《电气设备运行与维护》学习情景2-开关电器的运行与维护项目1讲解

开关电器的运行与维护广东水利电力职业技术学院学习情境2主讲人：吴靓LOGO2开关电器概念：直接用于正常投切和故障切除电路的电气一次设备。分类：1.高压开关、低压开关；2.户内式、户外式；3.断路器、隔离开关类、负荷开关类、熔断器、结合型开关。LOGO3目录高压断路器1高低压熔断器3低压开关5隔离开关2高压负荷开关4选择开关电器6LOGO44项目一：高压断路器LOGO5学习目标了解断路器在电力系统中的重要作用；能说出各类型断路器的灭弧原理；了解常见断路器的结构和运行维护内容。LOGO6目录认识断路器1.1少油断路器1.2真空断路器1.3SF6断路器1.4高压断路器1LOGO7高压断路器概念：电力系统一次设备中负责控制和保护的关键电器，是高压开关设备中最重要、最复杂的一种。系统正常运行时，根据需要投切电气设备或线路。作用：控制保护系统发生故障时，迅速切除故障设备或线路。LOGO8高压断路器的结构开断部分操动和传动部分绝缘部分LOGO9高压断路器的分类按采用的灭弧介质的不同：油断路器真空断路器六氟化硫（SF6）断路器压缩空气断路器空气断路器磁吹断路器LOGO10高压断路器的分类1.油断路器采用变压器油做灭弧介质；分为多油断路器和少油断路器。（1）多油断路器油：灭弧介质、触头开断后绝缘、带电部分对地绝缘；优点：结构简单，制造方便，易于加装单匝环形电流互感器及电容分压装置。LOGO11高压断路器的分类（2）少油断路器油：灭弧介质、触头开断后的绝缘；带电部分对地绝缘则依靠瓷瓶或其他固体介质；优点：用油量少，体积小，重量轻，运输安装方便，有利于防火防爆。LOGO12高压断路器的分类2.真空断路器采用真空做灭弧介质和灭弧介质；优点：•体积小；•能频繁操作；•维修工作量小。LOGO13高压断路器的分类3.六氟化硫（SF6）断路器采用SF6做灭弧介质和绝缘介质；优点：•断口电压较高；•与少油断路器相比串联断口少；•允许断路次数多；•开断性能好；•占地面积小；•加工精度高，密封性能好，对水分子与气体的检测要求严格。LOGO14高压断路器的分类•灭弧能力强，绝缘强度高，开断电流大，燃弧时间短；•开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低；•电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作；•操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。LOGO15高压断路器的分类4.压缩空气断路器采用压缩空气作为灭弧介质和绝缘介质；优点：灭弧能力强，动作迅速，能快速自动重合闸，体积小，防火防爆，在低温下能可靠的工作，维护检修方便。缺点：工艺要求高，消耗有色金属多，操作时噪声大，并需一套专供操作用的压缩空气设备。LOGO16高压断路器的基本功能1．在关合状态时，应为良好的导体，能可靠工作。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；通过短路电流时，也应承受短时发热和机械力的作用。2．在开断状态时，应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．在关合状态的任意时刻，在尽可能短的时间内，能够开断额定电流和各类短路电流。LOGO17高压断路器的产品型号例：ZN12-10/1000户内式真空断路器，设计序号12，UN=10kV，IN=1000A。LOGO18高压断路器的主要技术参数1.额定电压断路器长时间运行能承受的正常工作电压。电压等级（kV）：10、35、60、110、220、330、500。作用：决定断路器的绝缘水平、相当程度上决定了总体尺寸、灭弧条件。10~220kV断路器的最高电压为1.15倍额定电压，330kV及以上为1.1倍额定电压。线电压LOGO19高压断路器的主要技术参数2.额定电流铭牌上所标明的断路器可以长期通过的工作电流。长期通过额定电流时，断路器各部分的发热温度不会超过允许值。作用：决定断路器触头、导电部分的截面，某种程度上也决定了它的结构。LOGO20高压断路器的主要技术参数3.额定开断电流断路器在额定电压下能可靠开断的最大短路电流的有效值。作用：表征断路器的开断能力。开断电流与电压有关，断路器降低电压级使用（例如10kV断路器用于6kV电网）时，具有相应增大的开断电流，但有一最大值，并称其为极限开断电流。LOGO21高压断路器的主要技术参数4.动稳定电流表明断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。其值由导电和绝缘等部件的机械强度所决定。5.热稳定电流表明断路器承受短路电流热效应的能力。用通电时间（一般取4S）和最大电流有效值来综合表示。LOGO22高压断路器的主要技术参数7.开断时间从发出跳闸信号（即跳闸线圈加上电压）起，到断路器开断至三相电弧完全熄灭时为止所需要的全部时间。开断时间=断路器的固有分闸时间+熄弧时间。•固有分闸时间：从跳闸线圈通电到动、静触头刚分离的时间。•熄弧时间：从触头刚分离到各相电弧完全熄灭的时间。LOGO23高压断路器的操动系统作用：完成断路器的合闸、分闸动作。组成：操动机构+传动机构。操动机构：动力机构+扣住机构+脱扣机构。传动机构：拉杆+提升机构+缓冲机构。LOGO24操动机构的分类按操动能源：手动型：人力合闸，弹簧力分闸。电磁型：电磁力合闸。液压型：高压油推动活塞实现合闸与分闸。气压型：压缩空气推动活塞实现合闸与分闸。弹簧型：小功率电动机将弹簧拉伸储能实现合闸与分闸。自动操动机构直接依靠电源间接利用电能，减少对电源的依赖LOGO25目录认识断路器1.1少油断路器1.2真空断路器1.3SF6断路器1.4高压断路器1LOGO26少油断路器分为户内式和户外式。优点：油量少、体积小、结构简单、价格便宜、防火防爆等。缺点：检修周期短，维护工作量大；再加油会污染环境且易引发火灾。110kV及以上的电力系统中已有被SF6断路器取代的趋势。10kV电力系统中也已逐渐被真空断路器取代。油在灭弧过程中易被碳化LOGO27SN10-10Ⅰ型少油断路器类型：户内型用途：控制、保护发电厂变电站高压电气设备。灭弧原理：纵横吹和机械油吹联合作用。操作机构：CD10型电磁机构/CT8弹簧机构/手动操作机构。LOGO28SN10-10Ⅰ型少油断路器的结构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-瓣形静触头灭弧系统导电回路传动机构LOGO29SN10-10Ⅰ型少油断路器的结构逆止阀：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，使内腔压力升高油气分离器：避免灭弧室完全封死，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。框架：依靠两个支持绝缘子将各相与地绝缘。LOGO30问题讨论1同一少油断路器，在开断大、中、小电流时，情况有何不同？开断哪一种电流速度最快？LOGO31操作项目1:检修少油断路器任务1：解体少油断路器LOGO32任务1：解体少油断路器1）拧开顶部四个螺钉，卸下断路器的顶罩，观察上帽内的惯性膨胀式油气分离器的结构，思考油气分离器的作用。2）取下静触头和绝缘套，松开静触头的六角螺帽，取出小钢球，了解逆止阀的作用。观察瓣形静触头，共十二片紫铜镀银触指，其中四片较长的为弧触指，其它八片为工作触指。弹簧钢片将触指固定在静触座上。触指设计成长短不一以实现自净和减小接触电阻。LOGO33任务1：解体少油断路器3）用专用工具拧开螺纹套，逐次取出绝缘隔弧片，取出后在外重新装好，观察变压器油的进油方向及纵吹、横吹通道，说明灭弧原理。4）用套筒扳手拧开绝缘筒内的四个螺钉，取下铝压环、绝缘筒和下出线座，注意密封圈的设置。5）取出滚动触头，拉起导电杆。观察动触头、导电杆、紫铜滚动触头的相对位置，手动操作，观察导电杆运动的情况，说明滚动触头的作用。LOGO34操作项目1:检修少油断路器任务2：检修少油断路器LOGO35任务2：检修少油断路器1）将取出的隔弧片和大小绝缘筒，用合格的变压器油清洗干净后，检查有无烧伤、断裂、变形、变潮等情况。对受潮的部件应进行干燥，在干燥过程中应立放，并经常调换在烘箱内的位置。2）将静触头上的触指和弹簧钢片拔出，放在汽油中清洗干净，检查触指烧伤情况，轻者用0-0号砂纸打光，重者应更换。检查弹簧钢片，如有变形或断裂者应更换之。组装触指时，应保证每片触指接触良好，导电杆插入后有一定的接触压力。LOGO36任务2：检修少油断路器3）检查滚动触头表面镀银情况是否良好，用布擦拭，切忌用砂纸打磨。4）检查导电杆表面是否光滑，有无烧伤、变形等情况，从动触头顶端起60~100mm处保持光洁，不能有任何痕迹。5）检查本体的支持瓷套管和支架的套管瓷瓶有无裂纹、破损，如有轻微掉块可用环氧树脂修补，严重时应更换。LOGO37操作项目1:检修少油断路器任务3：组装少油断路器LOGO38任务3：组装少油断路器组装前将油箱用合格的变压器油冲洗干净，检查油位指示器、传动拐臂的转动油封、放油阀等处的密封情况，更换各处的密封圈，然后按拆卸相反的顺序组装。LOGO39SW系列户外式少油断路器类型：户外型灭弧原理：纵横吹和机械油吹联合作用。结构形式：串联灭弧室，多断口积木式。操动机构：三相共用串联灭弧室机构箱LOGO40SW系列户外式少油断路器每相导电回路采用多断口：110kV单柱双断口220kV双柱四断口330kV三柱六断口采用多断口的优点：增强灭弧能力、缩短分合闸时间、降低灭弧室的高度。LOGO41操作项目2：少油断路器的运行LOGO42操作项目2：少油断路器的运行1）应经常检查巡视断路器的油面位置在规定的标准线上。油色应正常。无渗漏油现象。2）瓷绝缘部分应无破裂、掉瓷、闪络放电痕迹和电晕现象。表面应无脏污。3）各部件的连接点处应无腐蚀及过热现象。4）跳、合闸指示器标志应清晰，应与断路器位置保持一致。5）户外断路器的操作箱应防雨严密，铁件无锈蚀。6）操作机构应保证灵活可靠，无卡塞现象，并定期在传动部分加润滑油。LOGO43问题讨论2如何判断少油断路器的运行状态？答：要判断少油开关的分合闸状态，有三个途径：一是看操作机构的位置指示，二是看分合闸红绿指示灯，三是看开关本体的分闸弹簧的拉伸状态、绝缘推拉杆、拐臂的位置。如果发现有相互矛盾时，应从安全角度考虑？？？LOGO44目录认识断路器1.1少油断路器1.2真空断路器1.3SF6断路器1.4高压断路器1LOGO45真空断路器以真空作为灭弧和绝缘介质。真空：气体压力在1.310-2Pa以下的空间。绝缘强度：比变压器油及1个大气压下的SF6或空气的绝缘强度高得多。优点：体积小、重量轻、嗓音小、无可燃物、维护工作量少等。缺点：开断小电流时更易产生截流引起过电压等。用途：发电厂、变电所和高压用户变电所3kV~10kV电压等级。LOGO46真空断路器的结构关键元件：真空灭弧室LOGO47真空断路器的结构1.外壳作用：容纳和支持真空灭弧室内的种种零件；当动、静触头在断开位置时起绝缘作用。要求：气密性、机械强度、绝缘性能。材料：绝缘材料（硬质玻璃、高氧化铝瓷、微晶玻璃）金属（不锈钢、无氧铜、可伐）。LOGO48真空断路器的结构2.波纹管作用：动触头运动的真空密封，其侧壁的允许伸缩量决定了灭弧室的触头最大开距其疲劳寿命决定了真空灭弧室的机械寿命（几万次以上）。材料：不锈钢、磷青铜、铁青铜。LOGO49真空断路器的结构3.屏蔽罩作用：挡住电弧生成物的去路，防止其污染绝缘外壳引起绝缘强度降低和绝缘破坏，有利于熄弧后弧隙介质强度的迅速恢复；使灭弧室内部电压均匀分布；使波纹管免遭电弧生成物的烧损。LOGO50真空断路器的结构4.触头作用：决定真空灭弧室的开断能力、电气寿命，是灭弧室内最为重要的元件。要求：导电好、耐弧性好、含气量低、导热好、机械强度高、加工方便。材料：铜铬合金、铜合金。LOGO51问题讨论3：真空断路器是如何熄弧的真空介质绝缘强度高