[精品]第四章工厂变配电所及其一次系统.ppt

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1、http:/211.147.243.122/JPKC2008/SMJ/DQSB1/kc_view.asp?lm=61&zj=55&wz=第5章熔断器,mhtml:http:/ 工厂变配电所及其一次系统,41 工厂变配电所的作用、类型和位置,1变配电所的作用 工厂变配电所是工厂供配电系统的核心，在工厂中占有特别重要的地位。工厂变配电所按其作用可分为工厂变电所和工厂配电所。 变电所的作用是：从电力系统接受电能，经过变压器降压（通常降为0.4kV），然后按要求把电能分配到各车间供给各类用电设备。 配电所的作用是：接受电能，然后按要求分配电能。两者所不同的是，变电所中有配电变压器，而配电所中没有配电变

2、压器。,2变配电所的类型 变配电所的类型应根据用电负荷情况和周围环境情况等综合确定。工厂变配电所与高层建筑变配电所的型式及所址虽有所区别，但根据安装位置、方式、结构的不同，它们大致有以下几种类型： （1）工厂总降压变电所 用于电源电压为35kV及以上的大中型工厂。 1）作用 它是从电力系统接受35kV或以上电压的电能后，由主变压器把电压降为10kV(当有6kV高压设备时，一般再经 106.3kV变压器降压；也可直接采用356.3kV变压器)，经10kV母线分别配电到各车间变电所。,2）类型 这种变电所一般都是独立式的。 （2） 高压配电所 用于高压电能（10KV或6KV及以上）的接受和分配。

3、1）无总降压变电所的高压配电所一般为独立式的； 2）有总降压变电所的高压配电所有时附设于总降压变电所内。,（3）车间变电所 如图所示，按其安装位置不同可分为下列类型： 1）车间附设变电所 变压器室的一面或两面墙壁与车间的墙壁共用，按变压器室位于车间的墙内还是墙外，又可分为内附式(图中的3)和外附式(图中的4)。 适用场合 车间附设变电所能深入负荷中心，适用于生产面积比较紧凑、生产流程需要经常调整因而设备要作相应变动的生产车间。附设式变电所在工业和民用建筑中较普遍。, 特点 车间外附式占用车间面积少，安全性较好； 车间内附式虽然占用了车间内部的面积，但它有利于靠近负荷中心，且不妨碍车间外环境的观

4、瞻，因而被更多地采用。,2）车间内变电所 变压器室和整个变电所都位于车间内的单独室内，通常位于车间中部，如中的2所示。 特点 有利于深入负荷中心，缩短低压配电的距离，减少有色金属的消耗量，降低电能损耗和电压损耗，技术经济指标较好；但它占用车间的生产面积，对生产流程和设备位置需要变动的场合不适合，且对车间的安全性有一定的威胁。 适用场合 适用于环境条件许可、负荷较大、负荷中心居中部的多跨车间，这种变电所在大型冶金企业中较多。,3）独立变电所 变电所设在距车间、住宅区或其他建筑物有一定距离的单独建筑物内。如图中的1所示。 特点 运行维护条件好，安全可靠性高，但建筑费用较高。 适用场合 负荷小而分散

5、，或需要远离易燃、易爆、有腐蚀性气体及低洼积水的场所，一般需经全面技术经济比较来确定。,4）杆上变电台 又称柱上变电台，如图中的10所示。其变压器(及其一些附属开关、保护设备)安装在室外的电杆上。 特点 最简单经济，通风散热条件又好，但供电可靠性较差，易受环境影响，运行维护的条件较差， 适用场合 适于环境允许的中小城镇居民区和工厂的生活区，且变压器容量在315kVA及以下时选用。,5）露天或半露天变电所 如图中的8、9所示。 露天变电所是变压器位于室外抬高的地面上的变电所； 半露天变电所是指位于露天的变压器有顶板或桃檐的情况； 特点 投资省、通风散热条件好，安全可靠性较差，要采取安全防护措施(

6、如周围加围墙、围栏等)； 适用场合 用于无腐蚀性、爆炸性气体和粉尘、无易燃易爆危险的场所，如小型工厂车间或其他不重要用户,6）地下变电所 整个变电所位于建筑或其他设施的地下层，如图中的6所示。 特点 通风散热条件差，湿度高，投资和运行费用高；但安全且不碍观瞻； 适用场合 在高层建筑、地下工程和矿井中采用较多，其变压器应采用干式变压器。铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器. 7）楼层变电所 变电所设在高层建筑的楼层中，如图中的7所示。 该类型适用 于高层建筑和地面面积 有限的场所。楼层变电 所中采用的电气设备及 结构须尽可能轻、安全 ，并须防火，变压器通 常采用干式变压器。,8）箱式（组合式）变电

7、所 又称成套变电所，如图中的5所示。 这是一种由生产厂家按一定结线方案成套制造、并现场安装的变电所，其变压器柜和高、低压开关柜组装在带有金属防护外壳的箱体内。,(3) 设备运输、吊装方便，特别要考虑电力变压器和高低压开关柜等大型设备的运输方便。 （4）不应设在邻近下列场所的地方： 1）有剧烈振动或高温的场所 2）有爆炸或火灾危险的场所正下方和正上方 3）多尘、多水雾(如大型冷却塔)或有腐蚀性气体的场所，如无法远离时，要避免污染源的下风口 4）厕所、浴室、洗衣房、厨房、泵房的正下方及邻近地区和其他经常积水场所和低洼地区。,二变配电所的所址选择 变配电所所址的选择，应根据下列要求综合考虑确定： (

8、1) 尽量接近或深入负荷中心 理由：可缩短配电线路的长度，对于节约电能、节约有色金属和提高电能质量都有重要意义。 (2) 进出线方便，使变配电所尽可能靠近电源进线侧 目的：避免高压电源线路，尤其是架空线路跨越其他建筑或设施。,（5） 高压配电所宜于和邻近的车间变电所合建理由： 降低建筑费用，减少系统的运行维护费用。 （6）高层建筑地下变配电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场所，且不宜设在最底层。当地下仅有一层时，应采取适当抬高变配电所地面等防水措施，并应避免有洪水或积水从其他渠道淹没变配电所的可能性。 （7） 应考虑企业的发展，使变配电所有扩建的可能，尤其是独立式的变配电所 .,教学目标

9、： （1）了解电弧的主要特点与危害； （2）掌握电弧的形成与熄灭过程； （3）能叙述电弧的形成过程。,首页,4.2 电气设备中的电弧问题及对触头的要求,电弧的特点,电弧：是一种能量集中、温度很高、亮度很大的气体导电现象。 1.电弧的组成 2.电弧温度 3. 自持放电，发出强烈的白光 4.游离的气体，质量轻，迅速移动、伸长、弯曲和变形。运动速度可达每秒几百米。,弧心：温度最高、电流密度最大的弧柱中心部位。 弧焰：弧柱周围温度较低、亮度明显减弱的部分。,弧柱区中心可达到10000以上，表面温度也有30004000。,电弧的主要危害,1.电弧的高温，可能烧坏电器触头和触头周围的其他部件；对充油设备还

10、可能引起着火甚至爆炸等危险。 2.在开关电器中，触头间只要有电弧的存在，电路就没有断开，电流仍然存在，电弧的存在延长了开关电器断开故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。 3.容易造成飞弧短路、伤人或引起事故扩大。,电弧的产生,电弧的产生实际上是气体介质在某些因素作用下，发生强烈游离，产生很多带电质点，由绝缘变为导通的过程。电弧能成为导电通道，是由于电弧的弧柱内存在大量的带电粒子，这些带电粒子的定向运动形成电弧。 1.自由电子的产生,触头开断瞬间产生少量的自由电子的原因：阴极的热电子发射或强电场发射。,热电子发射：触头刚分离时，触头间的接触压力和接触面积不断减小，接触电阻迅速增大，使接触

11、处剧烈发热，局部高温使此处电子获得动能，就可能发射出来成为自由电子。,强电场发射：触头刚分离时，由于触头间的间隙很小，在电压作用下间隙形成很高的电场强度，当电场强度超过3106Vm时，阴极触头表面的电子就可能在强电场力的作用下，被拉出金属表面成为自由电子。,2.碰撞游离形成电弧,碰撞游离：自由电子，在电场力作用下加速运动，不断与中性气体质点（原子或分子）撞击，如果电场足够强，自由电子动能足够大，碰撞时就能将中性原子外层轨道上的电子撞击出来，脱离原子核内正电荷吸引力的束缚，成为新的自由电子。失去自由电子的原子则带正电，称为正离子。新的自由电子又去碰撞另外的中性原子此过程愈演愈烈，发展成为“电子崩

12、” 。,当带电粒子积累到一定的数量时，介质的导电性质发生改变，由绝缘体变为导体， 在外加电压的作用下，电流 通过触头间隙，发出声响和 强烈的白光，就形成了电弧。,游离：中性质点转化为带电质点的过程。,电场游离主要取决于电子运动速度，即取决于电场强度、电子的平均自由行程以及气体的性质。 触头间电压越高，电场强度也越高，则气体容易被击穿。 气体的压力越大，越不容易产生电场游离。,3.热游离维持电弧 热游离：发生雪崩式碰撞游离形成电弧后，产生高温，气体中粒子运动速度增大，使原子外层轨道电子脱离原子核内正电荷束缚力成为自由电子。 气体温度愈高，粒子运动速度愈大，原子热游离的可能性也愈大，维持电弧稳定燃

13、烧。 电弧的形成过程就是介质向等离子体态的转化过程。,4.影响游离作用的物理因素 （1）温度越高，热游离越强烈。 （2）压力越大，行程越小，碰撞游离越小。 （3）电压越高越容易将间隙击穿。 （4）开断距离增大则减小间隙中的电场强度。 （5）不同介质游离电场不同，热游离温度不同。 （6）不同金属的蒸汽有不同的游离电压。,电弧的熄灭,实质：气体介质由导通又变为截止的过程，是电弧区域内已电离的质点不断发生去游离的结果。 1.去游离过程 2.影响去游离的物理因素,使弧隙中正离子和自由电子减少。,复合,扩散,正负电荷中和成为中性质点的现象。,电弧中的自由电子和正离子散溢到电弧外面，并与周围未被游离的冷介

14、质相混合的现象。,要使电弧熄灭，必须使去游离作用强于游离作用。,（1）介质的特性,（2）电弧的温度,（3）气体介质压力,（4）游离质点的密度,（5）触头材料,1. 动态特性 电弧的温度、直径以及电弧电压随时间变化。 2. 热惯性 电弧电压呈马鞍形变化，电流小时，电弧电压高，电流大时，电弧电压减小且接近于常数。由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程，跟不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。 3.“自然过零” 电流过零时，电弧自然熄灭。 如果电弧是稳定燃烧的，则 电弧电流过零熄灭后，在另 半周又会重燃。如果电弧过 零后，电弧不发生重燃，电 弧就熄灭。

15、,A点：燃弧电压 B点：熄弧电压,交流电弧的特性,交流电弧伏安特性及电压和电流波形 （a）伏安特性；（b）波形图,电弧重燃取决于弧隙介质绝缘能力或介电强度和弧隙电压的恢复。 1.弧隙介质介电强度的恢复,介质介电强度的恢复过曲线 1真空；2SF6；3空气；4油,弧隙的介电强度：弧隙介质能够承受外加电压作用而不致使弧隙击穿的电压，又称为弧隙的绝缘能力，以能耐受的电压Uj表示。 弧隙介质介电强度的恢复过程：当电弧电流过零，电弧熄灭时，弧隙中去游离作用继续进行，弧隙电阻不断增大，弧隙介质的介电强度要恢复到正常状态值所需要的过程。 介质介电强度的恢复速度与冷却条件、电流大小、开关电器灭弧装置的结构和灭弧

16、介质的性质有关。,近阴极效应：在电流过零瞬间（t0），介电强度突然出现升高的现象。 电流过零后，弧隙的电极极性发生了改变，弧隙中剩余的带电质点的运动方向也相应改变，质量小的电子迅速向新的阳极运动，而比电子质量大很多倍的正离子由于惯性大，来不及改变运动方向停留在原地未动，导致新的阴极附近形成了一个正电荷的离子层。正空间电荷层使新阴极附近出现了大约150250V的起始介电强度。近阴极效应使弧隙在电弧自然熄灭后的极短瞬间能耐受150250V的外加电压。在低压电器中，常利用近阴极效应这个特性来灭弧。,近阴极效应 （a）电荷分布；（b）电压分布,电流过零后，弧隙电压从熄弧电压恢复到电源电压的过程，用Uh

17、f（t）表示，恢复过程与电路参数、负荷性质等有关。受电路参数等因素的影响，电压恢复过程可能是周期性的变化过程，也可能是非周期性变化过程。,2.弧隙电压的恢复过程,恢复电压非周期性变化过程,图中U0是电弧自然熄灭瞬间的电源相电压，Uxh为熄弧电压，Uhf是弧隙恢复电压，依指数规律上升的恢复电压最大值不会超过U0，也就是说不会在电压恢复过程中出现过电压。,恢复电压呈现周期性振荡的变化过程见下图。这时弧隙的恢复电压最大值理论上可达到2U0，实际中由于电阻影响，弧隙恢复电压振荡有衰减，实际最大值为（1.31.6）U0。周期性振荡的恢复电压更容易超过弧隙介质强度，造成电弧重燃。,周期性振荡恢复电压变化过

18、程,3.交流电弧的熄灭条件 电流过零后，弧隙中同时存在着两个作用相反的恢复过程：即介质介电强度恢复过程Uj和弧隙电压的恢复过程Uhf。如果弧隙介质介电强度在任何情况下都高于弧隙恢复电压，则电弧熄灭；反之，如果弧隙恢复电压高于弧隙介质介电强度，弧隙就被击穿，电弧重燃。,交流电弧在过零后重燃和熄灭 （a）重燃；（b）熄灭,交流电弧的熄灭条件为：Uj（t）Uhf（t）在交流电弧的灭弧中，应充分利用交流电流的自然过零点，采取有效的措施，加大弧隙间去游离的强度，使电弧不再重燃，最终熄灭。,五、熄灭交流电弧的基本方法 1.吹弧 利用灭弧介质（气体、油等）在灭弧室中吹动电弧，广泛应用在开关电器中，特别是高压

19、断路器中。 用弧区外新鲜、低温的灭弧介质吹拂电弧，对熄灭电弧起到多方面的作用。它可将电弧中大量正负离子吹到触头间隙以外，代之以绝缘性能高的新鲜介质；它使电弧温度迅速下降，阻止热游离的继续进行，使触头间的绝缘强度提高；被吹走的离子与冷介质接触，加快了复合过程的进行；吹弧使电弧拉长变细，加快了电弧的扩散，弧隙电导下降。按吹弧方向分为： 横吹：吹弧方向与电弧轴线相垂直。横吹更易于把电弧吹弯拉长，增大电弧表面积，加强冷却和增强扩散。 纵吹：吹动方向与电弧轴线一致时。纵吹能促使弧柱内带电质点向外扩散，使新鲜介质更好地与炽热的电弧相接触，冷却作用加强，并把电弧吹成若干细条，易于熄灭。,利用灭弧介质（气体、

20、油等）在灭弧室中吹动电弧，使电弧冷却,拉长电弧,降低电弧中的电场强度,加速熄灭.广泛应用在开关电器中，特别是高压断路器中。,横吹,纵吹,吹弧,熄灭交流电弧的基本方法,吹弧方式（1电弧，2触头）,a)横吹 b)纵吹,电动力吹弧,磁力吹弧,1磁吹线圈，2灭弧触头，3电弧,多个断口：在开关电器中，每相触头采用两个或多个断口相串联的方式。 熄弧时，利用多断口把电弧分解为多个相串联的短电弧，使电弧的总长度加长，弧隙电导下降；在触头行程、分闸速度相同的情况下，电弧被拉长的速度成倍增加，促使弧隙电导迅速下降，提高了介电强度的恢复速度；另一方面，加在每一断口上的电压减小数倍，输入电弧的功率和能量减小，降低了弧

21、隙电压的恢复速度，缩短了灭弧时间。,迅速拉长电弧，有利于迅速减小弧柱内的电位梯度，增加电弧与周围介质的接触面积，加强冷却和扩散作用，如采用强力分闸弹簧。,2.采用多断口灭弧 3.提高分闸速度,4.用耐高温金属材料制作触头 5.采用优质灭弧介质 6.短弧原理灭弧,铜钨合金和银钨合金,油、压缩空气、SF6气体、真空,利用一个金属灭弧栅将电弧分为多个短弧，利用近阴极效应的方法灭弧。,常用于低压开关电器中，如自动开关和电磁接触器等。,1钢栅片，2电弧，3触头,绝缘灭弧栅对电弧的作用,1绝缘栅片，2电弧，3触头,钢灭弧栅对电弧的作用,对电气触头的基本要求: 一、电气触头的概念 电气触头：是指两个导体或几

22、个导体之间相互接触的部分，如母线或导线的接触连接处以及开关电器中的动、静触头。 电气触头直接影响到电气设备和电气装置的工作可靠性，甚至导致电气设备发生严重事故。特别是开关电器中的触头，它的性能好坏直接决定了开关电器的品质。 对电气触头的基本要求是： （1）结构可靠； （2）接触电阻小而且稳定，即有良好的导电性能和接触性能； （3）通过规定电流时，发热稳定而且温度不超过允许值； （4）通过短路电流时，具有足够的动稳定性和热稳定性； （5）开断规定的短路电流时，触头不被灼伤，磨损尽可能小。不发生熔焊现象。,二、触头的接触电阻 接触电阻：电流流过触头所产生的电阻。由于触头的接触面往往不是全面接触，而

23、是局部接触，所以接触面积往往小于导体的几何面积，因而接触电阻通常比导体其他部分的电阻增大。 当接触部位接触不良时，接触电阻会增大，使触头过热，严重时会发展成触头烧毁、损伤触头周围物质，甚至会拉出电弧，造成飞弧短路，导致故障的进一步扩大。触头在正常工作和通过短路电流时的发热都与接触电阻值有关，所以触头的品质在很大程度上取决于触头的接触电阻值。 影响接触电阻的主要因素：触头的表面加工状况、表面氧化程度、触头间的压力及接触情况等。,在工厂供配电系统中担负输送、变换和分配电能任务的电路，称为“主电路”，也叫“一次电路”。 用来控制、指示、监测和保护主电路（一次电路）及其主电路中设备运行的电路，称为“二

24、次电路”（二次回路）。 一次电路中的所有电气设备，称为“一次设备”或“一次元件”，二次电路中的所有电气设备，称为“二次设备”或“二次元件”。,第三节 高压一次设备,一次电路：,（主电路、主接线、主回路）,变配电所中承担输送和分配电能任务的电路。,一次设备：一次电路中所有的设备称一次设备。,一次设备分类：,(1)变换设备 其功能是按电力系统运行的要求改变电压或电流、频率等，例如电力变压器、电压互感器、电流互感器、变频机等。,(2)控制设备 其功能是按电力系统运行的要求来控制一次电路的通、断，例如各种高低压开关设备。,(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

25、雷器等。,(4)补偿设备 其功能是用来补偿电力系统中的无功功率，提高系统的功率因数，例如并联电容器等。,(5)成套设备 它是按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及控制、指示、监测和保护一次设备的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。,（本节介绍一次电路中的高压熔断器、隔离开关、负荷开关、断路器及开关柜）,一、高压熔断器,(fuse，文字符号为FU),在电路电流超过规定值并经过一定时间后，使熔体熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器。熔断器的功能主要是对电路及设备进行短路保护，有的熔断器还具有过负荷保护的功能。,高压熔断器全型号的表示和含义如下：,例如

26、：RW410/50型，即指额定电流50A、额定电压10kV、 户外4型高压熔断器。,图形符号：,户内高压熔断器全部是限流型熔断器，其主要部分为熔管和熔体，熔管内配置有瓷柱，瓷柱上等间距绕有熔体，熔管的两端配置有压帽，其间填充有石英砂。熔体由高电阻和低电阻两种不同金属丝组成的熔体与经化学处理过作为灭弧介质的高纯度石英砂一起密封于熔管内，熔管采用耐高温的高强度氧化铝瓷制成。 当短路电流通过熔体使其熔断时，电弧产生在石英砂的填料中，受到石英砂颗粒间狭沟的限制，弧柱直径很小，同时电弧还受到很多的气体压力作用和石英砂对它的强烈冷却，所以限流式熔断器灭弧能力强，在短路电流未达到最大值时，就将电弧很快熄灭，

27、限制短路电流的发展，起到保护电路的作用。大大减轻了电气设备所受危害的程度，降低了对被保护设备动、热稳定性的要求。因它在开断电路时无游离气体排出，所以在户内配电装置中广泛采用。,1、RN1和RN2型户内高压管式熔断器（限流式）,1、RN1和RN2型户内高压管式熔断器（限流式）,RN1型：主要用于高压电路和设备的短路保护（额定电流可达100A）,RN2型：高压电压互感器一次侧短路保护 （额定电流一般为0.5A）,RN1、RN2型高压熔断器安装图,l瓷熔管，2金属管帽3弹性触座，4熔断指示器，5接线端子，6支柱瓷瓶，7底座,RN1、RN2型熔断器的熔管剖面示意图,1管帽，2瓷管，3工作熔体，4指示熔

28、体，5锡球，6石英砂填料，7熔断指示器(虚线表示熔断指示器在熔体熔断时弹出),RN1、RN2和RN3型熔断器,三、户外式高压熔断器 户外式高压熔断器主要用于输电线路和电力变压器的过负荷与短路保护。户外式高压熔断器按其结构和工作原理可分跌落式熔断器和支柱式熔断器。 1.户外跌落式高压熔断器 跌落式熔断器主要由熔丝具、熔丝管和熔丝元件三部分构成。在熔丝管内装有用桑皮纸或钢纸等制成的消弧管。熔管两端的上动触头和下动触头依靠熔断体系紧，将上动触头推入鸭嘴凸出部分后，磷铜片等制成的上静触头顶着上动触头，故而将熔管牢固地卡在鸭嘴里。当短路电流通过电路使熔体熔断时，将产生电弧，管内衬的钢纸管在电弧作用下产生

29、大量气体，在电流过零时将电弧熄灭。由于熔体熔断，在熔管的上下动触头弹簧片的作用下，熔管迅速跌落，使电路断开，切除故障段线路或者故障设备。,2、RW4和RW10（F）型户外高压跌开式熔断器,既可作610KV线路和设备的短路保护，又可在一定条件下，用高压绝缘钩棒操作熔管的分合，起高压隔离开关的作用。,RW410(G)型跌开式熔断器,1上接线端子，2上静触头，3上动触头，4管帽，5操作环，6熔管(内套纤维质消弧管)，7铜熔丝，8下动触头，9下静触头，10下接线端子，11绝缘瓷瓶，12固定安装板,它通过固定安装板倾斜安装在线路中（与垂直方向约成2030），上下接线端与上下静触点固定于绝缘瓷瓶上，下动触

30、点套在下静触点中，可转动。熔管的动触点借助熔体张力拉紧后，推入上静触点内锁紧，成闭合状态，熔断器处于合闸位置。当线路发生故障时，大电流使熔体熔断，熔管下端触点失去张力而转动下翻，使锁紧机构释放熔管，在触点弹力及熔管自重作用下，回转跌落，造成明显的可见断口。 熔管上端有管帽，在正常运行时是封闭的，可防雨水滴入。这种熔断器是靠熔管产气吹弧和迅速拉长电弧而熄灭，采用了“逐级排气”的新结构有效地解决了自产气电器分断大、小电流的矛盾。 户外跌落式熔断器具有经济实惠、操作方便、适应户外环境性强等特点，广泛应用于10kV架空配电线路的支线及用户进线处、35kVA以下容量的配电变压器一次侧以及电力电容器等设备

31、作为过载或短路保护和进行系统、设备投、切操作之用。,RW310户外高压跌落式熔断器,2.户外支柱式高压熔断器 RXW35型限流式熔断器主要用于保护电压互感器，结构如下所示。,熔断器由瓷套、熔管 及棒形支持绝缘子和 接线端帽等组成。熔 管装于瓷套中，熔件 放在充满石英砂填粒 的熔管内。熔断器的 灭弧原理与RN系列限流式有填料高压熔断器的灭弧原理基本相同，均有限流作用。,四、高压熔断器的选择,A. 保护线路的熔断器的选择 (1)熔断器的额定电压UNFU应等于线路的额定电压UN UNFU=UN (2)熔体额定电流INFE不小于线路计算电流Ij，即 INFEIj (3)熔断器额定电流INFU不小于熔体

32、的额定电流INFE。 INFU INFE (4)熔断器断流能力校验,限流式熔断器（如RN1型） I I“ (3) 非限流式熔断器(RW型) I Ich(3) 对断流能力有下限值的熔断器(RW型) Imin IK(2) 式中，Imin为熔断器分断电流下限值；Ik(2)为线路末端两相短路电流。,B.保护电力变压器（高压侧）的熔断器的选择 （1）熔断器型号的选择 户内RN1型,户外RW型 （2）熔体额定电流INFE的选择 INFE = (1.52.0)I1NT INFE - 熔断器熔体额定电流； I1NT - 变压器一次绕组额定电流。 C.保护电压互感器的熔断器的选择 RN2型专用熔断器作电压互感器

33、短路保护，其熔体额定电流为0.5A,隔离电源：电气设备检修时，在用断路器开断电流以后，用隔离开关将需要检修的电气设备与带电的电源隔离，形成明显可见的断开点，以保证检修人员和设备的安全。 倒换线路或母线：利用等电位间没有电流通过的原理，用隔离开关将电气设备或线路从一组母线切换到另一组母线上。 关合与开断小电流电路：关合和开断正常工作的电压互感器、避雷器电路；关合和开断母线和直接与母线相连接的电容电流；关合和开断电容电流不超过5A的空载电力线路；关合和开断激磁电流不2A的空载变压器等。,图形符号：,三 、隔离开关 QS,12kV的隔离开关，容许关合和开断5km以下的空载架空线路；40.5kV的隔离

34、开关，容许关合和开断10km以下空载架空线路和1000kVA以下的空载变压器； 126kV的隔离开关，容许关合和开断320kVA以下的空载变压器。,隔离开关,它没有专门的灭弧装置，因此不允许切断正常的负荷电流，更不能用来切断短路电流。因隔离开关具有明显的断开间隙，因此它通常与断路器配合使用。,根据隔离开关的使用场所，可以把高压隔离开关分成户内和户外两大类。 在操作隔离开关时，应注意操作顺序，停电时先断断路器，在拉线路侧隔离开关，送电时先合母线侧隔离开关再合断路器。而且在操作隔离开关前，先注意检查断路器确在断开位置后，才能操作隔离开关。 （1）合隔离开关时的操作 无论用手动传动装置或用绝缘操作杆

35、操作，均必须迅速而果断，但在合闸终了时用力不可过猛，以免损坏设备，使机构变形，瓷瓶破裂等。 隔离开关操作完毕后，应检查是否合上。合好后应使隔离开关完全进入固定触头，并检查接触的严密性。,（2）拉开隔离开关时操作 当刀片刚要离开固定触头时应迅速。特别是切断变压器的空载电流、架空线路及电缆的充电电流、架空线路小负荷电流及切断环路电流时，拉隔离开关更应迅速果断，以便能迅速消弧。 拉开隔离开关后，应检查隔离开关每相确实已在断开位置并应使刀片尽量拉到头。 （3）在操作中误拉、误合隔离开关时： 误合隔离开关时，即使合错，甚至在合闸时发生电弧，也不准将隔离开关再拉开。因为带负荷拉隔离开关，将造成三相弧光短路

36、事故。 误拉隔离开关时，在刀片刚要离开固定触头时，便发生电弧，这时应立即合上，可以消灭电弧，避免事故。如果隔离开关已经全部拉开，则绝不许将误拉的隔离开关再合上。 如果是单极隔离开关，操作一相后发现误拉，对其他两相则不许继续操作。,图3.2 GN8-10/600型高压隔离开关 1-上接线端子 2-静触头 3-闸刀 4-套管绝缘子 5-下接线端子 6-框架 7-转轴 8-拐臂 9-升降绝缘子 10-支柱绝缘子,隔离开关的技术参数 额定电压（kV）：指隔离开关长期运行时承受的工作电压。 最高工作电压（kV）：能承受的超过额定电压的电压。 额定电流（A）：指隔离开关可以长期通过的工作电流，即长期通过该

37、电流，隔离开关各部分的发热不超过允许值。 热稳定电流（kA）：指隔离开关在某一规定的时间内，允许通过的最大电流。表明隔离开关承受短路电流热稳定的能力。 极限通过电流峰值（kA）：指隔离开关所能承受的瞬时冲击短路电流。这个值与隔离开关各部分的机械强度有关。,GN1910系列插入式户内高压隔离开关（动画点击）,GN3010型旋转式户内高压隔离开关（动画点击）,GW4110型隔离开关（动画点击）,GW11252型隔离开关（动画点击）,GW7220型三柱式隔离开关（动画点击）,GW6220GD型单柱式隔离开关（动画点击）,GW10252型单柱式隔离开关（动画点击）,四、高压负荷开关,高压负荷开关能通断

38、正常的负荷电流和过负荷电流，隔离高压电源。有些高压负荷开关断开后，具有明显可见的断口。 高压负荷开关只有简单的灭弧装置，因此它不能切断或接通短路电流。高压负荷开关使用时通常与高压熔断器配合使用，利用熔断器来切断短路故障。 按采用的灭弧介质分类，高压负荷开关可分为：固体产气式、压气式、油管式、真空式、SF6式等。按安装场所分类，有户内式和户外式两种。,QL 图形符号,负荷开关的作用 1开断和关合作用 负荷开关有一定的灭弧能力，可用来开断和关合负荷电流和小于一定倍数（通常为34倍）的过载电流；也可以用来开断和关合比隔离开关允许容量更大的空载变压器，更长的空载线路，有时也用来开断和关合大容量的电容器

39、组。 2替代作用 负荷开关与限流熔断器串联组合可以代替断路器使用，即由负荷开关承担开断和关合小于一定倍数的过载电流，而由限流熔断器承担开断较大的过载电流和短路电流。,图3.3 FN 3-10RT型高压负荷开关 1-主轴 2-上绝缘子兼气缸 3-连杆 4-下绝缘子 5-框架 6-RN1型真压熔断器 7-下触座 8-闸刀 9-弧动触头 10-绝缘喷嘴 11-主静触头 12-上触座 13-分闸弹簧 14-绝缘拉杆 15-热脱扣器,（1）转动式结构的负荷开关（动画点击）,直动式结构的负荷开关（动画点击）,联动式结构的负荷开关（动画点击）,联锁式结构的负荷开关（动画点击）,1、高压断路器的定义 高压断路

40、器：额定电压为3kV及以上，能够关合、承载和开断运行状态的正常电流，并能在规定时间内关合、承载和开断规定的异常电流（短路电流、过负荷电流）的开关电器。 2.高压断路器的作用 控制作用：即根据电网运行要求，将一部分电气设备及线路投入或退出运行状态、转为备用或检修状态。 保护作用：即在电气设备或线路发生故障时，通过继电保护装置及自动装置使断路器动作，将故障部分从电网中迅速切除，防止事故扩大，保证电网的无故障部分得以正常运行。,五、高压断路器,3、高压断路器的功能 导电：在正常的闭合状态时应为良好的导体，不仅对正常的电流，而且对规定的短路电流也应能承受其发热和电动力的作用，保持可靠地接通状态。 绝缘

41、：相与相之间、相对地之间及断口之间具有良好的绝缘性能，能长期耐受最高工作电压，短时耐受大气过电压及操作过电压。 开断：在闭合状态的任何时刻，应能在不发生危险过电压的条件下，在尽可能短的时间内安全地开断规定的短路电流。 关合：在开断状态的任何时刻，应能在断路器触头不发生熔焊的条件下，在短时间内安全地闭合规定的短路电流。,QF 图形符号：,4.高压断路器的技术参数 a额定电压（kV）：保证断路器长时间正常运行能承受的工作电压（线电压）。 额定电压不仅决定了断路器的绝缘水平，而且决定了断路器的总体尺寸和灭弧条件。 我国采用的额定电压等级：3、6、10、35、60、110、220、330、500、75

42、0、1000kV等。 b最高工作电压（kV）：即断路器允许长期工作的高于额定电压的最高电压。 规定：220kV及以下设备的最高工作电压为额定电压的1.15倍；330kV及以上设备的最高工作电压为额定电压的1.1倍。 最高电压等级有：3.6、7.2、12、40.5、72.5、126、252、363、550、800、1200kV等。,c额定电流（A）：断路器在规定的基准环境温度下，允许长期通过的最大工作电流（有效值）。 断路器长期通过额定电流时，其载流部分和绝缘部分的温度不会超过其长期最高允许温度。额定电流决定了断路器导体、触头等载流部分的尺寸和结构。 我国采用的额定电流有：200、400、630

43、、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A等。 d额定短路开断电流（kA）：在额定电压下，断路器能可靠开断的最大短路电流有效值。额定短路开断电流表明断路器开断电路的能力。 当电压不等于额定电压时，断路器能可靠开断的最大电流，称为该电压下的开断电流。 在电压低于额定电压时，开断电流可以比额定开断电流大，称其最大值为极限开断电流。 我国规定的额定开断电流为：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等。,e额定关合电流（kA）

44、：在额定电压下，断路器能可靠闭合的最大短路电流峰值。反映断路器关合短路故障的能力，取决于断路器灭弧装置的性能、触头构造及操动机构的型式。 f额定热稳定电流（kA）：断路器在规定时间（通常为4s）内允许通过的最大短路电流有效值，又称额定短时耐受电流。表明断路器承受短路电流热效应的能力。其值等于额定短路开断电流。 g额定动稳定电流（kA）：断路器在闭合状态下，允许通过的最大短路电流峰值，又称极限通过电流。表明断路器在冲击短路电流的作用下，承受电动力效应的能力，它决定于导体和绝缘等部件的机械强度。大小等于额定关合电流，并且等于额定短时耐受电流的2.55倍。,h合闸时间（s）：断路器从接到合闸命令起到

45、断路器触头刚接触时所经过的时间间隔。 分闸时间（s）：通常指全分闸时间（tt），是断路器从接到分闸命令起到断路器触头开断至三相电弧完全熄灭时所经过的时间间隔。包括： 固有分闸时间（t1）：断路器接到分闸命令起到灭弧触头刚分离时所经过的时间； 灭弧时间（t2）：触头分离到各相电弧完全熄灭所经过的时间； 分闸时间一般为0.060.12S，小于0.06S的断路器，称为快速断路器。,t0继电保护动作时间；t2燃弧时间； t1固有分闸时间；tt全分闸时间,6. 高压断路器的种类和型号含义 种类： 油断路器：采用绝缘油作为灭弧介质的断路器。 压缩空气断路器：采用压缩空气作为灭弧介质及操作机构能源的断路器。

46、 真空断路器：在真空中开断电流，利用真空的高绝缘强度来实现灭弧的断路器。 六氟化硫（SF6）断路器：采用具有优良灭弧性能的SF6气体作为灭弧介质的断路器。,1：产品名称：S少油断路器，D多油断路器，L六氟化硫（SF6）断路器，Z真空断路器，K压缩空气断路器，Q自产气断路器，C磁吹断路器； 2：安装地点；N户内型，W户外型； 3：设计序号； 4：额定电压（或最高工作电压）（kV）； 5：补充特性：C手车式，G改进型，W防污型，Q防震型； 6：额定电流（A）； 7：额定开断电流（kA）。 例如：ZN2812/125025，表示户内式真空断路器，设计序号为28，最高工作电压12kV，额定电流我125

47、0A，额定开断电流为25kA。,型号：,油断路器,一、油断路器的灭弧原理 各类油断路器的灭弧原理基本相似，开断电路时，其灭弧过程如下： （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。其中，约有70%80%是具有强烈冷却作用和扩散作用的氢气。 （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。同时，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

48、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。,二、油断路器的结构类型 1.多油断路器 多油断路器的触头和灭弧系统放置在由钢板焊接成的装有大量绝缘油的油箱中，其绝缘油既是灭弧介质，又是主要的绝缘介质，承受不同的导体之间及导体与地之间的绝缘。,优点：多油断路器通常每相采用两个断口，可靠性较高；油箱内可以安装套管式电流互感器，配套性好；结构简单，运行维护易于掌握；对气候适应性较强，而且价格低廉。 缺点：用油量多，消耗金属材料多，体积庞大，维修工作量大。相对而言，其分、合闸速度低，动作时间长，开断电流小。 用途：一般用于偏远的、经济落后的地点。,2.少油断路器 少油断路器的触头和灭弧系统放置在装有少量绝缘油的绝缘筒中，其绝缘油主要作为灭弧介质，只承受触头断开时断口之间的绝缘，不作为主要的绝缘介质。少油断路器中不同相的导电部分之间及导体与地之间是利用空气、陶瓷和有机绝缘材料来实现绝缘。 优点：油