1、第三章常用高压电器,3.1高压熔断器、隔离开关和负荷开关 3.2高压断路器 3.3互感器 3.4避雷器和其他常用电力电器,3.1高压熔断器、隔离开关和负荷开关,3.1.1高压熔断器 1.填充式高压熔断器 填充式高压熔断器由熔管、高压绝缘子、触座、底板等组成。主要的部件是熔管，其结构如图3-1所示，管身是瓷熔管，管内填充石英砂灭弧，熔体多为多根并联的焊有锡球的紫铜熔丝。锡是低熔点金属，当电路过流时，锡球首先熔化，包围铜熔丝，铜锡相互渗透形成低熔点的铜锡合金，使熔丝能在较低的温度下熔断，从而使熔断器能在较小的过载电流时动作，而达到保护电路的作用。,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开
2、关,多根熔丝并联的目的是将粗弧分细，加速灭弧。常用的产品有RN、RW系列，其外形如 图3-2所示，电路图形符号与低压熔断器相同，其型号含义如 图3-3所示，通常用于常规变电所中作主变、电压互感器以及高压电容器组的短路保护。RN、RW系列高压熔断器的技术参数见附录六中表6-1所示。 2.跌落式高压熔断器 跌落式高压熔断器主要用于架空配电线路的支线、用户进口处，以及配电变压器一次侧、电力电容器等设备作为过载或短路保护。跌落式熔断器主要由瓷质绝缘支柱、熔丝元件、熔丝管、上下动静触点等部分组成，其基本结构如图3-4所示,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,熔丝是铜、银或铜银合
3、金丝；熔丝管外层是酚醛纸管或环氧玻璃布管，内层为钢化纸管或虫胶桑皮纸管，为固体产气材料，增强其灭弧能力；上动触点借熔丝拉力拉紧后推入上静触座并锁紧，熔丝一旦熔断，上动触点失去拉力而松动，熔丝管在自身重力及上下静触座磷铜弹簧片的作用下回转跌落，形成明显的开断点，以便寻找故障和检修设备。跌落式熔断器按工作原理和作用可分为双尾式、纽扣式、负荷式及重合式几种。 负荷式跌落式熔断器在上静触点端加装了两片消弧片，熔丝管上动触点加装消弧杆构成，所以能起到负荷开关的作用。重合式跌落式熔断器，每相装有两个熔丝管，一个常用，另一个备用，在备用熔丝管下面有一自合操作曲柄，当常用熔丝管跌落时，会带动自合操作曲柄使备用
4、熔丝管自动重合，以便提高被保护设备的供电可靠性，防止线路、设备因瞬时过电流故障而停电。,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,跌落式熔断器型号表示方法为：熔断器第一节的汉语拼音RW代表户外式，第一节数字是设计序号，第二节数字的分子表示额定电压（kV）、分母表示额定电流（A）和额定熔断容量（MVA），第二节分子上数字后的字母F表示负荷式（或在第一汉语拼音RW中间加M代表负荷式，非负荷式不加），Z表示重合式。如RMW3?10Z/100?100表示额定电压10 kV、重合式、额定电流100 A、额定熔断容量100 MVA、户外负荷式跌落式熔断器。常用的跌落式熔断器有RW、RM
5、W系列及PRWG2系列等，其技术参数见附录六中表6-2所示。,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,3.1.2高压隔离开关 1.高压隔离开关的用途和分类 隔离开关是在空载或极小负荷时开闭主电路的开关电器。一般它没有灭弧装置，所以它除了可以开闭电压互感器、避雷器、母线和直接与母线相连设备的电容电流及励磁电流不超过2 A的空载变压器外，不得带负荷操作；另外，它有明显的断口，有利于防止人们误合闸。隔离开关的图形符号如图3-5所示，文字符号为QS。,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,隔离开关的用途主要如下： （1）隔离电源。在电力网络及工、农业生产中
6、，为了安全，需要将待检修或已经停止运行的线路、设备与电源可靠地隔离。图3-6所示为变压器TM一次侧主电路，QS1、QS2是高压隔离开关，断开QS1可以隔断高压电源，断开QS2可以隔断可能由TM二次侧倒供过来的高电压，同时断开QS1、QS2就可以对断路器QF进行检修了。 （2）切换电路或设备。指在不停机的前提条件下，做电源或电路及设备的切换。在图3-7中，正常工作时，QS1和QF闭合，电动机M运行，由工作电源供电，可以先闭合QS2，再断开QS1，就在M不停止运转的条件下，切换到备用电源进行供电。,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,（3）开闭小负荷电流。按规定隔离开关可
7、以直接开闭极小的负荷电流，如电压互感器、避雷器、空载母线等。但一般情况下，用隔离开关开闭小负荷电流时应与熔断器配合使用， 如图3-8所示。 隔离开关主要根据装设地点、电压等级、极数和构造可以分为以下几类： （1）按装设地点可分为户内式和户外式。 （2）按极数可分为单极、三极两种。所谓极数就是一具隔离开关上触点的对数。 （3）按支柱数目可分为单柱式、双柱式和三柱式3种。 （4）按闸刀动作方式可分为闸刀式、旋转式和插入式3种。 （5）按所配操动机构可分为手动、电动、气动和液压4种。,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,隔离开关的型号用下述方法来表示G产品名称：高压隔离开关
8、。 a装设地点：W为户外式；N为户内式。 b设计序号：如7表示三柱式；4、12表示双柱式；6、10表示单柱式。 c额定电压：数字，单位为kV。 d特征标志：如G为改进型；T为统一设计；W为防污型；D为带接地刀；C为套管。,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,e额定电流：数字，单位为A。 f动稳定电流或热稳定电流，数字，单位为kA。 g特别说明：如G为高原型，TH为湿热带型等。 例如，GW4-35DW/630-50G表示为35 kV、630 A带接地刀的高原防污型户外高压隔离开关，动稳定电流为50 kA。2.高压隔离开关的结构及典型产品 图3-9所示为GW5系列高压隔离
9、开关的基本结构示意 图。主要由以下几个部分组成： （1）支持底座：是起支持固定作用。 （2）导电部分：包括触头、闸刀、接线座；起传导电路中电流的作用。,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,（3）绝缘子：包括支持绝缘子和操作绝缘子；是将带电部分与接地部分绝缘开来。 （4）操动机构：通过手动、电动、气动或液压向隔离开关的动作提供能源。 （5）传动机构：是接受操动机构的力矩，通过拐臂、连杆、齿轮或操作绝缘子将运动传递给触头，以完成闸刀的分、合动作。 GW系列为户外式隔离开关，因户外工作条件比较恶劣，无论是冰、雪、风、灰尘、严寒、酷暑的条件下都应保证可靠地工作，所以要求其有较
10、高的绝缘强度和机械强度，而且要求触头在操作时应具有破冰能力。,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,常用的户外式高压隔离开关产品有GW4、GW5系列，后者为单极双柱V形结构，外形如图3-9所示，前者为单极双柱结构，外形如图3-10所示。它们既可以单独使用，也可以三个一组，通过绝缘连杆三相联动。其技术参数见附录六中表6-3所示。 常用的户内式高压隔离开关产品有GN1、GN8、GN19、GN22、GN24、N30等系列，其外形如图3-11所示，其技术参数见附录六中表6-4所示。,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,3.1.3高压负荷开关 负荷开关是
11、一种带有简单灭弧装置的开关电器，用于极少发故障的线路中，用来不频繁开闭不大于其额定电流的负荷电流。 灭弧装置比较简单，所以不能开闭大于额定电流的过载电流、尖峰更不能开断短路电流，因此它多与熔断器配合使用。高压负荷开路符号如图3-12所示，文字符号为QL。大多数负荷开关都有断口，能够起到隔离开关的作用。 负荷开关的额定电流与隔离开关的额定电流含义不同，负荷开关的额定电流不仅指它的载流能力，还指它的开闭能力。,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,高压负荷开关往往以组合电器的形式出现，它由隔离开关、熔断器、热脱扣器、分励脱扣器及灭弧装置组成，只要配合合理，将其有机地结合起来
12、，一般可以满足供、配电系统各种正常和故障下运行操作保护的要求，这样既省去了对复杂、昂贵的断路器的严格要求，又能满足实际需要。 常用的高压负荷开关产品介绍如下。 1.FN、FW系列高压负荷开关 型号含义如图3-13所示。 若FW或FN之间加有其他字母则表示灭弧介质代号：如Z表示真空介质；K为空气介质；L为SF6介质（也有的直接记为RL系列）等；若无字母则表示为油介质。,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,常用的高压负荷开关有FN1、FN2、N3、FN6、FZN21等户内型，外形及结构如图3-14所示；户外型有FW1、FW6、FW11、FZW28等，外形及结构如图3-15
13、所示。主要技术参数见附录六中表6-5所示。 2.666 kV户外隔离负荷开关（GFW1系列） 666 kV户外隔离负荷开关是专门为户外型无人值守的变电所及城市、农村配电网而设计的，与熔断器配合使用可代替价格昂贵的断路器作为主变的保护，使变电所的造价降低，并能提高其可靠性。有明显的断口，负荷开关的分、合闸操作可采用弹簧机构，既可以电动也可以手动操作，还可以进行就地和远方操作，实现遥控，为变电所无人值守提供了条件。,上一页,下一页,返回,3.1高压熔断器、隔离开关 和负荷开关,666 kV户外隔离负荷开关适用于额定电压666 kV的三相交流50 Hz电力系统，用于对变电所容量在6 300 kVA及
14、以下主变的保护和变电所进出线的保护，也可以用于配电线路的分段、并联、旁路和隔离。主要产品有GFW1-10、GFW1-12、GFW1-35等系列，主要的技术参数见附录六中表6-6所示。,上一页,返回,3.2高压断路器,3.2.1高压断路器的用途、要求、分类和主要技术参数 1.高压断路器用途、作用 高压断路器是电力系统中非常重要的控制和保护设备，是能带大负荷及在负载短路的状态下可靠断开主电路的开关电器。高压断路器的用途及作用如下： （1）控制作用。在不频繁操作的电路中作为直接开闭大负荷电流的主开关，将部分电气设备或部分线路投入或退出运行。 （2）保护作用。在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护装
15、置发出跳闸信号时，启动断路器跳闸，将故障设备或线路从电力网中迅速切除，确保电力网中无故障设备或线路的正常运行。,下一页,返回,3.2高压断路器,2.高压断路器的基本要求 高压断路器在正常工作时要开闭负荷电流，在短路时要开断短路电流，并受装设地点环境变化的影响，所以高压断路器应满足以下要求： （1）工作可靠。在给定的技术条件下工作时，应能够可靠长期地正常工作。 （2）应有足够的断路能力。由于电网发生短路时会产生很大的短路电流，所以断路器在断开电路时，要有很强的灭弧能力才能可靠地切断电路，并能保证有足够的热稳定性和动稳定性。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,（3）尽可能短的切断时间。当电网
16、发生短路故障时，要求断路器能迅速地将故障线路或设备切除，这样可以缩短电力网带故障运行时间，减轻短路电流对电气设备的危害，提高电力系统的稳定性。 （4）实现自动重合闸。架空输电线路的短路故障多为瞬时性的，为了提高电力系统的稳定性，线路保护多采用自动重合闸方式。当发生故障时，瞬时跳闸，经很短时间又自动重合闸，恢复电路供电。 （5）结构简单、价格低廉。在保证安全、可靠的同时，还要考虑到断路器的结构、尺寸和它的经济性。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,3.高压断路器的分类、技术参数及型号含义 高压断路器一般按灭弧介质进行分类，有以下几种：油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、六氟化硫（SF6）
17、断路器等；此外，高压断路器按装设地点不同，分为户外和户内两种，35 kV以下高压断路器只有户内式，35 kV以上的高压断路器只有户外式，而35 kV高压断路器则是内外兼有。 高压断路器主要的技术参数如下： （1）额定电压。指断路器长期运行能承受的正常工作电压，它不仅决定了断路器的绝缘水平，而且在相当大的程度上决定了断路器的总体尺寸和灭弧条件。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,（2）最高工作电压。考虑输电线路的压降，线路供电端母线的电压高于受电端母线的电压，那么断路器就有可能在高于额定电压下长期工作，因此，就规定了断路器有一最高工作电压。按国标规定，220 kV及以下设备，最高工作电压是
18、额定电压的1.15倍，对于330 kV及以上的设备，规定为1.1倍。 （3）额定电流。指断路器在额定容量下允许长期通过的电流，它决定了断路器导电部分的截面积。 （4）额定开断电流。指断路器在额定电压下，能可靠切断的最大周期分量电流。它表明了断路器的断路能力。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,（5）额定断流容量。它表明断路器的切断能力，在三相电路中，其大小为额定电压与额定开断电流乘积的3倍。 （6）热、动稳定电流。热稳定电流是指断路器在规定时间内允许通过的最大电流；动稳定电流是指断路器在合闸或关合瞬间，允许通过的电流最大峰值电流。 （7）分、合闸时间。合闸时间是指从发出合闸指令起至断路器
19、接通时为止所经过的时间；分闸时间是指从发出分闸指令起至断路器开断三相电弧完全熄灭时所经过的时间。高压断路器的图形及文字符号与低压断路器相同，其产品型号命名方法及含义为：,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,a产品名称：S少油断路器；D多油断路器；K空气断路器；L六氟化硫断路器； Z真空断路器；C磁吹断路器；Q自产气断路器。 b装设地点：N户内式；W户外式。 c设计序号：数字。 d额定电压：数字，单位为kV。 e特征标识：W防污型；G改进型；N防凝露型；C手车型；F分相操作；T弹簧操作机构。 f额定电流：数字，单位为A。 g额定开断电流：数字，单位为kA。 如ZW8-12T/830-20表示
20、户外12 kV真空断路器，额定电流830 A，额定开断电流20 kA，弹簧操作机构。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,3.2.2油断路器 油断路器是以变压器油为灭弧介质的高压断路器。它是使用最久、技术最成熟的一类断路器，分为多油式和少油式两种。多油式断路器中，变压器油不仅作为灭弧介质，而且还用作绝缘介质，耗油量与体积都较大，维修周期短，现在基本上已经不使用（尤其是在35 kV以下的线路中），绝大部分被少油式断路器所取代，其基本结构和原理与少油式断路器大致相同，所以在这里就不阐述多油式断路器，而只介绍少油式断路器。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,少油式断路器中，导电部分间的绝缘
21、是空气和陶瓷绝缘材料或有机绝缘材料，它的灭弧室装在绝缘筒或不接地的金属桶中，变压器油仅用作灭弧介质和触头间绝缘，用油量少，体积小，重量轻，运输方便，便于防火。它在户内、户外基本已取代多油式断路器，在户外35 kV及以上电力系统和户内6 kV、10 kV、35 kV系统中都有广泛的应用。但现在少油式断路器正逐步被真空和SF6断路器所取代。少油式断路器的主触点采用瓣形结构，运行时箱体带电，箱体色为红色并标注带电标记，其典型产品有以下几种：,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,（1）户内开关柜式断路器，如SN10-10、SN10-35型，用于户内6 kV、10 kV、35 kV电力系统，图3-1
22、6所示为SN10系列的外形示意图；图3-17所示为单相结构示意图，它由框架、传动机构和油箱3部分组成。 当在合闸时，其导电回路是由上出线座，经瓣形静触头、动触杆，到下出线座。当分闸时，在分闸弹簧的作用下，主轴转动，经绝缘拉杆，使主拐臂转动，动触杆脱离瓣形静触头向下运动，动触杆与静触头间产生电弧。在电弧高温作用下，油分解成气体，使耐弧材料制成的灭弧室中压力升高，并使瓣形静触头座中的小钢球逆止 阀迅速上升堵住中心孔。随着动触头杆向下移动，分别打开三个横向吹弧道口和两个纵吹油囊口，使油和气体的混合体强烈吹冷电弧,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,同时，由于动触杆向下运动，在灭弧室形成附加油流，
23、射向电弧。由于动触头杆向下运动，电弧根部始终与新鲜油接触；利用逆流冷却原理，能有效冷却电弧，增加熄弧能力。被电弧分解的油气上升到断路器顶部的油气分离室，进行油气分离。 （2）Y系列户外断路器，如W3-110G型、SW6-110型、SW6-220型、SW7-220型等，用于110 kV、220 kV电力系统，单极式，由底座、支撑绝缘瓷套、中间机构箱，灭弧装置等组成，系单柱结构，采用多断口灭弧室，两个断口成V形排列，对称地固定在三角形传动机构箱上，对地用一个瓷套，组成Y形单元。SW6-220型断路器每相由两个单柱组成，每个单柱对地用两个瓷套，每相共有四个断口，每个断口都并联均压电容，用来改善电压分
24、布。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,采用双断口（或多断口）串联，多油囊纵吹、横吹灭弧，三相机械联动。图3-18所示为SW6-110的外形及结构。 （3）I系列户外式断路器，如SW4-35型、SW7-110型等，适用于35 kV、110 kV电力系统中，单断口，灭弧原理与Y系列相似，三相联动。图3-19所示为SW4?35型的外形及结构。少油断路器的主要技术参数见附录七中表7-1所示。 油断路器的优点有：结构简单，性能可靠，成本低廉，无操作过电压。缺点有：电弧影响油质，检修周期短，至少一年要换油一次；而且存在有渗油，动触杆受潮，燃烧和爆炸的危险，不能频繁操作；运行时箱体带电。,上一页,下
25、一页,返回,3.2高压断路器,3.2.3真空断路器 在真空容器中进行电流的开断与关合的断路器称为真空断路器。真空是一种理想的绝缘介质，在很小的真空间隙就具有很高的介电强度，因此真空断路器的触头间隙很小，一般只有10 mm左右。 在真空断路器分断电路瞬间，由于两触头间电容的存在，使触头间绝缘介质击穿，产生真空电弧。由于触头特殊的形状和结构，使得电弧迅速向真空区域扩散。当被分断电流过零时，触头间电弧的温度和弧压急剧下降，使电弧不能继续维持而熄灭，电弧熄灭后几微秒内，触头间距达到一定数值，同时两触头间的真空间隙耐压水平也迅速恢复。所以一般电流过零后，电弧不会重燃，电路被分断。,上一页,下一页,返回,
26、3.2高压断路器,1.真空断路器的基本结构 真空断路器的总体结构，一般分为悬臂式和落地式两种，主要由真空灭弧室、支架和操作机构三部分组成。 真空断路器的核心部件是真空灭弧室，又叫真空开关管。它由外壳、屏蔽罩、波纹管、动/静触头和动/静触杆组成，如图3-20所示。 （1）外壳。外壳是真空灭弧室的密封容器，一般采用玻璃或高氧化铝陶瓷等无机绝缘材料。近年来也有采用微晶玻璃作绝缘外壳的，有的真空灭弧室用金属材料做外部圆筒，无机绝缘材料做端盖，既增加了机械强度，又起到屏蔽作用。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,（2）屏蔽罩。屏蔽罩起到吸附真空电弧产生的金属蒸气分子的作用。当开断电流时，电弧产生的
27、高温使金属蒸发，向四周扩散，金属分子在罩壳上冷却并恢复成固态，灭弧后，灭弧室内真空度得以迅速恢复。屏蔽罩的体积越大，金属蒸气分子吸附越快，温升变化越小，冷凝速度越快，真空度恢复时间越短，灭弧效果越好。 （3）波纹管。金属波纹管起到动触头运动时的真空密封作用。波纹管的一端固定在灭弧室的一个端面上，另一端与动触头的导电杆连接，随导电杆的运动而伸缩。断路器每分合一次，波纹管就随之产生一次机械变形，其制造材料现多为不锈钢，而FeCrNi不锈钢为最佳。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,（4）触头。触头是灭弧室内最重要的元件，其动、静触头是对接式的，真空断路器的开断能力主要由触头系统的结构决定，触
28、头的结构分为平板式、横向磁场和纵向磁场式触头，平板式触头已经被淘汰，现在使用较多的是横向、纵向磁场触头。横向磁场触头的结构如图3-21所示，在中间接触面的四周开有三条螺旋槽的吹弧面，触头闭合时，只有接触面相互接触，当开断电流时，最初在接触面上产生的电弧，在电弧磁场的作用下，驱使电弧沿触头四周切线方向运动，即在触头外缘上不断旋转，避免了电弧固定在某处而烧损触头，电流过零时，电弧熄灭。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,纵向磁场触头是利用在触头间隙中呈现的纵向磁场来提高开断能力的，产生纵向磁场的线圈串联在触头和导电杆之间，图3-22所示为其中一种典型的结构示意图，导电杆中的电流被分成四路流过
29、线圈的径向导体，再进入线圈的圆周部分，然后流入触头。这样就形成了一个纵向磁场，在这个磁场的作用下，电弧等离子体的变形被抑制，电弧的能量可均匀地输入触头表面，有效地保护了触头，从而提高了开断能力。虽然结构复杂，但与横向磁场触头相比，开断能力增强，使用寿命延长，已被广泛采用。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,2.真空断路器典型产品 户内式有ZN4-10、ZN5-10、ZN28-12、ZN63A（VS1）系列等，ZN4-10、ZN5-10系列主要用于户内10 kV及以下的AC 50 Hz三相供、配电系统及小型变电所的一次侧开断负荷电流、过载电流和短路电流；ZN28-12系列主要用于户内12
30、kV及以下的AC 50 Hz三相供、配电系统。该产品既可以为开关本体与操作机构一体安装，也可以二者分离安装，一体结构为ZN28-12基本型；分体结构为ZN28A-12型，适应于各种固定式开关柜。可以配套的操作机构为CD17、CD10A型直流电磁操动机构和CT17、CT19型弹簧操动机构；,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,ZN63A型户内高压真空断路器是三相50 Hz，额定电压7.212 kV户内开关设备，可进行频繁操作，具有多次开断和重合闸能力，为前、后分装结构，既可以作为固定安装单元，也可以与底盘车配装作为单独手车使用。ZN28-12型的外形及结构如图3-23所示，户内式真空断路器主
31、要技术参数见附录七中表7-2所示。 户外式有ZW-10、ZWG-10、ZW32-12、ZW32?12G系列户外柱上真空断路器，适用于三相交流50 Hz，10 kV或12 kV供、配电网或变电所作为分合负荷电流、过载电流、短路电流用，也可以用于频繁操作的工厂大型电力设备。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,除了上述户外真空断路器外，还有ZW8-12、ZW6-12、ZW7-40.5及3AH等系列户外真空断路器，前两种主要用于12 kV，三相交流50 Hz的农网、城网和小型电力系统，能够关合负荷电流、过载电流和短路电流。该系列产品还可以与隔离刀组合成组合断路器，可以作为分断开关使用。 ZW6-
32、12型户外真空断路器的外形如图3-24所示。而ZW7-40.5型则是用于额定电压为40.5 kV的户外高压开关设备，附装弹簧操动机构或电磁操动机构，既可以远控电动分、合闸，也可以就地手动储能手动分、合闸。主要用于35 kV输变 电系统的控制与保护。户外式真空断路器主要技术参数见附录七中表7-3所示。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,除了上述户外真空断路器外，还有ZW8-12、ZW6-12、ZW7-40.5及3AH等系列户外真空断路器，前两种主要用于12 kV，三相交流50 Hz的农网、城网和小型电力系统，能够关合负荷电流、过载电流和短路电流。该系列产品还可以与隔离刀组合成组合断路器，可
33、以作为分断开关使用。 ZW6-12型户外真空断路器的外形如图3-24所示。而ZW7-40.5型则是用于额定电压为40.5 kV的户外高压开关设备，附装弹簧操动机构或电磁操动机构，既可以远控电动分、合闸，也可以就地手动储能手动分、合闸。主要用于35 kV输变 电系统的控制与保护。户外式真空断路器主要技术参数见附录七中表7-3所示。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,3.真空断路器的优、缺点 真空断路器的触头在真空中开断电流，利用真空作为绝缘和灭弧介质，有以下优点： （1）灭弧能力强，燃弧时间短，全分断时间短。 （2）触头开距小，机械寿命长，可达到10 000次以上，远高于同型号的少油式断路
34、器，合闸功小，操动机构小，整机体积小，重量轻。 （3）适合于频繁操作和快速切断，特别适合切断容性负载电路。 （4）在真空断路器使用年限内，触头部分无需维修检查，一般可达20年不需检修。维护工作量小，维护成本低，仅为少油式断路器的1/20左右，免维护周期长。 （5）没有易燃、易爆介质，无爆炸和火灾危险。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,由于真空断路器在结构上的特点，也存在以下缺点： （1）易产生操作过电压，形成截流。在开断大电流时，电弧比较稳定，在电流过零时电弧熄灭。在开断几百至几千安的交流电流时，一般不会发生截流现象。而在开断小电感电流时，如空载变压器的励磁电流，由于弧柱扩散速度太快，
35、金属蒸气的压力和温度剧降，使金属质点的蒸发不能维持弧柱的扩散，造成电流到达零点之前的某一瞬间发生强制熄弧而形成断流，这种现象称为截流。当然就形成了操作过电压。这对于设备和操作人员的安全是极为不利的。解决的办法通常是与避雷器并联使用，也可以采用RC吸收装置，如图3-25所示。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,（2）灭弧室的真空度在运行中还不能随时检测，只能通过专门耐压试验或专用仪器检测其真空度。一般的检测方法是，当触头断开，仅有一个触头带电时，若灭弧室出现辉光，则表明真空度异常，如果真空度降低或不能使用时，只能更换真空灭弧室。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,3.2.4六氟化硫断
36、路器 1.六氟化硫的物理、化学和电气特性 六氟化硫作为一种绝缘气体，具有很多优点，它是一种无色、无味、无毒、不可燃的惰性气体；其密度是空气的5倍，在45以上才能保持气态，在常温下它有液化的可能，所以六氟化硫断路器不能在过低温度或过低压力下工作；六氟化硫具有优良的导热性能，比热容大；六氟化硫本身的特性非常稳定，在电气设备的A级绝缘温度（105）以内是相当稳定的，并具有非常高的绝缘强度，在相同情况下，其介电强度为空气的23倍，在3个大气压时，其介电强度可与变压器油相当。这样就在很大程度上减少了串联断口数。例如，500 kV的少油式断路器需68个断口，而六氟化硫断路器则只需34个断口。,上一页,下一
37、页,返回,3.2高压断路器,但六氟化硫气体中水分子将对绝缘水平产生极大的影响，一方面使其绝缘程度急剧下降，另一方面六氟化硫在200时就可能分解，生成物中有氢氟酸，不仅有毒，而且对于某些绝缘材料和金属具有腐蚀作用。 2.六氟化硫断路器的分类 （1）利用六氟化硫气体作为绝缘及灭弧介质的断路器称为六氟化硫断路器。按其结构形式可分为绝缘子支柱式和落地罐式两类。 绝缘子支柱式类似于少油式断路器的形式，只是用六氟化硫气体代替了变压器油。属于积木式结构，系列性及通用性强，灭弧室可布置成I形、T形或Y形。 落地罐式类似于多油式断路器的形式，但气体密封在一个罐内，灭弧装置装在罐内，导电部分由绝缘套管引出，套管的
38、底部可装电流互感器。这种结构整体性强，力学性能好，防振性能好，但系列性差。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,（2）六氟化硫断路器按动触头的动作方式可分为定开距式和变开距式。变开距式在断开过程中开距随动触头（连同喷嘴）运动而不断增大，电弧熄灭后，动、静触头保持一定的绝缘距离，如LW6-500型六氟化硫断路器就属此类。定开距式则是将两个喷嘴的距离固定不动，以保持最佳的熄弧距离，动触头运动，压缩气体，将电弧吹灭，如LW-220就属于此类结构。 （3）六氟化硫断路器的灭弧室可分为双压式、单压式和旋弧式三种，双压式是早期发展的一种灭弧室，由于结构复杂，现已淘汰。单压式结构简单，现在应用最为广泛，
39、旋弧式是利用磁场驱动电弧在六氟化硫气体中旋转的方法灭弧，多用在中压六氟化硫断路器。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,3.典型六氟化硫断路器产品 常用的六氟化硫断路器户内式有LN2系列，适用于交流50 Hz，640.5 kV的电力系统中，用来切换发电厂、变电站的负荷电流及故障电流，能快速重合闸。LN2系列采用三相一体机构，运用旋弧纵吹和压气式相结合的灭弧方式。图3-26所示为LN2-35型外形。常用六氟化硫户内式断路器主要技术参数见附录七中表7-4所示。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,常用的六氟化硫断路器户外式有LW3-12系列，适用于12 kV，交流50 Hz的中、小型发电站
40、或电力配电线路上。三相共体，结构紧凑，旋转灭弧，采用电磁线圈及电动机储能操动转动式机构进行分、合闸；LW-35、LW7-35系列中压六氟化硫断路器适用于三相、交流50 Hz、35 kV级输变电的开关设备，能分、合负荷电流和故障电流，分、合电容器组，切换线路，可用于频繁操作，也可作联络断路器用，从而实现对输变电线路设备的控制和保护，采用压气式灭弧，配用CT-14、CT-35型弹簧操动机构；,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,LW36-126、LW-220、LW6-500系列高压六氟化硫断路器适用于交流50 Hz，110 kV、220 kV、500 kV的电力系统中，是电力系统的控制和保护设
41、备，也可以作为联络断路器使用。采用自能灭弧，所谓自能灭弧就是利用电弧自身的能量来熄灭电弧的方式。LW36-126采用三相一体安装，LW?220、W6-500采用分相安装，配CT系列弹簧操动机构，合闸功小。图3-27所示为LW6-500的单极外形，常用六氟化硫户外式断路器主要技术参数见附录七中表7-5所示。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,4.六氟化硫断路器的优、缺点 优点： （1）灭弧室单断口耐压高，可达400 kV，对于同一电压等级的产品断口数明显减少。 （2）开断能力强，开断性能优异。目前，六氟化硫断路器500 kV的额定开断电流达到80100 kA，800 kV可达63 kA；六
42、氟化硫断路器除了可以开断短路电流外，还可以开断空载长线路或电容器组，而不会发生电弧重燃，因而过电压小。 （3）寿命长，检修间隔周期长，开断次数较多，适用于频繁操作，且噪声小，对无线电无干扰。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,（4）无触电危险，无火灾隐患。高压带电部分被密封，运行外壳不带电，采用高绝缘强度气体六氟化硫作为绝缘和灭弧介质，可以缩小断路器的外形尺寸，可以发展为全封闭式组合电器，可以大大减少变电所的占地面积，可以进入地下，不影响城市环境，特别适用于负荷集中、用电量大的城市，真正做到“高压进城”。 缺点： （1）在不均匀电场中，气体的击穿电压下降很多，因此对断路器的零、部件加工要
43、求高，所以造价相对昂贵。 （2）对断路器的密封要求高，对水分与六氟化硫气体的泄漏检测与控制要求严格。,上一页,下一页,返回,3.2高压断路器,（3）使用环境要求较为严格，因为六氟化硫容易液化，所以温度不宜太低，压力不宜太高。-40时工作压力不得超过0.35 MPa；-30时，工作压力不得超过0.5 MPa,上一页,返回,3.3互感器,互感器包括电流互感器和电压互感器，是一次系统和二次系统之间的联络设备，是电力系统重要的组成部分，它将一次侧的高压、大电流变成二次侧的低压和小电流，向二次电路中的计量、监测和保护单元提供必要的电压源和电流源，以正确反映一次系统的运行情况（正常、故障）。目前常用的互感
44、器有电磁式和电容式，随着电力系统容量的增大，电压等级的提高，光电式和电子式互感器的应用将越来越普遍。,下一页,返回,3.3互感器,3.3.1互感器的连接与作用 1.互感器与电力系统的连接 互感器是一种特殊的变压器，其一次、二次绕组与系统的连接方式如图3-28所示。 电流互感器TA用于各种电压的交流电力系统中，其一次绕组串联在被监测电路中，二次绕组与二次测量仪表和继电器的电流线圈串联；电压互感器TV用于380 V及以上的交流电力系统中，其一次绕组与被监测电力网并联，二次绕组与二次测量仪表及继电器的电压线圈并联。 2.互感器的作用 （1）将高电压、大电流变成低电压、小电流，便于实现对一次系统的测量
45、和保护，也容易实现自动化和远动化。,上一页,下一页,返回,3.3 互感器,（2）由于互感器的二次侧是统一标准的低电压和小电流，所以二次测量仪表和继电器可以实现小型化、标准化，使其结构简单、价格低廉。使配电屏内的布线更加简单，安装调试变得快捷、方便。 （3）互感器可以使二次侧的测量仪表和继电器等与一次高压系统在电气上隔离，保证了人身和设备的安全。互感器在使用时，二次侧和铁芯必须可靠地接地，以防止一次、二次绕组的绝缘损坏，而在二次侧出现高压，危及人身和设备的安全。,上一页,下一页,返回,3.3 互感器,3.3.2电流互感器 1.电流互感器的工作原理和运行特点 将大电流变为5 A或1 A的小电流，供
46、测量仪表和继电器使用的小容量仪用变压器，称为电流互感器。其连接方式如图3-28所示，文字符号为TA，电路符号如图3-29所示。 其工作原理与普通变压器的相似，是按电磁感应原理工作的，一次、二次绕组的额定电流之比，称为额定变流比，用Ki表示，即,上一页,下一页,返回,3.3 互感器,若忽略励磁电流，可以认为有,上一页,下一页,返回,3.3 互感器,由此可见，测出的二次电流I2乘以额定变流比Ki，就可测得一次侧的实际电流。 与普通变压器相比，电流互感器有以下运行特点： （1）一次电流的大小决定于一次负载电流，与二次电流大小无关。因为互感器的一次绕组串联在被测电路中，匝数少，电抗小，对一次负载电流影
47、响极小，可忽略不计。 （2）正常运行时，互感器的二次回路近似于短路。因为二次绕组的负载是测量仪表和继电器的电流线圈，阻抗很小，接近短路。 （3）运行中的电流互感器的二次侧不允许开路；否则，会在二次侧出现高电压，从而危及人身及设备的安全。所以电流互感器二次侧不允许装设熔断器，且二次绕组的一端和铁芯应可靠接地，二次侧连接导线应采用截面积不小于2.5 mm2的铜芯材料。,上一页,下一页,返回,3.3 互感器,2.电流互感器的误差、准确度和额定容量 电流互感器和变压器一样，在铁芯和线圈中存在有损耗，因而二次回路测得的电流KiI2与一次电流I1在数值和相位上都有误差，这个误差可用电流误差和相位误差表示。
48、 电流误差：由二次回路测得的一次电流的近似值KiI2与一次电流实际值I1之差除以一次电流的实际值的百分比，即,上一页,下一页,返回,3.3 互感器,相位误差：二次电流向量旋转180后与一次电流向量之间的夹角（i），并规定 超前 时为正，否则为负。 电流互感器的测量误差可以用准确度等级来表示，根据测量误差的不同，划分出不同的准确度等级。准确度等级是指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。根据测量时产生误差的大小，电流互感器划分为0.1、0.2、0.5、1、3、5和5 P、10 P几个准确度等级（5 P、10 P为保护级准确度等级），我国电流互感器准确度等级和误差极限值如表
49、3-1所示。,上一页,下一页,返回,3.3 互感器,一般0.1、0.2级用于实验室精密测量和月供电量超过100万kWh的线路或用户；0.5级用于收费电度表；0.5、1.0级用于发电厂、变电所的盘式仪表；3、5级用于一般测量和继电保护；稳态保护用5 P和10 P级，用于继电保护。其数值越小，准确度越高。 电流互感器的额定容量，是指在额定二次电流和在某一准确度级的额定二次阻抗下，二次绕组的输出容量，即,上一页,下一页,返回,3.3 互感器,根据式（3-2）得，由于二次额定电流I2N已标准化（5 A或1 A），所以二次侧的额定容量S2N有时可以用二次负载阻抗Z2N代替，称为二次额定阻抗，通常制造商会
50、给出电流互感器的二次额定阻抗，供设计人员在设计和计算时参考。同一台电流互感器在不同的准确度等级时，二次额定负载阻抗不同，也就是有不同的额定容量，如LMZ1-10-3000/5型电流互感器，0.5级对应的二次额定负载阻抗为1.6（容量40 VA）；1级时，二次额定负载阻抗为2.4 （容量60 VA）。换言之，二次负载阻抗直接改变电流互感器的准确度。,上一页,下一页,返回,3.3 互感器,3.电流互感器的极性和接线方式 电流互感器的极性用减极性原则，一次绕组用L1、L2表示，二次绕组用K1、K2注明，L1、K1和L2、K2为两对同名端，当一次电流从L1流入时，同时二次电流从K1流出。电流互感器在安装时，同名端不可接错，否则会造成功率型仪表和继电保护装置的动作紊乱。 电流互感器的常用接线方式如图3-30所示。 （1）单相式连接。这种接线方式只能测一相的电流以监视三相的运行情况，通常用于三相对称电路中，如三相电动机电路，接线方式如图3-30中（a）所示。 （2）星形连接。这种接线方式可测三相的电流，一般用于可能出现三相不对称的电路中，以监视三相电路的运行，接线方式如图3-30中（b）所示。,
