模块三电气设备电弧的产生及熄灭 高低压一次设备认识及选择.pptx

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1、第二节 电气设备中的电弧问题及对触头的要求一、概述一、概述:电弧是电气设备运行中经常发生的一种物理现象，其特点是光亮很强和温度很高。1.电弧的主要影响：延长了电路的开断时间;电弧高温烧坏开关的触头。2.产生的原因 触头本身及触头周围介质含有大量可被游离的电子。（内因 当分断的触头间存在足够大的外施电压的条件下，而且电路电流也达到最小生弧电流，其间的介质就会强烈游离形成电弧。（外因 3.3.电弧的熄灭（1）电弧熄灭的条件：去游离率游离率（2）熄灭电弧的去游离方式：正负带电质点的“复合”，重新成为中性质点正负带电质点的“扩散”，使电弧区带电质点减少（3）交流电弧的熄灭特点：交流电弧每一个周期要暂时

2、熄灭两次，完善的灭弧装置熄灭交流电弧一般需要几个周期，真空断路器灭弧只要半个周期，同等条件下交流电弧比直流电弧容易熄灭。（4）开关电器中常用的灭弧方法：速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法、SF6灭弧如下页图 第1页/共40页吹弧方式（1电弧，2触头）a)横吹 b)纵吹 电动力吹弧 磁力吹弧 1磁吹线圈，2灭弧触头，3电弧 铁磁吸弧 1电弧，2钢片 钢灭弧栅对电弧的作用 1钢栅片，2电弧，3触头 绝缘灭弧栅对电弧的作用 1绝缘栅片，2电弧，3触头 第2页/共40页4.4.对电气触头的基本要求对电气触头的基本要求 满足正常负荷的发热要求满足正

3、常负荷的发热要求 具有足够的机械强度具有足够的机械强度 具有足够的动稳定和热稳定具有足够的动稳定和热稳定 具有足够的断流能力具有足够的断流能力 第3页/共40页一、概述一、概述 1.变配电所中担负输送和分配电能任务的电路,称一次回路或一次电路,或主电路、主接线。一次电路中的电气设备一次设备。2.凡 用来控制、指示、测量一次设备运行的电路称二次回路（电路、接线)二次回路常接在互感器二次侧，二次电路的电气设备称二次设备或二次元件 二、二、高压熔断器（高压熔断器（FUFU）是一种简单的保护电器.由熔体、熔体管和接触导电等部分组成。（一）功能 1.主要对电流和电路中的设备进行短路保护 2.有时也有过负

4、荷保护（二）类型及特点 1.户内型（RN 固定式 2.户外型（RW 跌落式 RN1 主要用作高压线路和设备的短路 护，也起过负荷保护。RN2 用作高压互感器的短路保护。RN1、RN2灭弧能力很强，为”限流“式熔断器。第三节 高压一次设备 第4页/共40页第5页/共40页 RW4 和 RW4（F）型户外高压跌开式熔断器 即可作610kv线路和变压器的短路保护，又可在一定条件下直接用高压绝缘棒（俗称令克棒来操作熔管分合，以断开或接通小容量的空载变压器和空载线路等。其灭弧能力不强，为“非限流”式熔断器。第6页/共40页RW310户外高压跌落式熔断器第7页/共40页三、高压隔离开关（三、高压隔离开关（

5、QSQS）没有灭弧装置，不能接通和切断负荷电流。没有灭弧装置，不能接通和切断负荷电流。（一）功能：功能：1.1.隔离高压电源隔离高压电源 2.2.倒闸操作倒闸操作 3.3.接通和断开较小电流（如励磁电流不超过接通和断开较小电流（如励磁电流不超过2A2A的空的空载变压器、电容电流不超过载变压器、电容电流不超过5A5A的空载线路及电的空载线路及电压互感器和避雷器电路）压互感器和避雷器电路）（二）类型：（二）类型：1.1.户内型（户内型（GN GN 三相刀闸同一底座。三相刀闸同一底座。2.2.户外型（户外型（GWGW单柱式、双柱式、三柱式。单柱式、双柱式、三柱式。第8页/共40页第9页/共40页（三

6、）选择 1.首先按安装地点选择户内型或户外型。2.结合工作条件确定额定值，校验动、稳定值。3.35kv及以上宜选用带接地刀闸。4.考虑开关接线端的机械负荷。四、高压负荷开关（QL）具有简单的灭弧装置。（一）功能 1.能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能切断短路电流故障。2.必须与高压熔断器串联，借助于熔断器切除短路电流 3.与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。（二）类型 1.户内型(FN )2.户外型(FW)：固定产气式（FN1、FW5 等；压气式（FN2、FN3 ；压缩空气式；六氟化硫；油浸式；真空式第10页/共40页第11页/共40页五、五、高压断路器

7、（高压断路器（QFQF）具有完善的灭弧能力具有完善的灭弧能力 （一）功能（一）功能 通断正常负荷电流通断正常负荷电流 接通和承受一定的短路电流接通和承受一定的短路电流 在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。（二）类型（二）类型 1.1.油断路器油断路器 (1)(1)多油断路器：多油断路器：开关触头在绝缘油中闭合和断开关触头在绝缘油中闭合和断 开。油兼有灭弧和绝缘功能，油量开。油兼有灭弧和绝缘功能，油量多，有易燃易爆危险。体积大，维护麻烦。可频繁通断负荷。趋于淘汰多，有易燃易爆危险。体积大，维护麻烦。可频繁通断负荷。趋于淘汰 (2)(2)少油断路器：少油

8、断路器：开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功能，油量少，开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功能，油量少，易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。6 610kv10kv多用。多用。第12页/共40页第13页/共40页2.2.六氟化硫断路器六氟化硫断路器 开关触头在 SF6气体中 闭合和断开。SF6气体兼有灭弧和绝缘功能。灭弧能力强，属高速断路器。断流容量大，电绝缘性能好，检修周期长。可频繁操作。无燃烧爆炸危险，体积小，维护要求严格，价贵。在全封闭组合电器中多采用。不适于高寒地区。本身无毒，但电弧在高温作用下会

9、生成氟化氢等强烈腐蚀性的剧毒物，检修时，应注意防毒。3.3.真空断路器真空断路器 开关触头在真空的容器内 闭合和断开。灭弧能力强燃弧时间短，属高速断路器。开断能力强。结构简单，重量轻，体积小。寿命长，易维修。可频繁操作。无易燃易爆危险。由于开断速度高,易产生截流过电压,对变压器等感性负载易造成危害,应配置过电压吸收装置。第14页/共40页第15页/共40页（一）真空断路器的发展状况（一）真空断路器的发展状况 目前国际上，真空断路器的设计、制造领域里逐步形成了以德国西门子公司为代表的空气绝缘产品和以ABB公司为代表的复合绝缘产品的两大派别。西门子公司的产品有3AF、3AG及3AH等系列产品。AB

10、B公司的代表产品有VD4。国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类：引进技术并国产化的产品。如ZN12-12，引进西门子3AF；ZN18-12，引进日本东芝公司VK系列产品；ZN21-12，引进比利时EIB公司的产品技术；ZN67-12，引进日本三菱电机VPR型真空断路器等。在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如：ZN63-12和ZN65-12分别效仿ABB的VD4和西门子3AH。自行设计的产品，如：ZN15-12，ZN28-12，ZN30-12等。第16页/共40页（二）断路器操作机构（二）断路器操作机构 （1 1）手动操作机构）手动操作机构 （CSCS 能手动和远距离跳闸，但只能手动合

11、闸，不能自动合闸。操作电源为交流。（2 2）电磁操作机构）电磁操作机构 （CDCD 能手动和远距离跳合闸，适于自动化，结构简单，零件数量少，工作可靠，制造成本低。但需直流操作电源。操作功率很大，影响到合闸速度的提高及机电寿命。(3)(3)弹簧储能操作机构弹簧储能操作机构 （CT CT 能手动和远距离跳合闸。断路器的合、分操作仅由功率很小的电磁铁控制，所以对直流电源的要求不高，还可用交流电源操作，其速度特性和使用寿命都得到很大程度的改善。结构比较复杂，零件数量多，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，产品的可靠性不易保证。利用弹簧机构储能，因而可实现一次重合闸。第17页/共40页（三）选择：（

12、三）选择：选定操作机构，要结合变电所操作电源情况确定，有直流操作电源处，尽量采用电磁操作机构；小型变电所采用手动操作机构，但断路器断流容量要减弱很多；一般情况多推荐采用弹簧储能操作机构。(1)出线回路在六回以下，且变压器总容量不超过5000kvA时，可选用交流操作机构；(2)变压器总容量超过5000kvA，高压母线采用单母线分段时，宜选用直流操作，采用直流弹簧储能机构；(3)一类负荷或特别重要负荷容量较大，且系统容量在10000kw左右时，应选用直流操作，采用CD型直流操作机构。第18页/共40页（四）新操动机构（四）新操动机构永磁操动机构是在弹簧机构和传统电磁机构的优点上，克服其不足，将永永

13、磁操动机构是在弹簧机构和传统电磁机构的优点上，克服其不足，将永久磁铁应用于操动机构中，设计中使真空断路器分合闸位置的保持通过永久久磁铁应用于操动机构中，设计中使真空断路器分合闸位置的保持通过永久磁铁实现，取代传统的锁扣装置。磁铁实现，取代传统的锁扣装置。(1)(1)特点：特点：其吸力特性可以较为理想地满足真空灭弧室的工作需要。其吸力特性可以较为理想地满足真空灭弧室的工作需要。永久磁铁与分、合闸控制线圈结合，解决了合闸时需要大功率能量的问题，永久磁铁与分、合闸控制线圈结合，解决了合闸时需要大功率能量的问题，因而磁系统结构尺寸比普通电磁机构减小了，分、合闸控制线圈电流小。真因而磁系统结构尺寸比普通

14、电磁机构减小了，分、合闸控制线圈电流小。真空灭弧室靠永久磁铁产生的力使其保持在合闸与分闸位置上，取代了传统的空灭弧室靠永久磁铁产生的力使其保持在合闸与分闸位置上，取代了传统的机械锁扣方式，机械结构大为简化，耗材省，节能且成本低。机械锁扣方式，机械结构大为简化，耗材省，节能且成本低。操动机构无需机械锁扣和辅助电器，机械动作的可靠性大大提高，能实现免操动机构无需机械锁扣和辅助电器，机械动作的可靠性大大提高，能实现免维护，节省维修费用。维护，节省维修费用。（2 2）国内外的发展动态）国内外的发展动态 例：例：ABBABB开发了一种新型开发了一种新型VM1VM1型真空断路器，型真空断路器，VM1VM1

15、真空断路器的额定电压目真空断路器的额定电压目前为前为1212、1717和和24kV24kV，额定电流为，额定电流为630630或或1250A1250A，额定短路开断电流为，额定短路开断电流为2020或或25kA25kA。较高电压等级和大开断能力的产品正在研制中。较高电压等级和大开断能力的产品正在研制中。高压真空断路器操动机构中的应用，在我国尚属空白。高压真空断路器操动机构中的应用，在我国尚属空白。第19页/共40页六六 高压开关柜高压开关柜 按一定线路方案将有关一、二次设备按一定线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置。组装而成的一种高压成套配电装置。（一）用途（一）用途 ：作

16、为电能接受、分配的通断和监：作为电能接受、分配的通断和监视保护之用。视保护之用。（二）类型：固定式、手车式（二）类型：固定式、手车式 1.1.固定式固定式 制造工艺简单，节省钢材，价格便宜，但制造工艺简单，节省钢材，价格便宜，但体积较大防护等级较低体积较大防护等级较低第20页/共40页XGN2-12(Z)XGN2-12(Z)箱型固定式交流金属封箱型固定式交流金属封闭开关开关设备第21页/共40页2 2手车式手车式 维护方便，安全可靠，更换断路器容易占用维护方便，安全可靠，更换断路器容易占用建筑体积少等。建筑体积少等。（通过产品型号格式来了解）（通过产品型号格式来了解）第22页/共40页KYN2

17、8A-12(Z)BKYN28A-12(Z)B型型铠装移开式交流金属开关装移开式交流金属开关设备第23页/共40页（三）开关柜按供电装设了防止电气误操作的闭锁装置，即“五防”。防止误跳、误合断路器。防止带负荷分、合隔离开关。防止带电挂地线。防止带地线合闸。防止误入带电间隙。第24页/共40页七、高压一次设备选择七、高压一次设备选择 要求：必须满足一次电路正常条件下和短路故障条要求：必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。经济合理。选择：选择：1.1.正常工作条件正常工作条件

18、 （1 1）环境条件）环境条件 电气装置所在处的位置、环境温度、海拔高度以及有无电气装置所在处的位置、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防火、防爆要求。防尘、防火、防爆要求。（2 2）电气要求）电气要求 电气装置对设备的电压、电流、频率等要求电气装置对设备的电压、电流、频率等要求2.2.故障条件下的选择故障条件下的选择 按最大可能的短路故障时的动稳定度和热稳定度校验按最大可能的短路故障时的动稳定度和热稳定度校验 第25页/共40页第三节 低压一次设备一、概述一、概述 用来接通或断开用来接通或断开1000v1000v以下的交流和直流电路以下的交流和直流电路的电气设备。的电气设备。二、低压熔断器二、

19、低压熔断器 功能：实现低压配电系统的短路保护，有的熔功能：实现低压配电系统的短路保护，有的熔断器也能实现过负荷保护断器也能实现过负荷保护 （一）常用的类型及特性（一）常用的类型及特性 1.RM10 1.RM10 型低压无填料密闭管式熔断器型低压无填料密闭管式熔断器 灭弧断流能力较差灭弧断流能力较差 ，属非限流式熔断器。，属非限流式熔断器。结构简单，价廉及更换熔体方便，仍较普遍地结构简单，价廉及更换熔体方便，仍较普遍地应用于低压配电装置中。应用于低压配电装置中。第26页/共40页2.RT0 型低压有填料封闭管式熔断器 灭弧断流能力很强，具有限流作用。能实现短路保护和过负荷保护。保护性能好，断流能

20、力大，可应用在靠近电源的配电装置，但它多为不可拆式，熔体熔断后报废，不经济。RTO(NATO)系列有填料封闭管式刀形触头熔断器 RTO（NATO）适用于交流50Hz，额定电压为380V，或直流400V，额定电流至630A的工业电气装置的配电设备中作线路过载和短路保护之用。第27页/共40页 3.RS33.RS3型有填料封闭管式快速熔断器型有填料封闭管式快速熔断器 主要作硅整流元件及其成套装置的短路或过负荷保主要作硅整流元件及其成套装置的短路或过负荷保护护,灭弧断流能力很强，具有限流作用。灭弧断流能力很强，具有限流作用。长期工作不老化、不误动作。长期工作不老化、不误动作。RS3(NAS3)RS3

21、(NAS3)系列系列第28页/共40页三、低压刀开关 和负荷开关（一）低压刀开关作隔离电源之用。不带灭弧罩的刀开关，只能在空载下操作。带灭弧罩（如 钢栅片）的刀开关，通断一定的负荷电流。HD 单投 HS 双投（二）、低压刀熔开关（又称 熔断器式刀开关）由刀开关与熔断器组合而成。例：HR3刀熔开关（三）、低压负荷开关（QL）由带灭弧装置的刀开关与熔断器串联组合而成、外装封闭式铁壳或开启式胶盖的开关电器。可带负荷操作，能进行短路保护 例如：HH封闭式负荷开关；HK开启式负荷开关。第29页/共40页四四.低压断路器低压断路器 （低压空气开关、自动空气开关（低压空气开关、自动空气开关 能带负荷通断，又

22、能在短路、过负荷和失压等时能带负荷通断，又能在短路、过负荷和失压等时自动跳闸。自动跳闸。（一）类型（一）类型 1.1.按用途分：按用途分：配电线路用；电动机保护用；照明线路配电线路用；电动机保护用；照明线路用；漏电保护用。用；漏电保护用。2.2.按分断性能分按分断性能分 ：一般型和限流型：一般型和限流型 3.3.按保护特性分按保护特性分 ：选择型和非选择型。：选择型和非选择型。4.4.按结构型式分按结构型式分 ：塑料外壳式（装置式：塑料外壳式（装置式和框架式和框架式（万能式（万能式第30页/共40页NA15(DW15HH)NA15(DW15HH)系列万能式断路器系列万能式断路器第31页/共40

23、页DZ20DZ20系列塑料外壳式断路器系列塑料外壳式断路器第32页/共40页DZ20DZ20系列塑料外壳式断路器系列塑料外壳式断路器第33页/共40页C65断路器第34页/共40页（二）功能二）功能（1 1）欠（失）压保护）欠（失）压保护 (2)(2)过电流脱扣器过电流脱扣器 电磁脱扣器电磁脱扣器 ：瞬时脱扣。：瞬时脱扣。电磁脱扣器电磁脱扣器+阻尼机构：阻尼机构：短时脱扣。短时脱扣。电子式过电流脱扣器：三段保护特性电子式过电流脱扣器：三段保护特性。(3)(3)热脱扣器热脱扣器 (4)(4)分励脱扣器分励脱扣器 由控制电源供电，实现远距离分闸。由控制电源供电，实现远距离分闸。第35页/共40页五

24、、低压配电柜五、低压配电柜 按一定线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种按一定线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种低压成套配电装置。低压成套配电装置。（一）固定式（一）固定式 PGLPGL1 1 已淘汰。已淘汰。PGLPGL2 2 还在中小型建筑的配电系统中使用。还在中小型建筑的配电系统中使用。GDLGDL1 1、GDLGDL2 2、GDLGDL3 3在电力系统用得较多，民用建筑仅用于三级在电力系统用得较多，民用建筑仅用于三级及容量较小的二级负荷系统中及容量较小的二级负荷系统中。GGLGGL、GGDGGD等也使用较多。等也使用较多。（二）抽屉式（二）抽屉式 外形紧凑，操作安全，易于检修与

25、维护，更换故障开外形紧凑，操作安全，易于检修与维护，更换故障开关容易，缩短故障开关停电时间。关容易，缩短故障开关停电时间。常用的有常用的有GCKGCK及及GCLGCL型及模数制的抽屉开关柜。型及模数制的抽屉开关柜。MUSMUS及及MZSMZS目前用在大容量一、二类建筑中。目前用在大容量一、二类建筑中。第36页/共40页GGD(NGG1)GGD(NGG1)型低型低压固定式开关柜固定式开关柜第37页/共40页NMNS(NGC3)NMNS(NGC3)型低压抽出式开关柜型低压抽出式开关柜第38页/共40页六六.低压一次设备选择低压一次设备选择 满足正常条件和短路故障条件下工满足正常条件和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。方便，投资经济合理。第39页/共40页感谢您的观看。第40页/共40页