第四章-高压电器及成套配电装置(高压特种电工培训)课件.ppt
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- 第四 高压电器 成套 配电装置 高压 特种 电工 培训 课件
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1、 335kV常用的高压电器有常用的高压电器有断路器断路器、隔离开关隔离开关、负荷开负荷开关关、熔断器熔断器和和电容器电容器等多种设备。等多种设备。高压电器在高压电路中起着高压电器在高压电路中起着控制控制或或保护保护等作用。等作用。第一节 开关电器中的电弧一、电弧的产生与熄灭一、电弧的产生与熄灭 电弧电流的本质是离子导电,即触头的正离子(带正电)在触头间电场力的作用下向负极运动。触头断开后,触头之间如果有电弧存在,则电路实际上没被切断。触头间介质击穿电压击穿电压是指触头间产生电弧的最小电压。触头间恢复电压恢复电压是指触头间电弧暂时熄灭后外电路施加在触头之间的最小电压。触头间恢复电压恢复电压大于触
2、头间介质击穿击穿电压,电压,电弧将重燃。电路为纯性电阻负荷时,恢复电压等于电源电压,则有利于灭弧。触头间触头间介质击穿电压的大小介质击穿电压的大小与触头之间的与触头之间的温度温度、离离子浓度子浓度和和距离(电弧长度距离(电弧长度)等因素有关。等因素有关。当温度低时,离子浓度低、触头之间距离长(电弧长度)当温度低时,离子浓度低、触头之间距离长(电弧长度)时,触头之间的介质击穿电压高;反之,触头之间的介质击时,触头之间的介质击穿电压高;反之,触头之间的介质击穿电压低。穿电压低。触头之间的恢复电压主要由电路中触头之间的恢复电压主要由电路中电源电压、电路中电感电源电压、电路中电感(或电容或电容)性负载
3、与电阻性负载所占比例,以及电弧熄灭前电弧性负载与电阻性负载所占比例,以及电弧熄灭前电弧电流的变化率等因素有关。电流的变化率等因素有关。当当电感(电容)性负载所占比例大电感(电容)性负载所占比例大(即电压与电流相位差较即电压与电流相位差较大大)时,恢复电压增加较快,不利于灭弧。时,恢复电压增加较快,不利于灭弧。二、加速电弧的熄灭的方法 (1)气体吹动电弧按吹动电弧气体的流动方向不同,吹动电弧的方法又可分按吹动电弧气体的流动方向不同,吹动电弧的方法又可分为为纵向吹动纵向吹动(简称纵吹)和(简称纵吹)和横线吹动横线吹动(简称横吹)两种。(简称横吹)两种。(2)拉长电弧 (3)电弧与固体介质接触 第二
4、节 高压断路器一、高压断路器的用途、类型、技术数据1高压断路器的用途高压断路器的用途 断路器用于在正常运行时接通或断开电路,故障情况下在继电保护装置的作用下迅速断开电路,特殊情况(如自动重合到故障线路上时)下可靠地接通短路电流。高压断路器是在正常或故障情况下接通或断高压断路器是在正常或故障情况下接通或断开高压电路的专用电器开高压电路的专用电器。断路器的工作状态(断开或闭合)是由它的断路器的工作状态(断开或闭合)是由它的操动机构控制的。操动机构控制的。2高压断路器的类型高压断路器的类型 按断路器的安装地点可分为按断路器的安装地点可分为户内式和户外式户内式和户外式两种;两种;按断路器灭弧原理或灭弧
5、介质可分为油断路器、按断路器灭弧原理或灭弧介质可分为油断路器、真空断路器、六氟化硫(真空断路器、六氟化硫(SF6)断路器等。)断路器等。3高压断路器主要参数高压断路器主要参数(1)额定电压额定电压(UN)是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。常用的额定电压等级有3、10、20、35、60、110kV,上述不同额定电压断路器的最高工作电压分别为3.6、12、24、40.5、126kV;(2)额定电流额定电流(IN)是在规定的环境温度下,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.常用断路器的额定电流等级为200、400、630、100
6、0、1250、1600、2000、3150A。(3)额定开断电流额定开断电流:指额定电压下断路器能够可靠开断的最大短路电流的能力;(4)关合电流关合电流: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。4断路器型号及含义断路器型号及含义 断路器名称S少油式D多油式Q产气式Z真空L六氟化硫 额定电流(A)其他标志G改进 C手车额定电压(kV)设计序号使用环境 N;W二、真空断路器二、真空断路器 真空断路器虽价格较高,当具有体积小、真空断路器虽价格较高,当具有体积小、重量轻、噪声小、无可燃物、维护工作量少重量轻、噪声小、无可燃物、维护工作量少等突出的优点。等
7、突出的优点。真空断路器的关键元件是真空断路器的关键元件是真空灭弧室真空灭弧室。真空断路器的动、静触头安装在真空灭弧室内,真空断路器的动、静触头安装在真空灭弧室内,其结构如图所示。其结构如图所示。真空灭弧室的外壳是由真空灭弧室的外壳是由绝缘筒绝缘筒、两端的两端的金属盖板金属盖板和和波纹管波纹管所组成的所组成的密封容器。灭弧室内有一对触头,密封容器。灭弧室内有一对触头,分别焊接在各自的导电杆上,波纹分别焊接在各自的导电杆上,波纹管可以在轴向上自由伸缩。管可以在轴向上自由伸缩。波纹管波纹管的寿命通常决定了断路器的机械寿命。屏蔽罩作用屏蔽罩作用:(1)减轻弧隙的金属蒸汽和液滴喷溅到绝缘外壳内壁上;(2
8、)改善真空灭弧室内部的电场分布,;(3)冷凝电弧生成物。真空断路器灭弧室1.小电流真空电弧的熄弧原理小电流真空电弧的熄弧原理 小电流真空电弧是一种小电流真空电弧是一种扩散型电弧扩散型电弧。对于扩散性电弧,。对于扩散性电弧,它只有阴极斑点而无阳极斑点,各分支电弧均分布于触它只有阴极斑点而无阳极斑点,各分支电弧均分布于触头表面上且处于移动状态。头表面上且处于移动状态。小电流真空灭弧室一般采用小电流真空灭弧室一般采用圆盘形触头圆盘形触头。2.大电弧真空电弧的熄弧原理大电弧真空电弧的熄弧原理 大电流真空电弧是一种大电流真空电弧是一种集聚型真空电弧集聚型真空电弧。积聚型电弧。积聚型电弧会产生阳极斑点,从
9、而导致电极的严重熔化。会产生阳极斑点,从而导致电极的严重熔化。为了能开断为了能开断10kV及以上的短路电流,设计时采取了及以上的短路电流,设计时采取了在触头间施加在触头间施加横向磁场或纵向磁场横向磁场或纵向磁场,从而实现真空灭弧,从而实现真空灭弧室开断大电流的功能,因此触头设计显得格外重要。室开断大电流的功能,因此触头设计显得格外重要。三、SF6断路器 SF6气体作为气体作为绝缘介质绝缘介质和和灭弧介质灭弧介质,具有独特的优点。,具有独特的优点。SF6断路器灭弧室的结构按灭弧介质压气方式的不同,断路器灭弧室的结构按灭弧介质压气方式的不同,分为分为双压气式双压气式和和单压气式单压气式;按吹弧方式
10、不同,可分为按吹弧方式不同,可分为双吹式双吹式、单吹式单吹式和和外吹式外吹式;按触头运动方式的不同,分为按触头运动方式的不同,分为变开距变开距和和定开距定开距灭弧灭弧室;室;按吹弧气体能量的取得方式可分为按吹弧气体能量的取得方式可分为压气式压气式和和自能式自能式。(一)(一)SF6 SF6气体性质气体性质 1.SF6SF6气体是一种气体是一种无色、无味、无毒、不可燃、易液化无色、无味、无毒、不可燃、易液化,对电气设备对电气设备不腐蚀不腐蚀的气体。因此,的气体。因此,SF6SF6断路器的断路器的使用寿命长使用寿命长、检修周期长检修周期长、检修工作量小检修工作量小、不存在燃烧和爆炸的危险不存在燃烧
11、和爆炸的危险。2.SF6SF6气体绝缘性和灭弧能力强。它的气体绝缘性和灭弧能力强。它的绝缘绝缘强度是强度是空气空气的的2.33倍,倍,灭弧灭弧能力是能力是空气空气的的100100倍。倍。3.SF6SF6气体在电弧高温作用下会分解为低氟化物,但在电气体在电弧高温作用下会分解为低氟化物,但在电弧过零后,又很快再结合成弧过零后,又很快再结合成SF6SF6气体。气体。4.SF6SF6气体化学性质虽稳定,但是与水分或其他杂质成分气体化学性质虽稳定,但是与水分或其他杂质成分混合后,在电弧作用下会分解为低氟化物和低氧化物。混合后,在电弧作用下会分解为低氟化物和低氧化物。SF6SF6断路器要有压力监视系统和净
12、化系统。断路器要有压力监视系统和净化系统。另外,另外,SF6SF6气体含水量过多,会造成水分凝结、浸润绝气体含水量过多,会造成水分凝结、浸润绝缘部件表面、使绝缘强度下降,容易引起设备故障。缘部件表面、使绝缘强度下降,容易引起设备故障。5.SF6SF6断路器应该设有断路器应该设有气体检漏设备和气体回收装置气体检漏设备和气体回收装置。(二)(二)SF6SF6断路器与其他断路器比较有以下优缺点断路器与其他断路器比较有以下优缺点1.1.优点优点2.2.缺点缺点(1)在电弧作用下,)在电弧作用下,SF6气体分解的低氟化物有毒。气体分解的低氟化物有毒。(2)SF6气体在高温下与铜、钨等金属生成金属氟化物,
13、引气体在高温下与铜、钨等金属生成金属氟化物,引起过敏。起过敏。(3)遇水产生有毒物,腐蚀材料。)遇水产生有毒物,腐蚀材料。(4)气体比空气密度大,沉积电缆沟低洼处,难清理。)气体比空气密度大,沉积电缆沟低洼处,难清理。SF6断路器在结构上可分为断路器在结构上可分为支柱式支柱式和和罐式罐式两种。两种。支柱式支柱式 罐式罐式(三)(三)SF6SF6断路器结构及灭弧原理断路器结构及灭弧原理四、断路器操动机构(一)一).作用与要求作用与要求 断路器的操作机构,是用来控制断路器断路器的操作机构,是用来控制断路器分闸分闸、合闸合闸和和维维持合闸持合闸状态的设备。状态的设备。因此,操作机构应符合以下基本要求
14、:因此,操作机构应符合以下基本要求:(1)(1)足够的操作功足够的操作功 (2)(2)较高的可靠性较高的可靠性 要求操动机构具有动作快、不要求操动机构具有动作快、不拒动、不误动等特点。拒动、不误动等特点。(3)(3)动作迅速动作迅速 (4)(4)具有自由脱扣装置具有自由脱扣装置 自由脱扣机构装置是保证在合闸过程中,若继电保护自由脱扣机构装置是保证在合闸过程中,若继电保护装置动作需要跳闸时,能够使断路器立即跳闸,而不受装置动作需要跳闸时,能够使断路器立即跳闸,而不受合闸机构状态的限制合闸机构状态的限制。自由脱扣装置是实现线路故障情况下合闸过程中快自由脱扣装置是实现线路故障情况下合闸过程中快速跳闸
15、的关键设备之一。速跳闸的关键设备之一。(二)(二).操动机构的分类操动机构的分类 断路器操动机构一般按合闸能源取得方式的不同进行分断路器操动机构一般按合闸能源取得方式的不同进行分类,目前常用的可分为类,目前常用的可分为手动手动操动机构、操动机构、电磁电磁操动机构、弹操动机构、弹簧储能簧储能操动机构和操动机构和液压液压操动机构等等操动机构等等。1 1.电磁操动机构(电磁操动机构(CDCD)电磁操动机构是用直流螺旋管电磁力合闸的操动机构电磁操动机构是用直流螺旋管电磁力合闸的操动机构优点:结构简单、价格较低、加工工艺要求低。缺点:合闸功率大、需要配备大容量的直流合闸电源、机构笨重、机构耗材多。2.2
16、.永磁操作机构永磁操作机构 永磁操作机构是由分、合闸线圈产生的磁场与永永磁操作机构是由分、合闸线圈产生的磁场与永磁体产生的磁场叠加来完成分、合闸操作的操作机磁体产生的磁场叠加来完成分、合闸操作的操作机构。构。具有结构简单、可靠性高、机械寿命长、耐磨损、具有结构简单、可靠性高、机械寿命长、耐磨损、免维护的优点。免维护的优点。永磁操作机构通常与真空断路器和永磁操作机构通常与真空断路器和SFSF6 6断路器配合断路器配合使用。使用。3.3.电动电动弹簧储能操动机构(弹簧储能操动机构(CTCT)弹簧储能操动机构简称为弹簧机构,它是一种弹簧储能操动机构简称为弹簧机构,它是一种利用合闸弹簧张力利用合闸弹簧
17、张力合闸的操动机构。合闸前,采用合闸的操动机构。合闸前,采用电动机或人力使合闸弹簧拉伸储能。合闸后,合闸电动机或人力使合闸弹簧拉伸储能。合闸后,合闸弹簧收缩释放已储存的能量将断路器合闸。弹簧收缩释放已储存的能量将断路器合闸。优点:只需要小容量合闸电源,对电源要求不高(交、直流均可)。缺点:操动机构的结构复杂,加工工艺要求高、机件强度要求高、安装调试困难。.液压操动机构(液压操动机构(CYCY)利用气体压力储存能量,依靠液体压力传递能量进行分合闸的操动机构。优点:体积小、操作功大、动作平稳、无噪音、速度快、不需要大功率的合闸电源。缺点:结构复杂、加工工艺要求高、动作速度受温度影响大、价格昂贵。(
18、三)三).操动机构型号及操动机构型号及动作动作原理原理 .操作机构型号的含义操作机构型号的含义.型操作机构结构及工作原理型操作机构结构及工作原理.双稳态永磁操作机构双稳态永磁操作机构 共有共有7 7个零部件组成。个零部件组成。五、断路器运行维护(一一)断路器投入运行)断路器投入运行 断路器投入运行前应符合以下要求:断路器投入运行前应符合以下要求:.新安装或大修后的断路器,投入运行前必须验收合格才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。能施加运行电压。.新安装的断路器验收项目按新安装的断路器验收项目按电气装置安装工程及施工电气装置安装工程及施工验收规范验收规范及有关规定要
19、求执行。及有关规定要求执行。(二)(二).断路器正常运行巡视检查断路器正常运行巡视检查(三)三).油断路器巡视检查油断路器巡视检查(四(四).SF6.SF6断路器的巡视检查断路器的巡视检查(五(五).真空断路器巡视检查真空断路器巡视检查(六(六).弹簧机构巡视检查弹簧机构巡视检查(七(七).断路器特殊巡视断路器特殊巡视(八(八).断路器正常维护工作断路器正常维护工作(九)九).断路器的操作断路器的操作 (十)(十).断路器不正常运行和事故处理断路器不正常运行和事故处理 1)值班人员在断路器运行中发现任何异常现象时)值班人员在断路器运行中发现任何异常现象时(如(如漏油、渗油、油位指示器油位过低,
20、漏油、渗油、油位指示器油位过低,SF6气压下降或气压下降或有异常声、分合闸位置指示不正确有异常声、分合闸位置指示不正确等),应及时予以消等),应及时予以消除,不能及时消除时要报告上级,并相应记入运行记录除,不能及时消除时要报告上级,并相应记入运行记录簿内。簿内。2)值班人员若发现设备有威胁电网安全运行,且不)值班人员若发现设备有威胁电网安全运行,且不停电难以消除缺陷时,应及时报告上级领导,同时向供停电难以消除缺陷时,应及时报告上级领导,同时向供电部门和调度部门报告,申请停电处理。电部门和调度部门报告,申请停电处理。3)断路器有下列情形之一者,应申请立即处理:断路器有下列情形之一者,应申请立即处
21、理:套管有严重破损和放电现象。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;油断路器严重漏油,油位器中见不到油面;SF6气体室严重漏气,发出操作闭锁信号;气体室严重漏气,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。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,断路器动作分闸后,值班人员应立即记录故障发生时间,并立即进行并立即进行“事故
22、特巡事故特巡”检查,判断断路器本身无故障。检查,判断断路器本身无故障。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检查。断路器外观进行仔细检查。断路器对故障跳闸时发生拒动,造成越级分闸,在恢复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,应将发生的断路器脱离系统并保持原状,待查系统送电前,应将发生的断路器脱离系统并保持原状,待查清拒动原因并消除后方可投入运行。清拒动原因并消除后方可投入运行。SF6断路器发生意外爆炸或严重漏气等事故,值班人员断路器发生意外爆炸或严重漏气等事故,值班人员接近设备要谨慎,尽量选择从接
23、近设备要谨慎,尽量选择从“上风上风”接近设备,必须时要接近设备,必须时要戴防毒面具,穿防护服。戴防毒面具,穿防护服。第三节第三节 隔离开关隔离开关一、隔离开关作用、分类和型号一、隔离开关作用、分类和型号(一)隔离开关作用一)隔离开关作用 隔离开关在结构上隔离开关在结构上没有特殊的灭弧装置没有特殊的灭弧装置,不允许用它带不允许用它带负荷进行拉闸或合闸操作负荷进行拉闸或合闸操作.。隔离开关隔离开关拉闸时拉闸时,必须在断路器切断电路之后才能拉隔,必须在断路器切断电路之后才能拉隔离开关;离开关;合闸时合闸时,必须先合入隔离开关后,再用断路器接,必须先合入隔离开关后,再用断路器接通电路。通电路。1、隔离
24、电源2、倒闸操作3、拉、合无电流或小电流电路电气设备运行状态分为运行、备用和检修三种工作状态。倒闸操作倒闸操作:将电气设备由一种工作状态改变为另一种工作状态的操作。高压隔离开关运行拉、合以下电路:(1)拉、合电压互感器与避雷器回路;(2)拉、合母线和直接与母线相连设备的电容电流(3)拉、合励磁电流小于2A的空载变压器;(4)拉、合电容电流不超过5A的控制线路;(二)隔离开关的分类:按安装地点分:户内式,户外式;按刀闸运动方式分:水平旋转式,垂直旋转式和插入式;按每相支柱绝缘子数目分:单柱式,双柱式,三柱式;按操作特点分:单极式,三极式;按有无接地刀闸分:带接地刀闸,无接地刀闸;二、户内式隔离开
25、关二、户内式隔离开关(一)一)GN19-12CSTGN19-12CST系列双掷隔离开关系列双掷隔离开关三种工作状态:(三种工作状态:(1)下触头分闸)下触头分闸上触头合闸;上触头合闸;(2)上触头分闸)上触头分闸下触头合闸;下触头合闸;(3)上触头分闸)上触头分闸下触头分闸。下触头分闸。(二)(二)GN30-12D系列隔离开关系列隔离开关 GN30-12、GN30-12D隔离开关适用于隔离开关适用于10kV配电系统旋转配电系统旋转触刀式的高压电器元件,触刀式的高压电器元件,GN30-12D带有接地刀闸和辅助带有接地刀闸和辅助接地触头,开关主体由固定在开关底架上正反两组绝缘子接地触头,开关主体由
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