配电线路设计施工、运行与维护 李光辉 课件-4第4章设备

第四章 配电线路设备,第一节 高压断路器 第二节 高压熔断器 第三节 隔离开关 第四节 互感器 第五节 无功补偿装置,第一节高压断路器,一、高压断路器概述 高压断路器是用来接通或开断电路各种工作状态，如正常负荷、空载、过载或短路故障等的高压开关，要求无论系统处于什么状态，它都应可靠地动作，接通或断开电路。断路器具有可靠的灭弧装置。它不仅能通断正常的负荷电流，而且能接通和承担一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备，其文字符号为QF。,第一节高压断路器,真空断路器,第一节高压断路器,适用于三相交流50Hz，额定132KV的电网中，作为分、保负荷电流、过载电流及关合、开断电流之用。也可作为12KV城网或农网的分段开关。 可独立应用于中、小型变电站、配电站，具有减少占地面积，节省投资等特点。 无论用于线路还是用于变、配电站，都可配装电网自动化及PW智能单无实现就地及远方 控制。,ZW6-12 / 630-型户外高压真空断路器,ZW6-12 / 630-型户外高压真空断路器,第一节高压断路器,断路器按其使用范围分为 高压断路器， 低压断路器 低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，一获得了广泛的应用。,第一节高压断路器,按操作方式分有：电动操作、储能操作和手动操作。 按结构分有：万能式和塑壳式。 按使用类别分有：选择型和非选择型。 按灭弧介质分有：油浸式、真空式和空气式。 按动作速度分有：快速型和普通型。 按极数分有：单级、二级、三级和四级等。 按安装方式分有：插入式、固定式和抽屉式等。 高压断路器(或称高压开关)是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.因此,高压断路器工作的好坏,直接影响到电力系统的安全运行；高压断路器种类很多，按其灭弧的不同，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等,第一节高压断路器,ZW8-12/630-20户外高压真空断路器,第一节高压断路器,ZW8-12/630-20户外高压真空断路器产品介绍,第一节高压断路器,ZW8-12/630-20户外高压真空断路器产品介绍 用途,第一节高压断路器,第一节高压断路器,第一节高压断路器,ZW7-40.5型户外真空断路器 （南京固力）,第一节高压断路器,ZW32-12型真空断路器,ZW32-12型真空断路器,第一节高压断路器,ZW7-40.5型户外真空断路器（南京固力）装置图,第一节高压断路器,高压断路器的基本参数 1额定电压 2额定电流 3开断电流 4动稳定电流 5热稳定电流 6分闸时间 此值是表明断路器开断过程快慢的参数。断路器从得到分闸命令起到电弧熄灭为止的时间称为全分闸时间。全分闸时间包括固有分闸时间和燃弧时间。 7合闸时间 断路器从接到合闸命令起到主触头刚接触为止的时间，称为合闸时间。电力系统对合闸时间一般要求不高，但希望稳定。,第一节高压断路器,三、油断路器 采用油作为灭弧介质的断路器叫油断路器，按照绝缘结构的不同，油断路器又可分为多油断路器和少油断路器两种。 多油断路器中的油除了作为灭弧介质外，还作为触头开断后的绝缘介质。由于它用油量很多，不仅使断路器的体积庞大，消耗原材料很多，而且增加了爆炸和火灾的危险性。此外因油量太多，给断路器检修也带来很多困难，因此目前不推广使用。,第一节高压断路器,SN10-10型高压少油断路器外形 1- 铝帽；2-上接线端；3-油标；4-绝缘箱（内装灭弧室及触头）；5-下接线端；6-基座；7-主轴；8-框架；9-分闸弹簧,第一节高压断路器,四、真空断路器 正逐步取代少油断路器。,ZN3-10型真空断路器外形 1- 上接线端；2-真空灭弧室；3-下接线端；4-操作机构箱；5-合闸电磁铁；6-分闸电磁铁；7-分闸弹簧；8-底座,第一节高压断路器,真空断路器的灭弧结构图 1-静触头；2-动触头；3-屏蔽罩；4-波纹管；5-与外壳封接的金属法兰盘；6-波纹管屏蔽罩；7-玻壳,第一节高压断路器,LN2-10型SF6断路外形 1-上接线端； 2-绝缘筒（内为气缸及触头系统）； 3-下接线端； 4-操作机构； 5-小车； 6-分闸弹簧,第一节高压断路器,SF6断路器灭弧室工作示意图 1-静触头；2-绝缘喷嘴；3-动触头；4-气缸；5-压气活塞（固定）；6-电弧,SF6断路器,第一节高压断路器,六、其它类型断路器 1压缩空气断路器 采用压缩空气作为灭弧介质的断路器，叫做压缩空气断路器。这种断路器中的压缩空气除了作灭弧介质外，还作为触头开断后的弧隙绝缘介质。压缩空气断路器具有灭弧能力强、动作迅速等特点，但结构复杂，有色金属消耗量大，因此一般只应用在220kV及以上的高压大电力系统中。 2自产气断路器 利用固体绝缘材料在电弧作用下分解并产生气体来灭弧的断路器，称为自产气断路器。它的结构最为简单，耗材也少，但开断能力不大，通常只用在负荷大的低压配电装置中，在低压电网中得到广泛应用。 3磁吹断路器 靠电磁力吹弧，利用狭缝灭弧原理将电弧吹入狭缝中冷却灭弧的断路器叫磁吹断路器。它具有频繁操作性能好、不需要油和空气压缩装置等优点，但结构复杂、费工费材、电压不高，所以，一般只用在需要频繁操作、电压不高的场合。,第一节高压断路器,五、六氟化硫(SF6)断路器 六氟化硫（SF6）断路器是利用SF6气体作灭弧和绝缘介质的断路器。SF6气体是无色、无臭、不燃、无毒的惰性气体，它的比重是空气的5.1倍，在150以下时，其化学性能相当稳定。而且，SF6气体具有很高的电气绝缘强度和良好的灭弧性能。,第一节高压断路器,真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。 真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其他部件。,第一节高压断路器,1. 高压真空断路器概述 2. 高压真空断路器的结构 3. 高压真空断路器的分类 4.高压真空断路器的灭弧室 5. 真空断路器的操作过电压及抑制方法,ZW8-12真空断路器型户外高压真空断路器适用于三相交流50Hz，额定电压12KV的电网中，作为分、合负荷电流、过载电流及关合、开断短路电流之用，也可作为12KV城网或农网的分段开关。,真空断路器,ZW8-12型真空断路器（带隔离刀闸,ZW8-12型真空断路器（带隔离刀闸）,第一节高压断路器,高压SF6断路器,断路器,第一节高压断路器,第一节高压断路器,户外高压柱上断路器,户外高压柱上断路器,第一节高压断路器,ZW6-12 / 630-型户外高压真空断路器, SF6断路器的外观图（1）,六氟化硫断路器的外观图(2),型号表示,三、油断路器,采用油作为灭弧介质的断路器叫油断路器，按照绝缘结构的不同，油断路器又可分为多油断路器和少油断路器两种。 少油断路器油箱中的变压器油只用来熄灭电弧，带电部分对地的绝缘主要采用固体绝缘体，如瓷件、环氧玻璃布和环氧树脂件。少油断路器相对于多油断路器而言，有用油量少，重量轻、体积小等优点，在电力系统中还有一定的应用。,SN10-10型高压少油断路器外形,四、真空断路器,真空断路器的灭弧结构图,1-静触头；2-动触头；3-屏蔽罩；4-波纹管；5-与外壳封接的金属法兰盘；6-波纹管屏蔽罩；7-玻壳,五、六氟化硫(SF6)断路器,六氟化硫（SF6）断路器是利用SF6气体作灭弧和绝缘介质的断路器。SF6气体是无色、无臭、不燃、无毒的惰性气体，它的比重是空气的5.1倍，在150以下时，其化学性能相当稳定。而且，SF6气体具有很高的电气绝缘强度和良好的灭弧性能。,图4-6 SF6断路器灭弧室工作示意图,1-静触头； 2-绝缘喷嘴；3-动触头； 4-气缸； 5-压气活塞（固定）； 6-电弧,六、其它类型断路器,1压缩空气断路器 采用压缩空气作为灭弧介质的断路器，叫做压缩空气断路器。这种断路器中的压缩空气除了作灭弧介质外，还作为触头开断后的弧隙绝缘介质。压缩空气断路器具有灭弧能力强、动作迅速等特点，但结构复杂，有色金属消耗量大，因此一般只应用在220kV及以上的高压大电力系统中。 2自产气断路器 利用固体绝缘材料在电弧作用下分解并产生气体来灭弧的断路器，称为自产气断路器。它的结构最为简单，耗材也少，但开断能力不大，通常只用在负荷大的低压配电装置中，在低压电网中得到广泛应用。 3磁吹断路器, 高压断路器的基本要求,断路器在电力系统中承担着非常重要的任务，不仅能接通或断开负荷电流，而且还能断开短路电流。因此，断路器必须满足以下基本要求。 （1）工作可靠； （2）具有足够的开断能力； （3）具有尽可能短的切断时间。 （4）具有自动重合闸性能 （5）具有足够的机械强度和良好的稳定性能 （6）结构简单、价格低廉, 高压断路器的技术参数,9全开断（分闸）时间（tkd） 全开断时间是指断路器接到分闸命令瞬间起到各相电弧完全熄灭为止的时间间隔，它包括断路器固有分闸时间tgf和燃弧时间th，即 tkd=tgf+th 断路器固有分闸时间是指断路器接到分闸命令瞬间到各相触头刚刚分离的时间；燃弧时间是指断路器触头分离瞬间到各相电弧完全熄灭的时间。 全开断时间tkd是表征断路器开断过程快慢的主要参数。 tkd越小，越有利于减小短路电流对电气设备的危害、缩小故 障范围、保持电力系统的稳定。如图3-1所示。, 高压断路器的技术参数, 高压断路器的技术参数,10合闸时间 合闸时间是指从操动机构接到合闸命令瞬间起到断路器接通为止所需的时间。合闸时间决定于断路器的操动机构及中间传动机构。一般合闸时间大于分闸时间。 11操作循环 操作循环也是表征断路器操作性能的指标。 自动重合闸操作循环：分合分t合分 非自动重合闸操作循环：分t合分t合分上二式中 分分闸操作； 合分合闸后立即分闸的动作； 无电流间隔时间，标准值为0.3s或0.5s； t强送电时间，标准时间为180s。,补充内容 高压断路器操动机构,一、操动机构的外形图 二、操动机构的分类和基本要求 操动机构的分类 操动机构的基本要求 二、操动机构的结构和动作原理 电磁操动机构（CD型） 弹簧操动机构（CT型） 液压操动机构（CY型）, 断路器的操动机构外形图（1）, 断路器的操动机构外形图（2）, 断路器的操动机构外形图（3）, 断路器的操动机构外形图（4）, 断路器的操动机构的分类,操动机构是带动高压断路器传动机构进行合闸和分闸的 机构。 依断路器合闸时所用能量形式不同，操动机构可分以下 几种。 （1）手动机构（CS型）指用人力进行合闸的操动构。 （2）电磁机构（CD型）指用电磁铁合闸的操动机构。 （3）弹簧机构（CT型） 指事先用人力或电动机使弹簧储能实现合闸的弹簧合闸操动机构。, 断路器的操动机构的分类,（4）电动机机构（CJ型）用电动机合闸与分闸的操动机构。（5）液压机构（CY型）指用高压油推动活塞实现合闸与分 闸的操动机构。 （6）气动机构（CQ型）指用压缩空气推动活塞实现合闸与 分闸的操动机构。,典型真空断路器产品举例,10kV架空配电线路用PV10型户外真空断路器 1、外形尺寸,典型真空断路器产品举例,10kV架空配电线路用PV10型户外真空断路器 2、参数,典型真空断路器产品举例