油断路器

发电厂变电站电气设备发电厂变电站电气设备第一章绪论第二章电力系统中性点的运行方式第三章电弧及电气触头的基本知识第四章低压电器第五章熔断器第六章高压开关电器第七章互感器第八章母线、电力电缆及绝缘子第九章电力电容器和电抗器第十章电气主接线第十一章自用电接线第十二章配电装置第十三章接地装置第十四章电气设备的选择第六章高压开关电器第一节高压断路器概述第二节油断路器第三节真空断路器第四节六氟化硫断路器第五节高压断路器的操动机构第六节隔离开关第七节负荷开关本章小结思考练习高压开关电器开关电器就是用来关合及开断电路的电器。按使用电压的高低可以分为低压开关电器和高压开关电器两类。定义：在高压电力系统中，用于接通或开断电路的电器称为高压开关电器。作用：1.在正常工作情况下可靠地接通或开断具有电流的电路。2.在改变运行方式时灵活地进行切换操作。3在系统发生故障时迅速地切除故障部分以保证非故障部分的正常运行4在设备检修时隔离带电部分，以保证正常工作人员的安全高压开关电器种类：1按安装场所：户内式和户外式户内式：装在建筑物内，一般工作在35kV及以下的电压等级户外式：适用于安装在露天，一般工作在35kV及以上的电压等级。2.按功能：断路器、隔离开关、负荷开关、自动重合器、自动分段器1．断路器。用来断开或关合正常工作电流，也断开过负荷电流或短路电流的开关电器称为断路器。2.隔离开关。隔离开关是一种主要用于检修时隔离电压或运行时进行倒闸操作的开关电器。3.负荷开关。负荷开关是一种能在正常情况下开断和关合工作电流的开关电器，也可以开断过负荷电流，但不能开断短路电流。因此，一般情况下要与熔断器配合使用。4.自动重合器。自动重合器是一种具有保护和控制功能的配电开关电器。5.自动分段器。自动分段器是配电网中用来隔离线路区段的自动开关设备。高压断路器概述定义：高压断路器是高压电器中最重要的设备，是一次电力系统中控制和保护电路和关键设备。当系统中出现严重故障时，最终要通过继电保护装置使断路器跳闸来对故障进行切除，以维护系统稳定。它在电网中的作用有两方面：作用：1控制作用。即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路2保护作用。当系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证系统中无故障部分的正常运行。工作特点：瞬时地从导电状态变化绝缘状态，瞬时地从绝缘状态变为导电状态。高压断路器概述对高压断路器的基本要求1.在合闸状态时应为良好的导体（导电）2在合闸状态时应具有良好的绝缘性3在开断规定的短路电流时，应有足够的开断能力和尽可能短的开断时间4在接通规定的短路电流时，短时间内断路器的触头不能产生熔焊等情况5在制造厂家给定的技术条件下，高压断路器要能长期可靠地工作，有一定的机械寿命和电气寿命要求。此外，高压断路器还应具有结构简单、安装和检修方便、体积小、重量轻等优点。高压断路器概述基本结构1通断元件2操动机构3传动机构4绝缘支持元件5底座通断元件是断路器的核心部分，主电路的接通和断开由它来完成。主电路的通断，由操动机构接到操作指令后，经中间传动机构传送到通断元件，通断元件执行命令，使主电路接通或断开。通断元件包括有触头、导电部分、灭弧介质和灭弧室等，一般安放在绝缘支撑件上，使带电部分与地绝缘，而绝缘支撑件则安装在底座上。这些基本组成部分的结构，随断路器类型不同而不同。高压断路器概述基本类型根据断路器使用的灭弧介质，可以分为以下几种类型1油断路器以绝缘油为灭弧介质，有多油断路器和少油断路器两种形式。2空气断路器以压缩空气作为灭弧介质，这种介质防火、防爆、无毒、无腐蚀性、取用方便。3六氟化硫断路器用具有优良灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质，具有开断能力强、动作快、体积小等优点，但金属消耗多，价格较贵。4真空断路器在高度真空中灭弧。开断能力强、开断时间短、体积小、占用面积小、无噪声、无污染、寿命长，可以频繁操作，检修周期长。此外，还有磁吹断路器和自产气断路器，它们具有防火防爆，使用方便等优点。但是一般额定电压不高，开断能力不大，主要用作配电用断路器。高压断路器概述技术参数（1）额定电压（UN）额定电压是指断路器长时间运行时能承受的正常工作电压。我国采用的额定电压等级有：3、6、10、35、60、110、220、330、500、750、1000kV。（2）最高工作电压由于电网不同地点的电压可能高出额定电压10％左右，故制造厂规定了断路器的最高工作电压。220kV及以下设备，其值为额定电压的1.15倍；对于330kV的设备，规定为1.1倍。（3）额定电流（IN）额定电流是指铭牌上标明的断路器可长期通过的工作电流。断路器长期通过额定电流时，各部分的发热温度不会超过允许值。额定电流也决定了断路器触头及导电部分的截面。高压断路器概述技术参数（4）额定开断电流（INbr）额定开断电流是指断路器在额定电压下能正常开断的最大短路电流的有效值。它表征断路器的开断能力。开断电流与电压有关。当电压不等于额定电压时，断路器能可靠切断的最大短路电流有效值，称为该电压下的开断电流。当电压低于额定电压时，开断电流比额定开断电流有所增大。（5）额定关合电流（iNcl）保证断路器能关合短路而不致于发生触头熔焊或其它损伤，所允许接通的最大短路电流。高压断路器概述技术参数（6）动稳定电流（ies）动稳定电流是指断路器在合闸位置时，允许通过的短路电流最大峰值。它是断路器的极限通过电流，其大小由导电和绝缘等部分的机械强度所决定，也受触头的结构形式的影响。（7）热稳定电流（it）热稳定电流是指在规定的某一段时间内，允许通过断路器的最大短路电流。热稳定电流表明了断路器承受短路电流热效应的能力。（8）合闸时间合闸时间是指从操动机构接到合闸命令瞬间起到断路器接通为止所需的时间。合闸时间决定于断路器的操动机构及中间传动机构。一般合闸时间大于分闸时间。高压断路器概述（9）全开断（分闸）时间（tkd）全开断时间是指断路器接到分闸命令瞬间起到各相电弧完全熄灭为止的时间间隔，它包括断路器固有分闸时间tgf和燃弧时间th，即tkd=tgf+th，断路器固有分闸时间是指断路器接到分闸命令瞬间到各相触头刚刚分离的时间；燃弧时间是指断路器触头分离瞬间到各相电弧完全熄灭的时间。图3-1所示为断路器开断单相电路时的示意图，图中时间tb为继电保护装置动作时间。全开断时间tkd是表征断路器开断过程快慢的主要参数。tkd越小，越有利于减小短路电流对电气设备的危害、缩小故障范围、保持电力系统的稳定。技术参数高压断路器概述技术参数（10）操作循环操作循环也是表征断路器操作性能的指标。我国规定断路器的额定操作循环如下。1）自动重合闸操作循环：分——θ——合分——t——合分2）无自动重合闸操作循环：分——t——合分——t——合分式中分——分闸操作；合分——合闸后立即分闸的动作；θ——无电流间隔时间，即断路器断开故障电路，从电弧熄灭起到电路自动重新自动接通的时间，标准值为0.3s或0.5s，也就是重合闸动作时间t——运行人员强送电时间，标准时间为180s。高压断路器概述型号1产品字母代号：S—少油断路器；D—多油断路器；K—空气断路器；L—六氟化硫断路器；Z—真空断路器；Q—自产气断路器；C—磁吹断路器。2装置地点代号：N—户内式；W—户外式。3设计系列顺序号；以数字1、2、3……表示4额定电压，kV5其它补充工作特性标志：G—改进型；F—分相操作。6额定电流A7额定开断电流kA型号为SN10—10/3000-750的断路器，其含义表示为：少油断路器、户内式、设计序号10，额定电压10kV，额定电流3000A，开断容量750kA。油断路器—概述以密封的绝缘油作为开断故障的灭弧介质的一种开关设备，有多油断路器和少油断路器两种形式；它较早应用于电力系统中，技术已经十分成熟，价格比较便宜，广泛应用于各个电压等级的电网中。结构特点：多油断路器：结构简单，制造方便，便于在套管上加装电流互感器，配套性强。其绝缘油既是灭弧介质，又是主要的绝缘介质。少油断路器：结构简单，制造方便，可配用各种操动机构。其绝缘油主要作为灭弧介质技术性能特点多油断路器：额定电流不易做得很大；开断小电流时，燃弧时间较长；开断速度较慢；少油断路器：开断电流大，全开断时间较短。运行维护特点多油断路器：运行维护简单；噪声低；检修周期短；需配备一套油处理装置。少油断路器：运行经验丰富，易于维护；噪声低；油质容易劣化；需配油处理装置。多油断路器少油断路器少油断路器油断路器—概述灭弧以开断电路为例，过程可分为：（1）动、静触头分离的瞬间在触头之间产生电弧。（2）绝缘油在电弧的高温作用下，被迅速蒸发和分解成油蒸汽和其他气体，在电弧周围形成混合气泡。（3）气体被密封在灭弧室内，使灭弧室内压力不断增高，电弧中游离质点的浓度增加，增强了复合，加强了去游离作用。由于温度和压力差，气泡内产生剧烈的扰动，加强了对弧柱的冷却作用。（4）随着触头间距的增大，电弧被拉长，在电弧电流过零时，断口间的介质强度很快恢复，使电弧熄灭。结论：油断路器是一种自能式断路器，即是利用电弧本身的能量来熄灭电弧。采用各种类型的灭弧装置，可提高介质强度的恢复速度，缩短燃弧时间。如横吹灭弧室、纵吹灭弧室以及纵横吹灭弧室等。油断路器—结构类型：多油断路器除了35kV的多油断路器仍然在少量生产和使用外，其余电压等级的多油断路器已停止生产。一般用于偏远的、经济落后的地区。以DW8-35型断路器为典型代表。DW8-35型多油断路器断路器采用三相分箱式结构，三相及操动机构装在一个公共支架上。每相由高压电容套管、套管式电流互感器、静触头、灭弧室、导电横梁、提升杆、传动机构、油箱、框架和操动机构组成。各相分别装在单独的油箱盖上，每相两个断口，每个断口由一个电容套管和灭弧室组装而成。采用纵横吹灭弧。电流互感器在电容套管芯外并固定于油箱盖上，每台断路器可附装6～12个套管式电流互感器。三相的触头传动系统用拉杆连在一起，由一个操动机构进行联动操作。操动机构利用直流电磁铁进行合、分闸操作，也可手动分闸。操动机构箱采用三开门结构，箱内装有电磁操动机构、直流接触器、保护合闸线圈的熔断器、接线端子、电缆出线盒等。箱外装有紧急手动分闸手柄。高压断路器的结构DW8-35型多油断路器接地金属箱型结构示意图断口金属箱绝缘套管操动机构接地金属箱型绝缘子支持型油断路器—结构类型：少油断路器户内式少油断路器一般在110kV及220kV电压等级中少量使用。按安装地点分为户内式和户外式两种。户内式少油断路器由框架、传动系统和箱体三部分组成框架上装：分闸弹簧31、支持绝缘子30、分闸限位器28和合闸缓冲器25。传动系统：包括转轴27和绝缘拉杆29。箱体中部装：灭弧室，采用纵横吹和机械油吹联合作用的灭弧装置，通常为三级横吹，一级纵吹。箱体的下部：球墨铸铁制成的基座22，基座内装有转轴、拐臂和连板组成的变直机构，变直机构连接导电杆。基座下部：装有分闸油缓冲器23和放油螺栓24，分闸油缓冲器在分闸时起缓冲作用，吸收分闸终了时的剩余能量。导电回路：电流由上接线座5引入，经过静触头7、导电杆20和滚动触头19，从下接线座18引出。当断路器分、合闸时，操动机构通过主轴、绝缘拉杆和基座内的变直机构，使导电杆上下运动，实现断路器的分、合闸。户内式SN10-10断路器绝缘子支持型结构示意图SW2-63型少油断路器开断元件支持瓷瓶操动机构油断路器—结构类型：少油断路器户外式断路器的积木组合方式断路器的积木组合方式示意图SW2-110型少油断路器每相单柱双断口油断路器—结构类型：少油断路器户外式SW2-220型少油断路器每相双柱四断口油断路器—结构类型：少油断路器户外式油断路器—结构类型：少油断路器户外式户外式少油断路器由底座、支柱绝缘子，传动系统，触头系统，灭弧系统，缓冲器及油位指示器等部分组成。断路器各断口单元均为标准结构，每柱由底架、支柱瓷套、中间传动机构和两个断口组成，呈“Y”型布置。底架：由型钢焊接而成，上面装有传动拐臂、油缓冲器和合闸保持弹簧。支柱瓷套：