建筑電氣電氣設(shè)備選擇(二)

1、4.3 高壓開關(guān)設(shè)備及選擇 高壓開關(guān)設(shè)備包括高壓斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、熔斷器及高壓開關(guān)柜等。 1 高壓斷路器 （1）功能通斷正常負(fù)荷電流；接通和承受一定的短路電流；在保護(hù)裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。 （2）組成 高壓斷路器主要由以下部分組成： 觸頭 是電路通斷的重要部分，一般分為動觸頭和靜觸頭兩部分：在開關(guān)進(jìn)行分閘或合閘操作時，靜觸頭不運(yùn)動，動觸頭運(yùn)動； 滅弧室 熄滅電弧的地方； 絕緣介質(zhì) 分為滅弧用絕緣介質(zhì)和支持用絕緣介質(zhì)，前者在熄滅電弧中起作用，一般有礦物油（又稱絕緣油）、SF6氣體、真空等；后者用于支持運(yùn)動機(jī)構(gòu)、觸頭、滅弧室等，一般有電工瓷、環(huán)氧樹脂等； 殼體結(jié)構(gòu) 斷路器的各

2、個部分安裝為一體； 運(yùn)動機(jī)構(gòu) 推動動觸頭運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，多由連桿機(jī)構(gòu)組成。（3）型號和類型第一單元是產(chǎn)品字母代號：S少油斷路器；D多油斷路器； K空氣斷路器；L六氟化硫斷路器；Z真空斷路器； Q自產(chǎn)氣斷路器；C磁吹斷路器；G 隔離開關(guān)。第二單元 是裝設(shè)地點(diǎn)代號：N戶內(nèi)式；W戶外式。第三單元 是設(shè)計(jì)序號。 第四單元 是額定電壓，kV。第五單元 是補(bǔ)充工作特性標(biāo)志：G改進(jìn)型；F分相操作。第六單元 是額定電流，A。 第七單元 是額定開斷電流，kA。A 油斷路器 多油斷路器： 開關(guān)觸頭在絕緣油中閉合和斷開。油兼有滅弧和絕緣功能，油量多，有易燃易爆危險。體積大，維護(hù)麻煩?？深l繁通斷負(fù)荷。趨于淘汰 少油斷路器

3、： 開關(guān)觸頭在絕緣油中閉合和斷開。油只作滅弧功能，油量少，易燃易爆危險性較小。體積小，價廉，維護(hù)方便。不能頻繁操作。 610kv多用。B 空氣斷路器 利用壓縮空氣吹動電弧，并使電弧熄滅。滅弧能力強(qiáng)，分?jǐn)鄷r間短，斷流容量大。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價貴，維護(hù)要求高。多用于110kv及以上大型電站或變電所及不適應(yīng)采用六氟化硫斷路器的高寒地區(qū)。 C 六氟化硫斷路器 開關(guān)觸頭在SF6氣體中閉合和斷開。SF6氣體兼有滅弧和絕緣功能。滅弧能力強(qiáng)，屬高速斷路器。斷流容量大，電絕緣性能好，檢修周期長?？深l繁操作。無燃燒爆炸危險，體積小，維護(hù)要求嚴(yán)格，價貴。在全封閉組合電器中多采用。不適于高寒地區(qū)。本身無毒，但電弧在高溫作用

4、下會生成氟化氫等強(qiáng)烈腐蝕性的劇毒物，檢修時，應(yīng)注意防毒。 SF6 (六氟化硫)斷路器 D 真空斷路器 開關(guān)觸頭在真空的容器內(nèi)閉合和斷開。滅弧能力強(qiáng)燃弧時間短，屬高速斷路器。開斷能力強(qiáng)。結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小。壽命長，易維修?？深l繁操作。無易燃易爆危險。 由于開斷速度高, 易產(chǎn)生截流過電壓,對變壓器等感性負(fù)載易造成危害,應(yīng)配置過電壓吸收裝置。D 高壓真空斷路器 真空斷路器利用真空度約為10-4Pa（在運(yùn)行過程中不低于10-2Pa）的高真空作為內(nèi)絕緣和滅弧介質(zhì)。真空間隙的氣體稀薄，分子的自由行程較大，發(fā)生碰撞游離的幾率很小。所以，真空擊穿產(chǎn)生電弧，是由觸頭蒸發(fā)出來的金屬蒸氣幫助形成的。 真空斷路

5、器是由真空滅弧室、絕緣支撐、傳動機(jī)構(gòu)、操動機(jī)構(gòu)、機(jī)座（框架）等組成，如右圖所示。導(dǎo)電回路由導(dǎo)電夾、軟連接、出線板通過滅弧室兩端組成。 真空斷路器的固定方式不受安裝角度限制，既可以水平安裝，又可以垂直安裝，還可以任意角度安裝。 按真空滅弧室的布置方式可分為落地式和懸掛式兩種基本形式，以及這兩種方式相結(jié)合的綜合式和接地箱式。 （1）落地式 是將真空滅弧室安裝在上方，用絕緣子支持， 操動機(jī)構(gòu)設(shè)置在底座的下方，上下兩部分由傳動機(jī)構(gòu)通過絕緣桿連接起來。落地式優(yōu)點(diǎn)：傳動效率高，分合閘操作時直上直下，傳動環(huán)節(jié)少，摩擦阻力?。环€(wěn)定性好，操作時振動小；便于操作人員觀察和更換滅弧室；產(chǎn)品系列性強(qiáng)，而且容易實(shí)現(xiàn)戶內(nèi)

6、外產(chǎn)品的相互交換。落地式缺點(diǎn)：總體高度較高，操動機(jī)構(gòu)檢修不方便。真空斷路器的分類：（）懸掛式真空斷路器，是將真空滅弧室用絕緣子懸掛在底座框架前方，而操動機(jī)構(gòu)設(shè)置在后方（即框架內(nèi)部），前后兩部分用（絕緣傳動）桿連接起來。懸掛式優(yōu)點(diǎn)：宜用于手車式開關(guān)柜。由于操動機(jī)構(gòu)與高電壓隔離，便于檢修。懸掛式缺點(diǎn)：總體深度尺寸大，用鐵多，質(zhì)量重；絕緣子承受彎曲力；操作時滅弧室振動大；傳動效率不高。因此，懸掛式真空斷路器一般只適用于中等電壓以下的產(chǎn)品。 ZN28-10型斷路器外型圖它采用懸掛式結(jié)構(gòu)，真空斷路器裝在一個手車上，主要由機(jī)架、真空滅弧室及傳動系統(tǒng)組成。 真空斷路器的發(fā)展?fàn)顩r 目前國際上，真空斷路器的設(shè)計(jì)

7、、制造領(lǐng)域里逐步形成了以德國西門子公司為代表的空氣絕緣產(chǎn)品和以ABB公司為代表的復(fù)合絕緣產(chǎn)品的兩大派別。西門子公司的產(chǎn)品有3AF、3AG及3AH等系列產(chǎn)品。ABB公司的代表產(chǎn)品有VD4。 國內(nèi)生產(chǎn)的真空斷路器歸納起來大致可分為三類：引進(jìn)技術(shù)并國產(chǎn)化的產(chǎn)品。如ZN12-12，引進(jìn)西門子3AF；ZN18-12，引進(jìn)日本東芝公司VK系列產(chǎn)品；ZN21-12，引進(jìn)比利時EIB公司的產(chǎn)品技術(shù)；ZN67-12，引進(jìn)日本三菱電機(jī)VPR型真空斷路器等。在借鑒國外同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上開發(fā)的產(chǎn)品，如：ZN63-12和ZN65-12分別效仿ABB的VD4和西門子3AH。自行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，如：ZN15-12，ZN28-12

8、，ZN30-12等。 (3) 高壓斷路器銘牌所列的技術(shù)數(shù)據(jù)額定電壓UrQF：保證長期正常工作時斷路器所耐受的 電壓值。名牌上所標(biāo)的電壓系指線電 壓的額定值。額定電流IrQF: 是斷路器可以長期通過的最大電流。 我國額定電流的等級有： 200A、 400A、600A、1000A、1500A、 2000A、3000A、 4000A、5000A、6000A、8000A、 10000A額定開斷電流Iroff: 是指斷路器在額定的電壓下能正常 開斷的最大電流。開斷電流Iroff必 須大于或等于其安裝處的短路電 流，即 Iroff Ik(3)額定斷流容量SrQF: 額定電壓與額定開斷電流的乘積。 額定斷流

9、容量必須大于或等于其安裝處的短路容量，即 SrQFSk(3)熱穩(wěn)定電流Its: 表示斷路器能承受的短路電流熱效應(yīng)的能力。 物理意義：當(dāng)熱穩(wěn)定電流通過斷路器時，在規(guī)定時間ts內(nèi)，斷路器各部分溫度不超過國家規(guī)定的短時發(fā)熱溫度、保證斷路器不被破壞。動穩(wěn)定電流irs: 表示斷路器能承受的短路電流電動力作用的能力。 物理意義：當(dāng)斷路器在閉合狀態(tài)時，所能承受通過的最大電流峰值，而不會因?yàn)殡娏Φ淖饔冒l(fā)生任何機(jī)械損壞。該最大電流峰值稱為動穩(wěn)定電流，也成為極限通過電流。（4）高壓斷路器的選擇 首先考慮工作條件,確定斷路器的額定值（電壓、電流、頻率、機(jī)械負(fù)載）。結(jié)合環(huán)境條件選用斷路器的型號和規(guī)格。據(jù)短路電流進(jìn)行斷

10、流容量,動、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。盡量選用維修方便，價格便宜，運(yùn)行費(fèi)用少設(shè)備。2 高壓隔離開關(guān) 隔離開關(guān)又稱隔離刀閘，是一種高壓開關(guān)電器。因?yàn)樗鼪]有專門的滅弧裝置，故不能用來切斷負(fù)荷電流和短路電流。使用時應(yīng)與斷路器配合，只有在斷路器斷開時才能進(jìn)行操作。隔離開關(guān)在分閘時，動靜觸頭間形成明顯可見的斷口，絕緣可靠。 （1）高壓隔離開關(guān)功能 （1）隔離電源。 （2）倒閘操作。 （3）接通和斷開小電流電路。 （2）類型： a.戶內(nèi)型（ GN ）三相刀閘同一底座。 b.戶外型（ GW）單柱式、雙柱式、三柱式。（3）選擇 a.首先按安裝地點(diǎn)選擇戶內(nèi)型或戶外型。 b.結(jié)合工作條件確定額定值，校驗(yàn)動、熱穩(wěn)定值。 c.35

11、kv及以上宜選用帶接地刀閘。 d.考慮開關(guān)接線端的機(jī)械負(fù)荷。3 高壓負(fù)荷開關(guān) 我們知道斷路器分閘時不單能分合正常的負(fù)荷電流，通常在設(shè)計(jì)合理的前提下，還能安全分合短路電流。當(dāng)然，斷路器的綜合價格也不低（不單涉及斷路器本身的采購價格，還涉及建安費(fèi)、配套設(shè)備和檢修等費(fèi)用），在某些場合下，采用斷路器將存在投資浪費(fèi)，因此負(fù)荷開關(guān)應(yīng)運(yùn)而生。 顯然，高壓負(fù)荷開關(guān)是用來分合負(fù)荷電流的，一般具有一定的滅弧能力，多使用產(chǎn)氣管滅弧，但對于短路電流，通常也能關(guān)合一定的短路電流，但不能開斷短路電流。因此，高壓負(fù)荷開關(guān)可用于控制供電線路的負(fù)荷電流，也可用來控制空載線路、空載變壓器及電容器等。 高壓負(fù)荷開關(guān)在分閘時有明顯的

12、斷口，可起到隔離開關(guān)的作用，與高壓熔斷器串聯(lián)使用，前者作為操作電器投切電路的正常負(fù)荷電流，而后者作為保護(hù)電器開斷電路的短路電流及過負(fù)荷電流。 （1）按使用地點(diǎn)分為戶內(nèi)型和戶外型。 （2）按滅弧方式的不同，可以分為產(chǎn)氣式、壓氣式、壓縮空氣式、油浸式、真空式、SF6式等，近年來，真空式發(fā)展很快，在配電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。 （3）按是否帶熔斷器可分為帶熔斷器和不帶熔斷器。高壓負(fù)荷開關(guān)的類型 一單元：F，表示負(fù)荷開關(guān)；Z，表示真空負(fù)荷開關(guān)。 二單元：N，戶內(nèi)型；W，戶外型。 三單元；設(shè)計(jì)序號。 四單元：額定電壓。 五單元：操動機(jī)構(gòu)代號，有D表示電動操動機(jī)構(gòu)，無D手動。 六單元：熔斷器代號，有R表示帶熔

13、斷器，無R不帶熔斷器。 七單元：S，表示熔斷器裝在開關(guān)上端，沒S時裝在下端。 八單元：額定工作電流，A。 九單元：額定開斷電流，kA。4 高壓熔斷器 熔斷器就是我們通常所說的保險，只不過高壓熔斷器和我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫谋ｋU有一些差別。 （1）熔斷器的組成： 熔件（合金材料）、觸頭和外殼。 （2）工作原理： 熔件的熔點(diǎn)不高，電流流過熔件時會產(chǎn)生熱量使熔件溫度升高，當(dāng)溫度升高到其熔點(diǎn)后，熔件逐步燒斷，從而切斷電源。熔件熔斷的電流和時間之間是非線形關(guān)系，大致與繼電保護(hù)中反時限電流保護(hù)特性相同。熔斷器的保護(hù)特性，也稱安秒特性。 熔件熔斷后，只要重新更換新的熔件，熔斷器就可以繼續(xù)工作。 熔斷器兼有開關(guān)

14、和保護(hù)的功能。是一種供電末端廣泛采用的設(shè)備。 熔斷器按使用地點(diǎn)可分為戶內(nèi)（RN)和戶外(RW)兩種類型。戶外高壓熔斷器多以跌落式出現(xiàn)，即熔斷器在安裝時帶有一個向下的角度，當(dāng)熔斷器中熔件熔斷時，熔斷器的觸頭分離。 高壓熔斷器按照是否有限流作用又可分為限流式和非限流式。限流式熔斷器即帶有用于滅弧的石英砂或產(chǎn)氣纖維管等滅弧裝置。（3）高壓熔斷器的技術(shù)參數(shù)： a.熔斷器的額定電壓。它既是絕緣所允許的電壓等級，又是熔斷器允許的滅弧電壓等級。對于限流式熔斷器，不允許降低電壓等級使用，以免出現(xiàn)大的過電壓。 b.熔斷器的額定電流。指一般環(huán)境溫度（40）下熔斷器殼體載流部分和接觸部分允許通過的長期最大工作電流。

15、 c.熔體的額定電流。熔體允許長期通過而不致發(fā)生熔斷的最大有效電流。該電流可以小于或等于熔斷器的額定電流，但不能超過。 d.熔斷器的開斷電流。熔斷器所能正常開斷的最大電流。若被開斷的電流大于此電流時，有可能導(dǎo)致熔斷器損壞，由于電弧不能熄滅引起相間短路。 （4）特點(diǎn) RN1 主要用作高壓線路和設(shè)備的短路保護(hù)，也起過負(fù) 荷保護(hù)。 RN2 用作高壓互感器的短路保護(hù)。 RN1 、RN2滅弧能力很強(qiáng)，為“限流”式熔斷器。 RW3 即可作610kv線路和變壓器的短路保護(hù)，又可 在一定條件下直接用高壓絕緣棒（俗稱令克棒 來操作熔管分合，以斷開或接通小容量的空載 變壓器和空載線路等。其滅弧能力不強(qiáng)，為 “非限

16、流”式熔斷器。（5 ）選擇 a.其額定電壓應(yīng)符合線路或設(shè)備的額定電壓。 b.熔斷器額定電流 Ir.FU（指熔管的額定電流）和熔體 的額定電流 Ir.FE的確定： Ir.FE(1.4-2.5) IC Ir.FE=(0.3-1.0) IN.FU c.前后選擇性的配合要求。即后級或上級的Ir.FE，要 比前級或下級的Ir.FE相差23個額定電流級。 d. 斷流能力的校驗(yàn)，即： 熔斷器最大分?jǐn)嚯娏鳌?熔斷器最小分?jǐn)嚯娏鳌?熔斷器安裝點(diǎn)的三相短路電 流。 熔斷器安裝點(diǎn)的三相短路沖擊 電流。 熔斷器所保護(hù)線路末端的兩相短 路電流。 5 高壓開關(guān)柜 按一定線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種高壓成套配電裝置。 （1）用途 作為電能接受、分配的通斷