【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 材料準(zhǔn)備1)高壓一次設(shè)備 (1)概述 變配電所中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路，稱為一次電路(primary circuit)或一次回路，亦稱主電路、主結(jié)線(主接線)。一次電路中所有的電氣設(shè)備，稱為一次設(shè)備(primary equip—ment)或一次元件。 凡用來(lái)控制、指示、監(jiān)測(cè)和保護(hù)一次設(shè)備運(yùn)行的電路，稱為二次電路(see()ndarycircuit)或二次回路，亦稱副電路、二次結(jié)線(二次接線)。二次電路通常接在互感器的二次側(cè)。二次電路中的所有電氣設(shè)備，稱為二次設(shè)備(secondary eqtfipment)或二次元件。 一次設(shè)備按其功能來(lái)分，可分為以下幾類。 a變換設(shè)備其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來(lái)改變電壓或電流，例如電力變壓器、電流互感器、電壓互感器等。 b控制設(shè)備其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來(lái)控制一次電路的通、斷，例如各種高低壓開(kāi)關(guān)。 c保護(hù)設(shè)備其功能是用來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)電流和過(guò)電壓等的保護(hù)，例如熔斷器和避雷器等。 d補(bǔ)償設(shè)備其功能是用來(lái)補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，例如并聯(lián)電容器。 e成套設(shè)備它是按一次電路結(jié)線方案的要求，將有關(guān)一次設(shè)備及：二次設(shè)備組合為一體的電氣裝置，例如高壓開(kāi)關(guān)柜、低壓配電屏、動(dòng)力和照明配電箱等。 本節(jié)只介紹一次電路中常用的高壓熔斷器、高壓隔離開(kāi)關(guān)、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)、高壓斷路器及高壓開(kāi)關(guān)柜等。 (2)高壓熔斷器 熔斷器(fuse，文字符號(hào)為FU)是一種當(dāng)所在電路的電流超過(guò)規(guī)定值并經(jīng)一定時(shí)間后，使其熔體(fuse—element)熔化而分?jǐn)嚯娏?、斷開(kāi)電路的一種保護(hù)電器。熔斷器的功能主要是對(duì)電路及電路設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)，但有的也具有過(guò)負(fù)荷保護(hù)的功能。 工廠供電系統(tǒng)中，室內(nèi)廣泛采用RNl、RN2型高壓管式熔斷器，室外則廣泛采用RwRWlo(F)等型跌開(kāi)式熔斷器。 高壓熔斷器全型號(hào)的表示和含義如下： a RNl和RN2型戶內(nèi)高壓熔斷器 ’ RNl型與RN2型的結(jié)構(gòu)基本相同，都是瓷質(zhì)熔管內(nèi)充石英砂填料的密閉管式熔斷器。RNl型主要用作高壓線路和設(shè)備的短路保護(hù)，也能起過(guò)負(fù)荷保護(hù)的作用，其熔體要通過(guò)主電路的電流，因此其結(jié)構(gòu)尺寸較大，額定電流可達(dá)100A。而RN2型只用作高壓電壓互感器一次側(cè)的短路保護(hù)。由于電壓互感器二次側(cè)全部接阻抗很大的電壓線圈，致使它接近于空載工作，其一次側(cè)電流很小，因此RN2型的結(jié)構(gòu)尺寸較小。 RNRN2型高壓熔斷器 RW410（G）型跌開(kāi)式熔斷器 RNRN2型高壓熔斷器的熔管剖面示意圖 、RN2型高壓熔斷器的外形結(jié)構(gòu)。 ，熔斷器的工作熔體(銅熔絲)上焊有小錫球。錫是低熔點(diǎn)金屬，過(guò)負(fù)荷時(shí)錫球受熱首先熔化，包圍銅熔絲，銅錫的分子互相滲透而形成熔點(diǎn)較銅的熔點(diǎn)低的銅錫合金，使銅熔絲能在較低的溫度下熔斷，這就是所謂“冶金效應(yīng)”(metallurgieal effeet)。它使得熔斷器能在不太大的過(guò)負(fù)荷電流或較小的短路電流時(shí)動(dòng)作，提高了保護(hù)的靈敏度。又由圖可知，這種熔斷器采用幾根熔絲并聯(lián)，以便在它們?nèi)蹟鄷r(shí)能產(chǎn)生幾根并行的電弧，利用粗弧分細(xì)滅弧法來(lái)加速電弧的熄滅。而且這種熔斷器的熔管內(nèi)是充填有石英砂的，熔絲熔斷時(shí)產(chǎn)生的電弧完全在石英砂內(nèi)燃燒，因此滅弧能力很強(qiáng)，能在短路后不到半個(gè)周期即短路電流未達(dá)沖擊值i。之前即能完全熄滅電弧、切斷短路電流，從而使熔斷器本身及其所保護(hù)的電壓互感器不必考慮短路沖擊電流的影響，因此這種熔斷器屬于“限流”熔斷器(cur”rentlimiting fuse)。 當(dāng)短路電流或過(guò)負(fù)荷電流通過(guò)熔體時(shí)，工作熔體熔斷后，指示熔體也相繼熔斷，其紅色的熔斷指示器彈出，給出熔斷的指示信號(hào)。 b Rw4和Rwlo(F)型戶外高壓跌開(kāi)式熔斷器運(yùn)行時(shí)是封閉的，可以防止雨水浸入。在分?jǐn)嘈〉亩搪冯娏鲿r(shí)，由于上端封閉形成單端排氣，使管內(nèi)保持足夠大的壓力，這樣有利于熄滅小的短路電流所產(chǎn)生的電弧。而在分?jǐn)啻蟮亩搪冯娏鲿r(shí)，由于管內(nèi)產(chǎn)生的氣壓大，使上端薄膜沖開(kāi)而形成兩端排氣，這樣有助于防止分?jǐn)啻蟮亩搪冯娏鲿r(shí)可能造成的熔管爆裂，從而有效地解決了自產(chǎn)氣熔斷器分?jǐn)啻笮」收想娏鞯拿堋? Rwlo一10(F)型跌開(kāi)式熔斷器是在一般跌開(kāi)式熔斷器的靜觸頭上加裝簡(jiǎn)單的滅弧室，因而能帶負(fù)荷操作。這種負(fù)荷型跌開(kāi)式熔斷器有推廣應(yīng)用的趨向。 跌開(kāi)式熔斷器依靠電弧燃燒使產(chǎn)氣管分解產(chǎn)生的氣體來(lái)熄滅電弧，即使是負(fù)荷型跌開(kāi)式熔斷器加裝有簡(jiǎn)單的滅弧室，其滅弧能力都不強(qiáng)，滅弧速度不快，不能在短路電流到達(dá)沖擊值之前熄滅電弧，因此屬“非限流”熔斷器。 (3)高壓隔離開(kāi)關(guān) 高壓隔離開(kāi)關(guān)(high—voltage dis—conneclfor，文字符號(hào)為QS)的功能主要是隔離高壓電源，以保證其它設(shè)備和線路的安全檢修。因此它的結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)，即斷開(kāi)后有明顯可見(jiàn)的斷開(kāi)間隙，而且斷開(kāi)間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保證人身和設(shè)備的安全。但是隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有專門(mén)的滅弧裝置，因此不允許帶負(fù)荷操作。然而可用來(lái)通斷一定的小電流，如勵(lì)磁電流不超過(guò)2A的空載變壓器、電容電流不超過(guò)5A的空載線路以及電壓互感器和避雷器電路等。 GN810/600型高壓隔離開(kāi)關(guān) 高壓隔離開(kāi)關(guān)按安裝地點(diǎn)，分戶內(nèi)式和戶外式兩大類。(3N8型戶內(nèi)高壓隔離開(kāi)關(guān)的外形。 高壓隔離開(kāi)關(guān)全型號(hào)的表示和含義如下： (4)高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)(high—voltage load switch，文字符號(hào)為QL)，具有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，因而能通斷一定的負(fù)荷電流和過(guò)負(fù)荷電流，但它不能斷開(kāi)短路電流，因此它必須與高壓熔斷器串聯(lián)使用，以借助熔斷器來(lái)切斷短路故障。負(fù)荷開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，與隔離開(kāi)關(guān)一樣，具有明顯可見(jiàn)的斷開(kāi)間隙，因此，它也具有隔離電源、保證安全檢修的功能。 高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)的類型較多，這里著重介紹一種應(yīng)用最多的戶內(nèi)壓氣式高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)。 FN310RT型高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)—10RT型戶內(nèi)壓氣式負(fù)荷開(kāi)關(guān)的外形結(jié)構(gòu)圖。上半部為負(fù)荷開(kāi)關(guān)本身，很像一般隔離開(kāi)關(guān)，實(shí)際上它也就是在隔離開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上加一個(gè)簡(jiǎn)單的滅弧裝置。負(fù)荷開(kāi)關(guān)上端的絕緣子就是一個(gè)簡(jiǎn)單的滅弧室，它不僅起支持絕緣子作用，而且內(nèi)部是一個(gè)氣缸，裝有由操動(dòng)機(jī)構(gòu)主軸傳動(dòng)的活塞，其作用類似打氣筒。絕緣子上部裝有絕緣噴嘴和弧靜觸頭。當(dāng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)分閘時(shí)，在閘刀一端的弧動(dòng)觸頭與絕緣子上的弧靜觸頭之間產(chǎn)生電弧。由于分閘時(shí)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)活塞，壓縮氣缸內(nèi)的空氣而從噴嘴往外吹弧，使電弧迅速熄滅。當(dāng)然分閘時(shí)還有電弧迅速拉長(zhǎng)及本身電流回路的電磁吹弧作用。但總的來(lái)說(shuō)，負(fù)荷開(kāi)關(guān)的滅弧斷流能力是很有限的，只能斷開(kāi)一定的負(fù)荷電流及過(guò)負(fù)荷電流。負(fù)荷開(kāi)關(guān)絕不能配以短路保護(hù)裝置來(lái)自動(dòng)跳閘，其熱脫扣器只用于過(guò)負(fù)荷保護(hù)。 這種負(fù)荷開(kāi)關(guān)一般配用CS2等型。手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作。高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)全型號(hào)的表示和含義如下： (5)高壓斷路器 高壓斷路器(high—voltage circuit_breaker’，文字符號(hào)為QF)的功能是，不僅能通斷正常負(fù)荷電流，而且能接通和承受一定時(shí)間的短路電流，并能在保護(hù)裝置作用下自動(dòng)跳閘，切除短路故障。 高壓斷路器按其采用的滅弧介質(zhì)分，有油(oil)斷路器、六氟化硫(SF6)斷路器、真空。型號(hào)中c“操”作機(jī)構(gòu)；s一“手”動(dòng)；2一設(shè)計(jì)序號(hào)。(vacHum)斷路器以及壓縮空氣斷路器、磁吹斷路器等。其中應(yīng)用最廣的是油斷路器。 油斷路器按其油量多少和油的功能，又分為多油(high—o訂content)和少油(10w—oil con—tent)兩大類。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)甚至相與相之間的絕緣介質(zhì)。少油斷路器的油量很少(一般只幾千克)，其油只作為滅弧介質(zhì)。一般6～35kV戶內(nèi)配電裝置中均采用少油斷路器。下面重點(diǎn)介紹我國(guó)目前廣泛應(yīng)用的SNlo一10型戶內(nèi)少油斷路器，并簡(jiǎn)介應(yīng)用日益廣泛的六氟化硫斷路器和真空斷路器。 高壓斷路器全型號(hào)的表示和含義如下： a SNl010型高壓少油斷路器 SNl010型少油斷路器是我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)、推廣應(yīng)用的一種新型少油斷路器。按其斷流容量(capacity of open circuit，符號(hào)SOC)分，有I、Ⅱ、Ⅲ型。SNlo～10 I型，S。一300MVA；Ⅱ型，S。一500MVA；Ⅲ型，S。一750MVA SN1010型高壓少油斷路器 SN1010型高壓少油斷路器的滅弧室工作示意圖 SN1010型高壓少油斷路器的滅弧室 SN1010型高壓少油斷路器的一相油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu) 。這種少油斷路器由框架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和油箱等三個(gè)主要部分組成。油箱是其核心部分。油箱下部是由高強(qiáng)度鑄鐵制成的基座。操作斷路器導(dǎo)電桿(動(dòng)觸頭)的轉(zhuǎn)軸和拐臂等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就裝在基座內(nèi)。基座上部固定著中間滾動(dòng)觸頭。油箱中部是滅弧室。外面套的是高強(qiáng)度絕緣筒。油箱上部是鋁帽。鋁帽的上部是油氣分離室。鋁帽的下部裝有插座式靜觸頭。插座式靜觸頭有3～4片弧觸片。斷路器合閘時(shí)，導(dǎo)電桿插入靜觸頭，首先接觸的是其弧觸片。斷路器跳閘時(shí)，導(dǎo)電桿離開(kāi)靜觸頭，最后離開(kāi)的是其弧觸片。因此，無(wú)論斷路器合閘或跳閘，電弧總在弧觸片與導(dǎo)電桿端部弧觸頭之間產(chǎn)生。為了使電弧能偏向弧觸片，在滅弧室上部靠弧觸片一側(cè)嵌有吸弧鐵片，利用電弧的磁效應(yīng)使電弧吸往鐵 斷路器跳閘時(shí)，導(dǎo)電桿向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)導(dǎo)電桿離開(kāi)靜觸頭時(shí)，產(chǎn)生電弧，使油分解，形成氣泡，導(dǎo)致靜觸頭周圍的油壓驟增，迫使逆止閥(鋼珠)動(dòng)作，鋼珠上升堵住中心孔。這時(shí)電弧在近乎封閉的空間內(nèi)燃燒，從而使滅弧室內(nèi)的油壓迅速增大。當(dāng)導(dǎo)電桿繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，相繼打開(kāi)一、二、三道滅弧溝及下面的油囊時(shí)，油氣流強(qiáng)烈地橫吹和縱吹電弧。同時(shí)由于導(dǎo)電桿向下運(yùn)動(dòng)，在滅弧室形成附加油流射向電弧。由于油氣流的橫吹與縱吹以及機(jī)械運(yùn)動(dòng)引起的油吹的綜合作用，從而使電弧迅速熄滅。而且這種斷路器跳閘時(shí)，導(dǎo)電桿是向下運(yùn)動(dòng)的，導(dǎo)電桿端部的弧根部分總與下面的新鮮冷油接觸，進(jìn)一步改善了滅弧條件，因此它具有較大的斷流容量。 這種少油斷路器，在油箱上部設(shè)有油氣分離室，其作用是使滅弧過(guò)程中產(chǎn)生的油氣混合物旋轉(zhuǎn)分離，氣體從油箱頂部的排氣孔排出，而油滴則附著內(nèi)壁流回滅弧室。 SNl010等型少油斷路器可配用CS2等型手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、CDlo等型電磁操作機(jī)構(gòu)或cT7等型彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)o。手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)能手動(dòng)和遠(yuǎn)距離跳閘，但只能手動(dòng)合閘，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可交流操作。電磁操作機(jī)構(gòu)能手動(dòng)和遠(yuǎn)距離跳、合閘，但需直流操作，且合閘功率大。彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)亦能手動(dòng)和遠(yuǎn)距離跳、合閘，而且操作電源交、直流均可，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)較高。如需實(shí)現(xiàn)自動(dòng)合閘或自動(dòng)重合閘，則必需采用電磁操作機(jī)構(gòu)或彈簧操作機(jī)構(gòu)。由于采用交流操作電源較為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，因此彈簧操作機(jī)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣。 b 高壓六氟化硫斷路器 六氟化硫(SF6)斷路器，是利用SF6氣體作滅弧和絕緣介質(zhì)的一種斷路器。 SF6是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且不易燃的惰性氣體，在150℃以下時(shí)，化學(xué)性能相當(dāng)穩(wěn)定。但它在電弧的高溫作用下要分解，分解出的氟有較強(qiáng)的腐蝕性和毒性，且能與觸頭的金屬蒸氣化合為一種具有絕緣性能的白色粉末狀的氟化物。因此這種斷路器的觸頭一般都設(shè)計(jì)成具有自動(dòng)凈化的作用。然而由于上述的分解和化合作用所產(chǎn)生的活性雜質(zhì)，大部分能在電弧熄滅后幾個(gè)微秒的極短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)還原，而且殘余雜質(zhì)可用特殊的吸附劑(如活性氧化鋁)清除，因此對(duì)人身和設(shè)備都不會(huì)有什么危害。SF6不含碳元素(C)，這對(duì)于滅弧和絕緣介質(zhì)來(lái)說(shuō)，是極為優(yōu)越的特性。上述油斷路器是用油作滅弧和絕緣介質(zhì)的，而油在電弧高溫作用下要分解出碳，使油中的含碳量增高，從而降低了油的絕緣和滅弧性能。因此油斷路器在運(yùn)行中要經(jīng)常注意監(jiān)視油色，適時(shí)分析油樣，必要時(shí)要更換新油。而SF6斷路器就無(wú)此麻煩。SF6又不含氧元素(0)，因此它不存在觸頭氧化的問(wèn)題。因此SF6斷路器較之空氣斷路器，其觸頭的磨損較少，使用壽命增長(zhǎng)。SF6除具有上述優(yōu)良的物理、化學(xué)性能外，還具有優(yōu)良的電絕緣性能。在300kPa下，其絕緣強(qiáng)度與一般絕緣油的絕緣強(qiáng)度大體相當(dāng)。特別優(yōu)越的是SF6在電流過(guò)零時(shí)，電弧暫時(shí)熄滅后，具有迅速恢復(fù)絕緣強(qiáng)度的能力，從而使電弧難以復(fù)燃而很快熄滅。 SF6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)，SF6的氣流靠壓氣活塞產(chǎn)生。單壓式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，我國(guó)現(xiàn)在生產(chǎn)的LNl、LN2型SF。斷路器均為單壓式。 真空滅弧室的結(jié)構(gòu) SF6斷路器滅弧室工作示意圖 SF6斷路器滅弧室的工作()。斷路器的靜觸頭和滅弧室中的壓氣活塞是相對(duì)固定不動(dòng)的；跳閘時(shí)裝有動(dòng)觸頭和絕緣噴嘴的氣缸由斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)連桿帶動(dòng)，離開(kāi)靜觸頭，造成氣缸與活塞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，壓縮SF、。，使之通過(guò)噴嘴吹弧，從而使電弧迅速熄滅。SF6斷路器與油斷路器比較，具有下列優(yōu)點(diǎn)：斷流能力強(qiáng)，滅弧速度快，電絕緣性能好，檢修周期(間隔時(shí)間)長(zhǎng)，適于頻繁操作，而且沒(méi)有燃燒爆炸危險(xiǎn)。但缺點(diǎn)是：要求加工精度很高，對(duì)其密封性能要求更嚴(yán)，因此價(jià)格比較昂貴。型號(hào)中“c”一操作機(jī)構(gòu)，“s”～手動(dòng)式，“D”一電磁式，“T”一彈簧儲(chǔ)能式，后邊數(shù)字～設(shè)計(jì)序號(hào)。SF6斷路器主要用于需頻繁操作及有易燃易爆危險(xiǎn)的場(chǎng)所，特別是用作全封閉式組合電器。 SF6斷路器配用CDlo等型電磁操作機(jī)構(gòu)或CT7等型彈簧操作機(jī)構(gòu)。 c 高壓真空斷路器 高壓真空斷路器，是利用“真空”(氣壓為10_2～10一6Pa)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的問(wèn)題，所以這種斷路器的觸頭斷開(kāi)時(shí)很難發(fā)生電弧。但是在感性電路中，滅弧速度過(guò)快，瞬問(wèn)切斷電流i將使di／dt極大，從而使電路出現(xiàn)過(guò)電壓，這對(duì)供電系統(tǒng)是不利的。因此，這“真空”不能是絕對(duì)的真空，實(shí)際上能在觸