第四章高压电路及成套配电装置ppt课件.ppt
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1、高压类理论部分2012版,第四章 高压电器及成套配电装置,常州刘国钧高等职业技术学校 汪建义,第四章高压电器及成套配电装置,大纲要求:1.掌握高压断路器、高压隔离开关、负荷开关、高压熔断器、电容器、成套配电装置的用途、结构特点,技术性能及维护管理。2.熟悉高压开关电器中电弧的产生及灭弧原理。3.熟悉高压接触器的工作原理、成套配套装置的特点。4. 了解电器的型号、分类和操动机构。5.了解环网供电的目的和环网柜的基本要求6.了解中、低压箱式变电站的特点和适用范围。,第四章高压电器及成套配电装置,本章节高压电器适用电压为3KV-35KV高压电器在高压线路传输、分配电能过程中起控制、保护作用。高压电器
2、的安全、可靠运行对电力系统极其作用。,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1.开关电器切断电路时,当加在触头间的电压大于触头击穿电压时,将产生电弧。2.电弧电流的本质是离子导电。离子在电场力作用下形成电流。3.电弧是导体,电弧在未熄灭时,电路仍未断开。4.在交流电路中,电弧随正弦变化过零时,电弧暂时熄灭,在下半周当触头间恢复电压大于触头间击穿电压时,电弧重燃,反之则电弧彻底熄灭。,第一节 开关电器中的电弧,5.触头间的击穿电压与触头间的温度、离子浓度和距离(即电弧长度)有关。当温度低、离子浓度低、距离长即击穿电压高,也就是不易被击穿。6.触头间恢复电压与电路电源电压、负载性
3、质、电弧暂时熄灭前的变化速率有关。 电路为电阻性时恢复电压只与电源电压的关,有利于灭弧。 电路中为感性负载时,产生很大的感生电动势不利于灭弧。,第一节 开关电器中的电弧,二、开关灭弧方法1.气体吹动灭弧 利用低温气体吹动电弧,使之降温带走带电质子,提高弧隙击穿电压。 气吹根据电弧流动方向不同分纵吹和横吹二种 横吹灭弧效果好于纵吹。,第一节 开关电器中的电弧,2.拉长电弧提高触头间电弧的分离速度,使电弧加长,电弧表面积加大从而提高触头间的击穿电压,加速灭弧。3.与固体介质接触 电弧与固体介质(石英砂),接触迅速使电弧冷却,电弧在固体介质表面凝结,大量减少带电粒子,加速灭弧。,第二节 高压断路器,
4、一、高压断路器的用途、类型、主要技术参数1.高压断路器的用途 在高压电路中起控制(接通或断开)作用。是重要电气设备与继电装置配合能迅速 切断故障电路能可靠接通短路电流即能通短路电流。2.高压断路器类型按安装地点分成户内(N)和户外(W)型按灭弧介质分 油断路器、真空断路器和六氟化硫(SF6),第二节 高压断路器,油断路器 多油断路器 采用变压器油作灭弧和绝缘介质 少油断路器多油断路器作为主绝缘及带电部分与外壳的绝缘特点:用油量多、金属耗材多、易发生火灾或爆炸,体积大,耐用。价格低。但加工工艺要求不高。目前仅用于35KV中户外型。少油断路器油作灭弧介质,与接地的绝缘靠瓷瓶或其它有机绝缘材料特点:
5、用油量少、耗材少、价格低、需要定期检修。目前在配电系统中很少使用。,第二节 高压断路器,真空断路器绝缘介质真空(气压1.3310-3Pa)SF6断路器SF6气体的灭弧能力是空气的100倍,绝缘能力是空气的2.33倍特点:不自燃。体积小,使用寿命长,但结构复杂,制造工艺要求高3.高压断路器的主要参数 额定电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。指线电压常用电压等级有3/10/20/35/60/110KV国家规定了对应的最高工作电压为 3.6/12/24/40.5/72/126KV,第二节 高压断路器,(2). 额定电流指在规定环温下(40),断路器长期允许通过的最大工作
6、电流当温度升高时,则额定电流相应下降。 常用额定电流等级有200/400/630/1000/1250/1600/2000A(3)额定开断电流 指在额定电压下断路器能可靠开断的最大短路电流反映灭弧能力的参数,第二节 高压断路器,(4)关合电流表明在合闸前若存在短路,会产生短路电动力和热量,会造成机械损伤或熔焊,反映能通过的最大短路电流4.断路器型号及含义例:ZN4-10/630,第二节 高压断路器,二、真空断路器1.特点:价高、体积小、重量轻、噪声小无可燃物,维护量小2.适用于3-35KV电路中3.断路器结构如图P107真空灭弧室真空断路器的关键部件 陶瓷高氧化铝材质,机械强高,真空灭弧室外壳
7、不易与金属封接 玻璃易加工、易与金属封接,机械 强度差,第二节 高压断路器,真空灭弧室按用途可分断路器用真空灭弧室负荷开关用真空灭弧室接触器用真空灭弧室特殊用途真空灭弧室波纹管特殊部件保证真空度,断路器触头直线运动时保证灭弧室的真空度采用0.120.14mm的铬镍钛不锈钢材料焊接而成断路器中动静触头间距为1015mm波纹管为断路器的易损件,它决定断路器的机械寿命,第二节 高压断路器,触头结构及材料对灭弧性能影响大,要求:材料具有导电性好、耐弧性强、含气量低、导热性好、机械强度高、加工方便触头材料常用铜铬合金或铜合金触头形状为圆盘形、横向磁场触头、纵向磁场触头波纹管可伸缩距离决定了动触片的运动范
8、围屏蔽筒在真空室内用无氧铜、不锈钢制成的圆筒,作用减轻喷弧对真空内壁的污染;提高绝缘强度;改善内部电场分布,以缩小体积;吸收电弧的热能,提高开断能力,第二节 高压断路器,导向套绝缘材料制成,保证导电杆作直线运动;另外防止导电回路的电流分流至波纹管上影响断路器寿命4.真空灭弧原理在触头断开时,触头间的金属蒸气产生电弧,当电弧过零时,电弧暂时熄灭,间隙恢复真空而灭弧。 触头间介质击穿电压大于恢复电压,电弧熄灭,否则电弧重燃。,第二节 高压断路器,小电流真空电弧的熄弧原理小电流真空电弧属扩散型电弧。一般采用圆盘形触头。触头表面仅有阴极斑点无阳极斑点。产生的金属蒸气浓度低通过散热灭弧。大电流真空电弧的
9、熄弧原理大电流真空电弧是集聚型真空电弧。在触头表面产生阳极斑点。导致电极严重溶化,产生大量蒸气。在触头间增加横向或纵向磁场 ,对电弧进行横吹或纵吹灭弧。,第二节 高压断路器,5.ZN2810真空断路器型号的含义10KV真空户内断路器断路器的种类见P111,其区别在于:额定电流、额定开断电流、外形尺寸、布置方式、和操作机构的不同6.ZN8240.5/M型真空断路器结构由真空灭弧室、操作机构、支撑部分组成M表示采用永磁操作机构。维护简单价格相对较低,在35KV中广泛使用,第二节 高压断路器,三、SF6断路器 SF6作为绝缘介质和来弧介质 灭弧能力强,开断电流大,在35KV及以上电压等级应用灭弧压气
10、方式分:双压气和单压气灭弧室吹弧方式分:双吹、单吹、外吹式触头运动形式:变开距和定开距灭弧室按气体能量取得方式分:压气式和自能式,1.SF6气体性质绝缘强度是空气的2.33倍;灭弧能力是空气的100倍使用年限可达20年,使用寿命长。气体与水化合在电弧作用下会化解成酸氟化亚硫酸、氢氟酸和二氟化铜,具有强酸和毒性。 SF6断路器要有压力监视和净化系统 要控制内部含水量,一是会降低绝缘性; 二是会引起设备故障 要有气体检漏和回收装置,严禁向大气中排放SF6,第二节 高压断路器,2.SF6断路器的特点优点动静触头的断口距离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
11、0年缺点在电弧作用下,SF6气体会分解低氟化合物气体有毒在断路器中与水会生成氢氟酸等强酸腐蚀材料,并在绝缘件表面结露降低绝缘,第二节 高压断路器,SF6在高温下与铜、钨生成粉末影响皮肤过敏SF6气体密度比空气重,会聚集在电缆沟底,易造成维修人员窒息SF6断路器不仅制造工艺高,还须加装吸附有毒气体和回收装置(3)SF6断路器的灭弧原理 支柱式在6KV及以上高SF6断路器在结构上分 压电路中使用 罐式重心低、结构稳固,抗震性 好,用于多地震、污染重,,第二节 高压断路器,四、断路器操作机构控制断路器的分闸、合闸并维持合闸位置1.作用与要求足够的操作功保证合闸速度较高的可靠性要求机构动作快、不拒动、
12、不误动动作迅速具有自由脱扣装置保证在合闸过程中,继电保护动作时能迅速跳闸,第二节 高压断路器,2.操作机构的分类手动操作机构电磁操动机构结构简单、价低、加工工艺要求低、可靠性高,缺点是操作需大功率,所以要配以大容量的直流合闸电源。机构笨重、耗材多,有被弹簧储能机构替代的趋势永磁操动机构由分合闸线圈产生磁场与永磁体磁场叠加来完成分合闸操作机构 永磁操动机构具有结构简单、可靠性高、机械寿命长、耐磨损、免维护。电源可用大功率直流电或小功率交流电(一般为5A以下)永磁机构常与真空和SF6断路器配套永磁操动机构电源由储能电容和直流电源提供,第二节 高压断路器,第二节 高压断路器,电动弹簧储能操作机构利用
13、弹簧储能张力合闸优点:对电源要求不高,可用交流或直流;要求电源容量小缺点:操作机构复杂、加工工艺要求高,机件强度高、安装调试困难。液压操动机构用液压油作传递介质优点:体积小、操作功大、动作平稳、无噪音、速度高、不需要大功率电源缺点:结构复杂、加工工艺要求高、动作速度受温度影响大,价高、维护量大,第二节 高压断路器,3.操作机构型号含义,5.断路器运行维护断路器投入运行要求:新安装或大修后的断路器,投入前要验收合格才能施加运行电压新安装的断路器验收项目按电气装置安装工程及施工验收规范有关规定要求执行断路器正常运行巡视检查投入运行或处于备用状态(热备用和冷备用)的高压断路器须定期进行巡视检查,有人
14、值班的变电所由当班值班人员巡视;无人变电所按计划定期巡视检查,第二节 高压断路器,巡视检查周期有人值班的变电所和升压变电所每天巡视不小于一次无人值班的变电所由当地按具体情况定,每月不少于二次对运行断路器的一般要求断路器应有标出基本参数等内容的铭牌。经增容改造后应修改铭牌相应内容。断路器技术参数须满足装设地点运行工况断路器的分、合闸指示要易于观察并指示正确断路器接地金属外壳应有明显接地标志,接地螺栓不小于M12,第二节 高压断路器,第二节 高压断路器,断路器接线板的连接处或其他地方应有监视运行温度的措施,如示温蜡片每台断路器应有运行编号和名称断路器外露的带电部分应有明显的相位漆标识油断路器的巡视
15、检查油断路器的分、合闸位置指示正确,并应与实际的运行工况相符油断路器不过热。少油断路器示温蜡片不熔化;变色漆不变色,内部无异常声响,油断路器的油位在正常允许的范围之内,油色透明无碳黑悬浮物无渗漏油痕迹,放油阀门关闭紧密套管、瓷瓶无裂痕,无放电声和电晕放电引线的连接部位接触良好,无过热排气装置完好,畅通接地完好断路器环境好,通风。,第二节 高压断路器,第二节 高压断路器,SF6断路器的巡视检查每天定时记录SF6气体压力和温度无异常声漏气声、振动声、无异味套管无裂纹,无放电声和电晕引线连接部分无过热、引线驰度适中断路器分合闸位置正确接地完好断路器附近无杂物手车式断路器绝缘外壳完好无损、无放电痕迹,
16、第二节 高压断路器,真空断路器巡视检查分合闸指示正确,支持绝缘子无裂痕及放电声、真空灭弧室无异常接地完好引线无过热,驰度适中手车式断路器绝缘外壳完好无损,无放电痕迹弹簧机构特殊巡视机构箱门平整,关闭紧密断路器处于运行态时,储能电动机的电源隔离开关应在闭合位置加热器正常完好,断路器的特殊巡视新投入运行后,应相对缩短巡视周期,投入72小时后转入正常巡视变配电所应根据设备具体情况安排夜间巡视;夜间巡视要在无月亮和闭灯时进行在气温突变和高温季节应加强巡视检查雷雨季节雷电活动后进行巡视检查有重要活动或高峰负荷期间应加强巡视检查断路器发生故障或事故经检修恢复送电后应进行特殊巡视,第二节 高压断路器,断路器
17、日常维护不带电部分的定期清扫配合其它设备的停电机会,进行转动部位检查,清扫瓷瓶积存的污垢及处理缺陷按规定加注润滑油按规定补充油或放油检查合闸电源熔丝是否正常,核对容量是否相符,当使用电磁操作机构时应同时检查接触器工作熔丝和合闸线圈直流回路熔丝,第二节 高压断路器, 断路器的合闸操作断路器恢复送电,操作前检查保证人身安全事先安装的接地线是否拆除,防误操作闭锁装置是否正常长期停运的断路器在重新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操作前控制回路、辅助回路、控制回路或液压回路均正常,弹簧操作机构已储能,操作中应同时监视电压、电流、功率等表计的指示及红绿灯的变化,操作把手不应
18、返回太快,第二节 高压断路器, 断路器异常的运行及处理 值班人员在断路器运行中发现任何异常现象均要及时消除,不能及时消除时要报告领导,并相应记录在册发现设备有威胁电网安全运行不停电难以消除的缺陷时,应及时上报,同时向供电部门和调度报告,申请停电处理断路器有下列缺陷要申请停电处理套管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严重漏油,油位指示器中见不到油面,第二节 高压断路器,SF6气室严重漏气,发出操作闭锁真空断路器出现真空损坏的丝丝声,不能可靠合闸、合闸声音异常。断路器动作分闸后,值班人员及时记录发生故障的时间,立即进行事故特巡断路器故障分闸强行送电后,无论成功与否,均应对
19、断路器外观进行仔细检查 断路器对故障分闸发生拒动,造成越级分闸,在恢复送电前,应将发生拒动的断路器脱离系统并保持原状,当采用移动开关柜时,必须使用断路器分闸后方可移出断路器手车脱离系统。,第二节 高压断路器,第三节 隔离开关,SF6断离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“上风”接近设备,须带防毒面具,穿防护服。 第三节 隔离开关一、隔离开关的用途和类型(一)作用隔离开关因没有灭弧装置,所不允许带负载分合闸操作隔离开关须在断路器切断电源后才能拉闸注意操作顺序,第三节 隔离开关,作用:隔离电源停电检修时形成明显的断开点倒闸操作在双母线电路中,倒闸进行供电切换拉、合小电
20、流电路隔离开关动静触头间距长,小电流 、长电弧灭弧。拉合电压互感器、避雷器回路拉合母线和直接与母线相连设备的电容电流拉合小于2A励磁电流的空载变压器,即35KV容量1000KVA及以下变压器或110KV容量 3150KVA及以下变压器 拉合小于5A电容电流的空载线路。一般电压10KV长度5Km及以下架空线路;电压35KV长度10Km架空线路,第三节 隔离开关,(二)隔离开关类型按安装地点分户内型N和户外型W按刀闸运动方式分水平旋转式、垂直旋转式、插入式按每相支柱绝缘子数分单柱式、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,第三节 隔离开关,第三节 隔离开关,
21、二、户内隔离开关(一)GN1912CST双掷隔离开关适用于10KV配电系统可用于双电源切换,有二刀有三种工作状态图见P124上触头合闸下触头分闸; 上触头分闸下触头合闸上触头分闸下触头分闸,第三节 隔离开关,(二)GN30-12D隔离开关适用于10KV系统旋转刀式,带接地刀闸和辅助接地触头触头分别安装在开关正反两面,分闸后能使带电部分与不带电部分在柜内分开 GN2-10/GN10-10/GN19-10/Gn22-10/Gn24-10等系列结构相同,只区别在额定电流、外形尺寸、布置方式、操作机构不同,第三节 隔离开关,三、户外式隔离开关(一)GW4-35型为双柱式结构、一般为单极形式,可借助连杆
22、组成三极联动式操作机构带动两个支柱绝缘子向相反方向转动90,使闸刀在水平面上转动(二)GW5-35型额定电流为6302000A结构上为双柱V形、两绝缘子夹角50 ,V形结构占地小,第三节 隔离开关,四、隔离开关操作机构手动操作机构CS6(户内型) CS11F(户外型) 具有结构简单、工作可靠、价低但操作功小,操作质量受操作人技术水平影响。电动操作机构液压操作机构电动和液压操动机构应用需要远动操作或需要较大操作功,第三节 隔离开关,五、隔离开关巡视检查的内容操作手柄位置应与运行状态相符,闭锁机构应正常各连接桩头接触良好,无发热现象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
23、时动、静触头接触良好且接触面一致绝缘部分应完好无损,无破损及闪络放电痕迹,第四节 高压负荷开关,一、高压负荷开关的用途和类型1.用途在高压电路中用于在额定电压下接通或断开负荷电流的开关负荷开关有灭弧装置,但灭弧能力较弱,所只能切断的接通正常的负荷电流,不能切断短路电流。一般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2.类型按使用场合户内式和户外式按灭弧方式油浸式、产气式、压气式、真空和六氟化硫式,第四节 高压负荷开关,3.型号负荷开关操动机构手动、电动弹簧储能、电动操作机构,具有自动脱扣装置。,第四节 高压负荷开关,二、负荷开关的结构与工作原理负荷开关合闸时,主回路与辅助回路并联,分
24、闸时主回路先断开,以保护主触头分闸时灭弧管内压缩空气吹向电弧。1.BFN1型压气式负荷开关新型开关设备适用于12KV及以下三相配电系统中、作为变压器、电缆、架空线路的控制和保护可以分合负载和过载电流灭弧在压缩空气作用下使电弧向钟形罩内吹弧,提高防护等级。,第四节 高压负荷开关,主触头为梅花状采用铜钨合金,使导电可靠,电寿命长。2.VBFN型真空负荷开关用于10KV配电系统中,广泛用于工矿企业及城市大楼配电站采用真空灭弧室灭弧,性能稳定,可靠、寿命长,开断次数高,关合,开断能力强结构紧凑体积小,集隔离、负荷、接地开关于一身直动式 隔离断口和真空灭弧室串联布置,操作程序联动锥形静触头、绝缘罩活门结
25、构,分开母线和负荷开关,第四节 高压负荷开关,真空负荷开关、接地开关、活门、开关柜门按“五防”机械联锁设计采用弹簧储能式操作机构,可电动或手动,便于实现“三遥”要求真空灭弧室一般采用圆盘型触头3.FLN36-12D型SF6负荷开关额定电压12KV户内型,适用于工矿企业对环网供电单元尤其适用。SF6作为灭弧和绝缘介质采用弹簧储能或永磁操作机构,第四节 高压负荷开关,主回路部分密封于环氧树脂中,绝缘性好,抗污性好,内充0.05MPa的SF6气体负荷开关设有合闸、分闸、接地 三个工作位置内部不设气体吹弧装置,电弧在磁场作用下产生旋转拉长,SF6冷却内部气体压力监视,当表压低于警示位置时,要及时补气。
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