高壓開關設備

高壓開關設備新疆電力學校2005年9月

制作：栗云江135MW機組培訓系列斷路器一、斷路器概述：高壓斷路器是發(fā)電站、變電所配電裝置中的重要電氣設備，它用來切斷和接通負荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴大，保證安全運行。ace-mec空氣斷路器dw13-35戶外多油斷路器lw17a-126系列sf6斷路器zn28a-12高壓真空斷路器二、斷路器類型：根據滅弧介質不同，斷路器可分為油斷路器、空氣斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器及其他斷路器。多油斷路器多油式斷路器是以絕緣油為滅孤介質及主要絕緣介質的高壓斷路器，其結構簡單、工藝要求低、但體積大、用鋼材和絕緣油都比較多，在電壓較高時尤其如此，所以已經逐漸被少油式斷路器或空氣斷路器所代替。DW8－35多油斷路器少油斷路器SW6－110少油斷路器SN10－10少油斷路器空氣斷路器壓縮空氣斷路器(亦簡稱空氣斷路器)利用預先貯存的壓縮空氣來滅弧。壓縮空氣不僅作為滅弧和絕緣介質，而且還作為傳動的動力。由于新鮮的壓縮空氣流除了可以帶走弧隙中熱量，降低弧隙溫度，還能直接帶走弧隙中的游離帶電質點，補充新鮮氣體介質，使去游離大大加強，弧隙介質強度迅速恢復，所以，空氣斷路器斷流容量大，滅弧時間短，而且快速自動重合閘時斷流容量不降低。但是空氣斷路器也有有色金屬消耗量大，需要裝設壓縮空氣系統(tǒng)等輔助設備和價格較貴等缺點。在我國，通常用于110kV及以上的大容量電力系統(tǒng)中。

1-支柱瓷套2-導氣管3-均壓電容器4-滅弧室

5-底座貯氣罐6-控制箱7-匯控柜SF6斷路器SF6斷路器主要由三部分組成：三個垂直瓷瓶單元，每一單元有一個氣吹式滅弧室；彈簧操作機構及其單箱控制設備；一個支架及支持結構。每個滅弧室通過與三個滅弧室共連的管子填充SF6氣體。

該斷路器具有優(yōu)越的開斷能力；它將SF6氣體與大地隔開,具有可靠的絕緣能力；彈簧操作機構不需壓縮空氣，檢修工作大大減少，不排放氣體，操作噪音極低，可在居民區(qū)采用這種斷路器；另外它結構極為簡單

lw17a-126sf6戶外高壓斷路器LW31-252sf6lw36-126tsf6

組合電器組合電器按照一定的接線圖將互相連接的斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器和電纜頭等電器中的幾種設備組合在一起。這樣，就可以在某些部位上互相利用，不但可以減小體積，而且可以大大降低價格，特別適宜于地形狹窄的戶外配電裝置和地下或洞內工程。所以，組合電器具有很高的經濟價值。GIS定義GIS組合電器是由斷路器、隔離開關、接地開關、互感器、避雷器、母線、連接件等單元，封閉在接地的金屬體內組成。其內部充有一定壓力并有優(yōu)異滅弧和絕緣能力的SF6氣體。

GIS結構形式(1)分相式

主回路分別裝在獨立的圓孔外殼內，不會發(fā)生相間故障；電場較均勻，但外殼消耗料多，密封面多，體積較大；外殼中感應電流大。(2)主母線三相共筒式

僅三相主母線共用一個圓筒外殼，結構簡化，尺寸減小，總體布置較方便；分支母線及分支回路中電器設備仍為分相式.(3)全三相共筒式每個元件的三相集中安裝于一個圓筒外殼中，環(huán)氧澆注件支撐與隔離，外殼數量少，外殼尺寸小，省材料，減少密封環(huán)節(jié)；外殼電流?。幌嚅g電場分布互相有影響，可能導致相間及三相短路故障，電場較復雜。

(4)復合式

在三相共筒的基礎上使元件復合化，在同一個外殼中，同時裝幾個元件，結構進一步簡化，尺寸更小。

(5)箱式每個功能單元的所有部件集中于一個矩形金屬箱中，充氣空間利用率高，體積小，無外裝部件，安裝與使用方便。

GIS優(yōu)缺點GIS既封閉又組合，故占地面積小，占用空間少，基本不受外界環(huán)境影響，不產生噪聲和無線電干擾，運行安全可靠，且維護工作量少

突出優(yōu)點①最大限度地縮小整套配電裝置的占地面積和空間體積，結構十分緊湊。在人口高度集中的大都市和密集的負荷中心，顯得更為重要。

②全封閉的電器結構，不受雨雷、塵沙及鹽霧等各種惡劣自然條件的影響，減少了設備事故的可能性，特別適合工業(yè)污染和氣候惡劣以及高海拔地區(qū)。③安裝方便。因GIS已向三相共筒化、復合化和智能化方向發(fā)展，一般由整體或若干單元組成，可大大縮短安裝工期。

GIS缺點由于集成度過高，一旦有一個設備出問題，停電范圍較大，損失比較大。另外，由于所有的電器連接都是在變電站現(xiàn)場進行，由于受環(huán)境的限制，很難保證工藝要求，相應的就增加了事故的隱患;比如說：最常見的漏氣問題，由于面積較大，很難查出故障點，增加了停電檢修的難度、延長了停電的時間。

二、斷路器工作原理：斷路器的作用是切斷和接通負荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴大，保證安全運行。而高壓斷路器要開斷1500V，電流為1500-2000A的電弧，這些電弧可拉長至2m仍然繼續(xù)燃燒不熄滅。故滅弧是高壓斷路器必須解決的問題。吹弧熄弧的原理主要是冷卻電弧減弱熱游離，另一方面通過吹弧拉長電弧加強帶電粒子的復合和擴散，同時把弧隙中的帶電粒子吹散，迅速恢復介質的絕緣強度。三、斷路器的選型斷路器的選擇必須按正常的工作條件進行選擇，并且按斷路情況校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。此外，還應考慮電器安裝地點的環(huán)境條件，當氣溫、風速、溫度、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時，應采取有效措施?？諝鈹嗦菲鲾嗦纺芰Υ?、動作時間快、尺寸小、重量輕、無火災危險，但結構復雜、價格貴、需要裝設壓縮空氣系統(tǒng)等，主要用于110KV及以上系統(tǒng)中

SF6電氣性能好、斷口電壓可較高。設備的操作維護和檢修都很方便、檢修周期長而且它的開斷性能好、占地面積小、特別是發(fā)展SF6封閉組合電器可大大減少變電所的占地面積。隔離開關一、隔離開關概述：1、隔離開關主要用來將高壓配電裝置中需要停電的部分與帶電部分可靠地隔離，以保證檢修工作的安全。隔離開關的觸頭全部敞露在空氣中，具有明顯的斷開點，隔離開關沒有滅弧裝置，因此不能用來切斷負荷電流或短路電流。2、隔離開關還可以用來進行某些電路的切換操作，以改變系統(tǒng)的運行方式。3、隔離開關還可以用來操作一些小電流的電路。隔離開關作用為防止誤操作的發(fā)生，必須采取有效的措施

(1)組織措施(2)技術措施二、隔離開關類型：35千伏V型戶外隔離開關35kV二柱型戶外隔離開關GW7A-252型三柱型戶外隔離開關GW6系列戶外隔離開關剪刀型室內隔離開關

GN23-20型戶內隔離開關用于大型發(fā)電廠，作為檢修電氣設備及線路時隔離電源用。GN21-20型封閉母線式戶內隔離開關是由三個帶有封閉外殼的單極隔離開關組成，主要用于大型發(fā)電廠，與20-30萬千瓦發(fā)電機組的分相封閉母線配套使用，在無負載時進行分、合發(fā)電機端口線路。電壓互感器一、概述：

互感器由電流互感器(TA)、電壓互感器(TV)組成?；ジ衅魇墙涣麟娐分幸淮蜗到y(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件，它們統(tǒng)屬于特種變壓器，所以其工作原理與變壓器基本相同

。

電壓互感器一次繞組并接于一次系統(tǒng)。電壓互感器相當于一個副邊開路的變壓器。它們的二次負載變化都不會影響一次系統(tǒng)的相應電壓。二、電壓互感器的作用：(1)將一次回路的高電壓、轉為二次回路的標準低電壓(通常為1OOV、)，可使測量儀表和保護裝置標準化，使二次設備結構輕巧，價格便宜。

(2)使二次回路可采用低電壓控制電纜，且使屏內布線簡單，安裝方便，可實現(xiàn)遠方控制和測量。

(3)使二次回路不受一次回路限制，接線靈活，維護、調試方便。

(4)使二次與一次高壓部分隔離，且二次可設接地點，確保二次設備和人身安全。三、電壓互感器的分類：

電壓互感器按其絕緣結構形式，可分為干式(G)、澆注式(Z)、充氣式、油浸式(J)等幾種；根據相數可分為單相(D)和三相(S)；根據繞組數可分為雙繞組和三繞組。

JDZ-15JZW-24JSX6-35JDJ-101油壓計

2膨脹膜

3電容單元

4絕緣油

5瓷絕緣子

6密封件

7外殼

8低壓端子箱/中性(N)和高頻(HF)端子

9串聯(lián)電感

10中壓互感器

11鐵磁諧振效應陰尼電路

圖示：電容式電壓互感器干式電壓互感器干式電壓互感器因沒有油，也就沒有火災、爆炸、污染等問題。它主要由鐵芯、繞組等組成，適用于500V以下低壓接線。

澆注式電壓互感器用于35kV及以下電壓等級，有單相雙繞組、單相三繞組之分。環(huán)氧樹脂澆注體下部涂有半導體漆并與金屬底板相連以改善電場的不均勻性和電力線畸變的情況。該型互感器優(yōu)點是運行維護方便，但一旦損壞，不能檢修只有更新。JDZ2-1型JZW-12型油浸式電壓互感器普通油浸式電壓互感器的額定電壓制成3-35kV等級，鐵芯和繞組均放于充滿油的油箱內，繞組通過套管引出。結構圖JSJW-10型JDJ2-35型JSJW一10型互感器由五個鐵芯和兩個鐵箍組成磁路系統(tǒng)，一次側三個繞組接成Y形，兩個二次側繞組分別接成Y形與開口三角形。二次側Y形接線的繞組用來測量線電壓和相電壓以及相對地電壓，開口三角形用來測量單相接地后的零序電壓。

四、電壓互感器的配置原則：(1)母線除旁路母線外，一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同期裝置、測量儀表和保護裝置。(2)線路35kV及以上輸電線路，當對端有電源時，為了監(jiān)視線路有無電壓、進行同期操作和設置重合閘，應裝設一臺單相電壓互感器。(3)變壓器變壓器低壓側有時為了滿足同期操作和繼電保護的要求，設有一組不完全星形接線的電壓互感器。(4)發(fā)電機一般裝有兩組電壓互感器。一組（△／Y接線）用于自動調節(jié)勵磁裝置。另一組供測量儀表、同期裝置和保護裝置使用，該互感器采用三相五柱式或三只單相接地專用互感器，其開口三角形供發(fā)電機末并列前檢查接地之用。當互感器負荷太大時，可增設一組不完全星形連接的互感器，專供測量儀表使用。20萬kW及以上發(fā)電機中性點常接有單相電壓互感器，用于定子100％接地保護。電流互感器一、概述：

按電磁感應原理制成的，其原邊繞組串接于一次電路中，副邊繞組與測量儀表和繼電器的電流線圈串連，副邊繞組的電流按一定的變比反應原邊電路的電流，電流互感器的原副繞組之間無電的聯(lián)系。與電壓互感器的情況相似，電流互感器的副繞組也必須有一點接地。串接在副邊繞組里的負載阻抗都很小，所以，電流互感器在正常運行時接近于短路狀態(tài)。

電流互感器副邊繞組在運行中絕對不允許開路，為此，在電流互感器的二次回路中不允許裝設熔斷器，而且當需要將正在運行中的電流互感器副邊回路中儀表設備斷開或退出時，必須將電流互感器的副邊短接，保證不致開路。

二、電流互感器的分類：

根據安裝地點可分為戶內式和戶外式；根據安裝方式可分為穿墻式(A)、支持式(B)和套管式(Q)；根據絕緣結構可分為干式(G)、澆注式(Z)和油浸式(J)；根據原邊繞組的結構型式可分為單匝式(D)和多匝式(F)等。

穿墻式電流互感器

穿墻式電流互感器一般用在從室內到室外的連接，它可以作為穿墻套管，又是電流互感器，可以減少占地面積，減少設備。

穿墻式電流互感器由法蘭盤、絕緣瓷套、絕緣墊片、二次線圈、接線環(huán)、繞組端蓋、繞組護墊、導電桿、瓷套壓盤、銅片、瓷套端蓋組成。

裝入式電流互感器

裝入式電流互感器是為了節(jié)省空間面設計的，它沒有外殼，可裝入到其它電氣設備中，一般安裝在大容量變壓器和多油式斷路器的油箱內部。

支持式電流互感器

SAS型電流互感器為倒立式結構，一次導管為直線型

。

外殼鋁鑄件，鐵芯及二次繞組由已經過特殊試驗的樹脂澆注件支撐。

1-防爆片2-外殼3-鐵芯外殼4-一次導管5-引線套管6-復合絕緣套管7-接線盒8-底座LCWD1-35型支持式電流互感器四、電流互感器的配置原則：(1)為了滿足測量儀表、繼電保護斷路器失靈保護判斷和故障錄波等裝置的需要，在發(fā)電機、變壓器、出線、母線分段斷路