供用电设备教学资料第4章-开关电器课件.ppt
2023/9/21,1,第4章 开关电器,4.1 开关电器的基本工作原理 4.2 高压断路器及其操动机构 4.3 高压隔离开关 4.4 高压负荷开关 4.5 自动重合器和自动分段器,2023/9/21,2,第4章 开关电器,4.6 熔断器 4.7 低压断路器 4.8 刀开关及其组合电器 4.9 低压控制电器4.10 漏电保护器,2023/9/21,3,自动重合器和自动分断器是实现配电网自动化的理想设备，恰当利用它们的相互配合关系，不需要建设通信通道，就能隔离故障区域和恢复健全区域供电，实现馈线自动化。,第五节 自动重合器和自动分段器,2023/9/21,4,自动重合器是一种能够检测故障电流、在给定时间内断开故障电流并能进行给定次数重合的一种有“自具”能力的控制开关。,第五节 自动重合器和自动分段器,一、自动重合器的特性及应用,（一）自动重合器,重合器是一种智能化设备,所谓自具，即本身具有故障电流检测和操作顺序控制与执行的能力，无需附加继电保护装置和另外的操作电源，也不需要与外界通信。,2023/9/21,5,如果故障是瞬时性的，重合器重合后线路恢复正常供电；,第五节 自动重合器和自动分段器,一、自动重合器的特性及应用,如果故障是永久性的，重合器按预先整定的重合闸次数(通常为三次)进行重合，确认线路故障为永久性故障，则自动闭锁，不再对故障线路送电，直至人为排除故障后，重新将重合器合闸闭锁解除，恢复正常状态(当与分段器配合时，由分段器隔离故障)。,2023/9/21,6,重合器在开断性能上与普通断路器相似，但比普通断路器有多次重合闸的功能。在保护控制特性方面，则比断路器的“智能”高得多，能自身完成故障检测、判断电流性质、执行开合功能；并能记忆动作次数、恢复初始状态、完成合闸闭锁等。,第五节 自动重合器和自动分段器,重合器适合于户外柱上安装，既可以在变电所内安装，也可以在配电线路上安装。一般断路器由于操作电源和控制装置的限制，一般只能在变电站使用。,重合器与断路器：,2023/9/21,7,自动重合器用于中压配电网的以下场合：,变电所内，配电线路的出口；主变压器的出口；,第五节 自动重合器和自动分段器,配电线路的中部，将长线路分段，避免由于线路末端故障全线停电；配电线路的重要分支线入口，避免因分支线故障造成主线路停电。,2023/9/21,8,实践证明，在配电网中应用重合器具有下述优点：,第五节 自动重合器和自动分段器,（1）节省变电所的综合投资。重合器装设在变电所的构架和线路杆塔上，无需附加控制和操纵装置，故操作电源、继电保护屏、配电间皆可省去，因此，基建面积可大大缩小，土建费用可大幅度降低。,（2）提高重合闸的成功率。统计表明，在配电网中有80%95%的故障属于暂时性故障。而重合器采用的多次重合方案，将会提高重合闸的成功率，减少非故障停电次数。,2023/9/21,9,（3）缩小停电范围。重合器多与分断器、熔断器配合使用，可以有效地隔离发生故障的线路，缩小停电范围。,第五节 自动重合器和自动分段器,（4）提高操作自动化程度。重合器可按预先整定的程序自动操作，而且配有远动附件，可接收遥控信号，适于变电所集中控制和遥远控制，这将大大提高变电所自动化程度。,（5）维修工作量小。重合器多采用SF6和真空作为介质，在其使用期间一般不需保养和检修。因此，重合器近年来在我国配电网中得到了广泛的应用。,2023/9/21,10,1、分类（1）按相别分类：有作用于单相电路或三相电路的重合器。（2）按灭弧介质分类：有SF6和真空介质的重合器。其区别在于灭弧能力的强弱。（3）按控制方式分类：有液压控制式、电子控制式和液压电子混合控制式三种。（液压控制式的优点是不受电磁的干扰，但受温度的影响较大，特性较难调整。电子控制式的优点是控制灵活、特性较容易调整，具有较高的灵敏度，但必须具备多套硬件设备。）（4）按安装方式分类：柱上式、地面式和底下式。,第五节 自动重合器和自动分段器,二、自动重合器的分类和常用型号,2023/9/21,11,2、常用型号：,第五节 自动重合器和自动分段器,二、自动重合器的分类和常用型号,例：CHZ-12型重合器,表示额定电压12kV、采用真空灭弧室的高压自动重合器。,2023/9/21,12,第五节 自动重合器和自动分段器,三、自动重合器的结构（CHZ12型油绝缘真空重合器）,开关本体（检测、灭弧）：,开断故障电流,控制部分：,操动机构：,使重合器合闸、分闸,2023/9/21,13,第五节 自动重合器和自动分段器,l分闸缓冲装置；2三相主轴；3、7拐臂；4支撑件；5分闸弹簧；6绝缘操作杆；8绝缘板；9动端支座；10绝缘杆；11真空灭弧室；12静端支座；13导电夹；14夹板；15绝缘纸板；16变压器油；17电流互感器,它由真空开关本体、电子控制系统和快速储能弹簧操动机构等三部分组成。,图4-32 CHZ-12型重合器本体结构图,开关本体为三相共箱式结构，箱体由导电回路、绝缘系统、传动系统和密封体等组成。,2023/9/21,14,第五节 自动重合器和自动分段器,1吊环；2瓷套；3分合指示；4箱盖；5封密件；6起吊耳环；7箱体；8放油阀；9导电杆；10油标；11注油孔；12分合指示牌；13储能指示；14操动机构；15铭牌,图4-33 真空重合器外形（尺寸单位：mm）,导电回路是由进出线导电杆、动静端支座9和12、导电夹13与真空灭弧室11连接而成。外绝缘是通过套在进出线导电杆上的高压瓷套实现的。内绝缘为复合材料，主要是通过箱体内变压器油及绝缘隔板等来实现的，同时也解决了凝露的问题。,2023/9/21,15,第五节 自动重合器和自动分段器,2023/9/21,16,重合器主回路三相进线侧分别装设电流互感器，用来获取主回路电流信号提供给电子控制器进行检测和判别。电子控制器以单片机为核心，自带控制与保护，自备操作电源，采用长期充电方式，可以实现“三遥”控制功能，便于稳定安全可靠运行。,第五节 自动重合器和自动分段器,智能测控系统电子控制器在一个小箱内安装后用电缆连接，固定在开关本体的下端。电子控制器采用微处理器结构，全户外运行设计，抗电磁干扰能力强，防雷电冲击、耐腐蚀、防尘、防水、适应低温环境与交变湿热条件。,2023/9/21,17,当重合器的负荷侧线路发生故障时，故障电流通过装在开关本体内主回路上的电流互感器而送入电子控制器，控制器对此电流信号进行处理和判别，如果判定此电流大于预先整定的最小动作电流时，控制电路启动，按预先整定的动作程序，自动的向操动机构发出指令进行分合闸操作。,第五节 自动重合器和自动分段器,在程序进行的过程中，每次完成重合闸动作后，控制器都要检测故障信号是否仍然存在，如故障已消除，控制器将不再发出分闸命令，直到预先整定的复位时间到来时自动复位，处于预警状态，而开关本体保持在合闸状态，线路恢复供电；如故障仍然存在，那么控制器将继续按程序动作，直至完成整定的动作次数后闭锁，开关本体最终保持在分闸状态。,2023/9/21,18,当手动合闸于故障回路时，控制器只发出一次分闸命令而闭锁，这是对开关本体的特别保护措施，可以避免重合器进行不必要的开断与闭合，同时提醒操作人员，线路故障尚未排除。,第五节 自动重合器和自动分段器,2023/9/21,19,图4-34 重合器安装于杆塔上的示意图,图434 安装于杆塔的重合器,2023/9/21,20,重合器有许多技术参数但其中以额定电压、额定电流、短路开断电流、最小脱扣电流、时间-电流（t-i）特性最为重要。,第五节 自动重合器和自动分段器,四、重合器的主要的技术参数及意义,最小脱扣电流是重合器能检测到且及时切断的最小电流，重合器既不要误动作又要有相应的灵敏度。,时间-电流特性是一组反映电流与动作时间的曲线。该曲线具有瞬时动作特性和延时动作特性，使用重合器时可根据手册上提供的（ti）曲线进行选择整定。,2023/9/21,21,一、自动分段器的特性及应用,分段器是配电系统中用来隔离故障线路区段的自动保护装置，通常与自动重合器或断路器或熔断器配合使用。,第五节 自动重合器和自动分段器,（二）自动分段器,2023/9/21,22,第五节 自动重合器和自动分段器,自动分段器是配电网中用来隔离线路区段的自动开关设备，它与电源侧前一级开关（重合器或断路器或熔断器）相配合，在无电压或无电流的情况下自动分闸。,分段器不能开断故障电流,当发生永久性故障时，分段器在预定次数的分合操作后闭锁于分闸状态，从而达到隔离故障线路区段的目的；若分段器未完成预定次数的分合操作，故障就被其他设备切除了，分段器将保持在闭合状态，并经一段延时后恢复到预先整定状态，为下一次故障作好准备。,2023/9/21,23,自动分段器一般装设在重要的10KV配电分支线路上，与重合器配合使用，可以将永久性故障的分支线及时地从配电网中分离出去，以保证正常线路继续运行，方便了巡线工查找故障点和迅速排除故障。,第五节 自动重合器和自动分段器,2023/9/21,24,二、自动分段器的分类和常用型号,（1）按相别分类：有单相、三相。（2）按灭弧介质分类：有油、SF6和真空介质的。（3）按控制方式分类：有液压控制式、电子控制式。（4）按动作原理分类：有跌落式分段器、重合分段器、组合式分段器。（5）按判断故障方式分类：有电压-时间式分段器（又称自动配电开关）、过电流脉冲计数式分段器。,第五节 自动重合器和自动分段器,1、分类,2023/9/21,25,二、自动分段器的分类和常用型号,第五节 自动重合器和自动分段器,2、常用型号,例：FDLW110，,额定电压10kV、SF6作绝缘介质、设计序号1的户外型的分段器。,2023/9/21,26,三、一种分段器的结构示例,第五节 自动重合器和自动分段器,分段器和重合器：,最主要的区别：分段器没有短路开断能力，它只根据“记忆”的过电流脉动次数而动作。,相同点：一种有自具功能的开关设备,2023/9/21,27,三、一种分段器的结构示例,第五节 自动重合器和自动分段器,这里介绍一种电压时间型真空分段器，它识别故障和恢复供电的方式为电压型，是一种柱上自动配电开关。,用真空灭弧而用SF6绝缘，电寿命10000次。这种自动配电开关由真空开关、开关电源变压器和故障检测装置三部分组成。,2023/9/21,28,第五节 自动重合器和自动分段器,真空开关主要对线路进行分合操作，具有手动及电动操作功能。,开关电源变压器主要为开关提供操作电源，并为故障检测装置及柱上遥控终端单元提供检测信号。,故障检测装置是它的大脑，能根据线路的情况对开关进行智能化操作，故障的定位、隔离和电源自动转供均由其实时自动完成。内部采用专用微处理器，利用存储器中预置的各种故障判据及调度命令，结合硬件电路实现开关的智能控制。,2023/9/21,29,第五节 自动重合器和自动分段器,l隔离断口；2圆锥形模铸绝缘套管；3电流互感器；4绝缘轴（隔离断口驱动）；5悬挂；6真空灭弧室；7绝缘轴（真空灭弧室驱动）；8密封箱体,图4-35 分段器真空开关内部结构,2023/9/21,30,四、分段器的主要技术参数（自动配电开关）,第五节 自动重合器和自动分段器,其主要技术参数有额定电压、额定电流、最大负荷开断电流、最小动作电流、启动电流、延时合闸时限X时限、延时分闸时限Y时限、闭锁合闸时限Z时限等。,（l）X时限延时合闸时限。为分段器从接到电信号后至合闸的时间，该时限可以整定，一般整定在7s 以上。（2）Y时限延时分闸时限。为分段器从接到失电的信号至分闸的时间，该时间也可以整定，一般整定在3s。（3）Z时限闭锁合闸时限。,2023/9/21,31,分段器合闸后，闭锁合闸回路启动并延时一段时间（Z时限），如果在这段时间，线路无故障电流（或故障电流已消失），则解除闭锁合闸回路，电路恢复正常；否则在Z时限内若仍有故障电流信号，则引起电源侧重合器（或断路器）分闸，这时由于分段器失去电源，闭锁合闸回路处在闭锁状态，当重合器再次合闸，由于该分段器合闸回路闭锁，该段线路合不上闸，隔离永久性故障段。设重合器或断路器的保护动作时间为t，为使分段器可靠工作，对于X，Y，Z时限的整定必须满足如下关系：tYZX。,第五节 自动重合器和自动分段器,2023/9/21,32,现举例说明应用于放射式配电网的分段器动作过程，如图4-36。,第五节 自动重合器和自动分段器,（三）自动重合器与自动分段器的配合原理,图436 重合器、分段器应用在放射式配电网,该例中共有五个区段供电，设备有重合器 QR，分段器 Q01Q04；Q01Q03的X时限都整定为 7s，Q04整定为21s。当重合器QR合闸，Q01Q04的合闸顺序按合闸顺延时差，依次合闸送电，设故障发生在5段，并设为永久性故障。,2023/9/21,33,第五节 自动重合器和自动分段器,图437 各分段器工作时序图,2023/9/21,34,第一次分、合闸；1）重合器QR在保护动作时间t后跳闸，所有的分段器（Q01Q04）由于失去电压，延时Y时限后跳闸。2）重合器在一定的时间间隔内合闸（第一次重合），各个分段器在电源侧送电后，依次按 X时限合闸，即Q01在7s后合闸，Q02在 Q01合闸后又延时7s合闸。即从QR重合闸起算14s后合闸，Q03在QR合闸 21s后合闸，而Q04则在28s后合闸。,第五节 自动重合器和自动分段器,2023/9/21,35,第二次分、合闸：l）由于5段发生永久性故障，则当Q04合闸时，5段故障还存在，而引起重合器QR又第二次跳闸，所有的分段器也在Y时限延时后分闸，而Q04由于Z延时闭锁时间未到就失电，则闭锁合闸电路未解除，为下次合闸做好闭锁准备。2）重合器QR第二次重合闸，Q01，Q02，Q03依次重合，恢复正常供电，而Q04由于合闸回路闭锁，而无法合上，从而隔离了故障段。而其他线段恢复了正常供电。各分段器的动作时序图见图4-37。,第五节 自动重合器和自动分段器,2023/9/21,36,湛江的10KV配电网络上没有整个广东电网也很少见以赤坎变电站为例：一般都是另外装设过流过流，和自动重合闸保护；10KV的配电网，保护一般采取母线电压；电流通过出线处的电流互感器采集,
