高压电气设备

电气设备及载流导体•第一节高压开关电器•第二节互感器•第三节母线、电缆及绝缘子•第四节限流电器•思考题与习题第一节高压开关电器一、概述二、高压断路器三、隔离开关四、高压熔断器五、高压负荷开关▉高压开关的概述在电力系统中，用于断开正常负荷和切除故障电路的电气一次设备称为开关电器。分类：（1）按电压高低分类，高压开关电器和低压开关电器。（2）按安装场所分类，户内式和户外式。（3）按功能分类，断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器。▉高压断路器一、高压断路器的用途1.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推出运行。2.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。▉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、经济合理在满足安全、可靠的同时，还要求其结构简单、尺寸下，重量轻，价格合理。▉断路器的基本参数kdekdIUS31.额定电压。指断路器长时间运行能承受的正常工作电压。2.额定电流指断路器的触头和导电部分在规定环境温度下允许通过的长期工作电流。3.额定开断电流指断路器在额定电压下能可靠断开的最大短路电流的有效值。4.额定开断容量5.动稳定电流表明断路器在冲击短路电流的作用下，承受电动力的能力。6.热稳定电流。表明断路器承受短路电流热效应的能力。7.开断时间从操动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。xhgfkdttt▉断路器的操动机构的组成操动系统：完成断路器在工作过程中的分、合闸动作的系统。由操动机构和传动机构组成。1.操动机构：由动力机构、扣住机构、脱口机构等组成。（1）动力机构：原动力机构，操动能源有气压能、弹簧能、电磁能或液压能。（2）扣住机构：当断路器合闸到终了位置时，将机构固定在合闸位置。（3）脱口机构：当断路器分闸时，能将死点机构脱开，实现分闸。（4）自由脱口机构由合闸电磁铁动作，顶起机构到合闸终点位置不落下，分闸电磁铁脱口动作，机构能自由分闸。2.传动机构：由拉杆、提升机构、缓冲机构等组成。（1）拉杆：是操动机构过渡到提升机构的一种连接传动机构。（2）提升机构：用来提升触头进行分、合闸。（3）缓冲机构：用来在分、合闸终了位置吸收剩余工作，使操动平稳。能源动力机构扣住机构脱口机构拉杆工作缸提升机构触头缓冲器操动机构分合命令分合指示分合指示传动机构断路器操动机构部分组成▉断路器的操动机构分类按能源分：手动型、电磁型、液压型、气压型和弹簧型1.手动型：指靠人力合闸、靠弹簧分闸的操动机构2.电磁型：直接依靠电磁力来合闸的操动机构。3.液压型：用高压油推动活塞实现合闸与分闸的操动机构。4.气动型：以压缩空气推动活塞实现合闸和分闸的操动机构。5.弹簧型：用小功率电动机将弹簧拉伸储能实现合闸与分闸的操动机构。▉断路器的操动机构的基本要求1.具有足够的合闸功率，保证需的合闸速度。2.能维持断路器处在合闸位置，不产生误分闸。3.有可靠的分闸速度和足够的合闸速度。4.具有自由脱口装置。5.在控制回路中，要保证分合动作准确、连续。6.结构简单、体积小、价格低廉。高压断路器的分类1.油断路器以变压器油为灭弧介质的断路器，它又分为多油断路器和少油断路器。2.压缩空气断路器以压缩空气作为灭弧介质的断路器。3.真空断路器利用真空的高绝缘性来灭弧的断路器。4.六氟化硫断路器利用具有优异的绝缘性能和灭弧性能的六氟化硫气体作为灭弧介质和绝缘介质的断路器。多油断路器少油断路器少油断路器高压真空断路器高压真空断路器SN10-10断路器真空断路器真空断路器六氟化硫断路器六氟化硫断路器六氟化硫断路器少油断路器分类：户内式（35kv以下）；户外式（35kv以上）1.户内式少油断路器（SN10系列）组成：箱体、框架、机械传动机构导电回路：接线座5－静触座7－静触头13－狐触指14－导电杆20－滚动触头19－下接线座18.少油断路器灭弧演示灭弧原理：灭弧室在由玻璃钢制成绝缘筒11中，内叠装耐狐耐热的隔弧板5片，其中3片带有横吹口，1片有纵吹油囊，形成三级横吹，一级纵吹的灭弧方法。断路器合闸时，下通道被导电杆塞闭，上通道因逆止阀钢球下落而开启，以接收回油。断路器分闸时，动静触头一分离便产生电弧，分解变压器油，首先将逆止阀钢球上推堵住回油孔，造成密闭燃烧，使内腔压力迅速升高。随着导电杆向下运动，顺序打开横吹孔和下部的油囊纵吹孔，造成压力油气流的纵横吹。此外，在导电杆快速向下运动的同时，下部的油向上对流压入灭弧室，形成机械油吹。电弧在8～16ms即可熄灭。2.户外少油断路器组成：灭弧室，机构箱，支持瓷瓶，底座灭弧室：2个灭弧室串联（110kv)4个灭弧室串联（220kv)6个灭弧室串联（330kv)灭弧原理：纵横吹和机械吹弧机构箱：三相共用一套操纵机构，以实现三相联动优点：结构简单，价格便宜缺点：容易炭化，检修周期短，维护工作量大，对环境有污染，容易引发火灾。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，并逐渐雄踞高压开关的主导地位，成为国内外公认的发展方向。应用范围：10～1000kv电压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。2.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，大大加快乐电流过零时的弧隙介质强度的恢复。3.SF6断路器的灭弧装置灭弧室结构：压气式、旋弧式、自能式（1）压气式灭弧装置2.旋弧式灭弧装置3自能式灭弧装置隔离开关隔离开关是在保证工作安全的开关电器，结构简单，没有灭弧装置，不能用来接通和断开有负荷电流的电路，但隔离开关必须具有一定的动稳定性和热稳定性。1.隔离开关的用途（1）隔离电源，保证安全。（2）倒闸操作（3）接通或切断小电流电路。2.分类（1）按装设场地分：户内式和户外式。（2）按绝缘支柱数目分：单柱式、双柱式和三柱式。（3）按动触头运动方式分：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式。（4）按有无接地刀闸分：无接地闸刀、一侧有接地闸刀、两侧有接地闸刀。（5）按操动机构分：手动式、电动式、气动式和液柱式（6）按极数分：单极、双极、三极。3.隔离开关的操作原则（1）隔离开关必须在不带负荷或负荷在隔离开关允许的范围内时才能进行操作。即隔离开关操作时断路器必须在断开状态。（2）操作时先拔定位销，分合闸动作要果断、迅速，终了时不要用力过猛，操作完成后一定要用定位销锁住，并目测动触头位置是否符合要求。（3）若发生带负荷切投隔离开关的误操作，则要冷静以避免发生反方向的误操作。户内单相双柱式隔离开关4.户内式隔离开关户内三柱式隔离开关特点：结构复杂，一般用于220kv系统中。5.户外隔离开关三相双柱式隔离开关特点：结构简单、尺寸小、重量轻、动稳定性好，但闸刀在水平面内运动，要求相间距离较大。户外双柱式隔离开关户外双柱式隔离开关户外三柱式隔离开关特点：相间距离要求小高压熔断器作用：切断短路和过载电流1.基本构成和工作原理组成：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。工作过程：（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。