第10章-成套电器与电器的智能化课件.ppt

1、第一节第一节 概概 述述 一、成套电器 n成套电器惯指各式各类的开关柜。n它主要用于配电系统，以开关为主体按主接线的要求，以一定的顺序将各组成元件布置在一个或几个金属封闭的柜中成套供应。n根据需要，柜内还配装有控制、测量及保护等设备。它的特点是既从整体上考虑了各元件间的相互配合，又在个体上保有各自的独立功能，节约了占地面积、降低了成本，安装也方便得多。第一节第一节 概概 述述 二、开关柜分类n按主开关的安装方式按主开关的安装方式:固定式、手车式；固定式、手车式；n按开关柜隔室的构成形式有铠装式、间隔式、按开关柜隔室的构成形式有铠装式、间隔式、箱型等；箱型等；n按主母线系统，有单母线、单母线带旁

2、路母线、按主母线系统，有单母线、单母线带旁路母线、双母线柜和环网柜等；双母线柜和环网柜等；n 按柜内绝缘介质可分两大类，有空气绝缘和按柜内绝缘介质可分两大类，有空气绝缘和SF6绝缘。绝缘。三、我国开关柜的发展 n大致经历了三个时期：1、早期以仿苏的GG-1A(GG-高压固定)型固 定式开关柜为主要品种。2、中期以自行开发的手车式较多，如GFC 系列(高压封闭手车)。3、进入1980年后，开关柜的设计制造水平 有了显著的提高。四、防止开关柜误操作“五防”n所谓五防，是防止电气误操作的简称，即：1、防止误分、误合断路器；、防止误分、误合断路器；2、防止带负荷分、合隔离开关或带负荷推入、防止带负荷分

3、、合隔离开关或带负荷推入 拉出金属封闭（铠装）式开关柜的手车隔离插拉出金属封闭（铠装）式开关柜的手车隔离插 头；头；3、防止带电挂接地线或合接地开关；、防止带电挂接地线或合接地开关；4、防止带接地线或接地开关合断路器；、防止带接地线或接地开关合断路器；5、防止误入带电间隔。、防止误入带电间隔。第二节第二节 典型结构举例及主要新型典型结构举例及主要新型成套设备的品种简介成套设备的品种简介 n一、常用空气绝缘柜的结构(a)GG-1A固定开启式开关柜1下隔离开关2电流互感器3少油断路器 4上隔离开关5母线6仪表室 这种柜绝缘裕度考虑较大，因而体积也较大。仍在运行中的此类开关柜，断路器已基本更换成真空

4、断路器。带互感器柜体操动机构(b)带互感器柜体操动机构系统1人力操作手柄2隔离开关刀闸3电磁操动机构4传动转轴5连杆6拐臂7动触杆 8分闸弹簧9电缆进线端 KYN1-10金属铠装型手车式(c)KYN1-10金属铠装型手车式 1电缆室2电流互感器3母线室 4仪表室5主开关室6主开关 JYN2-10间接隔型手车式开关柜(d)JYN2-10间接隔型手车式开关柜1电缆室2电流互感器3绝缘套管4母线室5仪表室6断路器手车架7手车室XGN-10系列结构布置（箱形固定式结构）满足全工况的绝缘要求(e)XGN-10系列结构布置1母线室2压力释放通道3仪表室4组合开关室5手力操作及联锁机构6主开关室7电磁或弹簧

5、机构8电流互感器9电缆室10上旋转隔离开关 BB1-10型手车式箱柜(f)BB1-10型手车式箱柜1主开关2仪表室3母线4电流互感器(引进BBC(现ABB)产品)ABB由两个历史100多年的国际性企业瑞典的阿西亚公司(ASEA)和瑞士的布朗 勃法瑞公司(BBC Brown Boveri)在1988年合并而来的。该产品的特点是结构简单，紧凑，靠该产品的特点是结构简单，紧凑，靠墙安装时，易于对柜内各元件的检修墙安装时，易于对柜内各元件的检修维护。维护。二、充气柜的结构 n1980年后，国外开发出了不少充SF6气体的中压开关柜，也就是电压等级更低(1240.5kV)的柜式GIS（C-GIS）。n此类

6、SF6气体绝缘的充气柜所充气体压力多在一个表压力(98kPa)以下.n充气柜的最大特点是不受外界环境条件的影响，如凝露、污秽、小动物侵入等，可用在环境条件恶劣的场所。且大大缩小了体积，与空气绝缘相比，SF6充气柜安装面积可减小约四分之一，体积可缩小约一半。充气柜中也有个别充压缩空气绝缘的产品。GX型充气式出线柜图10-3 GX型充气式出线柜 1SF6断路器 2线路侧隔离开关 3母线隔离开 4接地开关 5主母线 6电缆终端 7电流互感器 8电缆架 9接地母线10绝缘母线套管11操作控制室12电流互感器 三、环网柜 n环网柜的英文缩写为RMU(Ring Main Unit)。它实际上是至少需要三个

7、开关部件才能组成的环网供电单元，因而在外观上它多半都是由几个柜组成，即二个环缆进出柜(隔室)和一个变压器回路柜(隔室)。环网柜基本接线图 图10-4 环网供电单元的基本接线图 图10-5 供电网中的环网单元 保护方式保护方式n环网单元可以是普通空气绝缘，也可以做成充气柜。n多数为负荷开关熔断器的保护方式，但也多数为负荷开关熔断器的保护方式，但也有用断路器保护的有用断路器保护的。前者便宜，且对变压器的内部故障保护效果好，短路电流使内部压力上升必须在20ms开断，熔断器可在10ms内切除。断路器就难于做到。但断路器无须更换熔丝，运行经济可靠，熔断器与负荷开关之间存在转移电流（或交接电流）的配合问题

8、。熔断器与负荷开关的配合熔断器与负荷开关的配合 熔断器与负荷开关必须合理配合，即负荷开熔断器与负荷开关必须合理配合，即负荷开关开断的电流不应大于其最大开断电流，超关开断的电流不应大于其最大开断电流，超过其最大开断电流的电流应完全由熔断器开过其最大开断电流的电流应完全由熔断器开断断。转移电流（Transfer Current）n由于熔断器不可避免地存在有熔断的时间差（电流越大其时间差越小），因此，当故障电流较小时，三相电流中的三个熔断器之一首先开断，其撞击器释放触头负荷开关使之分闸，由负荷开关与后两相熔断器一起或仅由负荷开关最终开断电流，其所以要出动负荷开关分闸，就是为了避免负载缺相运行。n是熔

9、断器与负荷开关共同开断还是仅由负荷开关开断，决定于负荷开关的分闸时间T0是否小于后两相熔断元件相对于首熔相的熔化时间差，当然也与首熔相未开断时所通过的电流大小有关。转移电流（Transfer Current）n熔断器与负荷开关转换开断职能时的三相对称熔断器与负荷开关转换开断职能时的三相对称电流值称为转电流值称为转移电流（电流（Transfer Current）。）。低于该值时，首开相电流由熔断器开断，而后两相由负荷开关开断；大于该值时，三相电流仅由熔断器开断。在转移电流区域则有可能由负荷开关和熔断器共同完成开断职能。n同样的负荷开关，选用不同的熔断器额定电流，同样的负荷开关，选用不同的熔断器额

10、定电流，有不同的转移电流。有不同的转移电流。转移电流的确定方法负荷开关脱扣特性为定时限时特性曲线交接电流（Take-over Current）n交接电流也是一种超过正常负载的过电流值。n交接电流可由负荷开关和熔断器两者的“时间电流”特性交点来确定 交接电流1熔断器特性曲线2负荷开关脱扣特性为反时限时特性曲线3负荷开关脱扣特性为定时限时特性曲线。交接电流大于转移电流最大最小交接电流最大最小交接电流控制和保护电流范围n这种组合电器涉及的控制和保护电流范围可划分为三个区域1、低于额定电流的正常工作电流2、高于额定电流低于短路电流的过载电流3、短路电流 当过载电流低于交接电流时，负荷开关在电流继电保护

11、指令或直接过流脱扣下开断，熔断器不动作。显然，对只有熔断器撞针引发负荷开关脱扣开断的组合电器，就不存在交接电流而只有转移电流。只有装有继电保护或直接过流脱扣的组合电器才有交接电流，如果其熔断器也带有撞针使负荷开关脱扣，那同时还有转移电流。对于这种情况，低于转移电流是负荷开关保护的范围，高于交接电流是熔断器的保护范围，交接电流和转移电流之间是负荷开关和熔断器都有可能动作的范围。降低运行成本n对于真空、SF6等开断能力强的负荷开关，可以提高其交接电流，使之接近或大于转移电流，减少熔断器在小电流下的动作次数，降低运行成本。n从断路器分闸线圈开始通电(接到命令)到首个触头头刚刚分离时的时间为固有分闸时

12、间(Opening Time)n从起弧到所有相都熄灭为止的时间叫燃弧时间(Arcing Time)”。四、F-C回路柜 nF-C回路是指一次设备由熔断器和接触器的配合来完成保护与控制的回路。n所谓F-C柜，就是由高压限流熔断器(Fuse)、高压接触器(Contactor)及集成化的多功能综合保护继电器等所组成的新型配电柜。n开断短路电流由熔断器完成，开断正常电流及过载电流由接触器完成，它将熔断器可以限制短路电流、开断时间短和接触器寿命长，宜于频繁操作等优点集于一身。这样做的结果，较之断路器保护柜，不仅达到同样的控制保护功能，柜体本身的投资大大降低，而且还可节省回路的电缆投资。五、箱式(组合式)

13、变电站 n由高压开关设备、电力变压器和低压开关设备三部分组合在一起构成的配电装置。n箱式站高压侧最高可达35kV，低压侧一般均为0.4kV，辅助回路电压110V、220V、380V。变压器容量小到50kVA，大到2000KVA都可能生产，但大多在3151000KVA。箱式站体积可达30m350m3。图10-7示出二种德国生产的箱式站结构，体积都比较小、不超过15m3，图中MS为高压室，NS为低压室。外视图中示意出温度高时的向外排风。n箱式站可置于交叉路口、施工现场、生活小区或高层建筑。外型美观、搬迁容易，极易与周转环境协调，大大节省土建与征地费。因而有广泛的应用前景。图10-8 一种箱式站的接

14、线图 六、低压开关柜 n低压抽出式成套开关设备的很多功能单元或组件更都是标准化、系列化的生产，互换性很强。有以供电单元为主所构成的抽出式开关设备，也有以电动机控制单元为主所构成的抽出式开关设备。这些成套设备无论在安全性、可靠性、方便适用及外部观感上较之老式柜都有技术上的跃变。七、重合器与分断器 n交流高压自动重合器(简称重合器)也是一种成套配电设备，因为它是一种自具控制及保护功能的高压开关设备，它能够按照预定的开断和重合顺序在交流线路中自动进行开断和重合操作，并在其后自动复位或闭锁。所谓“自具”即本身具备故障电流检测和操作控制与执行功能，无需附加继电保护装置和提供操作电源。n重合器能与线路分段

15、器、熔断器等配合自动隔离故障区段，使停电范围和停电时间限制到最小，不象断路器，一动作就是整条线路被切除。n重合器多在户外柱上，外型很像柱上断路器，其差别仅在附装的控制器，控制器多数直接附装于开关本体，少数分离安装。重合器、分段器n重合器按灭弧介质有油重合器、SF6重合器、真空重合器，按控制器分有液压控制、电子控制、液压电子混合控制等多种。n分段器是一种能与断路器或重合器相配合以便能实现自动隔离故障区段的开关电器，按其与前级开断设备配合动作原理的不同，有电压-时间型（V-t型）重合分段器和过流脉冲计数型分段器之分。重合器、分段器、自动配电开关国内生产重合器和分段器的数量还很少n配电系统及设备的分

16、布量大面广，配电自动化系统涉及的费用大部分为可遥控操作的开关设备费用以及控制系统、数据采集系统和通讯系统的费用。n就我国国情而言，还缺乏大规模实现配网自动化的物质基础，只能分阶段投资和分阶段实施配电自动化。目前，国内生产重合器和分段器的数量还很少，这也说明配电自动化规模还不大。据统计，2007年生产12kV重合器总计876台，分段器912台，而2007年生产12kV真空断路器412881台，负荷开关145708台。由此可见，重合器相比断路器少得多，仅为其约2%。因此，从重合器和分段器产量看，我国实现馈线自动化的路程还很遥远。第三节第三节 关于开关电器的智能化关于开关电器的智能化 n一、开关设备

17、的智能化是技术进步的必然 1、是人们长期以来一直追求的目标 2、随着电网的发展 3、技术的进步 这种要求越来越强烈，也越来越可能。二 如何理解开关电器的智能化 1、开关本质功能的智能化 2、高压开关设备自身的状态监测和故障诊断。3、对电网的某些故障诊断技术及信息远传4、据电网状态的智能化操作 (a)以尽量减小过电压、涌流为目标的断路器合分闸操作 的选相控制。(b)自动重合闸的智能控制。根据检测的信息判断故障的 种类(永久性或临时性)，提高自动重合闸的成功率，从而减小短路冲击，增加电网的稳定性。这也是一个 难度较大的问题。三、开关设备智能监测与诊断的常用方法与手段简介 1、灭弧室电寿命的监测与诊

18、断2、断路器机械故障的监测与诊断 a 关键部分的机械振动信号 b 合、分闸线圈电流和电压波形的测检 c 合、分行程特性 d 控制回路通断状态监测 3、绝缘状态的监测(主要针对GIS)4、载流导体及接触部位温度的监测 诊断系统总体框图 思思 考考 题题 与与 习习 题题思考题与习题思考题与习题 1、何为成套电器？何为组合电器？GIS是否成套电器？2、何为开关柜的误操作，你能说出什么叫有“五防”功能的开关柜吗？3、环网柜为什么能增加供电的可靠性，试图示说明。4、F-C柜适宜哪些场合使用，为什么说它比常用断路器柜经济？5、你认为应如何定义“智能电器”或“开关电器的智能化”？6、为什么说对开关设备的状态监测与诊断较之旋转机械更困难些？