軌道交通供電4牽引變電所的主要電氣設(shè)備課件

單元2高壓電氣設(shè)備2.1概述一、變壓器基礎(chǔ)知識(shí)二、城市軌道交通供電系統(tǒng)干式變壓器三、城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)整流器四、變壓器的運(yùn)行與維護(hù)牽引供電系統(tǒng)：牽引變電所將三相高壓交流電變成適合電動(dòng)車(chē)輛應(yīng)用的低壓直流電。饋電線(xiàn)再將牽引變電所的直流電送到接觸網(wǎng)上，電動(dòng)車(chē)輛通過(guò)其受流器與接觸網(wǎng)的直接接觸而獲得電能低壓供配電電系統(tǒng)：提供車(chē)站和區(qū)間各類(lèi)照明、扶梯、風(fēng)機(jī)、水泵等動(dòng)力機(jī)械設(shè)備電源和通信、信號(hào)、自動(dòng)化等設(shè)備電源，由降壓變電所和動(dòng)力照明配電線(xiàn)路組成。城市軌道交通內(nèi)部供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)低壓供配電電系統(tǒng)城市軌道交通內(nèi)部供電系統(tǒng)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

高壓供電系統(tǒng)城市電網(wǎng)牽引供電系統(tǒng)牽引變電所回流線(xiàn)饋線(xiàn)接觸網(wǎng)軌道主變電所三相交流直流

牽引變電所是城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的核心，它負(fù)擔(dān)對(duì)電動(dòng)列車(chē)直流電能的供應(yīng)，它的站位設(shè)置，容量大小，需根據(jù)所采用的車(chē)輛形式、車(chē)流密度、列車(chē)編組，經(jīng)過(guò)牽引供電計(jì)算，經(jīng)多方案比選確定。牽引變電所有兩種形式：戶(hù)內(nèi)式變電所和戶(hù)外式箱式變電所，前者適宜地下線(xiàn)路，后者適宜地面線(xiàn)路。牽引變電所的類(lèi)型和原理牽引變電所的電源一般來(lái)自電力系統(tǒng)的區(qū)域變電所，牽引變電所的任務(wù)就是將電力系統(tǒng)提供的三相工頻交流電變?yōu)闋恳玫碾娔堋８鶕?jù)牽引制式的不同，牽引變電所又分為直流牽引變電所和交流牽引變電所。根據(jù)不同的牽引制式，變電所內(nèi)完成相應(yīng)的變壓、變相、變流作用。目前我國(guó)的牽引變電所主要有電氣化鐵路的單相工頻交流制牽引變電所和城市軌道交通系統(tǒng)（地鐵、輕軌）的直流牽引變電所。直流牽引變電所從雙電源受電，經(jīng)整流機(jī)組變壓器降壓，分相后，按一定整流接線(xiàn)方式由大功率硅整流器把三相交流電變換為與直流牽引網(wǎng)相應(yīng)電壓等級(jí)的直流電，向電動(dòng)車(chē)組供電。直流牽引變電所間距離僅幾千米，一般不設(shè)分區(qū)所和開(kāi)閉所。

在牽引變電所內(nèi)通過(guò)整流變壓器將AC35kV降到AC1180V，經(jīng)整流器轉(zhuǎn)換成DC1500V向接觸網(wǎng)供電。牽引變電所內(nèi)，由整流變壓器和整流器組成整流機(jī)組。整流機(jī)組介紹8

直流供電盤(pán)饋電斷路器

接觸網(wǎng)上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)

變壓器/整流器饋電線(xiàn)路整流變壓器/整流器連接圖

35kV斷路器

整流變壓器整流柜直流斷路器9

變壓器是利用電磁感應(yīng)定律把一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級(jí)的交流電能。

變壓器的主要部件是鐵芯和套在鐵芯上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁耦合沒(méi)電聯(lián)系。在一次側(cè)繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次側(cè)繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。注:只要一、二次側(cè)繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變壓的目的。（一）變壓器的工作原理

簡(jiǎn)單地說(shuō):變壓器就是按照“動(dòng)電生磁，動(dòng)磁生電”的電磁感應(yīng)原理制成的。

變壓器在傳遞電能的過(guò)程中，一、二次側(cè)的電功率基本相等。當(dāng)兩側(cè)電壓不等時(shí)，兩側(cè)電流勢(shì)必不等，高壓側(cè)的電流小，低壓側(cè)的電流大，故變壓器在改變電壓的同時(shí)，也改變電流。K為變比

為了適應(yīng)不同的使用目的和工作條件，變壓器有許多類(lèi)型，且各種類(lèi)型的變壓器在結(jié)構(gòu)上、性能上差異也很大。變壓器有許多分類(lèi)方法。1.按用途分：(1)電力變壓器：用于輸、配電系統(tǒng)的升、降電壓及配電變壓器。配電變壓器升壓變壓器降壓變壓器（二）變壓器的分類(lèi)(2)特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器等。

(3)儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置。電壓互感器電流互感器電爐變壓器12脈整流變壓器(4)試驗(yàn)變壓器：能產(chǎn)生高壓，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)。

2.按相數(shù)分：干式試驗(yàn)變壓器

高壓試驗(yàn)變壓器

串聯(lián)諧振試驗(yàn)變壓器

(1)單相變壓器：用于單相負(fù)荷和三相變壓器組。(2)三相變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。(3)多相變壓器：用于多相系統(tǒng)的升、降電壓。3.按繞組形式分：

(1)雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)中的兩個(gè)電壓等級(jí)。

(2)三繞組變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個(gè)電壓等級(jí)。

(4)自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。

(3)多繞組變壓器：用于電力系統(tǒng)中一種電壓等級(jí)輸入變換得到多種不同電壓等級(jí)。如分裂變壓器。

4.按冷卻方式分：

(1)干式變壓器：依靠空氣對(duì)流進(jìn)行冷卻，一般用于局部照明、電子線(xiàn)路等小容量變壓器。(2)油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。5.按鐵芯形式分：(1)芯式變壓器：用于高壓的電力變壓器。

(2)殼式變壓器：用于大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器；或用于電子儀器及電視、收音機(jī)等的電源變壓器。

6.按容量分：按電力部門(mén)的相關(guān)規(guī)定:630KVA以下為小型變壓器；800--6300KVA為中小型變壓器；8000--63000KVA為大型變壓器；90000KVA及以上為特大型變壓器；7.按中性點(diǎn)絕緣水平分為：全絕緣和半絕緣變壓器。8.按繞組導(dǎo)線(xiàn)材料分為：銅線(xiàn)和鋁線(xiàn)變壓器。

9.按結(jié)構(gòu)分為:全密封、非晶合金、調(diào)容、防雷、預(yù)裝箱式、組合式、柱上單相、地下、超導(dǎo)變壓器等。10.按調(diào)壓方式分為：有載調(diào)壓和無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器。有載調(diào)壓變壓器無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器三、變壓器的型號(hào)表示型號(hào)

型號(hào)表示一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級(jí)、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為

如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組銅線(xiàn)有有載調(diào)壓，額定容量250000kVA，高壓額定電壓220kV電力變壓器。1、變壓器的構(gòu)造:

1—信號(hào)溫度計(jì)；2—銘牌；3—呼吸器；4—油枕；5—油標(biāo)；6—安全氣道；7—?dú)怏w繼電器；8—高壓套管；9—低壓套管；10—分接開(kāi)關(guān)；11—油箱；12—鐵心；13—繞組；14—放油閥；15—小車(chē)；16—接地端子

變壓器的最主要部件由鐵芯與繞組兩部分構(gòu)成。鐵芯和繞組裝配在一起稱(chēng)為器身。如圖所示:油浸式電力變壓器結(jié)構(gòu)（四）變壓器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)

鐵芯是變壓器的主磁路，又作為繞組的支撐骨架。變壓器的一次繞組和二次繞組都繞在鐵芯上。它主要由鐵芯柱、鐵軛和緊固件組成。如圖所示:鐵芯柱鐵軛緊固件作用是:固定繞組。作用是:使磁路閉合。作用是:使鐵芯不松動(dòng)。

為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，鐵芯多采用含硅量約為5%，厚度為0.23～0.35mm或0.5mm，兩面涂絕緣漆或氧化處理的冷軋硅鋼片疊裝而成。1.鐵芯簡(jiǎn)介

按繞組套入鐵芯柱的形式、結(jié)構(gòu)型式和工藝特點(diǎn)，變壓器的鐵芯主要分為芯式、殼式、漸開(kāi)線(xiàn)式和成型卷片式等。(1)芯式變壓器

芯式變壓器的一、二次繞組套裝在鐵芯的兩個(gè)鐵芯柱上，如圖所示。

芯式變壓器的特點(diǎn):結(jié)構(gòu)和工藝比較簡(jiǎn)單，有較多的空間裝設(shè)絕緣，裝配較容易，廣泛應(yīng)用于容量大、電壓高的變壓器，電力變壓器均采用芯式結(jié)構(gòu)。（2）殼式變壓器

殼式變壓器的鐵芯包圍繞組的上下和側(cè)面，如圖所示。

殼式變壓器的特點(diǎn):這種結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度好，鐵芯容易散熱，但制造工藝復(fù)雜，高壓繞組與鐵芯柱的距離較近，絕緣也比較困難，用銅量較多。小型干式變壓器多采用，此外，還通常應(yīng)用于電壓很低而電流很大的特殊場(chǎng)合。例如，電爐用變壓器，由于這時(shí)巨大的電流流過(guò)繞組將使繞組上受到巨大的電磁力，鐵殼式結(jié)構(gòu)可以加強(qiáng)對(duì)繞組的機(jī)械支撐，使能承受較大的電磁力。（3）鐵芯的裝配

根據(jù)鐵芯柱與鐵軛在裝配方面的不同，鐵芯可分為對(duì)接式和疊接式兩種。(1)對(duì)接式

對(duì)接式是先將鐵芯柱和鐵軛分別疊裝和夾緊，然后再將它們對(duì)接在一起，用特殊的緊固件夾緊。(2)疊接式

疊接式是將鐵芯柱和鐵軛的硅鋼片一層一層疊裝，各層硅鋼片的排列互不相同，疊裝之后，各層的接縫不在同一點(diǎn)，如圖所示。奇數(shù)層偶數(shù)層奇數(shù)層偶數(shù)層單相四片鐵芯交疊方法三相六片鐵芯交疊方法繞組--變壓器的電路（1）繞組簡(jiǎn)介

繞組是變壓器傳遞交流電能的電路部分，一般用絕緣扁銅(鋁)線(xiàn)或絕緣圓銅(鋁)線(xiàn)在繞線(xiàn)模上繞制而成。變壓器中，工作電壓高的繞組稱(chēng)為高壓繞組，工作電壓低的繞組稱(chēng)為低壓繞組。（2）繞組的分類(lèi)

根據(jù)高、低壓繞組的相對(duì)位置、形狀不同，以及在繞組鐵芯柱上排列方式不同，可分為同心式和交疊式兩種。1)同心式繞組

高壓繞組和低壓繞組均做成圓筒形，然后同心地套在鐵芯柱上。為減少繞組與鐵芯間絕緣距離，通常低壓繞組在里面，高壓繞組在外面，兩繞組中間加絕緣紙筒絕緣，如圖所示。同心式繞組的幾種基本形式(1)圓筒式繞組:一般用于三相容量在630KVA以下，電壓不超過(guò)15KV的變壓器的高、低壓繞組。(2)螺旋式繞組:一般用于容量在800KVA以上，電壓在35KV以下的三相變壓器的大電流繞組。(3)連續(xù)式繞組:應(yīng)用范圍較大，它的機(jī)械強(qiáng)度高，散熱條件好，一般用于三相容量在630KVA以上，電壓為3～110KV的變壓器繞組。(4)糾結(jié)式繞組:焊頭多，繞制費(fèi)時(shí)，一般用于三相容量在6300KVA以上，電壓在110KV以上的變壓器的繞組。(2)交疊式繞組—餅式繞組

高壓繞組和低壓繞組均作成若干個(gè)圓餅狀，沿著鐵芯柱的高度交疊地排列放置，為了減少絕緣距離，通常低壓繞組靠近鐵軛(最下層和最上層)，如圖所示。交疊式繞組的特點(diǎn):

交疊式繞組具有漏抗小、機(jī)械強(qiáng)度高，引出線(xiàn)的布置和焊接都比較方便，多用在低電壓，大電流的電焊、電爐變壓器以及殼式變壓器中。油箱及變壓器油

油箱是變壓器的外殼。箱內(nèi)裝有變壓器油、鐵芯和繞組，油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。油箱主要作用是保護(hù)鐵芯和繞組不受外力作用而損壞及避免受潮，同時(shí)通過(guò)變壓器油把鐵芯和繞組產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，如圖所示。變壓器油箱主要有兩種形式:平頂油箱和拱頂油箱。平板式——小容量排管式——

較大容量散熱氣式——大容量強(qiáng)迫油循環(huán)—大容量1.平頂油箱的箱沿在上部，箱蓋是平的，這種油箱多用于6300KVA及以下的變壓器。2.拱頂油箱的箱沿在下部，箱蓋做成鐘罩形，又稱(chēng)為鐘罩式油箱，用于8000KVA及以上的變壓器。1.油箱--機(jī)械支撐、冷卻散熱變壓器油--冷卻、絕緣、散熱

電力變壓器繞組與鐵芯裝配完后用夾件緊固，形成變壓器的器芯。變壓器器芯裝在油箱內(nèi)，油箱內(nèi)充滿(mǎn)變壓器油。變壓器油是一種礦物油，具有很好的絕緣性能。變壓器油起兩個(gè)作用：1.絕緣：繞組與繞組、繞組與鐵芯及油箱之間2.散熱：熱量通過(guò)油箱殼散發(fā)，油箱有許多散熱油管，以增大散熱面積。采用內(nèi)部油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)扇吹風(fēng)或用自來(lái)水沖淋變壓器油箱3.有關(guān)變壓器油的要求:

高的介質(zhì)強(qiáng)度和低的黏度，高的發(fā)火點(diǎn)和低的凝固點(diǎn)，且不含酸、堿、硫、灰塵等雜質(zhì)及水分。冷卻裝置(包括散熱器、冷卻器)強(qiáng)油水冷卻器干式變壓器橫流式冷卻風(fēng)機(jī)

dbf系列變壓器專(zhuān)用冷卻風(fēng)機(jī)

變壓器散熱器常用冷卻介質(zhì)--變壓器油（油浸式）、空氣（干式）油浸方式--油浸自冷；油浸風(fēng)冷(人工通風(fēng))；強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻；強(qiáng)迫油導(dǎo)向循環(huán)冷卻。(7)測(cè)溫裝置

（1）額定電壓（2）額定電流（3）額定容量（4）變比（5）銅損（6）鐵損（7）阻抗電壓降（8）空載電流（9）連接組別變壓器的主要技術(shù)參數(shù)3、變壓器的主要技術(shù)參數(shù)4、變壓器的分類(lèi)（1）按變壓器的應(yīng)用方式分：升壓變壓器和降壓變壓器。（2）按變壓器的相數(shù)分：?jiǎn)蜗唷⑷嗪投嘞嘧儔浩?。?）按線(xiàn)圈形式分：?jiǎn)尉€(xiàn)圈變壓器（自耦變壓器）、雙線(xiàn)圈變壓器、三線(xiàn)圈變壓器。（4）按變壓器鐵心和線(xiàn)圈的相對(duì)位置分：心式變壓器和殼式變壓器兩種。心式變壓器的線(xiàn)圈包在鐵心的外圍，殼式變壓器的鐵心包在線(xiàn)圈的外圍。（5）按變壓器絕緣和冷卻方式分有油浸式、干式和充氣式三種。（6）按調(diào)壓裝置的種類(lèi)分有載調(diào)壓變壓器和無(wú)載調(diào)壓變壓器。一、變壓器發(fā)展趨勢(shì)：早期的城市軌道交通直流牽引系統(tǒng)，通常采用三相橋式整流電路，隨著技術(shù)的發(fā)展，逐步被12脈波和等效24脈波整流電路代替，我國(guó)今后建設(shè)的城市軌道交通整流變電站將會(huì)以24脈波為主，系統(tǒng)電壓等級(jí)則有35kV和10kV兩種。

二、整流器作用：把三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電整流器接線(xiàn)圖

35kV

母線(xiàn)

35kV

交流斷路器整流變壓器+1500V母線(xiàn)負(fù)母線(xiàn)整流器C

R直流斷路器聯(lián)跳38二、整流器1、工作原理2、12脈波整流原理所謂分裂變壓器就是將低壓繞組分裂成相等容量的兩個(gè)繞組，此時(shí)若兩個(gè)低壓繞組的負(fù)荷不平衡，兩段母線(xiàn)電壓將會(huì)略有偏差。采用分裂變壓器和普通變壓器相比，在同容量和同電抗時(shí)，低壓側(cè)短路電流減少了一半。圖2—15就采用了軸向分裂結(jié)構(gòu)。漏抗取代平衡電抗器的優(yōu)點(diǎn)：一是24脈波整流電路可將4個(gè)三相整流橋直接并聯(lián)，省去兩個(gè)平衡電抗器及其磁損耗，消除平衡電抗器鐵心有可能飽和的風(fēng)險(xiǎn)；二是整流機(jī)組重量、體積、造價(jià)比下降，損耗降低，減少工程投資成本。缺點(diǎn)：一是因整流變壓器漏抗值有限，小負(fù)荷區(qū)段整流器工作在推挽狀態(tài)，使此間交直流側(cè)諧波稍有增加，但是與額定工況相比很小，另外，變壓器二次側(cè)5、7次諧波電流增加，但不會(huì)影響網(wǎng)側(cè)諧波電流；二是由于無(wú)平衡電抗器限流，特大容量整流器直流側(cè)短路電流很大，保護(hù)應(yīng)多加考慮。該整流方式，由于整流相數(shù)的增加，其產(chǎn)生的諧波分量較6脈波整流有較大的降低，輸出電壓也較穩(wěn)定。其直流輸出波形如圖2—15所示，0~2內(nèi)共有12個(gè)脈動(dòng)波形。為提高功率因素，降低網(wǎng)側(cè)電壓波形畸變，減少對(duì)電網(wǎng)的干擾，降低輸出直流電壓的紋波系數(shù)，城軌供電系統(tǒng)牽引變電所整流機(jī)組采用等效24脈波整流電路。3、等效24脈波整流機(jī)組圖2-16中，兩臺(tái)低壓雙輸出電壓的12相整流變壓器，且和低壓輸出電壓相差15o相位角。VD1和VD2為2臺(tái)12相整流器。和VD1單獨(dú)工作時(shí)，輸出12脈波的直流電源；和VD2單獨(dú)工作時(shí)，也輸出12脈波的直流電源。+VD1和+VD2并聯(lián)(直流輸出端子并聯(lián))工作時(shí)，由于和具有15o相位差，合成輸出24脈波的直流電源，實(shí)現(xiàn)將三相交流電源整流輸出24脈波直流的目的。當(dāng)然，二者也可以串聯(lián)工作。4、24脈波整流變壓器系統(tǒng)1）基本結(jié)構(gòu)24脈波整流變壓器系統(tǒng)有各種不同的結(jié)構(gòu)組合。第一種情況下，可以采用單列四臺(tái)變壓器和四臺(tái)全波整流器構(gòu)成24脈波整流變壓器系統(tǒng)，但這種系統(tǒng)占地面積大，維護(hù)復(fù)雜。第二種情況下，可以采用兩臺(tái)變壓器三相三繞組和四臺(tái)全波整流器構(gòu)成24脈波整流變壓器系統(tǒng)。而四臺(tái)整流機(jī)組也可以根據(jù)不同的需要進(jìn)行組合。四臺(tái)整流機(jī)組串聯(lián)運(yùn)行，適用于電壓較高的場(chǎng)合；四臺(tái)整流機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，適用于負(fù)荷電流較大(或多負(fù)荷)的場(chǎng)合，城市軌道交通系統(tǒng)多采用這種系統(tǒng)。

城市軌道交通系統(tǒng)常用的等效24脈波整流系統(tǒng)包含2臺(tái)變壓器，均為雙低壓輸出變壓器，每臺(tái)變壓器均可與12脈波整流器組成獨(dú)立的12脈波整流系統(tǒng)。5．環(huán)氧澆注牽引整流干式變壓器軸向雙分裂結(jié)構(gòu)變壓器的繞組布置圖，這種變壓器網(wǎng)側(cè)為一個(gè)不分裂的繞組，分成上下兩個(gè)支路，兩個(gè)支路并聯(lián)。兩組閥側(cè)繞組沿軸向布置于同一鐵心柱上，其本身并沒(méi)有并聯(lián)或串聯(lián)，而是將其頭尾各自采用Y聯(lián)結(jié)和d聯(lián)結(jié)分別引出，分裂成兩個(gè)支路。這種閥側(cè)繞組分裂為兩個(gè)支路布置在同一鐵心柱上的軸向雙分裂結(jié)構(gòu)的變壓器可以使閥側(cè)的兩個(gè)支路并聯(lián)運(yùn)行，同時(shí)向負(fù)載供電。環(huán)氧澆注牽引整流干式變壓器是地鐵牽引機(jī)車(chē)電源整流系統(tǒng)的重要組成部分，采用延邊三角形原理，改變?nèi)切温?lián)結(jié)的方式便可以實(shí)現(xiàn)7.5o或-7.5o的移相，閥側(cè)采用d、y聯(lián)結(jié)，使兩臺(tái)變壓器閥側(cè)繞組輸出線(xiàn)電壓相量互差15o，由2臺(tái)6相12脈波的移相變壓器組成，通過(guò)硅整流器整流，形成24脈波直流輸出，也可單獨(dú)通過(guò)整流器供電，形成12脈波整流直流輸出，諧波含量少。環(huán)氧澆注牽引整流干式變壓器具有絕緣耐熱等級(jí)高，達(dá)到H級(jí)絕緣、低損耗、低噪聲、局部放電量少、防潮、過(guò)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，完全符合地鐵VI級(jí)工作制的要求。電壓等級(jí)有10kV、20kV、35kV，整流脈波數(shù)有12脈波和24脈波可選。5、整流器功率因數(shù)的表示法1）系統(tǒng)狀況兩套整流機(jī)組分別通過(guò)兩臺(tái)斷路器與交流母線(xiàn)相連，而且采用母線(xiàn)不分段方式，以確保輸入電源的一致性。這種方案的兩套整流機(jī)組的進(jìn)線(xiàn)相互獨(dú)立，兩套整流機(jī)組也可以獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)某一整流機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，其保護(hù)裝置使其進(jìn)線(xiàn)斷路器跳閘，故障容易判別。當(dāng)一套整流機(jī)組因故退出運(yùn)行時(shí)，在負(fù)荷較小時(shí)，另一套整流機(jī)組可繼續(xù)運(yùn)行。通過(guò)接線(xiàn)的改變，使兩套機(jī)組的脈波輸出相差，并且讓兩者并聯(lián)或串聯(lián)運(yùn)行，就會(huì)構(gòu)成24脈波整流機(jī)組系統(tǒng)。只不過(guò)當(dāng)一組出現(xiàn)故障時(shí)，就會(huì)輸出12脈波整流系統(tǒng)。每臺(tái)變壓器的二次側(cè)都有兩個(gè)繞組，一組采用星形接線(xiàn)，一組采用三角形接線(xiàn)。變壓器二次繞組同名端線(xiàn)電壓相差，經(jīng)整流形成12脈波整流系統(tǒng)。每座牽引變電所有兩臺(tái)整流機(jī)組，通過(guò)對(duì)一次側(cè)進(jìn)行處理(一般采用外延三角形接線(xiàn))得以實(shí)現(xiàn)，一臺(tái)移相，一臺(tái)移相，這樣兩套12脈波整流系統(tǒng)形成一套AC35kV/1500V或750V的等效12相24脈波整流系統(tǒng)。與單相橋式整流電路相比，由于三相橋式電路每周期有6個(gè)波頭輸出，比單相橋式的兩個(gè)波頭增加3倍，所含諧波減小，畸變系數(shù)增大，因此其三相電路的功率因數(shù)就較高。城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的整流機(jī)組都是以6脈波為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)之上，組成了12和24脈波整流器，因此它們的功率因數(shù)都比較高。

三相全波橋式整流預(yù)期功率因數(shù)見(jiàn)表2—3，可以看出，一般情況下三相全波橋式整流預(yù)期(或理想)功率因數(shù)和脈波數(shù)的關(guān)系：脈波數(shù)越多，功率因數(shù)越高。

表2—3三項(xiàng)全波橋式整流電路功率因數(shù)

脈

波

數(shù)功

率

因

數(shù)60.955120.988240.997影響功率因數(shù)的因素及改進(jìn)措施(1)功率因數(shù)的理論值與實(shí)際值從分析知道，城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)整流機(jī)組的功率因數(shù)對(duì)系統(tǒng)功率因數(shù)貢獻(xiàn)巨大。也就是說(shuō)，牽引負(fù)荷所占比重越大，系統(tǒng)功率因數(shù)越高。從理論值上可以看出，12和24脈波整流器，它們的功率因數(shù)都比較高。但實(shí)際情況下，都達(dá)不到這么高。

(2)整流相數(shù)與功率因數(shù)通過(guò)計(jì)算分析知道，增加整流相數(shù)本身就可以提高功率數(shù)。整流相數(shù)越多，電流中諧波的最低次數(shù)越高，且幅值也減小，從而也可以提高功率因數(shù)。從表3-4中可以看到，由6脈波提高到12脈波，功率因數(shù)提高了0.033；而從12脈波提高到24脈波，功率因數(shù)提高了0.009。因此對(duì)于高于24脈波的整流機(jī)組而言，其主要目的不再是為了提高功率因數(shù)，而是減少諧波，提高電源質(zhì)量。(3)安裝補(bǔ)償裝置軌道交通供電系統(tǒng)有許多感性負(fù)載，如電力變壓器、整流機(jī)組動(dòng)力照明負(fù)載等設(shè)備。為減少供電系統(tǒng)的無(wú)功損耗、有效利用供電設(shè)備容量、降低運(yùn)行成本，需對(duì)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)進(jìn)行改善，同時(shí)抑制供電系統(tǒng)向電網(wǎng)返送無(wú)功。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)，可以在一些特殊設(shè)備處，特別是比較大的感性設(shè)備處，安裝電容性補(bǔ)償裝置，以利于提高功率因數(shù)。但是目前地鐵供電系統(tǒng)還沒(méi)有安裝補(bǔ)償裝置，一般都預(yù)留了位置。

變壓器的運(yùn)行與維護(hù)

一、變壓器的運(yùn)行(一)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行條件1、各變壓器的變比應(yīng)基本相等，最大誤差不應(yīng)超過(guò)0.5％。2、各變壓器接線(xiàn)組別應(yīng)一樣3、各變壓器的阻抗電壓百分?jǐn)?shù)應(yīng)基本相等，最大誤差不應(yīng)超過(guò)10％。4、變壓器的容量比不應(yīng)超過(guò)三分之一。(二)變壓器的允許運(yùn)行方式1、在規(guī)定的冷卻條件下可按銘牌出力運(yùn)行2、油浸式電力變壓器在運(yùn)行中，上層油溫應(yīng)遵守制造廠的規(guī)定，但最高不得超過(guò)95℃，為防止變壓器油劣化過(guò)速，一般不宜超過(guò)85℃為好。3、升壓或降壓變壓器的一次電壓，一般不得超過(guò)額定值的10.5％。如一次電壓在額定值的10.5％以?xún)?nèi)，二次可帶額定容量的電流4、變壓器在正常或事故情況下，可過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，但必須遵守制造廠的規(guī)定。(三)根據(jù)變壓器異常聲響判斷故障變壓器正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)發(fā)出連續(xù)均勻的“嗡嗡”聲。如果變壓器出現(xiàn)故障或運(yùn)行不正常，聲音就會(huì)異常：原因分析：

1、夾緊鐵芯的穿心螺桿松動(dòng)或鐵芯上有遺漏零件時(shí)，變壓器有“錘擊”和“吹風(fēng)”之聲

2、變壓器的跌落式熔斷器或分接開(kāi)關(guān)接觸不良時(shí)，有“吱吱”聲

3、變壓器高壓套管臟污，表面釉質(zhì)脫落或有裂紋存在，可聽(tīng)到“嘶嘶”聲4、變壓器鐵芯接地?cái)嗑€(xiàn)，會(huì)產(chǎn)生劈裂聲5、變壓器繞組短路，將有“劈啪”聲音，嚴(yán)重時(shí)會(huì)有巨大轟鳴聲，隨后起火。6、變壓器繞組高壓引出線(xiàn)相互間或它們對(duì)外殼閃絡(luò)放電時(shí)，有爆裂聲音7、變壓器低壓側(cè)電力線(xiàn)路接地時(shí)，有“轟轟”聲8、變壓器過(guò)載運(yùn)行時(shí)，音調(diào)高、音量大。變壓器的負(fù)載急劇變化時(shí)，出現(xiàn)“咯咯”的間歇聲，監(jiān)視測(cè)量?jī)x表的指針發(fā)生擺動(dòng)9、電網(wǎng)電壓超過(guò)變壓器分接頭的額定電壓時(shí)，變壓器聲音比平常尖銳。(四)空載拉、合閘對(duì)變壓器的影響空載變壓器拉閘時(shí)，鐵芯中磁場(chǎng)很快地消失，磁場(chǎng)的迅速變化在繞組中產(chǎn)生很高電壓，這可能使變壓器的絕緣薄弱處擊穿。變壓器合閘瞬間可能產(chǎn)生很大電流，這個(gè)電流會(huì)使繞組受到很大的機(jī)械應(yīng)力，造成繞組變形和絕緣損壞。因此，空載變壓器拉閘、合閘的次數(shù)過(guò)多會(huì)影響變壓器的使用壽命。二、變壓器的巡視檢查

（一）變壓器的正常巡視1、變壓器本體（1）檢查變壓器的油溫指示正常。（2）檢查油位，根據(jù)溫度與油位的對(duì)應(yīng)關(guān)系判斷油位是否正常。（3）監(jiān)聽(tīng)（視）聲音和振動(dòng)，注意異常的聲音和振動(dòng)。（4）檢查有無(wú)漏油、滲油現(xiàn)象，箱殼上的各種閥門(mén)狀態(tài)是否符合運(yùn)行要求，特別注意閥門(mén)、表計(jì)、法蘭連接處以及焊縫等。（5）檢查呼吸器硅膠應(yīng)呈蘭色，當(dāng)硅膠整體2/3以上變?yōu)榉奂t色時(shí)應(yīng)及時(shí)更換；檢查油封杯油位、油色是否正常。（6）瓦斯繼電器有防雨罩，且封蓋完好。（7）變壓器本體無(wú)小動(dòng)物筑巢現(xiàn)象。（8）外殼及接地良好。2、套管（1）檢查高、中、低以及中性點(diǎn)套管的油位，有無(wú)漏油和滲油現(xiàn)象。（2）檢查套管表面有無(wú)放電痕跡或污損。（3）檢查套管有無(wú)破損、破裂等現(xiàn)象。（4）檢查接點(diǎn)和引線(xiàn)有無(wú)異常和明顯發(fā)熱跡象，特別是雪天和雨天，接頭上有無(wú)熔化蒸汽的現(xiàn)象，金具有無(wú)變形，螺絲無(wú)松脫和連接線(xiàn)無(wú)斷股損傷。（二）變壓器的特殊巡視1、新設(shè)備或經(jīng)過(guò)檢修、改造的變壓器在投運(yùn)72h內(nèi)。2、變壓器存在缺陷近期有發(fā)展跡象時(shí)，要加強(qiáng)巡視，防止缺陷發(fā)展成事故。3、高溫季節(jié)、高峰負(fù)載期間。變壓器過(guò)負(fù)荷或過(guò)電壓運(yùn)行時(shí)每小時(shí)至少巡視一次，特別要注意溫度和接頭是否過(guò)熱，聲音是否異常，以及冷卻系統(tǒng)運(yùn)行情況。4、大風(fēng)時(shí)，檢查變壓器附近應(yīng)無(wú)容易被吹起的雜物，防止吹落到變壓器帶電部位，引起短路，同時(shí)應(yīng)注意引線(xiàn)擺動(dòng)情況。5、大霧和小雨、雪天氣，檢查套管瓷瓶應(yīng)無(wú)嚴(yán)重電暈、閃絡(luò)和放電現(xiàn)象。6、大雨、雪天氣，引線(xiàn)接頭應(yīng)無(wú)積雪，無(wú)雪溶化過(guò)快和冒氣現(xiàn)象，并注意瓦斯繼電器、油位計(jì)、溫度計(jì)等附件積雪情況。7、雷雨后，檢查變壓器各側(cè)避雷器計(jì)數(shù)器的動(dòng)作情況，判斷主變有無(wú)遭雷擊過(guò)電壓。8、節(jié)假日和上級(jí)有特殊保電任務(wù)期間，必須增加特殊巡視次數(shù)。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備正常工作情況下可靠地接通或斷開(kāi)電路；在改變運(yùn)行方式時(shí)進(jìn)行切換操作；當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)迅速切除故障部分，以保證非故障部分的正常運(yùn)行；在設(shè)備檢修時(shí)隔離帶電部分，以保證工作人員的安全。

2.2

高壓斷路器高壓斷路器高壓隔離開(kāi)關(guān)熔斷器高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)2.2.1電孤的形成、燃燒和熄滅

一、電弧現(xiàn)象當(dāng)斷開(kāi)電路時(shí)，若斷開(kāi)處的電壓大于10V，回路電流超過(guò)80mA

時(shí)，在斷開(kāi)的瞬間，斷口處的游離氣體在電場(chǎng)的作用下自持放電，形成強(qiáng)烈的白光，這種白光就稱(chēng)為電弧，它具有以下特點(diǎn)：1、電弧的能量集中，溫度很高，亮度很強(qiáng)。電弧的表面溫度達(dá)4000—5000℃，弧柱中心溫度高達(dá)10000℃。這樣的高溫對(duì)電弧附近區(qū)域的介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生較大的危害。2、電弧是一束游離的氣體，質(zhì)量極輕，容易變形。在氣體和液體流動(dòng)的作用下，或在電動(dòng)力的作用下，電弧極易變形、移動(dòng)。

3、電弧的氣體放電是一種自持放電，維持電弧穩(wěn)定燃燒的電壓很低，在大氣中1cm直流電弧柱電壓只有15—30V，在變壓器油中也不過(guò)100一200V。二、電弧形成與燃燒

1、熱電子發(fā)射實(shí)驗(yàn)表明，高溫的陰極表面能夠向四周發(fā)射電子。陰極表面發(fā)射電子的多少與陰極的材料及陰極表面溫度有關(guān)。2、強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射：如果陰極表面的電場(chǎng)強(qiáng)度很高，那么金屬內(nèi)部的電子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，也會(huì)脫離原子核的束縛而發(fā)射出來(lái)的現(xiàn)象。3、熱游離游離：是中性質(zhì)點(diǎn)分裂為電子和正離子的過(guò)程。氣體熱游離：當(dāng)溫度升高到一定溫度時(shí)，靜止氣體中的各種質(zhì)點(diǎn)，(如自由電子)的運(yùn)動(dòng)速度加大，動(dòng)能增加，使它們掙脫子核的吸引，而脫離原子核的束縛而解體，分解為帶負(fù)電的自由電子和帶正電的正離子的現(xiàn)象。4、碰撞游離碰撞游離：受強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射的自由電子，碰撞氣體中其他中性質(zhì)點(diǎn)，中性質(zhì)點(diǎn)變?yōu)檎x子和自由電子。被打出的自由電子又可能與別的中性質(zhì)點(diǎn)碰撞，造成新的中性質(zhì)點(diǎn)游離，使大批電子產(chǎn)生，移動(dòng)向陽(yáng)極，使大量的中性質(zhì)點(diǎn)被游離的現(xiàn)象。

三、電弧的熄滅

在電弧中，介質(zhì)產(chǎn)生游離的同時(shí)，還存在一個(gè)相反的過(guò)程即去游離。1、復(fù)合：當(dāng)正負(fù)離子互相接觸時(shí)，等量的正負(fù)電荷中和，相互結(jié)合成為不帶電的中性質(zhì)點(diǎn)的過(guò)程。復(fù)合的速度，一般取決于電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)強(qiáng)度愈小，離子運(yùn)動(dòng)的速度就愈小，復(fù)合就愈容易。2、擴(kuò)散：濃度高處的物質(zhì)向濃度低處運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。在弧隙中，游離和去游離兩種運(yùn)動(dòng)并存，當(dāng)游離速度大于去游離速度時(shí)，弧隙中帶電質(zhì)點(diǎn)增多而電弧維持繼續(xù)燃燒；當(dāng)游離速度小于去游離速度時(shí)，弧隙中帶電質(zhì)點(diǎn)減小，當(dāng)減小到無(wú)法維持電弧時(shí)，電弧就熄滅。四、常用滅弧方法

1、氣體吹弧由于電弧是一束質(zhì)量很輕的游離氣體，在外力作用之下，極易彎曲變形。利用高壓氣體吹動(dòng)電弧，使電弧受到強(qiáng)烈的冷卻和拉長(zhǎng)，加強(qiáng)了去游離過(guò)程，加快電弧熄滅。氣體吹弧形式：橫吹、縱吹和縱橫吹等。高壓斷路器中采用的吹弧介質(zhì)一般有：壓縮空氣；SF6氣體；變壓器油及高溫時(shí)產(chǎn)生的油氣等。2．利用磁吹法熄弧磁吹法滅?。豪么艌?chǎng)力使電弧運(yùn)動(dòng)而熄滅的方法。3．采用多斷口在高壓斷路器中常采用兩個(gè)或兩個(gè)以上多個(gè)串聯(lián)的斷口，降低加在每個(gè)斷口的電壓，使電弧易于熄滅。4．提高觸頭的分離速度5．采用SF6氣體作為滅弧介質(zhì)6．采用真空熄弧7．將長(zhǎng)電弧分裂成一串短電弧2.2.2高壓斷路器1、功能：高壓斷路器（文字符號(hào)為QF）是牽引變電所高壓電器設(shè)備中最重要的設(shè)備，是一次電力系統(tǒng)中控制和保護(hù)電路的關(guān)鍵設(shè)備。

在發(fā)電廠和變電所中，高壓斷路器是1000V以上電路中的重要控制設(shè)備。（1）控制作用，即根據(jù)需要將部分電氣設(shè)備或線(xiàn)路投入或退出運(yùn)行。

（2）保護(hù)作用，即在電氣設(shè)備或電力線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置發(fā)出跳閘信號(hào)，起動(dòng)斷路器，將故障部分設(shè)備或線(xiàn)路從電網(wǎng)中迅速切除，確保電網(wǎng)中無(wú)故障部分的正常運(yùn)行。2．基本要求（1）合閘狀態(tài)為良好的導(dǎo)體，不但能通過(guò)正常的負(fù)荷電流，即使通過(guò)短路電流時(shí)，也不應(yīng)因熱和電動(dòng)力的作用而損壞。（2）分閘狀態(tài)時(shí)應(yīng)有良好的絕緣性。在規(guī)定的環(huán)境條件下，能承受相對(duì)地電壓以及一相內(nèi)斷口間的電壓。（3）開(kāi)斷規(guī)定的短路電流時(shí)，應(yīng)有足夠的開(kāi)斷能力和盡可能短的開(kāi)斷時(shí)間。一般在開(kāi)斷臨時(shí)性故障后，要求能進(jìn)行重合閘。（4）在接通規(guī)定的短路電流時(shí)，短時(shí)間內(nèi)斷路器的觸頭不能產(chǎn)生熔焊等情況。（5）在制造廠的技術(shù)條件下，高壓斷路器要能長(zhǎng)期可靠地工作，有一定的機(jī)械壽命和電氣壽命。此外，高壓斷路器還應(yīng)有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝、檢修方便、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。

高壓斷路器依據(jù)滅弧介質(zhì)的不同可分為不同的類(lèi)型。以變壓器油作為滅弧介質(zhì)的斷路器稱(chēng)為油斷路器；以SF6氣體作為滅弧介質(zhì)的斷路器稱(chēng)為SF6氣體斷路器；斷路器觸頭在高真空容器中的稱(chēng)為真空斷路器；以壓縮空氣為滅弧介質(zhì)的斷路器稱(chēng)為壓縮空氣斷路器等等3、結(jié)構(gòu)（2）空氣斷路器空氣斷路器以壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)，具有滅弧能力強(qiáng)、動(dòng)作迅速等優(yōu)點(diǎn)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝要求高、有色金屬消耗多。因此，空氣斷路器用在110KV及以上的電力系統(tǒng)中。壓縮空氣斷路器的滅弧性能與空氣壓力有關(guān)，空氣壓力愈高，絕緣強(qiáng)度愈高，滅弧性能也愈好，在0.7MPa壓力下的絕緣強(qiáng)度與新鮮的絕緣油相當(dāng)，我國(guó)一般選用的壓力為2MPa。（4）真空斷路器

真空斷路器是在高度真空中滅弧。它的優(yōu)點(diǎn)是可以頻繁操作，維護(hù)工作量小，體積小等。真空斷路器用于滅弧的動(dòng)、靜觸頭封在真空泡內(nèi)，利用真空作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)，因而帶來(lái)了其它類(lèi)型斷路器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。國(guó)際上一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，都致力于真空斷路器的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。一些著名的電氣制造公司，如美國(guó)的通用電器公司、德為的西門(mén)子公司、日本的東芝、日立公司，英國(guó)的通用電氣公司等都有規(guī)模寵大的真空斷路器研究機(jī)構(gòu)和制造工廠。這些國(guó)家在中壓等級(jí)的斷路器中，真空斷路器的生產(chǎn)量達(dá)到５０％以上。在我國(guó)真空斷路器的生產(chǎn)和使用可以說(shuō)是剛剛起步，就顯示了強(qiáng)大的生命力，在電壓等級(jí)較低（3～35KV）要求頻繁操作、戶(hù)內(nèi)裝設(shè)的場(chǎng)合，真空斷路器作為今后一個(gè)時(shí)期的方向性產(chǎn)品，是毋庸置疑的。

戶(hù)外真空斷路器戶(hù)內(nèi)真空斷路器4、高壓斷路器的基本技術(shù)參數(shù)通常用下列技術(shù)參數(shù)表示高壓斷路器的基本性能（1）．額定電壓額定電壓是表征斷路器絕緣強(qiáng)度的參數(shù)。它是斷路器長(zhǎng)期工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，高壓斷路器的額定電壓有以下各級(jí)：3、6、10、20、35、60、110、220、330、500KV。為了適應(yīng)電力系統(tǒng)工作的要求，斷路器又規(guī)定了與各級(jí)額定電壓相應(yīng)的最高工作電壓。對(duì)3～220KV各級(jí)，其最高工作電壓較額定電壓約高15％左右，對(duì)330KV及以上的最高工作電壓較額定電壓高10％。斷路器在最高工作電壓下，應(yīng)能長(zhǎng)期可靠地工作。（2）．額定電流額定電流是表征斷路器通過(guò)長(zhǎng)期電流能力的參數(shù)。即斷路器允許連續(xù)長(zhǎng)期通過(guò)的最大電流。通過(guò)這一電流時(shí)，斷路器各部分（如接觸部分、端子及導(dǎo)體連接部分、與絕緣體接觸的金屬部分）的允許溫度不超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值。斷路器在正常使用環(huán)境條件規(guī)定為：周?chē)諝鉁囟炔桓哂?0℃，海拔不超過(guò)1000m。當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度高于40℃但不高于60℃時(shí)，周?chē)h(huán)境溫度每增高1℃，額定電流減少1.8％。當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度低于40℃時(shí)，周?chē)h(huán)境溫度每降低1℃，額定電流增加0.5％，但最大不超過(guò)20%。我國(guó)的高壓斷路器額定電流值為200、400、630、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、63000、8000、10000、12500、16000、20000A等。（3）．額定開(kāi)斷電流表征斷路器開(kāi)斷性能的參數(shù)。在額定電壓下，斷路器能保證可靠開(kāi)斷的最大短路電流，稱(chēng)為額定開(kāi)斷電流。其數(shù)值用斷路器觸頭分離瞬間短路電流周期分量的有效值表示，單位kA。（4）．動(dòng)穩(wěn)定電流表征斷路器通過(guò)短路電流能力的參數(shù)。反映斷路器承受短路電流電動(dòng)力效應(yīng)的能力。短路電流值為最大峰值，稱(chēng)為動(dòng)穩(wěn)定電流，又稱(chēng)為極限通過(guò)電流。（5）．關(guān)合電流關(guān)合電流是表征斷路器關(guān)合電流的能力的參數(shù)。斷路器在接通電路時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)短路故障。此時(shí)需要關(guān)合很大的短路電流?？赡軙?huì)使觸頭熔焊，使斷路器造成損傷。斷路器能夠可靠關(guān)合的電流最大峰值稱(chēng)為額定關(guān)合電流，與動(dòng)穩(wěn)定電流在數(shù)值上相等，二者都為沖擊電流。即為額定開(kāi)斷電流的2.55倍。（6）．熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流的持續(xù)時(shí)間熱穩(wěn)定電流也是表征斷路器通過(guò)短路電流能力的參數(shù)。反映斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。熱穩(wěn)定電流是指斷路器處于合閘狀態(tài)下，在一定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，所允許通過(guò)電流的最大周期分量有效值。此時(shí)斷路器不應(yīng)因電流短時(shí)發(fā)熱而損壞。熱穩(wěn)定電流等于開(kāi)斷電流。（7）．合閘時(shí)間與分閘時(shí)間表征斷路器操作性能的參數(shù)。各種型號(hào)斷路器的分、合閘時(shí)間不同，但要求迅速。合閘時(shí)間：從斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘線(xiàn)圈接通到主觸頭接通這段時(shí)間。分閘時(shí)間：固有分閘時(shí)間：操動(dòng)機(jī)構(gòu)分閘線(xiàn)圈接通到觸頭分離這段時(shí)間。熄（燃）弧時(shí)間：從觸頭分離到各相電弧熄滅這段時(shí)間。也稱(chēng)全分閘時(shí)間。8．?dāng)嗦菲鞯臋C(jī)械和電氣壽命斷路器多次分合可造成觸頭及操動(dòng)機(jī)構(gòu)等可動(dòng)部分的機(jī)械磨損，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在常溫下連續(xù)進(jìn)行2000次操作，試驗(yàn)中不允許進(jìn)行任何機(jī)械調(diào)整及修理，但允許按照制造廠的規(guī)定進(jìn)行潤(rùn)滑。對(duì)用于頻繁操作的場(chǎng)所或有特殊要求的斷路器，其試驗(yàn)次數(shù)程序由有關(guān)專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或用戶(hù)同制造廠協(xié)商確定。當(dāng)斷路器分合大電流時(shí)，由于產(chǎn)生電弧，熱能會(huì)使觸頭及噴口燒損，將使開(kāi)斷性能大大降低，這就有了斷路器的電氣使用壽命，也稱(chēng)電壽命的問(wèn)題。關(guān)于電氣的使用壽命，在標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定只要滿(mǎn)足一次標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)即可。對(duì)于較重要的斷路器，每次開(kāi)斷短路之后都進(jìn)行停電檢修是不太合適。因此，用戶(hù)迫切希望具有一次動(dòng)作循環(huán)以上的耐用性能。目前斷路器電壽命試驗(yàn)主要依據(jù)用戶(hù)技術(shù)條件要求進(jìn)行。如：對(duì)于12KV、31.5KA級(jí)少油斷路器一般做額定短路開(kāi)斷3次，這主要考慮油的劣化因而需檢修換油。同一等級(jí)真空斷路器開(kāi)斷額定短路電流50次。而我國(guó)對(duì)220KVSF6斷路器電壽命約做20次額定短路電流的開(kāi)斷。對(duì)于開(kāi)斷頻度不很高的場(chǎng)合，基本上可以滿(mǎn)足10年以上不檢修。（1）油斷路器：多油斷路器油斷路器按其油的多少和油的作用，又分為多油式和少油式。多油斷路器的油既做滅弧介質(zhì)，又作絕緣介質(zhì)，利用油作其相對(duì)地（外殼）甚至相與相之間的絕緣，因此油量多。2.2.3少油斷路器少油斷路器少油斷路器只有滅弧介質(zhì)，因此油量少，比較安全。油斷路器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但油在滅弧中易碳化，檢修周期短，維護(hù)工作量大，污染大，被SF6和真空斷路器取代。

一、SW3一110型少油斷路器(一)本體結(jié)構(gòu)和各主要部件的作用

SW3一

110型斷路器一相的外形如圖所示。組成部分

主要由底架、支持瓷套管、中間機(jī)構(gòu)箱和滅弧室等部件組成。

1．底架主要由水平拉桿，主、副分閘彈簧，油緩沖器，油箱，放油閥，分、合閘位置指示器，水平變直桿等組成。

2．支持絕緣套管瓷套管內(nèi)充滿(mǎn)了變壓器油。內(nèi)裝有絕緣提升拉桿。拉桿下部與水平變直桿相連，上部與中間機(jī)構(gòu)箱變直機(jī)構(gòu)相連。瓷套管支持著中間機(jī)構(gòu)箱和滅弧裝置。

3．中間機(jī)構(gòu)箱用鋼板制成，運(yùn)行時(shí)帶電，箱內(nèi)充滿(mǎn)變壓器油并裝有兩套準(zhǔn)確橢圓變直機(jī)構(gòu)用于將提升桿短距離的垂直方向的運(yùn)動(dòng)，變?yōu)閮蓪?dǎo)電桿互為70o的長(zhǎng)距離的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，完成分合閘操作。4．滅弧裝置

(1)鋁帽、靜觸頭系統(tǒng)

(2)外瓷套管

(3)玻璃鋼筒用來(lái)承受滅弧時(shí)產(chǎn)生的高壓力，同時(shí)起壓緊、保護(hù)外瓷套管的作用和動(dòng)、靜觸頭間絕緣作用。

(4)滅弧室玻璃鋼筒內(nèi)裝有滅弧室。

(5)下襯筒；起支持滅弧室及滅弧室的定位作用。

(6)下鋁法蘭、中間觸頭、放油閥特點(diǎn)是動(dòng)觸桿與觸頭只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不相互分離，起導(dǎo)電桿導(dǎo)向作用。下法蘭用于支持外瓷套、玻璃鋼筒，并與中間機(jī)構(gòu)箱相連。(二)滅弧過(guò)程當(dāng)斷路器分?jǐn)嘤须娏鞯碾娐窌r(shí)，動(dòng)靜觸頭分離產(chǎn)生電弧。隨著動(dòng)觸桿向下運(yùn)動(dòng)，電弧被拉入滅弧室依次與油囊中的油接觸，使油蒸發(fā)、分解形成高壓油氣泡，在壓力差的作用下，高壓油氣通過(guò)滅弧片中心的圓孔連續(xù)對(duì)電弧向上縱吹，使電弧冷卻并熄滅。(四)維修、調(diào)整基本常識(shí)

1．SW3一110型斷路器周期性大修一般3—5年一次。對(duì)于新投斷路器應(yīng)在投運(yùn)后一年內(nèi)進(jìn)行大修。2．SW3一110型斷路器行程(390士10)mm，超行程(60士5)mm。調(diào)行程時(shí)，必須注意三相的油緩沖器都要打到底(緩沖行程為38一40mm)，先調(diào)行程，再調(diào)超行程。調(diào)整時(shí)，水平拉桿各接頭連接深度應(yīng)不小于20mm。提升桿擰入底架油箱內(nèi)接頭的深度應(yīng)不小于30mm。3．測(cè)量合閘不同期(以距離表示)同相兩斷口誤差不大于2mm，相間不同期不大于3mm。調(diào)整動(dòng)觸桿擰進(jìn)活接頭的長(zhǎng)度可改變行程誤差。但是與動(dòng)觸桿相連的調(diào)節(jié)桿的螺紋外露部分不應(yīng)大于53mm。4．SW3一110型斷路器主分閘彈簧的長(zhǎng)度為(450士10)mm，副分閘彈簧長(zhǎng)度為(250士15)mm。5．每相二斷口串連接觸電阻不大于220μΩ。砂光接觸面，壓緊接觸處可減小接觸電阻。6．對(duì)于油的絕緣強(qiáng)度，運(yùn)行中要求支持絕緣瓷套中油耐壓不低于20kV；滅弧室中耐壓不低于15kV；大修后注入的絕緣油耐壓不低于30kV。否則應(yīng)濾油和換油。(五)小修范圍及標(biāo)準(zhǔn)

少油斷路器每年應(yīng)進(jìn)行小修一次。

1．檢查清掃外殼、套管、瓷套和引線(xiàn)，必要時(shí)對(duì)外殼局部涂漆。要求各部分無(wú)灰塵和污垢，瓷件應(yīng)無(wú)破損和裂紋、無(wú)爬電痕跡，引線(xiàn)應(yīng)無(wú)斷股、松股，連接牢固，外殼無(wú)銹蝕，接地可靠。

2．檢查各部法蘭螺栓、油位指示器及放油閥。要求各部法蘭螺栓應(yīng)緊固，受力均勻，油位指示器應(yīng)清潔，指示清晰，不應(yīng)有滲油現(xiàn)象。

3．檢查底架固定螺栓，應(yīng)緊固良好，不應(yīng)松動(dòng)。4、真空斷路器真空斷路器利用真空度約為10-4Pa（運(yùn)行中不低于10-2Pa）的高真空作為內(nèi)絕緣和滅弧介質(zhì)。當(dāng)滅弧室內(nèi)被抽成10-4的高真空時(shí)，其絕緣強(qiáng)度要比絕緣油、一個(gè)大氣壓力下的SF6和空氣的絕緣強(qiáng)度高很多。所以，真空擊穿產(chǎn)生電弧，是由觸頭蒸發(fā)出來(lái)的金屬蒸氣幫助形成的。一、高壓斷路器4．檢查主、副分閘彈簧及水平拉桿，主、副分閘彈簧長(zhǎng)度應(yīng)符合規(guī)定，水平拉桿擰入接頭深度不應(yīng)小于20mm，軸銷(xiāo)涂潤(rùn)滑油。5．檢查合閘保持彈簧。合閘保持彈簧應(yīng)無(wú)變形及銹蝕，其尺寸應(yīng)符合規(guī)定，彈簧應(yīng)涂防銹漆及干黃油，寒冷地區(qū)應(yīng)涂防冰油。6．少油斷路器SW3-110，由于其絕緣性能好，熄弧能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝調(diào)試、檢修，因而在早期的牽引變電所中得到了廣泛應(yīng)用。2.2.4SF6斷路器

SF6斷路器采用具有優(yōu)良的滅弧能力和絕緣能力的SF6氣體作為滅弧介質(zhì)。具有開(kāi)斷能力強(qiáng)、動(dòng)作快、體積小等優(yōu)點(diǎn)。但金屬消耗多，價(jià)格較貴。SF6斷路器也是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型斷路器?？墒荢F6價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還需要回收裝置。同樣SF6斷路器存在一個(gè)泄漏問(wèn)題，泄汛出的SF6氣體與空氣作用的結(jié)果，生成的低氟化硫有毒，會(huì)對(duì)人體帶來(lái)危害。但是SF6斷路器的缺點(diǎn)正在克服，今后110KV以上的高壓系統(tǒng)，SF6斷路器是主要發(fā)展方向。一、SF6氣體的特性1．SF6是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭、不燃亦不助燃，在常溫下化學(xué)性能穩(wěn)定的惰性氣體。2．SF6氣體熱導(dǎo)率低，但由于其私度較低且密度較高，熱容量大，故總的熱傳導(dǎo)能力好于空氣2—5倍。3．SF6氣體分子結(jié)構(gòu)呈正八面體，屬于完全對(duì)稱(chēng)型。被激勵(lì)的硫原子與六個(gè)氟原子間的極強(qiáng)的共價(jià)鍵相連，鍵合距離小，鍵合能量高，化學(xué)性能穩(wěn)定，不易電離。4．SF6氣體分子具有強(qiáng)負(fù)電性，而且體積大，容易捕獲電子吸收其能量，生成低活動(dòng)性的穩(wěn)定負(fù)離子。在電場(chǎng)力作用下負(fù)離子較自由電子自由行程短，運(yùn)動(dòng)速度慢，復(fù)合過(guò)程強(qiáng)烈。5．SF6氣體氣體具有優(yōu)良的滅弧和絕緣性能。6．純的SF6無(wú)毒無(wú)腐蝕，但其分解物遇水后會(huì)變成腐蝕性電解質(zhì)，會(huì)對(duì)設(shè)備內(nèi)部某些材料造成損害，釀成運(yùn)行故障。7．SF6的電暈起始電壓與擊穿電壓相近，電暈放電容易發(fā)展成全間隙擊穿。二、六氟化硫氣體的滅弧原理六氟化硫氣體中電弧的熄滅原理與空氣電弧和油中電弧是不同的，它并不僅依靠氣流等的壓力梯度所形成的等熵冷卻作用，而主要是利用六氟化硫氣體的特異的熱化學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)電負(fù)性，使得六氟化硫氣體具有很強(qiáng)的滅弧能力。對(duì)于滅弧來(lái)說(shuō)，供給大量新鮮的六氟化硫中性分子并使之與電弧接觸是有效地方法。六氟化硫斷路器的優(yōu)點(diǎn)：①可以提高單斷口的額定電壓和開(kāi)斷電流②切小電感電流時(shí)較少發(fā)生截流現(xiàn)象；切空載架空線(xiàn)時(shí)不會(huì)發(fā)生多次重?fù)舸?；能承受快速上升的瞬態(tài)恢復(fù)電壓，尤適于開(kāi)斷近區(qū)故障③滿(mǎn)容量開(kāi)斷次數(shù)多，檢修周期長(zhǎng)④可集合成GIS三、六氟化硫斷路器的分類(lèi)按所利用能源的不同，將SF6滅弧裝置分為三類(lèi)：1、外能式滅弧裝置：利用運(yùn)行貯存的高壓力SF6氣體或開(kāi)斷過(guò)程中依靠操作力產(chǎn)生SF6的壓力差，在開(kāi)斷時(shí)將SF6氣體吹向電弧而使之熄滅。2、自能式滅弧裝置：利用電弧本身的能量使SF6氣體受熱膨脹而產(chǎn)生壓力差，在開(kāi)斷時(shí)將SF6氣體吹向電弧而使之熄滅?；蛘呃瞄_(kāi)斷電流本身依靠線(xiàn)圈形成垂直于電弧的磁場(chǎng)，使電弧在SF6氣體中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而使之熄滅。3、混合式滅弧裝置：既利用電?。ɑ蜷_(kāi)斷電流）自身的能量，也利用部分外界能量的綜合式滅弧裝置

按開(kāi)斷過(guò)程中，滅弧裝置工作特點(diǎn)的不同，將SF6滅弧裝置分為：氣吹式，熱膨脹式，磁吹旋轉(zhuǎn)電弧式，混合式（一）、氣吹式SF6斷路器滅弧裝置（1）雙壓力式SF6斷路器，最早的SF6斷路器是根據(jù)壓縮空氣斷路器的氣吹滅弧原理設(shè)計(jì)的。采用全密封結(jié)構(gòu)0.3MPa（表壓力）的低壓氣體作為斷路器內(nèi)部的絕緣介質(zhì)，1.5MPa（表壓力）的高壓氣體用作滅弧。斷路器內(nèi)部有兩種不同的壓力，稱(chēng)為雙壓力式SF6斷路器，又稱(chēng)為第一代SF6斷路器。（2）單壓力式SF6斷路器，雙壓力式SF6斷路器工作性能雖然良好．但必須配置一臺(tái)在密封循環(huán)中工作的氣體壓縮機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。單壓力（壓氣）式SF6斷路器，斷路器內(nèi)部只有一種壓力，一般為0.6MPa(表壓力)，它是依靠壓氣作用實(shí)現(xiàn)氣吹來(lái)滅弧的。（3）

自能式SF6斷路器，是在壓氣式基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，又稱(chēng)第三代SF6斷路器。用電弧能量建立滅弧所需要的壓力差。自能式SF6斷路器的開(kāi)斷能力與電弧能量有關(guān)?？刹捎脧椈刹賱?dòng)機(jī)構(gòu)四、SF6斷路器的結(jié)構(gòu)

瓷柱式斷路器的結(jié)構(gòu)，開(kāi)斷元件放在絕緣支柱上，使處于高電位的觸頭、導(dǎo)電部分及滅弧室與地電位絕緣，絕緣支柱則安裝在接地的基座上。稱(chēng)為外殼帶電斷路器，也稱(chēng)之為絕緣支柱式斷路器?！癥”布置“T”布置“I”布置開(kāi)斷元件放在接地的箱殼中，其間的絕緣依靠氣體來(lái)承擔(dān)，導(dǎo)電部分經(jīng)套管引入，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，常在額定電壓高的高壓和超高壓斷路器中使用，抗地震性能好，稱(chēng)為外殼接地?cái)嗦菲?又稱(chēng)落地罐式)落地罐式

滅弧方式：

1、變熄弧距滅弧方式：

觸頭開(kāi)距在整個(gè)分閘過(guò)程中是不斷改變的。優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)距大，斷口電壓可以做得較高，熄弧后介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)速度較快，噴口形狀不受限制，可以設(shè)計(jì)得比較合理，有利于改善吹弧效果。

2、定熄弧距滅弧方式：兩個(gè)靜觸頭式中保持固定的開(kāi)距，氣流向靜觸頭噴口處對(duì)電弧進(jìn)行雙向?qū)ΨQ(chēng)縱吹。優(yōu)點(diǎn)是觸頭開(kāi)距小，行程短，電弧能量小，熄弧能力強(qiáng)，燃弧時(shí)間短。2.2.5真空斷路器

一、真空的概念(一)什么是真空真空：通常將絕對(duì)壓力低于一個(gè)大氣壓的氣體稀薄空間稱(chēng)為真空。真空的表示方法：用真空度來(lái)表示。碰撞游離在真空間隙中很少發(fā)生，碰撞游離不是真空間隙擊穿的主要原因。真空的絕緣強(qiáng)度遠(yuǎn)比空氣的高。不同介質(zhì)的絕緣間隙擊穿電壓比較

4．真空電弧(1)真空電弧的形成在觸頭帶電分離時(shí)，由于接觸壓力減小，觸頭由面接觸變?yōu)辄c(diǎn)接觸，接觸點(diǎn)截面減小，電阻增大；耗散功率大，溫度急劇升高，最后分?jǐn)嗟慕佑|點(diǎn)熔化，電流集中通過(guò)這一接觸點(diǎn)并產(chǎn)生高溫金屬蒸氣；與此同時(shí)，觸頭表面結(jié)合不牢固的金屬團(tuán)粒在電場(chǎng)的作用下，離開(kāi)電極表面，加速通過(guò)真空間隙轟擊電極，使電極和金屬團(tuán)粒的溫度升高，蒸發(fā)出高溫金屬蒸氣；同時(shí)，觸頭表面尖端突起部分的電場(chǎng)極強(qiáng)，因強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射電子所形成的電子束轟擊陽(yáng)極，也可使陽(yáng)極發(fā)熱，蒸發(fā)出金屬蒸氣(蒸汽電弧)。故真空電弧是電離狀態(tài)的金屬蒸氣電弧。(2)真空中電弧的形態(tài)可分為擴(kuò)散型電弧和集聚型電弧。擴(kuò)散型電?。寒?dāng)電弧電流小于l00A時(shí)，觸頭間只存在一束電弧，觸頭上只有一個(gè)陰極斑點(diǎn)，并在觸頭表面作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電弧電流大于100A、小于6kA時(shí)，陰極斑點(diǎn)會(huì)從一個(gè)分裂為若干個(gè)，并在陰極表面不斷向四周擴(kuò)散，電弧以許多完全分離的分支電弧形態(tài)出現(xiàn)。這種電弧稱(chēng)之為擴(kuò)散型電弧。集聚型電?。寒?dāng)電極上電弧電流大于10kA時(shí)，陰極斑點(diǎn)受電磁力作用相互吸引，使所有陰極斑點(diǎn)集聚成一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度緩慢的陰極斑點(diǎn)團(tuán)，形成單束大弧柱，且電極強(qiáng)烈發(fā)光，觸頭表面將出現(xiàn)熔坑，這種電弧稱(chēng)為集聚型電弧。

真空斷路器戶(hù)內(nèi)真空斷路器戶(hù)外真空斷路器真空滅弧室4、真空斷路器真空斷路器是由真空滅弧室、絕緣支撐、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)座（框架）等組成。

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。1—真空滅弧室；2—絕緣支撐；3—傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；4—基座；5—操動(dòng)機(jī)構(gòu)一、高壓斷路器真空斷路器的類(lèi)型懸臂式真空斷路器落地式真空斷路器真空斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)圖真空斷路器極住剖視圖（1）真空滅弧室真空滅弧室是真空斷路器中最重要的部件。

1－靜觸頭；2－動(dòng)觸頭；3－屏蔽罩；4－波紋管；5－與外殼封接的金屬法蘭盤(pán)；6－波紋管屏蔽罩；7－絕緣外殼①外殼：整個(gè)外殼通常由絕緣材料和金屬組成。對(duì)外殼的要求首先是氣密封要好；其次是要有一定的機(jī)械強(qiáng)度；再是有良好的絕緣性能。②波紋管：波紋管既要保證滅弧室完全密封，又要在滅弧室外部操動(dòng)時(shí)使觸頭作分合運(yùn)動(dòng)，允許伸縮量決定了滅弧室所能獲得的觸頭最大開(kāi)距。一、高壓斷路器③屏蔽罩：觸頭周?chē)钠帘握种饕怯脕?lái)吸附燃弧時(shí)觸頭上蒸發(fā)的金屬蒸氣，防止絕緣外殼因金屬蒸氣的污染而引起絕緣強(qiáng)度降低和絕緣破壞，同時(shí)，也有利于熄弧后弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的迅速恢復(fù)。

④觸頭：是真空滅弧室內(nèi)最為重要的元件，滅弧室的開(kāi)斷能力和電氣壽命主要由觸頭狀況來(lái)決定。根據(jù)觸頭開(kāi)斷時(shí)滅弧的基本原理不同，可分為非磁吹觸頭和磁吹觸頭兩大類(lèi)。一、高壓斷路器

六氟化硫斷路器一、SF6氣體性能1．物理化學(xué)性質(zhì)：①SF6分子以硫原子為中心、六個(gè)氟原子對(duì)稱(chēng)地分布在周?chē)纬傻某拾嗣骟w結(jié)構(gòu)。氟原子有很強(qiáng)的吸附外界電子的能力，SF6分子捕捉電子后成為低活動(dòng)性的負(fù)離子，對(duì)去游離有利；另外，SF6分子較大，使得電子的自由行程減小，從而減少碰撞游離的發(fā)生。②SF6為無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、不可燃、不助燃的非金屬化合物；在常溫常壓下，密度為空氣的5倍；常溫下壓力不超過(guò)2MPa時(shí)仍為氣態(tài)。熱傳導(dǎo)能力比空氣好。③SF6的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。在干燥情況下，溫度低于110℃時(shí)，與銅、鋁、鋼等材料都不發(fā)生作用；溫度高壓150℃時(shí)，與鋼、硅鋼開(kāi)始緩慢作用；溫度高于200℃時(shí)，與銅、鋁才發(fā)生輕微作用；溫度達(dá)500～600℃時(shí)，與銀也不發(fā)生作用。④SF6的穩(wěn)定性極好，但在有金屬存在的情況下，熱穩(wěn)定性大為降低。2．絕緣和滅弧性能①絕緣性能：SF6氣體的絕緣性能穩(wěn)定，不會(huì)老化變質(zhì)。當(dāng)氣壓增大時(shí)，其絕緣能力也隨之提高。在0.1MPa下，絕緣能力超過(guò)空氣的2倍；在0.3MPa時(shí)，其絕緣能力和變壓器油相當(dāng)。②滅弧性能：SF6在電弧的作用下分解成低氟化物，但需要的分解能卻比空氣高得多，因此，SF6分子在分解時(shí)吸收的能量多，對(duì)弧柱的冷卻作用強(qiáng)。當(dāng)電弧電流流過(guò)零時(shí)，低氟化物則急速再結(jié)合成SF6，故弧隙介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程極快。故SF6氣體的滅弧能力相當(dāng)于同等條件下空氣得100倍。2.2.6斷路器的操作機(jī)構(gòu)一、操動(dòng)機(jī)構(gòu)的用途和類(lèi)型斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)是用來(lái)使斷路器分閘、合閘并將斷路器保持在合閘位置的設(shè)備。在斷路器本體以外的機(jī)械操動(dòng)裝置稱(chēng)為操動(dòng)機(jī)構(gòu)。1．操動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求：（1）應(yīng)具有足夠的操作功率在電網(wǎng)正常工作時(shí)，用操動(dòng)機(jī)構(gòu)使斷路器關(guān)合，這時(shí)電路中流過(guò)的是工作電流，關(guān)合是比較容易的。但在電網(wǎng)事故情況下，如斷路器關(guān)合到有預(yù)伏性短路故障時(shí)，情況要嚴(yán)重得多。因?yàn)閿嗦菲麝P(guān)合時(shí)，電路中出現(xiàn)的短路電流可到達(dá)幾萬(wàn)安以上。斷路器導(dǎo)電回路受到的電動(dòng)力可達(dá)幾千牛以上，另一方面，電動(dòng)力又常常是阻礙斷路器關(guān)合的，因此在關(guān)合有預(yù)伏性短路故障的電路時(shí)，由于電動(dòng)力過(guò)大，斷路器有可能出現(xiàn)觸頭不能關(guān)合，從而引起觸頭嚴(yán)重?zé)齻?，油斷路器出現(xiàn)嚴(yán)重噴油甚至爆炸等嚴(yán)重事故。因此，斷路器應(yīng)具有關(guān)合故障電路的能力。（2）要求動(dòng)作迅速通常要求快速斷路器的全分閘時(shí)間不大于0.08S，近代高壓和超高壓斷路器甚至要求為0.02～0.04S，在斷路器全分閘時(shí)間中，固有分閘時(shí)間約占一半以上，它與操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)有關(guān)。（3）要求操動(dòng)機(jī)構(gòu)工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，操作方便等。(一)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成

1．能量轉(zhuǎn)換裝置作用：是將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，使操動(dòng)機(jī)構(gòu)按規(guī)定目的發(fā)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)。如電磁鐵、電動(dòng)機(jī)、彈簧、液壓傳動(dòng)工作缸、壓縮空氣工作缸等均屬此裝置。對(duì)裝置的要求：應(yīng)能提供足夠的操作功，用以克服斷路器的靜力矩和短時(shí)的電動(dòng)力矩，保證斷路器的分、合閘速度。

2．傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要作用：是將能量轉(zhuǎn)換裝置提供的操作功，傳遞使斷路器改變工作狀態(tài)。慣性小、傳動(dòng)速度大、能耗小、動(dòng)作可靠、迅速、準(zhǔn)確。3．保持與脫扣機(jī)構(gòu)保持與脫扣機(jī)構(gòu)：使斷路器可靠地保持在合閘位置，又可迅速解除合閘位置，使斷路器進(jìn)入自由分閘狀態(tài)的裝置稱(chēng)為保持與脫扣機(jī)構(gòu)。要求：保持與脫扣機(jī)構(gòu)應(yīng)穩(wěn)定可靠、動(dòng)作靈活。

4．控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)有電控、氣控、油控等類(lèi)型，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的遠(yuǎn)距離控制。保持或通過(guò)控制保持或釋放操作功。5．緩沖裝置緩沖裝置用于吸收作功元件完成分、合閘操作后剩余的操作功，使機(jī)構(gòu)免受機(jī)械沖擊。緩沖裝置應(yīng)有較短的復(fù)位時(shí)間，以便為下次動(dòng)作做好準(zhǔn)備。緩沖裝置類(lèi)型：有彈簧緩沖器，橡膠緩沖器，油、氣緩沖器。

6．閉鎖裝置防止斷路器的誤操作和誤動(dòng)作。依斷路器合閘時(shí)所用能量形式不同，操動(dòng)機(jī)構(gòu)可分以下幾種：①手動(dòng)機(jī)構(gòu)（CS型）指用人力進(jìn)行合閘的操動(dòng)構(gòu)。②電磁機(jī)構(gòu)（CD型）指用電磁鐵合閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。③彈簧機(jī)構(gòu)（CT型）指事先用人力或電動(dòng)機(jī)使彈簧儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)合閘的彈簧合閘操動(dòng)機(jī)構(gòu)。④電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)（CJ型）用電動(dòng)機(jī)合閘與分閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。⑤液壓機(jī)構(gòu)（CY型）指用高壓油推動(dòng)活塞實(shí)現(xiàn)合閘與分閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。⑥氣動(dòng)機(jī)構(gòu)（CQ型）指用壓縮空氣推動(dòng)活塞實(shí)現(xiàn)合閘與分閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。一、高壓斷路器①手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CS）優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉；（2）不需要合閘能源。缺點(diǎn)：（1）不能遙控和自動(dòng)合閘；（2）合閘能力??；（3）就地操作、不安全。應(yīng)用：用于12KV以下，開(kāi)斷電流小的斷路器。②電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CD）優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易；（2）運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)多。缺點(diǎn)：（1）需要大功率的直流電源；（2）耗費(fèi)材料多。應(yīng)用：過(guò)去126kV及以下的油斷路器大部分采用電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，但不是發(fā)展方向。

③電動(dòng)機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CJ）優(yōu)點(diǎn)：可用交流電源。缺點(diǎn)：要求電源的容量較大（但小于電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)）應(yīng)用：只用于容量較小的斷路器，國(guó)內(nèi)很少生產(chǎn)。④彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CT）：

優(yōu)點(diǎn)：（1）要求電源的容量?。唬?）交、直電源都可用；（3）暫時(shí)失去電源時(shí)仍能操作一次。缺點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；（2）零部件的加工精度要求高。應(yīng)用：（1）用于中、小型斷路器，是發(fā)展方向。⑤氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CQ）優(yōu)點(diǎn)：（1）不需要直流電源；（2）暫時(shí)失去電源時(shí)仍能操作多次。缺點(diǎn)：（1）需要空壓設(shè)備；（2）對(duì)大功率的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)比較笨重。⑥液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CY）

優(yōu)點(diǎn)：（1）不需要直流電源；（2）暫時(shí)失去電源時(shí)仍能操作多次；（3）功率大、動(dòng)作快、操作平穩(wěn)。缺點(diǎn)：（1）加工精度要求高；（2）價(jià)格較貴。應(yīng)用：適用于126KV及以上的高壓斷路器，是發(fā)展方向。1、作用：高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)（文字符號(hào)為QL）是在高壓隔離開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上加入簡(jiǎn)單滅弧裝置而成的，具有一定開(kāi)斷和關(guān)合能力的開(kāi)關(guān)電器。它具有一定的分合閘速度，能通過(guò)一定的短路電流，也能開(kāi)斷正常的負(fù)荷電流和過(guò)負(fù)荷電流，但不能開(kāi)斷短路電流。因此，高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)可用于控制供電線(xiàn)路的負(fù)荷電流，也可用來(lái)控制空載線(xiàn)路、空載變壓器及電容器等。高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)在分閘時(shí)有明顯的斷口，可起到隔離開(kāi)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(kāi)斷電路的短路電流及過(guò)負(fù)荷電流。高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)2、分類(lèi)與型號(hào)：（1）按使用地點(diǎn)分為戶(hù)內(nèi)型和戶(hù)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(lái)，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。四、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)2、分類(lèi)與型號(hào)：四、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)3、結(jié)構(gòu)：四、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)二、高壓隔離開(kāi)關(guān)高壓隔離開(kāi)關(guān)（文字符號(hào)為QS）又稱(chēng)隔離刀閘，是一種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的高壓開(kāi)關(guān)電器。在合閘狀態(tài)下能可靠的通過(guò)額定電流和短路電流，但因?yàn)樗鼪](méi)有專(zhuān)門(mén)的滅弧裝置，不能用來(lái)切斷負(fù)荷電流和短路電流。使用時(shí)應(yīng)與斷路器配合，只有在斷路器斷開(kāi)時(shí)才能進(jìn)行操作。隔離開(kāi)關(guān)在分閘時(shí)，動(dòng)靜觸頭間形成明顯可見(jiàn)的斷口，絕緣可靠。

1、作用：（1）隔離高壓電源，以保證其他設(shè)備的檢修安全。（2）倒閘操作：當(dāng)合閘時(shí)，先合隔離開(kāi)關(guān)，后合斷路器；分閘時(shí)，先分?jǐn)嗦菲?，后分隔離開(kāi)關(guān)。這種操作通常稱(chēng)為倒閘操作。為了保證安全，一般要裝有和斷路器之間的連鎖裝置，以防止誤操作。（3）接通和斷開(kāi)小電流電路。

二、高壓隔離開(kāi)關(guān)2、分類(lèi)和型號(hào)：按照不同的分類(lèi)方式，隔離開(kāi)關(guān)有多種類(lèi)型。（1）按裝設(shè)地點(diǎn)的不同，可分為戶(hù)內(nèi)式和戶(hù)外式兩種。戶(hù)外式戶(hù)內(nèi)式（2）按絕緣支柱數(shù)目，分為柱式、雙柱式和三柱式三種。雙柱式單柱式三柱式（3）按動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)方式，可分為水平旋轉(zhuǎn)式、垂直旋轉(zhuǎn)式、擺動(dòng)式和插入式等。（4）按產(chǎn)品組裝級(jí)數(shù)分類(lèi)二、高壓隔離開(kāi)關(guān)三極式單極式（5）按有無(wú)接地閘刀可分為：帶接地閘刀不帶接地閘刀（6）按操動(dòng)機(jī)構(gòu)的不同，可分為手動(dòng)式、電動(dòng)式、氣動(dòng)式和液壓式等。2、分類(lèi)和型號(hào)：二、高壓隔離開(kāi)關(guān)3、10KV高壓隔離開(kāi)關(guān)：二、高壓隔離開(kāi)關(guān)1—上接線(xiàn)端子；2—靜觸頭；3—閘刀；4—套管絕緣子；5—下接線(xiàn)端子；6—框架；7—轉(zhuǎn)軸；8—拐臂；9—升降絕緣子；10—支柱絕緣子斷開(kāi)狀態(tài)閉合狀態(tài)3、10KV高壓隔離開(kāi)關(guān)：二、高壓隔離開(kāi)關(guān)1.單柱式隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)閉合狀態(tài)2.雙柱式隔離開(kāi)關(guān)（GW4系列）斷開(kāi)狀態(tài)閉合狀態(tài)3.三柱式隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)閉合狀態(tài)4、操作注意事項(xiàng)：二、高壓隔離開(kāi)關(guān)在操作隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，應(yīng)注意操作順序。當(dāng)合閘時(shí)，先合隔離開(kāi)關(guān)，后合斷路器；分閘時(shí)，先分?jǐn)嗦菲?，后分隔離開(kāi)關(guān)。這種操作通常稱(chēng)為倒閘操作。為了保證安全，一般要裝有和斷路器之間的連鎖裝置，以防止誤操作。停電時(shí)先拉線(xiàn)路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，送電時(shí)先合母線(xiàn)側(cè)隔離開(kāi)關(guān)。而且在操作隔離開(kāi)關(guān)前，先注意檢查斷路器確實(shí)在斷開(kāi)位置后，才能操作隔離開(kāi)關(guān)。1、作用和特點(diǎn)：熔斷器（文字符號(hào)為FU）是一種保護(hù)電器。它串聯(lián)在電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路或過(guò)負(fù)荷時(shí)，熔體熔斷，切斷故障電路使電氣設(shè)備免遭損壞，并維持電力系統(tǒng)其余部分的正常工作。三、熔斷器

主要用于線(xiàn)路及電力變壓器等電氣設(shè)備的短路及過(guò)載保護(hù)。

廣泛使用在60kV及以下電壓等級(jí)的小容量電氣裝置中常用來(lái)保護(hù)電壓互感器。在3～60kV系統(tǒng)中，還常與負(fù)荷開(kāi)關(guān)、重合器及斷路器等其他開(kāi)關(guān)電器配合使用，用來(lái)保護(hù)電力線(xiàn)路、變壓器以及電容器組。它常和刀開(kāi)關(guān)電器在一個(gè)殼體內(nèi)組合成負(fù)荷開(kāi)關(guān)或熔斷器式刀開(kāi)關(guān)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、布置緊湊、使用方便；動(dòng)作直接，不需要繼電保護(hù)和二次回路相配合；價(jià)格低。缺點(diǎn)：每次熔斷后須停電更換熔件才能再次使用，增加了停電時(shí)間；保護(hù)特性不穩(wěn)定，可靠性低；保護(hù)選擇性不易配合。三、熔斷器2、分類(lèi)和型號(hào)：（1）按安裝地點(diǎn)分：戶(hù)內(nèi)式（N）和戶(hù)外式（W）；（2）按使用電壓高低分：高壓熔斷器和低壓熔斷器；（3）按滅弧方法分：瓷插式（C），封閉產(chǎn)氣式（M），封閉填料式（T），產(chǎn)氣縱吹式；（4）按限流特性分：限流式和非限流式。三、熔斷器2、分類(lèi)和型號(hào)：三、熔斷器熔斷器的工作原理

熔斷器的金屬熔體是一個(gè)易于熔斷的導(dǎo)體。當(dāng)電路發(fā)生過(guò)負(fù)荷或短路故障時(shí)，通過(guò)熔體電流增大，過(guò)負(fù)荷電流或短路電流對(duì)熔體加熱，熔體由于自身溫度超過(guò)熔點(diǎn)，在被保護(hù)設(shè)備的溫度未達(dá)到破壞其絕緣之前熔化，將電路切斷，從而使線(xiàn)路中的電氣設(shè)備得到了保護(hù)。3、結(jié)構(gòu)和工作原理：熔斷器的結(jié)構(gòu)（1）熔體:正常工作時(shí)起導(dǎo)通電路的作用，在故障情況下熔體將首先熔化，從而切斷電路實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的保護(hù)。熔體以?xún)蓚€(gè)字母表示，如“gG”、“gM”、“aM”等。（2）熔斷體:用于安裝和拆御熔體，常采用觸點(diǎn)的形式。（3）底座:用于實(shí)現(xiàn)各導(dǎo)電部分的絕緣和固定。

（4）熔管:用于放置熔體，限制熔體電弧的燃燒范圍，并可滅弧。（5）充填物:一般采用固體石英砂，用于冷卻和熄滅電弧。（6）熔斷指示器:用于反映熔體的狀態(tài)，即完好或已熔斷。

熔斷器的工作過(guò)程分為以下四個(gè)階段：（1）熔斷器的熔體因過(guò)載或短路而加熱到熔化溫度；（2）熔體的熔化和氣化；（3）觸點(diǎn)之間的間隙擊穿和產(chǎn)生電??；（4）電弧熄滅、電路被斷開(kāi)。

熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)（1）額定電壓。熔斷器長(zhǎng)期能夠承受的正常工作電壓，即安裝處電網(wǎng)的額定電壓。

（2）額定電流。熔斷器殼體部分和載流部分允許通過(guò)的長(zhǎng)期最大工作電流。（3）熔體的額定電流。熔體允許長(zhǎng)期通過(guò)而不會(huì)熔斷的最大電流。（4）極限斷路電流。熔斷器所能斷開(kāi)的最大短路電流。

熔斷器的技術(shù)參數(shù)還包括：額定開(kāi)斷能力、電流種類(lèi)、額定頻率、分?jǐn)喾秶?、使用?lèi)別和外殼防護(hù)等級(jí)等。

熔斷器的技術(shù)參數(shù)應(yīng)區(qū)分為熔斷器（底座）的技術(shù)參數(shù)和熔體的技術(shù)參數(shù)。同一規(guī)格的熔斷器底座可以裝設(shè)不同規(guī)格的熔體，熔體的額定電流可以和熔斷器的額定電流不同，但熔體的額定電流不得大于熔斷器的額定電流。額定電流的表示形式為：熔斷器底座的額定電流／熔體的額定電流。瓷插式熔斷器（非專(zhuān)職人員使用）

瓷插式熔斷器：又名插入式熔斷器，由瓷蓋、瓷底座、靜觸點(diǎn)、動(dòng)觸點(diǎn)和熔體組成。它是一種最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的熔斷器，熔體更換方便、價(jià)格低廉。一般用于交流50Hz，額定電壓380V，額定電流200A以下的線(xiàn)路中，作為電氣設(shè)備的短路保護(hù)及一定程度上的過(guò)載保護(hù)之用。

螺旋式熔斷器（非專(zhuān)職人員使用）螺旋式熔斷器由瓷帽、熔管、瓷套以及瓷座等組成。熔管是一個(gè)瓷管，內(nèi)裝熔體和石英砂，熔體的兩端焊在熔管兩端的導(dǎo)電金屬蓋上，其上端蓋中間有一熔斷指示器，當(dāng)熔體熔斷時(shí)指示器彈出，通過(guò)瓷帽上的玻璃窗口可以看見(jiàn)。

互感器是電壓、電流變換設(shè)備。供電系統(tǒng)中的高電壓、大電流參數(shù)無(wú)法直接測(cè)量，供電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也無(wú)法直接從主回路上取的參數(shù)，因此，需要將高電壓、大電流變成低電壓和小電流，以供繼電保護(hù)和電氣測(cè)量使用。3.4互感器（1）變壓/流：互感器將一次側(cè)的高電壓、大電流變成二次側(cè)標(biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流。（2）隔離高壓，安全絕緣：采用互感器作為一次與二次電路之間的中間元件，既