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1、高压电器及成套配电装置,欢迎学习,第三章 高压电器及成套配电装置,第一节 高压电器相关知识第二节 高压断路器 第三节 隔离开关第四节 高压负荷开关第五节 高压熔断器第六节 高压电容器第七节 高压成套配电装置第八节 高压/低压预装箱式变电站,一、电力系统短路的基本概念,短路的概念：电力系统中相与相之间或相与地之间通过金属导体、电弧或其他较小阻抗连结而形成的非正常状态。短路的基本类型：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路等。对称短路：三相短路不对称短路：两相短路、两相接地短路、单相短路短路电流的方向：由电源流向短路点。,第一节 高压电器相关知识,第一节、高压电器相关知识,电弧：气体放电的现象
2、。一种强烈的电游离现象，光亮很强，温度很高，可烧毁触头、延长断电时间等。（表面温度30004000度，弧心温度10000度。）,二、电弧的产生 触头在分断电流时，触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子，在外加电压足够大时，产生强烈的电游离而发生电弧。,1、产生电弧的游离方式：,1）热电发射：触头分断电流时，阴极表面由于大电流收缩集中，出现炽热光斑，触头表面电子吸收热能发射到触头间隙，形成自由电子。2）高电场发射：触头开断初，电场强度大，触头表面电子被强行拉出。3）碰撞游离：高速电子碰撞中性质点，使中性质点变成正离子和自由电子，当离子浓度足够大时，介质击穿产生电弧。 4）热游离：电弧中
3、心温度高达10000摄氏度，电弧中的中性质点游离为正离子和自由电子。,2、结论,碰撞游离产生电弧， 热游离维持电弧。,电弧电流的本质是离子导电。,电弧的熄灭,触头间恢复电压触头间介质击穿电压,电弧重燃触头间恢复电压触头间介质击穿电压,电弧熄灭,触头间恢复电压：触头间电弧暂时熄灭后外电路施加在触头之间的电压。触头间介质击穿电压：使触头间产生电弧的最小电压。,电弧的熄灭,触头间介质击穿电压的大小与触头之间的温度、离子浓度和距离等因素有关。触头之间的恢复电压主要由电源电压、电路中电感性负载与电阻性负载所占比例，以及电弧暂时熄灭前电弧电流的变化速率等因素有关。,三、开关电器常用的灭弧方法,4）狭缝灭弧
4、法： 填料式熔断器属于狭缝灭弧法。,(a) (b) (c) 一相多个断口灭弧示意图 (a)一个断口；(b)二个断口；(c)四个断口 1-静触头；2-动触头；3-电弧；4-触头桥；5-绝缘拉杆,将长电弧切割成若干短电弧 (a)消弧栅侧视图;(b)消弧栅片切弧原理图1-静触头；2-动触头；3-金属栅片；4-电弧,第二节 高压断路器,多油断路器,少油断路器,高压断路器,1、高压断路器（QF）,能通断负荷电流和短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。,SNl010型高压少油断路器,1铝帽，2上接线端子，3油标，4绝缘筒，5下接线端子，6基座，7主轴，8框架，9断路弹簧,1铝帽； 2油气分
5、离器；3上接线端子；4油标；5插座式静触头；6灭弧室；7动触头(导电杆)；8中间滚动触头；9下接线端子；10转轴；11拐臂；12基座；13下支柱瓷瓶；14上支柱瓷瓶；15断路弹簧；16绝缘筒；17逆止阀；18绝缘油,SN1010型高压少油断路器一相油箱内部结构,SNIO10型断路器灭弧室工作示意图,1静弧触头，2吸弧铁片，3横吹灭弧沟，4纵吸油囊，5电弧，6动触头,(a) (b) 灭弧室结构原理图 (a)灭弧室结构原理图；(b)真空灭弧室结构原理图,高压断路器的主要参数,（1）额定电压：指高压断路器正常工作时所能承受的电压等级，它决定了断路器的绝缘水平。是指其线电压。（2）额定电流：指在规定的
6、环境温度下，断路器长期允许通过的最大工作电流（有效值）。断路器规定的环境温度为40。（3）额定开断电流：指在额定电压下断路器能够可靠开断的最大短路电流值，它是表明断路器灭弧能力的技术参数。（4）关合电流：指保证断路器能可靠关合而又不会发生触头熔焊或其他损伤时，断路器所允许接通的最大短路电流 。,高压断路器型号意义,例：ZN410/630型断路器，表示该断路器为室内式真空断路器，设计序号为4，额定电压为10KV，额定电流为630A,图5-5 ZN-35真空断路器外形尺寸1相间隔板 2主轴 3绝缘拉杆 4支架 5拐臂 6接触压力弹簧装配 7止位器 8油缓冲器 9拉杆 10CD240G操作机构 11
7、真空灭弧室 12电流互感器 13机构连锁 14绝缘支座 15分闸弹簧 16接线板 17铁架,二、真空断路器,1、真空灭弧室真空断路器的关键元件是真空灭弧室。真空灭弧室的绝缘外壳主要用玻璃或陶瓷材料制作。波纹管是真空灭弧室的重要部件。它的寿命通常决定了断路器的机械寿命。屏蔽罩是包围在触头周围用金属材料制成的圆筒，它的主要作用是吸附电弧燃烧时释放出的金属蒸气，提高弧隙的击穿电压，并防止弧隙的金属喷溅到绝缘外壳内壁上，降低外壳的绝缘强度。,三、SF6断路器,1、 SF6气体性质：SF6气体是一种无色、无味、无毒、不可燃、易液化，对电气设备不腐蚀的气体。SF6气体绝缘性和灭弧能力强。它的绝缘强度是空气
8、的2.33倍,灭弧能力是空气的100倍。SF6断路器检修年限可达20年以上。SF6断路器应该设有气体检漏设备和气体回收装置。,SF6断路器在结构上分支柱式和罐式两种。罐式的特点是设备重心低、结构稳固、抗震性能好。罐式特别适用于多地震、污染严重地区的变电所。对断路器SF6气体要求：新装SF6断路器投入运行前必须复测气体含水量和漏气率，要求灭弧室的含水量应小于150ppm，其他气室小于250ppm；SF6气体的年漏气量小于1%。运行中SF6断路器应定期测量SF6气体含水量，断路器新装或大修后，每三个月测量一次，待含水量稳定后可每年测量一次,四、断路器操动机构,1、作用与要求作用：用来控制断路器跳闸
9、、合闸和维持合闸状态的设备。基本要求：足够的操作功；较高的可靠性；动作迅速；具有自由脱扣装置。2、操动机械分类（1）电磁操动机构：用直流螺管电磁力合闸。缺点：需要配备大容量的直流合闸电源。（2）弹簧储能机构：利用合闸弹簧拉伸储能。合闸前，采用电动机或人力使合闸弹簧拉伸储能。合闸时，合闸弹簧收缩释放已储存的能量将断路器合闸。优点：对电源要求不高，交直流均可。（3）液压操动机构：利用气体压力储存能源，依靠液体压力传递能量进行分合闸的操动机构。,3、操动机构型号及含义,CT19型弹簧操动机构通常与10KV真空断路器配套使用。,五、断路器运行维护,1、断路器投入运行断路器投入运行前应符合以下要求：1）
10、新安装或大修后的断路器，投入运行前必须验收合格才能施加运行电压。2）新安装的断路器验收项目按电气装置安装工程及施工验收规范及有关规定要求执行。,2、断路器正常运行巡视检查,1）投入运行或处于备用状态的高压断路器必须定期进行巡视检查，有人值班的变电所由当班值班人员负责巡视检查。无人值班的变电所按计划日程定期巡视检查。2）巡视检查周期：一般有人值班的变电所和升压变电所每天巡视不少于一次，无人值班的变电所由当地按具体情况确定，通常每月不少于2次。3）对运行断路器及操动机构的一般要求断路器应有标出基本参数等内容的制造厂铭牌。断路器如经增容改造，就修改铭牌的相应内容。断路器技术参数必须满足装设地点运行工
11、况的要求。断路器的分、合闸指示器易于观察，并且指示正确。断路器接地金属外壳应有明显的接地标志，接地螺栓不应小于M12，并且要求接触良好。断路器接线板的连接处或其他必要的地方应有监视运行温度的措施，如示温蜡片等。每台断路器应有运行编号和名称。断路器外露的带电部分应有明显的相位漆标识。,3、油断路器巡视检查,1）断路器的分、合闸位置指示正确，并应与当时实际的运行工况相符。2）油断路不过热。少油断路器示温蜡片不熔化，变色漆不变色，内部无异常声响。3）断路器的油位在正常允许的范围内，油色透明无碳黑悬浮物。4）无渗、漏油痕迹，放油阀门关闭紧密。5）套管、瓷瓶无裂痕，无放电声和电晕放电。6）引线的连接部位
12、接触良好，无过热。7）排气装备完好，隔栅完整。8）接地完好。9）断路器环境良好，户外断路器栅栏完好，设备附近无杂草和杂物，防雨帽无鸟窝，配电室的门窗、通风及照明应良好。,4、SF6断路器的巡视检查,1）每日定时记录SF6气体压力和温度。2）断路器各部分及管道无异声及异味，管道夹头正常。3）套管无裂痕，无放电声和电晕放电。4）引线连接部位无过热、引线驰度适中。5）断路器分、合位置指示正确，并与当时实际运行工况相符。6）接地完好。7）环境条件良好，断路器的附近无杂物。,5、真空断路器巡视检查,1）断路器分、合位置指示正确，并与当时实际运行工况相符。2）支持绝缘子无裂痕及放电异声，绝缘杆、撑板、绝缘
13、子洁净。3）真空灭弧室无异常。4）接地完好。5）引线连接部位无过热、引线驰度适中。6、弹簧机构巡视检查1）机构箱门平整、开启灵活、关闭紧密。2）断路器处于运行状态时，储能电动机的电源闸刀应在闭合位置。3）加热器正常完好。,7、断路器特殊巡视,1）新设备投入运行后，应相对缩短巡视周期，投入运行72h后再转入正常巡视检查。2）变电所应根据具体情况安排夜间巡视，夜间巡视应闭灯进行。3）气温突变或高温季节应加强巡视检查。4）雷雨季节雷电活动后进行巡视检查。5）有重要活动或高峰负荷期间应加强巡视检查。,8、断路器正常维护工作不带电部分的定期清扫。配合其他设备的停电机会，进行转动部位检查，清扫瓷瓶积存的污
14、垢及处理缺陷。9、断路器的操作长期停运的断路器在重新投入运行前应通过远方控制方式进行23次操作，操作无异常后方能投入运行。,10、断路器不正常运行和事故处理断路器有下列情形之一者，应申请立即处理：套管有严重破损和放电现象；油断路器灭弧室冒烟或内部有异常声响；油断路器严重漏油，油位器中见不到油面；SF6气室严重漏气，发出操作闭锁信号；真空断路器出现真空损坏的丝丝声、不能可靠合闸、合闸后声音异常、合闸铁芯上升不返回、分闸脱扣器拒动。断路器动作分闸后，值班人员应立即记录故障发生时间，并立即进行“事故特巡”检查，判断断路器本身有无故障。断路器对故障分闸强行送电后，无论成功与否，均应对断路器外观进行仔细
15、检查。断路器对故障跳闸时发生拒动，造成越级分闸，在恢复系统送电前，应将发生拒动的断路器脱离系统并保持原状，待查清拒动原因并消除缺陷后方可投入运行。,第三节 隔离开关,一、 隔离开关的作用、分类和型号,高压隔离开关,第三节 隔离开关 QS(刀闸),隔离开关型号意义,隔离开关,四、隔离开关操动机构,CS6系列手动杠杆式操动机构主要与室内式高压隔离开关配套使用。CJ2型操动机构与10KV户内重型隔离开关配套使用。CY2液压操动机构上的手摇装置,供安装和检修调试时使用。,。,第四节 高压负荷开关,负荷开关的型号,高压负荷开关（QL）,具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能断开短路电
16、流，与高压熔断器配合使用。,FN310RT型高压负荷开关,1主轴，2上绝缘子兼气缸，3连杆，4下绝缘子，5框架，6 RN1型高压熔断器，7下触座，8闸刀，9弧动触头，10绝缘喷嘴(内有弧静触头)，11主静触头，12上触座，13断路弹簧，14绝缘拉杆，15热脱扣器,高压负荷开关的压气式灭弧装置工作示意图,1弧动触头，2绝缘喷嘴，3弧静触头，4接线端子，5气缸，6活塞，7上绝缘子，8主静触头，9电弧,户内式高压负荷开关,FN310R/400型负荷开关主要由隔离开关和熔断器两部分组成。负荷开关有工作触头和灭弧触头。合闸前，灭弧触头先闭合，工作触头后闭合。合闸后，工作触头与灭弧触头同时接通，形成并联回
17、路。分闸时，工作触头先断开，灭弧触头再断开。灭弧装置由具有气压装置的绝缘气缸及喷嘴构成。,第五节 高压熔断器,作用：短路保护和过载保护。在335KV小容量装置中，熔断器可用于保护线路、变压器电动机及电压互感器等。分类：限流式和非限流式。在冲击短路电流到达之前能切断短路电流的熔断器称为限流式熔断器,高压熔断器型号的表示和含义如下：,二、户内式高压熔断器,RN1型：主要用于高压电路和设备的短路保护（额定电流可达100A）,RN2型：高压电压互感器一次侧短路保护 （额定电流一般为0.5A）,RN1、RN2型高压熔断器安装图,l瓷熔管，2金属管帽3弹性触座，4熔断指示器，5接线端子，6支柱瓷瓶，7底座
18、,RN1、RN2型熔断器的熔管剖面示意图,1管帽，2瓷管，3工作熔体，4指示熔体，5锡球，6石英砂填料，7熔断指示器(虚线表示熔断指示器在熔体熔断时弹出),RN1系列熔断器为限流式有填料高压熔断器。熔管的陶瓷芯上绕有工作熔体和指示熔体。熔体用银、铜和康铜等合金材料制成细丝状，熔体中间焊有降低熔点的小锡球。RN2型高压熔断器是用于电压互感器回路作短路保护的专用熔断器。由于电压互感器的一次额定电流很小，为了保证RN2型的熔丝在运行中不会因机械振动而损坏，所以RN2型熔断器的熔丝是根据对其机械强度要求来确定。从限制短路电流的角度来考虑，要求熔丝具有一定的电阻。更换熔丝时不允许随意更换，否则在熔断时会
19、产生危险过电压。RN2型高压熔断器的熔管没有熔断指示器。RN2系列熔断器件是绕在陶管芯上的熔丝，由三级不同截面的康铜丝组成。采用不同截面组合是为了限制灭弧时产生的过电压幅值。,户外式高压熔断器,1、跌落式熔断器（RW410系列）熔管由环氧玻璃钢或层卷纸板组成，其内壁衬以红钢纸或桑皮做成消弧管。熔丝安装在消弧管内。当熔丝熔断时，由熔管两端冲出的气流纵向吹动电弧使其熄灭。熔管内所衬消弧管可避免电弧与熔管直接接触，以免电弧高温烧毁熔管。2、限流式熔断器为了保证在暂时性故障后迅速恢复供电，有些高压熔断器具有单次重合功能。,第六节 高压电容器,一、高压电容器用途与型号,高压电容器结构,外壳内的电容元件组
20、由若干个电容元件连接而成。为适应各种电压等级电容器耐压的要求，电容元件可接成串联或并联。单台三相电容器的电容元件组在外壳内部接成三角形。 在电压为10KV及以下的高压电容器内，每个电容元件上串有一个熔丝，作为电容器的内部短路保护。设有放电电阻的电容器在断电10分钟后电容器残压可降至75V以下。,三、高压电容器安全运行,1、高压电容器运行的一般要求1）电容器应有标出基本参数等内容的制造厂金牌；2）电容器金属外壳应有明显接地标志，其外壳应与金属架 构共同接地；3）电容周围环境无易燃、易爆危险，无剧烈冲击和震动；4）电容器应有温度测量设备，可在适当部位安装温度计或贴示温腊片；一般情况下，环境温度在4
21、00C之间时，充矿物油的电容器允许温升为500C，充硅油的电容器允许温升为550C；5）电容器应有合格的放电设备；6）允许过电压，电容器组在正常运行时，可在1.1倍额定电压下长期运行。对于瞬时过电压，时间较短时根据过电压时间限定过电压倍数；一般过电压持续1min时，可维持1.3倍额定电压；持续5min时，可维持1.2倍额定电压。7）允许过电流，电容器组允许在1.3倍额定电流下长期运行。,三、高压电容器安全运行,2、新装电容器组投入运行前检查电容器三相间的容量应平衡，其误差不应超过一相总容量的5%。3、高压电容器组运行操作注意事项1)正常情况下全变电所停电操作时，应先断高压电容器支路，再断其他之
22、路；恢复全变电所送电时操作顺序与停电相反。全站无电后，必须将高压电容器组的支路断路器先断开。2）高压电容器的保护熔断器突然熔断时，在未查明原因之前，不可更换熔体恢复送电。3）高压电容器严禁带电荷合闸，以防产生过电压。高压电容器组再次合闸，应在其断电3分钟后进行。,高压电容器安全运行,4、高压电容器组投入或退出运行操作注意事项 一般功率因数低于0.85时，要投入高压电容器组；功率因数超过0.95且仍有上升趋势时，高压电容器组应退出运行；系统电压偏低时，可投入高压电容器。电压超过1.1UN或电流超过1.3IN时，高压电容器组应退出运行。5、运行中高压电容器检查P90，1）6）条,高压电容器组在运行
23、中常见故障和处理,产生外壳膨胀的原因：内部发生局部,第七节 高压成套配电装置,1、按其结构特点： 可分为金属封闭式、金属封闭式铠装置式、金属封闭箱式和SF6封闭组合电器等等；2、按断路器的安装方式： 可分为固定式和手车式。3、开关柜具有“五防”连锁功能：即防误分、合断路器，防带负荷拉合隔离刀闸，防带电合接地刀闸，防带接地线合断路器，防误入带电间隔连锁功能。4、 “五防”连锁功能采用方式： “五防”连锁功能常采用断路器、隔离开关、接地开关与柜门之间的强制性机械闭锁方式或电磁锁方式实现。,第七节 高压成套配电装置,一、KYN 800-10高压开关柜具有“五防”连锁功能的中置式金属铠装高压开关柜，用
24、于额定电压为310KV，额定电流为12503150A，单母线的发电厂、变电所和配电所中。,1、开关柜的结构：P94，图3-202、闭锁装置（1）推进机构与断路器连锁（2）小车与接地开关连锁：机械闭锁（3）隔离小车连锁：隔离小车与断路器之间的连锁是依靠电磁锁来实现。二、RGC型金属封闭单元组合SF6开关柜1、结构2、高压配电装置实例三、环网开关柜,第八节 高压/低压预装箱式变电站,一、箱式变电站的特点箱式变电站占地面积小。一般为56m2，甚至可以减少到33.5m2。适合于在一般负荷密集的工矿企业、港口和居民住宅小区等场所，可以使高电压供电延伸到负荷中心，减少低压供电半径，降低损耗。投资少。外形美观。二、XGW2-12（Z）型无人值班箱式变压站额定电压为12KV、额定电流为1250A及以下的户外式成套装置，常用于10KV环网系统中。,
