煤矿供电高压设备课件
第三章 地面供电设备,第二节 高压设备,第二节 高压设备,一、隔离开关 高压隔离开关文字符号QS 1. 隔离开关的作用 隔离高压电源，以保证对其他电器设备及线路的安全检修及人身安全。因此其结构特点是断开后具有明显可见的断开间隙，且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的。 隔离开关没有灭弧装置，所以不容许带负荷操作。但可容许通断一定的小电流，如励磁电流不超过2A的35KV、1000KV·A及以下的空载变压器电路、电容电流不超过5A的10KV及以下、长5Km的空载输电线路以及电压互感器和避雷器回路等。,2.隔离开关的分类及型号 1) 按安装地点分 户内式和户外式； 2) 按有无接地开关分 不接地、单接地、双接地； 隔离开关的型号含义：,户内式高压隔离开关型号较多，常用的有GN8、GNl9、GN24、GN28、GN30等户内式系列，图4-32所示为GN8-10高压隔离开关的外形结构图。它的三相闸刀安装在同一底座上，闸刀均采用垂直回转运动方式。GN型高压隔离开关一般采用手动操动机构进行操作。,3. 户内式高压隔离开关,图3-5 户内型隔离开关结构图 1上接线端子 2静触头 3闸刀 4套管绝缘子 5下接线端子 6框架 7转轴 8拐臂 9升降绝缘子 10支柱绝缘子,4. 户外高压隔离开关 户外高压隔离开关常用的有GW4、GW5、和GW1等系列。 GW4-35型的户外高压隔离开关的外形如图4-33所示。为了熄灭小电流电弧，该隔离开关安装有灭弧角条。采用的是三柱式结构。,图3-6 户外隔离开关 1角钢架 2支柱瓷瓶 3旋转瓷瓶 4曲柄 5轴套 6传动装置 7管形闸刀 8工作动触头 9、10灭弧 角条 11插座 12、13接线端 14曲柄传动机构,二、负荷开关,（一）负荷开关的作用和型号,高压负荷开关文字符号QL 1. 作用： (1) 能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但是不能用它来断开短路电流； (2) 高压负荷开关大多还具有隔离高压电源，保证其后的电气设备和线路安全检修的功能，这种负荷开关又称“功率隔离开关”或“负荷隔离开关”。 2. 特点： (1) 只具有简单的灭弧装置，必须借助熔断器来切断短路电流，故负荷开关常与熔断器一起使用。 (2) 负荷隔离开关断开后通常有明显的断开间隙，与高压隔离开关一样。 3. 高压负荷开关的类型： (1) 根据所采用的灭弧介质不同分 固体产气式、压气式、油浸式、真空式和六氟化硫（SF6）等 (2) 按安装场所分 户内式和户外式两种,4. 高压负荷开关全型号的表示和含义如下：,（二）户内型负荷开关结构 国内目前多采用FN2-10RT及FN3-10RT型的压气式负荷开关。 图4-36为FN3-10RT户内压气式负荷开关外形结构图。,图4-36 FN3-10RT户内压气式负荷开关外形 1主轴 2上绝缘子兼气缸 3连杆 4下绝缘子 5框架 6RNI型熔断器 7下触座 8闸刀 9弧动触头 10绝缘喷嘴(内有弧静触头) 11主静触头 12上触座 13断路弹簧 14绝缘拉杆 15热脱扣器,三、断路器,是高压输配电线路中最为重要的电气设备，它的选用和性能直接关系到线路运行的安全性和可靠性。 1作用 （1）通断正常的负荷电流和过负荷电流； （2）通断一定的短路电流； （3）在保护装置作用下，自动跳闸，切断短路电流。 2类型 （1）高压断路器按采用的灭弧介质分 1）油断路器 按油量大小分为少油和多油两类。多油断路器的油量多，兼有灭弧和绝缘的双重功能；少油断路器的油量少，只作灭弧介质用。 2）六氟化硫(SF6)断路器 3）真空断路器,(一) 油断路器,以密封的绝缘油作为开断故障的灭弧介质的一种开关设备，有多油断路器和少油断路器两种形式；它较早应用于电力系统中，技术已经十分成熟，价格比较便宜，广泛应用于各个电压等级的电网中。 结构特点： 多油断路器：结构简单，制造方便，便于在套管上加装电流互感器，配套性强。 其绝缘油既是灭弧介质，又是主要的绝缘介质。 技术性能特点 多油断路器：额定电流不易做得很大；开断小电流时，燃弧时间较长；开断速度较慢； 运行维护特点 多油断路器：运行维护简单；噪声低；检修周期短；需配备一套油处理装置。,1.多油断路器： 除了35k V的多油断路器仍然在少量生产和使用外，其余电压等级的多油断路器已停止生产。一般用于偏远的、经济落后的地区。以DW8-35型断路器为典型代表。,DW8-35型多油断路器,断路器采用三相分箱式结构，三相及操动机构装在一个公共支架上。 每相由高压电容套管、套管式电流互感器、静触头、灭弧室、导电横梁、提升杆、传动机构、油箱、框架和操动机构组成。各相分别装在单独的油箱盖上，每相两个断口，每个断口由一个电容套管和灭弧室组装而成。采用纵横吹灭弧。 电流互感器在电容套管芯外并固定于油箱盖上，每台断路器可附装612个套管式电流互感器。 三相的触头传动系统用拉杆连在一起，由一个操动机构进行联动操作。操动机构利用直流电磁铁进行合、分闸操作，也可手动分闸。 操动机构箱采用三开门结构，箱内装有电磁操动机构、直流接触器、保护合闸线圈的熔断器、接线端子、电缆出线盒等。箱外装有紧急手动分闸手柄。,高压断路器的结构,DW8-35型多油断路器,接地金属箱型结构示意图,断口,金属箱,绝缘套管,操动机构,接地金属箱型,绝缘子支持型,2.少油断路器： 少油断路器以变压器油作为灭弧介质及动、静触头之间的绝缘。而用空气、陶瓷或有机绝缘材料作为相与相之间或相与地之间的绝缘。因此，少油断路器油量少、体积小、耗用钢材，价格便宜。目前在我国10220KV电力系统中得到广泛应用。 其灭弧原理是少油断路器在油中开断电流时，触头间将产生电弧。高温电弧使油急速蒸发和分解。于是电弧便在油蒸汽和油分解的气体气泡中燃烧。油分解的气体中氢气约占7080%，而且氢气的热导率非常高，并有很强的扩散作用。氢气和其他冷热气体对弧道产生强烈的冷却和去游离作用，特别是当电流经过零值瞬间，这种作用更加强烈，有利于熄灭电弧。断路器通常采用绝缘材料制成灭弧室，电弧在灭弧室中燃烧，利用灭弧室内升高的压力（可达几十兆帕）使油一方面流动，一方面与电弧接触，则灭弧效果更好。,油断路器结构类型：少油断路器户内式,少油断路器一般在110kV及220kV电压等级中少量使用。按安装地点分为户内式和户外式两种。,户内式少油断路器由框架、传动系统和箱体三部分组成 框架上装：分闸弹簧31、支持绝缘子30、分闸限位器28和合闸缓冲器25。 传动系统：包括转轴27和绝缘拉杆29。 箱体中部装：灭弧室，采用纵横吹和机械油吹联合作用的灭弧装置，通常为三级横吹，一级纵吹。 箱体的下部：球墨铸铁制成的基座22，基座内装有转轴、拐臂和连板组成的变直机构，变直机构连接导电杆。 基座下部：装有分闸油缓冲器23和放油螺栓24，分闸油缓冲器在分闸时起缓冲作用，吸收分闸终了时的剩余能量。 导电回路：电流由上接线座5引入，经过静触头7、导电杆20和滚动触头19，从下接线座18引出。 当断路器分、合闸时，操动机构通过主轴、绝缘拉杆和基座内的变直机构，使导电杆上下运动，实现断路器的分、合闸。,户内式SN10-10断路器,绝缘子支持型结构示意图,SW2-63型少油断路器,开断元件,支持瓷瓶,操动机构,油断路器结构类型：少油断路器户外式,断路器的积木组合方式,断路器的积木组合方式示意图,SW2-110型少油断路器 每相单柱双断口,油断路器结构类型：少油断路器户外式,SW2-220型少油断路器每相双柱四断口,油断路器结构类型：少油断路器户外式,(二) 真空断路器,真空间隙的气体稀薄，分子的自由行程较大，发生碰撞游离的几率很小。真空间隙具有很高的绝缘强度。 真空间隙在某一电压下击穿几次后，由于触头表面的毛刺被冲击掉，触头表面光洁度提高，真空间隙在该电压下就不再击穿了，击穿电压将会升高，这种象叫真空间隙的老化。这是真空间隙独具的特点。 真空间隙的绝缘强度与很多因素有关，主要与真空间隙的长度、真空度、电极材料、电极表面状态、形状和大小、施加电压的波形和频率等因素有关。, 真空电弧理论,第一阶段：触头蒸发形成金属蒸汽 其一，金属桥被拉长； 其二，触头表面结合不牢固的金属团真空电弧的形成是一粒； 其三，触头表面尖端突起部分的电场极强，发射自由电子轰击阳极。 第二阶段：自由电子穿过高温金属蒸汽 运动中带电的金属团粒与电极间形成强电场，此电场可使团粒和电极表面发射大量自由电子。当高速运动的云时，使金属原子电离产生带电离子。离子的定向移动形成传导电流。 第三阶段：形成阴极斑点 温度极高，不断蒸发金属蒸汽，补充金属蒸汽的损失，阴极斑点发射的电子又电离金属蒸汽，补充离子的损失，触头间的预放电电流就转变成自持的真空电弧。,1.真空电弧 （1）真空电弧的形成,结论,个电极过程。阴极斑点是真空电弧的生命线。真空电弧是电离状态的金属蒸汽电弧。,扩散型电弧,集聚型型电弧, 真空电弧理论,（2）真空电弧的形态与熄灭,当电弧电流小于100A时，触头间只存在一束电弧，触头上只有一个阴极斑点，并在触弧以许多完全分离的并联电弧的形头表面做不规则的运动。当电弧电流大于100A、小于6kA时，阴极斑点会从一个分裂为若干个，并在阴极表面不断向四周扩散，电态存在。 扩散性电弧可以在交流电流过零时自动熄灭,当电极上电弧电流大于10kA时，阴极斑点受电磁力的作用相互吸引，使所有的阴极斑点集聚成一个运动速度缓慢的阴极斑点团(其直径可达12cm)，形成单束大弧柱，且电极强烈发光，触头表面将出现熔坑，这种形态的电弧称为集聚型电弧，这种电弧将难以熄灭。,真空电弧的熄灭，主要取决于触头的阴极现象、电极发热程度及离子向弧柱外迅速扩散的作用。, 真空断路器的分类,一、按真空灭弧室的布置方式分 1、落地式 2、悬挂式 3、综合式和接地箱式,二、按真空灭弧室的外壳分 1、玻璃外壳式 2、陶瓷外壳式,三、按触头形状分 1、横磁吹式 2、纵磁吹式, 真空断路器的基本结构,基本结构, 高压真空断路器的灭弧室,真空灭弧室的外壳是由绝缘筒、两端的金属盖板和波纹管所组成的密封容器。灭弧室内有一对触头，分别焊接在各自的导电杆上，波纹管可以在轴向上自由伸缩。,灭弧室, 高压真空断路器的灭弧室,（1）外壳。 外壳是真空灭弧室的密封容器，它不仅要容纳和支持灭弧室内的各种部件，而且当动、静触头在断开位置时起绝缘作用。因此，整个外壳通常由绝缘材料和金属组成。对外壳的要求首先是气密封要好；其次是要有一定的机械强度；再是有良好的绝缘性能。 （2）波纹管。 波纹管既要保证灭弧室完全密封，又要在灭弧室外部操动时使触头作分合运动。常用的波纹管有液压成形和膜片焊接两种形式。所用材料以不锈钢为最好。波纹管的侧壁可在轴向上伸缩，其允许伸缩量决定了灭弧室所能获得的触头最大开距。一般情况下，波纹管的疲劳寿命也决定了灭弧室的机械寿命。, 高压真空断路器的灭弧室,（3）屏蔽罩。 触头周围的屏蔽罩主要是用来吸附燃弧 时触头上蒸发的金属蒸气，防止绝缘外壳因金属蒸气的污染 而引起绝缘强度降低和绝缘破坏，同时，也有利于熄弧后弧 隙介质强度的迅速恢复。屏蔽罩还能起到使灭弧室内部电压 均匀分布的作用。在波纹管外面用屏蔽罩，可使波纹管免遭 金属蒸气的烧损。 屏蔽罩的导热性能越好，其表面冷却电弧的能力也就越 好。因此，制造屏蔽罩常用材料为无氧铜、不锈钢和玻璃， 铜是最常用的。, 高压真空断路器的灭弧室,（4）触头。 触头是真空灭弧室内最为重要的元件，灭弧 室的开断能力和电气寿命主要由触头状况来决定。目前真空灭 弧室的触头系统，就接触方式而言，都是对接式的。, 真空断路器优缺点,(1)动触头开距小,动作快； (2)燃弧时间短，触头烧损轻； (3)寿命长，适于频繁操作； (4)适用于频繁操作的场合，特别适用于开断容性负载电流； (
