二章工廠供電3.docx

1、第二章工廠供電系統(tǒng)的主要電氣設備第一節(jié)電氣設備中的電弧問題開關電器是工廠供電系統(tǒng)中重要電氣設備之一。開關電器在操作時，其觸頭之間要產(chǎn)生電弧。電弧不僅延長了開關電器切斷電路的時間，而且強烈的弧光可能損傷人的視力，同時電弧的高溫還可能燒損開關的觸頭，造成電路的弧光短路，甚至引起火災和爆炸事故。因此，電氣設備中電弧的產(chǎn)生對工廠供電系統(tǒng)的安全運行有著極大的影響。在工廠供電系統(tǒng)中，各種開關電器由于其滅弧裝置不同，使其外型和結構有較大的差異，所以有必要了解開關電器中電弧的產(chǎn)生及滅弧方法，并進一步了解對開關電器中電氣觸頭的基本要求。一、電弧的產(chǎn)生及滅弧方法1 電弧的產(chǎn)生電弧，從本質上說是一種極強烈的電游離現(xiàn)

2、象，其特點是弧光很強、溫度很高，而且具有導電性。當開關電器切斷電路時，在其觸頭之間出現(xiàn)電壓并形成電場。觸頭間電壓越高，距離越小，則電場強度越大。由于強電場作用，觸頭附近的氣體被游離，產(chǎn)生大量的電子和離子。在強電場中，電子和離子作加速運動，使觸頭間介質的氣體分子產(chǎn)生碰撞游離，從而形成電弧。又由于電弧的溫度很高，使弧隙間氣體進一步發(fā)生熱游離，維持電弧的繼續(xù)燃燒。要使電弧熄滅，必須使觸頭間電弧區(qū)域中離子消失的速率 去游離率）大于離子產(chǎn)生的速率 游離率）。2 電氣設備中常用的滅弧方法為了使開關電器能迅速熄滅電弧，常采用下列幾種滅弧方法。1）冷卻滅弧法用降低電弧溫度的方法，使電弧迅速熄滅，叫冷卻滅弧法。

3、降低電弧溫度，使離子運動速度減慢，不但使熱游離作用減弱，而且使離子重新復合為中性質點的作用也增強，有利于電弧的熄滅。在交流電弧中，當觸頭間電壓過零時，復合現(xiàn)象特別強烈。復合的速度也與電弧的溫度有關，溫度越低，復合作用就越強烈，因而電弧就越易熄滅。2）速拉滅弧法加速切斷電路的動作，觸頭間的電場強度迅速減弱。，使電弧迅速熄滅的方法，叫速拉滅弧法。這種方法在開關觸頭斷開時，加速觸頭分離。將電弧迅速拉長，從而降低開關觸頭之間的電場強度、電弧電壓不足以維持電弧的燃燒，而使電弧熄滅。3）短弧滅弧法將長電弧切成短電弧，加速電弧熄滅的方法，叫短弧滅弧法。采用由金屬柵片組成的滅弧柵，罩住開關觸頭運動的全行程。當

4、開關觸頭分離時，長電弧在電動力和磁場力的作用下迅速移入滅弧柵，長電弧被滅弧柵片切割成一連串的短電弧，使觸頭間的電壓不足以再擊穿所有柵片間的氣隙，而使這些短電弧同時熄滅。14/304）狹縫滅弧法將電弧與固體介質所形成的狹縫接觸，使電弧冷卻而滅孤的方法，叫狹縫滅弧法。由于電弧在固體狹縫中，其冷卻條件加強，從而使電弧的去游離得以改善，同時電弧在狹縫中燃燒時產(chǎn)生氣體其內(nèi)部壓力增大，去游離作用更加強烈，有利于電弧的熄滅。5）氣吹滅弧法利用較冷的絕緣介質的氣流來吹動電弧，使電弧迅速熄滅的方法，叫氣吹滅弧法。氣流吹動電弧時，既使電弧冷卻，同時又使電弧迅速拉長擴散，降低電弧中的電場強度，使離子的復合和擴散增強

5、，從而加速電弧的熄滅。6）真空滅弧法將開關觸頭置于真空容器中，當電流過零時即能熄滅電弧，這種方法叫真空滅弧法。由于真空具有較高的絕緣強度，即不存在氣體游離問題，因此處于真空中的電弧，在電流過零時就能立即熄滅而不致復燃。上述滅孤方法，在各種電氣設備中可以采用不同的具體措施來實現(xiàn)。在這些滅弧方法中，冷卻滅弧是基本的方法，再配合其他的滅弧方法，就形成了各種電氣設備的滅弧裝置。例如在高壓隔離開關和低壓快分開關中，就采用了冷卻滅弧和加速拉弧的滅弧方法；在充填石英砂的管形熔斷器中，利用狹縫滅弧加冷卻滅?。辉诘蛪鹤詣涌諝鈹嗦菲?，交流接觸器和帶滅弧裝置的刀開關中，應用短弧滅弧加冷卻滅弧；在壓縮空氣斷路器、高壓

6、油斷路器及高壓負荷開關中，廣泛應用氣吹滅弧法。近年來，還采用六氟化硫作為滅弧介質，使滅弧能力提高幾十倍到幾百倍；而真空滅弧應用于真空斷路器中，取得了良好的效果。二、對電氣設備觸頭的基本要求電氣觸頭是電氣設備極其重要的組成部分。電氣設備工作的可靠程度，與電氣觸頭的結構和狀況有著密切的關系。為此，對電氣觸頭提出如下基本要求。l ）滿足正常負荷的發(fā)熱要求正常負荷電流包括過負荷電流）長期通過觸頭時，觸頭的發(fā)熱溫度不應超過允許值。因此，觸頭在工作時必須接觸緊密、良好，盡量減小或消除觸頭表面的氧化層，盡量降低接觸電阻。2）具有足夠的機械強度要求觸頭能經(jīng)受規(guī)定的通斷次數(shù)而不致發(fā)生機械故障或損壞。3）具有足夠

7、的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度即在可能最大的短路沖擊電流通過時，觸頭不致因電動力作用而損壞；并在可能最長的時間內(nèi)通過短路電流時所產(chǎn)生的熱量，不致使觸頭過度燒損或熔焊。4）具有足夠的斷流能力即在通斷所規(guī)定的最大電流負荷電流或短路電流）值時，觸頭不應被電弧過度燒損，更不應發(fā)生熔焊現(xiàn)象。第二節(jié)高低壓熔斷器熔斷器是一種在通過的電流超過規(guī)定值時使其熔體熔化而切斷電路的保護電器。熔斷器的功能主要是對電路及其電氣設備進行短路保護。但也有的具有過負荷保護的功能。一、高壓熔斷器在 6 35kV 系統(tǒng)中，戶內(nèi)廣泛采用RNI、 RN2型管式熔斷器，戶外則廣泛采用RW4型跌落15/30式熔斷器。1 高壓戶內(nèi)式熔斷器l ）高壓熔

8、斷器的型號：型號的含義：例如， RN1 10 100 表示 10kV戶內(nèi)式，設計序號為l ，額定電流為100A 的高壓熔斷器。2） RN1、 RN2 型管式熔斷器。RN1 和 RN2 的結構基本相同，均為瓷質熔管內(nèi)充有石英砂填料的密閉管式熔斷器。RN1用作高壓電力線路及其設備的短路保護，也能進行過負荷保護。RN1型最大斷流容量為200MV.A，額定電壓有3、 6 、 10、 35kV 四種規(guī)格，額定電流2 200A 不等。而RN2型只用作電壓互感器的短路保護，其額定電壓規(guī)格與RN1 型相同，額定電流只有0.5A一種規(guī)格，但最大斷流容量卻可達1000MV.A。圖 2 l 和圖 22 分別為 RN

9、型管式熔斷器的外形圖和熔管剖面示意圖。圖 2 1 RN1、 RN2型高壓管式熔斷器l一瓷熔管；2 一金屬管帽； 3 一彈性觸座； 4 一熔斷指示器；5 一接線端子； 6瓷絕緣子 支柱瓷瓶）； 7 一底座由圖 2 2 可知，熔管銅質熔絲上焊有錫珠作為降低熔點的溶劑，利用熔點較低的銅錫合金來改善熔斷器對過負荷和較小短路電流的保護性能，提高保護靈敏度。同時熔管內(nèi)采用多根熔絲并聯(lián)，以便熔斷時產(chǎn)生多根并聯(lián)電弧，而且熔管內(nèi)填充有石英砂，使電弧迅速冷卻，因此這種熔斷器的滅弧能力很強，且對短路電流有很強的限制作用，屬于限流式熔斷器。2 高壓戶外式熔斷器RW4型戶外跌落式熔斷器，一般作為610kV 電力線路和變

10、壓器的短路保護。同時還可以用來隔離電源，以保證安全檢修。圖 2-3 是 RW4 10 型高壓跌落式熔斷器的基本結構。這種熔斷器的結構特點是熔斷器熔管內(nèi)襯以消弧管，熔絲在過負荷或短路電流的作用下熔斷時，在管內(nèi)產(chǎn)生電弧。此刻管內(nèi)壁纖維質物質受高溫產(chǎn)生大量氣體，高速向管外噴出，電弧被強烈地去游離，當電流過零時電弧熄滅。熔絲一旦熔斷，熔管靠自身重量繞下端的軸自行跌落，造成明顯可見的斷開間隙。根據(jù)系統(tǒng)運行的需要，這種熔斷器的熔管可以利用高壓絕緣鉤棒進行操作分閘和合閘。但由于它沒有專門的滅孤裝置，因16/30此不能帶負荷操作。RW4 10 型跌落式熔斷器，額定電壓為1OkV ，其熔絲額定電流規(guī)定為3 20

11、0A 共十三個等級。由于其滅弧能力不強，滅弧速度較慢。所以屬非限流式熔斷器。二、低壓熔斷器低壓熔斷器的類型很多。工廠供電系統(tǒng)中推薦應用的有。瓷插式RC 型）：螺旋式RL 型）：無填料密封管式 RM 型）：有填料管式 RT 型）：快速熔斷式 RS 型）和自復式 RZ 型）等。這里先說明低壓熔斷器型號意義，再介紹工廠車間變電所應用最廣泛的RTO型和 RM10型熔斷器，以及近年新發(fā)展起來的RZ1 型自復式熔斷器。低壓熔斷器型號含義：類型含義： C 瓷插式， T 有填料管式， L 螺旋式， S 快速熔斷式， M密封管式， Z 自復式。例如， RTO 100 表示額定電流為 l00A ，有填料管式熔斷器

12、。1 RTO型熔斷器RTO型熔斷器由瓷熔管、柵狀銅熔體和觸頭底座等部分組成，如圖2-4所示。17/30圖 2 4 RTO 型低壓熔斷器a）熔體； b）熔管； c）熔斷器； 熔管； b）熔片l 一銅管帽； 2 一管夾； 3 一纖維熔管； 4 一觸刀； 5- 變截面鋅熔片18/30RM10 型熔斷器由纖維管、變截面的鋅熔片和觸頭底座等組成，其熔管和熔片的結構如圖 2-5 所示。將熔片沖制成若干寬窄不一的變截面，目的在于改善熔斷器保護性能。在短路電流通過時，熔片的窄部由于電阻值較大而首先熔斷，使熔管內(nèi)形成幾段串聯(lián)短弧，而且由于各段熔片跌落，迅速拉長電弧，使短路電弧較易熄滅。在過負荷電流通過時，由于加

13、熱時間較長，窄部散熱較快，因此往往不在窄部熔斷，而在寬窄之間的斜部熔斷。根據(jù)熔片熔斷的部位，可以大致判斷出使熔斷器熔斷的故障電流性質。當熔片熔斷時，纖維管的內(nèi)壁將因電弧燃燒而分解出氣體，壓迫電弧，加強離子的復合，從而改善了滅弧性能。但是其滅弧斷流能力仍較差因此這種熔斷器屬于非限流式熔斷器。 RM10 型熔斷器由于結構簡單，價廉及更換熔體方便，所以現(xiàn)仍較普遍地應用在低壓配電裝置中。 2 列出了 RM 10 型熔斷器的主要技術數(shù)據(jù)和保護特性曲線，供參考。3 RZ1 型自復式熔斷器以上熔斷器有一個共同的缺點，就是熔體熔斷后。必須更換熔體才能恢復供電，因而使停電時間延長，給供電系統(tǒng)和用戶造成一定的停電

14、損失。近幾年發(fā)展起來的 RZ1 型自復式熔斷器彌補了這一缺點，它既能切斷短路電流，又能自動恢復供電。圖 26 RZ1 型自復式熔斷器1 一接線端子； 2 一云母玻璃； 3- 氧化鈹瓷管； 4 一不銹鋼外殼； 5 一鈉熔體； 6 一氬氣； 7 一接線端子RZ1 型自復式熔斷器如圖2 6 所示。它采用固體金屬鈉作熔體。在常溫下，鈉的電阻率很小，可以順暢地通過正常負荷電流，但在短路時，固態(tài)鈉迅速氣化，電阻率變得很大，從而可限制短路電流。在限流動作結束后，鈉蒸氣冷卻，又恢復為固態(tài)鈉。自復式熔斷器通常與低壓斷路器配合使用。利用自復式熔斷器來切斷短路電流，利用低壓斷路器來保護過負荷及操作電路的通斷之用既能

15、有效地切斷短路電流，又能減輕低壓斷路器的工作負擔。提高供電可靠性。第三節(jié)高低壓開關設備一、高壓開關設備高壓開關設備包括高壓隔離開關、高壓負荷開關、高壓斷路器等，根據(jù)工廠供電需要，這里僅介紹 10kV 及以下設備。1 高壓隔離開關l ）用途隔離開關主要用于隔離高壓電源，將線路中高壓電氣設備與帶電部分可靠地斷開，使其有一個明顯可見的斷開點，確保其他高壓電氣設備及工作人員安全檢修。另19/30外，在供配電系統(tǒng)中，可以利用隔離開關進行倒閘操作。2）型號型號的含義：例如， GN8-10 600 表示 10kV 戶內(nèi)型、設計序號為 8、額定電流為 600A 的隔離開關。3）結構及工作原理，圖 2 7 為

16、GN8型高壓隔離開關外形圖。它主要由固定在絕緣子上的靜觸頭座和可分合的閘刀等兩部分組成。隔離開關沒有專門的滅弧裝置，所以不允許用來切斷負荷電流，即不允許帶負荷操作。否則，斷開時的電弧將燒毀設備，造成短路事故或人身傷亡。在某些情況下，隔離開關允許通斷小功率電路，但必須滿足隔離開關觸頭上不發(fā)生電弧的條件。2 高壓負荷開關1）用途高壓負荷開關，具有簡單的滅弧裝置，因此可通斷一定的負荷電流和過負荷電流，但不能斷開短路電流。2）型號型號的含義圖 27 GN810600 型高壓隔離開關1 一上接線端子； 2靜觸頭； 3 一閘刀； 4 一套管絕緣子； 5 一下接線端子； 6- 框架； 7 一轉軸； 8 一拐

17、臂； 9一升降絕緣子； 10支柱絕緣子20/30圖 28 FN3 10RT型高壓負荷開關1 一主軸； 2 一上絕緣子兼氣缸；3 一連桿； 4 一下絕緣子； 5- 框架；6RN1型高壓熔斷器；7 一下觸座； 8 一閘刀； 9 一弧動觸頭； 10絕緣噴嘴 內(nèi)有弧靜觸頭）；11主靜觸頭； 12- 上觸座； 13 一斷路彈簧； 14 一絕緣拉桿； 15 一熱脫扣器例如， FN3 10RT 表示 10kV戶內(nèi)式、設計序號為3、帶有熔斷器和熱脫扣器的高壓負荷開關。3）結構及工作原理圖2 8 為 FN3 10RT 型高壓負荷開關的外形圖。在鐵制的框架上裝有九個絕緣子，上部的三個絕緣子是用環(huán)氧樹脂澆注而成的空

18、腔圓柱體，它既作為支承與絕緣用，又作為噴射壓縮空氣的氣缸。在負荷開關斷路時，活塞壓縮氣缸在動靜觸頭間噴出氣體進行吹弧，同時由于斷路彈簧的作用及電路回路本身的電磁力作用，使電弧迅速拉長并冷卻，達到熄滅電弧的目的。高壓負荷開關可以配合高壓熔斷器及熱脫扣器使用。在短路時借助熔斷器切斷短路故障；在過負荷時，熱脫扣器動作，使負荷開關自動跳閘。由于負荷開關斷開時，與隔離開關一樣具有明顯的斷開點，因此它也有隔離電源保證安全檢修的功能。3 高壓斷路器l ）用途高壓斷路器是工廠供電系統(tǒng)中最重要的電氣設備之一。高壓斷路器具有相當完善的滅弧裝置，其用途是使高壓電路在正常負荷下接通和斷開，在發(fā)生短路故障時，通過繼電保

19、護裝置的作用將故障線路自動斷開，使非故障部分正常運行。2）分類高壓斷路器按其結構和滅弧方法分為油斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器、壓縮空氣斷路器、磁吹斷路器等多種類型。油斷路器分為多油斷路器和少油斷路器兩種。多油斷路器的特點是油箱內(nèi)充油較多，油介質起滅弧和絕緣兩種作用。少油斷路器的特點是充油較少，油介質主要起滅弧作用，因此體積較小，。重量較輕。兩種油斷路器都是利用觸頭產(chǎn)生的電弧使油分解，通21/30過產(chǎn)生氣體的吹動和冷卻作用將電弧熄滅。六氟化硫斷路器六氟化硫SF6）是一種化學性能穩(wěn)定的惰性氣體。由于SF6 具有優(yōu)良的滅弧性能和電絕緣性能，因此 SF6斷路器的斷流能力強，滅弧速度快，適于頻繁操

20、作。真空斷路器具有真空滅弧室，利用真空的高絕緣強度來熄滅電弧。真空斷路器的斷流能力較強，滅弧速度很快，因此也適于頻繁操作。壓縮空氣斷路器利用壓縮空氣作為滅弧介質。壓縮空氣有三方面作用：一是吹弧，使電弧冷卻而熄滅；二是作為觸頭斷開后的絕緣介質；三是為分合閘操作提供氣動動力。這種斷路器技術性能優(yōu)越，但設備復雜。磁吹斷路器在斷路時，利用自身流過的電流產(chǎn)生的電磁力，將電弧拉長并進入滅弧室內(nèi)滅弧。這種斷路器性能較差，目前已較少采用。3）型號斷路器的型號含義：類型含義：C 磁吹斷路器； D 多油斷路器； L 六氟化硫斷路器； S 少油斷路器； Z 真空斷路器。例如 SN10-10 1000-500 表示

21、10kV 戶內(nèi)少油式，設計序號為 10 的型斷路器。其額定電流為 1000A，額定斷流容量為 500MV.A。4）高壓斷路器的技術參數(shù)。額定電壓kV）指高壓斷路器承受持續(xù)電壓的能力, 應和電力網(wǎng)的額定電壓相符，三相系統(tǒng)中是線電壓，單相系統(tǒng)中是相電壓。額定電流 A）指高壓斷路器允許長期通過的最大電流，此時導體部分的溫升不超過規(guī)定的允許值。額定開斷電流 kA）指高壓斷路器在額定電壓下能正常開斷的最大電流。額定斷流容量 KV.A）高壓斷路器開斷能力的又一個參數(shù)。該值與額定電壓、開斷電流有關。額定斷流容量也稱遮斷容量。三相斷路器的斷流容量 MV.A） =3* 額定線電壓 單相斷路器的斷流容量 MV.A

22、） =額定相電壓 kV） X 額定開斷電流。 kA）高壓斷路器的技術參數(shù)還有固定分閘時間s ），合閘時間s ），極限通過電流峰值(KA），熱穩(wěn)定電流 常用高壓斷路器 SN10-10型高壓斷路器SN10-10型高壓斷路器是我國統(tǒng)一設計并推廣應用的一種戶內(nèi)式少油斷路器。圖29 是 SN10-10 型高壓戶內(nèi)少油斷路器的外形圖，圖210 是其油箱內(nèi)部結構圖。這種斷路器由框架、傳動部分和油箱等三個主要部分組成，其中由環(huán)22/30氧樹脂玻璃鋼制成的油箱是核心部分。油箱內(nèi)上部有插座式靜觸頭，上出線端子與之相連。動觸頭 導電桿）全段在油箱中，滾動觸頭將導電桿與下出線端相連。斷路器的滅弧室采用玻璃纖維壓成的耐

23、弧塑料片疊成，具有良好的滅弧性能、斷路器的上出線端、上蓋帽及下出線端系鋁合金制成，基座由高強度鑄鐵制成。整個斷路器固定在瓷支柱絕緣子上，使之與外部絕緣。圖 2 9SN10-10型高壓少油斷路器l 一鋁帽； 2 一上接線端子； 3 一油標； 4 一絕緣筒； 5 一下接線端子；6 一基座； 7 一主軸； 8 一框架； 9一斷路彈簧圖 2-10 SN10-10型高壓少油斷路器的油箱內(nèi)部結構1 一鋁帽； 2 一油氣分離器；3 一上接線端子；4 一油標； 5 一靜觸頭 插座式）； 6 一滅弧室；7 一動觸頭 導電桿）； 8 一中間滾動觸頭； 9 一下接線端子； 10轉軸； 11拐臂； 12基座；13下支

24、柱絕緣子；14上支柱絕緣子；15 一斷路彈簧； 16- 絕緣筒： 17 一逆止閥： 18 一絕緣油斷路器合閘時，動觸頭 導電桿）插入靜觸頭，其導電回路是。上出線端子靜觸頭動觸頭 導電桿）中間滾動觸頭下出線端子。斷路器分閘時，分閘斷路彈簧放松，動觸頭 導電桿）迅速向下運動，動靜觸頭之間產(chǎn)生電弧，油在電弧高溫下氣化、滅孤室內(nèi)壓力升高，靜觸頭座內(nèi)的小鋼球封住中心孔，油氣混合體強烈地吹弧，使電弧迅速熄滅。因此這種斷路器具有較大的斷流能力。23/30附表 3 列出了 SN 10 10 型斷路器的主要技術數(shù)據(jù)，供參考。六氟化硫斷路器六氯化硫SF6）斷路器是利用SF6 氣體作為滅弧介質和絕緣介質的斷路器。這

25、是近年來發(fā)展很快的一種新型斷路器。sF6 的絕緣強度是空氣的2.5 一 3 倍，其滅弧能力比空氣高幾十倍到幾百倍，所以利用簡單的滅弧機構就可以達到很高的技術參數(shù)。圖2 l1 為 LN210 型 SF6 斷路器的外形圖。圖2-12為其滅弧室的工作示意圖。SF6 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作機構通過連桿帶動，離開靜觸頭，造成氣缸與活塞的相對運動，壓縮 SF6氣體，使之通過噴嘴吹弧，從而使電弧迅速熄滅，。圖 211 LN2- 10型 SF6斷路器1 一上接線端子；2 一絕緣筒 內(nèi)為氣缸及觸頭系統(tǒng)）；3 一下接線端子；4 一操動機構箱

26、；5- 小車； 6斷路彈簧圖 2-12 SF6斷路器的滅孤室工作示意圖1- 靜觸頭； 2 一絕緣噴嘴； 3 一動觸頭； 4 一氣缸 連同動觸頭由操動機構傳動）；5 一壓氣活塞 固定）； 6 一電弧六氟化硫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24/30緣性能好，適于頻繁操作，且無燃燒爆炸危險。目前，主要應用在需頻繁操作及有易燃易爆危險的場所。真空斷路器真空斷路器是一種利用真空滅弧的斷路器。它的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不會發(fā)生電弧，或者說，觸頭一斷開，電弧就已熄滅。但是在感性電路中，滅弧速度過快，即di dt太大，

27、會引起很高的過電壓，這對供電系統(tǒng)是不利的。因此最好是在開關觸頭間產(chǎn)生一點真空電弧，并使之在電流第一次自然過零時熄滅。這樣燃弧時間既短至多半個周期），又不會產(chǎn)生很高的過電壓。圖 2-13是 ZN3 10 型真空斷路器的外形圖。圖 2-13 ZN3 10 型高壓真空斷路器l 一上接線端子 后面出線）； 2 一真空滅弧室； 3 一下接線端子 后面出線）；4 一操動機構箱；5 一合閘電磁鐵；6- 分閘電磁鐵； 7- 斷路彈簧； 8- 底座真空斷路器具有體積小、重量輕、動作快、壽命長、安全可靠和便于維護檢修等優(yōu)點，適用于需頻繁操作的場所。4 高壓開關設備的操作機構操作機構是高壓開關設備的重要組成部分。它

28、的作用是使開關設備準確的合閘和分閘，并維持合閘狀態(tài)。由于相同的操作機構可配用不同的高壓開關設備，因此操作機構通常與開關設備本身分離開來并具有獨立的型號。根據(jù)高壓開關設備合閘所需能量不同，操作機構可分為手力操作機構、電磁操作機構、彈簧操作機構、液壓操作機構、電動操作機構等。工廠供電系統(tǒng)的高壓開關設備主要由前三種操作機構配合使用。25/30圖 214 CS2 型手力操作機構及其與負荷開關配合的一種安裝方式圖 214a）外型結構 b）與負荷開關配合安裝1- 操作手柄； 2- 操作機構外殼；3 一跳閘指示牌 掉牌）； 4脫扣器盒；5- 跳閘鐵； 6 一輔助開關； 7傳動杠桿； 8負荷開關的閘刀1）手力

29、操作機構圖2 14 是 CS2 型手力操作機構及其與FN3 型負荷開關配合的示意圖。 CS2 型手力操作機構能手動分閘、遠距離分閘、手動合閘，但不能遠距離合閘。這種手力操作機構裝有過電流脫扣器、低電壓脫扣器，有一定的保護性能。由于手力操作機構結構簡單，造價低廉，且為交流操作，從而使保護和控制裝置大大簡化，因此在一般中小工廠供電系統(tǒng)中廣泛應用。2）電磁操作機構電磁操作機構可以手動和遠距離合閘、分閘，變電所應用它就能實現(xiàn)自動切換供電線路。圖 2 15 是 CD10型電磁操作機構的外形圖和剖面圖。這種操作機構由傳動機構、電磁機構和緩沖底座等三個部分組成。電動合閘時，合閘線圈通電產(chǎn)生電磁力，完成合閘動

30、作。電動分閘 跳閘）時，跳閘線圈通電產(chǎn)生電磁力，完成跳閘動作。也可使用合閘操作手柄進行手動合閘，或者按動手動跳閘按鈕，進行手動跳閘。一般電動合閘，功率較大，需使用直流 110v 或 220v 操作電源。中小型工廠變配電所常采用 CD10型電磁操作機構；并配合 SN10-10 型少油斷路器。3）彈簧操作機構CT7 型彈簧操作機構全稱為彈簧儲能式電動操作機構，由交直流兩用串聯(lián)電動機使合閘彈簧儲能，在合閘彈簧釋放能量的過程中將斷路器合閘。彈簧操作機構可手動和遠距離分合閘，并可方便地實現(xiàn)一次自動重合閘，且可交流操作，從而可使保護和控制裝置簡化。但是它本身結構復雜，價格昂貴，因此目前在中小型工廠應用不是

31、很多。26/30圖 215 CD10 型電磁操作機構a）外形圖； b）剖面圖l 一外殼； 2 一跳閘線圈； 3 一手動跳閘按鈕 跳閘鐵心）； 4 一合閘線圈；5 一合閘操作手柄；6 一緩沖底座； 7 一接線端子排；8 一輔助開支； 9分合指示器二、低壓開關設備低壓開關設備主要用于 1000V 以下的交流和直流電路，對電路及其設備進行通斷、轉換及保護。工廠低壓配電系統(tǒng)通常使用的有刀開關類和低壓斷路器。1 低壓刀開關及負荷開關低壓刀開關是一種手動開關設備，其種類很多。按型式分，有單投和雙投兩類；按極數(shù)分，有單極、雙極和三級；按滅弧結構分，有不帶滅弧罩和帶滅弧罩兩種；按其操作機構分，有中央手柄式等四

32、類。低壓刀開關類的型號含義規(guī)定如下：例如， HD13 400 31 表示三極單投刀開關，額定電流400A，中央杠桿操作機構，帶滅弧罩。圖2 16 為 HD13型刀開關的外形圖。普通不帶滅弧罩的刀開關，不能帶負荷操作，只能當隔離開關用，帶有滅弧罩的刀開關，可帶負荷操作，通斷負荷電流。27/30圖 2-16 HD13 型低壓刀開關l 一上接線端子；2 一鋼柵片滅弧罩；3 一閘刀； 4 一底座； 5 一下接線端子；6- 主軸； 7 一靜觸頭； 8- 連桿； 9操作手柄 中央杠桿操作）將刀開關的閘刀換以RTO型熔斷器，就構成熔斷器式刀開關，簡稱刀熔開關見圖 2-17所示）。它具有刀開關和熔斷器的雙重功

33、能，常以側面手柄式操作機構來傳動，使其結構更緊湊。將刀開關與熔斷器串聯(lián)，裝在鐵殼內(nèi)就構成低壓負荷開關，亦稱鐵殼開關。由于它具有滅弧裝置，因此能帶負荷操作，同時具有刀開關和熔斷器的雙重功能。圖 2-17 HR 型熔斷器式刀開關結構示意圖l 一 RTO型熔斷器的熔管； 2HD 型刀開關的彈性觸座；3 一連桿； 4 一操作手柄； 5 一配電屏面板2低壓斷路器低壓斷路器又稱自動空氣開關。它不僅能帶負荷通斷電路及通斷一定的短路電流，而且具有過負荷、低電壓和短路保護功能。因此，這種低壓開關設備，被廣泛應用于變配電所的交直流低壓配電裝置中。圖2 18 為低壓斷路器的原理結構和結線圖。當線路上出現(xiàn)短路故障時，

34、過流脫扣器動作，斷路器跳閘。當出現(xiàn)過負荷時加熱元件電阻）加熱，使雙金屬片彎曲，熱脫扣器動作，斷路器跳閘。當線路電壓嚴重降低或電壓消失時，失壓脫扣器動作，同樣使斷路器跳閘。如果按下按鈕9 或 10，使失壓脫扣能失電或使分勵脫扣器通電，都可使斷路器遠距離跳閘。28/30圖 2 18 低壓斷路器的原理結構和結線1-主觸頭； 2- 跳鉤； 3- 縮扣； 4- 分勵脫扣器； 5- 失壓脫扣器； 6- 過流脫扣器；2-7- 熱脫扣器 雙金屬片）； 8- 加熱電阻； 9- 脫扣按鈕 常閉）； 10- 脫扣按鈕 常開）工廠變配電所使用的低壓斷路器，按其結構型式分有裝置式 裝置式低壓斷路器裝置式低壓斷路器簡稱塑

35、殼式低壓斷路器。工廠供配電系統(tǒng)中，最常用的為 DZ10 型，如圖 219 所示。這種低壓斷路器，其全部結構和導電部分都裝設在一個塑料外殼內(nèi)，僅在殼蓋中露出操作手柄供手動操作之用。它結構緊湊體積較小使用比較安全。DZ10 型低壓斷路器可根據(jù)工作要求裝設以下脫扣器：復式脫扣器，可同時實現(xiàn)過負荷保護和短路保護，即具有延時動作和瞬時動作兩段保護特性；電磁脫扣器，作短路保護用；熱脫扣器雙金屬片式），作過負荷保護用。 圖 219 DZ10 250 型低壓斷路器DZ10型低壓斷路器，采用鋼片滅弧柵，加之脫扣機構的脫扣速度很快，因此其滅弧時間短，一般斷路時間不超過一個周期 0 02s ），而且斷流能力也較大。

36、2）萬能式低壓斷路器萬能式低壓斷路器是敞開地裝設在塑料或金屬框架上的，因此又29/30稱為框架式斷路器。由于其保護方案和操作方式較多，裝設地點也很靈活因此有“萬能式”之稱。萬能式低壓斷路器的型式較多，最常用的為DW10型和 DW15型兩種。 DW10型低壓斷路器圖2-20 為 DW10 200 型萬能式低壓斷路器的外形結構圖。DW10型低壓斷路器額定電壓為交流380V 或直流440V 及以下，在交流電路和直流電路中均可使用。額定電流有200A、400A、 600A、 1000A、 1500A、 2500A 和 4000A 等七個等級。操作方式有直接手動操作式、杠桿操作式、電磁鐵操作式和電動機操

37、作式等四種。但是，無論哪種操作方式的低壓斷路器，均裝有手柄，以便于檢修。操作機構和自由分勵脫扣機構是為了實現(xiàn)手動 或電動合閘狀態(tài)）和各種脫扣器對觸頭動作的控制，并且能夠實現(xiàn)“自由脫扣”。所謂“自由脫扣”是指在主電路中出現(xiàn)故障電流，不論操作手柄在什么位置，觸頭均能自動分斷電路。圖 220DW10200 型萬能式低壓斷路器l 一操作手柄； 2 一自由脫扣機構；3 一失壓脫扣器；4- 過流脫扣器脫扣電流調節(jié)螺母；5 一過流脫扣器；6 一斷路器輔助觸頭；7 滅弧罩 內(nèi)有主觸頭）DW10型低壓斷路器的滅弧裝置由鋼制柵片和陶土滅弧罩組成。電弧燃燒時在柵片之中被柵片分割成許多短弧而熄滅。DW10型低壓斷路器

38、，裝有失壓脫扣器和瞬時動作的過流脫扣器分別進行失壓保護和短路保護。附表 4 列出了 DW10型低壓斷路器的主要技術數(shù)據(jù)用來參考。 DW15 型低壓斷路器 XDW15 型低壓斷路器操作方式分，有直接手動操作式、電磁鐵操作式和電動機操作式三種方式。 DW15 200、 400、 600 型為直接手動操作或電磁鐵操作，可用于交流 50Hz 、電壓至 1140V 的電路； DW15-1000-4000 型為電動機操作方式，可 用 于 交 流50Hz 、 電 壓380V 的電路。按保護性能分， DW-15 型低壓斷路器有選擇型和非選擇型兩類。所謂選擇型，就是斷路器的動作時間可以按選擇保護要求進行調節(jié)。它

39、又分兩段圖 2-21低壓斷路器的特性曲線a）兩段保護式 b）三段保護式 c）瞬時動作式30/30保護式和三段保護式。兩段保護式具有長延時和短延時或瞬時動作特性，如圖2 21a）所示；三段保護式具有長延時，短延時和瞬時動作特性，如圖2 21b）所示。而非選擇型只具有瞬時動作特性，如圖2 一 21c）所示。DW15型低壓斷路器可裝設的脫扣器類型有：過流脫扣器、欠電壓脫扣器和分勵脫扣器。過流脫扣器又有電磁式的過負荷和短路瞬時脫扣器；熱一電磁式過負荷長延時和短路瞬時脫扣器；電子型過負荷長延時、短路短延時及特大短路瞬時脫扣器。熱脫扣器由速飽和電流互感器與雙金屬片式熱繼電器組成，其原理電路如圖 2 22

40、所示。圖 2 22 熱式過流脫扣器的原理電路QF斷路器； TA 一速飽和電流互感器；FR一熱繼電器；YR一分勵脫扣器線圈；SB 一分閘按鈕電子型脫扣器由四部分組成：電子型脫扣器本體，電源變壓器，電流電壓變換器組以及報警蜂鳴器。各部分之間的連接關系方框圖如圖2 23 所示。圖 2 23 電子型過流脫扣器連接關系方框圖TS電源變壓器；TAV一電流電壓變換器組圖 2-24 為 DW15-200、 400、600 型低壓斷路器的結構示意圖。這種類型斷路器采用手柄進行手動操作。 DW15型低壓斷路器為立體布置，分為觸頭系統(tǒng)、操作機構和脫扣器三大部分。觸頭系統(tǒng)安裝在絕緣底座上，操作機構采用彈簧儲能閉合。且

41、具有自由脫扣性能。 DW15 型低壓斷路器同樣采用鋼片滅弧柵，滅弧能力很強。但由于其操作機構比較復雜，影響其動作速度，一般斷路時間在一個周期0.02s ）以上。附表4 列出了DW15型低壓斷路器的主要技術數(shù)據(jù)，供參考。31/30圖 2-24 DW15-200 、400、600 型低壓路器的結構示意圖a）正面； b）剖面l 一分勵脫扣器；2- 手動分閘按鈕；3“分”“合”指示；4 一操作機構 手柄）；5阻容延時裝置；6 一熱脫扣器或電子脫扣器；7 一速飽和互感器或電流電壓變換位器；8 一快速電磁鐵；9一失壓脫扣器；10 一靜觸頭；11 一動觸頭： 12 一主軸； 13 一合閘電磁鐵；14- 滅弧

42、罩第四節(jié)互感器電流互感器和電壓互感器統(tǒng)稱互感器。從其基本結構和工作原理來說，互感器是一種特殊的變壓器。它是一次電路和二次電路之間的聯(lián)絡元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電。一、電流互感器l 基本結構原理電流互感器的基本結構原理如圖2 25 所示。它的結構特點是，一次繞組匝數(shù)很少，而二次繞組匝數(shù)很多。其一次繞組串聯(lián)接入一次電路，而二次繞組則與儀表、繼電器等電流線圈串聯(lián)，形成一個閉合回路。由于二次電路中儀表、繼電器的電流線圖阻抗很小，所以電流互感器工作時其二次電路近于短路狀態(tài)。二次繞組的額定電流一般為5A。電流互感器一、二次側額定電流之比，稱為變流比Ki ，其表達式為：Ki=I

43、1n/I2n=N2/N1=I1/I22 l ）例如，某電流互感器一次額定電流I1n=200A ，則 Ki=I1n/I2n=200/5A2 常用結線方式電流互感器在三相電路中常用的結線方式有如下幾種。32/30圖 2-25 電流互感器l一鐵心； 2一次繞組； 3 一二次統(tǒng)組圖 2-26 電流互感線的結線方案a）一相式； b）兩相 V 形； c）兩相電流差 d）三相丫形1）一相式結線，如圖2 26a）這種結線電流線圈通過的電流，反應一次電路對應相的電流，通常用于負荷平衡的三相電路中測量電流，或在繼電保護中作為過負荷保護結線。2）兩相V 形結線，如圖2 26 b ）這種結線也叫兩相不完全Y形接線在繼

44、電保護裝置中，這種結線稱為兩相兩繼電器結線。由圖2-27所示的電流相量圖可知二次側公共線上流過的電流，圖 227 兩相 v 形結線的電流互感器一、二次電流相量圖33/30為兩個互感器二次電流的相量和，即I 1+I 2=-I 3 正好是未接互感器第2 相的二次電流其一次電流換算值），因此這種結線的三只電流線圈，分別反應了三相電流。圖 2-28 兩相電流差結線的電流互感器一、二次電流相量圖這種結線廣泛用于中性點不接地的三相三線制電路中，供測量三個相電流或三相功率和三相電能之用，同時也經(jīng)常應用于繼電保護裝置中。3）兩相電流差結線，如圖2-26C ）這種結線的二次側公共線中流過的電流，等于兩個相電流之

45、差，由圖2 一 28 相量圖可知。其值為相電流的3 倍。這種結線常用于三相三線制的繼電保護裝置中，稱為兩相一繼電器結線。4）三相 Y 形結線，如圖2 26d）這種結線的三個電流線圈，正好反應各相電流，因此廣泛用于中性點直接接地的三相三線制特別是三相四線制電路中，用于測量或繼電保護。3 電流互感器的類型電流互感器的類型很多，按一次繞組的匝數(shù)分，有單匝式和多匝式；按一次電壓的高低分，有高壓和低壓兩大類；按用途分，有測量和保護兩大類；按準確度等級分，有 0.2 ， 0.5 ，l ， 3， 5 若干等級。表 2 1 列出了電流互感器型號含義。圖 2 29 為戶內(nèi)低壓500V 的 LMZJ-0.5 型母線式電流互感器的外形圖。它本身沒有一次繞組，母線從中孔穿過，母線就是其一次繞組l 匝）。表 2-1電流互感器的型號含義字母排列順序型號含義1L 電流互感器A 穿墻式 B 支持式 C 瓷套管式 D 單匝式 F 復 多）匝式 J 接地式2M 母線式 Z 支柱式 Q 線圈式 R 裝入式 Y 低壓式C 瓷絕緣 G 改進式 K 塑殼絕緣 L 電纜電容型M 母線式3J 或 Z 澆注絕緣 S 速飽和型 W