第四章高压电器及成套配电装置ppt课件.ppt

第四章高压电器及成套配电装置,第一节 开关电器中的电弧 第二节 高压断路器 第三节 隔离开关 第四节 高压负荷开关第五节 交流高压真空接触器 第六节 高压熔断器 第七节 高压电容器 第八节 高压成套配电装置 第九节 高压/低压预装箱式变电站,第一节 开关电器中的电弧,一、开关电器中电弧的产生与熄灭二、开关电弧熄灭的方法,开关电器中电弧的产生与熄灭,1、开关电器中的电弧的产生与熄灭电弧电流的本质是离子导电；电路断开是以触头间电弧熄灭后为准；如果再次产生电弧称为电弧重燃；若不再产生电弧则称为电弧熄灭。触头间介质击穿电压：是指使触头间产生电弧的最小电压。（其大小与触头之间的温度、离子浓度和距离（电弧长度）等因素有关。）触头间恢复电压：是指触头间电弧暂时熄灭后外电路施加在触头之间的电压。（它主要由电路中电源电压、电路中电感（或电容）性负载与电阻性负载所占比例，以及电弧暂时熄灭前电弧电流的变化速率等因素有关。）,开关电器中电弧的产生与熄灭,电弧熄灭的条件：触头间恢复电压始终小于触头间介质击穿电压，电弧将彻底熄灭；触头间恢复电压大于触头间介质击穿电压，电弧将重燃；不利灭弧：一般电路中均有电感元件存在，电弧暂时熄灭后，触头间恢复电压等于电源加上感应电动势，能使触头间恢复电压增长速率加快，不利于灭弧。,开关电弧熄灭的方法,加速电弧熄灭方法（1）气体吹动电弧（分为：纵吹和横吹）；（2）拉长电弧；（3）电弧与固体介质接触（固体介质能使电弧迅速冷却）。,第二节 高压断路器,一、高压断路器的用途、类型和主要技术数据二、真空断路器三、SF6断路器四、断路器操动机构五、断路器运行维护,高压断路器的用途、类型和主要技术数据,1、高压断路器的用途用于在正常运行时接通或断开电路，故障情况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。2、高压断路器的类型按断路器灭弧原理或灭弧介质可分为：油断路器（多油断路器（D）和少油断路器（S）；真空断路器（Z）；六氟化硫（SF6）断路器多油断路器中地绝缘油除作灭弧介质使用外，还作为主绝缘使用。少油断路器中地绝缘油主要作为灭弧介质使用。少油断路器具有耗材少、价格低等优点，还需要定期检修，有引起火灾与爆炸地危险。,高压断路器的用途、类型和主要技术数据,3、高压断路器主要参数类型（1）额定电压：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。（2）额定电流：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）。例：已知断路器在规定40下的额定电流为200A，则0下的最大工作电流（ A ）额定电流；50下的最大工作电流（ B ）额定电流。 A、大于 B、小于（3）额定开断电流：是指在额定电压下断路器能够可靠开断的最大短路电流值，它是表明断路器灭弧能力的技术参数。（4）关合电流：是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。,高压断路器的用途、类型和主要技术数据,4、断路器型号及含义（例）,真空断路器,1、特点真空断路器价格高，但具有体积小、重量轻、噪音小、无可燃物、维护工作量小等优点，在3KV35KV电压等级中广泛使用。2、真空灭弧室真空断路器的关键元件是真空灭弧室。玻璃外壳的缺点：承受冲击的机械强度差。10KV真空断路器动静触头之间的断开距离一般为1015mm波纹管是易损坏部件，它通常决定了断路器的机械寿命屏蔽筒主要作用：减轻触头在燃弧过程中产生的金属蒸汽和液滴喷溅对绝缘外壳内壁的污染程度，从而避免造成真空灭弧室外壳绝缘强度的下降或产生闪络；改善真空灭弧室内部的电场分布，有利于真空灭弧室绝缘外壳的小型化，尤其是对高电压等级真空灭弧室的小型化有显著效果。冷凝电弧生成物。,真空断路器,真空断路器,3、真空灭弧室的灭弧原理真空灭弧室中的触头断开过程中，依靠触头产生的金属蒸气使触头间产生电弧。小电流真空电弧的熄弧原理大电流真空电弧的熄弧原理4、ZN28-10系列真空断路器5、ZN2-40.5/M型真空断路器,SF6断路器,SF6断路器因灭弧性能优良，开断电流大，在35KV及以上电压等级被广泛应用。1、SF6气体性质SF6气体是一种无色、无味、无毒、不可燃、易液化，对电气设备不腐蚀的气体。SF6气体绝缘性和灭弧能力强。它的绝缘强度是空气的2.33倍，灭弧能力是空气的100倍。SF6气体断路器检修年限可达20年以上。,SF6断路器,电弧使SF6气体分解后会产生有严重腐蚀性的氟化物和低氟氧化物，其中一些成分氟化物和低氟氧化物有严重的腐蚀性和毒性，会腐蚀断路器内部结构的部件。SF6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。 SF6断路器应该设有气体检漏设备和气体回收设备,SF6断路器,1、 SF6断路器的优点断口耐压高；允许的开断次数多，检修周期长；开断电流大，灭弧时间短；操作时噪音小，寿命长。2、 SF6断路器的缺点SF6气体密度大，会沉积，难清除，在电弧和高温下会分解或和金属、水分产生化学反应，生产有严重腐蚀性和毒性的氟化物。,断路器操动机构,1、作用和要求断路器的操动机构，是用来控制断路器跳闸、合闸和维持合闸状态的设备。应符合4个要求：（1）足够的操作功；（2）较高的可靠性；（3）动作迅速；（4）具有自由脱扣装置。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的关键设备之一。,断路器操动机构,2、操动机构分类（1）电磁操作机构优点：结构简单、价格较低、加工工艺要求低、可靠性高。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）永磁操作机构优点：结构简单、可靠性高、机械寿命长、耐磨损、免维护；常与真空断路器和SF6断路器配合使用（3）电动弹簧储能操作机构优点：只需要小容量合闸电源，对电源要求不高（直流交流均可）缺点：操动机构结构复杂，加工工艺要求高、机件强度要求高、安装调试困难。（4）液压操作机构优点：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、加工工艺要求很高、动作速度受温度影响大、价格昂贵。,断路器运行维护（P118122）,1、投入运行：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。2、正常巡视：一般有人值班的变电所和升压变电所每天巡视不少于一次，无人值班的变电所由当地按具体情况确定，通常每月不少于2次。3、油断路器巡视检查排气装置完好，畅通。4、SF6断路器的巡视检查：每日定时记录SF6气体压力和温度。5、真空断路器的巡视检查：应检查真空灭弧室无异常。,断路器运行维护（ P118122 ）,6、断路器特殊巡视新设备投入运行后，应相对缩短巡视周期，投入运行72h后再转入正常巡视检查；变（配）电所应根据设备具体情况安排夜间巡视，夜间巡视应闭灯进行。7、断路器正常维护工作8、断路器的操作长期停运的断路器在重新投入运行前应通过远方控制方式进行23次操作，操作无异常后方能投入运行。9、断路器异常运行及处理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的缺陷时，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。,第三节 隔离开关,一、隔离开关作用、分类和型号二、户内式隔离开关三、户外式隔离开关四、隔离开关操动机构五、隔离开关巡视检查的内容,隔离开关作用、分类和型号,1、隔离开关的作用（1）隔离电源；（2）倒闸操作；（3）拉、合无电流或小电流电路（P122123掌握4个要点）注意：隔离开关没有专门的灭弧装置，不允许带负荷操作；送电操作：先合隔离开关，后合断路器； 停电操作：先断开断路器，后断开隔离开关（先合后断）；电气设备运行状态为：运行、备用和检修。2、隔离开关的类型按安装地点分：户内式（GN）和户外式（GW）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、双柱式和三柱式,户内式隔离开关,GN19-12CST系列隔离开关是适用于10KV配电系统的双掷隔离开关，可适用于10KV双电源的切换GN30-12、GN30-12D系列是适用于10KV配电系统旋转触刀式的高压电器元件,户外式隔离开关,1、GW4-35/2000系列为35KV户外式隔离开关，额定电流为2000A，为双柱式结构。2、GW5-35/2000系列为35KV户外式隔离开关，额定电流为2000A，为双柱式V型结构。3、V型结构比双柱式的隔离开关重量轻、占用空间小。,隔离开关操动机构,1、手动式操动机构CS6系列手动杠杆式操动机构主要与室内式高压隔离开关配套使用。2、电动操动机构CJ2型电动操动机构比手力操动机构复杂、价格贵，但可以实现远方操作。3、液压操动机构机构上的手摇装置，供安装和检修调整时使用。,隔离开关巡视检查的内容,1、操作手柄位置应与运行状态相符，闭锁机构正常。2、各连接桩头接触良好，无发热现象。3、三相动触头位置应与运行状态相符。分闸时三相动触头应在同一平面。合闸时动、静触头接触良好且接触面一致。4、绝缘部分应完好无损，无破损及闪络放电痕迹。5、传动部分应无扭曲变形、轴销脱落等现象。,第四节 高压负荷开关,一、高压负荷开关的用途和类型二、负荷开关的结构和原理,高压负荷开关的用途和类型,1、在额定电压下接通或断开正常负荷电流，而不能用来切断短路电流。2、一般情况下，负荷开关与高压熔断器配合使用，由熔断器起短路保护作用。3、负荷开关操作机构有手动、电动弹簧储能机构和电动操作机构。,负荷开关的结构和原理,1、FN5-10系列高压负荷开关负荷开关合闸时，主回路与辅助回路并联。2、FW5-10系列高压负荷开关3、BFN1型压气式负荷开关BFN1型压气式负荷开关，具有结构紧凑、设计合理，联锁可靠、绝缘水平高的特点。4、VBFN型真空负荷开关负荷开关采用真空灭弧室灭弧，性能稳定可靠，电寿命长，开断次数高，关合、开断能力强，操作维护简便。5、FL(R)N36-12D型SF6负荷开关 FL(R)N36-12D型SF6负荷开关包括合闸、分闸和接地三个工位，具有体积小，安装使用方便和对环境适应性强的特点。FL(R)N-12型户内高压SF6负荷开关及组合电器具有联锁，负荷开关合闸时，不能进行接地操作。,第五节 交流高压真空接触器,一、交流高压真空接触器的结构二、交流高压真空接触器的自保持方式,交流高压真空接触器的结构,1、交流高压真空接触器主要由真空开关管（真空灭弧室）、操作机构、控制电磁铁、电源模块以及其他辅助部件组成，全部元件安装在由树脂整体浇铸的上框架和钢板装配而成的下框架所组成的部件中。2、交流高压真空接触器熔断器组合电器在交流高压真空接触器的基础上增加了高压限流熔断器作短路保护，拓展了接触器的使用空间，并使主电路的设计变得简单。3、交流高压真空接触器适用于交流系统中需要频繁操作的场合。（分为：保护和控制两部分）,交流高压真空接触器的自保持方式,交流高压真空接触器的自保持方式有：1、机械保持方式合闸时，合闸电磁铁受电动作，通过操作机构使接触器合闸，由合闸锁扣装置使接触器保持合闸状态；分闸时，分闸电磁铁得到信号后动作使合闸锁扣装置解扣，由分闸弹簧驱动操作机构完成分闸。2、电磁保持方式,第六节 高压熔断器,一、高压熔断器用途和型号二、户内式高压熔断器三、户外式高压熔断器,高压熔断器用途和型号,用途：用作短路保护和过负荷保护（通过短路电流和严重过载电流时熔断）在3KV35KV小容量装置中，熔断器可用于保护线路、变压器、电动机及电压互感器等。按工作特性可分为有限流作用和无限流作用。,户内式高压熔断器,1、XRN(RN1)系列熔断器为限流式有填料高压熔断器（1）采用石英砂，利用狭沟灭弧，以及采用几根铜熔丝并联，是利用粗弧分细灭弧法（根据电弧与固体介质接触加速灭弧的原理）（2）有熔断指示器（3）在熔断器保护的电路发生短路时，通过灭弧装置，电弧能够在短路电流达到瞬时最大值之前熄灭，从而起到限制短路电流的作用。（4）熔管的陶瓷芯上绕有工作熔体（用银、铜和康铜等合金材料制成）和指示熔体，熔体两端焊接在管盖上，管内填充满石英砂之后再焊上管盖密封。,户内式高压熔断器,2、RN2型熔断器是用于电压互感器回路作短路保护的专用熔断器（1）熔丝是根据对其机械强度要求来确定的。为了限制短路电流，要求熔丝具有一定的电阻。RN2型更换后的熔丝材料、截面、长度和电阻值均应符合要求。（2）熔管没有熔断指示器，运行中应根据接于电压互感器二次回路中仪表的指示来判断高压熔丝是否熔断。（3）熔丝由三级不同截面的康铜丝串联组成，目的是限制灭弧时产生的过电压幅值。,户外式高压熔断器,1、跌落式熔断器：RW4-10/600型号 表示额定电压为10KV，额定电流为600A户外式（1）跌落式熔断器是喷射式熔断器，熔管由环氧玻璃钢或层卷纸板组成，其内壁衬以红钢纸或桑皮做成消弧管（熄灭电弧）。（2）熔丝的一端固定在熔管下端，另一端拉紧上面的压板，维持熔断器的通路状态（3）安装时，熔管的轴线与铅垂线成一定倾斜角度（25050），以保护熔断器时熔管能顺利跌落。（4）电弧使熔管内的消弧管分解生成大量气体，熔管内的压力剧增后由熔管两端冲出，冲出的气流纵向吹动电弧使其熄灭。,户外式高压熔断器,2、限流式熔断器（用X表示）RXW-35：35KV户外式，主要用于保护电压互感器RW3-10Z型单次重合熔断器，有两根熔件管，平时只有一根接通工作，当这根熔件管断开后，相隔一定时间，另一根熔件管借助于重合机构而自动重合，得以恢复供电。3、PRW10-12F带消弧触头跌落式熔断器熔断器除具有RW4-10型跌落式熔断器的基本保护功能外，还装有投切负荷装置，可分、合额定负荷电流，在一定程度上起到负荷开关的作用。,第七节 高压电容器,一、高压电容器用途与类型二、高压电容器的结构三、高压电容器的运行维护,高压电容器用途与类型,高压电容器是电力系统的无功电源之一，用于提高电网的功率因数。高压电容器按其功能可分为：移相并联电容器、串联电容器、耦合电容器、脉冲电容器等。,高压电容器的结构,1、外壳内的电容元件组（又称芯子）由若干个电容元件连接而成。电容元件可接成串联或并联。2、单台三相电容器的电容组在外壳内部接成三角形。在电压为10KV及以下的高压电容器内，每个电容元件上都串有一个熔丝，作为电容器的内部短路保护。3、通过放电电阻放电，一般情况下10分钟后电容器残压可降75V以下。,高压电容器的运行维护,1、高压电容器运行的一般要求（1）电容器金属外壳应有明显接地标志，其外壳应与金属架构共同接地；（2）一般情况下，环境温度在40之间时，充矿物油的电容器允许温升为50，充硅油的电容器允许温升为55。（3）允许过电压，电容器组在正常运行时，可在1.1倍额定电压下长期运行。（4）允许过电流，电容器组允许在1.3倍额定电流下长期运行。2、新装电容器组投运前检查（P149，重点1、2、4、9）电容器安装场所的建筑结构，通风设施应符合规程规定。,高压电容器的运行维护,3、高压电容器组运行操作注意事项（1）停电时，先拉开高压电容器支路的断路器，再拉其他各支路的断路器。送电时，先合各支路的断路器，最后再合高压电容器组的断路器。事故情况下，全站无电后，必须将高压电容器组的支路断路器先断开。（2）高压电容器的保护熔断器突然熔断时，在未查明原因之前，不可更换熔体恢复送电。例：（分析题）高压电容器的保护熔断器突然熔断时，（ B ）A、换熔丝，恢复送电B、不可更换熔丝，需查明原因C、短接恢复送电（3）高压电容器禁止在自身带电荷时合闸。如果电容器刚断电即又合闸，因电容器本身有存储的电荷，电容器所承受的电压可能达到2倍以上的额定电压。高压电容器组再次合闸，应在其断电3min后进行。,高压电容器的运行维护,4、高压电容器组投入或退出运行时的注意事项(1)正常情况下，高压电容器组的投入或运行应根据系统无功潮流、负荷功率因数和电压等情况确定。一般功率因数低于0.85时，要投入高压电容器组；功率因数超过0.95且仍有上升趋势时，应退出运行。(2)高压电容器组所接母线的电压超过电容器额定电压的1.1倍或电容器电流超过其额定电流的1.3倍时，高压电容器组应退出运行。电容器室温度超过40时，应退出运行。(3)当高压电容器组发生异常时，应退出运行，包括下列情况：电容器爆炸；电容器喷油或起火；瓷套管发生严重放电、闪络；接点严重过热或熔化；电容器内部或放电设备有严重异常响声；电容器外壳有异形膨胀。,高压电容器的运行维护,5、运行中高压电容器检查（1）电容器应在额定电压下运行，长期运行电压不得超过额定电压的1.1倍；发现长期超过额定电压的1.1倍时，应立即停运。（2）电容器应在额定电流下运行，其最大电流不应超过额定电流的1.3倍，一旦超过，应立即停运。6、高压电容器组在运行中的常见故障和处理（1）电容器渗漏油原因：搬运方法不当；保养不当；投入运行后，温度变化剧烈处理方法：正确搬运；巡视检查；调节电容器温度,高压电容器的运行维护,（2）电容器外壳膨胀原因：内部发生局部放电；产生过电压；使用期限已过处理方法：立即停运（3）电容器爆炸原因：内部发生相间短路；相对外壳的击穿处理方法：应立即切断电容器与电网的连接（4）电容器发热（分析题）原因：室温过高；接头螺丝松动；长期过电压；过负荷；频繁投切处理方法：改善通风条件；停电拧紧螺丝；调换额定电压较高的电容器；不频繁投切（5）电容器有异常响声原因：内部有局部放电（有“滋滋”声）；内部绝缘崩裂前兆（有“沽沽”声）；处理方法：经常巡视，注意声响；停运检修,第八节 高压成套配电装置,一、基本知识二、KYN28-10型高压开关柜三、RGC型金属封闭单元组合SF6开关柜四、环网开关柜五、高压配电装置的发展动态六、高压成套配电装置运行维护,基本知识,1、将电气主电路分成若干个单元，每一个单元即一条回路，将每个单元的断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器，以及保护、控制、测量等设备集中装配在一个整体柜内。这种按照一定的线路方案将有关一、二次设备组合而成的设备，叫做成套配电装置。2、高压成套配电装置按断路器的安装方式可分为固定式（G）和手车式（C）。3、开关柜的“五防”连锁功能：防误分、合断路器；防带负荷拉合隔离刀闸；防带电合接地刀闸；防带接地线合断路器；防误入带电间隔连锁功能。4、“五防”连锁功能常采用断路器、隔离开关、接地开关与柜门之间的强制性机械闭锁方式或电磁锁方式实现。,KYN28-10型高压开关柜,KYN28-10型高压开关柜为具有“五防”连锁功能的中置式金属铠装高压开关柜，用于额定电压为3KV-10KV，额定电流为1250A-3150A，单母线接线的发电厂、变电所和配电所中 。1、开关柜结构（1）小车室：左轨道上设有开合主回路触头盒遮帘板的机构和小车运动横向限位装置，右轨道上设有小车的接地装置和防止小车滑脱限位机构。主回路静触头盒用以保证各功能小室的隔离和作为静触头的支持件。（2）主母线室：室内安装三相矩形主母线。（3）电缆室：室中可安装接地开关和零序互感器（4）小车室：小车在柜内移动和定位是靠矩形螺纹和螺杆实现的。,KYN800-10型高压开关柜,2、闭锁装置（1）推进机构与断路器连锁 当移动小车未进入定位位置或推进摇把未即使拔出时，车也无法由移动状态转变为定位状态，同时，小车的机构连锁通过断路器内的机械连锁。（2）小车与接地开关连锁 将小车由试验位置的定位状态转变为移动状态时，如果接地开关处于合闸状态或接地开关摇把还没有取下，机械连锁将阻止小车状态的变化。（3）隔离小车联锁 断路器合闸时小车无法推拉,RGC型金属封闭单元组合SF6开关柜,RGC型高压开关柜为金属封闭单元组合SF6式高压开关柜。常用于额定电压3KV-24KV、额定电流630A单母线接线的发电厂、变电所和配电所中。1、结构RGC型开关柜由标准单元组成，共包括7种标准单元，电缆可以在开关柜的左侧或右侧与母线直接连接。最大可用5个标准单元组成一个大单元，由于运输条件和装卸的限制，当超过5个小单元时，应分成两个部分。（1）RGCC电缆开关单元（2）RGCV断路器单元标准单元配置的设备有真空断路器、可见的三工位关合/隔离/接地开关、母线、关合/隔离/接地开关位置观察窗。（3）RGCF负荷开关熔断器组合单元标准单元配置的设备有负荷开关、接地开关、熔断器、熔断器脱扣装置、母线、负荷开关与接地开关联锁。,环网开关柜,1、为提高供电可靠性，使用户可以从两个方向获得电源，通常供电网连接成环形，这种供电方式简称为环网供电。2、在工矿企业、住宅小区、港口和高层建筑等交流10KV配电系统中，因负载容不大，其高压回路通常采用负荷开关或真空接触器控制，并配有高压熔断器保护。3、环网供电所使用高压开关柜一般习惯上称为环网柜。4、断路器室自上而下安装负荷开关、熔断器、电流互感器、避雷器、带电显示器和电缆头等设备。5、环网柜除向本配电所供电外，其高压母线还要通过环形供电网的穿越电流（即经本配电所母线向相邻配电所供电的电流），因此，环网柜的高压母线截面要根据本配电所的负荷电流与环网穿越电流之和选择，以保证运行中高压母线不过负荷运行。,高压配电装置的发展动态,1、FZN（XGN）12-40.5KV SF6气体绝缘高压开关柜在高海拔、环境污染、潮湿等场合使用，适应性强。2、目前高压配电设备日新月异，新材料、新工艺、新技术被广泛应用，大大提高了供电安全性、可靠性、经济性和实用性，为供用电事业作出了重要贡献。,高压成套配电装置运行维护,1、KYN移开式（手车式）开关柜常见故障及处理方法（P167-168表）2、高压开关柜巡视检查项目除断路器、隔离开关、互感器等电器的巡视项目外，还必须检查项目（P168）,第九节 高压/低压预装箱式变电站,一、箱式变电站特点占地面积小；减少低压供电半径，降低损耗；低压供电线路较少；可延长设备检修周期；外形新颖美观；缩短现场施工周期，投资少二、箱式变电站的组成部分进线部分；变压器室部分；高压室部分；低压设备部分；保护及自动控制部分；基础及接地部分；仪表及计量；箱体、标志、编号及其他。三、常用箱式变电站类型1、组合式箱式变电站（俗称美式箱变）2、预装式箱式变电站,