发电厂开关与刀闸知识简介课件.ppt
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1、,发电厂常用的开关与刀闸,知识简介,发电厂及电力系统的倒闸操作,发电厂、电力系统中运行的电气设备,常常需要检修、调试实验,这就要求改变电气设备的运行状态和方式。电气设备由一种状态转换为另一种状态,必须进行的操作,这种操作就叫电气设备的倒闸操作。,电力线路的停、送电操作;发电机启动、并列和解列操作;电力变压器的停、送电操作;网络的合环与解列操作;中性点接地方式的改变和消弧线圈的调整的操作;母线接线倒换操作;继电保护和自动装置使用状态的改变;接地线的安装与拆除操作等。,倒闸操作主要内容有:,在倒闸操作中要用到以下设备:,隔离开关隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器,顾名思义,是在电路中起隔离
2、作用的。它本身的工作原理及结构比较简单,但是由于使用量大,工作可靠性要求高,对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力,只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。,隔离开关,断路器,什么是隔离开关?,1、在电力系统中,为了安全,需要将带电运行的电器与停电检修或是处于备用的设备隔离开来,必须有明显的可见的、足够大的间断点。隔离开关正是在电路中设置的这种间断点,以确保运行和检修的安全。此外,隔离开关也用来作为设备和电路的切换装置。隔离开关也通常被称作刀闸。2、隔离开关没有灭弧装置,不能开断负荷电流和短路电流。所以电路必须是在断路器已经断开的情况下,才可以操作隔离开关。
3、3、隔离开关还可以用来进行某些电路的切换操作,以改变系统的运行方式。例如:在双母线电路中,可以用隔离开关将运行中的电路从一条母线切换到另一条母线上。同时,也可以用来操作一些小电流的电路。,隔离开关的作用:,隔离开关的分类,隔离开关,高压隔离开关,低压隔离开关,GN系列户内高压隔离开关,GW系列户外高压隔离开关,高压断路器,HD、HS系列隔离开关,HR系列熔断器式隔离开关,GN系列户内高压隔离开关 :,如图:,GW系列户外高压隔离开关,HD、HS系列隔离开关:,HD系列、HS系列开启式刀开关和刀型转换开关(以下简称刀开关)适用于交流50Hz,额定电压至380V、直流至440V,额定电流至1500
4、A的成套配电装置中,作为不频繁地手动接通和分断交、直流电路或作隔离开关用。HD为单投刀开关,HS为双投刀开关。HD11、HD12、HD13、HD14、HS11、HS13等系列刀形隔离器及刀形转换隔离器(以下简称刀开关),用于交流50Hz,额定工作电压至400V,直流额定工作电压230V,额定工作电流至1500A,在工业企业配电设备中,作为不频繁地手动接通和切断或隔离电路之用。,HD、HS系列隔离开关:,如图:,HR系列熔断器式隔离开关, 一般隔离开关的主要作用是断开小电流,改变运行方式。不知道大家发现没有,其中一项是断开小电流,这就是问题所在。当电流大到一定程度时,可能会对隔离开关中用于隔离的
5、部件造成损坏,从而导致开关无法使用。正是考虑到这一点,为了能够断开大电流,更为主要的是在面对大电流时能对隔离开关进行保护,需要提供一个熔断器(相当于保险丝)来进行保护,从而这样的隔离开关就被称作为熔断器式隔离开关。,HR系列熔断器式隔离开关,熔断器式隔离开关需要满足以下三点:,1.通过使用熔断器来保护开关2.在正常的电路条件下(包括规定的过载)能接通、承载 和分断电流,并在规定的非正常电路条件下(如短路)、规定时间内,能承载电流的隔离开关3. 对电路能够提供安全隔离,当在分闸位置时保证电路开断并保证安全工作,HR系列熔断器式隔离开关,如图:,HR5熔断式隔离开关,HR6熔断式隔离开关,高压隔离
6、开关的分类:,1、按装设的地点可以分为户内式和户外式; 2、按结构分为油、真空、六氟化硫、压气型; 3、按极数分为单级和三极两种 4、按支数目分为单柱式、双柱式、三柱式。 5、按闸刀动作方式分为闸刀式、旋转式、插入式。 6、按所配操作机构分为手动、电动、气动、液压四种。,隔离开关的结构组成:,1、支持底座;起到固定的作用,将导电部分、绝缘子、传动机构、操作机构等固定一体,并将其固定在基座上。2、导电部分;包括触头、闸刀、接线座。该部分的作用是传导电路中的电流。3、绝缘子;包括支持绝缘子、操作绝缘子。作用是将带电部分和接地部分绝缘开来。4、传动机构:作用是接受操动机构力矩,并通过拐臂、连杆、轴齿
7、或是操作绝缘子、将运动传给触头,已完成闸门的分、合操作。,柱式户外隔离开关:,如图:,隔离开关的标示方法:,例如:GW7220D/2000型,G代表隔离开关;W户外式;7设计序号;200额定电压;D接地刀闸;2000额定电流为2000A。,高压隔离开关(刀闸)操作要求:, 在电气设备检修时,提供一个电气间隔,并且是一个明显可见的断开点,用以保障维护人员的人身安全。 隔离开关不能带负荷操作:不能带额定负荷或大负荷操作,不能分、合负荷电流和短路电流,但是有灭弧室的可以带小负荷及空载线路操作。 一般送电操作时:先合隔离开关,后合断路器或负荷类开关。断电操作时:先断开断路器或负荷类开关,后断开隔离开关
8、。 选用时和其它的电气设备没有什么两样,都得是额定电压、额定电流、动稳定电流、热稳定电流等.选用的隔离开关要满足线路用电负荷的要求。,1、在手动合刀闸时,应该迅速而果断,但在合闸进程终了时,不能用力过猛,以防止损坏支持瓷瓶或合闸过头。在合闸过程中如果产生电弧,要毫不犹豫地将刀闸继续合上,禁止将刀闸再往回拉。2、在手动拉开刀闸时,应缓慢而谨慎,特别是刀片刚离开固定触头时,此时,若产生电弧,应立即反向操作,将刀闸合上,并停止操作。3、当使用刀闸进行以下操作时,如切断小容量变压器的空载电流,切断一定长度的架空线路,电缆线路的充电电流以及少量的负荷电流,用刀闸解环操作等。都会产生一定长度的电弧,此时应
9、该迅速将刀闸拉开,以便迅速消弧。,操作隔离刀闸的基本要领:,允许用刀闸进行的操作有哪些?,当回路中未设置断路器,允许用刀闸进行以下操作,因为在这些情况下,刀闸在拉合时所产生的电弧可以自行熄灭。 拉、合无故障的电压互感器和避雷器; 拉、合母线和直接连接在母线上的设备的电容电流; 拉、合变压器中性点的接地隔离开关。 与断路器并联的旁路刀闸,当断路器在合闸位置时,可拉、合断路器的旁路电流; 拉、合励磁电流不超过2A的空载变压器和电容电流不超过5A的无负荷线路。,允许用刀闸进行的操作有哪些?, 用屋外三联刀闸拉、合电压在10KV及以下,且电流在15A以下的负荷。 拉、合电压在10KV及以下,电流在70
10、A以下的环路均衡电流。,负荷开关、隔离开关和断路器的区别?,1、负荷开关是可以带负荷分断的,有自灭弧功能,但它的开断容量很小很有限。 2、隔离开关一般是不能能带负荷分断的,结构上没有灭弧罩,也有能分断负荷的隔离开关,只是结构上与负荷开关不同,相对来说简单一些。 3、负荷开关和隔离开关,都可以形成明显断开点,大部分断路器不具隔离功能,也有少数断路器具隔离功能。,负荷开关、隔离开关和断路器的区别?,4、隔离开关不具备保护功能,负荷开关的保护一般是加熔断器保护,只有速断和过流 。5、断路器的开断容量可以在制造过程中做的很高。主要是依靠加电流互感器配合二次设备来保护。可具有短路保护、过载保护、漏电保护
11、等功能。,高压断路器的种类、结构组成:, 高压断路器(或称高压开关)是指额定电压在3KV及以上的用于切断或是接通有载或空载电路,以及发生故障的电路的高压电器设备。是发电厂、变电所主要的电力控制设备。具有灭弧特性,当系统正常运行时,它能切断和接通线路以及各种电气设备的空载和负载电流;当系统发生故障时,它和继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围。,断路器的分类:,断路器,油断路器,高压断路器,低压断路器,户内、户外,灭弧介质,真空断路器,SF6断路器,空气断路器,断路器,熔断器,刀型开关,转换开关,保护继电器,断路器的分类:,油断路器,高压断路器,灭弧介质,真空断路器,SF6断路器,
12、空气断路器,多油断路器,少油断路器,操作机构,电动式,手动式,气动式,液压式,弹簧储能机构式,多油断路器;多油断路器因为所用的油量很多,结构复杂,开短容量不足,容易产生误动,已经基本淘汰。,各种断路器的特点:, 压缩空气断路器是以压缩空气作为灭弧介质和弧隙绝缘介质的。压缩空气断路器的特点是灭弧能力强,动作迅速,能快速自动重合。体积小,防火防爆。维护方便,但是对工艺要求高,消耗的金属多。目前已经基本上被真空断路器和SF6断路器所取代。, 少油断路器是用油作为灭弧介质和弧缝隙绝缘介质,而带电部分和接地部分之间的绝缘是由瓷介质来完成的。因此,其体积小,重量轻,占地少,钢材和油的消耗量小。但是因为运行
13、经济性不好,目前也逐渐被真空断路器和六氟化硫断路器所代替。,如图,少油断路器,SF6断路器:, SF6断路器是用SF6(六氟化硫)气体作为灭弧介质的,它具有油断路器、压缩空气断路器不可比拟的灭弧能力。由于SF6断路器具有优异的灭弧特性,使其燃弧时间短,电流开断能力大,触头的烧损腐蚀轻微,触头能在比较高的温度下运行而不劣化。此外,SF6气体具有优越的绝缘特性,电气绝缘性能好,结构紧凑,节省空间,操作功率小,噪声小。而且SF6断路器机构完全封闭的,与大气隔绝,特别适合用于有爆炸性危险的场合。但是SF6短路器缺点是结构比较复杂,要求较高的密封性能,价格较贵。,SF6断路器:,SF6断路器,真空断路器
14、:, 真空断路器是以真空作为灭弧介质的。由于真空中几乎没有什么气体分子可以供游移导电,在灭弧过程中没有气体的冲击。故在开关开、合或是断开时,断路器杆的振动较小,可以频繁操作。具有灭弧速度快,触头不易氧化,体积小,使用寿命长,维护工作量少,维护费用低。真空断路器具有多方面优点,发展尤为迅速,真空断路器已经得到广泛的应用。,真空断路器:,如图:,真空断路器,如图所示:,高压断路器的构成:,1、开短元件;包括断路器的动、静触头以及消弧装置等。,2、支撑元件;用来支撑断路器的器身。,3、底座;用来支撑和固定短路器。,4、操作机构;用来操作断路器的分、合闸。,5、传动元件;将操作机构的分、合运动传给导电
15、杆和动触头。,总之,高压断路器由导电、灭弧、绝缘、和操作机构四部分组成。,断路器在工作时的要求:,断路器是电力系统中的控制设备,而电力系统的运行状态是多种多样的。并且其负荷状态也是经常发生变化的。因此,对断路器的总体要求是:无论电力系统处于什么样的状态,不论遇到什么样的负荷情况,断路器都要能够有效地关合和断开所控制的线路和设备。断路器常开断的负荷有:空载长线、电容器组、空载变压器、高压电动机、电抗器、电缆线路等。由于断路器断开的负荷不同,对其要求也不同。,对断开一般性短路故障的要求是,能够可靠、快 速地切断故障,并能够进行重合闸。对开断空载变压器和高压电动机的要求是,不致引起过电压而导致套管、
16、瓷瓶的闪络,以至于造成灭弧室或断路器爆炸。对开断空载的长线要求,要求切断时电弧无重燃,金属性短路的时间要小。对开断电容器组的要求是,在断路器切断电容器时,无电弧重燃,在母线上不引起操作过电压。,SF6断路器的的操作机构:, SF6断路器多数为瓷柱式结构,其额定电压为500千伏,最高工作电压为550千伏。断路器由三个独立的单相和一个液压、电气控制柜组成。每相由两个支柱瓷套的四个灭弧室(断口)串联而成。在每个支柱瓷套顶部装着两个单元灭弧室,为120夹角V形布置,两个均压并联电容器为水平布置。这种结构布置既考虑到结构的机械应力状态,又照顾到绝缘的要求。灭弧室和支柱瓷套内均充有额定压力的 SF6气体。
17、瓷柱式断路器使用液压操作机构。液压机构的控制和操作元件以及线路均设于控制柜内。每相断路器的下部装有一套液压机构的动力元件,如液压工作缸等。灭弧室由液压工作缸直接操动。支柱瓷套内装有绝缘操作杆,操作杆与液压工作缸相连接。,真空断路器的的操作机构:, 真空断路器采用了成熟的、性能可靠的电动机(交、直流220V)储能弹簧操作的机构,具有电动关合、电动开断、手动储能、手动关合、手动开断、和过电流(或短路)自动脱扣开断六种功能。机构有棘轮、凸轮、合闸弹簧、分闸弹簧、手动脱扣连杆、脱扣器、辅助开关等部分组成。, 户外型断路器为积木式结构。由本体、操作机构及箱盖三部分组成。断路器本体部分由导电回路、绝缘系统
18、、密封系统、密封件和壳体组成。为三相共箱式。三相灭弧室安装在绝缘的框架中,稳定性好。便于维护、检查和调试。导电回路由进、出线的导电杆、动静端支座、导电夹与真空灭弧室连接而成的。外绝缘由高压瓷套实现,具有抗污秽能力。内绝缘为复合绝缘,箱体内充变压器油以解决户外产品的内部真空灭弧室表面凝露问题。,断路器电弧的产生和灭弧原理:,断路器在切断负荷电流或是短路电流时,开关触头间隙中由于强电场或热游离的作用,将出现电弧和电流。尤其是当断路器触头在切断短路电流时,在触头刚刚分离时,由于触头的间隙很小,其间的电场强度是相当的高,数值可达106108V/cm。在如此高的电场强度作用下,触头间会产生大量的自由电子
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