高压开关电器

1、内容简介和教学目标高压开关电器：在高压电力系统中，用于接通或开断电路的电器。 高压开关电器的作用：在正常工作情况下可靠地接通或开断具有电流的电路；在改变运行方式时灵活地进行切换操作；在系统发生故障时迅速地切除故障部分以保证非故障部分的正常运行；在设备检修时可靠地隔离带电部分以保证工作人员的安全。 根据高压开关电器的安装地点可分为：户内式和户外式。通常35kV及以下的开关电器采用户内式，110kV及以上的开关电器主要采用户外式。根据高压开关电器在开断和关合电路中所承担的任务的不同分为：断路器、隔离开关、负荷开关等。 高压断路器是电力系统最重要的控制和保护设备，具有控制和保护双重作用。包括油断路器、SF6断路器、真空断路器、压缩空气断路器等。 隔离开关没有灭弧装置，只能在电路中无电流或接近无电流的情况下开断和关合电路。负荷开关带有简单灭弧装置，能开断和关合额定负荷电流的开关。 操动机构提供开关电器操作所需要的能源，可分为手动操动机构、电磁操动机构、弹簧操动机构、液压操动机构、气压操动机构等。 本章主要介绍电力系统中常用高压开关电器及其操动机构的种类、作用、结构类型及其使用知识。6.1 高压

2、断路器概述教学目标：掌握高压开关电器的作用、分类；熟悉高压断路器的功能和基本结构；掌握高压断路器的种类、型号含义；掌握高压断路器的技术参数。重点：高压断路器的功能和技术参数。难点：技术参数的物理含义。一、高压断路器的定义 高压断路器：额定电压为3kV及以上，能够关合、承载和开断运行状态的正常电流，并能在规定时间内关合、承载和开断规定的异常电流（短路电流、过负荷电流）的开关电器。二.高压断路器的作用 控制作用：即根据电网运行要求，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。 保护作用：即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。三、高压断路器的功能 导电：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。 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。 开断：在闭合状态的任何时刻，应能在不发生危险过电压的条件下，在尽可能短的时间内

3、安全地开断规定的短路电流。 关合：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。四.高压断路器的基本结构高压断路器原理结构示意图 通断元件：执行接通或断开电路的任务。其核心部分是触头和灭弧装置。 操动机构：向通断元件提供分、合闸操作的能量，实现各种规定的顺序操作，并维持开关的合闸状态。 传动机构：把操动机构提供操作能量及发出的操作命令传递给通断元件。 绝缘支撑元件：支撑固定通断元件，实现与各结构部分之间的绝缘。 基座：支撑、固定和安装开关电器的各结构部分，使之成为一个整体。五.高压断路器的技术参数 1额定电压（kV）：保证断路器长时间正常运行能承受的工作电压（线电压）。 额定电压不仅决定了断路器的绝缘水平，而且决定了断路器的总体尺寸和灭弧条件。 我国采用的额定电压等级：3、6、10、35、60、110、220、330、500、750、1000kV等。 2最高工作电压（kV）：即断路器允许长期工作的高于额定电压的最高电压。 规定：220kV及以下设备的最高工作电压为额定电压的1.15倍；330kV及以上设备的最高工作电压为额定电压的1.1倍

4、。 最高电压等级有：3.6、7.2、12、40.5、72.5、126、252、363、550、800、1200kV等。 3额定电流（A）：断路器在规定的基准环境温度下，允许长期通过的最大工作电流（有效值）。 断路器长期通过额定电流时，其载流部分和绝缘部分的温度不会超过其长期最高允许温度。额定电流决定了断路器导体、触头等载流部分的尺寸和结构。 我国采用的额定电流有：200、400、630、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A等。 4额定短路开断电流（kA）：在额定电压下，断路器能可靠开断的最大短路电流有效值。额定短路开断电流表明断路器开断电路的能力。 当电压不等于额定电压时，断路器能可靠开断的最大电流，称为该电压下的开断电流。 在电压低于额定电压时，开断电流可以比额定开断电流大，称其最大值为极限开断电流。 我国规定的额定开断电流为：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等。 5额定关合电流（kA）：在额定电压

5、下，断路器能可靠闭合的最大短路电流峰值。反映断路器关合短路故障的能力，取决于断路器灭弧装置的性能、触头构造及操动机构的型式。 6额定热稳定电流（kA）：断路器在规定时间（通常为4s）内允许通过的最大短路电流有效值，又称额定短时耐受电流。表明断路器承受短路电流热效应的能力。其值等于额定短路开断电流。 7额定动稳定电流（kA）：断路器在闭合状态下，允许通过的最大短路电流峰值，又称极限通过电流。表明断路器在冲击短路电流的作用下，承受电动力效应的能力，它决定于导体和绝缘等部件的机械强度。大小等于额定关合电流，并且等于额定短时耐受电流的2.55倍。 8合闸时间（s）：断路器从接到合闸命令起到断路器触头刚接触时所经过的时间间隔。 9分闸时间（s）：通常指全分闸时间（tt），是断路器从接到分闸命令起到断路器触头开断至三相电弧完全熄灭时所经过的时间间隔。包括： 固有分闸时间（t1）：断路器接到分闸命令起到灭弧触头刚分离时所经过的时间； 灭弧时间（t2）：触头分离到各相电弧完全熄灭所经过的时间； 分闸时间一般为0.060.12S，小于0.06S的断路器，称为快速断路器。断路器开断电路时的各个时间t0继电

6、保护动作时间；t2燃弧时间；t1固有分闸时间；tt全分闸时间 10额定操作顺序：根据实际运行需要制定的对断路器的断流能力进行考核的一组标准的规定操作。 无自动重合闸断路器的额定操作顺序分为两类： 发生永久性故障断路器跳闸后两次强送电的情况：即“分180s合分180s合分”； 断路器合闸在永久故障线路上跳闸后强送电一次：即“合分15s合分”。 能进行自动重合闸断路器的额定操作顺序为：“分0.3s合分180s合分”。六. 高压断路器的种类和型号含义 种类： 油断路器：采用绝缘油作为灭弧介质的断路器。 压缩空气断路器：采用压缩空气作为灭弧介质及操作机构能源的断路器。 真空断路器：在真空中开断电流，利用真空的高绝缘强度来实现灭弧的断路器。 六氟化硫（SF6）断路器：采用具有优良灭弧性能的SF6气体作为灭弧介质的断路器。 型号： 1：产品名称：S少油断路器，D多油断路器，L六氟化硫（SF6）断路器，Z真空断路器，K压缩空气断路器，Q自产气断路器，C磁吹断路器；2：安装地点；N户内型，W户外型； 3：设计序号； 4：额定电压（或最高工作电压）（kV）； 5：补充特性：C手车式，G改进型，W防污型，

7、Q防震型； 6：额定电流（A）； 7：额定开断电流（kA）。 例如：ZN2812/125025，表示户内式真空断路器，设计序号为28，最高工作电压12kV，额定电流我1250A，额定开断电流为25kA。6.2 油断路器教学目标：掌握油断路器中油的作用； 熟悉油断路器的灭弧方法； 熟悉少油断路器的基本结构、使用知识。重点：少油断路器的灭弧方式难点：油断路器的灭弧一、油断路器的灭弧原理 各类油断路器的灭弧原理基本相似，开断电路时，其灭弧过程如下：（1）动、静触头分离的瞬间在触头之间产生电弧； （2）绝缘油在电弧的高温作用下，被迅速蒸发和分解成油蒸汽和其他气体，在电弧周围形成混合气泡。其中，约有70%80%是具有强烈冷却作用和扩散作用的氢气。 （3）气体被密封在灭弧室内，使灭弧室内压力不断增高，电弧中游离质点的浓度增加，增强了复合，加强了去游离作用。同时，由于温度和压力差，气泡内产生剧烈的扰动，加强了对弧柱的冷却作用。 （4）随着触头间距的增大，电弧被拉长，在电弧电流过零时，断口间的介质强度很快恢复，使电弧熄灭。 结论：油断路器是一种自能式断路器，即是利用电弧本身的能量来熄灭电弧。 采用各种

8、类型的灭弧装置，可提高介质强度的恢复速度，缩短燃弧时间。如横吹灭弧室、纵吹灭弧室以及纵横吹灭弧室等。二、油断路器的结构类型 1.多油断路器 多油断路器的触头和灭弧系统放置在由钢板焊接成的装有大量绝缘油的油箱中，其绝缘油既是灭弧介质，又是主要的绝缘介质，承受不同的导体之间及导体与地之间的绝缘。 DW835型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。DW835多油断路器结构图1油箱盖；2提升结构；3电容套管；4灭弧室；5电流互感器；6油箱；7铁架；8升降机构；9操动机构；10静触头；11罩；12水平拉杆；13垂直拉杆 优点：多油断路器通常每相采用两个断口，可靠性较高；油箱内可以安装套管式电流互感器，配套性好；结构简单，运行维护易于掌握；对气候适应性较强，而且价格低廉。 缺点：用油量多，消耗金属材料多，体积庞大，维修工作量大。相对而言，其分、合闸速度低，动作时间长，开断电流小。 用途：一般用于偏远的、经济落后的地点。 2.少油断路器 少油断路器的触头和灭弧系统放置在装有少量绝缘油的绝缘筒中，其绝缘油主要作为灭弧介质，只承受触头断开时断口之间的绝缘，不作为主要的绝缘介质。少油断路器中不同相的导电部分之间及导体与地之间是利用空气、陶瓷和有机绝缘材料来实现绝缘。 优点：油量少，体积小，重量轻，运输、安装、维修方便。结构简单，产品系列化强。主要技术参数比多油断路器好，动作快，可靠性高。价格优势很明显，适用于要求不高的场合。 种类：按安装地点分为户内式和户外式两种。 实例： （1）SN1010系列户内少油断路器

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