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第三章第三章 高压开关电器高压开关电器 第一节第一节 高压开关电器概述高压开关电器概述 第二节第二节 高压断路器高压断路器 第三节第三节 高压断路器的操动机构高压断路器的操动机构 第四节第四节 隔离开关隔离开关 第五节第五节 高压熔断器高压熔断器 第六节第六节 高压负荷开关高压负荷开关 第七节第七节 自动重合器自动重合器 第八节第八节 自动分段器自动分段器 思考题与习题思考题与习题 第一节第一节 高压开关概述高压开关概述 一、高压开关电器的一、高压开关电器的作用作用 二、高压开关电器的分类二、高压开关电器的分类 按按电压等级分类电压等级分类 按按安装地点分类安装地点分类 按按功能分类功能分类 高压高压开关电器的作用开关电器的作用 开关电器是发电厂、变电所以及各类配电装置中不可缺少的电气设备，它们的作用是：（1）正常工作情况下可靠地接通或断开电路；（2）在改变运行方式时进行切换操作；（3）当系统中发生故障时迅速切除故障部分，以保证非故障部分的正常运行；（4）设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的安全。高压高压开关电器的分类开关电器的分类 （1）按电压等级分类 高压开关电器和低压开关电器两类。（2）按安装地点分类 屋内式和屋外式两类。（3）按功能分类 断路器 隔离开关 熔断器 负荷开关 自动重合器和自动分段器 第二节第二节 高压断路器高压断路器 一、高压断路器的用途和要求一、高压断路器的用途和要求 高压断路器的高压断路器的用途用途 高压断路器的高压断路器的基本要求基本要求 二、高压断路器的分类和特点二、高压断路器的分类和特点 高压断路器的高压断路器的分类分类 高压断路器的高压断路器的特点特点 三、高压断路器的技术参数和型号三、高压断路器的技术参数和型号 高压断路器的高压断路器的技术参数技术参数 高压断路器的高压断路器的型号型号 四、高压短路器的基本结构和工作原理四、高压短路器的基本结构和工作原理 真空断路器真空断路器和和 SF6断路器断路器 高压高压断路器的用途断路器的用途 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的关键设备。它在电网中的作用有两方面：第一，是控制作用第一，是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路；第二，是保护作用第二，是保护作用，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。高压高压断路器的基本要求断路器的基本要求 断路器在电力系统中承担着非常重要的任务，不仅能接通或断开负荷电流，而且还能断开短路电流。因此，断路器必须满足以下基本要求。（1）工作可靠；（2）具有足够的开断能力；（3）具有尽可能短的切断时间。（4）具有自动重合闸性能 （5）具有足够的机械强度和良好的稳定性能 （6）结构简单、价格低廉 高压高压断路器的分类断路器的分类 1.按安装地点分类按安装地点分类 高压断路器按安装地点可分为屋内式和屋外式两种。2.按所采用的灭弧介质分类按所采用的灭弧介质分类 （1）油断路器（多油断路器和少油断路器）（2）压缩空气断路器 （3）真空断路器 （4）SF6断路器 高压高压断路器的特点断路器的特点 高压断路器的特点：高压断路器的特点：结构特点结构特点 技术性能特点技术性能特点 运行维护特点运行维护特点 高压断路器的高压断路器的结构特点结构特点 1.结构特点结构特点 （1）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；耗钢、耗油量大、体积大、重量重；属自能式灭弧结构。（2）少油断路器。结构简单，制造方便，可配用各种操动机构；比多油断路器油量少、重量轻；采用积木式结构，便于制成各种电压等级产品。（3）压缩空气断路器。结构比较复杂，工艺和材料要求高；有色金属消耗量大、价格高；需要装设专用的空气压缩系统；操动机构与断路器合为一体；体积和重量比较轻。高压断路器的高压断路器的结构特点结构特点 （4）真空断路器。灭弧室材料及工艺要求高；体积小、重量轻；触头不易氧化；灭弧室的机械强度比较差，不能承受较大的冲击振动。（5）六氟化硫断路器。结构简单，工艺及密封要求严格，对材料要求高；体积小、重量轻；用于封闭式组合电器时，可大量节省占地面积。高压断路器的高压断路器的技术特点技术特点 2.技术性能特点技术性能特点 （1）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；开断电路的速度较慢；油量多，有发生爆炸和火灾的危险性。（2）少油断路器。开断电流大，10kV等级可通过加并联回路以提高额定电流；110kV及以上电压等级时采用积木结构；全开断时间较短；增加压油活塞装置加强机械油吹后，提高开断小电流的能力；存在火灾危险。（3）压缩空气断路器 额定电流和开断电流都可以做得很大，适合开断大容量电路；动作快，全开断时间短；快速自动重合闸时断流容量不降低；无火灾危险。高压断路器的高压断路器的技术特点技术特点 （4）真空断路器。可连续多次操作，开断性能好；灭弧 迅速，开断时间短；开断电流及断口电压不易做得很高；无火灾危险；开距小，约为同等电压油断路器触头开距的1/10左右；所需操作能量小；开断时产生的电弧能量小；灭弧室的机械寿命和电气寿命都很高。（5）六氟化硫断路器。额定电流和开断电流都可以做得很大；开断性能好，适合于各种工况开断；SF6气体灭弧、绝缘性能好，故断口电压可做得较高；断口开距小。高压断路器的高压断路器的运行维护特点运行维护特点 3.运行维护特点运行维护特点 （1）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。（2）少油断路器。运行经验丰富，易于维护；噪声低；油质容易劣化；需配备一套油处理装置。（3）压缩空气断路器。维修周期长；噪声较大；无火灾危险；需要一套压缩空气装置作为气源；运行费用大。（4）真空断路器。运行维护简单，灭弧室不需要检修；噪声低；运行费用低；无火灾和爆炸危险。（5）六氟化硫断路器。维护工作量小；噪声低；检修周期长；运行稳定，安全可靠，寿命长；可频繁操作。高压断路器的高压断路器的技术参数技术参数 1额定电压额定电压（UN）2最高工作电压最高工作电压 3.额定电流额定电流（N）4额定开断电流额定开断电流（N br）5额定断流容量额定断流容量（SNbr）6关合电流关合电流（iNcl）7动稳定电流动稳定电流（ies）8热稳定电流热稳定电流（it）9全开断（分闸）时间全开断（分闸）时间（tkd）10合闸时间合闸时间 11操作循环操作循环 高压断路器的高压断路器的技术参数技术参数 1额定电压（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。它不仅决定了断路器的绝缘水平，而且在相当程度上决定了断路器的总体尺寸。2最高工作电压最高工作电压 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。对于220kV及以下设备，其最高工作电压为额定电压的1.15倍倍；对于330kV的设备，规定为1.1倍倍。高压断路器的高压断路器的技术参数技术参数 3.额定电流（额定电流（N）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。额定电流也决定断路器触头及导电部分的截面。4额定开断电流（额定开断电流（N br）额定开断电流是指断路器在额定电压下能正常开断的最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。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。高压断路器的高压断路器的技术参数技术参数 NbrNNbrIUS3 5额定断流容量（额定断流容量（SNbr）额定断流容量也表征断路器的开断能力。在三相系统中，它和额定开断电流的关系为 式中 UN为断路器所在电网的额定电压，Nbr为断路器的额定开断电流，由于UN不是残压，故额定断流容量不是断路器开断时的实际容量。6关合电流（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。高压断路器的高压断路器的技术参数技术参数 7动稳定电流（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。8热稳定电流（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。高压断路器的高压断路器的技术参数技术参数 9全开断（分闸）时间（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。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。如图图3-1所示。高压断路器的高压断路器的技术参数技术参数 高压断路器的高压断路器的技术参数技术参数 10合闸时间合闸时间 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。11操作循环操作循环 操作循环也是表征断路器操作性能的指标。自动重合闸操作循环：分合分t合分 非自动重合闸操作循环：分t合分t合分上二式中 分分闸操作；合分合闸后立即分闸的动作；无电流间隔时间，标准值为0.3s或0.5s；t强送电时间，标准时间为180s。高压断路器的高压断路器的型号型号 第一单元第一单元是产品字母代号：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。第二单元第二单元 是装设地点代号：N户内式；W户外式。第三单元第三单元 是设计序号。第四单元第四单元 是额定电压，kV。第五单元第五单元 是补充工作特性标志：G改进型；F分相操作。第六单元第六单元 是额定电流，A。第七单元第七单元 是额定开断电流，kA。高压高压真空断路器真空断路器 1.高压高压真空断路器概述真空断路器概述 2.高压高压真空断路器的结构真空断路器的结构 3.高压高压真空断路器的分类真空断路器的分类 4.高压高压真空断路器的灭弧室真空断路器的灭弧室 5.真空断路器的真空断路器的操作过电压操作过电压及及抑制方法抑制方法 高压高压真空断路器概述真空断路器概述 真空断路器利用真空度约为10-4Pa（在运行过程中不低于10-2Pa）的高真空作为内绝缘和灭弧介质。真空间隙的气体稀薄，分子的自由行程较大，发生碰撞游离的几率很小。所以，真空击穿产生电弧，是由触头蒸发出来的金属蒸气帮助形成的。随着冶金等技术的不断进步，真空断路器的制造水平不断提高，在60年代制成能开断20kA的真空断路器，70年代制造出开断能力达6080kA，电压等级为1035kV的真空断路器，使真空断路器35kV及以下电压等级中处于优势地位。高压断路器的高压断路器的基本结构基本结构 真空断路器是由真空灭弧室、绝缘支撑、传动机构、操动机构、机座（框架）等组成，如图图3-6所示。导电回路由导电夹、软连接、出线板通过灭弧室两端组成。真空断路器的固定方式不受安装角度限制，即可以水平安装，又可以垂直安装，还可以任意角度安装。高压高压真空断路器的分类真空断路器的分类 按真空灭弧室的布置方式可分为落地式和悬挂式两种基本形式，以及这两种方式相结合的综合式和接地箱式。（1）落地式）落地式 是将真空灭弧室安装在上方，用绝缘子支持，操动机构设置在底座的下方，上下两部分由传动机构通 过绝缘杆连接起来。如图图3-6所示。落地式优点：落地式优点：传动效率高