通过灭弧室两端组成。真空断路器的固定方式不受安装角度限制，即可以水平安装，又可以垂直安装，还可以任意角度安装。二.真空断路器

按真空灭弧室的布置方式可分为落地式和悬挂式两种基本形式，以及这两种方式相结合的综合式和接地箱式。

（1）落地式是将真空灭弧室安装在上方，用绝缘子支持，操动机构设置在底座的下方，上下两部分由传动机构通过绝缘杆连接起来。

落地式优点：传动效率高，分合闸操作时直上直下，传动环节少，摩擦阻力小；稳定性好，操作时振动小；便于操作人员观察和更换灭弧室；产品系列性强，而且容易实现户内外产品的相互交换。

落地式缺点：总体高度较高，操动机构检修不方便。二.真空断路器

（２）悬挂式真空断路器，是将真空灭弧室用绝缘子悬挂在底座框架前方，而操动机构设置在后方（即框架内部），前后两部分用（绝缘传动）杆连接起来。图3-7所示为ZN12-10型断路器外型图，它采用悬挂式结构，真空断路器装在一个手车上，主要由机架、真空灭弧室及传动系统组成。

悬挂式优点：宜用于手车式开关柜。由于操动机构与高电压隔离，便于检修。

悬挂式缺点：总体深度尺寸大，用铁多，质量重；绝缘子承受弯曲力；操作时灭弧室振动大；传动效率不高。因此，悬挂式真空断路器一般只适用于中等电压以下的产品。二.真空断路器特点：体积小、重量轻、噪声小、无可燃物、维护工作量小

真空灭弧室真空断路器的关键元件材料：玻璃或陶瓷1-静导电杆；2-绝缘外壳；3-触头；4-波纹管；5-屏蔽罩；6-动导电杆；7-下端盖；8-上端盖二.真空断路器1-静导电杆；2-绝缘外壳；3-触头；4-波纹管；5-屏蔽罩；6-动导电杆；7-下端盖；8-上端盖

真空灭弧室的外壳是由绝缘筒、两端的金属盖板和波纹管所组成的密封容器。灭弧室内有一对触头，分别焊接在各自的导电杆上，波纹管可以在轴向上自由伸缩。二.真空断路器

（1）外壳。外壳是真空灭弧室的密封容器，它不仅要容纳和支持灭弧室内的各种部件，而且当动、静触头在断开位置时起绝缘作用。因此，整个外壳通常由绝缘材料和金属组成。对外壳的要求首先是气密封要好；其次是要有一定的机械强度；再是有良好的绝缘性能。

（2）波纹管。波纹管既要保证灭弧室完全密封，又要在灭弧室外部操动时使触头作分合运动。常用的波纹管有液压成形和膜片焊接两种形式。所用材料以不锈钢为最好。波纹管的侧壁可在轴向上伸缩，其允许伸缩量决定了灭弧室所能获得的触头最大开距。一般情况下，波纹管的疲劳寿命也决定了灭弧室的机械寿命。二.真空断路器

（3）屏蔽罩。触头周围的屏蔽罩主要是用来吸附燃弧时触头上蒸发的金属蒸气，防止绝缘外壳因金属蒸气的污染而引起绝缘强度降低和绝缘破坏，同时，也有利于熄弧后弧隙介质强度的迅速恢复。屏蔽罩还能起到使灭弧室内部电压均匀分布的作用。在波纹管外面用屏蔽罩，可使波纹管免遭金属蒸气的烧损。屏蔽罩的导热性能越好，其表面冷却电弧的能力也就越好。因此，制造屏蔽罩常用材料为无氧铜、不锈钢和玻璃，铜是最常用的。二.真空断路器

（4）触头。触头是真空灭弧室内最为重要的元件，灭弧室的开断能力和电气寿命主要由触头状况来决定。目前真空灭弧室的触头系统，就接触方式而言，都是对接式的。根据触头开断时灭弧的基本原理的不同，可分为非磁吹触头和磁吹触头两大类。图8ZN28-10系列真空断路器2.真空断路器的操作机构图9CT19型弹簧操动机构储能过程示意图三.油断路器原理：油断路器利用变压器油在电弧高温下分解出大量的氢气进行灭弧。油断路器的缺点：易爆炸、

油泄漏、

维修周期短、污染环境在多油断路器中，油不仅作为绝缘介质，而且还作为灭弧介质，因此用油量多，钢材消耗也多；少油断路器中，油只作为灭弧介质，因此用油量少、体积小、耗用钢材少。四.空气断路器

空气断路器以压缩空气作为灭弧介质。优点：具有灭弧能力强、动作迅速等优点。缺点：结构复杂、工艺要求高、有色金属消耗多。用途：空气断路器用在110KV及以上的电力系统中。图10空气断路器五.SF6断路器

①发展：SF6气体出现于1900年，到1940被用来做电气设备的绝缘介质，现广泛应用在高压开关、变压器、电缆等电气设备中，并雄踞高压开关的主导地位，被国内外公认。②应用范围：10～1000kV等级的电力系统优点：机构简单，操作能量小，机电磨损小等优点，基本做到运行期内无维修。与真空和油开关相比在结构、安全性、耐过电压、使用寿命和价格方面都优越得多。3.SF6气体的特点SF6气体是一种无色、无味、无毒和不可燃且透明的惰性气体，是目前最优良的灭弧介质和绝缘介质。在均匀电场下，其绝缘性是空气的3倍，在4个大气压下，其绝缘性相当于变压器油。SF6气体是电负性气体，其分子和原子具有很强的吸附自由电子的能力，可以大量吸附弧隙中的自由电子，生成负离子。负离子的运动比自由电子慢得多，很容易和正离子复合成中性的分子和原子，大大加快了电流过零时的弧隙介质强度的恢复。图11支柱式SF6断路器的类型SF6断路器采用具有优良的灭弧性能和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质。优点：具有开断能力强、动作快、体积小等优点。缺点：金属消耗多，价格较贵。SF6气体泄露与空气作用生成有毒的低氟化硫，危害人体健康。用途：110KV以上的高压系统。SF6断路器Y布置T布置I布置图12SF6断路器的类型落地罐式落地罐式图13SF6断路器的类型1.隔离开关是一种没有专门灭弧装置的开关设备，在分闸状态有明显可见的断口，在合闸状态能可靠通过正常工作电流和短路故障电流，但不能用其开断正常工作电流和短路故障电流。六.隔离开关图15隔离开关2.隔离开关的主要作用在电力系统中，隔离开关的主要作用有：■隔离电源。在检修电气设备时，为了安全，需要用隔离开关将停电检修的设备与带电运行的设备隔离，形成明显可见的断口。隔离电源是隔离开关的主要用途。■倒闸操作。在双母线接线倒换母线或接通旁路母线时，某些隔离开关可以在“等电位”的情况下进行分、合闸，配合断路器完成改变运行方式的倒闸操作。3.隔离开关的主要作用拉合电压互感器、避雷器电路。拉合母线和直接与母线相连设备的电容电流。拉合激磁电流小于2A的空载变压器拉合电容电流不超过5A的空载线路3.隔离开关的主要参数

隔离开关的技术参数包括下列内容:

（1）额定电压指隔离开关长期运行时所能承受的工作电压。（2）最高工作电压指隔离开关能承受的超过额定电压的最高电压。（3）额定电流指隔离开关可以长期通过的工作电流。（4）热稳定电流指隔离开关在规定的时间内允许通过的最大电流。（5）极限通过电流峰值指隔离开关所能承受的最大瞬时冲击短路电流。4.隔离开关的操作原则

QS应与QF配合使用——满足“隔离开关先通后断”原则停电操作：先断断路器，再断负荷侧隔离开关，最后断电源侧隔离开关送电操作：先合电源侧隔离开关，再合负荷侧隔离开关，最后合断路器（1）按装设地点可分为：屋内式（GN型）和屋外式（GW型）；（2）按绝缘支柱的数目可分为：单柱式、双柱式和三柱式；（3）按极数可分为：单极、双极和三极式；（4）按动触头运动方式可分为：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式、插入式等；（5）按有无接地闸刀可分为：无、单侧有、两侧有三种；（6）按操动机构分为：手动式、电动式、气动式和液压式等。5.隔离开关的分类6.隔离开关型号

GN22系列GN19系列GN2系列GN10系列图16户内隔离开关屋外式GW4系列GW7系列GW5系列GW8系列GW9系列户外式高压隔离开关外形图17户外隔离开关图18隔离开关的分类三极式单极式单柱式双柱式三柱式

导电回路主要由闸刀（动触头）、静触头和接线端等组成。静触头固定在支柱绝缘子上。动触头是每相两条铜制闸刀片，合闸时用弹簧紧紧地夹在静触头两边形成线接触，以保证触头间的接触压力和压缩行程。对额定电流大的隔离开关普遍采用磁锁装置来加强动、静触头间通过短路电流时的接触压力。所谓磁锁装置，就是由装在两闸刀外侧的两片钢片组成，当短路电流沿闸刀流向静触头时，闸刀外侧的两片钢片受磁力的作用互相吸引，增加了两闸刀对静触头的接触压力，从而保证触头对短路电流的稳定性。

7.隔离开关的操作机构作用：操作隔离开关，保证安全；安装防误闭锁装置种类：手动式、电动式、液压式电动机启动---齿轮和蜗杆----涡轮转动---传动杆、拐臂、拉杆---隔离开关触头转动合闸七.高压熔断器作用：切断短路和过载电流，保护电路的安全1.基本知识组成：金属熔体、触头、灭弧装置和绝缘底座。工作原理：当电路发生短路和过载时，熔件被加热而熔断，使电路断开，设备得到保护。

熔件材料:

铅锡合金、铅、锌、铜、银

200ºC327ºC420ºC1080ºC960ºC作用和特点

优点：结构简单、体积小、布置紧凑、使用方便；动作直接，不需要继电保护和二次回路相配合；价格低。

缺点：每次熔断后须停电更换熔件才能再次使用，增加了停电时间；保护特性不稳定，可靠性低；保护选择性不易配合。熔断器按电压等级可分为高压熔断器和低压熔断器。高压熔断器的基本结构

熔断器主要由金属熔件（熔体）、支持熔件的触头、灭弧装置和绝缘底座等部分组成。其中决定其工作特性的主要是熔体和灭弧装置。熔体是熔断器的主要部件。熔体应具备材料熔点低、导电性能好、不易氧化和易于加工等特点。一般选用铅、铅锡合金、锌、铜、银等金属材料。高压熔断器的基本结构

熔断器必须采取措施熄灭熔体熔断时产生的电弧，否则，会引起事故的扩大。熔断器的灭弧措施可分为两类：一类是在熔断器内装有特殊的灭弧介质，如产气纤维管、石英砂等，它利用了吹弧、冷却等灭弧原理；另一类是采用特殊形状的熔体，如上述焊有小锡（铅）球的熔体、变截面的熔体、网孔状的熔体等，其目的在于减小熔体熔断后的金属蒸气量，或者把电弧分成若干串、并联的小电弧，并与石英砂等灭弧介质紧密接触，提高灭弧效果。高压熔断器的工作原理和保护特性

熔断器串联在电路中使用，安装在被保护设备或线路的电源侧。当电路中发生过负荷或短路时，熔体被过负荷或短路电流加热，并在被保护设备的温度未达到破坏其绝缘之前熔断，使电路断开，设备得到了保护。熔体熔化时间的长短，取决于熔体熔点的高低和所通过的电流的大小。熔体材料的熔点越高，熔体熔化就越慢，熔断时间就越长。熔体熔断电流和熔断时间之间呈现反时限特性，即电流越大，熔断时间就越短，其关系曲线称为熔断器的保护特性，也称安秒特性。高压熔断器的工作原理和保护特性

熔断器的工作全过程有以下三个阶段组成：（1）正常工作阶段。（2）过负荷或短路时，熔体升温并导致熔化、气化而开断。（3）熔体熔断气化时发生电弧，又使熔体加速熔化和气化，并将电弧拉长；金属蒸气向四周喷溅并发出爆炸声。熔体熔断产生电弧的同时，也开始了灭弧过程。直到电弧被熄灭，电路才真正被断开。保护特性

按照保护特性选择熔体才能获得熔断器动作的选择性。

所谓选择性，是指当电网中有几级熔断器串联使用时，分别保护各电路中的设备，如果某一设备发生过负荷或短路故障时，应当由保护该设备（离该设备最近，即该设备或线路的主保护）的熔断器熔断，切断电路，即为选择性熔断；如果保护该设备的熔断器不熔断，而由上级熔断器熔断或者断路器跳闸（即该设备或线路的后备保护），即为非选择性熔断。发生非选择性熔断时，扩大停电范围，造成不应有的损失。

高压熔断器按使用地点可分为户内式和户外式。按照是否有限流作用又可分为限流式和非限流式。（1）RN1型。户内管式，充有石英砂，作为电力线路及设备的短路和过负荷保护使用。（2）RN2型。户内管式，充有石英砂，作为电压互感器的短路保护使用。（3）RN5型。户内管式，充有石英砂，是RN1型的改进型，作为电力线路及设备的短路和过负荷保护使用。（4）RN6型。户内管式，充有石英砂，是RN2型的改进型，作为电压互感器的短路保护使用。

高压熔断器按使用地点可分为户内式和户外式。按照是否有限流作用又可分为限流式和非限流式。（5）RW1型。户外式，与负荷开关配合可代替断路器。

RW1-35Z（或60Z）型户外自动重合闸熔断器，具有一次自动重合闸功能。（6）RW3～RW7型。户外自动跌落式，作为电力输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护使用。（7）RW10-10型。户外自动跌落式，包括普通型和防污型两种，作为电力输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护使用，同时亦可作为分、合空载及小负荷电路使用。（8）RW11型。户外自动跌落式，作为电力输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护使用。

高压熔断器按使用地点可分为户内式和户外式。按照是否有限流作用又可分为限流式和非限流式。（9）PRWG1型。户外自动跌落式，作为电力输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护使用，同时亦可作为分、合空载及小负荷电路使用。（10）PRWG3型。户外自动跌落式，作为配电线路和配变压器短路和过负荷保护及隔离电源使用，负荷型还可作分、合1.3倍负荷电流的开关使用。（11）RXW0-35/0.5型、RW10-35/0.5型。户外高压限流式熔断器，作为电压互感器的短路保护使用。（12）RXW0-35/2～10型、RW10-35/2～10型。户外高压限流式熔断器，作为户外用电负荷的短路和过负荷保护使用。

高压熔断器的技术参数（1）熔断器的额定电压。它既是绝缘所允许的电压等级，又是熔断器允许的灭弧电压等级。对于限流式熔断器，不允许降低电压等级使用，以免出现大的过电压。（2）熔断器的额定电流。指一般环境温度（≤40℃）下熔断器壳体载流部分和接触部分允许通过的长期最大工作电流。（3）熔体的额定电流。熔体允许长期通过而不致发生熔断的最大有效电流。该电流可以小于或等于熔断器的额定电流，但不能超过。（4）熔断器的开断电流。熔断器所能正常开断的最大电流。若被开断的电流大于此电流时，有可能导致熔断器损坏，由于电弧不能熄灭引起相间短路。

如图所示为RN5型熔断器，这种熔断器主要由熔管、接触座支柱绝缘子和底座组成。右图为熔体管的结构示意图。熔体管由熔管（瓷管）、端盖、顶盖、陶瓷芯、熔体和石英砂等组成。熔管用滑石陶瓷或高频陶瓷制成，具有较高的机械强度和耐热性能。熔管不仅是灭弧装置的主要组成部分，而且还起着支持和保护熔体的作用。端盖用铜制成，熔体通过端盖与接触座接触组成导电回路。顶盖也用铜制成，用来封闭熔管。充入熔管的石英砂形成大量细小的固体介质狭缝狭沟，对电弧起分割、冷却和表面吸附（带电粒子）作用，同时缝隙内骤增的气体压力也对电弧起强烈的去游离作用，所以电弧被迅速熄灭。

图19

RN型高压熔断器（1）熔件加热到熔化温度（2）熔件的熔化和汽化（3）触头的间隙被击穿产生电弧（4）电弧熄灭，电路被断开2.高压熔断器的工作过程3.熔断器的分类按安装地点分：户内式和户外式。按电压的高低分：高压熔断器和低压熔断器。按灭弧方法分：

磁插式、封闭产气式、封闭填料式和产气吹弧式。按限流特性分：限流式和非限流式RN1-10/400RW10-35/600RW3-10型跌落式熔断器。上静触头和下静触头分别固定在瓷绝缘子的上下端。鸭嘴罩可绕销轴O1转动，合闸时，鸭嘴罩里的抵舌（搭钩）卡住上动触头同时并施加接触压力。一旦熔体熔断，熔管上端的上动触头就失去了熔体的拉力，在销轴弹簧的作用下，绕销轴O2向下转动，脱开鸭嘴罩里的抵舌，熔管在自身重力的作用下绕轴O3转动而跌落。熔管由层卷纸板或环氧玻璃钢制成，两端开口，内壁衬以石棉套，既防止电弧烧伤熔管，还具有吸湿性。熔体熔断后，在电弧高温作用下，熔管内壁分解产生的氢气、二氧化碳等向管的两端喷出，对电弧产生纵吹作用，使其在过零时熄灭。

4.户外高压熔断器

图20RW4-10跌落式熔断器RW10-35型熔断器这种熔断器属于高压限流型，具有体积小、重量轻、灭弧性能好、限流能力强、断流容量大等优点。该型熔断器由熔管、瓷套、紧固法兰以及棒形支持绝缘子等组成。熔管装于瓷套内，熔体放在充满石英砂填料的熔管内，由于灭弧能力强，具有限流作用。图21RXW-35限流熔断器5.限流熔断器

八.高压负荷开关

负荷开关是一种灭弧能力介于隔离开关和断路器之间的开合线路负荷的简易开关电器。负荷开关与隔离开关的主要不同是负荷开关装有简单的灭弧装置，可以接通和断开电路中的负荷电流。但负荷开关的灭弧能力远不如断路器，不能切断短路电流。高压负荷开关常常与高压熔断器串联合用，前者作为操作电器投切电路的正常负荷电流，而由后者作为保护电器开断电路的短路电流及过载电流。高压负荷开关为组合式高压电器，通常由隔离开关、熔断器、热继电器、分励脱扣器及灭弧装置组成。高压负荷开关的分类

（1）按使用地点分为户内型和户外型。（2）按灭弧方式的不同，可以分为产气式、压气式、压缩空气式、油浸式、真空式、SF6式等，近年来，真空式发展很快，在配电网中得到了广泛应用。（3）按是否带熔断器可分为带熔断器和不带熔断器。高压负荷开关型号

型号序列序列含义代号

1：设备名称F—负荷开关；Z—表示真空负荷开关2：使用环境W—户外；N—户内3：设计序号

4：电压等级（单位：kV）

5：操动机构代号有D表示电动操动机构，无D表示手动6:是否带高压熔断器有R表示带熔断器，无R表示不带熔断器7：熔断器的安装位置S，表示熔断器装在开关上端，没S表示装在下端8：额定电流（单位：A）

9：额定开断电流（单位：kA）高压负荷开关结构类型FN5型高压负荷开关FZW型高压真空负荷开关FN7型高压负荷开关图22高压负荷开关图23组合开关=负荷开关＋熔断器2.组合开关互感器的高压绕组与被测电路并联，低压绕组与测量仪表电压线圈并联。电压互感器是利用电磁感应原理工作的，类似于一台降压变压器。由于电压线圈内阻抗很大，电压互感器运行时，相当于一台空载变压器。二次侧不能短路，否则绕组被烧毁。九.电压互感器工作原理图24电压互感器工作原理示意图氧化锌避雷器利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。十.避雷器图25220KV氧化锌避雷器型号Y10W-200/520在电网中可以限制短路电流和高次谐波，维持母线有较高残压。图中所示为母线并联电抗器，作用主要是限制主变低压侧母线短路电流对主变绕组发热冲击。例如：750KV系列，特高压油浸式并联电抗器。十一.电抗器图26电抗器并联电抗器：并联接在高压母线或高压输电线路上。它是一个带间隙铁芯（或空芯）的线性电感线圈，它的铁芯和线圈浸泡在盛有变压器油的油箱中。因此，它是采用油冷却的，外形似变压器的油浸电抗器。图27并联电抗器串联电抗器：串联接在高压电路中。它是一个不带铁芯（空心）的线性电感线圈，串联电抗器的线圈绕在干燥的、表面涂有漆的水泥支柱上，水泥支柱用支柱绝缘子与地绝缘，摆放在室内。因此，它是一个用空气冷却的干式电抗器。图28串联电抗器图29电容器型号BAMH212/-6000-1*3W串联电抗器型号CKDGKL-10-120/415.7-6W十二.10KV电容器成套装置电容器组：用于补偿电力系统感性负载的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗。成套装置中的电抗器可限制合闸涌流和高次谐波。220KV结合滤波器：型号JL-400-5-B8Z高频成套设备的组成之一。与耦合电容器配合使高压强电与高频设备进一步隔离，并抑制其他频率信号的干扰，又能使高频通路的输入阻抗与高频电缆的输入阻抗相匹配，以利于高频信号的传输。图30220KV结合滤波器十三.结合滤波器220KV耦合电容器型号WCC220-5H高频成套设备的组成之一。利用电容元件的通高频阻工频特性，使强电和弱电通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止工频电流进入弱电系统，保证人身安全。带有电压抽取装置的耦合电容器还可抽取工频电压供保护及重合闸使用。图31220KV耦合电容器十四.耦合电容器

十五.高频阻波器线路阻波器是串联在电力输电线上的重要设备，它为利用电力线传送高频保护和载波系统的分流信号构成通道，阻止高频信号向分支线传送，并抑制变电站对载波系统的分流影响，同时正常地传送工频电流。图32220KV高频阻波器型号XZK-1000-1.0/31.5-B5自动重合器与自动分段器

自动重合器与自动分段器均属于配电高自动化高压开关设备在配电网中起着节省投资、缩小故障范围、提高供电可靠性的作用。一、自动重合器自动重合器是一种主要针对瞬时性故障，具有保护和自具控制功能的配电开关设备。它能按照预定的开断和重合顺序在交流电路中进行开断和重合操作，并在其后自动复位和闭锁。所谓自具是指该设备本身具备故障电流检测和操作顺序控制与执行功能，无需附加继电保护装置和提供操作电源。利用重合器可以有效地避免瞬时性故障的影响。2.自动重合器的分类①按绝缘和灭弧介质可分为：油重合器、真空重合器、SF6重合器；②按控制装置可分为：液压控制重合器、电子控制重合器、电子液压混合控制重合器；③按相数可分为：单相重合器和三相重合器；④按安装方式可分为：柱上重合器、地面重合器和地下重合器。3.自动重合器的特点

①具有自身判断电流性质、完成故障检测、执行开合动作、自动恢复初始状态、记忆动作次数、完成合闸闭锁等功能；②具有操作顺序调整，开断和重合特性调整功能；③操作电源可直接取自高压线路或外加低压交流电源；④具有多次重合闸功能，一般为4次分断3次重合，且可以根据需要调整重合次数及重合闸间隔时间；⑤相间故障开断时采用反时限特性，有利于保护与熔断器的配合；⑥开断能力大，可多次重复操作而不检修。4.自动重合器的工作原理

当线路故障时，自动重合器根据自身自动检测到通过重合器回路的电流，按照事先整定的操作顺序及时间间隔进行相应的开断和重合的操作，使线路尽快恢复供电。若故障为瞬时性的，自动重合器完成第一次“分闸→合闸”操作后，若合闸成功，则自动终止后续的“分闸→合闸”操作，并经过一段延时后恢复到原始状态。若故障为永久性的，自动重合器完成预设的“分闸→合闸”循环操作后，则自动闭锁（不能重合），隔离故障区段。此时，需人工排除故障后，再对自动重合器解锁，恢复其正常状态。二、自动分段器

线路自动分段器（简称分段器）即是一种串联于重合器或断路器的负荷侧，用来隔离线路区段的自动开关设备。1.自动分段器的作用原理

当线路发生永久性故障时，它在记忆线路故障出现次数达到整定值后，在无电流情况下自动分闸并闭锁，从而隔离故障区段，使后备保护开关（重合器或断路器）成功地重合其他非故障线路。当线路发生瞬时性故障或故障已被其他设备切除且分段器还未达到预期的记忆次数时，分段器将保持合闸状态，保证线路的正常供电2.自动分段器的分类

自动分段器的类型较多。按其识别故障的原理不同，可分为：过流脉冲计数器型和电压-时间型；按其介质不同，可分为：SF6分段器、真空分段器、油分段器、空气分段器等；按其控制功能不同，可分为：电子控制、液压控制；按其相数不同，可分为：单相式和三相式；按其动作原理不同，可分为：跌落式和重合式。3.自动分段器的特点①只能开断负荷电流，不能开断短路电流，故不能作为主保护开关。②故障是永久性时，分段器记录后备保护开断故障电流次数达到记忆值后自动分闸，隔离故障区段；故障是瞬时性时，则分段器的计数器在故障切除后一定时间内清零复位。③分段器分闸闭锁后，需手动操作复位。④无安秒特性，可与变电站的断路器或线路上的重合器配合使用。⑤分段器在配电网中必须与其他开关设备配合使用，如重合器—分段器配合，断路器—分段器配合；⑥分段器可用于辐射网、环网中。4.重合器与分段器在辐射网中的应用

根据辐射性树状配电网的结构特点，宜采用“电流—时间型”分段器配合重合器进行故障的定位、隔离和恢复非故障线路的供电。

电流—时间型工作原理如图3-23所示，图中FD为分段器，CH为重合器。假定故障发生在A处，CH1、FD1中通过故障电流，CH1自动分闸。若为瞬时故障，CH1自动重合成功恢复送电，FD1没有达到整定次数仍处于合闸状态。若为永久性故障，CH1重合不成功，分闸，CH1再次重合不成功，再次分闸，CH1第三次重合不成功时，跳开，线路失压，FD1达到整定3次计数次数后自动分闸，隔离开故障区域，CH1重合后恢复对外送电。假定故障发生在B点，CH1、CH2、FD4中通过故障电流，由于设定FD4的启动值小于CH2的启动电流值，而CH2的启动电流值小于CH1的启动电流值，CH2的重合闸间隔小于CH1的重合间隔，因此CH2自动分闸。若为瞬时故障，FD4未达到整定次数，仍然处于合闸状态，CH2自动重合成功恢复送电。若为永久性故障，CH2重合不成功，再次分闸，线路失压，CH2第二次重合不成功，跳开，FD4达到整定值自动分闸，隔离故障B点。重合器重合后恢复其余线路供电。通过查阅附录3的附表3-1和附表3-2，户内SN10-10Ⅰ/630高压断路器的额定电压10kV，额定电流630A，额定开断电流16kA，极限通过电流40kA，固有分闸时间0.05s，合闸时间0.2s；GN19-10-630的额定电压10kV，额定电流630A；上述设备参数能满足题目要求，故选择户内SN10-10Ⅰ/630型高压断路器和GN19-10-630型高压隔离开关，并选择与高压断路器配对的CD10型操动机构。十六低压配电屏运行与维护

低压配电屏是按一定的线路方案将低压一、二次电气设备组装而成的一种低压成套配电装置。在低压配电系统中用来控制受电、馈电、照明、电动机及补偿功率因素。一、低压断路器结构：触点系统、灭弧系统、传动系统、自动控制作用：控制作用、短路保护、过负荷保护、失压保护分类：选择型和非选择型2.低压断路器的分类按保护性能分：①非选择型断路器一般为瞬时动作，只作短路保护用；也有长延时动作，只做过负荷保护。②选择型断路器有:两段保护和三段保护两种动作特性组合。两段保护有瞬时和长延时特性的两段组合或长延时和短延时的两段组合两种。三段保护有瞬时、短延时和长延时的三段组合。③智能型断路器的脱扣器动作由微机控制，保护功能更多，选择性更好。3.低压断路器工作原理示意图主触头用于通断主电路，它由带弹簧的跳钩控制通断动作，而跳钩由锁扣锁住或释放。当线路出现短路故障时，其过电流脱扣器动作，将锁扣顶开，从而释放跳钩使主触头断开。同理，如果线路出现过负荷或失电压情况，通过热脱扣器或失电压脱扣器的动作，也使主触头断开。如果按下按钮6或7，使失电压脱扣器或者分励脱扣器动作，则可以实现开关的远距离跳闸。

4.脱扣器（1）分励脱扣器。它用于远距离跳闸（远距离合闸操作可采用电磁铁或电动储能合闸）。（2）欠电压或失电压脱扣器。它用于欠电压或失电压（零压）保护，当电源电压低于定值时自动断开断路器。（3）热脱扣器。它用于线路或设备长时间过负荷保护，当线路电流出现较长时间过载时，金属片受热变形，使断路器跳闸。（4）过电流脱扣器。它用于短路、过负荷保护，当电流大于动作电流时自动断开断路器。分瞬时短路脱扣器和过电流脱扣器（又分长延时和短延时两种）。（5）复式脱扣器。它既有过电流脱扣器又有热脱扣器的功能。

自动开关带有多种脱扣器，能够起到过电流、过载、失压、欠压保护等作用。按断路器中安装的脱扣器种类分有如下五种：DZ10型断路器适用于额定电压为400V（380V）及以下的配电网络中，用来分配电能和电源设备过载、短路和欠电压保护之用。

DZ20型断路器可用于额定电压500V、380V及以下或直流额定电压220V以下，额定电流可至1250A。一般作为配电用，额定电流200A及以下和400A型的断路器亦可作为保护电动机用。DW10系列万能式断路器适用于交流电压380V、直流电压440V的电气线路中，作过载、短路、失压保护以及正常条件下的不频繁转换之用。5.低压断路器全型号的表示和含义各种类型的常用低压隔离开关

低压隔离开关是用于额定电压为0.5kV电力系统中，作为有电压无负载的情况下接通或隔离电源之用。

二、低压隔离开关RTO型熔断器RT0型填料管式熔断器，是一种有“限流”作用的低压熔断器，广泛应用于要求断流能力较高的场合。RM10型密闭管式低压熔断器，过负荷时由于熔片窄部散热较好，过流时往往不在窄部熔断，而是在宽窄之间的斜部熔断。因此根据熔片熔断部位，可判断出故障电流的性质。RM10型熔断器常用低压熔断器三、低压熔断器4.国产低压熔断器全型号的表示和含义

低压成套配电装置一般称为低压配电屏，包括低压配电柜和配电箱，是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的低压成套设备，在低压系统中可作为控制、保护和计量装置。按其结构形式分为固定式和抽屉式两种。目前使用较广的固定式低压配电柜有PGL、GGL、GGD等五、低压成套配电装置新系列低压配电屏的全型号表示和含义低压配电屏GGD型低压配电屏：GGD是国内较新产品，全部采用新型电器部件，具有分断能力强、热稳定性好、接线方案灵活、组合方便、结构新颖及外壳防护等级高等优点。固定式低压开关柜适用于动力和照明配电。PGL型交流低压配电屏：作为发电厂，变电站，厂矿企业的动力配电及照明供电设备使用，适用于额定工作电压不超过380V，额定工作电流1600A及以下的低压配电系统中。PGL型低压配电屏具有结构设计合理、电路配置安全、防护性能好等特点，与老产品相比其分断能力高、动热稳定性好、运行安全可靠。屏面上方有仪表板，为开启式的小门，可装设指示仪表，屏面中段可安装开关的操作机构，屏面下方有门，内有继电器和二次端子排。母线布置在屏顶，闸刀开关，熔断器，低压断路器和电流互感器装在屏后

低压配电屏抽屉式低压开关柜的安装方式为抽出式，每个抽屉为一个功能单元，按一、二次线路方案要求将有关功能单元的抽屉叠装安装在封闭的金属柜体内。这种开关柜适用于三相交流系统中，可作为电动机控制中心的配电和控制装置。

组合式成套变电所又称箱式变电所，这种成套变电所不必建造变压器室和高低压配电室等