第七章 高压电气设备 2.ppt

1、第七章 高压电气设备,高压断路器,高压断路器的作用 高压断路器的基本要求 高压断路器的分类 高压断路器的技术参数 高压断路器的分类 少油断路器 真空断路器 SF6断路器,主要内容,高压断路器作用和要求,1、高压断路器的作用,其一是控制作用；其二是保护作用。,2、高压断路器的基本要求,工作可靠，有足够的开断能； 尽可能短的开断时间，结构简单； 足够的机械强度和良好的稳定性能； 具有自动重合闸性能，价格低廉。,系统正常情况,系统故障情况,问题：两种作用在何时发挥各自功能？,断路器能通断任何性质电流电路,（1） （2） （3） （4）,3、高压断路器的分类,按安装地点分类,户内式断路器,户外式断路器

2、,按采用的灭弧介质分类,油断路器（油即作灭弧介质又作绝缘介质）,压缩空气断路器（空气即作灭弧介质又作绝 缘介质，20105Pa空气压力）,真空断路器（真空的介电强度高）,SF6断路器（SF6 即为灭弧介质又为绝缘介质）,4、高压断路器技术参数,（1）额定电压Ue： （2）额定电流Ie：,指断路器的触头结构和导电部分在规定环境温度下允许通过的长期工作电流，其相应的发热温度不会超 过国家标准。（决定 了导体截面，结构）,指断路器长时间运行能承受的正常工作电压。（决定了绝缘水平、尺寸、灭弧条件）,（3）额定开断电流Iekd （4）额定开断容量: （5）动稳定电流（极限通过电流）idw,指断路器在额定

3、电压下能可靠断开的最大断路电流的有效值。它表征断路器的开断能力。,指断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。（其大小是由导电和绝缘等部分的机械强度所决定）,（6）热稳定电流Irw （7）开断时间tkd,指断路器承受短路电流热效应的能力。（利用热稳定时间tr对应的Irw） （一般取4S）,从操作机构跳闸线圈接通跳闸脉冲起，到三相电弧完全熄灭时止的一段时间。（等于断路器的固有分闸时间和熄弧时间之和）,5、高压断路器的型号,SN-10 / 1000 一 16 型户内用少油断路器的额定电压为 10KV，额定电流为 1000A ，额定开断电流和 2S 热稳定电流均为 16 kA ,额定断流容量为

4、300MV A (3uIK)，最大关合电流峰值和极限通过电流峰值均 40 KA(2.55IK) . ZN一 10 / 1 000 型户内用真空断路器的额定电压为 10KV ，额定电流为 1 000 KA，额定开断电流和 4S 热稳定电流均 17 . 3 kA ，额定断流容量为 300 Mv A ，最大关合电流峰值和极限通过电流峰值均为 44 kA .,6、高压断路器结构,开关内油的作用,灭弧、触头间的绝缘。,少油断路器特点,用油量少、体积小、结构简单、节省钢材、防火防爆的特点，但检修周期短，在户外使用时，受大气条件影响大，而且配套性差。,分类,35kV以下：户内式 35kV以上：户外式 35k

5、V：户内、户外式,SN10系列,SW6系列,SW10系列,SW6系列,+,少油断路器,SN10-10型实例,（1）外形,每相安装一个储油箱（三相联动）。 对地绝缘采用两个支持式绝缘子承担。 采用CD10型操作机构（可实现手动和电动操作。,SN10-10型,（2）结构,1-油气分离器 2-上出线座 3-灭弧室 4-绝缘筒 5-动触头杆 6-紫铜滚轮 7-下出线座 8-塞杆 9-基座 10-主轴 11-绝缘拉杆 12-分闸弹簧 13-瓣形静触头,（3）机械结构（三部分）,（4）组成,（5）逆止阀,电弧形成后分解油，逆止阀钢球上推堵住 回油孔，形成密闭燃弧，使内腔压力升高,（6）油气分离器, 避免灭

6、弧室完全封死，压力过高 避免直接将炽热的带有大量电子和离子的油 气混合物排出箱外，引起自燃和设备绝缘闪 络。,（7）灭弧室主要结构, 灭弧室位于箱体中间部位。 绝缘套筒由高强度的玻璃钢制成。 隔弧板是用耐高温的三聚氰胺玻璃纤维热压 而成。,（8）灭弧工作原理,单柱双断口 110KV 双柱四断口 220KV 三柱六断口 330KV,机构箱,支持瓷瓶,底座,灭弧室：两个对称组成V形,均压电容,SW6型系列少油断路器实例,高压真空断路器,开关内真空的作用,利用真空作为灭弧、触头间的绝缘介质。,真空断路器灭弧原理,真空间隙内的气体稀薄，分子的自由行程大，发生碰撞的机率很小，碰撞游离不是真空间隙击穿产生

7、电弧的主要因素。真空中的电弧是由触头间电极蒸汽形成的，具有很强的扩散作用，因而使电弧电流过零后触头间隙的介质强度能很快恢复起来，使电弧迅速熄灭。,真空断路器的优点,（1） （2） （3） （4） （5）,真空断路器的缺点,（1） （2）,结构轻巧，触头开距小，动作快，操作功 小，体积小，重量轻。 燃弧时间短，需半个周期。 触头间隙介质恢复速度快。 电气寿命和机械寿命均长。 维修量小，能防火防爆。,开断小电感电流时，会出现熄弧过电压。在应用中可采用氧化锌避雷器、阻容串联元件等限制熄弧过电压。 开断后动态绝缘劣老化产生重击穿现象,真空断路器适用场所,广泛用于35kV及以下的电压等级中。,ZN 一

8、10 和 ZN 一 35 型真空断路器系三相交流 50 Hz ，户内式高压开关设备：它配有专用的、带有自由脱扣的直流操动机构。适用于额定电压 10 kv 及以下的以电缆为进线的户内配电系统，除作为普通配电保护断路器外，尤其适用于频繁操作及故障较多的场合。如：投切电容器组、控制电炉变压器、切合高压电动机等。,真空断路器,（1）陶瓷,机械强度高，软化温度也高，但装配焊接工艺要求高。,真空断路器的触头,（1）触头材料,铜铬合金CuCr,（2）触头结构,横向磁场触头纵向磁场触头,陶 瓷 灭 弧 室,玻 璃 灭 弧 室,真空断路器灭弧罩,分主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、均压用屏蔽罩,（1）主屏蔽罩作用, ,防

9、止燃弧过程中电弧生成物喷到绝缘外壳内壁上，降低外壳绝缘； 改善灭弧室内部电场，使其均匀化，促进真空灭弧室的小型化； 吸收大部分电弧能量，冷却电弧生成物，有利于介电强度的恢复。,（2）波纹屏蔽罩作用, ,在开关的动触头上下运动时保证灭弧室的良好密封。 波纹管有液压成形和膜片焊接两种。 波纹管的伸缩量决定了断路器的开距。 波纹管的疲劳度决定了断路器的寿命。,灭弧室 的结构,真空断路器的检查,真空断路器检查内容 （1）每次将开关小车推入(或拉出)工作位置及班中检查时,对于采用玻璃包的要详细检查真空包内铜片是否有氧化变色、壳体有无裂纹,如有氧化变色现象或裂纹,则应更换真空包；若采陶瓷包，主要检查其表面

10、是否有裂纹，有细微的裂纹也应将其更换。 （2）检查真空包外壳应无变形。 （3）支持绝缘子应无裂痕及放电异声。 （4）运行中的真空包应无放电声。一旦出现放电异声,应汇报上级,停止该断路器的运行操作,进行检修。 （5）引线接触部分无过热,引线驰度适中。 （6）检查各部位螺钉有无松动,弹簧有无损坏。 （7）记录(抄录)开断短路电流断路器的动作次数。,高压SF6断路器,各类六氟化硫断路器外观图,SF6气体的性质, ,SF6是一种无色、无味、无毒、不可燃，冷却电弧特性强，高温电弧作用下有较高的冷却效应。 SF6气体比重大，同条件下为空气的5倍，有优良的导热性能，绝缘强度较高。 SF6气体具有非常高的介电

11、强度。在均匀电场下，约为同一气压下空气的2.5-3倍。在3个大气压下其介电强度与变压器油相当。,SF6气体的用途, 电力行业 环保行业 冶金铸造,SF6主要用作电气绝缘介质和灭弧介质，保证电气设备运行安全可靠同时，可使其尽量小型化，降低设备成本 。,SF6目前是应用较为广泛的测定大气污染的示踪剂，示踪距离可达100公里 。,SF6可用于有色金属的冶炼和铸造工艺，防止镁及其合金熔融物氧化，也可用于铝及其合金熔融物的脱气和纯化 。,SF6断路器分类,SF6断路器的结构按照对地绝缘方式的不同可以分为落地罐式和瓷柱式两种。,落地罐式,便于安装电流互感器，抗震性好，但系列性能差。,断路器的灭弧室可以布置

12、成“T”或“Y”形，单断口，可布置成单柱式，灭弧室位于高电位，靠支柱绝缘套管对地绝缘。,瓷 柱 式,SF6断路器灭弧室,六氟化硫断路器灭弧室,灭弧室 单气压,双压灭弧室,变开距灭弧室,定开距灭弧室,灭弧室内有一个气压系统，压气缸与触头同时运动，将压气室内的气体压缩，高速气流纵吹灭弧。,SF6灭弧室有两个气压系统，分高低压室，高压吹向低压，低压再吹向电弧。,带互感器的六氟化硫断路器,操动机构作用 操动机构的构成 操动机构分类型号 操动机构基本要求 电磁操动机构 弹簧操动机构 液压操动机构 手动操动机构,操动机构,断路器弹簧操动机构的三维模型,1、操动机构的作用,（1）作用,使断路器合闸 使断路器

13、维持合闸状态 使断路器分闸。,（2）分类,操动部分： 传动部分：,由动力机构、扣住机构、脱扣机构和自由脱扣机构等组成。 由拉杆、提升机构、缓冲机构等组成。,2、操动机构的分类,（3）分类,手动型(S)、电磁型(D)、液压型(Y)、气压型(Q)和弹簧型(T)等,（4）型号,CD10,CT19,CY3,4、操动机构基本要求,（5）基本要求,能维持断路器处在合闸位置，不因外界震动和其他原因产生误分闸功率。,具有自由脱扣装置在断路合闸的过程中又接到分闸命令时，断路器应立即终止合闸过程，迅速可靠的分闸。这种在合闸过程中的分闸叫自由脱扣,具有足够的合闸功率,有可靠的分闸装置和足够的分闸速度,断路器在关合电

14、路过程中，如遇到永久性短路事故，则在继电保护装置的作用下会立即分闸，此时合闸命令尚未解除，操作机构又立即自动合闸，出现重复“合跳”的现象叫“跳跃”。,要保证分、合动作准确、连续，即分后准备合、合后准备分。,应能实现“防止跳跃”,结构简单、体积小、价格低廉,5、电磁操动机构CD10,特点,直接依靠电磁力合闸的操作机构称为电磁操作机构。它结构简单，工作可靠、价格低廉，合闸时所需功率较大，体积大且笨重，一般用110KV及以下的少油断路器，合闸电源一般为直流110V或220V。,结构原理,合闸电磁系统 自由脱扣机构 维持机构 缓冲系统,合闸状态,分闸状态,四连杆机构,折杆式脱扣机构,6、弹簧操动机构C

15、T19,特点,利用弹簧储存的能量进行合闸的机构，弹簧操作机构的优点是不需要大功率的合闸用直流电源，但是机械结构比较复杂，加工制造和调整的要求较高。现已广泛采用，一般用于35KV及以下的真空断路器。,操 作 机 构,合闸弹簧,分 闸 弹 簧,电 动 机,行程开关,储 能 指 示,分 闸 指 示,合闸指示,弹簧储能,储能完成,合 闸,分 闸,弹簧机构视频,液压操动机构CY3,特点,断路器的液压操动机构利用压缩气体储能，用压力油作为传递动力的介质，并借助各种操作油阀进行控制，全面实现操动机的各项要求。该类操作机构较复杂，制造工艺和密封要求高。但动作迅速，体积小，噪声和冲击力都很小，不需要大功率合闸电源，短时失去电源仍可进行合分闸。在110KV及以上的断路器配套中得到广泛应用。,结构原理, 箱体, 工作缸,活塞右侧是否有压受到跳合闸阀的控制,它是整个机构的支承架和防护外壳，箱内是透平油和操动机构的所有部件。其下部还有加热器，当环境温度低于零度时，自动加热，以保证液压油的粘度适宜, 主阀系统,包括跳闸阀