高压断路器 隔离开关 详细资料ppt课件

1、高压断路器,开关电器是电力系统的重要设备之一，其中尤以断路器的地位最重要，结构也最复杂。 对断路器的基本要求是：在各种情况下应具有足够的开断能力，尽可能短的动作时间和高度的工作可靠性。 断路器最重要的任务就是熄灭电弧。所以，各种断路器都有不同结构的灭弧装置。,高压断路器的作用和功能,1、高压断路器具有两方面的作用： （1）控制作用 （2）保护作用 2、高压断路器具有以下功能 （1）导电,根据电网运行要求，将一部分电气设备及线路投入或退出运行状态、转为备用或检修状态,在电气设备或线路发生故障时，通过继电保护装置及自动装置使断路器动作，将故障部分从电网中迅速切除，防止事故扩大，保证电网的无故障部分得以正常运行,在正常的闭合状态时应为良好的导体，不仅对正常的电流，而且对规定的短路电流也应能承受其发热和电动力的作用，保持可靠地接通状态,（2）绝缘相与相之间、相对地之间及断口之间具有良好的绝缘性能，能长期耐受最高工作电压，短时耐受大气过电压及操作过电压 （3）开断 在开断状态的任何时刻，应能在断路器触头不发生熔焊的条件下，在短时间内安全地闭合规定的短路电流 （4）关合 在闭合状态的任何时刻，应能

2、在不发生危险过电压的条件下，在尽可能短的时间内安全地开断规定的短路电流,高压断路器的基本结构,高压断路器具有的基本结构: （1）通断元件 （2）操动机构 （3）传动机构 （4）绝缘支撑元件 （5）基座,通断元件,基座,绝缘支撑元件,中间传动机构,操动机构,三、高压断路器的种类和基本参数,高压断路器的型号含义,2压缩空气断路器(高气压的采用-减小自由行程)“外能式”灭弧室。采用压缩空气（1-4MPa）作为绝缘介质和灭弧介质。绝缘介质具有不会老化、性能稳定的优点。触头间开距可做得比较小，电弧短，开断能力强（排气孔在开断过程中打开，形成吹弧）。但在开断小电流时，易形成过电压。目前主要用于220kV及以上高压系统中。采用积木式结构,优点：额定电流、开断电流大（70kA），开断时间短（全开断时间为0.04s），灭弧能力强，无火灾危险，尺寸小，重量轻。 缺点：结构复杂；有色金属消耗量大，价格昂贵；需要装设空气压缩机，复杂的压缩空气系统；噪声大。,2、真空断路器,1真空绝对压力低于正常大气压的气体稀薄的空间。 2真空度 真空的程度，用气体的绝对压力值来表示，绝对压力值越低表示真空度越高。,真空间隙气

3、体稀薄，气体分子的自由行程大，发生碰撞游离的机会少，击穿电压高，绝缘强度高。,气体间隙的击穿电压随着气体压力的提高而降低，当气体压力高于1.3310-2Pa以上，击穿强度迅速降低，真空断路器灭弧室内的气体压力不能高于此值。一般出厂时气体压力为1.3310-5 真空度一般要求在1.3310-31.3310-7Pa之间。,真空灭弧室的基本结构,真空灭弧室是真空断路器的核心元件，具有开断、导电和绝缘的功能，主要由绝缘外壳、动静触头、屏蔽罩和波纹管组成 。真空灭弧室的性能主要取决于触头材料和结构，还与屏蔽罩的结构、灭弧室的材质以及制造工艺有关。,真空断路器的灭弧室,1.绝缘外壳：既是真空容器，又是动静触头间的绝缘体。作用：支持动静触头和屏蔽罩等金属部件，与这些部件气密地焊接在一起，以确保灭弧室内的高真空度。对外壳的密封性要求很高，例如初始真空度为10-4Pa的情况下工作20年真空度不低于10-2Pa绝缘外壳材料：硬质玻璃、微晶玻璃或氧化铝陶瓷。,（1）玻璃,优点是加工容易有一定的机械强度易与多种金属封接，可以观察到内部的运行情况，便于运行监视内部情况。但不能承受强烈的冲击，其软化温度也较低。,

4、对于7.212kV真空灭弧室来说，两者性能差不多，但使用玻璃外壳便宜。对于40.5kV及以上灭弧室来说，因玻璃外壳强度不够，以陶瓷外壳为主。,2.触头：作用：既是关合时的通流元件，又是开断时的灭弧元件。触头材料：铜铋合金和铜铬合金。,波纹管通常采用不锈钢材料，是真空灭弧室中最易损坏的部件，真空断路器触头每分合一次，波纹管便产生一次机械变形，长期频繁和剧烈的变形容易使波纹管因材料疲劳而损坏，其金属的疲劳寿命，决定了真空灭弧室的机械寿命。,优点 1触头间隙小，整机体积小，操动机构功率小，重量轻。 2操作时噪声小，不会污染。 3开断能力强，开断电流大，熄弧时间短，开断次数多，使用寿命长，一般可达20年左右不需检修。 4介质强度恢复迅速快，适合于频繁操作，多次重合闸。 5介质不会老化，不更换，维护工作量小。 6使用安全，能适用于各种不同的场合，特别是危险场所。 7触头部分完全密封，工作可靠，通断性能稳定。 8灭弧室安装调试简单、方便，损坏即可更换。 真空断路器适用于频繁操作和要求高速开断的场合。,广泛用于35kV及以下的电压等级中。,缺点1开断感性负载或容性负载时，容易引起过电压。 2触头采用

5、对接式结构，操动机构使用弹簧，容易产生合闸弹跳与分闸反弹。弹跳最主要的危害是加速了灭弧室触头的烧损，导致真空断路器电寿命的缩短。,3对灭弧室密封工艺、制造工艺及材料要求很高；开断电流及断口电压不能做得很高。国外10kV真空断路器开断电流已达100kA，单断口电压已达110kV，实验室实现了400kV。,SF6断路器,SF6断路器应用（1955）SF6气体具有极为良 好的绝缘性能和灭弧性能。 绝缘性能(是空气的2.53倍) 。不会老化变质;气压增大时绝缘能力随之提高。 灭弧性能。弧隙介质强度恢复过程极快,其灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍。,SF6断路器的特点,适用于频繁操作及要求高速开断的场合，但不适用于高寒地区，其主要优点为： 绝缘性能好，使断路器结构设计更为紧凑，节省空间，而且操作功率小，噪音小。由于带电及断口均被密封在金属容器内，金属外部接地，更好地防止意外接触带电部位和防止外部物体侵入设备内部，设备可靠。无可燃性物质，避免了爆炸和燃烧，使变配电所的安全可靠性提高。,SF6气体在低气压下使用能够保证电流在过零附近切断，电流截断趋势减至最小，避免截流而产生的操作过电压，降低了

6、设备绝缘水平的要求，并在开断电容电流时不产生重燃。SF6气体密封条件好，能够保持装置内部干燥，不受外界潮气的影响。SF6气体良好的灭弧特性使得燃弧时间短，电流开断能力大，触头的烧损腐蚀小，触头可以在较高的温度下运行而不损坏。,燃弧后装置内没有碳的沉淀物，所以可以消除电磁痕，不发生绝缘的击穿。由于SF6气体具有良好的绝缘性能，故可以大大减少装置的电气距离。由于SF6开关装置是全封闭的，可以适用于户内、居民区、煤矿或其他有爆炸危险的场所。属免维护产品,缺点：SF6气体一旦泄漏，与周围介质生成有剧毒的氟化物，故须进行漏气监视和报警；对工艺及密封要求严格，价格高。,全世界SF6的产量在1995年大概是8 000t到9 000t之间，估计现在已突破20万吨（包括储存量）。全世界电力工业的SF6年用量在7 000t左右，其主要用于断路器和其它输配电设备。理论上，SF6气体可以回收再利用，绝不允许泄漏到大气中。然而，在实际运行中，有很大的泄漏。这些泄漏气体很大部分归因于电力工业。,SF6气体的排放每减少1t，按GWP（全球温暖化系数）换算，就相当于减少了24 000t的CO2气体排放量（或相当于6

7、500t碳）。 SF6和N2混合:替代SF6但也有不足：第一，混合气体的电气强度比纯SF6气体低，要提高击穿电压，就必须增大气压，从而增加设备的尺寸；第二，液化回收困难 。,应用越来越广，发展相当迅速，在中压、高压领域中广泛应用，特别在高压、超(特)高压领域里更显示出其不可取代的地位。,SF6断路器分类,SF6断路器的结构按照对地绝缘方式的不同可以分为落地罐式和瓷柱式两种。,瓷柱式（支柱式）SF6断路器系列性强，可以用不同个数的标准灭弧单元及支柱瓷套组成不同电压等级的产品。Y型布置LW-500型，每相双柱四断口，每个断口除并联均匀电容外，还并联有合闸电阻（100欧姆）；支柱有三节瓷套。,SF6断路器的结构类型,2.罐式SF6断路器110kV500kV均有落地罐式,1套管；2支持绝缘子；3电流互感器；4静触头；5动触头；6喷口工作缸；7检修窗；8绝缘操作杆；9油缓冲器；10合闸弹簧；11操作杆,大多是引进日本的断路器技术产品。实际上是断路器和电流互感器构成的复合电器。我国生产的SF6断路器电压为10500kV,SF6断路器的结构类型,2.罐式SF6断路器,优点：结构重心低，抗震性能好，灭

8、弧断口间电场较好，断流容量大，可以加装电流互感器，还能与隔离开关、接地开关、避雷器等融为一体，组合成复合式开关设备。 缺点：罐体耗用材料多，用气量大，系列性差，难度较大，造价比较昂贵。,SF6 断 路 器 的 外 形,六氟化硫（SF6）断路器,(二)高压断路器的技术参数 1额定电压UN * 保证断路器长期工作的电压。 * 产品铭牌上注明的电压是指正常工作的线电压。 * 我国采用的额定电压等级有：(3，6，1035，60，110220、330，500)kV。 * 考虑到输电线始端和末端的电压可能不同，以及电力系统调压的要求,对电器又规定了与各级额定电压相应的最高工作电压。断路器应能在其最高工作电压下长期正常工作。 一般，当电压小于220kV时，晕高工作电压为1.15倍额定电压，当电压为330kV及以上时，最高工作电压为1.1倍额定电压,2额定电流IN断路器可以长期通过的最大电流。电器长期通过额定电流时，其发热温度不会超过允许值。 3额定开断电流INbr * 断路器在额定电压下能正常可靠开断的最大短路电流。它标志断路器的开断能力。 4额定开断容量SNbr *对三相电路有,200、400、6

9、30、1000、1250、1600、2000、2500、 3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、 16000、20000A等,1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等,5. 关合能力（INcl）当断路器合闸时，如果线路上存在故障（预伏故障），则在触头尚未接触之前就会发生击穿，形成电弧（预击穿），其产生的不良影响甚至比在合闸状态下流过极限电流更为严重。 工程上常以额定关合电流表征断路器的关合短路故障电流的能力，用额定电压下，断路器能可靠关合短路电流的第一个半波的峰值（短路冲击电流）来衡量。,6额定动稳定电流imax(额定峰值耐受电流) 表示断路器对短路电流的动稳定性。 7额定热稳定电流It（等于额定开断电流） 表示断路器能承受短路电流热效应的能力。通常It=INbr 4S热稳定电流 8热稳定电流作用时间t 在此时间内，当热稳定电流通过断路器时，其发热温度不超过规定允许值。,9合闸时间 断路器合闸线圈通电起到主触头刚接触为止的时间。 10分闸时间断路器跳闸线圈通电起到三相内电弧完全熄灭为止。 分闸时间等于断路器固有分闸时间和燃弧时间之和 固有分闸时间：跳闸线圈通电起到触头刚分离为止 燃弧时间：触头分离到各相电弧完全熄灭为止,11、自动重合闸性能 不成功自动重合闸后，有些情况下，当高压断路器断开一定时间（180s）后，由运行人员再行合闸，叫做强送电。强送电后，如果故障仍未消除，高压断路器立即再分闸一次。高压断路器的上述动作程序称为自动重合闸操作循环。,隔离开关,隔离开关(俗称“刀闸”)是一种最简单的、供配电系统中使用最多的高压开关.没有灭弧装置。没有灭弧装置-不能断开正常负荷电流，更不能断开短路电流，否则即发生“带负荷拉刀闸”的严重事故。此时产生的电弧不易熄灭，甚至造成“飞弧”(相间或相对地经电弧短路)，会损坏设备并严重危及人身安全。,隔离开关的主要用途,1.隔离电压隔离开关的主要用途是保证检修装置时工作的安全。在需要检修的部分和其它带电部分之间，用隔离开关构成足够大的明显可见的空气绝缘间隔。隔离开关的断口在任何状态下都不能发生火花放电，因此它的断口耐压一般比其对地绝缘的耐压高出10%15%。必要时应在隔离开关上附设接地刀闸，供检修时接地用。,

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