第三讲---高压电气设备

第三讲高压电气设备变配电所高低压一次设备变配电所中承担输送和分配电能任务的电路称为一次电路(primarycircuit)或称主电路(主接线)。一次电路中所有的电气设备称为一次设备(primaryequipment)或一次元件。一次设备按其功能分为以下几类：（1）变换设备，其功能是按电力系统工作的要求来改变电压或电流，例如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。(2)控制设备，其功能是按电力系统工作的要求来控制一次电路的通、断，例如各种高低压开关。(3)保护设备，其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压等的保护，例如熔断器和避雷器等。(4)成套设备，它是按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及二次设备组合为一体的电气装置，例如高压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等。第一节高压熔断器熔断器的特性tI0一、RN型户内高压管式熔断器1.型号和结构RN1和RN2是普通型熔断器、RN3和RN4是带有片状熔体的熔断器、RN5和RN6是改进型熔断器。其中，RN2、RN4、RN6是用于保护电压互感器的熔断器。RN2—10型熔断器的额定电压为10kV；额定电流为0．5A；最大开断电流(有效值)约为50kA；熔管电阻为(100±7)Ω。当流过0．6～1．8A的电流时，1min内熔断。RN3—10型熔断器的额定电压为10kV；额定电流有50A、75A和220A等三种规格；50A规格的可装有额定电流2、3、5、7．5、10、15、20、30、40及50A的熔丝；75A规格的装有额定电流75A的熔丝；200A规格的可装有额定电流100A和150A的熔丝。最小开断电流约为熔丝额定电流的1．3倍。最大开断电流(有效值)约为11．5kA。2.灭弧原理3.使用注意事项（1）安装牢固，接触良好（2）更换熔管时必须停电进行，并配用安全用具，而且有人监护。二、RW户外跌落式高压熔断器1.基本结构和灭弧原理2.使用条件：适用于周围空间没有导电尘埃和腐蚀性气体等，没有易燃易爆危险及剧烈运动的户外场所。3.作用：（1）可做6~10KV交流电力线路和电力变压器的保护，（2）可在一定条件下，直接用绝缘钩棒来操作其熔管的开合，以断开接通小容量的空载变压器、空载线路和小负荷电流。4.安装跌落式熔断器的注意事项（1）安装应当牢固，接触应当紧密、良好；（2）各相熔断器应在同一水平线上；相邻熔断器之间的间距不应小于0．7m(用于室内时不应小于0．6m)，对地面高度不应小于4．5m(用于室内时不应小于3m)；装在被保护设备上方时，与被保护设备外廓的水平距离不应小于0．5m；（3）熔管上端向外倾斜20°～30°角，以便熔断时能向下翻落；（4）熔管长度适当，合闸后动触头应被鸭嘴帽扣住2／3以上，以防止误掉闸；熔管不能过长，以免顶住鸭嘴帽，致使熔断时不能翻落；（5）熔丝的可熔断部分应位于熔管中心并偏上一些，熔丝额定电流不得大于熔管的额定电流。5.跌落式熔断器的操作跌落式熔断器是分相操作的。跌落式熔断器正确的操作顺序是拉闸时先拉开中相，再拉开下风侧边相，最后拉开上风侧边相；合闸时先合上上风侧边相，再合上下风侧边相，最后合上中相。三、高压熔断器的维修1.检查瓷体有无裂纹、污垢等；2.检查各部零件是否正常，有无松动和脱落现象；3.检查安装是否牢固，位置是否便于操作；4.检查裸露带电部分和各部安全距离是否足够；5.检查解除部分是否良好、有无松动、烧伤等现象；6.熔断器熔断后，应检查消弧管，有烧伤者应更换。第二节高压隔离开关1.结构2.高压隔离开关操作机构型号的含义CS6—1T操作开关手力式设计序号特征代号统一设计产品3．结构特点：断开后有明显可见的断开间隙，且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障人身和设备的安全。4．分类：户内隔离开关（型号为GN）的额定电压一般在35kV以下。工厂供配电系统常用的高压户内隔离开关为GN19、GN22和GN24型等图1GN22—12户内高压隔离开关户外隔离开关（型号为GW）由于触头暴露在大气中，工作条件比较恶劣，因而一般要求有较高的绝缘等级和机械强度。户外隔离开关的额定电压一般在35kV以上，常用的有GW4—35G（D）和GW4—110D型。GW4-35/110型隔离开关为单级型式，借助连杆将三个单极连成一个三级单臂导电、联动的隔离开关，联动杆由左、右旋向螺杆组成，便于调节三相同步，也可单极使用。GW4系列隔离开关由底座、支柱瓷瓶和导电部分组成，每极有两个瓷柱分别装在底座两端轴承座上，用交叉连杆连接，可以水平旋转。导电闸力由铜管制成，接触处是在两上柱的中间、闸刀分别固定在支柱瓷瓶的顶上。GW5-35/110型隔离开关为单级型式，借助连杆将三个单极连成一个三级单臂导电、联动的隔离开关，联动杆由左、右旋向螺杆组成，便于调节三相同步，也可单极使用。GW5系列隔离开关由底座、支柱瓷瓶和导电部分组成，每极有两个瓷柱分别装在底座两端轴承座上，用交叉连杆连接，可以水平旋转。导电闸力由铜管制成，接触处是在两上柱的中间、闸刀分别固定在支柱瓷瓶的顶上。5．功能：隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。6．操作要求：没有专门的灭弧装置，故不允许带负荷操作，但可用来通断一定的小电流。7.隔离开关的设置要求①具有明显断开点②断开点间有可靠绝缘③有足够的热稳定性和动稳定性④结构简单，动作可靠⑤带接地闸刀的隔离开关必须有联锁机构二、高压隔离开关的维修高压隔离开关每年进行1~2次定期检修。主要检查和维修项目如下:1.接触部分过热：（减少负荷或停电检修）2.三相闭合不同期：（误差不超过3mm）3.分合闸不灵活4.瓷瓶裂缝或损坏5.隔离开关运行温度不应超过70℃。第三节高压负荷开关1.高压负荷开关作用高压负荷开关是专门用在高压装置中通断负荷电流的开关。由于负荷开关在设计时只考虑通断负荷电流，断流能力不大，不能用它来切断短路电流。线路的短路故障只有借助与它串联的高压熔断器来进行保护。2.结构与型号高压负荷开关型号的含义如下：3.高压负荷开关的分类高压负荷开关按安装地点的不同分为户内式和户外式；按灭弧方式的不同分为产气式、压气式、油浸式、真空式和SF6式。高压负荷开关目前主要用于10kV及以下配电系统中，常用的型号有户内压气式FN2—10(R)型、FN3—10(R)型（R表示带有熔断器）和户外产气式的FW5—10型等。户内高压真空负荷开关ZFN21－10的外形如图2所示。图2高压真空负荷开关4.断电保护要求高压负荷开关是和高压熔断器串联使用的，断电保护应按下述要求调整：当故障电流大于负荷开关的开断能力时，必须保证熔断器先熔断，然后负荷开关才能分闸；当故障电流小于负荷开关的开断能力时，则负荷开关开断，熔断器不动作。5．操作要求：不能配以保护短路的继电保护来自动跳闸，但热脱扣器在过负荷时能使负荷开关自动跳闸。6．操动机构：CS2型手力操动机构。7.负荷开关的检修负荷开关每年应检修一次，主要检查和维修项目如下：（1）运行中保持各运动部分的润滑良好，防止生锈。（2）检查紧固零件，防止松动和接触不良。（3）检查绝缘子有无裂纹、损坏，如有，应立即更换。（4）负荷开关严禁在短路情况下操作。（5）老式FN1—10型有一简单灭弧罩，不能装偏或随意取下，以注意防止相间短路事故。第四节高压断路器一、高压断路器的种类、型号及灭弧特点1.种类和技术参数（1）作用高压断路器又叫高压开关，用在高压装置中通断负荷电流，并在严重过载和短路时自动跳闸，切断过载电流和短路电流。因此，高压断路器具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，以适应其工作要求。（2）分类少油断路器(代号S)、多油断路器(代号D)、真空断路器(代号Z)、六氟化硫断路器(代号L)、压缩空气断路器(代号K)、固体产气断路器(代号Q)、磁吹断路器(代号C)。10kV系统中，用得最多的是少油断路器和真空断路器。（3）型号例：SN10—10／1000—16型（4）主要技术参数额定电压、额定电流、额定开断电流、额定断流容量、最大关合电流、极限通过电流、热稳定电流等性能参数。例如：SN10—10／1000—16型户内用少油断路器的额定电压为10kV、额定电流为1000A、额定开断电流和2s热稳定电流均为16kA、额定断流容量为300MVA、最大关合电流峰值和极限通过电流峰值均40kA。ZN4—10／1000型户内用真空断路器的额定电压为10kV。额定电流为1000A、额定开断电流和4s热稳定电流均17．3kA、额定断流容量为300MVA、最大关合电流峰值和极限通过电流峰值均为44kA。2.高压少油断路器(1)工作原理：断路器合闸时，动触头插入静触头，这时导电回路是：上接线端子→静触头→动触头→中间滚动触头→下接线端子。（2）特点上下帽（或油箱）是带电的，漆成红色，并由支持绝缘子与接地构件绝缘。与多油断路器相比，少油断路器用油量少，体积小，重量轻，火灾和爆炸的危险性小，检修比较方便。用于电力设备和电力线路的控制与保护，可用于操作比较频繁的场合。油量少，油的主要作用是灭弧，也作为动、静触头之间的绝缘介质。（3）SN10—10型高压户内少油断路器油箱内部结构图这种断路器由框架、传动部分和油箱等三个主要部分组成，其中油箱是核心部分。灭弧方式：采用横吹、纵吹和机械油吹灭弧方式。断路器的灭弧依赖于灭弧室。断路器分闸时，动触头向下运动，当动触头一离开静触头，就产生电弧，使绝缘油受热分解，形成气泡。导致静触头周围的油压骤增，迫使静触头内的逆止阀上升堵住中心孔，于是电弧在近乎封闭的空间内燃烧，使灭弧室内压力迅速增大。当动触头继续向下运动，相继打开一、二、三道横吹沟和下面的纵吹油囊时，油气混和体强烈地横吹和纵吹电弧；同时动触头向下运动时，形成附加油流也射向电弧。加之这种断路器分闸时，动触头是向下运动的，从而使得动触头端部的弧根部分不断地与下面新鲜的冷油接触，更加强了灭弧，因此这种油断路器具有较大的断流能力。油箱上部的油气分离室，是用来使灭弧过程中产生的油气混合物旋转分离，让油滴返回，而气体则由顶部的排气孔排出。（4）高压少油断路器的操动机构：操动机构的作用：使断路器进行分闸或合闸，并使合闸后保持在合闸壮态。操动机构的组成：合闸机构、分闸机构、保持合闸机构。1）CS2型手操动机构：能手动和电动分闸，但只能手动合闸。其所操作的断路器开断的短路容量不宜大于100MVA。结构简单、价廉、交流操作。2）CD10型电磁操动机构：能手动和远距离跳合闸，适于实现自动化，但需直流操作电源。3）CT7型弹簧操动机构：可手动和远距离分合闸，并可方便地实现一次自动重合闸，且可交流操作。但结构复杂、价格较贵。3.真空断路器1）灭弧介质：真空2）优点：体积小,重量轻,动作快,寿命长,安全可靠,便于维护检修。3)适用操作：用于频繁操作和安全要求较高的场所。这种断路器的动静触头密封在真空泡内，利用真空作为灭弧介质和绝缘介质。常用的真空断路器有ZN12—12、ZN28A—12型户内高压真空断路器，其外形如图3所示。图3ZN12—12型户内高压真空断路器4.高压SF6断路器1．灭弧、绝缘介质：SF6气体，绝缘能力约高于空气2.5倍，而灭弧能力则高达百倍。2．优点：灭弧速度快，断流能力强，绝缘性能好，检修周期长。适于频繁操作，无燃烧爆炸危险，但价格贵。3．适用场所：需频繁操作及有易燃易爆危险的场所。特别用于全封闭组合电器中。常用的SF6断路器为LN2型。真空断路器、六氟化硫断路器是现在和未来重点发展与使用的断路器。LN2-40.5型户内高压SF6断路器是交流50Hz三相系统中的户内装置，可供工矿企业、发电厂、变电站（所）作保护和控制之用。并可用于频繁操作的场所，也可作为联络断路器和切合电容器组断路器三、高压断路器的维修1.油断路器内的油位过高或过低有何危害？油断路器内的油用于灭