开关电器总体介绍.ppt

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1、开关电器总体介绍,概 述,开关电器主要用来闭合与开断正常电路和故障电路或用来隔离高压电源的。根据开关电器在电路中担负的任务，可以分为下列几类: 仅用来在正常工作情况下，断开或闭合正常工作电流的开关电器，如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动器等。 仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流的开关电器，如高、低压熔断器。 既用来断开或闭合正常工作，也用来断开或闭合过负荷电流或短路电流的开关电器，如高压断路器、低压自动空气断路器等。 不要求断开或闭合电流，只用来在检修时隔离电压的开关电器，如隔离开关等。,高压断路器是电力系统中担负任务最繁重、地位最重要、结构也最复杂的开关电器。对断路器的基

2、本要求是：在各种情况下应具有足够的开断能力、尽可能短的动作时间和高度的工作的可靠性。断路器最重要的任务就是熄灭电弧，所以，各种断路器都有不同结构的灭弧装置，它在很大程度上影响断路器的性能。根据断路器所采用的灭弧介质及作用原理，断路器可分为下列几种类型： 油断路器：采用油作为灭弧介质的断路器，现以很少采用。 压缩空气断路器：采用压缩空气作为灭弧介质的断路器。 六氟化硫(SF6)断路器：采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的SF6气体作灭弧介质的断路器。 真空断路器：利用真空的高介质强度来灭弧的断路器，称真空断路器。,高压断路器的分类,高压断路器的基本参数,额定电压：是指断路器长期工作的标准线电压。最高

3、工作电压为1.11.15UN 额定电流：是指额定频率下长期通过断路器且使断路器无损伤、各部部分发热不超过长期工作的最高允许发热温度的电流。其大小决定触头的尺寸结构. 额定开断电流：在额定电压下，能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。额定开断容量SbrN1.732UNIbrN 关合能力：衡量断路器关合短路故障能力的参数为额定关合短路电流。其数值以关合操作时，瞬态电流第一个大半波峰值来表示，一般制造部门对关合短路电流取额定开断电流的2.55倍。 短时热电流(也称热稳定电流)：指断路器在合闸位置，在规定的时间内(标准时间为2S，需要大于2S时推荐为4S)能够承受而不发生损坏的电流的有效值。是

4、衡量断路器承受电流热效应能力的参数。 峰值耐受电流(也称动稳定电流)：指在规定的使用条件和性能下，断路 合闸位置时所能承受而不发生损坏的电流峰值。数值上和额定短路关合电流相等，它反映在了断路器承受由于短路电流产生的电动力的耐受性能。,断路器的操作机构,高压断路器都是带触头的电器，通过触头在分、合动作达到开断与关合电路的目的，因此必须依靠一定的机械操作系统才能完成。在断路器本体以处的机械操作装置称为操作机构，而操动机构与断路器动触头之间连接的部分称为传动机构和提升机构。 根据能量形式的不同，操作机构可分为手动操作机构(CS)、电磁操作机构(CD)、弹簧操作机构(CT)、电动机操作机构(CJ)、气

5、动操作机构(CQ)、液压操作机构(CY)等。 弹簧操作机构： 利用已储能的弹簧为动力使断路器动作的操动机构称弹簧操动机构，弹簧储能通常由电动机通过减速装置来完成。 液压操作机构： 液压操作机构是以压缩氮气为能源，利用液压传动系统工作原理，来使断路器动作的操作机构。因为液压油的性能受温度的影响很大，在操作机构箱壳内有的装有电加热器，以保证液压油的工作温度不低于规定的数值。,六氟化硫(SF6)断路器,SF6气体的性能和灭弧性能： SF6气体是一无色、无味、无毒、非燃烧性、亦不助燃的非金属化合物，在常温常压下，其密度是空气的五倍。SF6气体虽本身无毒，但在电弧作用下，少量分解物(如SF4)对人体有害

6、，一般需设置吸附剂来吸收，运行中要求对水分和气体进行严格检测，而且要求在通风良好的条件下进行操作。 SF6气体的绝缘性能：SF6气体分子量强烈的电负性，很容易捕获电子而形成质量较大、活动性低的负离子，这种负离子在电场中的行程很短，很难积累能量来产生碰撞游离，同时正负离子复合的几率大为增加，因此，在一个大气压下，SF6的绝缘能力超过空气的2倍，3个大气压下其绝缘能力就和变压器油相当。 SF6气体的灭弧性能：SF6在电弧作用下接受电能而分解成低氟化合物，但电弧电流过零时，低氟化合物则急速再结合成SF6，故弧隙介质强度恢复过程极快。所以，SF6气体的灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍；此外，电弧

7、弧柱的电导率高、燃弧电压低、弧柱能量小。,断路器实物,灭弧室,支持瓷柱,均压环,硬引接线,采用由阿尔斯通公司生产的GL317 500KV断路器,电晕环,柱型绝缘子,操作机构箱,灭弧室,底座,控制箱,500KV断路器,发电机出口断路器,采用由ABB公司生产的户内型、金属封闭、自冷、水平布置、SF6气体绝缘HEC7型发电机出口断路器。,额定工作电压（kV）:22 最高工作电压（kV）:24 额定电流（A）:22000 额定频率（Hz）:50,500KV隔离开关,GW10-550DW/3150A： 单柱垂直伸缩式隔离开关,防污型，单接地，主刀、地刀均采用电动机构（可手动操作）。,西电高压开关有限公司

8、生产的隔离开关。,500KV隔离开关,单柱式隔离开关,双柱式隔离开关,三柱式隔离开关,隔离开关的作用,分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的线路或电气设备与电源隔开，以保证检修人员及设备的安全 根据运行需要，换接线路 分合线路中的小电流，如套管、母线、短电缆的充电电流 分合一定容量空载变压器的励磁电流,隔离开关不能拉、合正常运行以及故障时的负荷电流。否则将造成 重大事故！,真空断路器,德国ABB的VD4真空断路器,1 上连接端子 2 真空灭弧室 3 绝缘套筒 4 下连接端子 5 滚动触头 6 触头弹簧 7 绝缘连杆 8 分闸弹簧 9 双臂连杆 10 驱动轴 11 脱扣机构 12 操动机构盒,

9、真空灭弧室,为什么采用真空断路器,真空断路器是在真空容器中利用真空的绝缘和灭弧性能关合和开断电流的设备，因其具有开断能力强、开断时间短、体积小、重量轻、寿命长、适宜频繁操作、不需要经常检修等优点，在配电系统中得到了普遍应用。,真空断路器,真空的绝缘性能和灭弧性能： 在高度真空(1.3510-2Pa)下，空间气体分子数目很少，发生碰撞的几率很少，很难发生碰撞游离。在这种气体稀薄的空间，绝缘强度很高，比变压器油和一个大气压下的SF6气体绝缘强度都高得多。 真空中的电弧是在触头电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的，电弧特性主要取决于触头材料的性质及其表面状况。产生电弧时，带电粒子大量向周围空间扩散，在电弧

10、电流快过零时，其扩散速度大于产生速度而使电弧熄灭。真空开关具有一定的截流性质，有可能产生较高的开断过电压。,F-C开关,真空泡,开关本体,高压限流熔断器,低压熔断器： 瓷插式熔断器，常用的有RC1和RC1A系列。额定电流可在200A以内选择，主要用于500V以下的电路中。 螺旋式熔断器，常用的有RL1系列和RLS系列。属于有填充料式RL1系列，额定电流可至200A；RLS系列为快速熔断器，额定电流可至50A，因有填充料，故灭弧性能较强，用于500V以下的低压设备。 无填料封管式熔断器，常用的有RT0，NT00、RS0、RS3、NT1、NT2系列。用于短路电流较大的网络和配电装置中，最大电流可至

11、1000A。 高压熔断器： 户内高压熔断器，常用型号有RN1，RN2两种，均为石英填料封闭管式。RN1型用来保护配电线路和变压器，RN2型用来保护电压互感器。 户外高压熔断器，型号常见的为RW9，属半封闭管式，它具有灭弧性能好，断流量大，限流能力强，维护方便，熔体可更换的物点。,载熔件 (保险扣),高低压熔断器,M-PACT型框架断路器,1马达储能单元 2M-PRO保护器 3二次接线端子 4分励脱扣器 5合闸线圈 6欠压脱扣器 7储能手柄,10合分指示 11储能指示 12固定式安装支架,8合/分按钮 9可锁的按钮盖,低压开关设备,接触器： 接触器是用来远距离接通或开断负荷电流，并适用于频繁起动

12、及控制电动机的低压开关，按控制电源不同，可分交流接触器和直流接触器。 接触器是根据狭缝熄弧原理(电弧在灭弧片中被拉长和冷却)使电弧熄灭。 为了自动控制的需要，接触器除主触头外，还有为实现自动控制而接在控制回路中的辅助触点。 低压自动空气开关(简称空气开关)： 性能较完善，可以接通和断开负荷电流和短路电流，但不适于频繁操作。,自动空气断路器原理,铠装式金属封闭开关柜,ZS1型铠装中置式开关柜,厦门ABB公司生产的真空开关柜,开关柜剖面图,开关柜整体上分为四个隔室： A 母线室 B 断路器室 C 电缆室 D 低压室,各部件： 2 分支母线 3 主母线 6 接地开关 7 CT 8 PT 10-二次插

13、头 11压力释放板 12活门 13VD4断路器小车 14地刀操作机构 16小车操作丝杠 17主接地母线,双D型母线,1-母线室隔板 2-母线套管 3-母线支撑垫 4-绝缘罩 5-螺母 6-垫片 7-内六角螺栓 8-垫块 9-D型主母线 10-柜体分支母线,D型母线实物图,压力释放板,柜内出现故障电弧时，小室内压力气压升高，由于柜门可靠密封，高压气体将冲开压力释放板。 母线室、断路器室、电缆室顶部装有。,这是装在PT二次开口三角的消谐电阻！,压力释放板,电压互感器,型号：JDZXR-6C 额定电压比： 最高工作电压： 7.2KV 额定容量: 0.5级，50VA 6p级，100VA,电流互感器,型

14、号：LZZBJ9 准确度级: 0.5级，5p20级,零序电流互感器,型号：LMZC-0.5 额定电流比： 50/1A 额定容量： 1VA 准确度级: 10p10,开关柜的柜面指示,带电指示器,断路器状态,小车开关位置,地刀状态,开关柜的操作按钮,分闸/合闸,机械分闸按钮,传动杆旋钮,操作丝杠孔,远方/就地切换,电压表切 相开关,保护装置,机械分闸的传动机构,地刀的三个位置指示,地刀操作孔,地刀指示,冷却风扇（仅进线开关）,地刀机械指示,低 压 室,断路器室,只有手车处于“隔离/试验”位，二次插头才能插上和拔下。手车处于“工作”位，由于机械联锁作用，二次插头被锁定。 二次插头未接通之前，断路器仅

15、能进行手动分闸，无法手动合闸（因为合闸闭锁电磁铁未通电）。,只有手车处于“隔离/试验”位，二次插头才能插上和拔下。手车处于“工作”位，由于机械联锁作用，二次插头被锁定。 二次插头未接通之前，断路器仅能进行手动分闸，无法手动合闸（因为合闸闭锁电磁铁未通电）。,断路器室,这是二次插头锁定装置,电 缆 室,氧化锌避雷器的特点： (1) 优异的非线性伏安特性； (2) 无间隙、无续流； (3) 电气设备所受过电压可以降低； (4)通流容量大,手车的进退操作,对开关手车的操作前，必须检查开关在分闸状态，开关柜门已关好，二次插头插入并卡紧（二次插头有自锁功能）。 将手柄插入丝杠机构的插口，顺时针方向转动曲

16、柄，直到转不动为止，这时手车处于工作位 反之，处于“试验/隔离”位 注意：拔出手柄其间不应转动，以免开关不到位，影响指示与控制,活门与手车的连锁,断路器手车在向隔离位置摇出时，活门自动关闭，盖住装在母线室和电缆室内静触头，保证操作人员不会触及带电体,断路器手车在向工作位置推进中，活门自动打开,将手车从隔离位移到维修小车上的操作,打开断路器室的门 拔下二次插头 将维修小车推到开关柜正面，调节工作台的高度，让其定位销对准柜前的定位孔，将维修小车往前一推使定位销顺利插入定位孔，这样维修小车通过锁键与开关柜锁定。 向内侧压滑动把手，解除手车与开关柜的联锁，将手车拉到维修小车上。松开滑动把手，将手车锁定

17、在工作台上。 操作锁键释放杠杆，将维修小车从开关柜前移开。,接地开关的操作,向下压舌片，露出接地开关驱动轴的端部。 将曲柄插入六角形转轴，顺时针方向转动曲柄，合接地开关；反时针方向转动曲柄，断接地开关。转动角度约180。转动时动作要求连贯 。 观察接地开关的机械/电气位置指示。,EK6接地开关,分合弹簧,接地软铜线,短接桥,电缆室门的闭锁,电缆室门操作步骤： 1、压下电缆室门右上侧操作舌片 2、操作接地开关至合闸位置 3、用专用钥匙打开电缆室门锁并开启电缆室门 4、完成工作后、关闭电缆室门 5、操作接地开关至分闸位置,接地开关在合闸位，电缆室门才能打开。 进线开关电缆室门装有带电强制闭锁装置。

18、 注意事项： 1、如开关柜不设接地开关，用专用钥匙松开电缆室门锁后，只需压下操作舌片，既可打开电缆室门 2、如操作舌片不能压下，说明电缆侧带电，请分析原因，不可强行敲打,母线接地小车,进线开关的PT小车的操作,电缆室手车操作注意事项： 1、手车推入柜体时必须使用专用的斜坡导轨 2、手动将手车推入到“工作”位置 3、手车到位后，插入两侧定位销，定位销插入后应旋转180度，保证可靠定位。,这是10针插头！,防止误操作的机械闭锁,接地开关及断路器均在分闸位置时，手车才能从试验/隔离位置移至工作位置或反向移动。 接地开关在合闸位置时，手车不能从试验/隔离位置移至工作位置。 只有手车处于试验/隔离位置或

19、移开时，接地开关才能操作。 只有手车已正确处于试验/隔离位置或工作位置时，断路器才能进行合闸操作。 手车在试验/隔离位置或工作位置而没有控制电压时，断路器不能合闸，仅能手动分闸。 手车在工作位置，二次插头被锁定，不能被拔出。,VD4真空断路器,VD4真空断路器外观,机械合闸,机械分闸,动作计数器,分/合闸指示,手动储能,储能指示,滑动把手,VD4真空断路器背视,环氧树脂材料，免受外界影响和机械的伤害。,又叫极柱,VD4真空断路器的花瓣式触指,特点： 接触电阻小 散热性能好 电场分布均衡,断路器的防尘盖,白色的防尘盖通电前需取下来 咖啡色的防尘盖有散热孔道，可以不取 小电流断路器没有防尘盖,防尘

20、盖,断路器本体结构,1上连接端子 2真空灭弧室 3绝缘套筒 4下连接端子 5滚动触头 6压力弹簧 7绝缘连杆 8分闸弹簧 9双臂连杆 10驱动轴 11脱扣机构 12操动机构,合/分闸动作原理,9 储能手柄 6 插孔 35 棘轮 34 传动链 33 蜗卷弹簧 31 脱扣机构 21 凸轮盘 20 双臂连杆 30 主轴,真空灭弧室结构,绝缘外壳材料采用高强度的氧化铝陶瓷. 灭弧室的内层为金属屏蔽罩,在触头开合过程中电弧产生的金属蒸汽在很短的时间内就可以复合或凝聚在屏蔽罩上,使灭弧室内的绝缘介质强度快速恢复,同时也保护了陶瓷外壳. 不锈钢波纹管是灭弧室的关键部件,它使得动触头可以在完全密封的真空灭弧室

21、内运动. 动静触头是灭弧室的心脏,采用铜铬合金材料.,1,4,真空灭弧原理,灭弧室的静态压力极低，约10-310-5 pa，其绝缘强度很高，电弧很容易熄灭。 分闸过程中的高温使触头电极上蒸发出金属蒸汽，从而形成电弧。由于触头上开有螺旋槽，电流曲折路径效应形成的磁场使电弧产生旋转运动，可避免触头表面的局部过热，同时提高开断能力。 电弧在电流第一次自然过零时就熄灭，残留的离子、电子和金属蒸汽只需在几分之一毫秒的时间内就可复合或凝聚在触头外面四周的屏蔽罩上，这样灭弧室断口的电解质强度恢复极快。,VD4整体性能一览,分闸时间：3345ms 合闸时间：5567ms 额定电流：1250/4000A 短路开

22、断电流：40KA 正常开断寿命：30000次 短路开断寿命：50次 1min工频耐压：42kV 雷电冲击耐压：75kV （峰值）,真空接触器外观,真空接触器开断原理,接触器的主触头在陶瓷的真空灭弧室中操作，灭弧室中的真空水平高达1.3310-4Pa。 接触器分闸时，真空灭弧室的动、静触头快速地开断。 分闸过程中在高温触头之间产生的金属蒸汽使电弧持续到电流第一过零点。 在电流过零点时，残留的离子、电子和金属蒸汽迅速凝结使动静触头之间重新建立起很高的电介质强度，维持很高的瞬态恢复电压值。,熔断器,VC整体性能一览,正常电压： 6kV 最大电压：7.2kV 额定电流：400A 熔断器熔体额定电流 ：

23、160A 额定电流下操作次数： 250000次 接触器保持方式：机械自保持,二次部分,开关柜的继电器、小开关,Q0 - 真空断路器小车 Q30 - 真空接触器小车 QTV - 进线PT小车 S301- 分闸/正常/合闸选择开关（就地电气） S302- 远方/就地选择开关 S303- 投入/退出选择开关 S601- 电压表切换开关,AU - 供电模块 QE - 地刀 F1- 避雷器 FUH - 高压熔断器 K101 - 进线综合保护装置 K102 - 电动机综合保护装置 K105 - 电动机（变压器） 差动保护装置 K108 - 备自投装置 K901 - 同期装置,SM10 - 储能电源小开关

24、SM30 - 控制及保护电源小开关 SM31 - 带电闭锁电源小开关 SM60 - 进线PT二次小开关 SM61 - 母线PT二次小开关 SM62 - 母线PT二次小开关 SM63 - 母线PT二次小开关 SM90 - 加热器电源开关 SM91 - 低压室照明小开关 SM92 - 散热风扇电源小开关 SM93 - 加热器电源小开关,TA - 电流互感器 TAN - 零序电流互感器 UA - 电流变送器 HL - 带电显示器 EH1 - 断路器室加热器（50W） EH2 - 电缆室加热器（100W） HG - 绿灯（允许合） HR - 红灯（允许分） HW - 白灯（未储能） HL1 -低压室照

25、明灯,HLE - 地刀状态指示 HLQ - 开关/接触器状态指示 HLT - 小车位置指示 S1 储能辅助接点 S2 合闸闭锁电磁铁辅助接点 S3 S5 与断路器同步的位置接点 K6 与接触器同步的位置接点 Y1 合闸闭锁电磁铁 Y2 分闸脱扣器 Y3 合闸脱扣器,K0 - 防跳继电器 K10 - 事故继电器 K100 - 电流继电器（启动风扇） K107 - 信号继电器 KA1 - 远方合闸 KA2 - 远方分闸 KL - 带电闭锁电磁铁 S8 - 断路器小车在试验位 S9 - 断路器小车在运行位 S75S - 接触器小车在试验位 S75I - 接触器小车在运行位,电动机（VD4差动）二次图

26、,电动机（VD4差动）二次图,低压开关柜,MLS低压开关柜外观,柜面的指示,智能型温度控制仪 保护压板 电压表 两个时间继电器 PT闸刀 红绿灯 合分按钮 远方就地切换开关,柜内温度控制器,电流互感器,中性线,中线,零序电流互感器,M-PACT空气断路器外观,操作按钮显示窗口,机械合闸按钮,机械分闸按钮,合/分闸指示,储能状态指示 黄：ok 白：未储能,保护装置,机械分合闸钥匙,开关位置指示: 红：工作位 黄：试验位 绿：隔离位,开关位置锁,手柄及储藏孔,丝杠操作孔,操作按钮显示窗口,开关位置锁孔,丝杠孔开启旋钮,安全挡板锁孔,手车摇进摇出操作,顺时针摇动手柄，开关向里推进。反之，向外移出。

27、从隔离位推至试验位，大约摇11圈。从试验位推至工作位大约摇22圈。,手动储能操作,按6下手柄即可完成储能。 电动机储能需要2秒。,这是储能电机,内部结构,1-储能电机 2-保护装置及二次插头 3-二次接线端子 4-分闸线圈 5-合闸线圈 6-欠压脱扣器 7-储能手柄 10-合分指示 11-储能指示,内部结构,1-断路器位置开关 2-延伸导轨 3-安全挡板 4-二次回路接线端子,动静触头灭弧罩,开关保护,基本功能： 长延时保护 短路短延时保护 短路瞬时保护 接地保护 欠电压保护 自动/手动复位 液晶显示,MCC抽屉开关柜外观,抽屉操作手柄位置,接通位置 试验位置 抽插位置 隔离位置,只有当操作手柄转到接通位置后，主开关才允许合分操作 主开关合闸后，操作手柄被锁定,二次部分,中压与低压的连接图,主厂房380v进线断路器控制图,谢谢大家!,