CSU董密供配电系统的主要电气设备.ppt

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1、供电系统及电气控制主讲人：董密信息科学与工程学院学院信息科学与工程学院学院2021/9/15第二章第二章 供配电系统的供配电系统的主要电气设备主要电气设备本章首先概述供配电系统电气设备的分类，本章首先概述供配电系统电气设备的分类，然后分别讲述然后分别讲述电力变压器电力变压器和和互感器互感器、高低压开关高低压开关电器电器、熔断器熔断器、避雷器避雷器和和无功补偿设备无功补偿设备等的功用、等的功用、结构特点、主要性能及使用注意事项，最后介绍结构特点、主要性能及使用注意事项，最后介绍高低压成套配电装置高低压成套配电装置的类型和结构特点。的类型和结构特点。2021/9/15第五节无功补偿设备和成套配电装

2、置第五节无功补偿设备和成套配电装置第四节高低压熔断器和避雷器第四节高低压熔断器和避雷器第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器第二章第二章 供配电系统的供配电系统的主要电气设备主要电气设备第一节电气设备概述第一节电气设备概述2021/9/15一次电路一次电路供配电系统中担负输送和分配电力供配电系统中担负输送和分配电力任务的电路，也称任务的电路，也称“主电路主电路”。二次电路二次电路用来控制、指示、监测和保护一次用来控制、指示、监测和保护一次电路及其电气设备运行的电路，通称电路及其电气设备运行的电路，通称“二次回路二次回路”。电气设备分为两大类：电

3、气设备分为两大类：一次设备一次设备一次电路中的所有电气设备一次电路中的所有电气设备二次设备二次设备二次回路中的所有电气设备二次回路中的所有电气设备第一节电气设备概述第一节电气设备概述2021/9/15一次设备功能分类：一次设备功能分类：()变换设备变换设备指按系统工作要求来改变电压、电流或频率的指按系统工作要求来改变电压、电流或频率的设备，例如电力变压器、电压互感器、电流互感器及变流或变设备，例如电力变压器、电压互感器、电流互感器及变流或变频设备等。频设备等。()控制设备控制设备指按系统工作要求来控制电路通断的设备，例指按系统工作要求来控制电路通断的设备，例如各种高低压开关。如各种高低压开关。

4、()保护设备保护设备指用来对系统进行过电流和过电压保护的设备，指用来对系统进行过电流和过电压保护的设备，例如高低压熔断器和避雷器。例如高低压熔断器和避雷器。()无功补偿设备无功补偿设备指用来补偿系统中的无功功率、提高功率指用来补偿系统中的无功功率、提高功率因数的设备，例如并联电容器。因数的设备，例如并联电容器。()成套配电装置成套配电装置它是按照一定的线路方案的要求，将有关它是按照一定的线路方案的要求，将有关一次设备和二次设备组合为一体的电气装置，例如高低压开关一次设备和二次设备组合为一体的电气装置，例如高低压开关柜、动力和照明配电箱等。柜、动力和照明配电箱等。第一节电气设备概述第一节电气设备

5、概述2021/9/15第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器一、电力变压器（一、电力变压器（T T或或TMTM）(一一)概述概述变电所中变电所中最关键的设备最关键的设备，其将电力系统中的电压，其将电力系统中的电压升高或降低，以利于电力的合理输送、分配和使用。升高或降低，以利于电力的合理输送、分配和使用。2021/9/15第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器1 1.电力变压器的类型电力变压器的类型 按功用分按功用分 按容量分按容量分 按相数分按相数分 按调压方式分按调压方式分 按绕组导体材质分按绕组导体材质分 按绕组形式分按绕组形式分 按绕组绝缘和冷却方式分按绕组绝缘和冷却

6、方式分 按结构性能分按结构性能分.电力变压器的联结组别电力变压器的联结组别变压器一二次绕组采用不同连接方式形成变压器变压器一二次绕组采用不同连接方式形成变压器一二次侧对应的线电压之间不同的相位关系。一二次侧对应的线电压之间不同的相位关系。2021/9/15图图2-1变压器变压器Yyn0联结组联结组(1)Yyn0联结和联结和Dyn11联结的两种配电变压器联结的两种配电变压器Yyn0联结的变压器一次和二次线电压相位关系同联结的变压器一次和二次线电压相位关系同时钟在时钟在零点时零点时的分针与时针的关系。的分针与时针的关系。第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15Dyn11联

7、结的变压器，一次与对应的二次线电压之联结的变压器，一次与对应的二次线电压之间的相位关系如同时钟在间的相位关系如同时钟在11点时点时的分针与时针的关系。的分针与时针的关系。图图2-2变压器变压器Dyn11联结组联结组第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15DYn11联结较之联结较之Yyn0联结的优点：联结的优点：有利于抑制高次谐波电流：有利于抑制高次谐波电流：Dyn11联结的变压器，对联结的变压器，对3次及其整数次及其整数倍次的谐波电流可在其三角形联结的一次绕组内形成环流，从而不致倍次的谐波电流可在其三角形联结的一次绕组内形成环流，从而不致注入高压公用电网中去。注入高压

8、公用电网中去。有利于低压侧单相接地短路故障的保护和切除：有利于低压侧单相接地短路故障的保护和切除：Dyn11联结的变压联结的变压器，其零序阻抗较之器，其零序阻抗较之Yyn0联结的变压器的零序阻抗小得多，因此联结的变压器的零序阻抗小得多，因此Dyn11联结变压器二次侧的单相接地短路电流较之联结变压器二次侧的单相接地短路电流较之Yyn0联结变压器二联结变压器二次侧的单相接地短路电流大得多。次侧的单相接地短路电流大得多。当接用单相不平衡负荷时，由于当接用单相不平衡负荷时，由于Yyn0联结变压器要求中性线联结变压器要求中性线(线线)电流不宜超过二次绕组额定电流的电流不宜超过二次绕组额定电流的25%，因

9、而严重限制了接用单相，因而严重限制了接用单相用电负荷的容量，影响了变压器负荷能力的充分发挥。用电负荷的容量，影响了变压器负荷能力的充分发挥。第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15由于由于Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘强度要求比联结变压器一次绕组的绝缘强度要求比Dyn11联结变压器稍低（前者承载相电压后者承载线电压）联结变压器稍低（前者承载相电压后者承载线电压），使得，使得Yyn0联结变压器的制造成本稍低于联结变压器的制造成本稍低于Dyn11联结变压联结变压器，因此器，因此在在TN及及TT系统中，由单相不平衡负荷引脚的中系统中，由单相不平衡负荷引脚的中性线电流不至超

10、过低压绕组额定电流的性线电流不至超过低压绕组额定电流的25%时，宜选用时，宜选用Yyn0联结变压器。联结变压器。第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15(2)Yzn11联结的防雷变压联结的防雷变压每一铁心柱上的二次绕组都分为两个匝数相等的绕组，而每一铁心柱上的二次绕组都分为两个匝数相等的绕组，而且采用曲折（且采用曲折（Z形）联结形）联结当雷电过电压沿变压器一次当雷电过电压沿变压器一次侧（高压侧）线路侵入时，由侧（高压侧）线路侵入时，由于二次侧（低电压）同一铁心于二次侧（低电压）同一铁心柱上的两个绕组的感应电动势柱上的两个绕组的感应电动势相互抵消，所以二次侧不会出相互抵

11、消，所以二次侧不会出现过电压。同理，当雷电过电现过电压。同理，当雷电过电压侵入二次侧线路时，由于变压侵入二次侧线路时，由于变压器二次侧同一铁心柱上两个压器二次侧同一铁心柱上两个绕组的电流相反，磁动势相互绕组的电流相反，磁动势相互抵消，所以过电压也不会感应抵消，所以过电压也不会感应到一次侧线路上去。到一次侧线路上去。第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/153 3.电力变压器的结构和型号电力变压器的结构和型号 机构包括机构包括铁心铁心和和一、二次一、二次或或一、二、三次绕组一、二、三次绕组两大部分。两大部分。图图2-4三相油浸式电力变压器三相油浸式电力变压器图图2-5三相

12、树脂浇注绝缘干式电力变压器三相树脂浇注绝缘干式电力变压器第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15(二二)电力变压器的容量和过负荷能力电力变压器的容量和过负荷能力1.额定容量和实际容量额定容量和实际容量额定容量额定容量SN.T：在规定的环境温度条件下，室外安装时，在规定：在规定的环境温度条件下，室外安装时，在规定的使用年限（的使用年限（20年）内所能连续输出的最大视在功率（年）内所能连续输出的最大视在功率（kVA）。）。变压器正常使用的最高平均气温为变压器正常使用的最高平均气温为+20oC。如果安装地点的年平。如果安装地点的年平均气温均气温o,av 20oC，则每升高，

13、则每升高1oC，变压器容量减少，变压器容量减少1%。因此变压器。因此变压器的的实际容量实际容量（出力出力）ST为：为：考虑室内比室外温度高考虑室内比室外温度高8oC，室内变压器室内变压器的实际容量为：的实际容量为：第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15电力变压器全型号的表示和含义电力变压器全型号的表示和含义第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15.电力变压器的电力变压器的正常过负荷正常过负荷(1)因因昼夜负荷不均衡昼夜负荷不均衡而允许的过负荷而允许的过负荷 油浸式电力变压器因昼夜负荷不均衡而允许的过负荷系数油浸式电力变压器因昼夜负荷不均衡而

14、允许的过负荷系数KOL，可根据日负荷填充系数，可根据日负荷填充系数(日负荷率日负荷率)和最大负荷持续时和最大负荷持续时间间t去查图去查图2-6所示曲线求得。所示曲线求得。图图2-6油浸式电力变压器允许过负荷系数油浸式电力变压器允许过负荷系数与日负荷率及最大负荷持续时间的关系曲线与日负荷率及最大负荷持续时间的关系曲线第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15(2)因因季节性负荷差异季节性负荷差异而允许的过负荷而允许的过负荷 如果夏季如果夏季(或冬季或冬季)的平均日负荷曲线中的最大负荷的平均日负荷曲线中的最大负荷Sm低于油低于油浸式变压器的实际容量浸式变压器的实际容量ST时

15、，则每低时，则每低1%，可在冬季，可在冬季(或夏季或夏季)过过负荷负荷1%。但此过负荷不得超过。但此过负荷不得超过15%。因此允许的过负荷。因此允许的过负荷KOL为为但油浸式电力变压器总的正常过负荷系数不得超过：户内但油浸式电力变压器总的正常过负荷系数不得超过：户内变压器为变压器为20%；户外变压器为；户外变压器为30%。因此油浸式电力变压器的。因此油浸式电力变压器的正常过负荷能力可达：正常过负荷能力可达：户内变压器户内变压器且且户外变压器户外变压器且且第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15例例2-1某用户变电所的变压器室有一台某用户变电所的变压器室有一台1000k

16、VA的油浸式电力变压的油浸式电力变压器，已知该用户的平均日负荷率器，已知该用户的平均日负荷率=0.7，日最大负荷持续时间为，日最大负荷持续时间为8h，夏季的平均日最大负荷为夏季的平均日最大负荷为840kVA，当地的年平均气温为，当地的年平均气温为16。试求。试求该变压器的实际容量和冬季可允许的过负荷能力。该变压器的实际容量和冬季可允许的过负荷能力。解解(1)求变压器的实际容量求变压器的实际容量(2)求变压器冬季允许的过负荷能力求变压器冬季允许的过负荷能力由由=0.7和和t=8h查图查图2-6得得KOL=1.12冬季允许的过负荷能力冬季允许的过负荷能力则取过负荷系数则取过负荷系数1.2，实际过负

17、荷能力为，实际过负荷能力为第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/153.电力变压器的电力变压器的事故过负荷事故过负荷表表2-1电力变压器事故过负荷允许值电力变压器事故过负荷允许值电力变压器在事故情况下，允许短时间较大幅度地过负荷运行，而不论故障前的负荷情况如何，这种事故过负荷运行时间不得超过下表规定的时间。变压器事故过负荷对其使用寿命是有影响的第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15(三三)电力变压器的并列运行条件电力变压器的并列运行条件 额定一次电压和二次电压必须对应相等额定一次电压和二次电压必须对应相等 所有并列变压器所有并列变压器的电压比

18、必须相同，允许差值范围为的电压比必须相同，允许差值范围为5%5%。阻抗电压必须相等阻抗电压必须相等由于并列变压器二次侧的负荷是按其由于并列变压器二次侧的负荷是按其阻抗电压值成反比分配的，因此并列变压器的阻抗电压如果不阻抗电压值成反比分配的，因此并列变压器的阻抗电压如果不同，将导致阻抗电压较小的变压器过负荷甚至烧毁。允许差值同，将导致阻抗电压较小的变压器过负荷甚至烧毁。允许差值范围为范围为10%10%。联结组别必须相同联结组别必须相同 所有并列变压器的一次电压和二次电所有并列变压器的一次电压和二次电压的相序和相位都必须对应相同，否则不允许并列运行。压的相序和相位都必须对应相同，否则不允许并列运行

19、。此外，并列运行的变压器容量应尽量相同或相近，其最大容此外，并列运行的变压器容量应尽量相同或相近，其最大容量和最小容量之比不宜超过量和最小容量之比不宜超过3:13:1第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15例例2-2现有一台S9-800/10型变压器与一台S9-2000/10型变压器并列运行，均为Dyn11联结。问负荷达到2800kVA时，上列变压器中哪一台变压器将要过负荷?过负荷将达到多少?(例4-3)解解并列运行的变压器之间的负荷分配是与阻抗的标幺值成反比的，因此先计算各台变压器的阻抗标幺值。UZ%为变压器的阻抗电压百分值；Sd为基准容量(kVA)，通常取Sd=1

20、05kVA；SN为变压器的额定容量（kVA）查附表5-1得，S9-800/10的UZ%=5%，S9-2000/10的UZ%=6%，第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15由此得两台变压器在负荷达2800kVA时各自负担负荷为：可得S9-800/10型变压器将过负荷(908-800)kVA=108kVA，超过其额定容量(108kVA/800kVA)*100%=13.5%按正常过负荷可达20%(户内)或30%(户外)来衡量，S9-800/10型变压器过负荷13.5%是允许的。从两台变压器的容量比看，800:2000=1:2.5，未达到1:3。但考虑到负荷发展，S9-800

21、/10型变压器宜换成较大容量变压器。第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15你能回答吗？什么是电力变压器的联什么是电力变压器的联结组别？配电变压器在结组别？配电变压器在哪些情况下宜采用哪些情况下宜采用Dyn11Dyn11联结？哪些情况下采用联结？哪些情况下采用Yyn0Yyn0联结？联结？什么是电力变压什么是电力变压器的额定容量和器的额定容量和实际容量？电力实际容量？电力变压器的正常过变压器的正常过负荷与哪些因素负荷与哪些因素相关？相关？什么叫一次电路什么叫一次电路？什么叫二次电？什么叫二次电路？一次电路设路？一次电路设备按功能可分为备按功能可分为哪几类？哪几类？202

22、1/9/15二、电流互感器二、电流互感器(文字符号文字符号TATA)(一一)电流互感器的功用和接线方案电流互感器的功用和接线方案.功用功用 用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘 用来扩大仪表、继电器等二次设备应用的电流范围用来扩大仪表、继电器等二次设备应用的电流范围第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15.电流互感器的结构和接线方电流互感器的结构和接线方案案结构特点结构特点：一次绕组匝数很少，：一次绕组匝数很少，且导体相当粗；二次绕组匝数很多，且导体相当粗；二次绕组匝数很多，导体较细；其工作时二次回路接近导体较细；其工作时二

23、次回路接近于短路状态。二次绕组额定电流一于短路状态。二次绕组额定电流一般为般为5A5A，少数为，少数为1A1A。图图2-8电流互感器的原理结构和接线电流互感器的原理结构和接线1 铁心铁心2 一次绕组一次绕组 3 二次绕组二次绕组PA电流表电流表 KA电流继电器电流继电器第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15四种常见接线方式：四种常见接线方式：(1)一相式接线电流线圈中通过的电流反映一次电路对应相的电流。一相式接线电流线圈中通过的电流反映一次电路对应相的电流。(2)两相形接线两相不完全星形接线。两相形接线两相不完全星形接线。(3)两相电流差接线两相交叉接线。两相电流差

24、接线两相交叉接线。(4)三相星形接线三个电流线圈正好反映各相的电流。三相星形接线三个电流线圈正好反映各相的电流。第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15(二二)电流互感器的类型和型号电流互感器的类型和型号图图2-12 LQJ-10型电流互感器型电流互感器 按一次绕组匝数分按一次绕组匝数分 按一次电压分按一次电压分 按用途分按用途分图图2-13 LMZJ1-0.5型电流互感器型电流互感器第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器 按准确度等级分按准确度等级分 按绝缘和冷却方式分按绝缘和冷却方式分2021/9/15电流互感器全型号的表示和含义电流互感器全型号的表示和

25、含义第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15.电流互感器工作时二次侧不得开路电流互感器工作时二次侧不得开路.电流互感器的二次侧必须有一端接地电流互感器的二次侧必须有一端接地.电流互感器连接时必须注意其端子极性电流互感器连接时必须注意其端子极性(三三)电流互感器使用注意事项电流互感器使用注意事项第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15三、电压互感器三、电压互感器(文字符号文字符号TVTV)(一一)电压互感器的功用和接线方案电压互感器的功用和接线方案.电压互感器的功用电压互感器的功用(1 1)用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘用来使仪表、继

26、电器等二次设备与主电路绝缘(2 2)用来扩大仪表、继电器等二次设备应用的电压范围用来扩大仪表、继电器等二次设备应用的电压范围第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/152.电压互感器的结构和接线方案电压互感器的结构和接线方案结构特点：一次绕组匝数很多，二次绕组匝数较少，相当结构特点：一次绕组匝数很多，二次绕组匝数较少，相当于降压变压器。由于电压线圈的阻抗很大，其工作时二次侧接于降压变压器。由于电压线圈的阻抗很大，其工作时二次侧接近于空载状态。二次绕组额定电压一般为近于空载状态。二次绕组额定电压一般为100V。图图2-14电压互感器的原理结构和接线电压互感器的原理结构和接线

27、1铁心铁心2一次绕组一次绕组3二次绕组二次绕组PV电压表电压表KV电压继电器电压继电器第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15四种常见接线方式：四种常见接线方式：(1)一一个个单单相相电电压压互互感感器器接接线线供供仪仪表表、继继电电器器的的电电压压线线圈圈接接于于三三相相电电路路的的一一个个线线电电压压。(2)两两个个单单相相电电压压互互感感器器接接成成V/V形形供供仪仪表表、继继电电器器的的电电压压线线圈圈接接于于三三相相三三线线制制电电路路的的各各个个线线电电压压，广广泛泛应应用用在在变变配配电电所所的的610kV高高压配电装置中。压配电装置中。(3)三三个个单

28、单相相电电压压互互感感器器接接成成Y0/Y0形形供供要要求求线线电电压压的的仪仪表表、继继电电器器，并并供供接接相相电电压压的的绝绝缘监视电压表。缘监视电压表。(4)三三个个单单相相三三绕绕组组电电压压互互感感器器或或一一个个三三相相五五芯芯柱柱三三绕绕组组电电压压互互感感器器接接成成Y0/Y0/(开开口口三三角角)形形其其接接成成Y0的的二二次次绕绕组组，供供电电给给需需线线电电压压的的仪仪表表、继继电电器器及及接接相相电电压压的的绝绝缘缘监监视视用用电电压压表表，与与(3)的的二二次次接接线线相相同同；其其接接成成(开开口口三角三角)形的辅助二次绕组，则接电压继电器。形的辅助二次绕组，则接

29、电压继电器。第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器2021/9/15(二二)电压互感器的类型和型号电压互感器的类型和型号(三三)电压互感器使用注意事项电压互感器使用注意事项 .电压互感器工作时二次侧不得短路电压互感器工作时二次侧不得短路 .电压互感器的二次侧必须有一端接地电压互感器的二次侧必须有一端接地 .电压互感器在连接时也必须注意其极性电压互感器在连接时也必须注意其极性第二节电力变压器和互感器第二节电力变压器和互感器 按相数分按相数分 按绕组绝缘和冷却方式分按绕组绝缘和冷却方式分2021/9/15第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器一、开关电器中的电弧问题一、开关电器中的电弧

30、问题 高低压开关电器用于高低压电路的通断控制。高低压开关电器用于高低压电路的通断控制。(一一)电弧的产生电弧的产生 (1)热电发射热电发射 (2)高电场发射高电场发射 (3)碰撞游离碰撞游离 (4)热游离热游离2021/9/15(二二)电弧的熄灭电弧的熄灭 去游离率去游离率 游离率。游离率。熄灭电弧的熄灭电弧的去游离方式去游离方式有：有：(1 1)正负带电质点的正负带电质点的“复合复合”复合就是正负带电质点重复合就是正负带电质点重新结合为中性质点。新结合为中性质点。(2 2)正负带电质点的正负带电质点的“扩散扩散”扩散就是电弧中的带电质扩散就是电弧中的带电质点向周围介质中扩散开去，从而使电弧区

31、域内的离子浓度降低，点向周围介质中扩散开去，从而使电弧区域内的离子浓度降低，带电质点减少。带电质点减少。第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15(三三)开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法(1)(1)速拉灭弧法速拉灭弧法迅速拉长电弧，使弧隙的电场强度骤降，使离迅速拉长电弧，使弧隙的电场强度骤降，使离子的复合迅速增强，从而加速灭弧。子的复合迅速增强，从而加速灭弧。(2 2)冷却灭弧法冷却灭弧法降低电弧温度，可使电弧中的热游离减弱，正降低电弧温度，可使电弧中的热游离减弱，正负离子的复合增强，从而有助于电弧熄灭。负离子的复合增强，从而有助于电弧熄灭。(3 3)吹弧或吸弧

32、灭弧法吹弧或吸弧灭弧法利用外力来吹动或吸动电弧，使电弧加利用外力来吹动或吸动电弧，使电弧加速冷却，同时拉长电弧，降低电弧中的电场强度，使电弧中离子速冷却，同时拉长电弧，降低电弧中的电场强度，使电弧中离子的复合和扩散加强，从而加速灭弧。的复合和扩散加强，从而加速灭弧。第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15(4 4)长弧切短灭弧法长弧切短灭弧法利用金属片将长弧切割成若干短弧，则利用金属片将长弧切割成若干短弧，则电弧中的电压降将近似地增大若干倍。当外施电压小于电弧中电弧中的电压降将近似地增大若干倍。当外施电压小于电弧中总的电压降时，则电弧就不能维持而迅速熄灭。总的电压降时，则电弧

33、就不能维持而迅速熄灭。图图2-21钢灭弧栅对电弧的作用钢灭弧栅对电弧的作用第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器钢栅片钢栅片电弧电弧触头触头2021/9/15(5 5)粗弧分细灭弧法粗弧分细灭弧法将粗大的电弧分散成若干平行的细小电将粗大的电弧分散成若干平行的细小电弧，使电弧与周围介质的接触面增大，改善电弧的散热条件，弧，使电弧与周围介质的接触面增大，改善电弧的散热条件，降低电弧的温度，从而使电弧中离子的复合和扩散都得到增强，降低电弧的温度，从而使电弧中离子的复合和扩散都得到增强，加速电弧的熄灭。加速电弧的熄灭。(6 6)狭沟灭弧法狭沟灭弧法使电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧，由使电弧在固体介

34、质所形成的狭沟中燃烧，由于电弧的冷却条件改善，从而使去游离增强，同时固体介质表于电弧的冷却条件改善，从而使去游离增强，同时固体介质表面的复合也比较强烈，从而有利于加速灭弧。面的复合也比较强烈，从而有利于加速灭弧。图图2-22绝缘灭弧栅对电弧的作用绝缘灭弧栅对电弧的作用1绝缘栅片绝缘栅片2电弧电弧3触头触头第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15(7 7)真空灭弧法真空灭弧法真空具有相当高的绝缘强度。装在真空容真空具有相当高的绝缘强度。装在真空容器内的触头分断时，在交流电流过零时即能熄灭电弧而不致复器内的触头分断时，在交流电流过零时即能熄灭电弧而不致复燃。燃。(8 8)六氟化硫

35、六氟化硫(SFSF6 6)灭弧法灭弧法 SFSF6 6气体具有优良的绝缘性能和灭气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，其绝缘强度约为空气的弧性能，其绝缘强度约为空气的3 3倍，其绝缘恢复的速度约为倍，其绝缘恢复的速度约为空气的空气的100100倍，因此它能快速灭弧。倍，因此它能快速灭弧。在现代的电气开关中，根据具体情况综合利用上述某几种在现代的电气开关中，根据具体情况综合利用上述某几种灭弧方法来实现快速灭弧的目的。灭弧方法来实现快速灭弧的目的。第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15二、高压隔离开关和负荷开关二、高压隔离开关和负荷开关(一一)高压隔离开关（文字符号高压隔离开关（文

36、字符号QSQS）用来隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。用来隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。结构特点：结构特点：（1 1）断开后有明显的断开间隙，断开间隙的绝缘及相互绝）断开后有明显的断开间隙，断开间隙的绝缘及相互绝缘足够可靠，保障人身和设备的安全。缘足够可靠，保障人身和设备的安全。（2 2）没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。）没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。（3 3）可用来通断一定的小电流。）可用来通断一定的小电流。第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15GW2-35型户外式高压隔离开关型户外式高压隔离开关GN8-10型户内式高压隔

37、离开关型户内式高压隔离开关户内式和户外式两大类：户内式和户外式两大类：户内式高压隔离开关通常采用户内式高压隔离开关通常采用CS6CS6型手力操动机构操作。型手力操动机构操作。户外式高压隔离开关，户外式高压隔离开关，35kV35kV以下的通常采用杠杆传动的手力操以下的通常采用杠杆传动的手力操作机构，而作机构，而10kV10kV及以下的则大多采用绝缘操作棒进行操作。及以下的则大多采用绝缘操作棒进行操作。第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15(二二)高压负荷开关（文字符号高压负荷开关（文字符号QSQS）具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流，但不能断具有简单的灭弧装置，能通断一

38、定的负荷电流，但不能断开短路电流。因此必须与高压熔断器串联使用。负荷开关断开开短路电流。因此必须与高压熔断器串联使用。负荷开关断开后，有明显可见的断开间隙，因此具有隔离电源、保证安全检后，有明显可见的断开间隙，因此具有隔离电源、保证安全检修的功用。修的功用。图图2-27FN-10RT型高压负荷开关型高压负荷开关第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15三、高压断路器（文字符号三、高压断路器（文字符号QFQF）能用来通断正常的负荷电流，还能通断一定的短路电流，能用来通断正常的负荷电流，还能通断一定的短路电流，并能在短路保护的作用下自动跳闸。并能在短路保护的作用下自动跳闸。高压断路

39、器有相当完善的灭弧结构。高压断路器有相当完善的灭弧结构。图图2-29CS2型手力操动机构及其与型手力操动机构及其与FN3型负荷型负荷开关配合的一种安装方式开关配合的一种安装方式第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15图图2-30SN10-10型高压少油断路器型高压少油断路器1铝帽铝帽2上接线端子上接线端子3油标油标4绝缘筒绝缘筒5下接线端子下接线端子6基座基座7主轴主轴8框架框架9断路弹簧断路弹簧(一一)SN10-10SN10-10型高压少油断路器型高压少油断路器应用最广的一种户内式少油断路器。由应用最广的一种户内式少油断路器。由框架框架、传动机构传动机构和和油箱油箱等三个主

40、要部分组成，油箱是其核心部分。等三个主要部分组成，油箱是其核心部分。第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15(二二)高压六氟化硫断路器高压六氟化硫断路器 利用利用SF6气体作灭弧介质及触头断开间隙绝缘介质的断路器。气体作灭弧介质及触头断开间隙绝缘介质的断路器。优点优点：断流能力强，灭弧速度快，绝缘性能好，检修周期长，：断流能力强，灭弧速度快，绝缘性能好，检修周期长，适于频繁操作，而且没有燃烧爆炸危险。适于频繁操作，而且没有燃烧爆炸危险。缺点缺点：要求加工精度高，密封性能要求更严，价格较贵。：要求加工精度高，密封性能要求更严，价格较贵。主要用于需频繁操作及有易燃易爆危险的场所，

41、特别适于作主要用于需频繁操作及有易燃易爆危险的场所，特别适于作全封闭组合电器。全封闭组合电器。第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器图图2-34LN2-10型高压型高压F6断路器断路器1上接线端子上接线端子2绝缘筒绝缘筒(内为气缸及内为气缸及触头灭弧系统触头灭弧系统)3下接线端子下接线端子4操动机操动机构箱构箱5小车小车6断路弹簧断路弹簧2021/9/15(三三)高压真空断路器高压真空断路器利用利用“真空真空”灭弧的断路器，其触头装在真空灭弧室内。灭弧的断路器，其触头装在真空灭弧室内。真空中不存在气体游离问题。真空中不存在气体游离问题。但在感性电路中，灭弧速度过快，会使电路产生但在感性电路中

42、，灭弧速度过快，会使电路产生过电压过电压，因此因此“真空真空”不是绝对的，在触头带载断开时，高电场发射和不是绝对的，在触头带载断开时，高电场发射和热发射会产生一点电弧，称为热发射会产生一点电弧，称为“真空电弧真空电弧”。真空电弧能在交。真空电弧能在交流电流第一次过零时熄灭，灭弧时间极短（至多半个周期流电流第一次过零时熄灭，灭弧时间极短（至多半个周期0.01s），又不至产生危险的过电压。），又不至产生危险的过电压。优点：体积小、重量轻、动作快、寿命长、安全可靠、便优点：体积小、重量轻、动作快、寿命长、安全可靠、便于维护检修。于维护检修。但价格较贵，过去主要用于频繁操作和安全要求较高的场但价格较贵

43、，过去主要用于频繁操作和安全要求较高的场所，现在开始取代少油断路器，广泛应用于所，现在开始取代少油断路器，广泛应用于35kV及以下高压配及以下高压配电中。电中。第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15图图2-36ZN12-12型户内式真空断路器型户内式真空断路器1绝缘子绝缘子2上出线端上出线端3真空灭弧室真空灭弧室4出线导电夹出线导电夹5出线软连接出线软连接6下出线端下出线端7万向杆端轴承万向杆端轴承8转向杠杆转向杠杆9绝缘拉杆绝缘拉杆10触头压力弹簧触头压力弹簧11主轴主轴12操动机构箱操动机构箱注：虚线为合闸位置，实线为分闸位置。注：虚线为合闸位置，实线为分闸位置。第三节

44、高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15(四四)高压断路器的操动机构高压断路器的操动机构.CD10型电磁操动机构型电磁操动机构 CD10型电磁操作机构能手动和远距离控制分闸和合闸，适型电磁操作机构能手动和远距离控制分闸和合闸，适于实现自动化，但它需直流操作电源。于实现自动化，但它需直流操作电源。图图2-38CD10型电磁操动机构型电磁操动机构1外壳外壳2跳闸线圈跳闸线圈3手动跳闸按钮手动跳闸按钮(跳闸铁心跳闸铁心)4合闸线圈合闸线圈 5合闸操作手合闸操作手柄柄6缓冲底座缓冲底座7接线端子排接线端子排8辅辅助开关助开关9分合指示分合指示第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021

45、/9/15图图2-39CD10型电磁操动机构的传动原理示意图型电磁操动机构的传动原理示意图1高压断路器高压断路器2断路弹簧断路弹簧3跳闸线圈跳闸线圈4合闸线圈合闸线圈5L形搭钩形搭钩6连杆连杆7辅助开关辅助开关8操动机构主轴操动机构主轴第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15图图2-40CT7型弹簧操动机构外形示意图型弹簧操动机构外形示意图1合闸按钮合闸按钮2分闸按钮分闸按钮3储能指示灯储能指示灯4分合指示分合指示5手动储能转轴手动储能转轴6输出轴输出轴第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/152.CT7型弹簧操动机构型弹簧操动机构(1)电动机储能电动机电动机

46、储能电动机2通电转动时，通过皮带通电转动时，通过皮带1、链条、链条3和偏和偏心轮心轮4，带动棘爪，带动棘爪7和棘轮和棘轮8，棘轮，棘轮8推动偏心凸轮推动偏心凸轮12使合闸弹簧使合闸弹簧6拉伸。拉伸。()手力储能沿顺时针方向转动手柄手力储能沿顺时针方向转动手柄5，与上述电动机储能，与上述电动机储能动作过程相同，使合闸弹簧储能。动作过程相同，使合闸弹簧储能。图图2-412-41CT7CT7型弹簧操动机构传动原理示意图型弹簧操动机构传动原理示意图1传动皮带传动皮带2 2储能电动机储能电动机3 3链条链条4 4偏心轮偏心轮5 5手柄手柄6 6合闸弹簧合闸弹簧7棘爪棘爪8 8棘轮棘轮9 9脱扣器脱扣器1

47、010连杆连杆1111拐臂拐臂1212凸轮凸轮13合闸电磁铁合闸电磁铁1414输出轴输出轴1515掣子掣子1616杠杆杠杆1717连杆连杆第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15(3)电动合闸合闸电磁铁电动合闸合闸电磁铁13通电，掣子通电，掣子15动作。动作。(4)手动合闸转动操作手柄手动合闸转动操作手柄5，使拉杆向上移动，带动掣子，使拉杆向上移动，带动掣子15上移，与杠杆上移，与杠杆16脱离，解除自锁，同电动合闸一样，在合闸脱离，解除自锁，同电动合闸一样，在合闸弹簧弹簧6作用下使断路器合闸。作用下使断路器合闸。(5)电动分闸脱扣器电动分闸脱扣器9通电，使连杆通电，使连杆10

48、动作，解除连杆动作，解除连杆10与与17构成的死点，在断路弹簧作用下，使断路器跳闸。构成的死点，在断路弹簧作用下，使断路器跳闸。(6)手动分闸转动手柄手动分闸转动手柄5，通过偏心轮，通过偏心轮4和棘爪和棘爪7、棘轮、棘轮8等，等，使连杆使连杆10向上转动，解除连杆向上转动，解除连杆10与与17构成的死点，同电动分闸构成的死点，同电动分闸一样，在断路弹簧作用下，使断路器跳闸。一样，在断路弹簧作用下，使断路器跳闸。(7)自动重合闸当断路器合闸后，行程开关动作，使电动机自动重合闸当断路器合闸后，行程开关动作，使电动机2的电源被接通，操动机构的合闸弹簧的电源被接通，操动机构的合闸弹簧6再次储能，为重合

49、闸做再次储能，为重合闸做好准备。好准备。第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器2021/9/15四、低压刀开关和负荷开关四、低压刀开关和负荷开关(一一)低压刀开关低压刀开关(QK)图图2-42HD13型低压刀开关型低压刀开关第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器 按操作方式分按操作方式分 按极数分按极数分 按灭弧结构分按灭弧结构分 不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，也称低压隔离不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，也称低压隔离开关。开关。带有灭弧罩的刀开关，能通断一定的负荷电流，能使负荷带有灭弧罩的刀开关，能通断一定的负荷电流，能使负荷电流产生的电弧电流产生的电弧2021/9/15(二

50、二)低压熔断器式刀开关低压熔断器式刀开关(QFS)(QFS)又称刀熔开关，由低压刀开关和低压熔断器组合的开关电又称刀熔开关，由低压刀开关和低压熔断器组合的开关电器。具有刀开关和熔断器的双重功能，可以简化低压配电装置器。具有刀开关和熔断器的双重功能，可以简化低压配电装置结构，经济实用，因此广泛应用在低压配电装置上。结构，经济实用，因此广泛应用在低压配电装置上。第三节高低压开关电器第三节高低压开关电器图图2 2-4343低压刀熔开关结构示意图低压刀熔开关结构示意图1RTORTO型熔断器的熔断管型熔断器的熔断管2 2弹性触座弹性触座3 3连杆连杆4操作手柄操作手柄5 5配电屏面板配电屏面板2021/