供配电一次系统.ppt

第3章 供配电一次系统,3.,*,供配电一次系统学习资料,返回总目录,高压电器及高压配电装置,变电所的低压设备,变电所主变压器数量及容量的确定,变电所的电气主接线,配电网常用电气主接线形式,互 感 器,组合式成套变电所,本章小结,思考题与习题,本章内容,本章重点讲述供配电系统的一次设备和主接线图，对一次设备着重介绍其功能、结构特点、基本原理，对主接线图着重阐述其基本要求及一些典型接线的分析本章是本课程的重点，也是从事供配电系统运行、维护和设计必备的基础知识高压电器及高压配电装置,高压电器按其功能与作用分为高压断路器、隔离开关、负荷开关和熔断器等一、,变电所中的高压电器,1.高压断路器,高压断路器(high-voltage circuit-breaker)，文字符号为QF，是一种专用于断开或接通电路的开关设备，它有完善的灭弧装置，因此，不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障部分高压断路器按其采用的灭弧介质分为：油(oil)断路器、六氟化硫(SF6)断路器、真空(vacuum)断路器以及压缩空气断路器等其中应用最广的是SF6断路器和真空断路器，压缩空气断路器的性能较差，运行中故障较高，国内已不再生产，油断路器也正逐步被SF6断路器和真空断路器所取代。

油断路器按其油量多少和油的功能，又分多油(high oil content)和少油(low oil content)两大类多油断路器的油量多，其油一方面作为灭弧介质，另一方面又作为相对地(外壳)甚至相与相之间的绝缘介质少油断路器的油量很少(一般只几千克)，其油只作为灭弧介质，其外壳通常是带电的下面重点介绍我国应用日益广泛的SF6断路器和真空断路器高压断路器全型号的表示和含义如下：,高压电器及高压配电装置,1)高压SF6断路器,SF6断路器，是利用SF6气体作灭弧和绝缘介质的一种断路器SF6是一种无色、无味、无毒且不易燃的惰性气体在150以下时，化学性能相当稳定但SF6在电弧高温作用下要分解，分解出的氟(F2)有较强的腐蚀性和毒性，且能与触头的金属蒸气化合为一种具有绝缘性能的白色粉末状的氟化物因此这种断路器的触头一般都设计成具有自动净化的作用然而由于上述的分解和化合作用所产生的活性杂质，大部分能在电弧熄灭后几微秒的极短时间内自动还原，而且残余杂质可用特殊的吸附剂(如活性氧化铝)清除，因此对人身和,高压电器及高压配电装置,设备都不会有什么危害SF6不含碳元素(C)，这对于灭弧和绝缘介质来说，是极为优越的特性。

而油断路器是用油作灭弧和绝缘介质的，油在电弧高温作用下要分解出碳，使油中的含碳量增高，从而降低了油的绝缘和灭弧性能因此油断路器在运行中要经常注意监视油色，适时分析油样，必要时要更换新油SF6断路器就无这些麻烦SF6又不含氧元素(O)，因此它不存在触头氧化的问题因此SF6断路器较之空气断路器，其触头的磨损较少，使用寿命较长SF6除具有上述优良的物理化学性能外，还具有优良的绝缘性能，在300kPa下，其绝缘强度与一般绝缘油的绝缘强度大体相当SF6气体是电负性气体，即其分子和原子具有很强的吸附自由电子的能力，可以大量吸附弧隙中参与导电的自由电子，生成负离子由于负离子的运动要比自由电子慢得多，因此很容易和正离子复合成中性的分子和原子，大大加快了电流过零时弧隙介质强度的恢复，即SF6在电流过零时，电弧暂时熄灭后，具有迅速恢复绝缘强度的能力，从而使电弧难以复燃而很快熄灭SF6断路器的结构，按其灭弧方式分，有双压式和单压式两类双压式具有两个气压系统，压力低的作为绝缘，压力高的作为灭弧单压式只有一个气压系统，灭弧时，SF6的气流靠压气活塞产生单压式的结构简单，LN1、LN2型断路器均为单压式图3.1所示是LN2-10型户内式SF6断路器的外形结构图，其灭弧室结构和工作示意图如图3.2所示。

高压电器及高压配电装置,1接线端子 2绝缘筒(内有气缸和触头),3下接线端子 4操动机构箱,5小车 6断路弹簧,图3.1 LN2-10型高压SF6断路器,1静触头 2绝缘喷嘴 3动触头,4气缸(连同动触头由操动机构传动),5压气活塞(固定)6电弧,图3.2 SF6断路器灭弧室结构和工作示意图,高压电器及高压配电装置,由图3.2所示SF6断路器灭弧室结构可以看出，断路器的静触头和灭弧室中的压气活塞是相对固定不动的分闸时，装有动触头和绝缘喷嘴的气缸由断路器操作机构通过连杆带动，离开静触头，造成气缸与活塞的相对运动，压缩SF6气体，使之通过喷嘴吹弧，从而使电弧迅速熄灭SF6断路器与油断路器比较，具有断流能力大、灭弧速度快绝缘性能好和检修周期长等优点，适于频繁操作，且无易燃易爆危险，但其缺点是，要求制造加工的精度很高，对其密封性能要求更严，因此价格较贵SF6断路器主要用于需频繁操作及有易燃易爆危险的场所，特别是用作全封闭式组合电器SF6断路器配用CD10等型电磁操动机构或CT7等型弹簧操作机构图3.3所示是CT7型弹簧操作机构的外型尺寸图，图3.4所示是其操作传动机构内部结构示意图1合闸按钮 2分闸按钮,3储能指示灯 4分合闸指示灯,5手动储能转轴 6输出轴,图3.3 CT7型弹簧操作机构外形尺寸图,高压电器及高压配电装置,1传动带 2储能电动机 3传动链,4偏心轮 5操作手柄 6合闸弹簧,7棘爪 8棘轮 9脱扣器 10连杆,11拐臂 12偏心凸轮 13合闸电磁铁,14输出轴 15掣子 16杠杆 17连杆,图3.4 CT7型弹簧操作传动机构内部结构示意图,2)高压真空断路器,高压真空断路器是利用“真空”气压为(102106Pa)灭弧的一种断路器，其触头装在真空灭弧室内。

由于真空中不存在气体游离的问题，所以该断路器的触头断开时很难发生电弧但是在感性电路中，灭弧速度过快，瞬间切断电流 将使 极大，从而使电路出现过电压()，这对供电系统是很不利的因此，这“真空”不能是绝对的真空，而能在触头断开时因高电场发射和热电发射而产生一点电弧，这电弧称为“真空电弧”，它能在电流第一次过零时熄灭这样，燃弧时间既短(至多半个周期)，又不致产生很高的过电压图3.5所示是ZN310型户内式高压真空断路器的外形结构图，其真空灭弧室结构图如,图3.6所示真空灭弧室的中部，有一对圆盘状的触头在触头刚分离时，由于高电场发射,和热电发射而使触头间发生电弧电弧温度很高，可使触头表面产生金属蒸气随着触头,高压电器及高压配电装置,的分开和电弧电流的减小，触头间的金属蒸气密度也逐渐减小当电弧电流过零时，电弧暂时熄灭，触头周围的金属离子迅速扩散，凝聚在四周的屏蔽罩上，以致在电流过零后只几个微秒的极短时间内，触头间隙实际上又恢复了原有的高真空度因此，当电流过零后虽很快加上高电压，触头间隙也不会再次击穿，即真空电弧在电流第一次过零时就能完全熄灭真空断路器具有体积小、动作快、寿命长、安全可靠和便于维护检修等优点，但价格较贵，主要适用于频繁操作的场所。

真空断路器与SF6断路器一样，配用CD10等型电磁操动机构或CT7等型弹簧操动机构图3.5 ZN310型户内式高压真空断路器,图3.6 真空断路器的真空灭弧室结构,1上接线端子(后面出线),2真空灭弧室(内有触头),3下接线端子(后面出线),4操作机构箱 5合闸电磁铁 6分闸电磁铁 7断路弹簧,8底座,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,高压电器及高压配电装置,2.高压隔离开关,高压隔离开关(high-voltage disconnector，文字符号为QS)的功能，主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修因此其结构特点是断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障人身和设备的安全但是隔离开关没有专门的灭弧装置，因此它不允许带负荷操作然而可用来通断一定的小电流，如励磁电流(空载电流)不超过2A的空载变压器，电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器电路等SF6断路器配用CD10等型电磁操动机构或CT7等型弹簧操作机构高压隔离开关按安装地点，分户内式和户外式两大类图3.7所示是GN810/600型户内式高压隔离开关的外形结构图。

1上接线端子 2静触头 3闸刀,4绝缘套管 5下接线端子6框架 7转轴,8拐臂 9升降瓷瓶 10支柱瓷瓶,图3.7 GN810/600型户内式高压隔离开关,高压电器及高压配电装置,高压隔离开关全型号的表示和含义如下：,户内式高压隔离开关通常采用CS6型(操作机构型号含义：C为操作机构；S为手动；6为设计序号)手动操作机构进行操作，而户外式高压隔离开关则大多采用绝缘钩棒(俗称令克棒)手工操作图3.8所示是CS6型手动操作机构与GN8型隔离开关配合的一种安装方式1GN8型隔离开关 2传动连杆(920mm焊接钢管),3调节杆 4CS6型手动操作机构,图3.8 CS6型手动操作机构与GN8型隔离开关,配合的一种安装方式,高压电器及高压配电装置,3.高压负荷开关,高压负荷开关(high-voltage load switch，文字符号为QL)，具有简单的灭弧装置，因而能通断一定的负荷电流和过负荷电流但是它不能断开短路电流，所以它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护负荷开关断开后，与隔离开关一样，也具有明显可见的断开间隙，因此它也具有隔离高压电源、保证安全检修的功能高压负荷开关的类型较多，这里着重介绍一种应用最多的户内压气式高压负荷开关。

图3.9所示是FN310RT型户内压气式高压负荷开关的外形结构图由图可以看出，上半部为负荷开关本身，外形与高压隔离开关类似，实际上它也就是在隔离开关基础上加一个简单的灭弧装置负荷开关上端的绝缘子就是一个简单的灭弧室，其内部结构如图3.10所示该绝缘子不仅起支柱绝缘子的作用，而且内部是一个气缸，装有由操动机构主轴传动的活塞，其作用类似打气筒绝缘子上部装有绝缘喷嘴和弧静触头当负荷开关分闸时，在闸刀一端的弧动触头与绝缘子上的弧静触头之间产生电弧由于分闸时主轴转动而带动活塞，压缩气缸内的空气而从喷嘴往外吹弧，使电弧迅速熄灭当然分闸时还有电弧迅速拉长及本身电流回路的电磁吹弧作用但总的来说，负荷开关的断流灭弧能力是有限的，只能分断一定的负荷电流和过负荷电流，因此负荷开关不能配以短路保护装置来自动跳闸，但可以装设热脱扣器用于过负荷保护高压电器及高压配电装置,1主轴 2上绝缘子兼气缸 3连杆 4下绝缘子,5框架 6RN1型高压熔断器 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,图3.9 FN310RT型户内压气式高压负荷开关外形结构图,1弧动触头 2绝缘喷嘴 3弧静触头,4接线端子 5气缸 6活塞,7上绝缘子 8主静触头 9电弧,图3.10 FN310RT型内压气式高压负荷开关,的内部结构图,高压电器及高压配电装置,高压负荷开关全型号的表示和含义如下：,(a)CS2型外形结构 (b)与负荷开关配合安装,1操作手柄 2操作机构外壳 3分闸指示牌(掉牌)4脱扣器盒 5分闸铁心 6辅助开关(联动触头),7传动连杆 8负荷开关,图3.11 CS2型手动操作机构的外形及其与FN3型,负荷开关配合的一种安装方式,上述负荷开关一般配用CS2型等手动操作机构进行操作。

图3.11所示是CS2型手动操作机构的外形及其与FN3型负荷开关配合的一种安装方式高压电器及高压配电装置,4.高压熔断器,熔断器(fuse，文字符号为FU)是一种在电路电流超过规定值并经一定时间后，使其熔体(fuse-element，文字符号FE)熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器熔断器的功能主要是对电路及电路设备进行短路保护，有的熔断器还具有过负荷保护的功能工厂供电系统中，室内。