1、電氣開關(guān)及運行基礎(chǔ)知識講義一有色榆林發(fā)電部一次系統(tǒng)二次系統(tǒng)一次系統(tǒng):構(gòu)成電能生產(chǎn)、輸送、分配和使用的系統(tǒng)，稱為一次系統(tǒng).二次系統(tǒng):對一次系統(tǒng)進(jìn)行保護、監(jiān)控、測量、控制的系統(tǒng)，稱為二次系統(tǒng)。電氣一次系統(tǒng)的設(shè)備稱為一次設(shè)備，電氣二次系統(tǒng)的設(shè)備，稱為二次設(shè)備。電氣設(shè)備一次設(shè)備二次設(shè)備系統(tǒng)電氣一次設(shè)備生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備開關(guān)電器。用來接通或斷開電路。限流電器載流導(dǎo)體補償設(shè)備儀用互感器防御過電壓設(shè)備絕緣子接地裝置高低壓電器電氣設(shè)備的額定參數(shù)一、電氣設(shè)備的額定電壓 額定電壓就是國家規(guī)定的電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級，是電氣設(shè)備設(shè)計時所依據(jù)的電壓值。在這一電壓下工作時，電氣設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟性能能夠達(dá)到最佳狀態(tài)，保證

2、可靠長期運行。第一類額定電壓是指100伏及以下的額定電壓第二類額定電壓是指1001000伏之間的額定電壓額定電壓為1000伏以下電氣設(shè)備稱為低壓設(shè)備，1000伏及以上的電氣設(shè)備稱為高壓設(shè)備。第三類額定電壓是指1000伏及其以上的電壓等級。一般我們習(xí)慣上稱將3千伏35千伏稱為中壓110千伏、220千伏稱為高壓330千伏、500千伏稱為超高壓700千伏、1000千伏稱為特高壓220/380伏及以下為低壓我國采用的周圍介質(zhì)額定溫度如下： 電力變壓器和大部分電器(如斷路器、隔離開關(guān)、互感器等)的額定周圍空氣溫度取為40。敷設(shè)在空氣中的母線、電纜和絕緣導(dǎo)線等為25。埋設(shè)地下的電力電纜的額定泥土溫度為25

3、。 二、電氣設(shè)備的額定電流電氣設(shè)備的額定電流是指周圍介質(zhì)在額定環(huán)境溫度時，其絕緣和載流導(dǎo)體及其連接的長期發(fā)熱溫度不超過極限值所允許長期通過的最大電流值。電弧的基本知識 電弧實際上也就是開關(guān)兩個觸頭之間空氣（或其它絕緣介質(zhì)）局部被擊穿，形成的一個氣體導(dǎo)電通道。一、什么是電弧帶負(fù)荷拉刀閘二、電弧的危害 1.開關(guān)電器開斷電路時，觸頭雖已分開，但實際并未真正斷開。2.電弧溫度極高, 很容易燒壞開關(guān)觸頭；觸頭附近的絕緣物也會遭受破壞；還會引起短路故障、開關(guān)電器爆炸、形成火災(zāi)等危害電力系統(tǒng)的安全運行。 3.電弧是一束能導(dǎo)電的氣體，它的質(zhì)量很輕，在電動力、熱力作用下能迅速移動、伸長、彎曲和變形，就很容易造成

4、飛弧短路和傷人。 三、熄滅交流電弧的方法 1.迅速拉長電弧：提高斷路器的分閘速度，采用多斷口結(jié)構(gòu)等。2.吹?。豪脷怏w或絕緣油吹動電弧，使電弧拉長、冷卻，這是高壓斷路器的主要熄弧手段。3.采用真空：減少碰撞游離的可能性，迅速恢復(fù)介質(zhì)絕緣強度。4.弧隙并聯(lián)電阻：主要用來提高斷路器的熄弧能力。通常在220千伏及以上線路斷路器上使用。5. 提高弧隙介質(zhì)壓力：有利于加強正負(fù)離子復(fù)合。 高壓開關(guān)電器 僅用來在正常工作情況下，斷開和閉合正常工作電流的開關(guān)電器，如高壓負(fù)荷開關(guān)。 僅用來斷開故障情況下的過負(fù)荷電流或短路電流的開關(guān)電器，如高壓熔斷器。 既用來斷開和閉合正常工作電流，也用來斷開和閉合過負(fù)荷電流或短

5、路電流的開關(guān)電器，如高壓斷路器。 不要求斷開或閉合電流，只用來對被檢修的電氣設(shè)備隔離電壓的開關(guān)電器，如隔離開關(guān)等。一、高壓斷路器 （一）高壓斷路器的用途 高壓斷路器在電網(wǎng)中起兩方面的作用：一是控制作用，即根據(jù)電網(wǎng)運行的需要，將部分電氣設(shè)備或線路投入或退出運行（開閉正常工作電流）；二是保護作用，即在電氣設(shè)備或電力線路發(fā)生故障時，繼電保護或自動裝置發(fā)出跳閘信號，使斷路器斷開，將故障設(shè)備或線路從電網(wǎng)中迅速切除，確保電網(wǎng)中無故障部分的正常運行（斷開短路電流）。（二）高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu) 高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)：主要包括電路通斷元件、絕緣支撐元件、操動機構(gòu)及基座等幾部分 1-通斷元件；2-絕緣支撐元件；3

6、-操動機構(gòu)；4-基座斷路器基本結(jié)構(gòu)示意圖（三）高壓斷路器的類型 按安裝地點分戶外高壓斷路器戶內(nèi)高壓斷路器按滅弧介質(zhì)及滅弧原理六氟化硫（SF6）斷路器真空斷路器油斷路器壓縮空氣斷路器等。 多油斷路器少油斷路器類型按結(jié)構(gòu)布置分支柱式（或稱瓷柱式）罐式六氟化硫全封閉組合式按其滅弧方式分有雙壓式單壓式六氟化硫氣體的絕緣性能和滅弧性能比其它滅弧介質(zhì)明顯的優(yōu)越，六氟化硫斷路器的體積小、開斷容量大、開斷性能優(yōu)異、電壽命長、檢修間隔時間長（一般10年不檢修，有的還提出20年不檢修）、無噪音公害、無火災(zāi)危險。特點SF6全封閉組合電器GIS 外殼：封閉帶電部分并接地、內(nèi)充一定壓力SF6氣體，屏蔽及固定設(shè)備。常用鋁

7、合金、不銹鋼或無磁鑄鋼材料做成。母線：匯集電能、分配電能、傳輸電能。多由鋁合金管制成，兩端插入觸頭座內(nèi)；三相母線可以做成三相共箱的，多用于110kV及以下GIS設(shè)備；也可以做成三相離相的，多用于220kV及以上GIS設(shè)備。母線表面要求光潔度高，沒有毛刺及凹凸不平之處。母線由優(yōu)質(zhì)環(huán)氧樹脂盆形絕緣子或母線絕緣子支撐。隔離開關(guān)：隔離主電路及倒閘操作。帶有手動或電動機構(gòu)的接地隔離開關(guān)一般接于斷口的一側(cè)或兩側(cè)；高速接地隔離開關(guān)具有閉合短路電流的能力，當(dāng)母線箱內(nèi)的導(dǎo)體對外殼短路時，需要迅速將短路引起的電弧熄滅掉，否則將引起GIS外殼發(fā)生爆炸，因此使用高速接地隔離開關(guān)迅速直接接地，使得斷路器的保護裝置迅速動

8、作，從而切斷故障電流、熄滅電弧。斷路器：開斷故障電流或正常工作電流。斷路器在開斷電路時產(chǎn)生電弧，斷路器內(nèi)的SF6氣體能夠迅速熄滅電弧。與此同時也分解一些前述SF6分解物，對人體健康有害，但它們多為斷路器過濾器內(nèi)的吸附劑所吸收電流互感器：測量主回路電流。電流互感器的鐵心做成環(huán)形，二次繞組繞在環(huán)形鐵心上，用環(huán)氧樹脂澆鑄在一起，作為GIS設(shè)備外殼的一部分，其一次繞組就是母線管。電壓互感器：測量主回路電壓。SF6全封閉組合電器GIS SF6/空氣套管：為絕緣瓷套管，起絕緣作用。瓷套管內(nèi)充以一定壓力的SF6氣體，用盆式絕緣子將內(nèi)部分隔為兩部分，與導(dǎo)體相連的一側(cè)是高壓SF6氣體，另一側(cè)是低壓SF6氣體。盆

9、式絕緣子：為環(huán)氧樹脂澆鑄而成，一方面支持導(dǎo)電元件，另一方面將GIS設(shè)備隔離成若干個氣室，互不相通。萬一發(fā)生故障，可以抽出故障氣室內(nèi)的SF6氣體，解體維修，而不會影響其它氣室的正常運行。盆式絕緣子可以做成全密封式和有空洞式兩種，后者只起支持導(dǎo)體而不起隔離的作用。 當(dāng)斷路器接到分閘命令后，以氣缸、動弧觸頭、拉桿等組成的剛性運動部件在分閘彈簧的作用下向下運動。在運動過程中，靜主觸指先與動主觸頭（即氣缸）分離，電流轉(zhuǎn)移至仍閉合的兩個弧觸頭上，隨后弧觸頭分離形成電弧。 在開斷短路電流時，由于開斷電流較大，故弧觸頭間的電弧能量大，弧區(qū)熱氣流流入熱膨脹室，在熱膨脹室內(nèi)進(jìn)行熱交換，形成低溫高壓氣體；此時，由于

10、熱膨脹室壓力大于壓氣室壓力，故單向閥關(guān)閉。當(dāng)電流過零時，熱膨脹室的高壓氣體吹向斷口間使電弧熄滅。在分閘過程中，壓氣室內(nèi)的氣壓開始時被壓縮，但達(dá)到一定的氣壓值時，底部的彈性釋壓閥打開，一邊壓氣，一邊放氣，使機構(gòu)不必要克服更多的壓氣反力，從而大大降低了操作功。 在開斷小電流時（通常在幾千安以下），由于電弧能量小，熱膨脹室內(nèi)產(chǎn)生的壓力小。此時壓氣室內(nèi)的壓力高于熱膨脹室內(nèi)壓力，單向閥打開，在電流過零時，被壓縮的氣體吹向噴口使電弧熄滅真空斷路器真空斷路器的生產(chǎn)廠家比較多，型號也較繁雜。按使用條件分為戶內(nèi)（ ZNx*）和戶外（ZWx*）兩種類型。主要由框架部分，滅弧室部分(真空泡)，和操動機構(gòu)部分組成。斷

11、路器本體部分由導(dǎo)電回路，絕緣系統(tǒng)，密封件和殼體組成。整體結(jié)構(gòu)為三相共箱式。其中導(dǎo)電回路由進(jìn)出線導(dǎo)電桿，進(jìn)出線絕緣支座，導(dǎo)電夾，軟連接與真空滅弧室連接而成。機構(gòu)為電動儲能，電動分合閘，同時具有手動功能。整個結(jié)構(gòu)由合閘彈簧，儲能系統(tǒng)，過流脫扣器，分合閘線圈，手動分合閘系統(tǒng)，輔助開關(guān)，儲能指示等部件組成。 真空斷路器利用高真空中電流流過零點時，等離子體迅速擴散而熄滅電弧，完成切斷電流的目的。真空的特性真空具有很強的絕緣特性，在真空斷路器中，氣體非常稀薄，氣體分子的自由行程相對較大，發(fā)生相互碰撞的幾率很小，因此，碰撞游離不是真空間隙擊穿的主要原因，而在高強電場作用下由電極析出的金屬質(zhì)點才是引起絕緣破壞

12、的主要因素。真空間隙中的絕緣強度不僅與間隙的大小，電場的均勻程度有關(guān)，而且受電極材料的性質(zhì)及表面狀況的影響較大。真空間隙在較小的距離間隙（ 23 毫米）情況下，有比高壓力空氣與SF6 氣體高的絕緣特性，這就是真空斷路器的觸頭開距一般不大的原因。真空斷路器真空滅弧室陶瓷滅弧室 玻璃滅弧室 真空泡外觀圖真空斷路器的特點真空斷路器的特點是動作快、操作噪音小、無污染、電氣及機械壽命長、體積小、重量輕、能防火、防爆、檢修方便。適用于作發(fā)電廠、變電站等輸配電系統(tǒng)的控制或保護開關(guān)，尤其適用于開斷重要負(fù)荷及頻繁操作的場所動作原理儲能過程當(dāng)儲能電機接通電源時，電機帶動偏心輪轉(zhuǎn)動，通過緊靠在偏 心輪上的滾子帶動拐

13、臂及連板擺動，推動儲能棘爪擺動，使棘輪 轉(zhuǎn)動，當(dāng)棘輪上的銷與儲能軸套的板靠住以后，二者一起運動， 使掛在儲能軸套上上的合閘彈簧拉長。儲能軸套由定位銷固定， 維持儲能狀態(tài)，同時，儲能軸套上的拐臂推動行程開關(guān)切斷儲能 電機的電源，并且儲能棘爪被抬起，與棘輪可靠脫離。合閘操作過程：當(dāng)機構(gòu)接到合閘信號后（開關(guān)處于斷開，已儲能狀態(tài)），合閘電磁鐵的鐵心被吸向下運動，拉動定位件向逆時針方向轉(zhuǎn)動，解除儲能維持，合閘彈簧帶動儲能軸套逆時針方向轉(zhuǎn)動，其凸輪壓動傳動軸套，帶動連板及搖臂運動，使搖臂扣住半軸，使機構(gòu)處于合閘狀態(tài)。此時，連鎖裝置鎖住定位件，使定位牛不能逆時針方向轉(zhuǎn)動，達(dá)到機構(gòu)聯(lián)銷的目的，保證了機構(gòu)在合閘

14、位置不能合閘操作。分閘操作過程：斷路器合閘后，分閘電磁鐵接到信號，鐵芯吸合，分閘脫扣器 中的頂桿向上運動，使脫扣軸轉(zhuǎn)動，帶動頂桿向上運動，頂動彎板并帶動半軸向反時針方向轉(zhuǎn)動。 半軸與搖臂解扣，在分閘彈簧的作用下，斷路器完成分閘操作動作原理儲能過程我廠6KV配電裝置的配置 6kv真空開關(guān)和真空接觸器的“五防”功能a) 防止帶負(fù)荷抽插一次隔離觸頭，即當(dāng)開關(guān)斷開時，小車隔離抽頭方可操作。b) 防止進(jìn)入帶電間隔，即當(dāng)接地刀閘合上時，間隔的后蓋板才能打開。c) 防止誤分、誤合開關(guān)。d) 防止帶接地刀閘合閘，即當(dāng)接地刀閘斷開時，小車開關(guān)方可送電。e) 防止帶電合接地刀閘。 電纜室儀表室主要電器元件電流互感

15、器主要電器元件電壓互感器主要電器元件接地開關(guān)主要電器元件避雷器主要電器元件母線斷路器的合、分閘一般情況下，不需要人直接進(jìn)行斷路器的合、分閘操作。 斷路器手車面板上設(shè)有手動鈕，供調(diào)試人員在調(diào)試斷路器時使用手動操作指示儲能狀態(tài)指示合分狀態(tài)指示手動合閘按鈕手動分閘按鈕手動儲能防止接地刀閘處于閉合位置時關(guān)合負(fù)荷開關(guān)防止誤入帶電室 盤面信號燈的功能 裝置共有八個信號燈，分別是：運行、動作、告警、故障、對時、通訊、分位及合位。運行(綠)：指示裝置是否正常運行。運行時該燈處于閃爍狀態(tài)；動作(紅)：裝置有保護跳閘元件動作時，該指示燈亮；告警(紅)：裝置發(fā)告警信號時，該指示燈亮；故障(紅)：當(dāng)裝置有硬件故障或不

16、正常時，該指示燈亮；分位(綠)：當(dāng)裝置帶有操作回路時，如開關(guān)在分位，該指示燈亮；合位(紅)：當(dāng)裝置帶有操作回路時，如開關(guān)在合位，該指示燈亮。位置指示器：可以指示，開關(guān)試驗、工作位置，開關(guān)和地刀的斷合狀態(tài)，儲能情況智能放電儀 過電壓保護動作記錄儀，運行檢查項目斷路器正常運行中的檢查與維護檢查斷路器的分、合閘位置指示正確。2) 檢查母線、一次隔離觸頭運行良好，無過熱變色現(xiàn)象。檢查斷路器無異音、異味。4) 檢查母線PT、各負(fù)荷的電纜，氧化鋅避雷器等無放電、閃絡(luò)、燒焦現(xiàn)象。 5) 檢查斷路器儲能機構(gòu)儲能完好，儲能指示器指示正確。6) 檢查真空斷路器回路三相熔斷器指示燈亮。7） 檢查各斷路器帶電顯示器指

17、示正常斷路器絕緣電阻的規(guī)定斷路器在下列情況下送電前應(yīng)測量開關(guān)的絕緣電 阻： 1）新安裝的斷路器第一次送電時。 2）檢修后的斷路器。 3）斷路器備用超過半個月時。 4）故障后的斷路器。 斷路器絕緣電阻的規(guī)定： 6KV開關(guān)的絕緣電阻：應(yīng)用2500伏兆歐表測量，相間、相對地、動靜觸頭間的絕緣電阻值應(yīng)在200M及以上。ZN-28開關(guān)操作注意斷路器經(jīng)檢修恢復(fù)運行，操作前應(yīng)檢查檢修中為保證人身安全所設(shè)置的措施(如接地線等)是否全部拆除，防誤操作閉鎖裝置是否正常。長期停運的斷路器在重新投入運行前應(yīng)通過遠(yuǎn)方控制方式進(jìn)行23次操作，操作無異常后方能投入運行。操作前應(yīng)檢查控制回路、輔助回路、控制電源及操動機構(gòu)均正

18、常。 操作中應(yīng)同時監(jiān)視有關(guān)電壓、電流、功率等表計的指示及紅綠燈的變化，操作把手不應(yīng)返回太快ZN-28開關(guān)：停電停電時應(yīng)確證：開關(guān)分、合閘指示燈綠燈亮；開關(guān)一次觸頭斷開狀態(tài)指示牌顯示“斷”；由開關(guān)本體玻璃檢查孔檢查開關(guān)一次觸頭操作桿抬起；有電流表的其電流表應(yīng)顯示為0；電度表停轉(zhuǎn)；要確證帶電顯示器投入，且?guī)щ婏@示器不亮。若帶電顯示器亮，即使開關(guān)位置在斷，也嚴(yán)禁向出搖開關(guān)，立即向?qū)９R報。3.1.2 腳踩腳踏板使定位銷提起，脫離工作位的機誡定位孔，若腳踏板用力踩不下去則開關(guān)可能未斷開，應(yīng)立即停止操作，聯(lián)系確證開關(guān)斷開并處理好腳踏板閉鎖問題后再行操作。3.1.3 由“工作”位向“試驗”位操作時，搖把逆

19、時針方向旋轉(zhuǎn)，使機械定位銷下落至試驗位的機誡定位孔內(nèi)，然后搖把順時針方向搖一圈，使搖把拐臂向里處于水平狀態(tài)。3.1.4 由“試驗”位向“檢修”位操作時，首先取下二次插件，然后腳踩腳踏板使定位銷提起，機械定位銷脫離試驗位的機械定位孔，拉開關(guān)至“檢修”位。3.1.5 正常合地刀應(yīng)使用地刀操作把手操作，首先將操作把手套在地刀操作機械桿上并壓下其機械桿上方形定位環(huán)，然后向逆時鐘方向扳動90度，檢查地刀機械閉鎖定位塊由垂直位變成水平位，柜后檢查地刀在合好位（地刀動觸頭實際水平位）。ZN-28開關(guān)：送電 正常拉開地刀應(yīng)使用地刀操作把手操作，首先檢查小車開關(guān)后蓋板裝好，尤其是左下角螺絲上緊并壓緊防誤閉鎖銷子

20、，將操作把手套在地刀操作機械桿上并壓下其機械桿上方形定位環(huán)，然后向順時鐘方向扳動90度，檢查地刀機械閉鎖定位塊由水平位變成垂直位，柜后檢查地刀在斷開位（地刀動觸頭實際垂直向下）。3.2.2 送電應(yīng)先給上開關(guān)的操作保險器，檢查開關(guān)在釋能狀態(tài)。3.2.3 送電由“檢修”位推向“試驗”位操作時，應(yīng)確證開關(guān)一次觸頭斷開狀態(tài)指示牌顯示“斷”。由開關(guān)本體玻璃檢查孔檢查開關(guān)一次觸頭操作桿抬起。小車開關(guān)本體上無異物（特別是一次觸頭處）。3.2.4 向“試驗”位推入小車開關(guān)，有阻力時用搖把順時針搖開關(guān)至試驗位置。3.2.5 推小車開關(guān)至“試驗”位，插入二次插件后，腳踩腳踏板使定位銷提起，機械定位銷脫離試驗位的機械定位孔，腳離開腳踏板，搖把順時針方向旋轉(zhuǎn)，使機械定位銷下落至工作位的機誡定位孔內(nèi)，然后搖把逆時針方向搖一圈，使搖把拐臂向里處于垂直向下位，開關(guān)送至“工作”位。3.2.6 搖小車開關(guān)的過程中，若出現(xiàn)阻力較大時，嚴(yán)禁加大力氣硬搖，應(yīng)