高壓知識(shí)學(xué)習(xí)

1、第二部分 企業(yè)產(chǎn)品第一節(jié) 高壓電器基本知識(shí)1 高壓電器及其在電力系統(tǒng)中作用1.1電力系統(tǒng)概述 電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要部門之一，它既為現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代國(guó)防提供必不可少的動(dòng)力，又和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關(guān)系。電力是工業(yè)的先行。電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他的工業(yè)部門，整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)才能不斷前進(jìn)。 據(jù)記載，世界上第一個(gè)發(fā)電廠是于1882年在美國(guó)紐約市建立的，機(jī)組容量只有30千瓦。此后，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電力工業(yè)有了迅速的發(fā)展，特別是近二、三十年發(fā)展得更快。 我國(guó)具有極其豐富的能源資源。據(jù)最新調(diào)查，全國(guó)水能資源的蘊(yùn)藏量為68000萬千瓦（其中可開發(fā)利用的約為370

2、00萬千瓦），居世界首位。此外，煤、石油、天然氣等資源也很豐富。這些優(yōu)越的自然條件為我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是，我國(guó)的電力工業(yè)與世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有相當(dāng)大的差距，按每人平均的用電量來說還是相當(dāng)落后的，即使從國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)來看，也未能很好地起到先行工業(yè)的作用，不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的需要。所以，必須充分開發(fā)利用我國(guó)豐富的能源資源、大力加速電力工業(yè)的建設(shè)，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)代化而做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 在電力工業(yè)發(fā)展的初期，發(fā)電廠都建設(shè)在用戶附近，規(guī)模很小，而且是孤立運(yùn)行的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，用戶的用電量和發(fā)電廠的容量都在不斷增大。由于電能生產(chǎn)是一種能量形態(tài)的轉(zhuǎn)換。

3、發(fā)電廠必須建設(shè)在動(dòng)力資源所在地，而蘊(yùn)藏動(dòng)力資源的地區(qū)與電能用戶之間又往往具有一定距離。例如，水能資源集中在河流落差較大的偏僻地區(qū)，熱能資源則集中在盛產(chǎn)煤、石油、天然氣的礦區(qū)；而大城市、大工業(yè)中心等用電部門則由于原材料供應(yīng)、產(chǎn)品協(xié)作配套、運(yùn)輸、銷售、農(nóng)副產(chǎn)品供應(yīng)等原因以及各種地理、歷史條件的限制，往往與動(dòng)力資源所在地相距較遠(yuǎn)為此就必須架設(shè)輸電線路將電能送往負(fù)荷中心。同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)大容量、遠(yuǎn)距離輸送電能，還必須建設(shè)升壓變電所和架設(shè)超高壓輸電線路。而當(dāng)電能輸送到負(fù)荷中心后。則必須經(jīng)過降壓變電所降壓，再經(jīng)過配電線路。才能向各類用戶供電。 隨著生產(chǎn)的發(fā)展和用電量的增加，發(fā)電廠、輸電線路、配電線路、升壓變電

4、所、降壓變電所等的數(shù)目都將不斷增加。當(dāng)把一個(gè)個(gè)地理上分散在各處、孤立運(yùn)行的發(fā)電廠通過輸電線路、變電所等而相互連接形成一個(gè)“電”的整體以供給用戶用電時(shí)。就形成了現(xiàn)代的電力系統(tǒng)。換句話說，電力系統(tǒng)就是指由發(fā)電廠、變電所、輸配電線路直到用戶等在電氣上相互連接的這種整體。它包括了從發(fā)電輸電、配電直到用電這樣一個(gè)全過程。另外，還把由輸配電線路以及由它所聯(lián)系起來的各類變電所總稱為電力網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱電網(wǎng)）。所以，電力系統(tǒng)也可以看作是由各類發(fā)電廠和電力網(wǎng)以及用戶所組成的。 圖11是高壓電力系統(tǒng)的一個(gè)例子，它具有較大容量的水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠和熱電廠。圖中的水力發(fā)電廠由于容量較大、輸電距離較遠(yuǎn)，所以把電壓升高到2

5、20千伏后經(jīng)線路送出?；鹆Πl(fā)電廠的電壓經(jīng)升壓至110千伏后由線路把電能送到變電所3，并通過線路與110千伏電網(wǎng)相聯(lián)。所謂熱電廠是指裝有供熱式汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電廠，它除了發(fā)電外，還兼向附近的工廠供熱，這樣做可以提高熱能利用效率。由于它要兼供熱，所以總是把熱電廠建在用戶附近，它除了用10千伏電壓供給附近地區(qū)用電外，還通過升壓變壓器與110千伏電網(wǎng)相聯(lián)以進(jìn)行功率交換。圖中由變電所1、變電所2、變電所3、變電所4、火力發(fā)電廠1、火力發(fā)電廠2、水力發(fā)電廠、熱電廠以及高壓線路所構(gòu)成的110千伏環(huán)形電力網(wǎng)是本系統(tǒng)的主要電力網(wǎng)，它是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的核心部分。圖11 高壓電力系統(tǒng)示例1.2高壓電器在電力系統(tǒng)中

6、的作用高壓電器，廣義而言，是指額定電壓在3000V及以上的高壓電網(wǎng)中用來實(shí)現(xiàn)切合、保護(hù)、控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量功能的各種電器設(shè)備的統(tǒng)稱。參照?qǐng)D1.2l分述主要高壓電器設(shè)備的各自的功能如下：1 斷路器縮寫為CB。能開斷、關(guān)合、承載運(yùn)行線路的正常電流，也能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)承載、關(guān)合開斷規(guī)定的異常電流（如短路電流）的開關(guān)，稱斷路器。利用CB的操作能改變電網(wǎng)運(yùn)行方式、給某條線路送電或停電；利用CB的快速切除故障電流的功能來保護(hù)電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器等電器設(shè)備免遭短路電流的損害。2 負(fù)荷開關(guān)縮寫為L(zhǎng)S。能關(guān)合、開斷及承載運(yùn)行線路的正常電流（包括規(guī)定的過載電流），也能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)承載規(guī)定的異常電流（如

7、額定短路電流）的開關(guān)，叫負(fù)荷開關(guān)。LS不具備切短路電流的能力。3 熔斷器縮寫為F。能承載運(yùn)行線路正常電流（包括規(guī)定的過載電流）。也能快速斷開收障線路的電器，稱熔斷器。它常與負(fù)荷開關(guān)配合使用，在故障電流較小的線路中替代價(jià)格較貴的斷路器使用。4 隔離開關(guān)縮寫為DS。在分閘位置時(shí)，觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開斷口；在合閘位置時(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)，叫隔離開關(guān)。它的首要功能是隔離，通過斷開的DS（并將兩端或一端接地開關(guān)接地），使CB與電源隔離、確保CB檢修區(qū)處于安全的地電位。正常情況下DS不要求開斷電流，但在一些特殊情況下如倒母線操

8、作時(shí)，要求這類DS具有切母線環(huán)流的功能；當(dāng)電壓互感器需從電網(wǎng)上脫離檢修時(shí)，通常要求操作的DS具有可靠的切、合小電容電流或小電感電流的功能。5 接地開關(guān)-縮寫為ES。用以檢修設(shè)備時(shí)把被檢修設(shè)備可靠接地，保證檢修人員和設(shè)備絕對(duì)安全；在合閘位置時(shí)，能承載在規(guī)定時(shí)間內(nèi)異常條件（例如短路）下的電流的開關(guān)，叫接地開關(guān)。6 電流互感器縮寫為CT。用以傳遞電流信息供給測(cè)量?jī)x器、儀表、保護(hù)或控制裝置的電器。稱為電流互感器。通過它將高壓大電流變換成低壓小電流，進(jìn)行線路工作電流測(cè)試并已當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)由它傳遞給二次保護(hù)系統(tǒng)，再由二次保護(hù)系統(tǒng)向CB發(fā)出分閘命令。7 電壓互感器縮寫為PT。它是一種傳遞電壓信息供給測(cè)

9、量?jī)x器、儀表、保護(hù)或控制裝置的電器。稱為電壓互感器。通過它將電網(wǎng)高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓，供電網(wǎng)測(cè)量電壓與電網(wǎng)保護(hù)用。8 避雷器縮寫為L(zhǎng)A。它是一種過電壓限制器。當(dāng)電網(wǎng)因受雷擊或開關(guān)操作而出現(xiàn)過電壓時(shí)，避雷器兩端子問的電壓不超過規(guī)定值。使電氣設(shè)備免受過電壓損壞；還不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。9 電抗器縮寫為L(zhǎng)。它是一種純電感性的電器，由于它的電感被電力系統(tǒng)使用。這種電器叫電抗器。串聯(lián)于回路中的電抗器用來限制系統(tǒng)故障時(shí)的電流或?qū)Σ⒙?lián)線路進(jìn)行負(fù)載分配。并聯(lián)于回路中的電抗器用來補(bǔ)償系統(tǒng)的無功功率，以限制過電壓。10 電阻器縮寫為R。它是一種純電阻性的電器，由于它的電阻被電力系統(tǒng)使用。這種電器叫電阻器。它與熔斷器

10、配合使用，用來限制短路電流。 圖12表示一發(fā)電廠向用戶輸電用的變電所原理接線圖。變電所的母線M可以由發(fā)電機(jī)G供電，也可以在發(fā)電機(jī)停止工作時(shí)由電力系統(tǒng)供電。從此圖可以粗略地看到高壓電器在電力系統(tǒng)中所處的地位和作用。 斷路器CB1, CB2和CB4分別用來在正常工作時(shí)將發(fā)電機(jī)G、變壓器TR1和TR2接到母線M上或從M上斷開。同時(shí)CB1用來當(dāng)母線M以及接到其上的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)開斷電路，以免發(fā)電機(jī)G遭到損壞。CB2用來當(dāng)輸電線1或變壓器TR1本身發(fā)生故障時(shí)開斷電路；CB4用來當(dāng)輸電線2或變壓器TR2本身發(fā)生故障時(shí)開斷電路，以免它們?cè)獾綋p壞；CB3用來在正常工作時(shí)，關(guān)合和開斷變壓器TR1右側(cè)電路以及當(dāng)變

11、壓器TR1本身發(fā)生故障時(shí)，使之和輸電線1斷開。 隔離開關(guān)DS1用來當(dāng)檢修發(fā)電機(jī)G和斷路器CB1時(shí)使之與母線M隔離，或者當(dāng)檢修母線M時(shí)，使之與發(fā)電機(jī)G隔離。DS2和DS3用來當(dāng)檢修斷路器CB2，CB3或變壓器TR1時(shí)，使之與母線M及電力系統(tǒng)隔離。DS4用來當(dāng)檢修斷路器CB1或變壓器TR2時(shí)，使之與母線M隔離。DS4和DS5分別用來當(dāng)檢修電壓互感器TV或避雷器LA時(shí)使之與母線M隔離。 負(fù)荷開關(guān)LS和熔斷器F配合起來，用以代替斷路器完成對(duì)變壓器和輸電線3的各種操作和保護(hù)。前者擔(dān)任在正常工作時(shí)的關(guān)合和開斷電路，后者擔(dān)任在發(fā)生過載或短路時(shí)開斷電路。 電抗器用來限制當(dāng)變壓器或輸電線2發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的短路電

12、流，以減輕斷路器、變壓器和輸電線2的工作條件。它在高壓線路中不是必需的，只有當(dāng)短路電流過大使有關(guān)的設(shè)備不能承受時(shí)才裝設(shè)。 避雷器用來限制由于雷電波沿輸電線侵入時(shí)，不使母線M上的電壓過分升高，以免接到母線M上的電氣設(shè)備遭到損壞。電流互感器用來測(cè)量流過發(fā)電視G出線端的電流，以供電給電流表進(jìn)行計(jì)量；或供電給繼電器，使之當(dāng)線路發(fā)生過載或短路時(shí)發(fā)出信號(hào)，由二次繼保系統(tǒng)發(fā)出命令令斷路器開斷電路。電壓互感器用來測(cè)量加在母線M上的電壓，以供電給電壓表V進(jìn)行計(jì)量；或供電給繼電器，使之當(dāng)母線M上電壓降低到規(guī)定值以下時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或令接到母線M上的所有斷路器開斷。 2電力系統(tǒng)對(duì)高壓電器的主要要求 電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀

13、態(tài)和負(fù)載性質(zhì)是多種多樣的，作為用來實(shí)現(xiàn)切合、保護(hù)、控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量功能的高壓電器設(shè)備，要保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，對(duì)它的要求也是多方面的。另外，高壓電器所處場(chǎng)所的自然環(huán)境變化也會(huì)對(duì)斷路器的工作性能產(chǎn)生影響。因此應(yīng)該全面考慮這些要求。歸納起來，對(duì)高壓電器的要求，大致可以分為下述幾個(gè)方面。 2.1一般電氣性能方面 高壓電器長(zhǎng)期在電網(wǎng)中使用時(shí)，就應(yīng)能夠耐受各種電壓、電流的作用而不致?lián)p壞。 1）電壓方面 高壓電器在規(guī)定的正常使用和性能條件下，能夠連續(xù)運(yùn)行的最高電壓稱為額定電壓。根據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，高壓電器的額定電壓分為3.6，7.2， 12， 40.5，72. 5，126，252，363，550 k

14、V。 絕大部分高壓電器工作時(shí)還應(yīng)耐受高于額定電壓的各種過電壓作用，而不會(huì)導(dǎo)致絕緣的損壞。標(biāo)志這方面性能的參數(shù)有 l min工頻耐受電壓、雷電沖擊耐受電壓和操作沖擊耐受電壓。具體數(shù)值與高壓電器的額定電壓有關(guān)。 2）電流方面 高壓電器的導(dǎo)電部分長(zhǎng)期通過工作電流時(shí)，各部分的溫度不得超過允許值，以保證高壓電器的工作可靠。關(guān)于高壓電器各種情況下的允許溫度在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定。高壓電器在通過短路電流時(shí)，能承受短路電動(dòng)力的作用且不應(yīng)因電動(dòng)力受到損壞，各部分溫度也不應(yīng)超過短時(shí)工作的允許值，觸頭不應(yīng)發(fā)生熔焊和損壞。 標(biāo)志這方面性能的參數(shù)是：額定電流，額定峰值耐受電流，額定短時(shí)耐受電流和額定短路持續(xù)時(shí)間。 2.2

15、可靠的保護(hù)功能方面 當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，電流互感器應(yīng)能準(zhǔn)確迅速地檢測(cè)出來反饋給繼電保護(hù)系統(tǒng)，由繼電保護(hù)系統(tǒng)向斷路器發(fā)出分閘命令。斷路器應(yīng)能可靠地開斷短路故障電流。當(dāng)斷路器關(guān)合已存在絕緣故障的線路時(shí)，觸頭間在快要接通時(shí)因高壓預(yù)擊穿而流過很大的短路電流。開關(guān)應(yīng)有足夠的關(guān)合能力。以抗衡短路電動(dòng)力的阻力，保證開關(guān)觸頭可靠地合到底。且不發(fā)生觸頭熔焊現(xiàn)象。 電網(wǎng)短路故障大多數(shù)是雷擊、鳥害等瞬時(shí)故障。因此，為了提高供電的可靠性并增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，電網(wǎng)要求斷路器具有重合閘功能。其操作循環(huán)為：“分0.3s合分180s合分”。即輸電線路發(fā)生短路故障時(shí)，根據(jù)繼電保護(hù)發(fā)出的信號(hào)，斷路器開斷短路故障；然后，經(jīng)很短

16、時(shí)間又再自動(dòng)關(guān)合。若故障是瞬時(shí)的，斷路器第一次分閘切除了故障，經(jīng)0.3s后自動(dòng)重合間成功，線路正常供電。如果線路故障持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，自動(dòng)重合失敗，斷路器再次分閘，經(jīng)I80s后進(jìn)行人工強(qiáng)送電，對(duì)于一些短時(shí)故障，強(qiáng)送可能成功。線路可恢復(fù)供電；若是永久性故障，強(qiáng)送失敗，斷路器第三次分閘。斷路器在這三次分閘中都應(yīng)可靠地開斷額定開斷電流。 2.3環(huán)境方面 高壓電器在周圍環(huán)境各種條件作用下，都應(yīng)能可靠工作，這些條件大致敘述如下： 1)周圍空氣溫度 溫度過低，會(huì)使高壓電器內(nèi)部可能使用的變壓器油、潤(rùn)滑油、液壓油的粘度增加，影響高壓開關(guān)的分合閘速度。溫度過低還可能使某些密封材料的性能劣化，造成高壓電器設(shè)備漏氣、漏

17、油。反之，溫度過高可能造成導(dǎo)電部分過熱等。 2）海拔 海拔會(huì)對(duì)高壓電器的外絕緣產(chǎn)生影響。海拔高的地區(qū)，大氣壓力低，空氣稀薄，外絕緣強(qiáng)度將降低。同時(shí)由于高海拔地區(qū)空氣稀薄，散熱差，電器各部分的溫升會(huì)隨之升高。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，高壓電器的正常運(yùn)行條件是海拔不超過1000rn。對(duì)安裝于海拔1000rn以上的高壓電器，有關(guān)技術(shù)要求要與制造廠協(xié)商。 3）濕度我國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū)濕度很大，全年很長(zhǎng)時(shí)間的濕度在90以上，甚至表面出現(xiàn)凝露。這樣大的濕度，容易引起高壓電器的金屬件銹蝕，絕緣件受潮，油漆層脫落，甚至影響機(jī)構(gòu)的可靠動(dòng)作和出現(xiàn)絕緣件表面的閃絡(luò)事故。 4）地震 我國(guó)幅源遼闊、處于太平洋和南亞兩大地震區(qū)之間，是

18、一個(gè)多地震國(guó)家。在選用高壓和超高壓電器時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)備安裝點(diǎn)是否在地震區(qū)靈活選用。 5）污穢 沿海地區(qū)和重工業(yè)集中地區(qū)，尤其是火電廠、煉油廠、水泥廠、化工廠和沿海的油田等地區(qū)，空氣中污穢嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生高壓電器外絕緣的污閃事故。特別是秋末冬初和冬末春初之際，以及天氣久晴之后，絕緣件上積穢較多，碰到毛毛雨天氣就更為嚴(yán)重。 6）風(fēng)力 過大的風(fēng)力有可能使結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)的高壓電器變形甚至斷裂，斷路器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮這種風(fēng)力載荷。 7）覆冰標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了三種不同等級(jí)的覆冰厚度，它們對(duì)應(yīng)的允許覆冰厚度分別為5mm，10mm，20mm?？己溯^嚴(yán)的是隔離開關(guān)在覆冰情況下的破冰操作。 2.4其它方面 1）允許合分次數(shù)斷路器

19、應(yīng)有一定的允許合分次數(shù)，以保證足夠長(zhǎng)的工作年限。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，一般斷路器允許的空載合分次數(shù)（也稱機(jī)械壽命）為2000次；控制電容器組、電動(dòng)機(jī)等經(jīng)常啟動(dòng)的電力設(shè)備的斷路器，其允許的合分次數(shù)應(yīng)當(dāng)更多，如5000，10000次，甚至更高。 2）電壽命一般來說，斷路器應(yīng)有盡可能多的開斷額定短路開斷電流的次數(shù)。對(duì)于保護(hù)、控制經(jīng)常啟動(dòng)的電氣設(shè)備的斷路器更應(yīng)有連續(xù)幾千次以上開合負(fù)荷電流的能力。衡量斷路器這方面性能可用允許的開斷額定短路開斷電流的次數(shù)或是累計(jì)開斷電流值（kA）表示。 3）密封性能對(duì)于六氟化硫和真空斷路器，其密封性能應(yīng)有所要求。例如六氟化硫斷路器氣體的年泄漏率應(yīng)低于l或0、5%。 4）對(duì)周圍環(huán)境的影

20、響有些斷路器在動(dòng)作時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)排氣、噴煙或噴高溫氣體等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都不應(yīng)過分強(qiáng)烈，以免影響周圍設(shè)備的正常工作，更不應(yīng)出現(xiàn)噴油、噴火的現(xiàn)象。對(duì)斷路器的噪音水平也應(yīng)規(guī)定。另外對(duì)額定電壓126kV及以上的斷路器還規(guī)定了無線電干擾電壓不得超過500V。3 高壓電器的基本概念 3.1高壓電器的絕緣3.1.1常用的絕緣介質(zhì)和材料為了熄滅電弧以及使各個(gè)帶有不同電位的導(dǎo)體之間和帶電導(dǎo)體對(duì)地之間進(jìn)行電的隔離，在高壓電器中采用了各種各樣的絕緣介質(zhì)、材料和由這些絕緣材料制成的元件。在這些絕緣介質(zhì)和材料中，有些只用作電的絕緣，有些則既可用作電的絕緣，又可用于滅弧。最常用的一些絕緣介質(zhì)和材料如表所示。高壓電器常用的絕

21、緣介質(zhì)和材料表可用作滅弧和絕緣的材料僅可用作絕緣材料氣體液體固體固體空氣、高度真空、SF6氣體變壓器油、蒸餾水鋼紙板、有機(jī)玻璃、石英砂、陶土瓷、紙、木材、玻璃絲、布、塑料、樹脂 關(guān)于表中絕緣材料的性能可參看有關(guān)電工材料的書籍。 由于瓷具有很多優(yōu)點(diǎn)，如介質(zhì)損耗小、擊穿強(qiáng)度高、耐高溫、被電弧燒灼后不會(huì)炭化、價(jià)格便宜、容易加工成各種形狀等，因而在高壓電器中獲得最廣泛的應(yīng)用。 近幾十年來，由于樹脂工業(yè)的發(fā)展以及樹脂在加工方面的優(yōu)越性，在高壓電器中，不少絕緣元件皆改用樹脂制造，從而使電器的體積大為縮小，重量大為減輕。3.1.2絕緣分類1.2.1在高壓電器中，按內(nèi)外來分：處于大氣中的絕緣稱為外絕緣；處于密

22、封容器或其他介質(zhì)中的絕緣稱為內(nèi)絕緣。這兩部分絕緣的破壞對(duì)電氣設(shè)備所引起的后果是不相同的。外絕緣即以大氣為絕緣介質(zhì)的絕緣結(jié)構(gòu)。譬如：載流導(dǎo)體與接地外殼之間的絕緣聯(lián)結(jié)支持件（瓷套或環(huán)氧澆注絕緣子），開關(guān)滅弧室斷口間暴露在大氣中的絕緣件（瓷套或環(huán)氧玻璃布棒等）。內(nèi)絕緣高壓電器容器內(nèi)部以油、壓縮空氣、SF6氣體、真空等為絕緣介質(zhì)的絕緣結(jié)構(gòu)，帶電部位對(duì)外殼間、觸頭斷口間等部位。1.2.2在高壓電器中，按照工作情況，可以分為三類絕緣：相對(duì)地絕緣帶電導(dǎo)體對(duì)地（對(duì)接地金屬外殼或底座）的絕緣，簡(jiǎn)稱相對(duì)地絕緣。相間絕緣各相帶電導(dǎo)體之間的絕緣，簡(jiǎn)稱相間絕緣。斷口間絕緣開關(guān)電器在開斷位置時(shí)，同相觸頭之間的絕緣，簡(jiǎn)稱斷

23、口間的絕緣。 3.1.3影響絕緣強(qiáng)度的主要因素 3.1.3.l外絕緣其電氣強(qiáng)度由大氣間隙的擊穿強(qiáng)度或大氣中沿固體表面的閃絡(luò)強(qiáng)度所決定。影響外絕緣的主要因素是：間隙長(zhǎng)度，在3m以內(nèi)擊穿強(qiáng)度隨間隙長(zhǎng)度呈線性增長(zhǎng)，3m以上隨間隙增長(zhǎng)，擊穿電壓的增加有飽和趨勢(shì)；海拔增高時(shí)，空氣密度下降，外絕緣強(qiáng)度下降；大氣污染將導(dǎo)致絕緣體沿面閃絡(luò)電壓下降；電場(chǎng)分布對(duì)外絕緣也有影響；帶有尖棱的電極外表面會(huì)導(dǎo)致局部電場(chǎng)增大使耐受電壓能力下降和電暈放電增大，因此這類超高壓產(chǎn)品常帶有均壓環(huán)。 3.1.3.2內(nèi)絕緣其電氣強(qiáng)度由內(nèi)部絕緣介質(zhì)中間隙的擊穿強(qiáng)度或沿介質(zhì)中固體絕緣表面閃絡(luò)強(qiáng)度所決定，與大氣條件無關(guān)。在內(nèi)部絕緣介質(zhì)如油、

24、SF6、壓縮空氣和真空，隨間隙增大，電場(chǎng)不均勻性增大而使擊穿電壓的增加呈飽和趨勢(shì)。SF6及壓縮空氣壓力的增長(zhǎng)將使間隙擊穿電壓增大，但有飽和趨勢(shì)。SF6電器最低運(yùn)行環(huán)溫和SF6氣壓值受SF6氣體液化壓力與溫度的限制，SF6液化將導(dǎo)致氣態(tài)壓力下降、其絕緣強(qiáng)度隨之下降。真空電器中，真空度低于102Pa時(shí)，其絕緣能力會(huì)明顯下降。壓縮空氣中的濕度和塵埃對(duì)間隙擊穿也有一定的影響。SF6中導(dǎo)電微粒和水份較大量的侵入會(huì)導(dǎo)致?lián)舸╇妷合陆怠Ｓ椭兴?、炭粒子和纖維含量的增大以及溫度的升高會(huì)使電器內(nèi)絕緣能力下降。真空中金屬蒸汽的增多，會(huì)使真空間隙擊穿電壓下降；在SF6和壓縮空氣中，電極表面粗糙和導(dǎo)電微粒的存在都會(huì)使間

25、隙耐受電壓下降，而在SF6介質(zhì)中這種現(xiàn)象更為明顯，但是在油中這種影響不太明顯；在真空電器中，電極材料、表面粗糙度與清潔度、導(dǎo)電微粒等對(duì)擊穿電壓有顯著影響。3.2電接觸3.2.1電接觸的分類電器的導(dǎo)電回路總是由若干元件構(gòu)成，其中，兩個(gè)零件通過機(jī)械連接方式互相接觸而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電的現(xiàn)象稱為電接觸現(xiàn)象。電接觸按工作方式，一般可分為三大類：1）固定接觸：用緊固件如螺釘、螺紋、鉚釘?shù)葔壕o的電接觸稱為固定接觸，固定接觸在工作過程中沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。2）可動(dòng)接觸（觸頭）：在工作過程中可以分離的電接觸稱為可分接觸，又稱觸頭。開關(guān)電器觸頭中，一個(gè)是靜觸頭，一個(gè)是動(dòng)觸頭。觸頭關(guān)合時(shí)，一般靠彈簧力壓緊。3）滑動(dòng)及滾動(dòng)接觸觸頭

26、：在工作過程中，觸頭間可以互相滑動(dòng)或滾動(dòng)，但不能分離的電接觸稱為滑動(dòng)及滾動(dòng)接觸。開關(guān)電器的中間觸頭就是采用這種電接觸。 3.2.2對(duì)電接觸的主要要求 高壓電器導(dǎo)電回路電接觸的可靠性對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)行可靠性是十分重要的。特別是可分觸頭的工作可靠性尤其重要的。如果觸頭的材料、結(jié)構(gòu)或制造質(zhì)量不好，觸頭在工作過程中就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞或因電弧而熔焊，電器工作的可靠性就無法保證。對(duì)高壓電器電接觸在工作中的主要要求是：l在長(zhǎng)期工作中，要求電接觸在長(zhǎng)期通過額定電流時(shí)，溫升不超過國(guó)標(biāo)規(guī)定數(shù)值。接觸電阻要求穩(wěn)定。2在短時(shí)通過短路電流時(shí)，要求電接觸不發(fā)生熔焊或觸頭材料的噴濺等。3在開關(guān)關(guān)合短路電流時(shí)，要求觸頭能關(guān)合短路電流

27、，觸頭不發(fā)生熔焊或嚴(yán)重?fù)p壞。4在開斷電路時(shí)，要求觸頭在開斷電路時(shí)電磨損盡可能小對(duì)于固定接觸、滑動(dòng)或滾動(dòng)接觸，它們的工作性質(zhì)決定了只有前兩項(xiàng)要求。 3.2.3接觸電阻 電接觸的衡量標(biāo)準(zhǔn)就是接觸電阻，接觸電阻由收縮電阻及表面電阻組成。 2.3.1收縮電阻 在導(dǎo)電件的接觸面因表面不平，電流通過的實(shí)際接觸面積變小，電流線在接觸面附近發(fā)生劇烈收縮，使電流通道在這接觸表面附近區(qū)域變小、電流流動(dòng)阻力增大，這種電流收縮現(xiàn)象呈現(xiàn)的電阻叫收縮電阻。 2.3.2表面電阻 在接觸表面因金屬氧化物、灰塵、污物、油膜的存在而呈現(xiàn)電阻增大的現(xiàn)象叫表面電阻。3.2.4影響接觸電阻的因素影響接觸電阻的因素如下： 3.2.4.1

28、觸頭材料銀的電阻率小、硬度低、不易氧化。因此銀是高壓電器較好的觸頭材料。但因較貴而常采用接觸面鍍銀或鑲銀的辦法來獲得良好而穩(wěn)定的電接觸。銅的導(dǎo)電性僅次于銀，因較便宜而大量被采用。但銅易氧化，氧化銅電阻率較大，常用鍍銀或糖錫來消除氧化銅的影響以減小接觸電阻。鋁的導(dǎo)電性能也較好（但次于銀銅），因輕而便宜被大量用作導(dǎo)電元件。由于其化學(xué)性質(zhì)十分活潑，在大氣中極易生成硬而厚、電阻較大的氧化膜，因此鋁材一般只作固定接觸元件用，在固定接觸面可涂導(dǎo)電膏防止氧接觸。在某些可動(dòng)接觸的鋁材表面，應(yīng)鍍銀以防鋁材表面氧化。銅鎢合金具有優(yōu)良的耐電弧燒損和抗熔焊性能，因而被用作開關(guān)的弧觸頭。因其接觸電阻大而不能被用作主導(dǎo)電

29、觸頭。3.2.4.2接觸形式電接觸按接觸形式分為：點(diǎn)接觸、線接觸及面接觸。點(diǎn)、線、面三種接觸形式對(duì)接觸電阻的影響很復(fù)雜。點(diǎn)接觸時(shí)，接觸點(diǎn)少、收縮電阻大，但每個(gè)點(diǎn)的壓強(qiáng)較大、表面電阻也可能較??；面接觸時(shí)，接觸點(diǎn)多，收縮電阻小，每個(gè)點(diǎn)的壓強(qiáng)小，表面電阻也可能較大。線接觸時(shí)，接觸點(diǎn)介于點(diǎn)接觸和面接觸之間，表面電阻也可能介于兩者之間。因此，在接觸壓力較小時(shí)，面接觸的接觸電阻反而大，只是在用螺栓固定連接的部位（接觸壓力大時(shí)），才用面接觸。而可動(dòng)接觸或可動(dòng)接觸處多采用線接觸或點(diǎn)接觸。這兩種接觸形式在接觸壓力較大時(shí)其接觸電阻較小。3.2.4.3表面粗糙度精工研磨的接觸表面，雖然接觸點(diǎn)很多，但在接觸壓力不大時(shí)

30、（0.IMPa左右），其接觸電阻反而比一般機(jī)加工表面要大幾倍，在接觸壓力較大時(shí)（6MPa左右），其接觸電阻與一般機(jī)加工表面差不多。因此，高壓電器的各種電接觸的表面粗糙度一般都控制較高。3.2.4.4接觸壓力必要的接觸壓力是保證電接觸可靠的關(guān)鍵，尤其是在短路電流通過時(shí)，若接觸壓力不足，將導(dǎo)致接觸面熔焊。3.3載流導(dǎo)體的發(fā)熱3.3.1發(fā)熱高壓電器設(shè)備在工作中電流通過導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生熱損耗，鐵磁物質(zhì)在交變電磁場(chǎng)作用下會(huì)有鐵損耗，絕緣材料在突變電磁場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生介質(zhì)損耗，所有這些損耗構(gòu)成了高壓電器通電工作時(shí)的發(fā)熱熱源，大部份熱量散失到周圍介質(zhì)中、余下的使電器本身溫度升高，最后達(dá)到平衡，溫升不超過一個(gè)定值。高

31、壓電器發(fā)熱的主要問題在于，零部件的溫度過高可能使材料的物理、化學(xué)性能起變化，機(jī)械性能和電氣性能下降，最后導(dǎo)致高壓電器的工作故障，甚至造成嚴(yán)重事故。3.3.2最大允許發(fā)熱溫度為了保證高壓電器在工作年限內(nèi)可靠工作，必須限制各種材料的發(fā)熱溫度，使其不超過一定數(shù)值，這個(gè)溫度就是最高允許發(fā)熱溫度，簡(jiǎn)稱最高允許溫度。高壓電器在額定電流作用下長(zhǎng)期工作的允許溫度及溫升應(yīng)符合國(guó)標(biāo)GB11022的規(guī)定。譬如在SF6、油及空氣中的開關(guān)觸頭允許溫升（工作溫度與環(huán)溫之差），如果鍍銀為65。GB11022還規(guī)定了短路電流通過電器時(shí)各部份的允許溫度，譬如：與有機(jī)絕緣材料或油接觸的銅導(dǎo)體為250，不與這些材料接觸的銅導(dǎo)體為3

32、00、鋁導(dǎo)體為200。3.4 電動(dòng)力3.4.1電動(dòng)力現(xiàn)象在磁場(chǎng)中的任一載流導(dǎo)體都要受到力的作用，這是安培于1820年發(fā)現(xiàn)的。通電導(dǎo)體的周圍有磁場(chǎng)存在，而磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體又有作用力。因此，兩個(gè)或幾個(gè)相互有電磁耦合的導(dǎo)體之間必有相互作用的力，我們把載流導(dǎo)體之間的作用力稱為“電動(dòng)力”。電氣設(shè)備的導(dǎo)電部分總是由多個(gè)導(dǎo)體構(gòu)成的，當(dāng)導(dǎo)體中有電流流過時(shí)，各導(dǎo)體之間就有電動(dòng)力的作用。電動(dòng)力的大小與導(dǎo)體間的相互位置以及通過它們的電流的大小有關(guān)。正常工作時(shí)，斷路器的長(zhǎng)期工作電流不大，為幾百至幾千安，作用在導(dǎo)體上的電動(dòng)力很小，對(duì)斷路器的工作一般沒有影響，可以忽略不計(jì)。但是當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，短路電流很大，可達(dá)幾十乃至上

33、百千安，就會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力。通常，當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)電流超過萬安以上時(shí)，就應(yīng)當(dāng)考慮電動(dòng)力的問題。此時(shí)，電動(dòng)力可能達(dá)幾百牛頓，甚至幾千牛頓以上，這樣大的電動(dòng)力可能使斷路器的一些結(jié)構(gòu)零件變形或斷裂，使原未處于關(guān)合位置的觸頭被推開，產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致觸頭熔焊；或者使斷路器在關(guān)合過程中不能順利關(guān)合，以至造成斷路器爆炸等。 研究電動(dòng)力的目的，一方面是要掌握產(chǎn)生電動(dòng)力的規(guī)律性，以便在設(shè)計(jì)斷路器產(chǎn)品時(shí)，正確選擇其結(jié)構(gòu)和尺寸，使其機(jī)械強(qiáng)度能承受電動(dòng)力的作用而不致?lián)p壞，使斷路器不會(huì)因電動(dòng)力的作用而發(fā)生誤動(dòng)作，也就是要克服電動(dòng)力的危害性；另一方面，還可廣泛利用電動(dòng)力改善、提高斷路器的性能。例如在斷路器的滅弧結(jié)構(gòu)中，利用電動(dòng)力

34、的作用來提高滅弧能力，利用電動(dòng)力的作用增加短路時(shí)觸頭間的壓力，利用電動(dòng)力原理設(shè)計(jì)并制造出迅速推開的斥力式觸頭結(jié)構(gòu)等。 3.4.2提高產(chǎn)品電動(dòng)穩(wěn)固性的措施為了避免短路電動(dòng)力損壞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)上應(yīng)注意：導(dǎo)體本身有足夠的剛性；導(dǎo)體支持絕緣件有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；固定聯(lián)接的導(dǎo)電接觸面有足夠的面積、表面平整、合適的表面粗糙度及緊固力、足夠的聯(lián)結(jié)螺栓；導(dǎo)電軟聯(lián)接的截面足夠；短路電流大時(shí)，應(yīng)采用插入式梅花觸頭、多點(diǎn)接觸的表帶式觸頭，觸頭的接觸點(diǎn)數(shù)量與每個(gè)接點(diǎn)的接觸壓力設(shè)計(jì)應(yīng)保證在短路電流沖擊下不產(chǎn)生觸點(diǎn)熔焊現(xiàn)象；觸頭及固定接觸面上的鍍銀層不應(yīng)有氣泡、起皮等附著不良的情況；產(chǎn)品總體布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇正確的電流回

35、路與導(dǎo)體支撐方式，使電動(dòng)力的分布與支撐件受力合理。3.5 電弧及滅弧3.5.1交流電弧 l電弧現(xiàn)象當(dāng)開關(guān)開斷電路時(shí)，只要電流達(dá)到幾百毫安，電源電壓有幾十伏，在開關(guān)的觸頭間就會(huì)出現(xiàn)電弧。由于電弧是導(dǎo)電體，只有將電弧熄滅才能實(shí)現(xiàn)電路的開斷。因此電弧現(xiàn)象，也即電弧燃燒和熄滅過程是開關(guān)電器最重要的內(nèi)容。電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，也是一種等離子體。等離子體是與固體、液體、氣體并列的物質(zhì)四態(tài)。由溫度為104K左右的電子、帶正電荷或帶負(fù)電荷的氣體離子、金屬離子等組成。電弧在開關(guān)斷開電路的過程中產(chǎn)生。電弧通常可以分為三個(gè)區(qū)域：陰極區(qū)、弧柱和陽極區(qū)（見圖3） 1ll陰極區(qū)： 觸頭斷開時(shí)，由于觸頭間高壓電場(chǎng)的作用，

36、在觸頭表面微觀的突出部份因場(chǎng)強(qiáng)很高，電子從觸頭表面拉出，在觸頭表面形成陰極區(qū)的電流，這種現(xiàn)象為陰極電子發(fā)射。陰極發(fā)射出的電子經(jīng)電場(chǎng)加速后碰撞電極間的氣體分子使其游離成正離子及電子。電子奔向陽極，正離子受陰極吸引而撞擊陰極使陰極加熱，形成明亮的直徑小于弧柱的陰極斑點(diǎn)，高溫的陰極斑點(diǎn)中，又有大量的電子因激烈熱運(yùn)動(dòng)而從觸頭表面脫出，形成陰極熱電子發(fā)射。2弧柱 除真空開關(guān)之外一般開關(guān)電弧的孤柱都很長(zhǎng)?；≈械臍怏w因電子的高速碰撞而釋放電子和正離子這稱為電場(chǎng)游離；弧柱中溫度很高，離子高速運(yùn)動(dòng)而且都具有較大的動(dòng)能。相互間不斷碰撞可能使原子游離而產(chǎn)生大量自由電子這稱為熱游離?；≈诓粩嘤坞x的同時(shí)，正離子與負(fù)

37、離子互相接近、吸引而復(fù)合成中性原子，弧往中高濃度的帶電粒子還不斷地因熱運(yùn)動(dòng)而擴(kuò)散到孤柱周圍粒子濃度較低的區(qū)域。擴(kuò)散與復(fù)合是一種去游離。穩(wěn)定燃燒的電弧，單位時(shí)間游離與去游離是平衡的。從外觀上看，電弧由溫度（10000k）及亮度極高的弧柱及溫度（4000k）及亮度較低的光圈組成。電弧直徑da大致相當(dāng)于電弧中間明亮的弧柱直徑，電弧電流幾乎全部從弧柱通過，四周的光圈基本上不導(dǎo)電。對(duì)于開關(guān)長(zhǎng)電弧，弧柱特性起主要作用。113陽極區(qū) 長(zhǎng)電弧中的陽極區(qū)很小。陽極不僅收集電子也產(chǎn)生金屬蒸氣、向孤柱提供帶電粒子。 3.5.2交流電弧的熄滅熄弧機(jī)理：交流電弧在燃燒期游離與去游離同時(shí)并在。在交流電流過零期間，電網(wǎng)輸入

38、孤隙的能量逐漸減小至零。如游離作用漸弱；而處于開關(guān)滅弧室內(nèi)的電弧，由于受到熄弧介質(zhì)（壓縮空氣、SF6或變壓器油及其分解氣體）強(qiáng)烈的吹拂冷卻，去游離作用逐步增強(qiáng)。從能量平衡觀點(diǎn)分析；電流過零期間，只要去游離作用（亦電弧能量的排出）大于游離作用（電弧能量的注入）。電弧就熄滅。電流過零后不再重燃；否則弧隙會(huì)重燃、電弧繼續(xù)燃燒。第二節(jié)高壓電器分類及型號(hào)編制1 高壓電器分類 按照用途，高壓電器可以分成下列幾類： 一、開關(guān)電器用來切合電路的電器。它包括：1 斷路器（CB）用來在電路正常工作和發(fā)生故障（例如發(fā)生短路）時(shí)關(guān)合和開斷電路。2 隔離開關(guān)（DS）主要用來將高壓設(shè)備與電源隔離，以保證檢修工作人員的安全

39、。3 接地開關(guān)（ES）-主要用來在檢修時(shí)將高壓設(shè)備與地接通，以保證檢修工作人員的安全。4 熔斷器（F）用來在電路發(fā)生過載或短路時(shí)依靠熔件的熔斷開斷電路。5 負(fù)荷開關(guān)（LS）用來在正常工作或規(guī)定的過載電流時(shí)關(guān)合和開斷電路。 二、保護(hù)用電器用來限制電路中電壓或電流的電器，對(duì)電網(wǎng)起到保護(hù)作用。它包括：l 電抗器（L）主要用來限制電路中的短路電流或工頻過電壓。某些型式的熔斷器也有限制短路電流的作用。2 避雷器（LA）用來限制電路中出現(xiàn)的過電壓。三、測(cè)量用電器用來變換電路中的電壓和電流使之便于檢測(cè)的電器。它包括：1 電流互感器（CT）用來變換電路中的電流，以便供電給測(cè)量?jī)x表或繼電器，并使之與高電壓隔離。

40、2 電壓互感器（VT）用來變換電路的電壓，以便供電給測(cè)量?jī)x表或繼電器，并使之與高電壓隔離。四、組合電器將上述某幾種電器，可按一定的線路裝配成一個(gè)整體的電器。它組成:1 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS) 它將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、母線、互感器、避雷器等主要元件均裝入密封的金屬容器，內(nèi)充以SF6絕緣氣體做為絕緣及滅弧介質(zhì)。2 敞開式高壓復(fù)合電器(AIS) 包括敞開式SF6斷路器、互感器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)等組件經(jīng)過有機(jī)的組合而成。3 六氟化硫復(fù)合電器（HGIS）它的基本元件是由氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）用斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、快速接地開關(guān)、電流互感器、充氣套管組成，并與敞開式

41、電壓互感器、避雷器、架空母線配合使用構(gòu)成新型開關(guān)站。 按照放置場(chǎng)所，高壓電器又可以分為 1 戶內(nèi)式 裝在建筑物內(nèi)，防風(fēng)、雨、雪、灰塵、露、冰和濃霜等性能較差。 2 戶外式 適于裝在露天，能承受風(fēng)、雨、雪、灰塵、露、冰和濃霜等作用。 按照極數(shù)，高壓電器又可以分為 1.三極式適用于三極交流電路。2.單極式適用于單極交流電路。 2高壓電器型號(hào)含義示例 2.l斷路器型號(hào) 特征技術(shù)參數(shù)（額定電流等） 額定電壓 設(shè)計(jì)序號(hào) 產(chǎn)品特征代號(hào)例如：戶外SF6斷路器、額定電壓126V、設(shè)計(jì)序號(hào)為25的產(chǎn)品型號(hào)為L(zhǎng)W25一126戶外少油斷路器、戶外空氣斷路器及戶外SF6斷路器的產(chǎn)品特征號(hào)分別為SW、KW及LW。戶內(nèi)多

42、油、戶內(nèi)少油、戶內(nèi)空氣、戶內(nèi)SF6及戶內(nèi)真空斷路器的產(chǎn)品特征號(hào)分別為 DN、SN、KN、LN及 ZN。 2.2隔離開關(guān)型號(hào) 分戶外及戶內(nèi)產(chǎn)品兩種，例如： GW10550 額定電壓500kV 設(shè)計(jì)序號(hào)10 戶外隔離開關(guān) GNI910 額定電壓500kV 設(shè)計(jì)序號(hào)19 戶內(nèi)隔離開關(guān) 在戶外隔離開關(guān)型號(hào)尾部有時(shí)帶字母W（表示用于污穢地區(qū)的產(chǎn)品）或D（帶接地閘刀）。2.3電流互感器型號(hào) 西安高壓開關(guān)廠電流互感器型號(hào)有兩個(gè)系列： L110(W) 污穢地區(qū)用 額定電壓 110kV 電流互感器 L B220 額定電壓220kV支持式結(jié)構(gòu) 電流互感器 24組合電器型號(hào) 敞開式組合電器為ZH1363、ZH125

43、2等。 SF6全封閉組合電器為ZF7一126等等。 西開產(chǎn)品介紹一、概述西安高壓開關(guān)廠是高壓及超高壓開關(guān)設(shè)備制造和開發(fā)基地，是高壓開關(guān)行業(yè)的大型骨干企業(yè)，主要生產(chǎn)40.5550kV高壓開關(guān)設(shè)備。西開廠研制生產(chǎn)SF6開關(guān)設(shè)備至今已有三十多年歷史，是我國(guó)研制最早生產(chǎn)歷史最長(zhǎng)、生產(chǎn)量最大、投入運(yùn)行產(chǎn)品最多的國(guó)內(nèi)開關(guān)設(shè)備制造廠。自從一九八六年九月開始交貨的第一套中日合作SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品（南京西華門變電站126kVGIS工程及陜西馬營(yíng)變電站LW13-363斷路器）至今，西開已先后為用戶提供了近三百個(gè)工程兩千多個(gè)間隔的GIS產(chǎn)品及五千多臺(tái)SF6斷路器產(chǎn)品，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速度發(fā)展帶動(dòng)著輸變電行業(yè)

44、進(jìn)入了良好的發(fā)展階段，而SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備以其無法比擬的優(yōu)勢(shì)越來越廣泛的被國(guó)內(nèi)外用戶所推崇，特別是隨著SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品的核心技術(shù)已完全被我國(guó)掌握，加之西開廠SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備制造水平及管理水平的大幅度的提高，大大降低了SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品成本，使西開廠SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備已成為高壓及超高壓輸變電行業(yè)的首選產(chǎn)品。二、西開SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備發(fā)展過程建廠以來，西開廠氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)經(jīng)歷以下四個(gè)階段。1、早期自行設(shè)計(jì),開發(fā)生產(chǎn)階段2、技術(shù)引進(jìn),消化吸收設(shè)計(jì)和制造技術(shù)階段；3、提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和制造能力，加快國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度階段；4、發(fā)展高技術(shù)、高性能產(chǎn)品階段

45、。1、早期自行設(shè)計(jì),開發(fā)生產(chǎn)階段1967年，西安高壓開關(guān)廠在國(guó)內(nèi)率先開始自主研制開發(fā)SF6斷路器及氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）產(chǎn)品。 1971年6月研制成功我國(guó)第一套110kV氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)。 1973年10月我國(guó)第一個(gè)自行研制生產(chǎn)的110kVGIS產(chǎn)品在湖北丹江水電站投入運(yùn)行。 1980年研制成功我國(guó)第一臺(tái)LW1-220 SF6斷路器(GCB), 1984年研制成功LW2-220/500 SF6斷路器(P-GCB)。 2、技術(shù)引進(jìn),消化吸收設(shè)計(jì)和制造技術(shù)階段西開與日本三菱電機(jī)株式會(huì)社技術(shù)合作生產(chǎn)SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品已經(jīng)整整十五個(gè)年頭了。在這十幾年當(dāng)中，西開的決

46、策層清醒地看到，要發(fā)展企業(yè)、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。就必須在掌握產(chǎn)品的核心技術(shù)、提高SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化上下功夫，就必須加大科研開發(fā)力度并進(jìn)行技術(shù)改造，擴(kuò)大機(jī)加工和焊接能力，擴(kuò)大裝配面積。由于“七五”和“八五”技術(shù)改造的順利完成，同時(shí)許多新產(chǎn)品研究結(jié)出碩果。大大提高了設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、降低了SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品的成本，使西開的產(chǎn)品具有很強(qiáng)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。 1985年西開廠與日本三菱電機(jī)株式會(huì)社開始合作進(jìn)行40.5-550kV SF6產(chǎn)品生產(chǎn), 西開廠在短期內(nèi)掌握了GIS/GCB產(chǎn)品的設(shè)計(jì),制造裝配、試驗(yàn)和管理技術(shù)并培養(yǎng)了一大批GIS/GCB設(shè)計(jì)和制造骨干，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。 此階段的主要

47、目標(biāo)是消化吸收三菱SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。制定了詳細(xì)的國(guó)產(chǎn)化計(jì)劃，轉(zhuǎn)化日本三菱公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，組織了技術(shù)攻關(guān)，在國(guó)內(nèi)承接了28個(gè)GIS/GCB工程，提供186臺(tái)（套）GIS/GCB產(chǎn)品。3、提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和制造能力，加快國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度階段 在此階段中，西開廠的重點(diǎn)放在提高GIS/GCB產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和制造能力，努力加快國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度上。工廠投入10949萬元進(jìn)行七五和八五技術(shù)改造，新增建筑面積24892平方米；增添加工中心、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)焊機(jī)等先進(jìn)設(shè)備536臺(tái)（套）：建成國(guó)內(nèi)最大的GIS/GCB裝配廠房，組建了兩個(gè)大型專業(yè)化裝配車間；從德國(guó)引進(jìn)了兩條先進(jìn)的環(huán)氧澆注生產(chǎn)線和試驗(yàn)裝置；建立

48、了專業(yè)化SF6殼體加工生產(chǎn)線，樹脂砂鑄鋁生產(chǎn)線，大型鋁銅鍍銀等七條生產(chǎn)線及以加工中心、數(shù)控設(shè)備為主的機(jī)加工車間。先后進(jìn)行了87項(xiàng)工藝技術(shù)攻關(guān)，其中重大項(xiàng)目17項(xiàng)。主要新產(chǎn)品成果如下：11993年7月，126-145kVGIS、550kVGIS、126kV瓷柱式SF6斷路器（P GCB）、252kV瓷柱式SF6斷路器（P GCB）、363kV罐式SF6斷路器（T GCB）、550kV罐式SF6斷路器（TGCB）等6種GIS/GCB國(guó)產(chǎn)化樣機(jī)通過兩部一委（國(guó)家科委）鑒定。2126-145kVGIS及126-145瓷柱式SF6斷路器（P GCB）于1994年在荷蘭KEMA試驗(yàn)站按145kV電壓等級(jí)通

49、過強(qiáng)電流試驗(yàn)，取得試驗(yàn)合格證。3GIS產(chǎn)品零部件開始返銷三菱。4為用戶提供近1800臺(tái)（套）GIS/GCB產(chǎn)品。4、發(fā)展高技術(shù)、高性能產(chǎn)品階段。 在此階段中，西開廠重點(diǎn)放在以三峽工程為依托的大水電項(xiàng)目和發(fā)展高新技術(shù)、高性能產(chǎn)品提供滿足市場(chǎng)要求的高水平產(chǎn)品上。主要新產(chǎn)品成果如下： 11995年，在日本完成了550kVGIS用斷路器及550kV罐式SF6斷路器（TGCB）67kA的開斷試驗(yàn)。 21997年，252kVGIS、363kVGIS國(guó)產(chǎn)化樣機(jī)通過了兩部專家鑒定。 31997年，新引進(jìn)3個(gè)品種規(guī)格的40.5-145kVGCB(自能滅弧、配彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu))通過兩部鑒定。 4126-145kVGI

50、S、145kV瓷柱式SF6斷路器（PGCB）及300 kV瓷柱式SF6斷路器（PGCB）應(yīng)用戶要求于1997-1998年在意大利CESI試驗(yàn)站進(jìn)行了開斷試驗(yàn)、高壓試驗(yàn)、機(jī)械試驗(yàn)，取得試驗(yàn)合格證。51998年7月，550kVGIS完成了國(guó)家檢測(cè)中心歷時(shí)一年的長(zhǎng)期帶電試驗(yàn)。1999年4季度完成了兩部鑒定。 61998年開始126kVGIS全彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的試制和型式試驗(yàn)工作，于1999年4月27日完成兩部鑒定。 71999年4季度完成了363kVTGCB/GIS（斷路器單斷口）兩部鑒定，該產(chǎn)品DS、FES配用電動(dòng)/彈簧機(jī)構(gòu)，ES配用電動(dòng)機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)，為發(fā)展800kV雙斷口GCB作好技術(shù)準(zhǔn)備。 8

51、LW25-252/T4000-40(自能滅弧、配彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu))通過樣機(jī)試制，經(jīng)各種型式試驗(yàn)考核，于2001年2月通過機(jī)械部、電力部?jī)刹胯b定。 9.ZF7A-126全彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)于2001年5月19日在中國(guó)高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心通過了40Ka的增容試驗(yàn)。 10為提高GIS/GCB中滅弧室和各種類型機(jī)構(gòu)的制造水平和質(zhì)量，1996年西開廠與日本三菱公司合資興建了西菱輸變電設(shè)備制造公司。該公司為生產(chǎn)上述部件之專業(yè)化生產(chǎn)廠。按照協(xié)議該公司生產(chǎn)之產(chǎn)品，一半輸出日本三菱公司，其余一半為西開廠配套。三、西開SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備的特點(diǎn)1豐富的制造實(shí)績(jī)、齊全的品種規(guī)格1豐富的制造實(shí)績(jī)、齊全的品種規(guī)格西開廠生產(chǎn)

52、的SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備包括有高壓瓷柱式六氟化硫斷路器、高壓罐式六氟化硫斷路器、高壓六氟化硫電流互感器、六氟化硫氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備及復(fù)合電器等5大類產(chǎn)品.以下為部分典型產(chǎn)品照片：2、高可靠的電氣性能和機(jī)械性能 SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品高可靠性是用戶選型的基礎(chǔ)，SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備內(nèi)部的每一種關(guān)鍵部件都必須完成全套的型式試驗(yàn)，如絕緣件的局部放電試驗(yàn)，工頻試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)等；機(jī)構(gòu)的萬次壽命試驗(yàn)；波紋管的萬次壽命試驗(yàn)；殼體的水壓破壞試驗(yàn)等等。只有通過試驗(yàn)的零件才能用于產(chǎn)品之中。 除了型式試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和各種零件的考核外，每一臺(tái)出廠的SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品都必須經(jīng)過嚴(yán)格的檢查、全部零部件的

53、總裝，并做全套的出廠試驗(yàn)。并且六氟化硫氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）也是在廠內(nèi)全部零部件按現(xiàn)場(chǎng)狀況在廠內(nèi)進(jìn)行總裝，并做全套的出廠試驗(yàn)這與歐洲國(guó)家的GIS產(chǎn)品只是組裝部分件在廠內(nèi)試驗(yàn)是不同的，在廠內(nèi)總裝可以克服各種可能出現(xiàn)的制造缺陷，使產(chǎn)品中的不良隱患克服在出廠以前，同時(shí)在廠內(nèi)的試驗(yàn)?zāi)蛪核奖痊F(xiàn)場(chǎng)高（最低SF6氣壓下，100工頻耐受電壓），因此可靠性更高。 3、先進(jìn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)西開不但有良好的制造、試驗(yàn)手段，同時(shí)，西開SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也是非常優(yōu)秀的。ZF7A126GIS系新型的氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備。其結(jié)構(gòu)為三相共箱式。所有的CBDSFESES均配用了彈簧/電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，由一

54、臺(tái)機(jī)構(gòu)操作，三相聯(lián)動(dòng)。由于無需壓縮空氣供給系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了操作機(jī)構(gòu)的無油化、無氣化。斷路器采用了自能熄弧研究的最新成果氣吹壓力與開斷電流自適應(yīng)熄弧原理。開斷額定短路電流所需的能量大部分取自電弧本身，大幅度減少了對(duì)操作能量的需求，操作功約為同等開斷容量壓氣式斷路器的2025%。斷路器配置了低操作功、無維護(hù)或少維護(hù)、高可靠性的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。ZF9-252kVGIS整體結(jié)構(gòu)采用主母線三相共箱其余部分采用分相式結(jié)構(gòu).殼體材料采用鋁筒及鑄鋁殼體材料，可避免磁滯和渦流循環(huán)引起的發(fā)熱且重量輕。隔離開關(guān)和接地開關(guān)可采用電動(dòng)、彈簧操作機(jī)構(gòu)，并已通過型式試驗(yàn)為高電壓等級(jí)GIS的操動(dòng)機(jī)構(gòu)向無油化、無氣化邁進(jìn)一大步，

55、在LW25-252自能式瓷柱斷路器（配彈簧機(jī)構(gòu)操作）的基礎(chǔ)上正在研制252kVGIS用自能式斷路器（配彈簧機(jī)構(gòu)操作）.屆時(shí)將可在252kVGIS上全面實(shí)現(xiàn)全彈簧操作.達(dá)到無氣化、無油化、高可靠。ZF9-363是在原ZF8-363的基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計(jì)出更先進(jìn)更可靠的單斷口六氟化硫斷路器及為隔離開關(guān)和接地開關(guān)設(shè)計(jì)開發(fā)了電動(dòng)、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu),于1999年12月26日通過了國(guó)家機(jī)械工業(yè)局、國(guó)家電力公司的樣機(jī)鑒定。該產(chǎn)品和原ZF8-363相比，占地面積更為縮小該產(chǎn)品雙母線典型間隔總體積比原ZF8-363減少55.1。，便于維護(hù)檢修。單斷口斷路器，單斷口電壓高、開斷電流大、開斷次數(shù)多、絕緣水平高，已達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。隔離開關(guān)和接地開關(guān)配電動(dòng)和彈簧機(jī)構(gòu)。LW25-126瓷柱式高壓六氟化硫斷路器是我國(guó)126kV級(jí)第一個(gè)通過型式試驗(yàn)并批量生產(chǎn)的自能式配彈簧機(jī)構(gòu)的高壓六氟化硫斷路器。滅弧室采用自能式，變熄弧距，雙噴結(jié)構(gòu)。滅弧室的設(shè)計(jì)是在電場(chǎng)計(jì)算、流場(chǎng)分析、電弧