搜索
电器学第三篇高压电器2020/1/242第三篇高压电器高压电器承担着电能的生产、传输、分配和输电系统的保护任务。一.高压电器的分类（一）开关电器▲高压断路器▲高压熔断器▲负荷开关▲隔离开庆▲接地开关（二）测量电器▲电流互感器▲电压互感器（三）限流与限压电器▲电抗器▲避雷器2020/1/243第三篇高压电器二.对高压电器的主要要求（以断路器为例）（一）开断短路故障（二）关合短路故障主要针对“预伏故障”而言。关合能力以关合电流的峰值来表示。（三）快速分断快速分断短路故障，减弱短路电流对电气设备的危害。0.30.5SOCOCO分－－合分－t－合分一般为～，（四）自动重合闸180St为两次合分的间隔时间，一般为。（五）允许合分次数（寿命）高压断路器的机械寿命一般为2000次。高压断路器的电寿命一般为数千次。2020/1/244第三篇高压电器三、主要技术参数（1）额定电压（2）额定电流（3）额定开断电流（4）短时耐受电流（热稳定电流）（5）峰值耐受电流（动稳定电流）（6）额定短路接通（或关合电流）（7）合闸时间（8）开断时间2020/1/245第六章高压断路器第一节概述一、高压断路器的用途和结构特点高压断路器：是电力系统中最重要的开关设备，它能够开断与闭合正常线路与故障线路，主要用于电力系统发生短路故障时自动切断系统的短路电流。▲开断部分（触头和灭弧系统）;▲操动和传动部分（操动能源和传动机构）;▲绝缘部分（绝缘支架、绝缘连接件等）。2020/1/246第六章高压断路器第一节概述二、高压断路器的分类按灭弧介质分类：▲油断路器;▲真空断路器;▲气吹断路器;▲自产气断路器;▲磁吹断路器。2020/1/247`三、对高压断路器的主要要求（1）在正常情况下能开断和关合电路，必要时还能开断和关合空载长线或电容器组等电容性负荷，以及开断空载变压器或高压电动机等小电感负荷。（2）在电力系统发生故障时，应能切断短路电流，将故障部分从系统中切除。（3）尽可能快的切除故障，以提高电力系统的稳定性。（4）应配合自动重合闸进行多次关合与分断。第六章高压断路器第一节概述2020/1/248第六章高压断路器第二节少油断路器一、少油断路器的结构特点变压器油只用来灭弧和触头间隙绝缘，而对地绝缘主要靠固体介质等。二、工作原理整个断路器分为导电回路、灭弧室、机械传动三部分。灭弧室的工作原理：横吹、纵横、机械油吹三者结合，灭弧性能好。大、中、小电流产生的电弧均能迅速熄灭。灭弧室的三种形式：（一）纵横吹灭弧室（二）纵吹灭弧室（三）环吹灭弧室2020/1/249第六章高压断路器第三节真空断路器一.真空断路器的结构和特点真空断路器近年来在中压领域得到了较多的应用，一般电压等级在35kV以下，并逐渐向更高的电压等级发展。（一）结构包括真空灭弧室、绝缘支撑、传动机构、操动机构和基座等。（二）特点2020/1/2410第六章高压断路器第三节真空断路器二.真空灭弧室▲真空灭弧室有很好的绝缘性能，在真空中1mm的间隙下，直流的强度可达45kV;▲另外真空是很好的灭弧介质，灭弧能力较强，弧柱内的金属蒸汽和带电粒子可以迅速向外扩散，电弧一般在第一次过零就可熄灭;▲金属屏蔽罩：用来冷凝和吸附燃弧时产生的金属蒸气和带电粒子，以增大开断能力，同时保护外壳的内表面，使这不受污染，确保内部的绝缘强度;▲波纹管：防止漏气，保证一定的机械寿命。2020/1/2411第六章高压断路器第三节真空断路器三.真空断路器的触头▲触头是真空断路器最重要的元件，基本决定了断路器的开断能力和电气寿命。▲常见触头：圆柱形横向磁吹触头纵向磁吹触头2020/1/2412第六章高压断路器第三节真空断路器四.真空断路器的操作过电压（一）截流过电压真空断路器分断电流较小的交流电路时，在电流未达到零值前电弧就被熄灭，称为截流。会产生很高的过电压。（二）合闸过电压因预击穿电弧多次重燃、合闸时触头弹跳等原因引起过电压。（三）操作过电压2020/1/2413第六章高压断路器第四节六氟化硫断路器使用高压SF6气体来吹动电弧。一.SF6气体的特性（一）物理性能纯SF6气体无色、无味、无毒，其密度为空气的5倍。其导热率随温度变化而变化，正适合灭弧用。（二）化学性能纯SF6气体在常温下极其稳定，稳定性超过氮气。SF6与水会发生反应，产生腐蚀性物质。因此对水气的监测很重要。（三）绝缘性能SF6气体在具有良好的绝缘性能，在三个大气压力下，其绝缘强度与变压器油相等。且其压力越高，绝缘性能越好。（四）灭弧性能具有很强的灭弧能力：1.散热能力强;2.电弧压降小且弧柱细，电弧含能量小;3.SF6气体的负电性。2020/1/2414第六章高压断路器第四节六氟化硫断路器二.SF6断路器的特点与分类（一）特点1.灭弧室断口耐压强度高;2.开断容量大，性能好;3.电寿命长。（二）SF6断路器的分类瓷瓶支柱式与落地罐式。三.SF6断路器的灭弧室1.双压式灭弧室;2.单压式灭弧室;3.旋弧式灭弧室。2020/1/2415第六章高压断路器第五节断路器的操动机构主要是完成分合闸动作，对断路器的正常工作起重要的作用。一.对操动机构的要求1.合闸2.合闸保持3.分闸4.复位（为下一次动作作准备）5.自由脱扣6.防跳跃（在分闸后，如果上次合闸命令尚未消除，又进行多余的合闸动作）7.联锁▲分合闸位置联锁：在分闸位置不能再进行分动作。▲低气（液）压与高气（液）压联锁：当正常工作所需的压力不足时不应动作。▲弹簧操动机构中的位置连锁：当弹簧储能未达到规定要求时，操动机构不能进行分、合闸动作。2020/1/2416第六章高压断路器第五节断路器的操动机构二、操动机构的分类与特点1.手动机构：以人力合闸，借储能弹簧分闸，用于低电压等级开关设备，包括负荷开关等。2.直流电磁机构：以直流螺管式电磁铁合闸，借已储能的弹簧分闸。合闸时间较长，可进行远控操作、自动重合闸，适用于110kV及以下电压等级的断路器。3.弹簧机构：分、合闸均借弹簧助力，动作快速，也可实现快速重合闸，一般用于220kV级以下。中压较多。4.液压机构：以高压油推动活塞实现分、合闸操作。动作迅速，适合于110kV级以上断路器。5.气动机构：以压缩空气为能源推动活塞实现分、合闸。6.永磁机构：以线圈激励驱动铁心动作实现分、合闸，可实现快速重合闸，以永磁体保持分、合闸位置。便于灵活控制。2020/1/2417第六章高压断路器第五节断路器的操动机构三、操动机构的运行问题▲拒合;▲拒分;▲分、合不能保持;▲控制系统问题等;▲油、气压等相关问题见文献。2020/1/2418第七章其他高压电器主要有：隔离开关、接地开关、负荷开关等开关电器，熔断器、避雷器等保护电器，电抗器类限流电器以及测量用电压、电流互感器等。2020/1/2419第七章其他高压电器第一节隔离开关隔离开关：在电力系统中用量最多的高压开关电器，在合闸位置时应能可靠通过正常和短路电流;在分闸时形成明显的断口，以保证检修工作等的安全电气隔离。无灭弧装置，不允许接通和分断负荷电流。隔离开关的主要用途：1.隔离电源（一般应附有接地开关）2.换接线路3.分、合空载电路：主要是小容量的空载变压器、短的空载长线等。4.自动快速隔离：在一些小容量处用作断路器功能时用。2020/1/2420第七章其他高压电器第一节隔离开关隔离开关动作时主要的电气时序：1.当隔离开关与断路器配合使用时，它们之间应有电气的或机械的连锁，以保证隔离开关合闸在断路器这前，而分闸在断路器动作之后;2.对于35kV及以上隔离开关中，设有接地闸刀，它们之间存在电气或机械连锁：隔离开关在主闸刀未分断前，接地闸刀合不上闸，而接地闸刀未分闸前，主闸刀也合不上闸。以防止母线短路。2020/1/2421第七章其他高压电器第一节隔离开关一、户内式隔离开关电压：6～35kV，工作电流为1kA～13kA或大些。二、户外式隔离开关电压：10～500kV，工作电流为0.2～2kA或大些。2020/1/2422第七章其他高压电器第二节接地开关接地开关：是装设在降压变压器的高压侧、供人为制造接地短路的一种高压开关电器。（造成比内部故障大的足够动作电流）▲通过继电保护装置使接地开关QE自动合闸，形成人为接地短路促使断路器QF动作。▲接地开关可以看作是供短路电流较小的支路及终端变电所变压器内部故障保护用的。▲接地开关由于要人为接地，所以要求其具有足够的短路关合能力和动、热稳定性能。▲接地开关在安装时，应使短路电流产生的电动力与闸刀关合运动方向一致，以防闸刀弹出。2020/1/2423第七章其他高压电器第三节高压负荷开关高压负荷开关：是一种介于隔离开关和断路器之间的、结构较简单的高压电器。它具有灭弧装置（不同于隔离开关），有一定的灭弧所以能在额定电压和额定电流（或规定的过载电流）下关合和开断高压电路、空载变压器、空载线路和电容器组等。不能开断短路电流，却具有一定的关合短路电流的能力。负荷开关与熔断器组合起来相当于断路器。类似于断路器，主要可按灭弧装置来区分：固体产气式，压气式，油浸式。在35kV级以上多用SF6和真空式灭弧装置。2020/1/2424第七章其他高压电器第四节高压熔断器高压熔断器：与低压熔断器相似，当电路中发生短路或长期过载时，形成发热而熔断，并熄灭电弧。结构简单，使用方便，分断能力大，价格低廉，多用于35kV及以下等级的高压电网中。（1）跌落式（多用于户外）：●熔管是固体产气式的。●一般开断等级较低的短路和过载。熔丝熔断后产生的电弧灼热产气管，使之产生大量气体，气体外喷，对电弧施以纵吹，使之冷却灭弧。（2）限流式（多用于户内）：●采用石英沙作为灭弧介质，具有很强的灭弧能力，容易产生截流，所以有开断过电压。（3）万能式熔断器：●下部熔体是可以更换的。2020/1/2425第七章其他高压电器第五节避雷器过电压：线路或设备上出现的高于正常工作电压、并且危及它们绝缘的电压称为过电压。一般可分为外部过电压和内部过电压。●外部过电压主要是雷击过电压和雷电感应过电压。●内部过电压有操作过电压，故障过电压和谐振过电压等。采用避雷器可以抑制过电压，保护电力设备。●避雷和被保护电器是并联的。接在导线和大地之间。●主要分阀式（保护发电和变电设备的绝缘）和管式避雷器（保护进线和线路绝缘薄弱部分）。2020/1/2426第七章其他高压电器第六节高压限流电抗器高压限流电抗器：●电感值较小，不随流过的电流改变值的空心线圈。●一般设在出线端与母线间，或母线之间。用来限制短路电流和防止发生短路故障时，线路的电压过低。2020/1/2427第七章其他高压电器第七节高压互感器高压互感器主要分为：电压互感器和电流互感器。互感器具有下列功能：●与测量仪表配合，测量线路的电压、电流和电能。●与继电保护装置配合，对电力系统及其中的电气设备提供保护。2020/1/2428第七章其他高压电器第七节高压互感器一、电磁感应式电压互感器●相当于一个小容量的高压变压器。●接法如图7-17所示。●电压互感器的选择：１．相数和绕组：35kV及以下电压等级采用三相互感器，其余一般用单相，二绕组式（及一次侧和二次侧（包括测量和保护））。２．额定电压：一次侧等于所接母线的额定电压。二次侧为测量仪表或继电保护用电压等级。３．准确等级：精密级（0.1，0.2级），一般用（0.5，1级），估测用（3级以上）。４．额定输出功率等。2020/1/2429第七章其他高压电器第七节高压互感器二、电容式电压互感器即电容式电压分压器。三、电流互感器●有测量用和保护用。●一般一次使用一匝或数匝。●电流互感器的二次侧绝不能开路。以免引起过电压危害，以及铁损烧坏互感器。2020/1/2430第七章其他高压电器第七节高压互感器四、零序电流互感器故障时不对称电流引起互感器二次侧有功率输出。2020/1/2431第八章组合电器和成套电器●组合电器：根据设计需要，将二种或二种以上的电器元件有机地组合成一体。●成套电器：以支架和面板做为基本结构。集中装设测量仪表、信号和监督装置、保护装置以及配电电器和控制电器等的