高压电气及成套配电装置

高压电气及成套配电装置第一节高压电器相关知识一、电力系统短路基本概念短路——是指电力系统中相与相之间或相与大地之间通过金属导体、电弧或其他较小阻抗连结而形成的非正常状态。短路的基本类型：1）三相短路2）两相短路3）两相接地短路4）单相短路第2页,共72页，2024年2月25日，星期天第一节高压电器相关知识三相短路两相短路单相短路两相接地短路第3页,共72页，2024年2月25日，星期天第一节高压电器相关知识一、电力系统短路基本概念第4页,共72页，2024年2月25日，星期天1、开关电器中电弧的产生与熄灭第一节高压电器相关知识二、高压电器中的电弧

高压电路中开关电器切断电路时，断开的触头之间将会产生电弧。

电弧电流的本质是离子导电，即触头之间的正离子在触头间电场力的作用下向负极运动、负离子和自由电子在触头间电场力的作用下向正极运动而形成的电流。第5页,共72页，2024年2月25日，星期天2、加速电弧熄灭的方法电弧熄灭的条件：游离作用<去游离作用去游离的方式：复合和扩散复合：两个带异号电荷的质点在一起异号电荷中和。扩散：带电质点从弧柱中逸出的现象。第一节高压电器相关知识二、高压电器中的电弧第6页,共72页，2024年2月25日，星期天2、加速电弧熄灭的方法（1）气体吹动电弧利用温度较低的气体吹动电弧，吹动电弧的气流会使电弧温度降低，并带有大量带电质点，从而提高了弧隙的介质击穿电压，使电弧加速熄灭。吹动电弧的方法有：纵向吹和横向吹第一节高压电器相关知识二、高压电器中的电弧第7页,共72页，2024年2月25日，星期天2、加速电弧熄灭的方法(2)拉长电弧采用加快触头间的分离速度等措施，使电弧的长度迅速增长、电弧表面积迅速增大，从而提高触头间的介质击穿强度，加速电弧熄灭。(3)电弧与固体介质接触当电弧与优质固体灭弧介质接触时，固体介质能使电弧迅速冷却，并由于金属蒸气，使触头间的带电质点急剧减少，迅速提高介质击穿电压，达到加速电弧熄灭的目的。第一节高压电器相关知识二、高压电器中的电弧第8页,共72页，2024年2月25日，星期天第二节高压断路器一、用途、类型和主要技术数据1、高压断路器的用途：控制：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：在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信号时，启动断路器跳闸，将故障设备或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分的正常运行。第9页,共72页，2024年2月25日，星期天（1）油断路器：采用绝缘油作为灭弧介质，分为少油断路器和多油断路器。多油断路器中的绝缘油作灭弧介质，还作为触头断开后触头之间的主绝缘以及带电部分与接地外壳之间的主绝缘使用。少油断路器中的绝缘油主要作为灭弧介质使用，而带电部分与地之间的绝缘主要采用瓷瓶或其他有机绝缘材料。第二节高压断路器2、高压断路器的类型一、用途、类型和主要技术数据第10页,共72页，2024年2月25日，星期天户外少油断路器第二节高压断路器柱式多油断路器第11页,共72页，2024年2月25日，星期天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。第二节高压断路器（1）油断路器第12页,共72页，2024年2月25日，星期天（2）真空断路器：是利用真空作为绝缘介质和灭弧介质的。（3）六氟化硫断路器：采用优质绝缘性能和灭弧性能的SF6气体作为灭弧介质。第二节高压断路器2、高压断路器的类型一、用途、类型和主要技术数据第13页,共72页，2024年2月25日，星期天3、高压断路器的主要参数（1）额定电压：高压断路器正常工作时所能承受的电压等级，决定了断路器的绝缘水平。（2）额定电流：在规定的环境温度下，断路器长期允许通过的最大工作电流（有效值）。（3）额定开断电流：在额定电压下断路器能够可靠开断的最大短路电流值。（4）关合电流：保证断路器能可靠关合而又不会发生触头熔焊或其他损伤时，断路器所允许接通的最大短路电流。第二节高压断路器一、用途、类型和主要技术数据第14页,共72页，2024年2月25日，星期天4、断路器型号及含义第二节高压断路器一、用途、类型和主要技术数据例如：ZN4-10/600为室内式真空断路器，设计序号是4，额定电压为10kV，额定电流为600A。第15页,共72页，2024年2月25日，星期天二、真空断路器第二节高压断路器1、真空灭弧室静导电杆上端盖屏蔽罩静触头动触头绝缘外壳密封波纹管下端盖动触头杆第16页,共72页，2024年2月25日，星期天真空断路器的灭弧原理

真空断路器应用真空作为绝缘和灭弧介质。断路器开断时，电弧在真空灭弧室触头材料所产生的金属蒸气中燃烧，简称为真空电弧。当开断真空电弧时，由于弧柱内外的压力与密度差别都很大，所以弧柱内的金属蒸气与带电质点会不断向外扩散。弧柱内部处在一面向外扩散，一面处于电极不断蒸发出新质点的动态平衡中。随着电流减小，金属蒸气密度与带电质点的密度都下降，最后在电流接近零点时消失，电弧随之熄灭。此时，弧柱残余的质点继续向外扩散，断口间的介质绝缘强度迅速恢复，只要介质绝缘强度的恢复速度大于电压恢复上升速度，电弧最终熄灭。二、真空断路器第二节高压断路器第17页,共72页，2024年2月25日，星期天二、真空断路器第二节高压断路器ZN28-10真空断路器示意图第18页,共72页，2024年2月25日，星期天SF6断路器用SF6气体作为灭弧介质。1、SF6气体性质1）SF6气体是一种无色、无味、无毒、不可燃、易液化，对电气设备不腐蚀的气体。2）SF6气体绝缘性和灭弧能力强。3）SF6气体在电弧高温作用下会分解为低氟化物，但在电弧过零值后，又很快再结合成SF6气体。4）SF6气体与水分或其他杂质成分混合后，分解的低氟化物和低氟氧化物有严重腐蚀性。(需有净化系统)5）SF6断路器应该设有气体检漏设备和气体回收装置。三、FS6断路器第二节高压断路器第19页,共72页，2024年2月25日，星期天2、SF6断路器结构（1）分为支柱式和罐式两种。（2）对断路器SF6气体的要求新装SF6断路器投入运行前必须复测气体含水量和漏气率，要求灭弧室的含水量应小于150ppm，其他气室小于250ppm，SF6气体的年漏气量小于1%。运行中SF6断路器应定期测量SF6气体含水量，断路器新装或大修后，每三个月测量一次，待含水量稳定后可每年测量一次。三、FS6断路器第二节高压断路器第20页,共72页，2024年2月25日，星期天四、断路器操动机构1、作用与要求作用：断路器的操动机构，是用来控制断路器跳闸、合闸和维持合闸状态的设备。要求：（1）足够的操作功；（2）较高的可靠性；（3）动作迅速；（4）具有自由脱扣装置。第二节高压断路器第21页,共72页，2024年2月25日，星期天四、断路器操动机构2、操动机构的分类（1）电磁操动机构：是用直流螺管电磁力合闸的操动机构。（2）弹簧储能操动机构：是一种利用合闸弹簧张力合闸的操动机构。（3）液压操动机构：是利用气体压力储存能源，依靠液体压力传递能量进行分合闸的操动机构。第二节高压断路器第22页,共72页，2024年2月25日，星期天3、操动机构型号及含义第二节高压断路器四、断路器操动机构第23页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器第24页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器第25页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器第26页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器3、油断路器巡视检查1）断路器分、合闸指示正确，并与当时实际运行工况相符。2）油断路器不过热。少油断路器示温蜡片不熔化，变色漆不变色，内部无异常声响。3）断路器的油位在正常允许的范围之内，油色透明无碳黑悬浮物。4）无渗、漏油痕迹，放油阀门关闭紧密。5）套管、瓷瓶无裂痕，无放电声和电晕放电。6）引线的连接部位接触良好，无过热。第27页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器3、油断路器巡视检查7）排气装备完好，隔栅完整。8）接地完好。9）断路器环境良好，户外断路器栅栏完好，设备附近无杂草和杂物，防雨帽无鸟窝，配电室的门窗、通风及照明应良好。第28页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器4、SF6断路器巡视检查1）每日定时记录SF6

气体压力和温度。2）断路器各部分及管道无异声及异味，管道夹头正常。3）管道无裂痕，无放电声和电晕放电。4）引线连接部位无过热、引线驰度适中。5）断路器分、合闸指示正确，并与当时实际运行工况相符。6）接地完好。7）环境条件良好，断路器的附近无杂物。第29页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器5、真空断路器巡视检查1）分、合闸指示正确，并与当时实际运行工况相符。2）支持绝缘子无裂痕及放电异声，绝缘杆、撑板、绝缘子洁净。3）真空灭弧室无异常。4）接地完好。5）引线部位无过热、引线驰度适中。第30页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器第31页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器第32页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器第33页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器1）断路器经检修恢复运行，操作前应检查检修中为保证人身安全所设置的措施是否全部拆除，防误操作闭锁装置是否正常。2）长期停运的断路器在重新投入运行前应通过远方控制方式进行2~3次操作，操作无异常后方能投入运行。3）操作前控制回路、辅助回路、控制电源或液压回路均正常、弹簧操动机构已储能，弹簧操动机构合闸后能自动储能。4）操作中应同时监视有关电压、电流，功率等表计的指示及红绿灯的变化，操作把手不应返回太快。9.断路器的操作第34页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器第35页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器3）断路器有下列情形之一者，应申请立即处理：①套管有严重破损和放电现象；②油断路器灭弧室冒烟或内部有异常声响；③油断路器严重漏油，油位器中见不到油面；④SF6气室严重漏气，发出操作闭锁信号；⑤真空断路器出现真空损坏的丝丝声、不能可靠合闸、合闸后声音异常、合闸铁芯上升不返回、分闸脱扣器拒动。⑥断路器动作分闸后，值班人员应立即记录故障发生时间，并立即进行“事故特巡”检查，判断断路器本身有无故障。第36页,共72页，2024年2月25日，星期天五、断路器运行维护第二节高压断路器3）断路器有下列情形之一者，应申请立即处理：⑦断路器对故障分闸强行送电后，无论成功与否，均应对断路器外观进行仔细检查。⑧断路器对故障跳闸时发生拒动，造成越级分闸，在恢复系统送电前，应将发生拒动的断路器脱离系统并保持原状，待查清拒动原因并消除缺陷后方可投入运行。⑨SF6断路器发生意外爆炸或严重漏气等事故，值班人员接近设备要谨慎，尽量选择从“上风”接近设备，必要时要戴防毒面具，穿防护服。第37页,共72页，2024年2月25日，星期天第三节隔离开关一、隔离开关作用、分类和型号1、隔离开关的作用（1）隔离电源（2）倒闸操作（3）拉、合无电流或小电流电路第38页,共72页，2024年2月25日，星期天高压隔离开关允许拉、合以下电路：第三节隔离开关一、隔离开关作用、分类和型号1、隔离开关的作用1）拉、合电压互感器与避雷器回路；2）拉、合母线和直接与母线相连设备的电容电流；3）拉、合励磁电流小于2A的空载变压器；一般电压为35KV，容量为1000KVA及以下变压器；电压为110KV容量为3200KVA及以下变压器。4）拉、合电容电流不超过5A的空载线路：一般电压为10KV，长度为5Km及以下的架空线路；电压为35KV，长度为10Km及以下的架空线路第39页,共72页，2024年2月25日，星期天第三节隔离开关2、隔离开关类型按安装地点分：户内式和户外式按刀闸运动方式分：水平旋转式、垂直旋转式、插入式按每相支柱绝缘子数目分：单柱式、双柱式、三柱式按操作特点分：单极式、三极式按有无接地刀闸分：带接地刀闸、无接地刀闸一、隔离开关作用、分类和型号第40页,共72页，2024年2月25日，星期天N户内型隔离开关操动机构型号及含义如下：隔离开关的型号及含义如下：G隔离开关W户外型设计序号C操作机构Y液压S手动设计序号第三节隔离开关第41页,共72页，2024年2月25日，星期天二、户内式隔离开关第三节隔离开关图3-8GN2-10系列隔离开关示意图第42页,共72页，2024年2月25日，星期天第三节隔离开关三、户外式隔离开关1、GW4—35系列隔离开关GW4—35系列隔离开关额定电压为35kV，额定电流为630~2000A。第43页,共72页，2024年2月25日，星期天第三节隔离开关三、户外式隔离开关2、GW5—35系列隔离开关第44页,共72页，2024年2月25日，星期天四、隔离开关的操动机构隔离开关采用操动机构进行操作，以保证操作安全、可靠，同时也便于在隔离开关与断路器之间安装防止误操作闭锁装置。1、手力式操动机构2、电动操动机构3、液压操动机构第三节隔离开关第45页,共72页，2024年2月25日，星期天隔离开关的操作在操作中误拉、误合隔离开关时的注意事项：1、误合隔离开关时：在合闸时有可能出现电弧，但不准将隔离开关再拉开。因为带负荷拉开隔离开关将造成三相弧光短路事故。2、误拉隔离开关时：在刀片刚要离开固定触头时便发生电弧，这时应立即合上，可以消灭电弧，避免事故。如果已经全部拉开，则不允许将误拉开的隔离开关再合上。第三节隔离开关第46页,共72页，2024年2月25日，星期天第四节高压负荷开关一、高压负荷开关的作用和分类作用：高压负荷开关是高压电路中用于在额定电压下接通或断开负荷电流的专用电器。它虽然有灭弧装置，但灭弧能力较弱，只能切断和接通正常的负荷电流，而不能用来切断短路电流。第47页,共72页，2024年2月25日，星期天一、高压负荷开关的作用和分类按使用场所分：户内式、户外式按灭弧方式分：油浸式、产气式、压气式、真空和SF6负荷开关。第四节高压负荷开关第48页,共72页，2024年2月25日，星期天二、户内式高压负荷开关第四节高压负荷开关FN3-10R/400型高压负荷开关主要由隔离开关和熔断器组成。隔离开关有工作触头和灭弧触头。负荷开关合闸时，灭弧触头先闭合，然后工作触头再闭合。合闸后，工作触头与灭弧触头同时接通，形成并联回路，电流大部分流经工作触头。分闸时，工作触头先断开，然后灭弧触头再断开。第49页,共72页，2024年2月25日，星期天二、户内式高压负荷开关第四节高压负荷开关FN3-10R/400型高压负荷开关第50页,共72页，2024年2月25日，星期天第五节高压熔断器一、高压熔断器的用途和型号用途：在通过短路电流或过载电流时熔断，以保护电路中的电气设备。在3kV~35kV小容量装置中，熔断器可用于保护线路、变压器、电动机及电压互感器等。1）按照安装地点分：户内式、户外式2）按动作特征性分：固定式和自动跌落式3）按工作特性分：有限流作用、无限流作用第51页,共72页，2024年2月25日，星期天第五节高压熔断器第52页,共72页，2024年2月25日，星期天第五节高压熔断器熔断器工作包括以下四个物理过程：（1）流过过载或短路电流时，熔体发热以至熔化；（2）熔断体气化，电路开断；（3）电路开后的间隙又被击穿，产生电弧；（4）电弧熄灭，熔断器的切断能力决定于最后一个过程。熔断器的动作时间为上述四个过程的时间总和。第53页,共72页，2024年2月25日，星期天

（1）安秒特性熔体熔化时间与通过电流值的关系称为安秒特性。按照安秒特性进行熔断的选择，就可以获得熔断器的动作选择。第五节高压熔断器(2)最小熔化电流在通过最小熔化电流值时，熔体必须熔化，但熔化时间长（接近于无穷大）。当电流大于熔化电流值时，熔化时迅速降低，熔断系数要大于1，其值一般在2.5以下，不同种类用途的熔断器可以规定不同的熔断系数。第54页,共72页，2024年2月25日，星期天第五节高压熔断器二、户内式高压熔断器（RN1系列）RN1系列熔断器为限流式有填料高压熔断器。1-熔件管2-静触头座3-接线座4-支柱绝缘子5-底座第55页,共72页，2024年2月25日，星期天第五节高压熔断器三、户外式高压熔断器1、跌落式熔断器RW4-101-上触头2-操作环3-熔管4-下触头5-绝缘子6-安装铁板第56页,共72页，2024年2月25日，星期天跌开式熔断器，俗称跌落保险。正常情况下，熔管上部的动触头借助熔丝张力拉紧后，推上静触头内锁紧闭合保持闭合状态。当被保护的变压器或线路发生故障时，故障电流使熔丝熔断，在熔管内产生电弧，消弧管在电弧高温作用下分解出大量气体，使熔管内压力急剧增大，气体向外喷出，形成对电弧有力的纵吹，使电弧迅速拉长去游离，在电流交流过零时电弧熄灭，同时由于熔丝管拉力消失，使锁紧机构释放，在静触头的弹力和自重的作用下，使熔管跌落下来，电弧被迅速拉长，即有利于灭弧，又形成明显的断开距离。第五节高压熔断器三、户外式高压熔断器1、跌落式熔断器第57页,共72页，2024年2月25日，星期天2、限流式熔断器

RXW-35主要用于保护电压互感器。第五节高压熔断器第58页,共72页，2024年2月25日，星期天第六节高压电容器一、高压电容器用途与型号高压电容器是电力系统的无功电源之一，用于提高电网的功率因数。第59页,共72页，2024年2月25日，星期天第六节高压电容器高压电容器型号及含义如下：第60页,共72页，2024年2月25日，星期天二、高压电容器结构高压电容器主要由出线瓷套管、电容元件组、外壳等组成。第六节高压电容器第61页,共72页，2024年2月25日，星期天三、高压电容器安全运行1、高压电容器运行的一般要求1）电容器应有标出基本参数等内容的制造厂铭牌；2）电容器金属外壳应有明显接地标志，其外壳应与金属架构共同