高壓固定開關(guān)設(shè)備及其電氣設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、第一章 概述1.1電力系統(tǒng)概述1.1.1 電力系統(tǒng)的定義 在動(dòng)力系統(tǒng)中同時(shí)生產(chǎn)電能和轉(zhuǎn)變的能量，全部或其中的主要部分是電能的稱為電能系統(tǒng)，其中的電氣部分稱為電力系統(tǒng)。發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的工廠，它擔(dān)負(fù)著把不同種類的一次能源轉(zhuǎn)換成電能的任務(wù)。根據(jù)一次能源的不同又可分為火力發(fā)電廠，水力發(fā)電廠，地?zé)岚l(fā)電廠，潮汐發(fā)電廠及核能發(fā)電廠。由發(fā)電廠生產(chǎn)的電能,經(jīng)過由變壓器和輸電線路組成的網(wǎng)絡(luò)輸送到城市，農(nóng)村和工礦企業(yè)供給用戶的用電設(shè)備消耗。變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，一般安裝有變壓器及其控制和保護(hù)裝置，起著變換和分配電能的作用。在電力系統(tǒng)中，升壓和降壓變電所和各種不同電壓等級(jí)的配電線路稱為電力網(wǎng)。電力網(wǎng)的

2、作用是將電能從發(fā)電廠送至電力用戶。由發(fā)電廠內(nèi)的發(fā)電機(jī)，電力網(wǎng)內(nèi)的變壓器和輸電線路以及用戶的各種用戶設(shè)備，這些生產(chǎn)、輸送、分配、消費(fèi)電能的發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路及各種用電設(shè)備聯(lián)系在一起構(gòu)成的統(tǒng)一整體稱為電力系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還把發(fā)電廠的動(dòng)力部分，例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機(jī)、火力發(fā)電廠的水庫，水輪機(jī)以及核動(dòng)力發(fā)電廠的反應(yīng)堆等都包括的內(nèi)系統(tǒng)，稱為動(dòng)力系統(tǒng)。由此可知，是電力用戶和電力網(wǎng)構(gòu)成了電力系統(tǒng)；電力系統(tǒng)加上原動(dòng)機(jī)力能部分構(gòu)成動(dòng)力系統(tǒng)。1.1.2 電力系統(tǒng)的形成在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)、變壓器、線路和受控電器等直接參與生產(chǎn)、輸送、分配和使用電能的電力設(shè)備常稱為主設(shè)備或稱一次設(shè)備，由一次設(shè)備

3、連接在一起構(gòu)成的電路稱為一次接線或主接線。還包括對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)察、控制、測(cè)量、調(diào)整和保護(hù)的低壓設(shè)備，稱為二次設(shè)備，又稱為輔助設(shè)備，包括測(cè)量儀表、控制和信號(hào)器具、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)遠(yuǎn)動(dòng)裝置、操作電源、控制電纜及熔斷器等。由二次設(shè)備互相連接構(gòu)成的電路稱為二次接線，又稱二次回路。二次接線是發(fā)電廠和變電所電氣接線的重要組成部分，是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的可靠保障。二次接線的基本任務(wù)是：反映一次設(shè)備的工作狀況，控制一次設(shè)備；當(dāng)一次設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能將故障部分迅速退出工作，以保證電力系統(tǒng)在最佳運(yùn)行狀態(tài)。電力系統(tǒng)由一次接線和二次接線共同組成，他們是不可分割的一個(gè)整體。如果將電力系統(tǒng)比喻成一個(gè)人的話，其

4、一次接線是人的骨骼和肌肉，而二次接線則是人的神經(jīng)系統(tǒng)，只有二者都處在良好的狀態(tài)，才能保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。尤其是在高度自動(dòng)化的現(xiàn)代電網(wǎng)中，二次接線的重要作用更顯突出。1.1.3 電力負(fù)荷的分類1.電力負(fù)荷的概念電力系統(tǒng)的總負(fù)荷就是系統(tǒng)中所有用電設(shè)備消耗總功率的總和；將工業(yè)、農(nóng)業(yè)、郵電、交通、市政、商業(yè)以及城鄉(xiāng)居民所消耗的功率相加，就得電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷；綜合用電負(fù)荷加網(wǎng)絡(luò)損耗的功率就是系統(tǒng)中各發(fā)電廠應(yīng)供應(yīng)的功率，稱為電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷（供電量）；供電負(fù)荷再加各發(fā)電廠本身消耗的功率（即廠用電），就是系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)應(yīng)發(fā)的功率，稱為系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷（發(fā)電量）。電力負(fù)荷是指電路中的電功率，直流電路

5、中負(fù)荷就是電功率。在交流電路中，電功率包括有功功率，稱為有功負(fù)荷，單位kw；無功功率稱為無功負(fù)荷，單位kvar。視在功率包括有功和無功兩部分，往往以負(fù)荷電流取而代之。由于系統(tǒng)電壓比較穩(wěn)定，電壓乘電流就是視在功率，所以負(fù)荷電流也就反映了系統(tǒng)中的視在功率，因此，系統(tǒng)中的電力負(fù)荷也可以通過負(fù)荷電流反映出來。 2.按電力系統(tǒng)中負(fù)荷發(fā)生的不同部位而分類 發(fā)電負(fù)荷：這部分負(fù)荷是指電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸出的電力。對(duì)電力系統(tǒng)來說時(shí)發(fā)電廠相電網(wǎng)的總供電負(fù)荷。 供電負(fù)荷：是指電力系統(tǒng)向電網(wǎng)輸出的發(fā)電負(fù)荷扣除廠用電和發(fā)電廠變壓器的損耗以后的負(fù)荷稱為供電負(fù)荷。 線損負(fù)荷：是指電力網(wǎng)在輸送和分配電能的過程中

6、，線路和變壓器的功率損耗的總和。 用電負(fù)荷：電力系統(tǒng)中，用電實(shí)際消耗的負(fù)荷。一般供電負(fù)荷扣除線損負(fù)荷可即為用電負(fù)荷。 3.工、企事業(yè)用電單位按其用電性質(zhì)及重要性分類一級(jí)負(fù)荷 一級(jí)負(fù)荷是指中斷供電將造成人員傷亡和重大設(shè)備損壞，使生產(chǎn)長期停頓且難以恢復(fù)，產(chǎn)品和原材大量報(bào)廢，造成經(jīng)濟(jì)上的重大損失或者在政治上造成重大不良影響的電力負(fù)荷。一級(jí)負(fù)荷的電力用戶只要類型是重要交通樞紐、重要通訊樞紐、國民經(jīng)濟(jì)中國重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)線及重要設(shè)備、重要的賓館、政治和外交活動(dòng)中心、醫(yī)院的急診室、監(jiān)護(hù)室和手術(shù)室等。在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)供電中斷將造成中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷以及重要場所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重

7、要負(fù)荷，通常稱為保安負(fù)荷。保安負(fù)荷用戶主要類型有：正常電源中斷供電時(shí)處理安全停產(chǎn)所必需的安全照明，通信系統(tǒng)、保證安全生產(chǎn)的制動(dòng)裝置等，民用建筑中大型金融中心的關(guān)鍵電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和防盜報(bào)警系統(tǒng)、大型國際比賽的計(jì)分系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)等。（2）二級(jí)負(fù)荷二級(jí)負(fù)荷是指中斷供電會(huì)在政治經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的負(fù)荷。如停電使主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要較長時(shí)間才能恢復(fù)，或者會(huì)影響重要單位的正常工作，或者會(huì)產(chǎn)生社會(huì)公共秩序混亂等后果的電力負(fù)荷。二級(jí)負(fù)荷電力用戶主要類型有交通樞紐、通信樞紐、重要企業(yè)的重點(diǎn)設(shè)備、大型影劇院和大型商場等大型公共場所等，如普通辦公樓、高層普通住宅區(qū)、百貨商場等用戶中的客

8、梯電力，主要通道照明等用電設(shè)備也是二級(jí)負(fù)荷設(shè)備。（3）三級(jí)負(fù)荷三級(jí)負(fù)荷是指除了一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷外的其他電力負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷應(yīng)符合發(fā)生短路時(shí)中斷供電不至于產(chǎn)生嚴(yán)重后果的影響。4.各級(jí)電力負(fù)荷對(duì)供電電源的要求 一級(jí)負(fù)荷中分為普通一級(jí)負(fù)荷和一級(jí)負(fù)荷中特別重要的一級(jí)負(fù)荷。普通一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)其中一個(gè)電源故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)受到損壞。凡同時(shí)具備以下兩個(gè)條件的發(fā)電廠、變電所的不同母線均屬于獨(dú)立電源。（1） 每段母線的電源來自不同發(fā)電機(jī)。（2） 母線段之間無聯(lián)系或還有聯(lián)系但當(dāng)其中一段母線發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)斷開聯(lián)系，不影響其余母線段繼續(xù)供電。對(duì)于特別重要的一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由 獨(dú)立電源點(diǎn)供電，如

9、兩個(gè)發(fā)電廠；一個(gè)發(fā)電廠和一個(gè)區(qū)域供電所?；蛘唠娏ο到y(tǒng)中兩個(gè)區(qū)域供電所，或一個(gè)區(qū)域變電所和一個(gè)工廠自備發(fā)電廠。對(duì)于特別重要的一級(jí)負(fù)荷要增加在電氣上與電力系統(tǒng)完全獨(dú)立的應(yīng)急電源，以免當(dāng)工作電源中斷時(shí)，保證企業(yè)工廠安全停產(chǎn)。應(yīng)急電源一般有：獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組，干電池、蓄電池，供電網(wǎng)絡(luò)中有效地獨(dú)立于正常電源的專門供電線路。二級(jí)負(fù)荷一般應(yīng)有兩個(gè)電源回路線路供電，可以來自同一區(qū)域變電所的兩個(gè)不同變壓器，或者來自兩個(gè)區(qū)域變電所。三級(jí)負(fù)荷對(duì)電源無特殊要求，一般由單回線路供電即可。5.電力負(fù)荷的基本特性：負(fù)荷是隨機(jī)變化的用電設(shè)備的啟動(dòng)或停止、負(fù)荷隨工作的變化，完全是隨機(jī)的，但卻顯示出某種程度的規(guī)律性。例如

10、某些負(fù)荷隨季節(jié)（冬、夏季）、企業(yè)工作制（一班或倒班作業(yè)）的不同而出現(xiàn)一定程度的變化。其變化的規(guī)律性可用負(fù)荷曲線來描述。所謂負(fù)荷曲線就是指在某一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備有功、無功負(fù)荷隨時(shí)間變化的圖形，分別構(gòu)成有功負(fù)荷曲線和無功負(fù)荷曲線。常用的是有功負(fù)荷曲線。每類負(fù)荷曲線按時(shí)間坐標(biāo)長短的不同，可分為日負(fù)荷曲線、年負(fù)荷曲線等。按描述的負(fù)荷范圍不同還可區(qū)分為用戶（變電所）負(fù)荷曲線、地區(qū)負(fù)荷曲線和電力系統(tǒng)、發(fā)電廠負(fù)荷曲線等等。負(fù)荷曲線對(duì)變電所、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的運(yùn)行有重要意義。它是變電所負(fù)荷控制，發(fā)電廠安排日發(fā)電計(jì)劃，確定電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和主變壓器、發(fā)電機(jī)組等設(shè)備檢修計(jì)劃以及制變電所、發(fā)電廠擴(kuò)建新建規(guī)劃的依據(jù)。

11、各類電力用戶的最大負(fù)荷和最小負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)刻是不盡相同的 因此，反映在變電所或發(fā)電廠日負(fù)荷曲線上的最大負(fù)荷pmax總是小于各用戶最大負(fù)荷之和，而其最小負(fù)荷pmin一般均大于各用戶最小負(fù)荷之和。通過合理地、有計(jì)劃地安排種類用戶的用電時(shí)間，可減小最大負(fù)荷和最小負(fù)荷的差值，使負(fù)荷曲線圖形較為平坦，從而有利于充分利用發(fā)電、供電設(shè)備（主變壓器等）容量，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。 電力負(fù)荷取用的功率一般隨電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓和頻率的改變而變化，當(dāng)頻率f保持額定值不變時(shí)，以異步電動(dòng)機(jī)為主的工業(yè)負(fù)荷取用的有功功率p 和無功功率q，隨電壓增大而分別呈非線性特性增加；而電壓減小時(shí)p，q 分別按非線性特性遞減。當(dāng)負(fù)荷的端電壓

12、保持不變，而系統(tǒng)頻率f 在允許范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，工業(yè)負(fù)荷取用的有功功率p 隨頻率f的改變按正比例線性變化；其無功功率q 則隨頻率f 的改變按非線性特性呈反比例變化。上述特性稱為負(fù)荷的靜態(tài)特性。諧波電流源 對(duì)于帶有電磁藕合裝置（如變壓器、飽和電抗器等）、電力電子換流裝置和電弧爐、電焊機(jī)等大功率非線性負(fù)荷，對(duì)系統(tǒng)而言它們可視為諧波電流源。將在電源側(cè)產(chǎn)生諧波，對(duì)電力系統(tǒng)和電力用戶帶來堵多不良影響（參見電力諧波）。必須采取各種有效措施，以限制諧波含量。1.1.4電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)與要求1. 電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)（1） 過渡過程非常短促。電力系統(tǒng)內(nèi)任一處故障將以光速波及全系統(tǒng)，電力系統(tǒng)從一種運(yùn)行方式過渡到另一

13、種方式的過渡過程也非常短促。（2） 電能不能存儲(chǔ)。電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)實(shí)際上是同時(shí)進(jìn)行的，目前還不能大量儲(chǔ)存電能，即發(fā)電廠任何時(shí)候生產(chǎn)的功率必須等同于該時(shí)刻用電設(shè)備的消費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)損失功率之和。電力系統(tǒng)必須保持發(fā)電和用電的動(dòng)態(tài)平衡。（3） 與國名經(jīng)濟(jì)的各部門的關(guān)系密切。供電中斷會(huì)嚴(yán)重影響國名經(jīng)濟(jì)各部門和人民的生活。由于故障供電給國民經(jīng)濟(jì)造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用電費(fèi)用。如1977年美國紐約電力系統(tǒng)事故造成大面積停電，停電時(shí)間25h，影響900萬居民供電，根據(jù)最保守的估計(jì)，這次停電造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失約三億五千萬美金。2. 對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求（1） 安全性。在電能生產(chǎn)、輸送、非配和使用中

14、，應(yīng)確保不發(fā)生人身和設(shè)備事故。（2） 可靠性。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，應(yīng)避免發(fā)生供電中斷，以滿足用戶對(duì)供電可靠性的要求。各種用戶對(duì)供電的可靠性要求也是不同的，因此，必須根據(jù)實(shí)際情況對(duì)待不同類型的用戶。（3） 優(yōu)質(zhì)。滿足用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求，電壓和頻率是標(biāo)志電能質(zhì)量的兩個(gè)指標(biāo)，也是設(shè)備制造的基本參數(shù)。運(yùn)行電壓和頻率超過允許偏移值時(shí)，不僅要影響設(shè)備安全運(yùn)行，而且也可能要造成減產(chǎn)和廢品。除頻率和電壓外，電壓和電流波形也是電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。正弦波形畸變是由于三相不平衡負(fù)載，晶閘管或非線性原件等形成諧波所致，反過來它又影響用戶的正常運(yùn)行并對(duì)通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。（4） 經(jīng)濟(jì)。降低電力系統(tǒng)的投資和

15、運(yùn)行費(fèi)用，盡可能的節(jié)約有色金屬消耗量，銅鼓合理規(guī)劃和調(diào)整，減少電能損耗，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。1.1.5電力系統(tǒng)接地問題 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)是指電力系統(tǒng)中作為電源的發(fā)電機(jī)、變壓器的中性點(diǎn)，即指接成星形的發(fā)電機(jī)定子繞組的公共點(diǎn)或三相變壓器繞組的公共點(diǎn)。中性點(diǎn)接地方式對(duì)電力系統(tǒng)的方式對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行有很大的影響，特別是系統(tǒng)發(fā)生單相故障時(shí)有明顯影響。這是一個(gè)綜合性的技術(shù)問題。電工中的“地”的定義是不受入地電流的影響而保持著零電位的土地。電力設(shè)備導(dǎo)電部分和非導(dǎo)電部分與大地的人為連接稱為接地。埋入地下與土壤有良好接觸的金屬導(dǎo)體（角鋼、扁鋼、鋼管等）稱為接地體。連接接地體和電氣裝置接地部分的導(dǎo)線稱為接地引

16、線。接地裝置是接地體和接地引線的總稱。電氣設(shè)備需要接地的部分與大地的連接是靠接地裝置來實(shí)現(xiàn)的，按照不同的作用，接地可分為：1. 工作接地。為了保證電氣設(shè)備在正?；虬l(fā)生故障情況下可靠的工作而采取的接地稱為工作接地。工作接地一般都是通過電氣設(shè)備的中性點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的，所以又稱為電氣系統(tǒng)中性點(diǎn)接地。中性點(diǎn)是指線路首端電壓所連接的發(fā)電機(jī)、變壓器的三相繞組成星形接線時(shí)繞組的末端連接點(diǎn)。它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性及對(duì)通信線路的干擾等。(1)中性點(diǎn)直接接地，即直接于接地裝置連接。因入地電流大于500a，所以也稱大電流接地系統(tǒng)。供電可

17、靠性低。因這種系統(tǒng)一旦出現(xiàn)一相接地時(shí)，與直接接地的中性點(diǎn)形成了兩個(gè)接地點(diǎn)而構(gòu)成了短路回路，形成了很大的接地短路電流，為了防止損壞設(shè)備，必須迅速切除接地相甚至三相。但由于種方式過電壓較低，絕緣水平可以下降，減少了網(wǎng)絡(luò)造價(jià)，用于高壓和超高壓電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益顯著。高壓（110kv以上）用，而以其他措施來提高供電可靠性，只要系統(tǒng)中不將所有的中性點(diǎn)都接地，接地短路電流和工頻過電壓就可以減少到設(shè)備能承受的范圍內(nèi)。 (2)電源中心點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，由于小電阻的存在，使中性點(diǎn)對(duì)地電位較小，基本維持了原有的相電壓水平，從而抑制了電網(wǎng)過電壓，使變壓器絕緣水平要求降低，另一方面，由于中性點(diǎn)電阻的限流作用，使這種接地

18、系統(tǒng)接地電流比電源直接接地系統(tǒng)要略小，故對(duì)鄰近通信線路干擾減弱，同時(shí)又可以使蓄電保護(hù)裝備快速可靠動(dòng)作，迅速切除故障線路，啟動(dòng)系統(tǒng)備用電源投入裝置，恢復(fù)對(duì)重要負(fù)荷供電，提高了城市供電的可靠性。(3)中性點(diǎn)不接地，即電網(wǎng)的中性點(diǎn)與大地是絕緣。采用此方式，不構(gòu)成短路回路，接地電流不大，不必切除接地相，因此供電可靠性高。但這時(shí)非接地相的對(duì)地電壓卻升高為相電壓的倍，使電網(wǎng)的絕緣水平較中性點(diǎn)直接接電電網(wǎng)增高了20%30%，因此，在我國對(duì)凡接地電流不超過10a的35kv以下的電網(wǎng)通常采用中性點(diǎn)不接地方式。(4)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。隨系統(tǒng)擴(kuò)大，電網(wǎng)額定電壓升高，中性點(diǎn)接地電流增大了，發(fā)生瞬時(shí)接地的故障相難以

19、自動(dòng)熄弧，產(chǎn)生弧光接地過電壓威脅系統(tǒng)安全，這時(shí)宜采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧接地方式。消弧線圈時(shí)一個(gè)帶鐵芯的電抗線圈，外形好像一個(gè)單相變壓器。為避免磁飽和使線圈的電流與所加電壓成正比，并保持有效的消弧作用，鐵芯柱中留有很多間隙，間隙中填以絕緣板。線圈有若干個(gè)分接頭，以此可調(diào)整線圈匝數(shù)改變電感電流。消弧線圈的工作原理是當(dāng)接地電容電流超過允許值時(shí)，其電感電流對(duì)接地電容電流自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，保證接地電弧快速熄滅，以消除弧元間隙接地過電壓。對(duì)接地故障殘余電流不超過10a的63kv或35kv電網(wǎng)，可采用消弧線圈接地方式。2保護(hù)接地和保護(hù)接零保護(hù)接地的作用：將電氣設(shè)備金屬外殼、金屬構(gòu)件或互感器的二次側(cè)等接地，防備由于絕緣

20、損壞而使外殼帶危險(xiǎn)電壓，以保護(hù)工作人員在接觸時(shí)的安全，觸電分三類：與帶電部分直接接觸，包括帶感應(yīng)電，帶靜電和由于絕緣損壞使金屬部件帶電等。接地故障時(shí)，人處于接觸電壓和跨步電壓的危險(xiǎn)區(qū)。與帶電部分間隔在安全距離之內(nèi)。保護(hù)接零：在中性點(diǎn)直接接地的低壓電力網(wǎng)中，把電氣設(shè)備的外殼與接地中性點(diǎn)（也稱零線）直接連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人生安全的保護(hù)作用，稱為保護(hù)接零或簡稱接零。保護(hù)接地和保護(hù)接零保護(hù)接地，按國際gb4776，規(guī)定分it、tt、tn三種方式，保護(hù)接零是保護(hù)接地的一種。重復(fù)接地是接地零線的再接地。it接地方式。字母i為電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻接地，t為設(shè)備的金屬外殼接地，這種保護(hù)方式的實(shí)質(zhì)是通過降低接地

21、電阻，限制故障設(shè)備外殼的接地電壓。tt接地方式。第一個(gè)t表示電源中性點(diǎn)接地，第二個(gè)t是設(shè)備的金屬外殼接地，這種方式高壓系統(tǒng)普遍采用。在高壓電力網(wǎng)中，由于電壓高，接地電流大，外殼接地保護(hù)裝置將快速將故障切除。tn接地方式。又稱保護(hù)接地，t表示電源中性點(diǎn)接地，n表示零線（在低壓三相四線制系統(tǒng)中由于電源中性點(diǎn)接地，引出的中性點(diǎn)就處于零電位，故稱為零線，相應(yīng)的電源相線稱為火線，pe表示保護(hù)線）。a.tn-s系統(tǒng)(三相五線制)。字母s表示表示n與pe分開，工業(yè)用電設(shè)備通常是三相電（a、b、c），電流從電源流出，流過負(fù)載，再流回電源；構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)回路。abc三相是流出的電流，電流流回電源通過的是零線（n）

22、。設(shè)備中性點(diǎn)與n相連接，設(shè)備金屬外殼與pe相連接，其優(yōu)點(diǎn)是pe中沒有電流，故設(shè)備金屬外殼對(duì)地電位為零。主要用于數(shù)據(jù)處理，精密檢測(cè)，高層建筑的供電系統(tǒng)。b.tn-c系統(tǒng)（三相四線制）。字母c表示n與pe合并成pen,實(shí)際上是四線制供電方式。當(dāng)設(shè)備a、b、c三相負(fù)載完全平衡時(shí)，如電動(dòng)機(jī)負(fù)載，三相電流值相同。因?yàn)槿嚯娛墙涣麟?，并且每一相的相位角差?20，所以三相電流的矢量和為零。此時(shí)沒有電流流回電源，故不需要零線。設(shè)備中性點(diǎn)和金屬外殼都與n連接。由于n正常時(shí)流通三相不平衡電流和諧波電流，故設(shè)備金屬外殼正常對(duì)地帶有一定電壓，通常用于一般供電場所。c.tn-c-s系統(tǒng)。一部分n與pe合并，一部分n與

23、pe分開，是四線半制供電方式，應(yīng)用于環(huán)境較差的場所。當(dāng)n與pe分開后不允許在合并。tn接地方式，若設(shè)備發(fā)生碰殼故障，就形成火線、金屬外殼和n或pe（當(dāng)引自電源中性點(diǎn)時(shí)）的一個(gè)金屬閉合回路，短路電流較大，能夠保護(hù)裝置迅速非故障切除。3.防雷接地。針對(duì)防雷保護(hù)的需要而設(shè)置的接地。例如避雷針、避雷線、避雷器的接地。目的使雷電流順利導(dǎo)入地中，以防低雷電過電壓。1.2 開關(guān)設(shè)備在電力系統(tǒng)中的作用1.2.1 開關(guān)設(shè)備的定義 開關(guān)電器是一種重要的輸配電設(shè)備，它是電力系統(tǒng)及電力輸送系統(tǒng)中的控制和保護(hù)設(shè)備，凡是電能生產(chǎn)、傳輸、變換、供應(yīng)、分配和使用的場所都要使用開關(guān)電器設(shè)備。開關(guān)柜是金屬封閉開關(guān)設(shè)備的俗稱，主要

24、用于發(fā)電、輸電、配電及變電等電力系統(tǒng)的開關(guān)裝置，及與其有關(guān)的控制、測(cè)量、保護(hù)和調(diào)節(jié)裝置的組合，以及上述開關(guān)和裝置的內(nèi)部連接件，輔件外殼和支持件所組裝好的一種組合體統(tǒng)稱。1.2.2 開關(guān)設(shè)備在電力系統(tǒng)中的作用（1）控制 根據(jù)電網(wǎng)或其他電能電路運(yùn)行需要，把某部分設(shè)備或線路投入或退出運(yùn)行，即在正常負(fù)荷電流條件下，接通禍端來電路。（2）保護(hù) 當(dāng)電力線路或電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)將故障部分從電網(wǎng)快速切除，保障電網(wǎng)中的無故障部分繼續(xù)正常運(yùn)行。（3）隔離 退出運(yùn)行或需要進(jìn)行檢修的電力線路及設(shè)備從電網(wǎng)中切除后，還必須可靠的與電源隔離開來，使之與電源形成一個(gè)明顯的斷口，防止在誤操作和過電壓的情況之下接通電源，以保障設(shè)

25、備和檢修人員的安全。（4）接地 電力接線和電力設(shè)備在檢修之前，除斷開電源和隔離電源外，還要把三相短接接地，起作用一是對(duì)地泄放掉電力線路和電力設(shè)備上的殘留電荷；二是使電力線路和電力設(shè)備與地保持零電位，以防萬一突然來點(diǎn)造成人員傷亡事故。1.2.3 開關(guān)設(shè)備的分類1.按使用場合分為：戶內(nèi)，戶外2.按使用環(huán)境分為：一般環(huán)境用；特殊環(huán)境用（礦用、高原、船用，對(duì)于高原、高寒、重污穢地區(qū)，往往要求加大絕緣距離，如面板加寬至1000mm）3.按電壓等級(jí)分為：110kv及以上為高壓開關(guān)設(shè)備 335kv為中壓開關(guān)設(shè)備（習(xí)慣稱為高壓開關(guān)設(shè)備） ac1200v,dc1500v及以下為低壓開關(guān)設(shè)備4.按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為：屏

26、：正面全防護(hù)，其它五個(gè)面至少一個(gè)面不全防護(hù) 箱：六面防護(hù)，體積較小 柜：六面防護(hù)，體積較大 臺(tái)：現(xiàn)場控制用，遠(yuǎn)離設(shè)備 成套設(shè)備：多臺(tái)屏或柜并列安裝，成組使用成套設(shè)備主要有四大類產(chǎn)品：低壓成套開關(guān)設(shè)備、高壓開關(guān)柜、預(yù)裝式變電站和gis。在本文中我們主要探討有關(guān)高壓開關(guān)設(shè)備的問題。第二章 高壓開關(guān)柜的一般知識(shí)2.1 高壓開關(guān)柜概述21.1 高壓開關(guān)柜的定義高壓開關(guān)柜是3.640.5kv交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備的習(xí)稱。按電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)dl/t404-1997的定義，高壓開關(guān)柜是指由高壓斷路器、負(fù)荷開關(guān)、接觸器、高壓熔斷器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器及站用變壓器，以及控制、測(cè)量、保護(hù)、調(diào)節(jié)裝置、內(nèi)部連接件、

27、輔件、外殼和支持件等組成的成套配電裝置。這種裝置的內(nèi)部空間以空氣或復(fù)合絕緣材料作為介質(zhì)，用作接受和分配電網(wǎng)的三相電能。21.2 金屬封閉開關(guān)柜的分類1. 按柜體結(jié)構(gòu)，金屬封閉開關(guān)設(shè)備可分為三種類型：鎧裝式：主開關(guān)及其兩端的元件具有單獨(dú)的隔室，隔室由接地的金屬隔板構(gòu)成。隔板均滿足規(guī)定的防護(hù)等級(jí)要求。用金屬板的好處是當(dāng)柜內(nèi)發(fā)生內(nèi)部電弧故障時(shí)，可將故障電弧限制在產(chǎn)生的隔室內(nèi)，若電弧觸及金屬隔板，即被引入地內(nèi)。在相鄰隔室?guī)щ姇r(shí)，也可使主開關(guān)室不帶電，保證檢修人員安全。間隔式：設(shè)置與鎧裝式相同，但允許一個(gè)或多個(gè)隔板是非金屬材料制成，結(jié)構(gòu)比較緊湊。但用絕緣板，電弧可能燒穿絕緣隔板，進(jìn)入其他隔室甚至竄入其他

28、柜子，造成火燒連營。箱式：隔室的數(shù)目少于鎧裝式和間隔式，或隔板的防護(hù)等級(jí)達(dá)不到規(guī)定的要求。結(jié)構(gòu)比較簡單，成本低。2.按柜內(nèi)主要電器元件的特點(diǎn)分類(1)固定式（g） 柜內(nèi)所有的元件都是固定安裝的，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格較低。(2)移開式（y） 又叫手車式，柜內(nèi)主要電器元件（如斷路器、電壓互感器、避雷器等）安裝在可移動(dòng)的小車上，小車中電器與柜內(nèi)電路通過插入式觸頭連接。移開式開關(guān)柜由柜體和可移動(dòng)部分組成，根據(jù)小車所配置的主電器的不同，小車可分為斷路器小車、電壓互感器小車、隔離小車和計(jì)量小車等。移開式開關(guān)柜具有檢修方便、恢復(fù)供電時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)小車上的電器元件出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，可方便地將小車?yán)龉耋w進(jìn)行檢修，也

29、可以換上備用的小車，推入柜體內(nèi)繼續(xù)工作，大大縮短了線路的停電時(shí)間。移開式開關(guān)柜又分為落地式和中置式（z）兩種型式。落地式開關(guān)柜的小車本身落地，在地面上推入或拉出，中置式小車裝于柜子中部，小車的裝卸需要專用裝卸車。與落地式開關(guān)柜相比，中置式小車的推拉是在門封閉的情況下進(jìn)行的，給操作人員安全感。中置式開關(guān)柜的柜體下部分空間較大，使電纜的檢修和安裝方便，還可以安置電壓互感器和避雷器等，以充分利用空間。3. 按母線組數(shù)分類按開關(guān)柜的主接線形式，可分為橋式接線開關(guān)柜、單母線開關(guān)柜、雙母線開關(guān)柜、單母線分段開關(guān)柜、雙母線帶旁路母線開關(guān)柜、單母線分段帶旁路母線開關(guān)柜。4. 按主電器元件的種類分類(1) 通用

30、型高壓開關(guān)柜 以空氣為主絕緣介質(zhì)，主電器元件為斷路器的成套金屬封閉開關(guān)設(shè)備，即斷路器柜。(2) f-c回路開關(guān)柜 主電器元件采用高壓限流器-高壓接觸器組合電器。(3) 環(huán)網(wǎng)柜 主電器元件采用負(fù)荷開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器，它們常用于環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)，故通常稱為環(huán)網(wǎng)柜。5.按安裝場所分 戶內(nèi)式和戶外式。6.按柜內(nèi)主絕緣介質(zhì)分類 大氣絕緣和氣體絕緣柜。2.1.3 開關(guān)柜的型號(hào) 機(jī)電部于1983年制定了jb/dq4085開關(guān)柜型號(hào)編制辦法的部標(biāo)。自此以后開發(fā)的新產(chǎn)品按此規(guī)定編制型號(hào)，使型號(hào)管理走上科學(xué)化。 開關(guān)柜的型號(hào)有二種：一種叫產(chǎn)品型號(hào)，用字母來代表產(chǎn)品名稱、結(jié)構(gòu)特征、使用場所、設(shè)計(jì)順序號(hào)(由行

31、業(yè)歸口部門認(rèn)定頒發(fā))、額定電壓和改進(jìn)代號(hào)等表征。另一種叫全型號(hào)，由產(chǎn)品型號(hào)再后加具體規(guī)格、參數(shù)、環(huán)境特征代號(hào)等組成。 老系列高壓開關(guān)柜全型號(hào)的表示和含義如下： - 從左到右分別用代表上面的7個(gè)，這7個(gè)各代表的含義分別為： 產(chǎn)品名稱：高壓開關(guān)柜g；型式特征：固定式g，手車式c，半封閉式b，封閉式f；設(shè)計(jì)序號(hào)；改進(jìn)型a，防誤型f，計(jì)量用j；額定電壓kv；斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)：手力式s，電磁式d，彈簧式t；一次線路方案編號(hào)。新系列高壓開關(guān)柜全型號(hào)的表示和含義如下：- 從左到右分別用代表上面的7個(gè)，這7個(gè)各代表的含義分別為： 產(chǎn)品名稱：箱式x，間隔式j(luò)，鎧裝式k，環(huán)網(wǎng)h；型式特征：固定式g，移開式y(tǒng)；使用場

32、所：戶內(nèi)用n，戶外用w；設(shè)計(jì)系列序號(hào)；額定電壓kv；一次線路方案編號(hào)；斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)：電磁式d，彈簧式t。如xgn2-12(z)中各項(xiàng)代表的意義為：x-箱型高壓開關(guān)柜、g-固定、n-戶內(nèi)、2-設(shè)計(jì)序號(hào)、12-12kv、(z)-斷路器型號(hào)(真空)。2.1.4 開關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù)高壓開關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù)有以下幾項(xiàng)：1） 額定電壓；2） 額定絕緣水平：用1min工頻耐受電壓（有效值）和雷電沖擊耐受電壓（峰值）表示；3） 額定頻率；4） 額定電流：指柜內(nèi)母線的最大工作電流；5） 額定短時(shí)耐受電流：指柜內(nèi)母線及主回路的熱穩(wěn)定電流，應(yīng)同時(shí)指出“額定短路持續(xù)時(shí)間”通常為4s；6） 額定峰值耐受電流：指柜內(nèi)

33、母線及主回路的動(dòng)穩(wěn)態(tài)電流；7） 防護(hù)等級(jí)。配電柜的防護(hù)等級(jí)是用來描述配電柜的密封程度、防外物進(jìn)入配電柜的能力，用ipxx表示。 第一個(gè)x表示防止固體異物進(jìn)入配電柜內(nèi)部及防止人體觸及內(nèi)部的帶電部分的防護(hù)。分七級(jí)，用數(shù)字0、1、2、3、4、5、6表示。0：無防護(hù)；1:大于50mm的物體不能進(jìn)入配電柜；2：大于12mm的物體不能進(jìn)入配電柜；4：大于1mm的物體不能進(jìn)入配電柜；5：防塵；6：塵密。 第二個(gè)x表示防止液體異物進(jìn)入配電柜內(nèi)部達(dá)到有害程度的防護(hù)。分九級(jí)，用數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8表示。0：無防護(hù)；1：防滴水；2：防15傾角滴水；3：防60淋水；4：防任何方向的濺水；5：防噴水；

34、6：防海浪或強(qiáng)力噴水；7：防浸水；8：防潛水。 常用的防護(hù)等級(jí)有ip20、ip30、ip32、ip40、ip42、ip54、ip65等等。一般配電柜的防護(hù)等級(jí)不低于ip30，打開柜門后，配電柜內(nèi)部的防護(hù)等級(jí)要求達(dá)到ip20，防止觸摸；室外安裝的成套配電產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)要達(dá)到ip65或ip67。2.1.5 “五防”功能及其實(shí)現(xiàn) 1 五防功能：防止誤分誤合斷路器、負(fù)荷開關(guān)、接觸器（允許提示性）；防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)（如高壓開關(guān)柜內(nèi)的真空斷路器在工作合閘運(yùn)行時(shí)，無法退出小車斷路器的工作位置；高壓開關(guān)柜內(nèi)的真空斷路器小車在試驗(yàn)位置合閘后，小車斷路器無法進(jìn)入工作位置）；防止誤入帶電隔室(如高壓開關(guān)柜內(nèi)的

35、真空斷路器在合閘工作時(shí)，盤柜后門用接地刀上的機(jī)械與柜門閉鎖)；防止帶電掛接地線（高壓開關(guān)柜內(nèi)的真空斷路器在工作時(shí)合閘，合接地刀無法投入）；防止帶接地線送電（高壓開關(guān)柜內(nèi)的接地刀在合位時(shí)，小車斷路器無法進(jìn)合閘）。1.1 移開式高壓開關(guān)柜的連鎖要求1） 當(dāng)斷路器、負(fù)荷開關(guān)或接觸器處于分閘位置時(shí)，手車才可以抽出或插入。2） 只有當(dāng)手車處于工作位置、試驗(yàn)位置、斷開位置、接地位置、移開位置時(shí)，斷路器、負(fù)荷開關(guān)、接觸器才可以進(jìn)行分、合閘操作。3） 只有當(dāng)手車接地開關(guān)處于分閘位置時(shí)，手車才可以進(jìn)入到工作位置。4） 只有手車抽出到試驗(yàn)位置及以后時(shí)，接地開關(guān)才允許合閘。2五防功能的實(shí)現(xiàn) 對(duì)于屋外式配電裝置可以按

36、照不同的電氣主接線所要求的閉鎖條件。對(duì)隔離開關(guān)實(shí)現(xiàn)電氣閉鎖或電磁閉鎖，對(duì)柵欄的門亦可用電磁鎖來實(shí)現(xiàn)閉鎖。對(duì)于屋內(nèi)式的成套配電裝置必須具有以下功能：當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)，與斷路器聯(lián)動(dòng)的機(jī)械閉鎖擋塊推進(jìn)機(jī)構(gòu)上的連桿，使推進(jìn)螺桿無法轉(zhuǎn)動(dòng)，斷路器手動(dòng)不能拉出，反之，只有手車處于試驗(yàn)位置和工作位置時(shí)，斷路器才能合閘，在其他任何位置，機(jī)械閉鎖將提起上述推進(jìn)機(jī)構(gòu)連桿，該連桿抵位與斷路器聯(lián)動(dòng)的擋塊，使斷路器無法合閘。同時(shí)，與推進(jìn)機(jī)構(gòu)閉鎖的微動(dòng)開關(guān)也斷開合閘回路，實(shí)現(xiàn)電氣、機(jī)械雙重保護(hù)，保證了只有當(dāng)斷路器處于分閘位置是，手車才能在柜內(nèi)移動(dòng)。手車推進(jìn)機(jī)構(gòu)還與接地開關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)一起實(shí)現(xiàn)了防止帶電和接地開關(guān)以及在接地

37、狀態(tài)下和斷路器。當(dāng)手車進(jìn)入工作位置時(shí)，推進(jìn)機(jī)構(gòu)的擋桿抵住接地開關(guān)合閘機(jī)構(gòu)的簾板裝置，使簾板無法打開，接地開關(guān)不能合閘，反之，接地開關(guān)合閘后，簾板裝置擋板將阻擋手車進(jìn)入柜體，從而避免了接地狀態(tài)下合斷路器的可能性。手車遇到試驗(yàn)位置以后，接地的金屬隔板就自動(dòng)落下遮住帶電的靜觸頭部分，此時(shí)如拉出手車，進(jìn)入柜體檢修，也不會(huì)觸及帶電部分，有效地實(shí)現(xiàn)了“防止誤入帶電間隔”。第三章 高壓開關(guān)柜的一次、二次元器件知識(shí)3.1 電氣名詞解釋3.1.1 短路、短路電流、短路保護(hù)1.定義：短路1) 短路就是電源未經(jīng)過負(fù)載而直接由導(dǎo)線接通成閉合回路。短路電流是指不接用電器時(shí)的電流，相當(dāng)于直接找個(gè)導(dǎo)線把電池的正負(fù)相連接時(shí)的

38、電流。(通常這是一種嚴(yán)重而應(yīng)該盡可能避免電路的故障,會(huì)導(dǎo)致電路因電流過大而燒毀并發(fā)生火災(zāi)。)2) 在并聯(lián)電路中,用導(dǎo)線或開關(guān)直接將某電路元件或負(fù)載的兩端連接起來。(這是因需要并不會(huì)導(dǎo)致因電流過大而發(fā)生燒毀現(xiàn)象的安全連接,是一種局部或部分的短路。如用幾十只小燈泡串聯(lián)而成的節(jié)日小彩燈,為了延長它的使用壽命,當(dāng)其中某只燈絲斷開而損壞后,其內(nèi)部的特別結(jié)構(gòu)會(huì)自動(dòng)將其兩端連接而使其他小燈泡正常工作。)2.定義：短路電流電力系統(tǒng)在運(yùn)行中 ，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時(shí)流過的電流。其值可遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流 ，并 取決于短 路點(diǎn)距電源的電氣距離。例如，在發(fā)電機(jī)端發(fā)生短路時(shí)，流過發(fā)電

39、機(jī)的短路電流最大瞬時(shí)值可達(dá)額定電流的1015倍。大容量電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)數(shù)萬安。這會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響和后果。供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路時(shí),很大的短路電流會(huì)使電器設(shè)備過熱或受電動(dòng)力作用而遭到損壞,同時(shí)使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓大大降低,因而破壞了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用電設(shè)備的正常工作.為了消除或減輕短路的后果,就需要計(jì)算短路電流,以正確地選擇電器設(shè)備、設(shè)計(jì)繼電保護(hù)和選用限制短路電流的元件.3.1.2 過電流（過載），過電流長延時(shí)保護(hù)回路中的線纜和用電設(shè)備所能承受的電流是有限的，因?yàn)閜=ir，線纜和設(shè)備的電阻r是固定的，所以當(dāng)電流越大時(shí)，熱損耗p就成倍的地變大。如果線纜和設(shè)備的發(fā)熱超過它們的承受能力，線纜和設(shè)

40、備就會(huì)燒毀。如上例，短路發(fā)生時(shí)的電流極大，電纜會(huì)在極短的時(shí)間燒毀。但如果回路中的電流超過線纜或設(shè)備的安全設(shè)定值，又沒有大到短路電流那種程度，這種情況被稱為過電流或過載。當(dāng)過載發(fā)生時(shí)，線纜或設(shè)備的發(fā)熱超過安全設(shè)定值，這種發(fā)熱經(jīng)過長時(shí)間的積累也會(huì)將線纜或設(shè)備燒換毀。為了避免過載對(duì)線纜和設(shè)備的損害，回路中的斷路器大部分都具有過載保護(hù)功能。當(dāng)回路電流超過斷路器的過載保護(hù)設(shè)定值時(shí)，斷路器的脫扣器經(jīng)過一定時(shí)間的延時(shí)，就會(huì)使斷路器跳閘，斷路器的主觸點(diǎn)斷開，從而切斷回路中的電流。如果回路電流超過斷路器的過載保護(hù)設(shè)定值越多，那么，斷路器的脫扣器經(jīng)過更短的時(shí)間延時(shí)就使斷路器跳閘，這被稱為反時(shí)限。例如，斷路器的過載

41、設(shè)定值為100a，回路中的實(shí)際電流為120a，那么斷路器可能經(jīng)過10分鐘跳閘；如果回路中的電流為150a，那么斷路器可能經(jīng)過3分鐘就跳閘。3.2 高壓一次元件一次設(shè)備是指直接用于生產(chǎn)、輸送和分配電能的生產(chǎn)過程的高壓電氣設(shè)備。它包括發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、自動(dòng)開關(guān)、接觸器、刀開關(guān)、母線、輸電線路、電力電纜、電抗器、電動(dòng)機(jī)等。由一次設(shè)備相互連接，構(gòu)成發(fā)電、輸電、配電或進(jìn)行其他生產(chǎn)過程的電氣回路稱為一次回路或一次接線系統(tǒng)。高壓開關(guān)柜內(nèi)的一次電器元件類型較多，同一類型的電器元件品種也多，且型式多樣，在選用開關(guān)柜一次電器元件時(shí)，要綜合考慮開關(guān)柜的性能要求、結(jié)構(gòu)與安裝布置、操作維護(hù)、通用性和電器

42、元件的技術(shù)條件、性能參數(shù)、外形與安裝尺寸等因素。一次電路功能：傳遞能量，正常分合，故障分?jǐn)?，電能變換 組成：一次元件，母線 特點(diǎn)：高電壓，大電流一次元件包括：斷路器，負(fù)荷開關(guān)，隔離開關(guān)，熔斷器，儀用互感器，避雷器等。3.2.1 高壓斷路器高壓斷路器可用來自動(dòng)斷開電網(wǎng)中的短路故障，也能執(zhí)行其它開斷與閉合電路的任務(wù)。系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流很大，開斷時(shí)在觸頭之間產(chǎn)生強(qiáng)大電弧，因此在結(jié)構(gòu)上需要專門的滅弧裝置。（1）斷路器的保護(hù) 斷路器可以有四種保護(hù)，分別為： 過載長延時(shí)保護(hù)，用字母l表示； 短路短延時(shí)保護(hù)，用字母s表示； 短路瞬時(shí)動(dòng)作保護(hù)，用字母i表示； 接地保護(hù)，用字母g表示。 所有的斷路器

43、都有短路瞬時(shí)保護(hù)，其它為可選項(xiàng)。如果一個(gè)斷路器同時(shí)有過載長延時(shí)保護(hù)、短路瞬動(dòng)保護(hù)，就稱斷路器具有二段保護(hù)；如果在二段保護(hù)基礎(chǔ)上增加短路短延時(shí)保護(hù)，就稱斷路器具有三段保護(hù)；如果在三段保護(hù)的基礎(chǔ)上增加接地保護(hù)，就稱斷路器具有四段保護(hù)。大部分的斷路器都是二段保護(hù)，作為進(jìn)線的總斷路器一般具有三段保護(hù)。 例如：一個(gè)額定電流1000a的斷路器，具有四段保護(hù)。過載長延時(shí)保護(hù)整定在1000a；短路短延時(shí)保護(hù)整定在8000a，延時(shí)時(shí)間為400ms；短路瞬動(dòng)保護(hù)整定在12000a；接地保護(hù)整定在100a，動(dòng)作延時(shí)200ms。當(dāng)回路中的電流在1000a以下時(shí)，斷路器可以長期正常工作；當(dāng)回路中的電流在10008000

44、a之間時(shí)，就是過載發(fā)生了，斷路器會(huì)延時(shí)一段時(shí)間跳閘，電流越大，延時(shí)的時(shí)間越短，時(shí)間從數(shù)十分鐘到幾秒鐘（按其特性曲線動(dòng)作）；當(dāng)回路中的電流在800012000a之間時(shí)，就是短路但延時(shí)動(dòng)作，斷路器會(huì)在延時(shí)400ms（事先已設(shè)定）后立即跳閘；當(dāng)回路中的電流在12000a以上時(shí)，就是短路瞬時(shí)動(dòng)作，斷路器會(huì)立即跳閘，所用的時(shí)間只有大約1020ms。如果線路中有電流泄漏，并且超過了100a，那么斷路器會(huì)在200ms（事先已設(shè)定）后立即跳閘。（2）斷路器的三個(gè)工作狀態(tài)（合閘、分閘、跳閘）合閘：轉(zhuǎn)換開關(guān)kk轉(zhuǎn)至合閘位置，kk5-8導(dǎo)通，中間繼電器(放跳繼電器)tbj得電，開關(guān)tbj閉合，行程開關(guān)lk在電動(dòng)機(jī)儲(chǔ)

45、能結(jié)束時(shí)閉合，合閘線圈hq得電，斷路器自動(dòng)合閘，行程開關(guān)dl常開觸點(diǎn)閉合，合閘指示燈亮起，dl常閉觸點(diǎn)斷開，跳閘指示燈熄滅。分閘：有2種情況引起斷路器跳閘一是計(jì)量柜中電力定量器的輔助觸點(diǎn)1zj由于電能量超過設(shè)定值時(shí)閉合，斷路器跳閘繼電器tq得電，斷路器自動(dòng)跳閘。二是轉(zhuǎn)換開關(guān)kk旋至跳閘狀態(tài)，kk6-7導(dǎo)通，tq得電，斷路器自動(dòng)跳閘。跳閘：當(dāng)信號(hào)小母線發(fā)出事故信號(hào)時(shí)，kk狀態(tài)開關(guān)處于合閘狀態(tài)時(shí)，kk1-3,kk17-19同時(shí)導(dǎo)通，斷路器自動(dòng)跳閘。（3）高壓斷路器的種類高壓斷路器的分類方法很多較多，例如：按開斷電流的性質(zhì)不同可分為交流斷路器和直流斷路器；就環(huán)境條件不同可分為戶內(nèi)式和戶外式斷路器；就

46、動(dòng)作時(shí)間不同可分為三周波斷路器、二周波斷路器、一周波斷路器或同步斷路器；就力學(xué)性能或機(jī)械壽命不同可分為一般操作斷路器與頻繁操作斷路器；就滅弧方式不同又可以分為以下類型的斷路器：少油斷路器的油量很少（一般只有幾千克），其油只作為滅弧介質(zhì)。一般335kv戶內(nèi)配電裝置中廣泛采用少油斷路器，sn10-10型少油斷路器是我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)、推廣應(yīng)用的一種新型少油斷路器，此斷路器可配用cd型電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)或ct型彈簧儲(chǔ)能操動(dòng)機(jī)構(gòu)。多油斷路器的油量多，其油一方面作為滅弧介質(zhì)，另一方面又作為相對(duì)地（外殼）甚至作為相與相之間的絕緣介質(zhì)。多油斷路器的主要缺點(diǎn)是：動(dòng)作速度較慢，鋼材及油用量大，體積龐大，笨重，有起火和爆炸的

47、危險(xiǎn)等，已逐漸為少油斷路器所取代。但在電壓較低時(shí)，由于其結(jié)構(gòu)簡單，外殼不帶電，戶外裝置安裝費(fèi)用也較少，所以在635kv的電力網(wǎng)中仍被采用。真空斷路器是利用“真空”滅弧的一種斷路器，其觸頭裝在真空滅弧室內(nèi)。由于真空中不存在氣體游離問題，所以這種斷路器的觸頭斷開時(shí)電弧很難發(fā)生。但是在實(shí)際的感性負(fù)荷電路中，滅弧速度過快，瞬間切斷電流i，將使di/dt極大，從而使電路出現(xiàn)極高的過電壓（由u=ldi/dt可知），這對(duì)電力系統(tǒng)是十分不利的。因此，這“真空”不宜是絕對(duì)的真空，實(shí)際上能在觸頭斷開時(shí)因高電場發(fā)射和熱電發(fā)射產(chǎn)生一點(diǎn)電弧，這電弧稱為“真空電弧”，它能在電流第一次過零時(shí)熄滅。 這樣，燃弧時(shí)間既短（至多

48、半個(gè)周期），又不至產(chǎn)生很高的過電壓。真空斷路器的優(yōu)點(diǎn)：滅弧能力強(qiáng)，燃弧及全分?jǐn)鄷r(shí)間均短；開斷能力強(qiáng)，滅弧后介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)快；觸頭電侵蝕小，電器壽命長；觸頭開距小，操作功率小，機(jī)械壽命長；適宜于頻繁操作和快速切斷負(fù)載電路；體積小、重量較輕,結(jié)構(gòu)簡單，真空滅弧室和觸頭無需檢修；對(duì)環(huán)境污染小，不生成污染環(huán)境物質(zhì)，無易燃易爆介質(zhì)，無爆炸及火災(zāi)危險(xiǎn)，也無嚴(yán)重噪聲等。其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，并易產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓。有兩種結(jié)構(gòu)形式：落地式和懸掛式。落地式真空斷路器以絕緣支撐將真空滅弧室支持在上方，將操動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在下方的基座上，上下兩部分通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接。其優(yōu)點(diǎn)是：操作人員觀察、更換滅弧室均很方便；傳動(dòng)效率高（分、合閘

49、操作時(shí)直上、直下，傳動(dòng)環(huán)節(jié)少，摩擦?。徽w重心較低，穩(wěn)定性好，操作時(shí)振動(dòng)小；縱深尺寸小，重量小，出入開關(guān)柜方便；戶內(nèi)戶外產(chǎn)品互換性較好。其缺點(diǎn)是總體高度大，檢修尤其是帶電檢修時(shí)困難。懸掛式真空斷路器宜用于手車式開關(guān)柜，其操動(dòng)機(jī)構(gòu)與高壓隔離，便于檢修。其缺點(diǎn)是縱深尺寸大，耗用鋼材多，重量大，絕緣子要承受彎曲力，操動(dòng)時(shí)振動(dòng)大，傳動(dòng)效率不高。通常用于戶內(nèi)式中壓電壓產(chǎn)品。斷路器：在滅弧室吹弧過程中，作為熄弧和絕緣介質(zhì)的氣體不排向大氣，只在封閉系統(tǒng)中循環(huán)使用。此斷路器的結(jié)構(gòu)按其滅弧方式分，有雙壓式和單壓式兩類。雙壓式具有兩個(gè)氣壓系統(tǒng)，壓力低的作為絕緣，壓力高的作為滅弧。單壓式只有一個(gè)氣壓系統(tǒng)，滅弧時(shí)，

50、的氣流靠壓氣活塞產(chǎn)生。單壓式結(jié)構(gòu)簡單，我國現(xiàn)在生產(chǎn)的ln1、ln2型斷路器均為單壓式。特點(diǎn)：六氟化硫氣體是無毒、無臭、不燃燒的惰性氣體，能在弧區(qū)的游離氣體中吸附自由電子，加強(qiáng)復(fù)合，具有優(yōu)良的絕緣特性及滅弧能力。與普通空氣相比，其絕緣能力高兩倍以上，滅弧能力則高近百倍，因此可以大大減小斷路器尺寸，增大斷流能力。另外，六氟化硫被電弧分解后不產(chǎn)生碳化物，本身不會(huì)變質(zhì)，可以重復(fù)使用。這種斷路器具有滅弧室斷口耐壓強(qiáng)度高，開斷容量大，性能好，電器壽命長（約10年無需檢修），無噪音公害，無火災(zāi)危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是對(duì)結(jié)構(gòu)的密封性、元件加工精度及六氟化硫氣體質(zhì)量的要求很高，因而造價(jià)較高，維護(hù)較困難。斷路器主要用于

51、需頻繁操作及有易燃易爆危險(xiǎn)的場所，特別是廣泛用作封閉式組合電器。斷路器配用cd10等型電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)或ct17等型彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。（4） 斷路器操作機(jī)構(gòu)的選用在電力網(wǎng)中，斷路器是各電壓等級(jí)開關(guān)的重要組成部件，其分、合閘的靈敏及可靠性決定各級(jí)用電設(shè)備能否安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 斷路器配制操作機(jī)構(gòu)的基本情況 斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)是用來進(jìn)行合閘、跳閘和維持其閉合狀態(tài)的傳動(dòng)裝置，設(shè)置于斷路器近旁的操作箱內(nèi)。斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)由合閘機(jī)構(gòu)、分閘機(jī)構(gòu)后合和維持機(jī)構(gòu)組成。合閘機(jī)構(gòu)。合閘機(jī)構(gòu)由合閘電磁鐵及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，電磁鐵使斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能，以完成合閘動(dòng)作。分閘機(jī)構(gòu)。分閘機(jī)構(gòu)由分閘電磁鐵及脫扣機(jī)構(gòu)組成，使斷路器在跳閘彈簧作用

52、下跳閘。維持機(jī)構(gòu)。維持結(jié)構(gòu)使斷路器保持在合閘狀態(tài)。斷路器是通過操作機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)部件，改變力的方向和作用點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)目的，其能量來源一般有電力和人力兩種，除手動(dòng)機(jī)構(gòu)外，如電磁機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)均為依靠電力所做的功，依靠瞬間的能量釋放來實(shí)現(xiàn)斷路器的動(dòng)作。從農(nóng)網(wǎng)改造中所使用的新設(shè)備來看，雖然部件有新改進(jìn)，但仍無重大突破，仍存在著動(dòng)作環(huán)節(jié)太多，動(dòng)靜潤滑等方面而造成機(jī)構(gòu)效率的問題，同時(shí)又可能磨損和損壞部件，因此機(jī)構(gòu)的故障率較高。 根據(jù)近年來的實(shí)踐和現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在斷路器的各種故障中，機(jī)構(gòu)操作為首位，約為八成，而這些機(jī)構(gòu)故障中，操作機(jī)構(gòu)故障又占絕大部分。究其原因主要是因?yàn)椴僮鳈C(jī)構(gòu)處于靜態(tài)

53、運(yùn)行狀態(tài)，其各活動(dòng)環(huán)節(jié)工作狀態(tài)無法監(jiān)視，隱患無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，特別是室外設(shè)備，由于受環(huán)境條件的影響，更易出現(xiàn)故障，所以操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，零部件采用新材料、新工藝及提高加工精度等，是今后消除存在缺陷的一個(gè)長期任務(wù)。 操作機(jī)構(gòu)應(yīng)具備的基本要求 由于斷咱器能否有效而可靠的動(dòng)作，較大程度上取決于操作機(jī)構(gòu)的性能和質(zhì)量，所以根據(jù)斷路器的不同，其配備的操作機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足所需性質(zhì)和其可靠性，主要有以下幾點(diǎn)： 1）操作機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的合閘功能在實(shí)際工作當(dāng)中，操作機(jī)構(gòu)的能量不會(huì)保持在額定值，而是在一定范圍內(nèi)變化。按原部頒規(guī)程要求，其下限值為額定值的80%-85%，上限值為額定值的110%，也就是說，操作機(jī)構(gòu)在下限值時(shí)，能

54、夠關(guān)合生、短路電流，而上限值時(shí)，不應(yīng)由于操作力過大而損壞相關(guān)部件。2）應(yīng)具有保持合閘功能當(dāng)操作命令持續(xù)時(shí)間短，操作功能配合短時(shí)，應(yīng)有保持合閘機(jī)構(gòu)，以保證合閘命令和操作功能消失后，斷路器仍保持在合閘位置。3）具有較短的分閘時(shí)間 其合閘時(shí)間快慢應(yīng)于操作者的動(dòng)作快慢及下達(dá)命令時(shí)間長短無關(guān)，至少要求分閘速度不致電弧重燃，即盡可能地縮短分閘時(shí)間，以減少短路故障存在的時(shí)間，以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，達(dá)到盡可能減小故障范圍。要有防跳躍裝置為了避免斷路器合閘后出現(xiàn)連續(xù)多次合分現(xiàn)象，要采用機(jī)械的或電的方法，使斷路器分閘后不能任意分、合，以減少無謂的動(dòng)作。要有聯(lián)動(dòng)裝置操作機(jī)構(gòu)中有了聯(lián)動(dòng)裝置，才能保證路路器可靠性，才

55、能使斷路器處于一種狀態(tài)時(shí)，有因操作機(jī)構(gòu)誤動(dòng)而受影響，一般操作機(jī)構(gòu)應(yīng)有分閘位置聯(lián)鎖；低氣壓與高氣壓聯(lián)鎖；彈簧機(jī)構(gòu)中的位置聯(lián)鎖等 斷路器選用操作機(jī)構(gòu)的原則：比較以上各類操作機(jī)構(gòu)來看，其性能各異，但從運(yùn)行可靠性要求考慮，電動(dòng)儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)是發(fā)展方向，適用于中壓斷路器，特別適用于小容量配電系統(tǒng)的斷路器。氣動(dòng)機(jī)構(gòu)適用于中壓、高壓和超高壓操作斷路器。氣動(dòng)操作機(jī)構(gòu)逐步淘汰。對(duì)于改造的變電站，還應(yīng)看原有的交直流電源容量和對(duì)斷路器的特性及可靠性的要求，來提出選用方案。對(duì)于新建站，就按設(shè)計(jì)要求和實(shí)際中對(duì)斷路器所賦于任務(wù)的重要程度，而對(duì)斷路器特性要求要求及各種情況來綜合考慮后作出選擇。 來源: 綜上所述，在選用操作機(jī)

56、構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡可能在本單位的相同電壓等級(jí)斷路器中選配同類斷路器，同時(shí)應(yīng)選機(jī)構(gòu)經(jīng)優(yōu)化的、動(dòng)作靈活可靠，具有發(fā)展方向的產(chǎn)品作為斷路器附件。機(jī)構(gòu)操作能源種類較多，能源的可靠與否，直接影響斷路器操作后電網(wǎng)的安全運(yùn)行，因此，應(yīng)先選擇容量足大且安全可靠的電源。3.2.2 隔離開關(guān)隔離開關(guān)廠和變電所的電氣主接線中使用量最多的一種高壓電器，為斷路器的3-4倍。在分位置時(shí)，觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開標(biāo)志；在合位置時(shí)，能承載正常線路條件下的電流及在規(guī)定時(shí)間內(nèi)異常條件（例如短路）下的電流的開關(guān)。作用：一.隔離電源，通過手動(dòng)控制方式，因?yàn)楦綦x開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，因此不允許帶負(fù)荷操作。遵循先通后斷的原則

57、，不能帶負(fù)荷分合，只能在斷路器分合后建立起可靠的絕緣間隙，保證檢修安全。二.倒閘操作，在等電位情況下，將雙母線制電路中的電氣設(shè)備或供電線路從一組母線切換到另一組母線上。三.用以開合小電流電路。因沒有專門的滅弧裝置，所以只能接通和斷開只有電壓沒有負(fù)荷電流的電流，如電壓互感器，避雷器，無負(fù)荷母線等激磁電流不超過2a的無負(fù)荷變壓器以及電容電流不超過5a的空載線路,這些電流小,不易產(chǎn)生很大的電弧。四接地刀閘互鎖實(shí)現(xiàn)接地操作。將隔離開關(guān)與與接地閘刀連接，可方便、可靠地實(shí)現(xiàn)接地操作：先斷開隔離開關(guān)，后閉合接地刀閘；先斷開接地刀閘，后閉合隔離開關(guān)。3.2.3 負(fù)荷開關(guān)負(fù)荷開關(guān)是一種帶有簡單滅弧室裝置的小開斷容量的開關(guān)電器，專門用于開斷和閉合電路中的負(fù)載電流或一定范圍的過