【文章內(nèi)容簡介】 材料準備1)高壓一次設備 (1)概述 變配電所中承擔輸送和分配電能任務的電路，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備，稱為一次設備(primary equip—ment)或一次元件。 凡用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次設備運行的電路，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備，稱為二次設備(secondary eqtfipment)或二次元件。 一次設備按其功能來分，可分為以下幾類。 a變換設備其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來改變電壓或電流，例如電力變壓器、電流互感器、電壓互感器等。 b控制設備其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來控制一次電路的通、斷，例如各種高低壓開關。 c保護設備其功能是用來對電力系統(tǒng)進行過電流和過電壓等的保護，例如熔斷器和避雷器等。 d補償設備其功能是用來補償電力系統(tǒng)的無功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，例如并聯(lián)電容器。 e成套設備它是按一次電路結(jié)線方案的要求，將有關一次設備及：二次設備組合為一體的電氣裝置，例如高壓開關柜、低壓配電屏、動力和照明配電箱等。 本節(jié)只介紹一次電路中常用的高壓熔斷器、高壓隔離開關、高壓負荷開關、高壓斷路器及高壓開關柜等。 (2)高壓熔斷器 熔斷器(fuse，文字符號為FU)是一種當所在電路的電流超過規(guī)定值并經(jīng)一定時間后，使其熔體(fuse—element)熔化而分斷電流、斷開電路的一種保護電器。熔斷器的功能主要是對電路及電路設備進行短路保護，但有的也具有過負荷保護的功能。 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)等型跌開式熔斷器。 高壓熔斷器全型號的表示和含義如下： 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備的短路保護，也能起過負荷保護的作用，其熔體要通過主電路的電流，因此其結(jié)構(gòu)尺寸較大，額定電流可達100A。而RN2型只用作高壓電壓互感器一次側(cè)的短路保護。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。錫是低熔點金屬，過負荷時錫球受熱首先熔化，包圍銅熔絲，銅錫的分子互相滲透而形成熔點較銅的熔點低的銅錫合金，使銅熔絲能在較低的溫度下熔斷，這就是所謂“冶金效應”(metallurgieal effeet)。它使得熔斷器能在不太大的過負荷電流或較小的短路電流時動作，提高了保護的靈敏度。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能產(chǎn)生幾根并行的電弧，利用粗弧分細滅弧法來加速電弧的熄滅。而且這種熔斷器的熔管內(nèi)是充填有石英砂的，熔絲熔斷時產(chǎn)生的電弧完全在石英砂內(nèi)燃燒，因此滅弧能力很強，能在短路后不到半個周期即短路電流未達沖擊值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)。 當短路電流或過負荷電流通過熔體時，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。 b Rw4和Rwlo(F)型戶外高壓跌開式熔斷器運行時是封閉的，可以防止雨水浸入。在分斷小的短路電流時，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。而在分斷大的短路電流時，由于管內(nèi)產(chǎn)生的氣壓大，使上端薄膜沖開而形成兩端排氣，這樣有助于防止分斷大的短路電流時可能造成的熔管爆裂，從而有效地解決了自產(chǎn)氣熔斷器分斷大小故障電流的矛盾。 Rwlo一10(F)型跌開式熔斷器是在一般跌開式熔斷器的靜觸頭上加裝簡單的滅弧室，因而能帶負荷操作。這種負荷型跌開式熔斷器有推廣應用的趨向。 跌開式熔斷器依靠電弧燃燒使產(chǎn)氣管分解產(chǎn)生的氣體來熄滅電弧，即使是負荷型跌開式熔斷器加裝有簡單的滅弧室，其滅弧能力都不強，滅弧速度不快，不能在短路電流到達沖擊值之前熄滅電弧，因此屬“非限流”熔斷器。 (3)高壓隔離開關 高壓隔離開關(high—voltage dis—conneclfor，文字符號為QS)的功能主要是隔離高壓電源，以保證其它設備和線路的安全檢修。因此它的結(jié)構(gòu)有如下特點，即斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且斷開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備的安全。但是隔離開關沒有專門的滅弧裝置，因此不允許帶負荷操作。然而可用來通斷一定的小電流，如勵磁電流不超過2A的空載變壓器、電容電流不超過5A的空載線路以及電壓互感器和避雷器電路等。 GN810/600型高壓隔離開關 高壓隔離開關按安裝地點，分戶內(nèi)式和戶外式兩大類。(3N8型戶內(nèi)高壓隔離開關的外形。 高壓隔離開關全型號的表示和含義如下： (4)高壓負荷開關高壓負荷開關(high—voltage load switch，文字符號為QL)，具有簡單的滅弧裝置，因而能通斷一定的負荷電流和過負荷電流，但它不能斷開短路電流，因此它必須與高壓熔斷器串聯(lián)使用，以借助熔斷器來切斷短路故障。負荷開關斷開后，與隔離開關一樣，具有明顯可見的斷開間隙，因此，它也具有隔離電源、保證安全檢修的功能。 高壓負荷開關的類型較多，這里著重介紹一種應用最多的戶內(nèi)壓氣式高壓負荷開關。 FN310RT型高壓負荷開關—10RT型戶內(nèi)壓氣式負荷開關的外形結(jié)構(gòu)圖。上半部為負荷開關本身，很像一般隔離開關，實際上它也就是在隔離開關的基礎上加一個簡單的滅弧裝置。負荷開關上端的絕緣子就是一個簡單的滅弧室，它不僅起支持絕緣子作用，而且內(nèi)部是一個氣缸，裝有由操動機構(gòu)主軸傳動的活塞，其作用類似打氣筒。絕緣子上部裝有絕緣噴嘴和弧靜觸頭。當負荷開關分閘時，在閘刀一端的弧動觸頭與絕緣子上的弧靜觸頭之間產(chǎn)生電弧。由于分閘時主軸轉(zhuǎn)動而帶動活塞，壓縮氣缸內(nèi)的空氣而從噴嘴往外吹弧，使電弧迅速熄滅。當然分閘時還有電弧迅速拉長及本身電流回路的電磁吹弧作用。但總的來說，負荷開關的滅弧斷流能力是很有限的，只能斷開一定的負荷電流及過負荷電流。負荷開關絕不能配以短路保護裝置來自動跳閘，其熱脫扣器只用于過負荷保護。 這種負荷開關一般配用CS2等型。手動操作機構(gòu)進行操作。高壓負荷開關全型號的表示和含義如下： (5)高壓斷路器 高壓斷路器(high—voltage circuit_breaker’，文字符號為QF)的功能是，不僅能通斷正常負荷電流，而且能接通和承受一定時間的短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，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。型號中c“操”作機構(gòu)；s一“手”動；2一設計序號。(vacHum)斷路器以及壓縮空氣斷路器、磁吹斷路器等。其中應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。下面重點介紹我國目前廣泛應用的SNlo一10型戶內(nèi)少油斷路器，并簡介應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統(tǒng)一設計、推廣應用的一種新型少油斷路器。按其斷流容量(capacity of open circuit，符號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、傳動機構(gòu)和油箱等三個主要部分組成。油箱是其核心部分。油箱下部是由高強度鑄鐵制成的基座。操作斷路器導電桿(動觸頭)的轉(zhuǎn)軸和拐臂等傳動機構(gòu)就裝在基座內(nèi)?；喜抗潭ㄖ虚g滾動觸頭。油箱中部是滅弧室。外面套的是高強度絕緣筒。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，導電桿插入靜觸頭，首先接觸的是其弧觸片。斷路器跳閘時，導電桿離開靜觸頭，最后離開的是其弧觸片。因此，無論斷路器合閘或跳閘，電弧總在弧觸片與導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，利用電弧的磁效應使電弧吸往鐵 斷路器跳閘時，導電桿向下運動。當導電桿離開靜觸頭時，產(chǎn)生電弧，使油分解，形成氣泡，導致靜觸頭周圍的油壓驟增，迫使逆止閥(鋼珠)動作，鋼珠上升堵住中心孔。這時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。當導電桿繼續(xù)向下運動，相繼打開一、二、三道滅弧溝及下面的油囊時，油氣流強烈地橫吹和縱吹電弧。同時由于導電桿向下運動，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械運動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，導電桿是向下運動的，導電桿端部的弧根部分總與下面的新鮮冷油接觸，進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，在油箱上部設有油氣分離室，其作用是使滅弧過程中產(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等型手動操作機構(gòu)、CDlo等型電磁操作機構(gòu)或cT7等型彈簧儲能操作機構(gòu)o。手動操作機構(gòu)能手動和遠距離跳閘，但只能手動合閘，其結(jié)構(gòu)簡單，可交流操作。電磁操作機構(gòu)能手動和遠距離跳、合閘，但需直流操作，且合閘功率大。彈簧儲能操作機構(gòu)亦能手動和遠距離跳、合閘，而且操作電源交、直流均可，但結(jié)構(gòu)較復雜，價較高。如需實現(xiàn)自動合閘或自動重合閘，則必需采用電磁操作機構(gòu)或彈簧操作機構(gòu)。由于采用交流操作電源較為簡單經(jīng)濟，因此彈簧操作機構(gòu)的應用越來越廣。 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是一種無色、無味、無毒且不易燃的惰性氣體，在150℃以下時，化學性能相當穩(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計成具有自動凈化的作用。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微秒的極短時間內(nèi)自動還原，而且殘余雜質(zhì)可用特殊的吸附劑(如活性氧化鋁)清除，因此對人身和設備都不會有什么危害。SF6不含碳元素(C)，這對于滅弧和絕緣介質(zhì)來說，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。因此油斷路器在運行中要經(jīng)常注意監(jiān)視油色，適時分析油樣，必要時要更換新油。而SF6斷路器就無此麻煩。SF6又不含氧元素(0)，因此它不存在觸頭氧化的問題。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。SF6除具有上述優(yōu)良的物理、化學性能外，還具有優(yōu)良的電絕緣性能。在300kPa下，其絕緣強度與一般絕緣油的絕緣強度大體相當。特別優(yōu)越的是SF6在電流過零時，電弧暫時熄滅后，具有迅速恢復絕緣強度的能力，從而使電弧難以復燃而很快熄滅。 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。單壓式只有一個氣壓系統(tǒng)，滅弧時，SF6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固定不動的；跳閘時裝有動觸頭和絕緣噴嘴的氣缸由斷路器操動機構(gòu)通過連桿帶動，離開靜觸頭，造成氣缸與活塞的相對運動，壓縮SF、。，使之通過噴嘴吹弧，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：斷流能力強，滅弧速度快，電絕緣性能好，檢修周期(間隔時間)長，適于頻繁操作，而且沒有燃燒爆炸危險。但缺點是：要求加工精度很高，對其密封性能要求更嚴，因此價格比較昂貴。型號中“c”一操作機構(gòu)，“s”～手動式，“D”一電磁式，“T”一彈簧儲能式，后邊數(shù)字～設計序號。SF6斷路器主要用于需頻繁操作及有易燃易爆危險的場所，特別是用作全封閉式組合電器。 SF6斷路器配用CDlo等型電磁操作機構(gòu)或CT7等型彈簧操作機構(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題，所以這種斷路器的觸頭斷開時很難發(fā)生電弧。但是在感性電路中，滅弧速度過快，瞬問切斷電流i將使di／dt極大，從而使電路出現(xiàn)過電壓，這對供電系統(tǒng)是不利的。因此，這“真空”不能是絕對的真空，實際上能在觸