高压开关设备技术培训教材

第1页共108页高压开关设备技术培训教材目录第2页共108页第一章、高压断路器基础知识…………...…..……………………………………..……..4第一节、高压断路器的基本功能……...…..…………………………..……………......4第二节、高压断路器的分类和发展状况..…………………..……………………….....5第三节、开关电弧理论和绝缘介质特性..…………………..……………………….....6第四节、高压断路器的性能参数……...…..……………………………………..……..8第二章、高压SF6断路器……...…..………………………………………………..……..11第一节、SF6高压断路器的特点和发展历程……………………………………….….11第二节、SF6高压断路器的灭弧原理及结构……………………………………….….14第三节、高压断路器的操动结构.………………………………………………..……..18第三章、高压组合电器……...…..………………………………………………..………...22第一节、SF6封闭组合电器（GIS）的发展方向和技术问题...……………..………...22第二节、SF6封闭组合电器（GIS）的技术特点……………………………..………..25第三节、户外紧凑型组合式开关设备………………………………………..………....26第四章、真空断路器结构特点和技术特点………………………………………..………28第一节、真空断路器的技术特点……………………………………..……….…………28第二节、真空断路器的整体结构……………………………………..……….…………31第三节、永磁机构真空断路器简介…………………………………..……….…………33第五章、隔离开关设备……...…..……………………………….…………………..……...34第一节、隔离开关设备的功能和型式………………………..……….…………..……...35第二节、技术先进厂家的高压隔离开关设备技术…………..……….…………..……...36第六章、高压开关设备的运行管理.………………………………………………..………39第一节、概述…...…..……………………………….………………………….......………39第二节、高压开关设备的验收和投运…………….………………………….......……….39第三节、高压开关设备的运行维护……………….………………………….......……….40第四节、高压开关设备的操作…………………….………………………….......………..45第五节、缺陷管理…..……………………………….………………………….......………48第六节、事故处理及预案………………………….………………………….......………..50第七节、技术管理…..……………………………….………………………….......………53第八节、技术培训…..……………………………….………………………….......………56第七章、高压开关设备的检修工作…………………….………...…………….......………..57第一节、检修的一般规定…………………………….………………...................………..57第二节、检修的周期……………………………….………………………….......…..……58第三节、检修前的准备工作……………………….………………………….......…..……60第四节、检修人员的要求………………………….………………………….......…..……61第五节、检修环境的要求………………………….………………………….......…..……61第六节、检修项目及技术要求…………………….………………………….......…..……61第七节、检修报告…..……………………………….………………………….......………71第八节、检修废油、废弃等的处理……………….………………………….......………..71第九节、检修后设备的投运……………………….………………………….......………..71第八章、高压开关设备技术监督……………………….………………………….......…….73第一节、高压开关设备的设计选型…………………….………………………….......…..73第二节、高压开关设备的监造…………………….………………………….......……….73第三节、高压开关设备的安装及投产验收……….………………………….......……….75第3页共108页第四节、高压开关设备运行监督………………….………………………….......……….76第五节、高压开关设备检修监督………………….………………………….......……….77第六节、高压开关设备技术改造监督……………………………………………………..78第七节、高压开关设备缺陷监督…………………………………………………………..78第八节、高压开关设备技术监督分析评估………………………………………………..79第九节、高压开关设备监督告警…………………………………………………………..80第十节、高压开关设备技术档案监督……………………………………………………..81第九章、高压开关设备预防事故措施…...…………………………………………………..81第一节、管理措施…………………………………………………………………………..81第二节、运行措施…………………………………………………………………………..81第三节、技术措施…………………………………………………………………………..82第十章、高压开关设备交接、预防性试验…………………………………………………..89第一节、高压开关设备交接、预防性试验…………………………………………………89第二节、高压开关设备交接、预防性试验规程…………………………………………..102第4页共108页第一章高压断路器基础知识第一节、高压断路器的基本功能断路器（circuit-breaker）的定义为：能够关合、承载、开断运行回路的正常电流，也能在规定时间内关合、承载及开断规定的过载电流（包括短路电流）的开关设备。一般来讲对地电压高于1kV的断路器为高压断路器。高压断路器也应该能开断空载长线的充电电流（容性电流）、空载变压器的励磁电流（感性小电流）等等。通常使用的断路器分合频度不大，不经常承载、开断和关合短路电流，但有些特殊断路器也用于频繁分合。总的来说，为实现断路器的作用，要求断路器具备以下最基本的功能：（１）在关合状态时为良好的导体，在长时间工作时各部位温度和温升低于最大允许发热温度和允许温升，能够承受短路情况下热的和机械的作用。（２）在开断状态时，具有良好的绝缘性能。在不同环境条件下，皆能承受对地同相以及不同相端子间的电压。（３）在关合状态的任一时刻，在尽可能短的时间内，能够开断额定开断电流及以下的各种故障电流。（４）在开断状态的任意时刻，在短时间内能关合处于短路状态下的电路。在实际的生产运行中，存在着各种类型的开关设备，国家相关标准也对其进行了定义。隔离开关（disconnector）：在分位时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合闸位置时，能承载正常线路条件下的电流及在规定时间内异常条件（短路）下的电流的开关。负荷开关（switch，load-breakingswitch）：能关合、开断及承载运行线路正常电流（包括规定的过载电流），也能在规定的时间内承载规定的异常电流（短路电流）的开关。接地开关（earthingswitch）：用于将回路接地的一种机械式开关装置。在异常条件（短路）下，可在规定时间内承载规定的异常电流。但在正常的回路条件下，不要求承载电流。接触器（contactor）：手动操作除外，只有一个休止位置，能关合、承载及开第5页共108页断正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。重合器（automaticcircuitrecloser）：能够按照预定的顺序，在导电回路中进行开断和重合操作，并在其后自动复位、分闸闭锁或合闸闭锁的自具（不需要外加电源）控制保护功能的开关设备。金属封闭开关设备：开关柜（metal-enclosdswitchgear）：除进出线外，其余完全被接地金属外壳封闭的开关设备。组合电器（compositeapparatus）：将两种或两种以上的高压电器按电力系统主接线要求组成一个有机的整体而各电器仍保持原规定功能的装置。气体绝缘金属封闭开关设备；封闭式组合电器（gasinsulatedmetal-enclosedswitchgear，GIS）：至少有一部分采用高于大气压的气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备。第二节、高压断路器的分类和发展状况1.断路器的分类按断路器灭弧原理来划分，有油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器、磁吹断路器。按照断路器的用途来划分，有发电机保护用断路器、线路用断路器（包括输电用断路器和配电用断路器）、供电用断路器（一般为6.9kV~40.5kV）、高压直流断路器（开断直流回路）。2.断路器的发展状况由于电力系统对输变电的质量和可靠性要求提高，对高压开关设备的性能要求也越来越高，另一方面由于基础理论，工艺水平，材料技术的不断进步，使得高压开关设备的技术有了长足的进步。目前，高压开关设备正在向着高压大容量、自能化、小型化、组合化、智能化的方向发展。（１）高压大容量断路器。目前随着特高压输电系统工程的开展，500kV电压等级系统的不断发展，并且从技术经济性和可靠性角度的要求，都需要发展单元断口、容量大、电压高的断路器。（２）断路器灭弧的自能化。第6页共108页自能式灭弧室最大限度的利用了电弧自身的能量，使灭弧室建立起气吹熄弧所必需的操作功可降低为压气式的20%。由于自能式的断路器的操作功大大减小，必将大大提高断路器机械动作的可靠性。自能式断路器由于熄弧技术先进、操作功小、整体体积小、因而在126~252kV电压等级应用逐渐增多，大有取代压气式断路器之势。（３）高压开关设备的小型化。高压开关设备小型化的目的是为了减少占地空间、进一步与环境相协调和易于组合化。小型化有着重要的社会意义。（４）高压开关设备的组合化。高压开关设备的组合化要求主要基于小型化技术，最重要的目的是可以实现体积小、具有成套性、可靠性高、少维护、易于安装、抗严酷环境等。例如GIS，GIS几乎囊括了大部分高压电器和保护检测电器，使原来分立的电器功能成为一个整体概念，可以说目前GIS的设计生产水平成为高压开关设备水平的代表。（５）高压开关设备的智能化。目前随着光电互感器、数字化变电站理论的成熟和技术的发展，逐渐提出了电器智能化的要求，目前集中在断路器智能化上的要求主要有：断路器自身状态的检测和故障诊断；对电网故障的诊断和信息远传技术；自动重合闸的智能控制；同步操作技术等。（６）高压开关设备的高可靠性。高压开关设备的可靠性主要体现在两方面，一方面为电气可靠性，另一方面则是机械可靠性。就目前的技术条件来说，电气可靠性已经大大提高，困扰高压电器整体水平的是机械可靠性问题。因为机械可靠性是和设计制造水平，材料技术息息相关的。提高机械可靠性是高压电器发展的主要努力方向。第三节、开关电弧理论与绝缘介质特性（一）电弧相关知识开关设备使用触头分断回路中的电流，在大气环境中开断电流，只要电压超过12~20V，被开断的电流超过0.25~1A，在触头的间隙（弧隙）中通常产生一团温度极高、发出强光和能够导电的近似圆柱形的气体，这就是电弧。第7页共108页电弧是由三个部分构成的，阴极区域、弧柱区域和阳极区域。电弧的阴极区域对电弧的发生和物理过程具有重要的意义，形成电弧放电的大部分电子是在阴极区产生或由阴极本身发射的。电弧放电时，实际上并不是整个阴极全部参加放电过程，阴极表面的放电只集中在一个很小的区域上。