《城市轨道交通供电技术与应用》-单元2

单元２城市轨道交通供电系统一次设备的结构及原理

２.６高压隔离开关

２.７高压负荷开关

２.８高压熔断器

２.９互感器

２.１０电气主接线上一页返回２.１一次设备概述２.１.１一次设备的概念在电力系统中承担输送、变换和分配电能任务的电路称为主电路，也称为一次电路；用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，称为二次电路。电力系统中的电气设备通常分为一次设备和二次设备两大类。所谓一次设备，是指直接用于接受电能、改变电能电压和分配电能的设备和载流体。二次设备是指对一次设备的工作状态进行控制、保护、监视和测量的一系列低压、弱电设备，又称为辅助设备。一次设备是城市轨道交通供电系统的主体，二次设备是城市轨道交通供电系统安全可靠运行的重要保障，二者缺一不可。下一页返回２.１一次设备概述２.１.２一次设备的分类一次设备的常用分类有以下几种。１.按其在一次回路中的功能分类（１）变换电器。变换电器是指按照电力系统运行的要求改变电路中的电压、电流和频率的电器，如变压器、整流器、电流互感器和电压互感器等。（２）开关电器。开关电器是指按照电力系统运行的要求控制一次回路通断的电器，如断路器、隔离开关和负荷开关等。上一页下一页返回２.１一次设备概述（３）保护电器。保护电器是指按照电力系统运行的要求对系统进行过电流和过电压等保护的电器，如熔断器和避雷器等。（４）补偿电器。补偿电器是指按照电力系统运行的要求补偿电力系统中的无功功率，提高功率因数的电器，如电容器等。（５）组合电器。组合电器是指将上述某几种电器按一定的线路配装成一个整体的电器组合，如高压开关柜、低压成套配电装置和气体绝缘金属封闭组合电器（ＧＩＳ）等。上一页下一页返回２.１一次设备概述２.按照安装地点分类（１）户内式。户内式装在建筑物内，不具有防风、雨、雷、灰尘、露、冰和浓霜等性能。户内式高压电器的工作电压一般在３５ｋＶ及以下的电压等级。（２）户外式。户外式适于安装在露天环境中，能承受风、雨、雷、灰尘、露、冰和浓霜等作用。户外式高压电器的工作电压一般在３５ｋＶ及以上的电压等级。上一页下一页返回２.１一次设备概述３.按照电流制式分类（１）交流电器。交流电器是指工作于三相或单相工频交流制系统的电器，极少数工作在非工频系统。（２）直流电器。直流电器是指工作于直流制系统的电器。对于电气化铁路及城市交通系统，交流电器是交流制电气化铁路及城市地铁供电系统中大量应用的电器；直流电器则是直流制电气化铁路、城市地铁及轻轨交通供电系统中大量应用的电器。上一页下一页返回２.１一次设备概述２.１.３一次设备的基本要求一次设备是城市轨道交通供电系统的主体，设备一旦出现故障会导致停电甚至发生重大安全事故，因此在设计、选择一次设备时应考虑安全、可靠及经济等方面的因素。为此，要满足以下基本要求：（１）设备应具有足够的绝缘强度和载流能力。（２）开关电器应具有足够的开断能力。（３）供测量和保护用的变换电器应符合规定的精度要求。（４）设备应能长期承受工频最高工作电压、短期承受内部过电压和外部过电压的作用而不被击穿。（５）设备在规定的使用环境中能承受一定外界条件的影响并安全可靠地运行。上一页返回２.２变压器２.２.１变压器概述变压器（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）是变电所中最关键的一次设备，它是一种静止的电气设备，通过线圈间的电磁感应，将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种或几种电压等级的交流电能。１.变压器的作用变压器除用于改变电压外，还可用于改变电流、变换阻抗等。２.变压器的分类变压器类型较多，可按变压器的用途、相数、调压方式、绕组形式、绕组绝缘及冷却方式等进行分类。（１）按用途分：电力变压器和特种变压器。下一页返回２.２变压器（２）按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。（３）按调压方式分：有载调压变压器和无载调压变压器。（４）按绕组形式分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器等。（５）按绕组绝缘及冷却方式分：油浸式变压器、干式变压器和充气式变压器等。３.变压器的电路表示文字符号：Ｔ或ＴＭ。图形符号：变压器在电路中的图形符号如图２－１所示。上一页下一页返回２.２变压器２.２.２变压器的基本结构及工作原理１.基本结构变压器虽然种类很多、用途各异，但其基本结构大致相同。最简单的变压器是由一个闭合的软磁铁芯和两个套在铁芯上相互绝缘的绕组构成的，如图２－２所示。通常一侧绕组接交流电源，称为一次绕组（也称原绕组或初级绕组），匝数为Ｎ１；另一侧绕组接负载，称为二次绕组（也称副绕组或次级绕组），匝数为Ｎ２。上一页下一页返回２.２变压器２.基本工作原理变压器是利用电磁感应原理进行工作的，在一次绕组加上交变电压时，一次绕组中就有交流电流ｉ１通过，由于ｉ１的励磁作用，将在铁芯中产生交变的主磁通Φ。由于一、二次绕组绕在同一个铁芯上，所以主磁通同时和一、二次绕组交连。根据法拉第电磁感应定律，此交变的主磁通分别在这两个绕组中产生感应电动势ｅ１和ｅ２。二次绕组在感应电动势ｅ２的作用下可以向负载供电，实现能量的转换。上一页下一页返回２.２变压器２.２.３变压器的铭牌及主要技术参数变压器的主要技术数据一般都标注在变压器的铭牌上。图２－３所示为变压器铭牌示意图，主要包括额定容量、额定电压、额定频率、联结组别以及额定性能数据（阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗）和总重等。２.２.４油浸变压器的结构和各部分功能在城市轨道交通供电系统的主变电所中，主变压器通常采用三相油浸式变压器，如图２－４所示。上一页下一页返回２.２变压器油浸式变压器主要由铁芯、绕组、油箱、调压装置、散热器、油枕、气体继电器、绝缘套管、防爆管等部分组成。２.２.５干式变压器干式变压器是指铁芯和线圈不浸在绝缘液体中的变压器，如图２－６所示。干式变压器不采用液体绝缘，不存在液体泄漏和污染环境的问题。干式变压器结构简单，维护和检修方便，被广泛应用在对安全运行要求较高的场合。许多国家和地区都规定，在高层建筑的地下变电站、地铁、矿井、人流密集的大型商业和社会活动中心等重要场所使用这种变压器。上一页下一页返回２.２变压器１.干式变压器的类型干式变压器通常分为开启式、封闭式和浇注式三种类型。２.干式变压器的型号干式变压器的型号如图２－７所示，其型号含义举例如下：型号ＳＣＺ（Ｂ）１０１０／０.４ｋＶ的干式变压器对应为：三相树脂绝缘，有载调压，低压箔式绕组，设计序号为１０，额定容量为１０ｋＶ·Ａ，额定电压为０.４ｋＶ干式变压器。３.干式变压器的特点随着社会经济的发展，干式变压器在电力系统中取得了迅猛的发展，尤其是在配电／变电所中，干式变压器所占的比例越来越大，其特点如下：上一页下一页返回２.２变压器（１）安全，防火，无污染，可直接运行于负荷中心。（２）采用国内先进技术，机械强度高，抗短路能力强，局部放电小，热稳定性好，可靠性高，使用寿命长。（３）损耗低，噪声小，节能效果明显。（４）散热性能好，过负载能力强，强迫风冷时可提高容量运行。（５）防潮性能好，适于在高湿度和其他恶劣环境中运行。（６）干式变压器配有完善的温度检测和保护系统，可自动检测和巡回显示三相绕组各自的工作温度，可自动启动、停止风机，并有报警、跳闸等功能设置。（７）体积和质量小，安装调试方便。上一页下一页返回２.２变压器（８）不需要吊芯检修，节约占地面积，减少投资。２.２.６变压器的并列运行条件变压器的并列运行是指两台及以上的变压器一、二次绕组的接线端分别并联连接投入运行。为了保证供配电系统的安全、可靠和经济性，并列运行时必须符合以下条件：（１）所有并列变压器的联结组别必须相同，即一次电压和二次电压的相序和相位应分别对应相同，否则不允许并列运行。若两台变压器并列，一台联结组别为Ｙ，ｙｎ０，另一台联结组别为Ｄ，ｙｎ１１，则它们的二次电压出现３０°的相位差，如图２－８所示。这一电位差（ΔＵ）将在两台变压器的二次侧产生一个很大的环流，会导致变压器绕组烧坏。上一页下一页返回２.２变压器（２）所有并列变压器的电压比必须相同，即额定一次电压和额定二次电压必须对应相等，允许差值不得超过±５％。否则将在并列变压器的二次绕组内产生环流，环流将增加变压器的发热，降低变压器的出力，环流过大将引起电能损耗，可能导致绕组过热甚至烧毁。（３）并列变压器的短路电压（阻抗电压）最好相等，允许差值范围为±１０％。如并列运行变压器的阻抗电压不同，会导致阻抗电压较小的变压器过负荷甚至烧毁。（４）并列变压器的容量应尽量相同或相近，其容量之比一般不超过３∶１。如果容量相差悬殊，阻抗电压的条件将得不到满足。并列变压器的容量不同时，可能导致变压器间的环流增大，容易造成小容量的变压器发生过负荷情况。上一页下一页返回２.２变压器２.２.７整流机组整流机组是城市轨道交通牵引变电所最重要的设备，整流变压器与整流器合称为整流机组。其作用是将中压网路３５ｋＶ（或１０ｋＶ）的交流电压降为１１８０Ｖ（或６１０Ｖ）的交流电压，再整流输出１５００Ｖ（或７５０Ｖ）的直流电压，经网上电动隔离开关给接触网供电，实现城轨直流牵引供电。上一页返回２.３电弧２.３.１电弧基本理论１.电弧的概念电弧是一种气体游离放电现象，当开关电器开断电路时，如果电路电压超过１０～２０Ｖ，电流超过８０～１００ｍＡ，触头刚刚分离后，触头之间就会产生强烈的白光，这种现象称为电弧。电弧是开关电器在开断过程中不可避免的现象。电弧的实质是一种气体放电现象。２.电弧的组成电弧由阴极区、阳极区、弧柱区三部分组成，如图２－１２所示。下一页返回２.３电弧３.电弧的特征及危害电弧是开关电器和线路中的一种物理现象，是电流的延续，其特征是：（１）能量集中，发出高温、强光；（２）自持放电，维持电弧稳定燃烧所需电压很低；（３）电弧是一束游离的气体，质轻易变。由于电弧具有上述特征，所以对电力系统和电气设备会造成以下危害：（１）延长了电路的开断时间，使故障对供配电系统造成更大的损坏；上一页下一页返回２.３电弧（２）高温使开关触头变形、熔化，从而导致接触不良甚至损坏；（３）高温可能造成人员灼伤甚至死亡，强光可能损伤人的视力；（４）引起弧光短路，严重时会引起火灾甚至造成爆炸事故。４.电弧的产生与熄灭１）电弧的产生（１）电弧产生的根本原因。产生电弧的根本原因是动、静触头在分断电流时，触头间电场强度很大，使触头本身的电子及触头周围介质中的电子游离而形成电弧。上一页下一页返回２.３电弧（２）开关电弧形成的过程。电弧实际上是空气中的强烈放电现象，它的形成过程是：在开断电路时，动、静触头刚分离时突然解除接触压力，阴极表面立即出现高温炽热点，导致阴极表面温度急剧升高而发射电子，形成热电子发射；由于触头的间隙很小，电压强度很高，使触头内部的电子在强电场作用下被拉出来，形成强电场发射；从阴极表面溢出的电子在强电场作用下加速向阳极运动，在运动过程中不断地与中性质点（原子或分子）发生碰撞，从中性质点中打出一个或多个电子，使中性质点游离，连续不断地碰撞，使气体介质中带电质点大量增加，温度骤然升高，使气体分子游离，形成电子和正离子，同时在外加电压作用下，气体介质被击穿形成电弧。上一页下一页返回２.３电弧２）电弧的熄灭（１）熄灭条件。在电弧产生过程中，游离和去游离是共同存在的两个过程。当游离率等于去游离率时，电弧在间隙稳定燃烧。要使电弧熄灭，必须使电弧中的去游离率大于游离率，即其中离子的消失速率大于离子的产生速率。（２）电弧的去游离方式。电弧的去游离过程包括复合和扩散两种形式。上一页下一页返回２.３电弧２.３.２熄灭电弧的基本方法综合以上分析可以看出，电弧燃烧的过程包含介质的游离和去游离相互矛盾的两方面。要熄灭电弧就要加强介质的去游离和减弱游离。目前，在开关电器中常用的基本灭弧方法有以下几种。１.速拉灭弧法２.冷却灭弧法３.吹弧灭弧法４.短弧灭弧法５.狭沟灭弧法上一页下一页返回２.３电弧６.真空灭弧法７.六氟化硫（ＳＦ６）灭弧法上一页返回２.４高压断路器２.４.１高压断路器的功能高压断路器（文字符号为ＱＦ，图形符号为）又称高压开关，是高压输配电线路中较为重要的一种电气设备。它具有可靠的灭弧装置，因此高压断路器有两个功能：一是控制作用，根据电力系统的运行要求接通或断开工作电路；二是保护作用，即在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护装置发出跳闸信号，启动断路器，将故障部分设备或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分的正常运行。因此，它一般与高压隔离开关配合使用，完成各自不同的功能。高压断路器的种类较多，按使用场合可分为户内式和户外式；按灭弧介质可分为油断路器、真空断路器、空气断路器（也称压缩空气断路器）、六氟化硫断路器等.下一页返回２.４高压断路器目前，压缩空气断路器已基本不使用，多油断路器也属于淘汰产品，但由于少油断路器成本低，能满足小容量供配电系统的运行要求，仍在供配电系统中使用。真空断路器和六氟化硫断路器应用广泛。２.４.２高压断路器的基本结构高压断路器的结构主要包括开断元件、支持绝缘件、传动机构、基座和操动机构五个部分，如图２－１７所示。开断元件是核心，开关设备的控制、保护及安全隔离等方面的任务都由它来完成，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。上一页下一页返回２.４高压断路器２.４.３高压断路器的型号高压断路器的型号表示和含义如图２－１８所示。第一位是产品字母代号：Ｓ—少油断路器；Ｄ—多油断路器；Ｚ—真空断路器；Ｌ—六氟化硫断路器；Ｋ—空气断路器；Ｑ—自产气断路器；Ｃ—磁吹断路器。第二位是装设地点代号：Ｎ—户内式；Ｗ—户外式。第三位是设计序号。第四位是额定电压（或最高工作电压）（ｋＶ）。第五位是补充工作特征标志：Ｇ—改进型；Ｆ—分相操作。第六位是额定电流（Ａ）。第七位是额定开断电流（ｋＡ）。上一页下一页返回２.４高压断路器２.４.４高压断路器的技术参数高压断路器的特性和工作性能可用它的基本参数来表征。１.额定电压ＵＮ（ｋＶ）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（线电压）。我国采用的额定电压等级有３ｋＶ、６ｋＶ、１０ｋＶ、３５ｋＶ、６０ｋＶ、１１０ｋＶ、２２０ｋＶ、３３０ｋＶ、５００ｋＶ、７５０ｋＶ、１０００ｋＶ等。额定电压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和灭弧条件。上一页下一页返回２.４高压断路器２.额定电流ＩＮ（Ａ）额定电流是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，各部分的发热值不会超过允许值。我国采用的额定电流有２００Ａ、４００Ａ、６３０Ａ、１０００Ａ、１２５０Ａ、１６００Ａ、２０００Ａ、２５００Ａ、３１５０Ａ、４０００Ａ、５０００Ａ、６３００Ａ、８０００Ａ、１００００Ａ、１２５００Ａ、１６０００Ａ、２００００Ａ等。额定电流决定了断路器导体、触头等载流部分的尺寸和结构。上一页下一页返回２.４高压断路器３.额定开断电流ＩＮＫ（ｋＡ）额定开断电流是指断路器在额定电压下能够开断的最大短路电流的有效值。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的有效值，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.额定关合电流ＩＮｃｌ（ｋＡ）它是指在额定电压下，断路器能可靠闭合的最大短路电流峰值。它反映断路器关合短路故障的能力，主要取决于断路器灭弧装置的性能、触头构造及操动机构的形式。５.全分闸时间ｔ０（ｓ）６.合闸时间ｔｈｚ（ｓ）７.额定操作顺序上一页下一页返回２.４高压断路器２.４.５高压断路器的基本要求高压断路器在电力系统中承担着非常重要的作用，它不仅能接通和断开负荷电流，还能断开短路电流。因此，对高压断路器的基本要求是：（１）工作可靠。高压断路器应具有足够的机械强度和良好的稳定性，在规定的运行条件下长期可靠地工作，并能正确顺利地执行分、合闸的命令，完成接通或断开电路的任务。（２）具有足够的开断能力。高压断路器必须具有足够强的灭弧能力，不仅能在正常情况下接通或断开电路，而且能在短路的情况下安全可靠地开断规定的短路电流。上一页下一页返回２.４高压断路器（３）具有尽可能短的切断时间。在电路发生短路故障时，短路电流对电气设备和电力系统会造成很大的危害，所以高压短路器应具有足够的开断能力和尽可能短的开断时间。（４）具有自动重合闸性能。在输电线路发生短路故障时，继电保护动作使高压断路器分闸，切断故障电流，经无电流间隔时间后自动重合闸，恢复供电。如果故障仍然存在，高压断路器则立即跳闸，再次切断故障电流，具有与自动重合闸装置配合在短时间内连续切除故障电流的能力。上一页下一页返回２.４高压断路器（５）具有机械性能强和稳定性能好的能力。高压断路器应能承受自身质量和各种操作力的作用，系统发生短路故障时应能承受电动力的作用，以保证断路器具有的稳定性。高压断路器还应具有在各种恶劣气象条件下都能正常工作的能力。（６）结构简单，价格低廉。在满足安全可靠的前提下，高压断路器还应具有结构简单，体积和质量小，价格合理，安装、检修方便等优点。上一页下一页返回２.４高压断路器２.４.６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。油断路器又可分为多油断路器和少油断路器。多油断路器的触头和灭弧系统安置在装有大量绝缘油的油箱中，绝缘油兼有灭弧和绝缘双重功能，因其耗油量大，消耗材料多，现已被淘汰。２.４.７真空断路器所谓真空，是指在给定的空间内绝对压力低于１标准大气压①的气体状态。真空断路器是利用真空作为绝缘和灭弧介质的断路器。上一页下一页返回２.４高压断路器２.４.８高压六氟化硫断路器高压六氟化硫断路器是采用规定压力的、具有优良灭弧性能和绝缘性能的ＳＦ６气体作为灭弧介质和弧隙绝缘介质的断路器。２.４.９直流断路器直流断路器也称为直流快速断路器，是机械式、无极性单极装置，在城市轨道供电系统中，直流断路器应用于牵引变电所整流装置牵引侧以及馈线侧，一般以直流开关柜的形式出现。目前，在城市轨道供电系统中较常见的是瑞士赛雪龙公司生产的ＵＲ系列（额定电流为５００～４０００Ａ）和ＨＰＢ系列（额定电流为４５００Ａ～６０００Ａ）的断路器。上一页返回２.５操动机构２.５.１操动机构的结构及各部分的功能断路器的分、合闸要靠操动机构来实现。根据操动机构的作用，它一般由以下几部分组成。１.能量转换装置能量转换装置的作用是把其他形式的能量转换成机械能，使操动机构按规定目的发生机械运动。这种装置有电磁铁、电动机、液压传动工作缸和压缩空气工作缸等。该装置应能提供足够的操作功用以克服断路器的机械静力矩和短时的电动力矩，保断路器的分、合闸速度。下一页返回２.５操动机构２.传动机构它是操动机构的执行元件，用以改变操作功的大小、方向和位置，使断路器改变工作状态。它多由连杆机构、拐臂、拉杆、油气管道等元件组成。要求它的机械惯性小，传动速度大，能量损失少，动作准确、可靠。３.保持与脱扣机构既可使断路器可靠地保持在合闸位置，又可迅速解除合闸位置，使断路器进入自由分闸状态的装置称为保持与脱扣机构。保持机构多由动作灵活的机械卡销组成。脱扣机构多由连杆机构组成，如四连杆等。不同的操动机构有不同形式的保持与脱扣机构，但都应稳定可靠、动作灵活。脱扣机构失灵将使断路器拒绝分闸或误分闸，并造成严重后果。上一页下一页返回２.５操动机构脱扣机构的自由脱扣是指不论合闸做功元件处在何种位置（如断路器处在合闸过程中），只要分闸做功元件启动，机构都应使断路器可靠分闸。４.控制系统操动机构的控制系统有电控、气控和油控等类型，用于实现对断路器的远距离控制，保持或释放操作功。５.缓冲装置缓冲装置用于吸收做功元件完成分、合闸操作后剩余的操作功，使机构免受机械冲击。缓冲装置应有较短的复位时间，以便为下次动作做好准备。缓冲装置有弹簧缓冲器、橡皮缓冲器、油气缓冲器等。上一页下一页返回２.５操动机构６.闭锁装置闭锁装置的作用在于防止断路器的误操作和误动作，如位置闭锁（弹簧储能不符合要求时机构拒动）、高压力与低压力闭锁（指油、气压力不符合要求时机构拒动）等。２.５.２操动机构的基本要求操动机构是断路器的组成部分，它对断路器的工作性能和可靠性起着极为重要的作用。２.５.３操动机构的类型及特点根据操作能源的能量形式，操动机构可分为手动操动机构、电磁操动机构、电动机操动机构、弹簧操动机构、气动操动机构和液压操动机构等类型。上一页下一页返回２.５操动机构２.５.４电磁操动机构下面以广泛应用于１０ｋＶ和３５ｋＶ断路器的ＣＤ１０型电磁操动机构为例，介绍电磁操动机构的基本结构和动作原理。ＣＤ１０型电磁操动机构能手动和远距离控制分闸和合闸，适于实现自动化，但它需直流操作电源。它主要由做功元件、连杆系统、分合闸装置和缓冲法兰等部分组成。图２－３１所示为ＣＤ１０型电磁操动机构的结构示意图，图２－３２所示为ＣＤ１０型电磁操动机构的传动原理示意图。上一页返回２.６高压隔离开关２.６.１高压隔离开关的作用在电力系统中，高压隔离开关的作用体现在以下几个方面：（１）隔离高压电源。利用隔离开关断口的可靠绝缘能力，使需要检修或分段的线路与带电线路相互隔离，以确保检修工作的安全。（２）隔离开关与断路器配合进行倒闸操作。与断路器配合进行倒闸操作，使有关电气设备按需要在运行、备用及检修三种状态间切换。下一页返回２.６高压隔离开关（３）关合小电流。分合电压互感器、避雷器电路和空负荷母线；分合励磁电流不超过２Ａ的空负荷变压器；分合电容电流不超过５Ａ的空负荷线路。２.６.２高压隔离开关的基本结构高压隔离开关的基本结构如图２－３３所示，主要包括导电部分、绝缘部分、传动机构、操动机构和支持底座，其各组成结构的功能如下：导电部分：主要是关合和断开电路，包括触头、闸刀和接线座。绝缘部分：主要起绝缘作用，包括支持绝缘子和操作绝缘子。上一页下一页返回２.６高压隔离开关传动机构：它与操动机构连接，完成高压隔离开关的分、合闸动作，包括拐臂、连杆和轴齿等。操动机构：通过手动、电动、气动和液压向高压隔离开关的动作提供能源。支持底座：固定高压隔离开关。２.６.３高压隔离开关的分类高压隔离开关种类有很多，按不同的分类方法可分为以下几种。（１）按装设地点，可分为户内式和户外式。（２）按绝缘支柱数目，可分为柱式、双柱式和三柱式。（３）按动触头的运动方式，可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式等。上一页下一页返回２.６高压隔离开关（４）按有无接地闸刀，可分为有接地闸刀和无接地闸刀。（５）按配用的操动机构，可分为手动式、电动式、气动式和液压式等。（６）按极数，可分为单极、双极和三极。（７）按安装方式，可分为平装式和套管式等。２.６.４高压隔离开关的型号高压隔离开关的型号如图２－３４所示。上一页下一页返回２.６高压隔离开关直流馈线隔离开关安装在变电所室内或室外接触网钢柱上，应用于城市轨道交通供电系统的牵引变电所直流馈线侧。电压等级为ＤＣ１５００Ｖ或者ＤＣ７５０Ｖ。直流馈线隔离开关是由线接触的，由底座、支持瓷瓶、静触头、闸刀、操作瓷瓶和转轴等构成２.６.６１０ｋＶ高压隔离开关１０ｋＶ高压隔离开关型号较多，常用的有户内式和户外式。２.６.７隔离开关倒闸操作注意事项电气设备由于周期性检查、试验或处理事故等原因，需操作断路器、隔离开关等来改变电气设备的运行状态，这种将设备由一种状态转变为另一种状态的过程叫倒闸，所进行的操作叫倒闸操作上一页下一页返回２.６高压隔离开关。由于隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不能带负荷操作，操作时必须注意以下事项：（１）停电时，从负荷侧开始，先分断负荷侧开关，后分断电源侧开关；送电时，先合电源侧开关，后合负荷侧开关。这样使开合的电流最小，万一发生操作失误，可以将影响降到最小。（２）隔离开关与断路器串联分闸时，应先分断断路器，后分断隔离开关；合闸时，先合隔离开关，后合断路器。（３）隔离开关与断路器并联分闸时，先分断隔离开关，再分断断路器；合闸时，先合断路器，再合隔离开关。（４）隔离开关带接地刀闸时，送电时应先分断接地闸刀，后合主刀闸；停电时应先分断主刀闸，后合接地闸刀。否则易造成接地短路。上一页下一页返回２.６高压隔离开关（５）在断路器和电动隔离开关的自动控制电路中，必须设置触点闭锁，使电路满足上述要求，确保隔离开关不带负荷工作，保证操作安全。（６）合上隔离开关时的操作。无论用手动传动装置或用绝缘操作杆操作，均必须迅速果断，但在合闸终了时用力不可过猛，以免损坏设备，使机构变形、瓷瓶破裂等。合好后应使隔离开关完全进入固定触头，并检查接触的严密性。（７）拉开隔离开关时的操作。开始时应慢而谨慎，当刀片刚要离开固定触头时应迅速。拉开隔离开关后，应检查确认隔离开关每相确实已在断开位置，并应使刀片尽量拉到位。上一页下一页返回２.６高压隔离开关（８）若发生误合隔离开关，也不得将隔离开关再拉开，因为带负荷拉开隔离开关将造成三相弧光短路事故。如果隔离开关已经全部拉开，则绝不允许将误拉的隔离开关再合上。如果是单极隔离开关，操作一相后发现误拉，对其他两相则不允许继续操作。上一页返回２.７高压负荷开关２.７.１高压负荷开关的分类（１）按使用地点，分为户内式和户外式。（２）按灭弧介质及作用原理，可分为产气式、压气式、压缩空气式、油浸式、真空式和六氟化硫式等。（３）按是否带熔断器，可分为带熔断器式和不带熔断器式。２.７.２高压负荷开关的型号高压负荷开关的型号如图２－３８所示。下一页返回２.７高压负荷开关２.７.３高压负荷开关的结构特点图２－３９所示为ＦＮ３－１０ＲＴ型高压负荷开关的结构示意图，高压负荷开关的结构与高压隔离开关类似。从图２－３９中可以看到，高压负荷开关的上半部分很像一般高压隔离开关，实际上它就是在高压隔离开关基础上加一个简单的灭弧装置。高负荷开关上端的绝缘子就是一个压气式灭弧室，它不仅起支持绝缘子的作用，而且内部是一个气缸，其中装有由操动机构主轴传动的活塞，如图２－４０所示，其功能如打气筒。当负荷开关分闸时，在闸刀一端的弧动触头与绝缘喷嘴内的弧静触头之间产生电弧。分闸时主轴转动带动活塞，压缩气缸内的空气，使之从喷嘴往外吹弧，使电弧迅速熄灭。同时，其外形与户内式隔离开关相似，也具有明显的断开间隙，因此，它同时具有隔离开关的作用。上一页下一页返回２.７高压负荷开关２.７.４对高压负荷开关的要求基于高压负荷开关的工作特点，其结构应满足以下要求：（１）要有明显可见的间隙。高压负荷开关在分闸位置时要有明显可见的间隙，这样在高压负荷开关前面就无须串联隔离开关，在检修电气设备时，只要开断高压负荷开关即可。（２）要能经受多次的开断。高压负荷开关要能经受尽可能多的开断次数，而无须检修触头和调换灭弧室装置的组成元件。（３）要能关合短路电流。高压负荷开关虽然不要求开断短路电流，但要能关合短路电流，并承受短路电流的动稳定性和热稳定性的要求。上一页返回２.８高压熔断器２.８.１高压熔断器的功能及特点高压熔断器（文字符号为ＦＵ，图形符号为）俗称保险，是一种应用极广的开断电器，也是最早使用、结构最为简单的保护电器，主要用于线路、电力变压器、电压互感器、电容器组和电动机等设备的短路及过载保护。其主要功能是对线路及电力变压器等电气设备的短路及过负荷保护。其特点是结构简单、体积和质量小、布置紧凑、价格低廉、使用方便、动作直接、不需要继电保护和二次回路相配合，在电力系统中得到广泛的应用。下一页返回２.８高压熔断器２.８.２高压熔断器的分类及型号１.高压熔断器的分类高压熔断器常用的分类方法有以下几种：（１）按安装地点，可分为户外式（Ｗ）和户内式（Ｎ）。（２）按灭弧方法，可分为产气纵吹式、封闭填料式（Ｔ）、封闭产气式（Ｍ）和瓷插式（Ｃ）。（３）按限流特性，分为限流式和非限流式。限流式熔断器能在短路电流达到最大值前使电弧熄灭，使短路电流迅速减到零，因而开断能力较大，其额定最大开断电流为６.３～１００.０ｋＡ；非限流式熔断器熄弧能力较差，电弧可能要延续几个周期才能熄灭，其额定最大开断电流在２０ｋＡ以下。上一页下一页返回２.８高压熔断器２.高压熔断器的型号高压熔断器的型号如图２－４２所示。２.８.３高压熔断器的基本结构和各部分功能高压熔断器主要由熔体、填充物、熔体管、熔断指示器、金属触头及触头座、支持绝缘子及底座等构成。２.８.４高压熔断器的原理及特性高压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，从而使设备得到保护。上一页下一页返回２.８高压熔断器熔体熔化时间的长短取决于熔体熔点的高低和所通过电流的大小。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，也称为安秒特性，如图２－４３所示。２.８.５户内式高压熔断器户内式高压熔断器全部是限流式熔断器。以ＲＮ１型为典型代表的设计序号为奇数系列的熔断器，用于３～３５ｋＶ输电线路和电气设备的过载和短路保护；以ＲＮ２型为代表的设计序号为偶数系列的熔断器，用于３～３５ｋＶ电压互感器的过载及短路保护。上一页下一页返回２.８高压熔断器２.８.６户外式高压熔断器户外式高压熔断器常用的有ＲＷ系列。ＲＷ系列熔断器又称为跌落式熔断器，如图２－４５所示，广泛应用于１０ｋＶ架空配电线路的支线及用户进线处、３５ｋＶ·Ａ以下容量的配电变压器一次侧以及电力电容器等设备，作为过负荷或短路保护和进行系统、设备投切操作用。当短路电流通过电路使熔体熔断时，熔管内产生电弧，在电弧高温作用下产生大量的气体，对电弧形成纵吹，使电弧熄灭。同时，上动触头因熔体熔断，张力消失，熔管以下静触头为支点，依靠自身质量向下翻转跌落，形成明显的断开点，切断故障。上一页返回２.９互感器２.９.１互感器概述互感器是电流互感器和电压互感器的统称。它们实质上是一种特殊的变压器，又称仪用变压器或测量互感器，是根据变压器的变压、变流原理将一次电量（电压、电流）转变为相同类型的二次电量的电器，在城市轨道交通供配电系统中起到了非常重要的作用。２.９.２电流互感器电流互感器简称ＣＴ，文字符号为ＴＡ，是变换电流的设备。１.电流互感器的分类电流互感器的类型很多，其分类方法如下：（１）按安装地点分类，可分为户内式、户外式和装入式。下一页返回２.９互感器（２）按安装方法分类，可分为穿墙式和支持式。（３）按绝缘分类，可分为干式、浇注式和油浸式等。（４）按一次绕组匝数分类，可分为单匝式和多匝式。（５）按电流互感器的工作原理分类，可分为电磁式、电容式、光电式和无线电式。２.电流互感器的基本结构和工作原理电流互感器的基本结构和工作原理如图２－４７所示，它由一次绕组、铁芯、二次绕组组成。电流互感器的工作原理和变压器相似，但电流互感器一次绕组的电流完全取决于被测电路的电流，而与二次绕组的电流无关，且二次设备的阻抗很小，工作时二次回路接近于短路状态。这是电流互感器与变压器的主要区别。上一页下一页返回２.９互感器３.电流互感器的型号电流互感器的型号表示及含义如图２－４８所示。４.电流互感器的技术参数（１）额定电压。额定电压指电流互感器一次线圈可以接用的线路的额定电压，而不是一次线圈或二次线圈端子之间的电压。（２）