高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)-good課件

第六章電氣設(shè)備的原理與選擇高壓斷路器開(kāi)關(guān)電器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，其中尤以斷路器的地位最重要，結(jié)構(gòu)也最復(fù)雜。高壓斷路器是用來(lái)在正常情況下接通和斷開(kāi)電路，在故障情況下能啟動(dòng)迅速開(kāi)斷故障電流的開(kāi)關(guān)設(shè)備。對(duì)斷路器的基本要求是：在各種情況下應(yīng)具有足夠的開(kāi)斷能力，盡可能短的動(dòng)作時(shí)間和高度的工作可靠性。斷路器最重要的任務(wù)就是熄滅電弧。所以，各種斷路器都有不同結(jié)構(gòu)的滅弧裝置。高壓斷路器的作用和功能

1、高壓斷路器具有兩方面的作用：（1）控制作用（2）保護(hù)作用2、高壓斷路器具有以下功能（1）導(dǎo)電（2）絕緣（3）開(kāi)斷（4）關(guān)合根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行要求，將一部分電氣設(shè)備及線(xiàn)路投入或退出運(yùn)行狀態(tài)、轉(zhuǎn)為備用或檢修狀態(tài)在電氣設(shè)備或線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)繼電保護(hù)裝置及自動(dòng)裝置使斷路器動(dòng)作，將故障部分從電網(wǎng)中迅速切除，防止事故擴(kuò)大，保證電網(wǎng)的無(wú)故障部分得以正常運(yùn)行在正常的閉合狀態(tài)時(shí)應(yīng)為良好的導(dǎo)體，不僅對(duì)正常的電流，而且對(duì)規(guī)定的短路電流也應(yīng)能承受其發(fā)熱和電動(dòng)力的作用，保持可靠地接通狀態(tài)相與相之間、相對(duì)地之間及斷口之間具有良好的絕緣性能，能長(zhǎng)期耐受最高工作電壓，短時(shí)耐受大氣過(guò)電壓及操作過(guò)電壓在閉合狀態(tài)的任何時(shí)刻，應(yīng)能在不發(fā)生危險(xiǎn)過(guò)電壓的條件下，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)安全地開(kāi)斷規(guī)定的短路電流在開(kāi)斷狀態(tài)的任何時(shí)刻，應(yīng)能在斷路器觸頭不發(fā)生熔焊的條件下，在短時(shí)間內(nèi)安全地閉合規(guī)定的短路電流國(guó)產(chǎn)高壓斷路器的型號(hào)含義三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)高壓斷路器的型號(hào)含義（一）高壓斷路器的種類(lèi)1．油斷路器：利用油作為滅弧介質(zhì)

油斷路器按其油量多少和油的作用分為多油式和少油式兩大類(lèi)。多油斷路器（DW-220型重48000kg）油量多，既作滅弧介質(zhì)，又作絕緣介質(zhì)。少油斷路器（SW6-220型重800kg）是在多油斷路器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它的用油量很少，油主要起滅弧作用，不承擔(dān)帶電導(dǎo)體與接地部件之間的絕緣（空氣、陶瓷和有機(jī)絕緣材料），相對(duì)多油斷路器而言，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，使用維護(hù)方便，因此得到廣泛應(yīng)用。SN10系列SW2、3、4、6、7等系列分類(lèi)35kV以下：戶(hù)內(nèi)式是目前6-10kV使用最廣泛35kV以上（35-330kV）：戶(hù)外式少油高壓斷路器SN10-10Ⅰ型實(shí)例每相安裝一個(gè)儲(chǔ)油箱（三相聯(lián)動(dòng)，箱中部是滅弧裝置）。對(duì)地絕緣采用兩個(gè)支持式絕緣子承擔(dān)。每相一個(gè)斷口可安裝于固定式開(kāi)關(guān)柜內(nèi)或手車(chē)式開(kāi)關(guān)柜SN10-10Ⅰ型2．壓縮空氣斷路器(高氣壓的采用-減小自由行程)

“外能式”滅弧室。采用壓縮空氣（1-4MPa）作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)。絕緣介質(zhì)具有不會(huì)老化、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。觸頭間開(kāi)距可做得比較小，電弧短，開(kāi)斷能力強(qiáng)（排氣孔在開(kāi)斷過(guò)程中打開(kāi)，形成吹?。５陂_(kāi)斷小電流時(shí)，易形成過(guò)電壓。目前主要用于220kV及以上高壓系統(tǒng)中。采用積木式結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：額定電流、開(kāi)斷電流大（70kA），開(kāi)斷時(shí)間短（全開(kāi)斷時(shí)間為0.04s），滅弧能力強(qiáng)，無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)，尺寸小，重量輕。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜；有色金屬消耗量大，價(jià)格昂貴；需要裝設(shè)空氣壓縮機(jī)，復(fù)雜的壓縮空氣系統(tǒng)；噪聲大。3.真空斷路器高真空-減少碰撞電離以真空作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)。所謂“真空”是相對(duì)而言的，指的是絕對(duì)壓力低于1個(gè)大氣壓的氣體稀薄的空間。在這樣的空間里，其絕緣強(qiáng)度很高，電弧很容易熄滅。真空度一般要求在1.33×10-3～1.33×10-7Pa之間。優(yōu)點(diǎn)：觸頭開(kāi)距短（10kV只需10mm，而油斷路器需125mm）；燃弧時(shí)間短，且與開(kāi)斷電流無(wú)關(guān)，一般只有半個(gè)周期；觸頭壽命長(zhǎng)，開(kāi)斷次數(shù)多；體積小，重量輕。缺點(diǎn)：對(duì)滅弧室工藝及觸頭材料要求高。真空斷路器適用場(chǎng)所廣泛用于35kV及以下的電壓等級(jí)中。三、高壓斷路器的種類(lèi)和基本參數(shù)4．SF6斷路器-高電氣強(qiáng)度氣體的采用采用六氟化硫(SF6)氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)。SF6氣體是無(wú)色，無(wú)味、不燃、無(wú)毒、無(wú)老化的惰性氣體。它具有很高的電氣絕緣強(qiáng)度(是空氣的2.5~3倍)和良好的滅弧性能(滅弧能力比空氣高100倍)。優(yōu)點(diǎn)：允許斷路次數(shù)多，檢修周期長(zhǎng)；斷路性能好；多用于SF6封閉式組合電器，大大減少占地面積。缺點(diǎn)：要求加工精度高，密封性能好。對(duì)氣體和水分的檢測(cè)控制要求更嚴(yán)。全世界SF6的產(chǎn)量在1995年大概是8000t到9000t之間，估計(jì)現(xiàn)在已突破20萬(wàn)噸（包括儲(chǔ)存量）。全世界電力工業(yè)的SF6年用量在7000t左右，其主要用于斷路器和其它輸配電設(shè)備。理論上，SF6氣體可以回收再利用，絕不允許泄漏到大氣中。然而，在實(shí)際運(yùn)行中，有很大的泄漏。估計(jì)美國(guó)年泄漏的SF6氣體約相當(dāng)于8tCO2，而在10年前，大氣中的SF6氣體濃度幾乎感覺(jué)不到。這些泄漏氣體很大部分歸因于電力工業(yè)。SF6氣體的排放每減少1t，按GWP（全球溫暖化系數(shù)）換算，就相當(dāng)于減少了24000t的CO2氣體排放量（或相當(dāng)于6500t碳）。1997年被列入必須限制排放的氣體SF6和N2混合:替代SF6

但也有不足：第一，混合氣體的電氣強(qiáng)度比純SF6氣體低，要提高擊穿電壓，就必須增大氣壓，從而增加設(shè)備的尺寸；第二，液化回收困難。SF6斷路器的滅弧方式雙壓式滅弧（110kV及以上電壓等級(jí)）單壓式滅?。?10kV及以上電壓等級(jí)）旋弧式滅弧

（10-35kV及以上電壓等級(jí)）SF6斷路器分類(lèi)SF6斷路器的結(jié)構(gòu)按照對(duì)地絕緣方式的不同可以分為落地罐式和瓷柱式兩種。SF6斷路器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型

1.瓷柱式SF6斷路器1-并聯(lián)電容；2-端子；3-滅弧室瓷套；4-支持瓷；5-合閘電阻；6-滅弧室；7-絕緣拉桿；8-操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱“I”形布置：一般用于220kV及以下的單柱單斷口斷路器“Y”形布置：一般用于220kV及以上的單柱雙斷口斷路器“T”形布置：一般用于220kV及以上特別是500kV的單柱雙斷口斷路器

斷路器的滅弧室可以布置成“T”或“Y”形，單斷口，可布置成單柱式“I”形，滅弧室位于高電位，靠支柱絕緣套管對(duì)地絕緣。SF6斷路器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型

2.罐式SF6斷路器—110kV~500kV均有落地罐式1－套管；2－支持絕緣子；3－電流互感器；4－靜觸頭；5－動(dòng)觸頭；6－噴口工作缸；7－檢修窗；8－絕緣操作桿；9－油緩沖器；10－合閘彈簧；11－操作桿110kV、220kV產(chǎn)品為每相單斷口結(jié)構(gòu)，330kV、500kV產(chǎn)品為每相雙斷口結(jié)構(gòu)。(二)高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)1．額定電壓UN*保證斷路器長(zhǎng)期工作的電壓。*產(chǎn)品銘牌上注明的電壓是指正常工作的線(xiàn)電壓。*我國(guó)采用的額定電壓等級(jí)有：(3，6，10．35，60，110．220、330，500)kV。*考慮到輸電線(xiàn)始端和末端的電壓可能不同，以及電力系統(tǒng)調(diào)壓的要求．對(duì)電器又規(guī)定了與各級(jí)額定電壓相應(yīng)的最高工作電壓。斷路器應(yīng)能在其最高工作電壓下長(zhǎng)期正常工作。一般，當(dāng)電壓小于220kV時(shí)，暈高工作電壓為1.15倍額定電壓，當(dāng)電壓為330kV及以上時(shí)，最高工作電壓為1.1倍額定電壓2．額定電流IN斷路器可以長(zhǎng)期通過(guò)的最大電流。電器長(zhǎng)期通過(guò)額定電流時(shí)，其發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)允許值。3．額定開(kāi)斷電流INbr*斷路器在額定電壓下能正?？煽块_(kāi)斷的最大短路電流。它標(biāo)志斷路器的開(kāi)斷能力。4．額定開(kāi)斷容量SNbr*對(duì)三相電路有200、400、630、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000等1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等5.關(guān)合能力（INcl）

當(dāng)斷路器合閘時(shí)，如果線(xiàn)路上存在故障（預(yù)伏故障），則在觸頭尚未接觸之前就會(huì)發(fā)生擊穿，形成電弧（預(yù)擊穿），其產(chǎn)生的不良影響甚至比在合閘狀態(tài)下流過(guò)極限電流更為嚴(yán)重。工程上常以額定關(guān)合電流表征斷路器的關(guān)合短路故障電流的能力，用額定電壓下，斷路器能可靠關(guān)合短路電流的第一個(gè)半波的峰值（短路沖擊電流）來(lái)衡量。6．額定動(dòng)穩(wěn)定電流imax(額定峰值耐受電流)表示斷路器對(duì)短路電流的動(dòng)穩(wěn)定性。7．額定熱穩(wěn)定電流It（等于額定開(kāi)斷電流）表示斷路器能承受短路電流熱效應(yīng)的能力。通常It=INbr4S熱穩(wěn)定電流8．熱穩(wěn)定電流作用時(shí)間t在此時(shí)間內(nèi)，當(dāng)熱穩(wěn)定電流通過(guò)斷路器時(shí)，其發(fā)熱溫度不超過(guò)規(guī)定允許值。9．合閘時(shí)間斷路器合閘線(xiàn)圈通電起到主觸頭剛接觸為止的時(shí)間。10．分閘時(shí)間斷路器跳閘線(xiàn)圈通電起到三相內(nèi)電弧完全熄滅為止。分閘時(shí)間等于斷路器固有分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間之和固有分閘時(shí)間：跳閘線(xiàn)圈通電起到觸頭剛分離為止燃弧時(shí)間：觸頭分離到各相電弧完全熄滅為止11、自動(dòng)重合閘性能不成功自動(dòng)重合閘后，有些情況下，當(dāng)高壓斷路器斷開(kāi)一定時(shí)間（180s）后，由運(yùn)行人員再行合閘，叫做強(qiáng)送電。強(qiáng)送電后，如果故障仍未消除，高壓斷路器立即再分閘一次。高壓斷路器的上述動(dòng)作程序稱(chēng)為自動(dòng)重合閘操作循環(huán)四、高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)高壓斷路器的選擇1.選擇斷路器的種類(lèi)和形式四、高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)（一）高壓斷路器的選擇1.選擇斷路器的種類(lèi)和形式四、高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)（一）高壓斷路器的選擇1.選擇斷路器的種類(lèi)和形式四、高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)2.選擇斷路器的額定電壓

UN≥UNS3.選擇斷路器的額定電流

IN

≥Imax4.選擇斷路器的額定開(kāi)斷電流INbr≥I”或ItkI”-短路次暫態(tài)電流有效值（對(duì)于中慢速斷路器）5.按關(guān)合電流選擇四、高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)（二）高壓斷路器的校驗(yàn)校驗(yàn)斷路器的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定隔離開(kāi)關(guān)的原理與選擇

隔離開(kāi)關(guān)(俗稱(chēng)“刀閘”)是一種最簡(jiǎn)單的、供配電系統(tǒng)中使用最多的高壓開(kāi)關(guān)，沒(méi)有滅弧裝置。它既不能斷開(kāi)正常負(fù)荷電流，更不能斷開(kāi)短路電流，否則即發(fā)生“帶負(fù)荷拉刀閘”的嚴(yán)重事故。此時(shí)產(chǎn)生的電弧不易熄滅，甚至造成“飛弧”(相間或相對(duì)地經(jīng)電弧短路)，會(huì)損壞設(shè)備并嚴(yán)重危及人身安全。隔離開(kāi)關(guān)的主要用途1.隔離電壓

隔離開(kāi)關(guān)的主要用途是保證檢修裝置時(shí)工作的安全。在需要檢修的部分和其它帶電部分之間，用隔離開(kāi)關(guān)構(gòu)成足夠大的明顯可見(jiàn)的空氣絕緣間隔。隔離開(kāi)關(guān)的斷口在任何狀態(tài)下都不能發(fā)生火花放電，因此它的斷口耐壓一般比其對(duì)地絕緣的耐壓高出10%～15%。必要時(shí)應(yīng)在隔離開(kāi)關(guān)上附設(shè)接地刀閘，供檢修時(shí)接地用。2．倒閘操作投入備用母線(xiàn)或旁路母線(xiàn)以及改變運(yùn)行方式，常用隔離開(kāi)關(guān)配合斷路器，進(jìn)行電路的切換操作。一、隔離開(kāi)關(guān)的主要用途3．分、合小電流

隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，不能開(kāi)斷或閉合負(fù)荷電流和短路電流。但具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力。拉合電壓互感器、避雷器電路。拉合母線(xiàn)和直接與母線(xiàn)相連設(shè)備的電容電流。拉合勵(lì)磁電流小于2A的空載變壓器（電壓35KV、容量為1000KVA及以下；電壓110KV、容量3200KVA及以下）拉合電容電流不超過(guò)5A的空載線(xiàn)路（電壓10KV、長(zhǎng)度5km及以下的架空線(xiàn)路；電壓35KV、長(zhǎng)度10km及以下的架空線(xiàn)路）。隔離開(kāi)關(guān)基本要求分開(kāi)后應(yīng)具有明顯的斷開(kāi)點(diǎn)，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開(kāi)。斷開(kāi)點(diǎn)之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證在過(guò)電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。有足夠的動(dòng)熱穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度、絕緣強(qiáng)度。跳、合閘時(shí)的同期要好，要有最佳的跳合閘速度，以盡可能降低操作過(guò)電壓。應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠。帶有接地刀閘的隔離開(kāi)關(guān)必須裝設(shè)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，以保證隔離開(kāi)關(guān)的正確操作。隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)參數(shù)額定電壓Ue：額定電流Ie：動(dòng)穩(wěn)定電流（極限通過(guò)電流）ies：熱穩(wěn)定電流It：指隔離開(kāi)關(guān)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行能承受的正常工作電壓。（決定了絕緣水平、尺寸）指隔離開(kāi)關(guān)的觸頭結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電部分在規(guī)定環(huán)境溫度下允許通過(guò)的長(zhǎng)期工作電流，其相應(yīng)的發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。（決定了截面，結(jié)構(gòu)）指隔離開(kāi)關(guān)在沖擊短路電流作用下，承受電動(dòng)力的能力。（決定了機(jī)械強(qiáng)度）指隔離開(kāi)關(guān)承受短路電流熱效應(yīng)的能力。（利用熱穩(wěn)定時(shí)間t對(duì)應(yīng)的It）隔離開(kāi)關(guān)的型號(hào)G——改進(jìn)型D——帶有接地刀K——表示快速分閘型M——表示慢速分閘型GN10-35G（