供配电系统电气设备的选择.pptx

第第4 4章章 供配电系统电气设备的选择供配电系统电气设备的选择2第第4 4章章 供配电系统电气设备的选择供配电系统电气设备的选择本章学习内容本章学习内容：电气设备的基本概念；电气设备的基本概念；电弧的产生及熄灭电弧的产生及熄灭各种开关设备的作用及选择；各种开关设备的作用及选择；熔断器、限流电抗器、互感器、母线装置及成熔断器、限流电抗器、互感器、母线装置及成套设备的选择等套设备的选择等。3第第4 4章章 供配电系统电气设备的选择供配电系统电气设备的选择6kV出线出线35kV进线进线4校校 验验 项项 目目电电 压压电电 流流断断 流流 容容 量量短短 路路 电电 流流 校校 验验动动 稳稳 定定热热 稳稳 定定断路器断路器负荷开关负荷开关隔离开关隔离开关熔断器熔断器电抗器电抗器母线母线支柱绝缘子支柱绝缘子套管绝缘子套管绝缘子电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器电缆电缆+第第4 4章章 供配电系统电气设备的选择供配电系统电气设备的选择5第第4 4章章 供配电系统电气设备的选择供配电系统电气设备的选择 供配电系统的主要电气设备：供配电系统的主要电气设备：断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。器、互感器、母线装置及成套配电设备等。高低压设备：高低压设备：根据设备的额定电压不同，电气设备又分为根据设备的额定电压不同，电气设备又分为高压电器设备和低压电器设备。高压电器设备和低压电器设备。64.1 4.1 高压电气设备的选择高压电气设备的选择4.1.1 4.1.1 开关电弧开关电弧的的产生与熄灭产生与熄灭 当断路器断开电路时，如果电路电压在当断路器断开电路时，如果电路电压在10V10V20V20V，电流在，电流在80mA80mA100mA100mA以上时，在以上时，在触头间隙中会产生一团温度极高、发出强触头间隙中会产生一团温度极高、发出强光和能导电的近似于圆柱形的气体，这就光和能导电的近似于圆柱形的气体，这就是电弧。是电弧。熟悉开关电弧产生与熄灭的基本规律，对熟悉开关电弧产生与熄灭的基本规律，对研究研究各种开关各种开关的结构和工作原理，正确地选用与维护，是十分必要的。的结构和工作原理，正确地选用与维护，是十分必要的。电弧是开关设备在开断过程中的必然现象。电弧是开关设备在开断过程中的必然现象。71.1.电弧的产生电弧的产生 当断路器切断电路瞬间，当断路器切断电路瞬间，其动、静触头其动、静触头间间形成间隙；在形成间隙；在电源电压作用下，间隙中的介质被击穿，形成弧光放电，产电源电压作用下，间隙中的介质被击穿，形成弧光放电，产生电弧。生电弧。在高热和强电场作用下，金属内部的自由电子从阴极表面在高热和强电场作用下，金属内部的自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极；这些自由电子在电场中运动时，要撞击中性逸出，奔向阳极；这些自由电子在电场中运动时，要撞击中性气体分子，使之激励或游离，产生正负离子或电子，而后者在气体分子，使之激励或游离，产生正负离子或电子，而后者在强电场作用下继续向阳极移动时，还要撞击其他中性分子。强电场作用下继续向阳极移动时，还要撞击其他中性分子。如此反复，在触头间隙中雪崩式地产生了大量的带电离如此反复，在触头间隙中雪崩式地产生了大量的带电离子子正负离子和电子，终于使气体导电形成了炽热的电子流即正负离子和电子，终于使气体导电形成了炽热的电子流即电弧电弧。8 触头间电弧燃烧的区域称为弧隙。弧隙中带触头间电弧燃烧的区域称为弧隙。弧隙中带电质点不断增多的游离过程可以分以下途径：电质点不断增多的游离过程可以分以下途径：（1）强电场发射；（）强电场发射；（2）碰撞游离；）碰撞游离；（3）热游离；）热游离；（4）热电子发射）热电子发射9 开关电弧开关电弧的的产生产生强电场发射强电场发射（1）强电场发射）强电场发射 在断路器触头分开的最初瞬间，触头电极的表面受在断路器触头分开的最初瞬间，触头电极的表面受到外加电压所形成的强电场的作用，金属电极表面的电子到外加电压所形成的强电场的作用，金属电极表面的电子就会在电场力的作用下被拉出，即发生了所谓强电场发射。就会在电场力的作用下被拉出，即发生了所谓强电场发射。金属表面发射电子的数量决定于极间电场强度的高低。金属表面发射电子的数量决定于极间电场强度的高低。当电场强度超过当电场强度超过107V/cm时，即使金属表面温度不高，其电时，即使金属表面温度不高，其电子发射量也会显著增加。子发射量也会显著增加。名义平面的相互接触名义平面的相互接触在显微镜下观察都是凹凸不平的在显微镜下观察都是凹凸不平的10开关电弧开关电弧的的产生产生碰撞游离碰撞游离（2）碰撞游离）碰撞游离当有一定强动能的电子撞击到某种气体的中性当有一定强动能的电子撞击到某种气体的中性质点时，可使其间电子被释放出来，游离成正离质点时，可使其间电子被释放出来，游离成正离子和新的自由电子。子和新的自由电子。被撞击的电子和原来的电子又会在电场作用下被撞击的电子和原来的电子又会在电场作用下向阳极作加速运动，获得足够动能后，又将撞击向阳极作加速运动，获得足够动能后，又将撞击其它中性质点，产生更多的自由电子和正离子，其它中性质点，产生更多的自由电子和正离子，使带电质点浓度迅速增加。使带电质点浓度迅速增加。这一游离过程即称为碰撞游离。这一游离过程即称为碰撞游离。11开关电弧开关电弧的的产生产生热游离热游离（3 3）热游离）热游离 在高温下，气体分子和原子热运动加快，它在高温下，气体分子和原子热运动加快，它们互相碰撞，在温度足够高时会撞击产生离子们互相碰撞，在温度足够高时会撞击产生离子和自由电子，这种现象称为热游离。和自由电子，这种现象称为热游离。12开关电弧开关电弧的的产生产生热电子发射热电子发射（4 4）热电子发射）热电子发射 在弧光放电过程中，电极表面少数点上有局部在弧光放电过程中，电极表面少数点上有局部较集中的电流，同时因开关触头分离后，触头间较集中的电流，同时因开关触头分离后，触头间接触压力及接触面积逐渐减小，接触电阻也随之接触压力及接触面积逐渐减小，接触电阻也随之增加，会使电极表面有相应高温，从而造成其中增加，会使电极表面有相应高温，从而造成其中的电子获得很大的动能后逸出到周围空间。的电子获得很大的动能后逸出到周围空间。这种现象称为热电子发射，其强弱程度与触这种现象称为热电子发射，其强弱程度与触头的材料及表面温度有关，是气体介质中带电质头的材料及表面温度有关，是气体介质中带电质点产生的主要原因之一。点产生的主要原因之一。13开关电弧开关电弧的的产生产生 因此，弧隙自由电子由强电场产生，热电发因此，弧隙自由电子由强电场产生，热电发射维持；电弧由碰撞游离产生，热游离维持。射维持；电弧由碰撞游离产生，热游离维持。142.2.电弧的熄灭电弧的熄灭电弧间隙的去游离电弧间隙的去游离 在电弧放电发生后，介质中同时在电弧放电发生后，介质中同时不但存在着中性质不但存在着中性质点的游离过程，同时还存在着点的游离过程，同时还存在着去游离过程。游离与去去游离过程。游离与去游离是二个相反的过程。游离是二个相反的过程。在电弧中当游离大于去游离时，电子与离子浓度增在电弧中当游离大于去游离时，电子与离子浓度增加，电弧加强；相等时，电弧稳定燃烧；当游离小于加，电弧加强；相等时，电弧稳定燃烧；当游离小于去游离时，电弧减小以至熄灭。去游离时，电弧减小以至熄灭。所以要促使电弧熄灭，就必须削弱电弧的游离作用，所以要促使电弧熄灭，就必须削弱电弧的游离作用，加强其去游离作用。加强其去游离作用。去游离的去游离的方式主要有两种：方式主要有两种：1复合复合 2扩散扩散152.2.电弧的熄灭电弧的熄灭电弧间隙的去游离电弧间隙的去游离 复合复合复合就是异号带电质点彼此的中和。复合就是异号带电质点彼此的中和。是指带异性电荷的质点相互接触，交换多余电荷是指带异性电荷的质点相互接触，交换多余电荷而形成中性质点的现象。而形成中性质点的现象。带带电电质质点点浓浓度度越越大大，复复合合率率越越高高。故故断断路路器器采采用用小小直直径径的灭弧室，提高弧隙带电质点的浓度，增强其灭弧性能。的灭弧室，提高弧隙带电质点的浓度，增强其灭弧性能。电电弧弧温温度度越越低低，复复合合就就越越容容易易。故故加加强强电电弧弧冷冷却却，能能促促进进复复合合。在在交交流流电电弧弧中中，当当电电流流接接近近零零时时，弧弧隙隙温温度度骤骤降，此时复合特别强烈。降，此时复合特别强烈。弧隙电场强度小，复合的可能性增大。故提高断路器弧隙电场强度小，复合的可能性增大。故提高断路器的开断速度，对复合有利。的开断速度，对复合有利。162.2.电弧的熄灭电弧的熄灭电弧间隙的去游离电弧间隙的去游离 扩散扩散 扩散是指带电质点逸出弧道的现象。扩散是指带电质点逸出弧道的现象。电弧中扩散主要原因是：电弧中扩散主要原因是：弧弧区区与与周周围围介介质质的的温温差差越越大大，扩扩散散越越强强烈烈。用用冷冷却却介介质质吹吹弧弧，或或电电弧弧在在周周围围介介质质中中运运动动，都都可可增增大大弧弧区区与与周周围围介介质质的的温温差差，加加强强扩扩散散作作用。用。弧弧区区与与周周围围介介质质粒粒子子的的浓浓度度相相差差越越大大，扩扩散散越强烈。电弧的表面积越大，扩散就越快。越强烈。电弧的表面积越大，扩散就越快。17 4.1.24.1.2灭弧的基本方法灭弧的基本方法 交流开关的电弧能否迅速熄灭，取决于弧隙介质绝缘强度交流开关的电弧能否迅速熄灭，取决于弧隙介质绝缘强度的恢复和弧隙恢复电压。的恢复和弧隙恢复电压。加强弧隙的去游离速度，降低弧隙电压的恢复速度与最加强弧隙的去游离速度，降低弧隙电压的恢复速度与最大值，均能促使电弧熄灭。大值，均能促使电弧熄灭。目前开关电器采用的灭弧方法主要有以下几种目前开关电器采用的灭弧方法主要有以下几种：1）拉长电弧）拉长电弧 2）纵缝灭弧）纵缝灭弧3）金属栅片灭弧）金属栅片灭弧 4）固体产气灭弧）固体产气灭弧5）石英沙灭弧）石英沙灭弧 6）流体介质灭弧）流体介质灭弧7）真空灭弧室灭弧）真空灭弧室灭弧181 1、利用气体吹动电弧、利用气体吹动电弧 利用压缩气体来吹动电弧利用压缩气体来吹动电弧的有的有空气断路器空气断路器与与六氟化硫断六氟化硫断路器路器。利用电弧高温，使固体有利用电弧高温，使固体有机物分解出气体来吹动电弧的机物分解出气体来吹动电弧的有有负荷开关负荷开关、自产气开关自产气开关和和熔熔断器断器等。等。竖吹横吹气吹灭弧是利用压缩空气来熄灭电弧的。气吹灭弧是利用压缩空气来熄灭电弧的。开开断断电电路路时时，将将预预先先储储备备好好的的压压缩缩空空气气用用管管道道引引向向燃燃弧弧区区猛烈吹弧。猛烈吹弧。压压缩缩空空气气作作用用于于电电弧弧，一一方方面面带带走走大大量量热热量量、降降低低弧弧区区温温度，另一方面则吹散电离气体用新鲜高压气体补充空间。度，另一方面则吹散电离气体用新鲜高压气体补充空间。用六氟化硫（用六氟化硫（SF6）气体来代替空气进行气吹灭弧。）气体来代替空气进行气吹灭弧。六六氟氟化化硫硫具具有有优优良良的的电电绝绝缘缘性性和和灭灭弧弧特特性性，相相同同条条件件下下，其其绝绝缘缘能能力力为为空空气气、氮氮气气的的2.5倍倍以以上上，灭灭弧弧能能力力为为空空气气的的100倍倍。所所以以用用SF6气气体体吹吹弧弧时时，可可采采用用不不太太高高的的压压力力和和吹吹弧弧速速度度，就就能在高电压下断开相当大的电流。能在高电压下断开相当大的电流。SF6气气体体灭灭弧弧已已广广泛泛用用于于高高压压断断路路器器，同同时时SF6气气体体还还广广泛泛用用于全封闭式高压组合及成套设备中作为灭弧和绝缘的介质。于全封闭式高压组合及成套设备中作为灭弧和绝缘的介质。油吹灭弧装置是以变压器油为介质。油吹灭弧装置是以变压器油为介质。产产生生电电弧弧后后，电电弧弧将将油油汽汽化化、分分解解而而形形成成油油气气。油油气气中中主主要要成成分分是是氢氢，在在油油中中以以气气泡泡的的形形式式包包围围电电弧弧，使使电电弧弧在在其其中燃烧。中燃烧。利利用用氢氢气气的的高高导导热热性性和和低低粘粘度度加加强强对对弧弧柱柱的的冷冷却却作作用用，使使电电弧弧的的热热量量散散发发。另另外外，由由于于存存在在着着温温度度差差，使使气气泡泡产产生生运动，又进一步加强了电弧的冷却。运动，又进一步加强了电弧的冷却。为为提提高高其其灭灭弧弧效效果果，油油箱箱中中加加设设一一定定机机构构，使使电电弧弧定定向向运动，这就是油吹灭弧。运动，这就是油吹灭弧。油吹灭弧油吹灭弧应用于各种油断路器中。应用于各种油断路器中。2.利用油流吹动电弧利用油流吹动电弧21 电弧在电磁力作用下产生运动的现象，叫电磁电弧在电磁力作用下产生运动的现象，叫电磁吹弧。吹弧。3电磁吹弧电磁吹弧 当当电电弧弧需需要要较较大大的的电电动动力力吹吹入入灭灭弧弧室室时时，就就要要采采用用专专门门的磁吹装置的磁吹装置。磁吹弧磁力拉弧电动力吹弧224 4使电弧在固体介质的狭缝中运动使电弧在固体介质的狭缝中运动用用耐耐弧弧塑塑料料（如如陶陶土土、石石英英、三三聚聚氰氰胺胺和和MP-1塑塑料料）制制造造的的具具有有纵纵缝缝的的灭灭弧弧室室来来限限制制弧弧区区扩扩展展并并加加速速冷冷却却以以削削弱弱热电离。热电离。235 5将电弧分割成短弧（将电弧分割成短弧（金属栅片灭弧）6 6采用多断口灭弧采用多断口灭弧 7 7弧隙并联电阻弧隙并联电阻当当真真空空度度为为510mm汞汞柱柱时时，自自由由电电子子在在弧弧隙隙中中作作定定向向运运动动时时几几乎乎不不会会和和气气体体分分子子或或原原子子相相碰碰撞撞，也也就就不不会会发发生撞击电离或电场电离。生撞击电离或电场电离。将将触触头头置置于于真真空空中中断断开开时时产产生生的的电电弧弧只只能能是是由由阴阴极极发发射射电子和产生的金属蒸气形成的。电子和产生的金属蒸气形成的。当当电电弧弧电电流流接接近近零零时时，阴阴极极发发射射的的电电子子和和金金属属蒸蒸气气减减少少，弧弧隙隙中中残残留留的的金金属属蒸蒸气气和和等等离离子子体体向向周周围围真真空空迅迅速速扩扩散散，弧弧隙隙可可以以在在数数微微秒秒之之内内由由导导电电状状态态恢恢复复到到真真空空间间隙隙的的绝绝缘缘水水平。平。8、真空灭弧装置、真空灭弧装置254.1.3 4.1.3 高压电器选择的基本原则高压电器选择的基本原则 高压电器的选择是根据环境条件和供电要求高压电器的选择是根据环境条件和供电要求确定其型式和参数。保证设备正常运行时能安全确定其型式和参数。保证设备正常运行时能安全可靠，故障时不致损坏。可靠，故障时不致损坏。并在技术合理的情况下力求经济，还应根据产并在技术合理的情况下力求经济，还应根据产品生产情况与供应能力统筹兼顾，条件允许时应品生产情况与供应能力统筹兼顾，条件允许时应优先选用先进设备。优先选用先进设备。26为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择与校验的一般条件有：设备选择与校验的一般条件有：按正常工作条件包括电压、电流、频率、按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；开断电流等选择；按短路条件包括动稳定、热稳定校验；按短路条件包括动稳定、热稳定校验；按环境工作条件如温度、湿度、海拔按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。等选择。第一，第一，第二，第二，第三，第三，274.1.3 4.1.3 高压电器选择的基本原则高压电器选择的基本原则 各种电气设备的功能尽管不同，但都在供电各种电气设备的功能尽管不同，但都在供电系统中工作，所以在选择时必然有相同的基本要系统中工作，所以在选择时必然有相同的基本要求：求：在正常工作时，必需保证工作安全可靠、运在正常工作时，必需保证工作安全可靠、运 行维护方便。行维护方便。在短路情况下，能满足力稳定和热稳定的要求。在短路情况下，能满足力稳定和热稳定的要求。28 电气设备在制造上分户内、户外两大类。电气设备在制造上分户内、户外两大类。户外设备的工作条件较恶劣，故各方面要求较高，成本户外设备的工作条件较恶劣，故各方面要求较高，成本也高。也高。户内设备不能用于户外；户外设备虽可用于户内，但不户内设备不能用于户外；户外设备虽可用于户内，但不经济。经济。此外选择电气设备，还应根据不同环境考虑防水、防此外选择电气设备，还应根据不同环境考虑防水、防火、防腐、防尘、防爆以及高海拔区与湿热带区等方面的要火、防腐、防尘、防爆以及高海拔区与湿热带区等方面的要求。求。按环境工作条件（按环境工作条件（工作环境）工作环境）1、按正常工作条件选择：、按正常工作条件选择：29 高压电气设备可在高于高压电气设备可在高于(10%15%)的情况下长期的情况下长期安全运行，故所选设备的额定电压应不小于装设处电网的安全运行，故所选设备的额定电压应不小于装设处电网的额定电压，即额定电压，即 我国普通电器额定电压标准是按海拔我国普通电器额定电压标准是按海拔1000m设计的。设计的。如果使用在高海拔地区，应选用高海拔产品，或采取某些如果使用在高海拔地区，应选用高海拔产品，或采取某些必要的措施增强电器的外绝缘，方可应用。必要的措施增强电器的外绝缘，方可应用。按电网电压选（按电网电压选（工作电压）工作电压）1、按正常工作条件选择：、按正常工作条件选择：30 由产品生产厂家规定。我国普通电器的额定电流所由产品生产厂家规定。我国普通电器的额定电流所规定的环境温度为规定的环境温度为+40+40。（环境温度稳定为（环境温度稳定为 ）1、按正常工作条件选择：、按正常工作条件选择：按长时工作电流选按长时工作电流选 （工作电流）工作电流）电气设备的额定电流电气设备的额定电流 ，是指周围环境温度为，是指周围环境温度为 时，时，电气设备长期允许通过的最大电流。电气设备长期允许通过的最大电流。它应大于负载的长时最大工作电流（即它应大于负载的长时最大工作电流（即30min30min平均最大平均最大负荷电流，以负荷电流，以 表示），即表示），即 31 如果设备周围最高环境温度与规定值不符时，应对原有的额如果设备周围最高环境温度与规定值不符时，应对原有的额定电流值进行修正。定电流值进行修正。当环境最高温度低于规定的时，每低当环境最高温度低于规定的时，每低11载流量可提高载流量可提高0.5%0.5%，但总提高量不得超过，但总提高量不得超过20%20%。当环境最高温度高于当环境最高温度高于 ，但不超过，但不超过6060时，长时允许电流时，长时允许电流按下式修正：按下式修正：设备允许最高温度设备长期允许电流载流或设备工作环境最高温度产品生产厂家规定最高温度选择设备时应使修正后的长时允许电流大于或等于通过设备的长选择设备时应使修正后的长时允许电流大于或等于通过设备的长时最大工作电流（不包括起动电流），即时最大工作电流（不包括起动电流），即32 4.1.3 4.1.3 高压电器选择的基本原则高压电器选择的基本原则2.2.按故障情况进行校验按故障情况进行校验 按正常情况选择的电器是否能经受住短路电按正常情况选择的电器是否能经受住短路电流电动力与热效应的考验，还必须进行校验。流电动力与热效应的考验，还必须进行校验。短路情况下的动稳定短路情况下的动稳定 以制造厂家的最大试验电流幅值以制造厂家的最大试验电流幅值 与短路电流与短路电流冲击电流冲击电流 相比较。相比较。或或334.1.3 4.1.3 高压电器选择的基本原则高压电器选择的基本原则短路情况下的热稳定短路情况下的热稳定 热稳定应满足式热稳定应满足式:技术规范规定对下列情况不进行动、热稳定性技术规范规定对下列情况不进行动、热稳定性的校验。的校验。（1 1）用熔断器保护的电器；用熔断器保护的电器；（2 2）用限流电阻保护的电器及导体；用限流电阻保护的电器及导体；（3 3）架空电力线路。架空电力线路。或或34电气设备选择与校验项目表电气设备选择与校验项目表354.1.4 4.1.4 高压开关设备的选择高压开关设备的选择什么是开关设备？按功能如何分分类什么是开关设备？按功能如何分分类?仅用于正常情况下断开或接通正常工作电流的开关设备，仅用于正常情况下断开或接通正常工作电流的开关设备，如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器和磁力启动器等；如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器和磁力启动器等；仅在故障或过负荷情况下切断或闭合故障电流和过载电流仅在故障或过负荷情况下切断或闭合故障电流和过载电流的开关设备，如高、低压熔断器；的开关设备，如高、低压熔断器；既能开断或闭合正常工作电流，又能开断、闭合故障电流既能开断或闭合正常工作电流，又能开断、闭合故障电流的开关设备，常见的有：高低压断路器和低压空气开关；的开关设备，常见的有：高低压断路器和低压空气开关；用于检修时隔离带电部分的开关电器，主要指隔离开关。用于检修时隔离带电部分的开关电器，主要指隔离开关。364.1.4 4.1.4 高压开关设备的选择高压开关设备的选择 高压开关设备包括断路器、隔离开关、负高压开关设备包括断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器等，它们在电路中都其着接通荷开关、熔断器等，它们在电路中都其着接通或阻断电流的作用。或阻断电流的作用。但是由于其构造的不同，所以安装在线路中但是由于其构造的不同，所以安装在线路中的位置不同，起到的作用也不同。的位置不同，起到的作用也不同。374.1.4 4.1.4 高压开关设备的选择高压开关设备的选择断路器断路器(QF)1.1.断路器的选择断路器的选择 断路器的主要功能：断路器的主要功能：（1）在正常情况下能开断和关合电路。）在正常情况下能开断和关合电路。（2 2）在电力系统发生故障时应以较短时间将故障部分）在电力系统发生故障时应以较短时间将故障部分从电力系统中切除，以减轻故障对设备的损害；从电力系统中切除，以减轻故障对设备的损害；（3）应能配合自动重合闸进行多次关合和开断。）应能配合自动重合闸进行多次关合和开断。38断路器的基本类型断路器的基本类型按灭弧介质的不同，断路器可分为按灭弧介质的不同，断路器可分为 （1）油断路器。）油断路器。（2）压缩空气断路器。）压缩空气断路器。（3）六氟化硫断路器。）六氟化硫断路器。（4）真空断路器。）真空断路器。（5）磁吹断路器。）磁吹断路器。（6）固体产气断路器（简称自产气断路器）固体产气断路器（简称自产气断路器）。按断路器安装地点，又可将其分为按断路器安装地点，又可将其分为屋内式屋内式屋外式屋外式39DW13-35型型多油断路器多油断路器 SN10-10I少油断路器少油断路器真空断路器真空断路器动导杆绝缘外壳静触头真空室动触头静导杆6.六氟化硫（六氟化硫（SF6）断路器（）断路器（LN、LW型）型）（1）SF6气体的特性气体的特性是是种五色、无味、无毒且不易燃的惰种五色、无味、无毒且不易燃的惰性气体，兼有灭弧和绝缘功能性气体，兼有灭弧和绝缘功能在在150以下时，其化学性能相当稳定。以下时，其化学性能相当稳定。由于由于SF6中不含碳中不含碳(C)元素，对于灭弧和绝缘介质来说，具有元素，对于灭弧和绝缘介质来说，具有极为优越的特性，不需要象油断路器那样要经常检修。极为优越的特性，不需要象油断路器那样要经常检修。42ZN63A-12(VS1)ZN63A-12(VS1)户内户内交流高压真空断路器交流高压真空断路器FZRN21-12D/T125-31.5FZRN21-12D/T125-31.5型户内交流高型户内交流高压真空负荷开关熔断器组合电器压真空负荷开关熔断器组合电器4344室内断路器45室外断路器46额定电压额定电压UN（kVkV）（10，20，35，60，110，220，330，500KV。）。）额定电流额定电流IN（A A）(200，400，600，（，（1000），），1250，1600，（1500），），2000，3150，4000，5000，6300，8000，10000，12500，16000及及 20000A等）等）断路器断路器基本技术参数基本技术参数47额定开断电流额定开断电流INbr（kA）在额定电压下断路器能开断而不致妨碍其继续在额定电压下断路器能开断而不致妨碍其继续工作的最大短路电流，单位为工作的最大短路电流，单位为KA。额定开断容量额定开断容量SNbr（MVA）在额定电压下断路器能开断而不致妨碍其继续在额定电压下断路器能开断而不致妨碍其继续工作的最大短路容量，单位为工作的最大短路容量，单位为MVA。断路器断路器基本技术参数基本技术参数48热稳定电流热稳定电流Ith（kA）在某一规定的短时间在某一规定的短时间t内断路器能耐受的短路电内断路器能耐受的短路电流热效应所对应的电流值，以流热效应所对应的电流值，以KA为单位。为单位。动稳定电流动稳定电流Ies（kA）断路器在关合位置时能允许通过而不致影响其断路器在关合位置时能允许通过而不致影响其正常运行的短路电流最大瞬时值，以正常运行的短路电流最大瞬时值，以KA为单位。为单位。断路器断路器基本技术参数基本技术参数49断路器断路器基本技术参数基本技术参数开断时间开断时间t tbrbr（s s）指断路器的操动机构到分闸指令起到三相电弧完全熄灭为指断路器的操动机构到分闸指令起到三相电弧完全熄灭为止的一段时间，它包括断路器的分闸时间和燃弧时间两部分。止的一段时间，它包括断路器的分闸时间和燃弧时间两部分。合闸时间合闸时间tcl（s s）处于分闸位置的断路器从接到合闸信号瞬间起到断路器三处于分闸位置的断路器从接到合闸信号瞬间起到断路器三相触头全接通为止所经历的时间为合闸时间。相触头全接通为止所经历的时间为合闸时间。50断路器选择步骤断路器选择步骤（1 1）按工作环境选型：）按工作环境选型：根据使用地点的条件选择，如户内式、户外式，在井下及根据使用地点的条件选择，如户内式、户外式，在井下及具有爆炸危险的地点要选防爆型的设备。具有爆炸危险的地点要选防爆型的设备。（2 2）按正常工作条件选择额定电压）按正常工作条件选择额定电压：按正常工作条件选择额定电流按正常工作条件选择额定电流：当环境温度与规定值不符时应该修正：当环境温度与规定值不符时应该修正：51 动稳定性校验动稳定性校验 断路器的允许通过电流峰值（或有效值）应大于或等于断路器的允许通过电流峰值（或有效值）应大于或等于短路电流冲击值（或短路冲击电流有效值）。短路电流冲击值（或短路冲击电流有效值）。或：或：最大短路电最大短路电流冲击值流冲击值断路器允许最断路器允许最大短路电流大短路电流（3 3）按短路电流校验动、热稳定性）按短路电流校验动、热稳定性 热稳定性校验。热稳定性校验。当断路器在通过最大短路电流时的最高温度，不能超过断当断路器在通过最大短路电流时的最高温度，不能超过断路器允许得最高温度。路器允许得最高温度。其中：其中：断路器允许最断路器允许最大短路电流大短路电流断路器允许断路器允许的时间的时间短路电流通短路电流通过的时间过的时间最大短路电最大短路电流有效值流有效值断路器分闸断路器分闸+燃弧时间燃弧时间继保动作继保动作时间时间 t toffoff一般可由产品样本中查得；也可选取一般可由产品样本中查得；也可选取:对快速动作的断路器取对快速动作的断路器取0.11s0.11s0.16s0.16s；对中、低速动作的断路器取；对中、低速动作的断路器取0.18s0.18s0.25s0.25s。53 断路器能可靠地切除短路故障的关键参数是它的额定断断路器能可靠地切除短路故障的关键参数是它的额定断流容量。流容量。因此它所控制线路的最大短路容量应小于或等于其额定因此它所控制线路的最大短路容量应小于或等于其额定断流容量，否则断路器将受到损坏；严重时电弧难于熄断流容量，否则断路器将受到损坏；严重时电弧难于熄灭，使事故继续扩大，影响系统的安全运行。灭，使事故继续扩大，影响系统的安全运行。断路器的额定断流容量应按下式进行校验断路器的额定断流容量应按下式进行校验：（4 4）断流容量的校验）断流容量的校验断路器额定断路器额定断流容量断流容量断路器所在线路断路器所在线路最大短路容量最大短路容量54 如果断路器安装在较其额定电压低的线路中，其如果断路器安装在较其额定电压低的线路中，其额定断流容量也应按下式相应的减少额定断流容量也应按下式相应的减少:（4 4）断流容量的校验）断流容量的校验断路器额定电压断路器额定电压断路器额定容量断路器额定容量断路器所在线路断路器所在线路的额定电压的额定电压修正后的断路器修正后的断路器容量容量产品名称：S-少油断路器D-多油断路器Z-真空断路器L-SF6断路器安装场所：N-户内式W-户外式设计序号额定电压(kV)其它标志：G：改装型C：小车型I、II、III断流能力代号额定电流开断电流断流容量例：例：SW2-35G例：例：SN-10/600断路器型号断路器型号图示变电所供电系统，使用场合为室内。其二次母线上图示变电所供电系统，使用场合为室内。其二次母线上的短路电流为的短路电流为I=I=5.5kA。高压断路器的定时限保护装置。高压断路器的定时限保护装置的动作时限为的动作时限为1s，拟采用高速动作的高压断路器，其固有开，拟采用高速动作的高压断路器，其固有开断时间为断时间为0.05s，灭弧时间为，灭弧时间为0.05s，断路器全开断时间则为，断路器全开断时间则为top=0.05+0.05=0.1s，试选择高压断路器。，试选择高压断路器。解：解：1、按正常工作条件选择断路器型号、按正常工作条件选择断路器型号因为户内型，因为户内型，故选择户内少油断路器。故选择户内少油断路器。根据变压器二次侧额定电流选择断路器的额定电流：根据变压器二次侧额定电流选择断路器的额定电流：按环境条件选择断路器型号按环境条件选择断路器型号按工作电压选择断路器型号按工作电压选择断路器型号QFQF所在电网的额定电压为所在电网的额定电压为10kV,10kV,故选择故选择10kV断路器。断路器。按工作电流选择断路器型号按工作电流选择断路器型号因为环境温度符合设备要求，故不必修正因为环境温度符合设备要求，故不必修正选择断路器型号及参数如下：选择断路器型号及参数如下：2、按故障情况校验断路器、按故障情况校验断路器根据题意短路冲击电流：根据题意短路冲击电流：动稳定性校验动稳定性校验满足动稳定校验满足动稳定校验热稳定性校验热稳定性校验即：继电保护时间即：继电保护时间+断路器断开时间断路器断开时间 因定时限保护装置的动作时限为因定时限保护装置的动作时限为1s1s，所以非周期分量的假，所以非周期分量的假想时间不计，想时间不计，短路电流热效应的假想时间为周期分量作用的时短路电流热效应的假想时间为周期分量作用的时间间。即即满足热稳定校验满足热稳定校验603 3、断路器断流容量校验、断路器断流容量校验 查得：查得：SN10-10/600SN10-10/600断路器的额定断流容量为断路器的额定断流容量为350MVA350MVAQFQF处的短路容量为：处的短路容量为：满足开断容量要求满足开断容量要求选用室内布置的选用室内布置的SN10-10/600SN10-10/600型满足要求型满足要求614.1.4 4.1.4 高压开关设备的选择高压开关设备的选择隔离开关（隔离开关（QS)QS)2.2.隔离开关的选择隔离开关的选择隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备。隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备。它它需需要要与与断断路路器器配配合合使使用用，由由断断路路器器来来完完成成关关合合、开断任务。开断任务。它一般只用来关合和开断有电压无负荷的线路，它一般只用来关合和开断有电压无负荷的线路，而不能用以开断负荷电流和短路电流。而不能用以开断负荷电流和短路电流。隔离开关的主要作用是隔离电源，保证电气设备隔离开关的主要作用是隔离电源，保证电气设备 与线路在检修时与电源有明显的断口。与线路在检修时与电源有明显的断口。62 4.1.4 4.1.4 高压开关设备的选择高压开关设备的选择隔离开关（隔离开关（QS)QS)隔离开关的用途：隔离开关的用途：隔离电压；隔离电压；等电位操作等电位操作倒闸操作倒闸操作分合小电流分合小电流避雷器、电压互感器、空载变避雷器、电压互感器、空载变 压器、空载线路等压器、空载线路等63 电力设计技术规范规定隔离开关可用于下列电力设计技术规范规定隔离开关可用于下列情况的小功率操作：情况的小功率操作：(1)(1)切、合电压互感器及避雷器回路；切、合电压互感器及避雷器回路；(2)(2)切、合励磁电流不超过切、合励磁电流不超过2A2A的空载线路；的空载线路；(3)(3)切、合电容电流不超过切、合电容电流不超过5A5A的空载线路；的空载线路；(4)(4)切、合电压在切、合电压在10kV10kV以下，负荷电流不超以下，负荷电流不超 过过15A15A的线路；的线路；(5)(5)切、合电压在切、合电压在10kV10kV以下，环路均衡电流以下，环路均衡电流 不超过不超过70A70A的线路。的线路。64 4.1.4 4.1.4 高压开关设备的选择高压开关设备的选择隔离开关（隔离开关（QS)QS)隔离开关的分类隔离开关的分类 按安装地点，可为户内、户外两种按安装地点，可为户内、户外两种;按绝缘支柱的数目，可分为单柱式、双柱式和三按绝缘支柱的数目，可分为单柱式、双柱式和三 柱式三种；柱式三种；按刀闸的运行方式，可分为水平旋转式、垂直旋按刀闸的运行方式，可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式四种；转式、摆动式和插入式四种；按有无接地闸刀，可分为带接地刀闸和不带接地按有无接地闸刀，可分为带接地刀闸和不带接地刀闸两种。刀闸两种。65隔离开关型号隔离开关型号G隔离开关隔离开关额定电流（额定电流（A）G改进型；改进型；T统一设计；统一设计；D带接地刀；带接地刀；K快分型；快分型；电压（电压（KV）设计序号设计序号W户外户外 N户内户内例：例：GN8-10/600动触头下接线端框架转轴拐臂支柱绝缘子上接线端静触头套管绝缘子升降绝缘子68694.1.4 4.1.4 高压开关设备的选择高压开关设备的选择隔离开关（隔离开关（QS)QS)隔离开关的选择隔离开关的选择1 1）按工作条件选）按工作条件选 工作环境、工作电压、工作电流工作环境、工作电压、工作电流2 2）按故障情况进行校验）按故障情况进行校验 校验动稳定性校验动稳定性 校验热稳定性。校验热稳定性。7071例：例：4-1 某企业变电所的主接线系统如图某企业变电所的主接线系统如图4-3所示，所示，6kV侧的侧的总负荷为总负荷为12500kVA。在正常情况下，变电所采取并联运行。在正常情况下，变电所采取并联运行。变电所变电所35kV设备采用室外布置，进线的继电保护动作设备采用室外布置，进线的继电保护动作时间为时间为2.5s。6kV侧的变压器总开关（侧的变压器总开关（QF6,QF7）不设保护，变电）不设保护，变电所所35kV与与6kV母线的短路参数如表母线的短路参数如表4-2所示。所示。试选择变压器两侧的断路器试选择变压器两侧的断路器QF4,QF6(QF5,QF7)及及QF1两侧的隔离开关。两侧的隔离开关。已知上级变电所出线带有过流及横差功率方向保护。已知上级变电所出线带有过流及横差功率方向保护。G Gk1k1k2k2FQ1FQ2FQ4FQ6FQ5FQ7FQ3FQ8某企业变电所的主接线系统某企业变电所的主接线系统35kV35kV6kV6kV运运行行方方式式35kV35kV母线母线 点的短路电流值点的短路电流值 6kV6kV母线母线 点的短路电流值点的短路电流值并列并列分裂分裂 20 12 51 30.61212.5727.5 19.9 10.9 50.7 27.8 206.8 124.710000MVA10000MVA解解(1)(1)断路器的选择断路器的选择按环境条件按环境条件、工作、工作电压、电压、工作工作电流选择断路器型号电流选择断路器型号 因为：因为：QF4QF4断路器在正常工作情况下只负担全部总负荷的一半。断路器在正常工作情况下只负担全部总负荷的一半。但当但当1 1台变压器故障或断路器检修时，台变压器故障或断路器检修时，QF4QF4长时最大负荷等于长时最大负荷等于 变压