1、第第3 3章章 发电厂和变电所的一次系统发电厂和变电所的一次系统电气主接线电气主接线高压电器高压电器低压电器低压电器互感器互感器保护接地保护接地第第1 1节节 电气主接线电气主接线概述概述主接线的基本形式主接线的基本形式单母线接线单母线接线双母线接线双母线接线无母线接线无母线接线各类发电厂和变电所主接线的特点各类发电厂和变电所主接线的特点一、概述一、概述电气主接线电气主接线：又称为一次接线，是由各种开关电器、变：又称为一次接线，是由各种开关电器、变压器、互感器、线路、电抗器、母线等按一定顺序连接而压器、互感器、线路、电抗器、母线等按一定顺序连接而成的接受、变换和分配电能的总电路。成的接受、变换
2、和分配电能的总电路。电气主接线图电气主接线图：将电路中的各种电气设备按行业标准规：将电路中的各种电气设备按行业标准规定的图形符号和文字符号绘制而成的电气连接图。（单线定的图形符号和文字符号绘制而成的电气连接图。（单线图、三线图）图、三线图）电气主接线的组成电气主接线的组成 电源线、引出线、母线电源线、引出线、母线电气主接线的要求电气主接线的要求：可靠性；灵活性；简单明了、运行方便；经济性；扩可靠性；灵活性；简单明了、运行方便；经济性；扩建性建性二、主接线的基本形式二、主接线的基本形式（一）单母线接线（一）单母线接线 只有一组母线的接线称为单母线接线。只有一组母线的接线称为单母线接线。1.1.典
3、型单母线接线典型单母线接线特点特点：电源和供电线路都连接在同：电源和供电线路都连接在同一条母线上。一条母线上。倒闸操作（检修倒闸操作（检修QFQF）：断开：断开QFQF断断开开QSLQSL断开断开QSWQSW优点优点：简单、清晰、采用设备少、：简单、清晰、采用设备少、投资少、操作方便、易于扩建。投资少、操作方便、易于扩建。缺点缺点：检修：检修QSWQSW时或明显故障时，整时或明显故障时，整个母线停电；检修个母线停电；检修QFQF时，整个出线时，整个出线停电。停电。2.2.单母线分段接线单母线分段接线 把单母线分成两段，并在两段之把单母线分成两段，并在两段之间装设能够分段运行的开关电器，称间装设
4、能够分段运行的开关电器，称为单母线分段接线。为单母线分段接线。运行方式运行方式：分段运行：正常情况下分段开关是分段运行：正常情况下分段开关是打开的。打开的。并列运行：正常情况下分段开关是并列运行：正常情况下分段开关是闭合的。闭合的。优点优点：任一母线故障不会全部停电，两端母线可分别进：任一母线故障不会全部停电，两端母线可分别进行检修。行检修。缺点缺点：可靠性较差（为什么？）。：可靠性较差（为什么？）。应用范围应用范围：中小型发电厂以及出线数目较少的：中小型发电厂以及出线数目较少的3535110kV110kV级的变电所。级的变电所。3.3.单母线带旁路母线接线单母线带旁路母线接线 为解决单母线分
5、段接线出线断路器检修时的停电为解决单母线分段接线出线断路器检修时的停电问题，可采用单母线加旁路母线接线。问题，可采用单母线加旁路母线接线。优点优点：供电可靠性高，：供电可靠性高，检修出线断路器时，检修出线断路器时，不需停电。不需停电。缺点缺点：需增加较多设：需增加较多设备，操作复杂。备，操作复杂。应用范围应用范围：110kV110kV及及以上高压配电装置中以上高压配电装置中。（二）双母线接线（二）双母线接线 工作母线、备用母线、母联工作母线、备用母线、母联断路器。断路器。1.1.双母线接线的工作状态双母线接线的工作状态（1 1）只有一组母线工作，分为）只有一组母线工作，分为工作母线和备用母线，
6、同单母线工作母线和备用母线，同单母线分段相比，停电范围扩大，但是分段相比，停电范围扩大，但是持续性增强；持续性增强；（2 2）两组母线同时工作，互为）两组母线同时工作，互为备用，相当于单母线分段。与单母线分段相比，停电备用，相当于单母线分段。与单母线分段相比，停电范围相同，供电持续性增强。范围相同，供电持续性增强。2.2.两组母线的优点两组母线的优点轮流检修母线不致停电；轮流检修母线不致停电；检修母线检修母线QSQS时，只断开该回路；时，只断开该回路；工作母线故障，可将所有回路工作母线故障，可将所有回路转移到备用母线，从而恢复供电；转移到备用母线，从而恢复供电；检修任意回路断路器，不使该检修任
7、意回路断路器，不使该回路长期停电；回路长期停电；当个别回路要单独实验时，可当个别回路要单独实验时，可将该回路单独接在备用母线。将该回路单独接在备用母线。3.3.检修工作母线检修工作母线 当检修工作母线时，要将所有当检修工作母线时，要将所有的电源和线路换接到备用母线上。的电源和线路换接到备用母线上。倒闸操作：倒闸操作：闭合闭合QFCQFC两侧两侧QSQS及及QFCQFC备用母备用母线充电线充电（若备用母线故障，（若备用母线故障，QFCQFC跳闸）跳闸）闭合与备用母线相连的闭合与备用母线相连的QSQS断开与工作母线相连断开与工作母线相连QSQS断开断开QFCQFC断开断开QFCQFC两侧两侧QSQ
8、S4.4.检修出线检修出线QFQF 闭合闭合QFCQFC检验检验W2W2断开断开QFCQFC断断开开QF2QF2断开断开QS1QS1、QS3QS3拆下拆下QF2QF2用跨条代替用跨条代替QF2QF2闭合闭合QS2QS2、QS3QS3闭合闭合QFCQFC5.5.双母线接线的缺点双母线接线的缺点接线复杂，容易出现误操作；接线复杂，容易出现误操作；当工作母线故障时及检修出线当工作母线故障时及检修出线QFQF时，仍要短时停电；时，仍要短时停电；母线隔离开关数目较单母线大为增加，从而增大占地面积，母线隔离开关数目较单母线大为增加，从而增大占地面积，增加投资。增加投资。6.6.双母线接线的改进措施双母线接
9、线的改进措施为防止工作母线故障时全部停电，可以采用双母线同时带为防止工作母线故障时全部停电，可以采用双母线同时带电运行（按单母线分段）的方式；电运行（按单母线分段）的方式；采用双母线分段接线运行方式；采用双母线分段接线运行方式；为避免在检修线路断路器时造成短时停电，可以采用双母为避免在检修线路断路器时造成短时停电，可以采用双母线带旁路接线。线带旁路接线。改进后仍存在当一组母线故障或检修时将使一半的回路改进后仍存在当一组母线故障或检修时将使一半的回路供电中断的缺点。此外，倒闸操作易出现误操作。供电中断的缺点。此外，倒闸操作易出现误操作。7.7.双母线接线的变形双母线接线的变形双母线双断路器接线方
10、式双母线双断路器接线方式特点特点：双母线同时运行，每回路装有两台断路器。：双母线同时运行，每回路装有两台断路器。优点优点：任一组母线或断路器出现故障或进行检修都不会：任一组母线或断路器出现故障或进行检修都不会停电，隔离开关不作为操作电器使用。停电，隔离开关不作为操作电器使用。缺点缺点：断路器数量多，成本高，占地面积大。：断路器数量多，成本高，占地面积大。3/23/2（一倍半）接线方式（一倍半）接线方式 在两组母线间，装有三个断路器，在两组母线间，装有三个断路器，但可以引出两个回路。但可以引出两个回路。优点优点：具有很高的可靠性和灵活性：具有很高的可靠性和灵活性任一母线甚至两母线故障、检修均不任
11、一母线甚至两母线故障、检修均不会造成停电；会造成停电；检修任一断路器不会造成停电；检修任一断路器不会造成停电；隔离开关不作为操作电器。隔离开关不作为操作电器。缺点缺点：需要断路器数目较多，继电保护：需要断路器数目较多，继电保护较复杂，电源线和出线数量最好相等。较复杂，电源线和出线数量最好相等。应用范围应用范围：我国：我国330330750kV750kV的超高压变电所。的超高压变电所。（三）无母线接线（三）无母线接线1.1.桥形接线桥形接线 当电路内只有两台变压器和两条输电线时，可采用桥形当电路内只有两台变压器和两条输电线时，可采用桥形接线，分为内桥接线和外桥接线。接线，分为内桥接线和外桥接线。
12、a a）内桥）内桥 b b）外桥）外桥内桥接线内桥接线：桥断路器在线路断：桥断路器在线路断路器之内路器之内。内桥适用于电源进线线路较内桥适用于电源进线线路较长而变压器又不需要经常切换的长而变压器又不需要经常切换的场所。场所。外桥接线外桥接线：桥断路器在线路断：桥断路器在线路断路器之外。路器之外。外桥适用于电源进线线路较外桥适用于电源进线线路较短而变压器需要经常切换的场所。短而变压器需要经常切换的场所。应用范围应用范围：3535110kV110kV配电装配电装置置2.2.多角形接线多角形接线 多角形接线是将电路连接闭合成环形，并按回路用断路多角形接线是将电路连接闭合成环形，并按回路用断路器分隔，
13、断路器数等于回路数。器分隔，断路器数等于回路数。优点优点：运行可靠、灵活性高、较经济：运行可靠、灵活性高、较经济检修任一断路器不需要切除线路检修任一断路器不需要切除线路或变压器；或变压器；隔离开关不作为操作电器使用；隔离开关不作为操作电器使用；任何单元退出、投入都很方便，任何单元退出、投入都很方便，不会影响其他单元的工作。不会影响其他单元的工作。缺点缺点：检修任意断路器都要开环运行，检修任意断路器都要开环运行，影响可靠性，不适用于回路数较多影响可靠性，不适用于回路数较多的情况，以三、四角居多；的情况，以三、四角居多；开环、闭环两种情况下潮流变化开环、闭环两种情况下潮流变化差别较大，使设备选择困
14、难、继电差别较大，使设备选择困难、继电保护整定困难；保护整定困难；扩建不太方便。扩建不太方便。应用范围应用范围：能够发展为一倍半接线或双母线接线，可作：能够发展为一倍半接线或双母线接线，可作为超高压、大容量的枢纽变电所的初期接线方式。为超高压、大容量的枢纽变电所的初期接线方式。3.3.单元及扩大单元接线单元及扩大单元接线 几个元件直接串联连接，其间无任何横的联系，这样不几个元件直接串联连接，其间无任何横的联系，这样不仅减少了电器的数目，简化了配电装置的结构，降低造价，仅减少了电器的数目，简化了配电装置的结构，降低造价，同时也减小了故障率。同时也减小了故障率。发电机发电机变压器单元接线变压器单元
15、接线 发电机和变压器成为一个单元组，发电机和变压器成为一个单元组，电能经升压后，送入电网，变压器与电能经升压后，送入电网，变压器与发电机的容量相等。发电机的容量相等。缺点缺点：元件之一损坏和检修时，整：元件之一损坏和检修时，整个单元将被迫停止工作。个单元将被迫停止工作。应用范围应用范围：没有或者很少发电机电：没有或者很少发电机电压负荷的大型发电厂。压负荷的大型发电厂。a a）发电机）发电机双绕组变压器单元接线双绕组变压器单元接线b b）发电机）发电机三绕组变压器单元接线三绕组变压器单元接线扩大单元接线扩大单元接线 为减少变压器的台数和高压侧断路器的数目，以及节为减少变压器的台数和高压侧断路器的
16、数目，以及节省配电装置的占地面积，可将两台发电机和一台变压器组省配电装置的占地面积，可将两台发电机和一台变压器组成扩大单元接线。成扩大单元接线。缺点缺点：运行灵活性较差。：运行灵活性较差。检修主变压器时，将使两台机组检修主变压器时，将使两台机组停止运转；停止运转；当一台机组运转时，变压器处于当一台机组运转时，变压器处于轻负荷状态，效率低，损耗大。轻负荷状态，效率低，损耗大。应用范围应用范围：用于水力发电厂，以：用于水力发电厂，以减少土石方的开挖量。减少土石方的开挖量。三、各类发电厂和变电所主接线的特点三、各类发电厂和变电所主接线的特点（一）火力发电厂（一）火力发电厂1.1.地方性火力发电厂地方
17、性火力发电厂 地方性火力发电厂位于负荷中心，大部分电能用地方性火力发电厂位于负荷中心，大部分电能用10kV10kV配电线路送给用户，剩余电能升到配电线路送给用户，剩余电能升到110kV110kV后送入电网，如后送入电网，如热电厂。热电厂。特点特点：发电机电压负荷比例较大，出线较多，故采用有母线或发电机电压负荷比例较大，出线较多，故采用有母线或母线分段接线；母线分段接线；分段母线间及出线均安装限流电抗器限制短路电流，以分段母线间及出线均安装限流电抗器限制短路电流，以选用轻型断路器；选用轻型断路器；高压侧可采用双母线、双母线带旁路、单母线分段、多高压侧可采用双母线、双母线带旁路、单母线分段、多角形
18、或桥形接线。角形或桥形接线。2.2.区域性火力发电厂或核电厂区域性火力发电厂或核电厂 其生产电能主要依靠升压后送入电网，发电机电压负其生产电能主要依靠升压后送入电网，发电机电压负荷很少，地位很重要。荷很少，地位很重要。高压侧均采用双母线接线或一倍半断路器接线，若回路高压侧均采用双母线接线或一倍半断路器接线，若回路较少可采用多角形接线；较少可采用多角形接线；发电机电压侧负荷很少，一般采用单元接线或扩大单元发电机电压侧负荷很少，一般采用单元接线或扩大单元接线。接线。（二）水力发电厂（二）水力发电厂发电机电压侧多采用单元接线或扩大单元接线，有少量发电机电压侧多采用单元接线或扩大单元接线，有少量地区负
19、荷，也可采用单母线或单母线分段接线；地区负荷，也可采用单母线或单母线分段接线；一般不考虑扩建，但要求配电装置布置紧凑；一般不考虑扩建，但要求配电装置布置紧凑；在高压侧，当出线数目不多时，采用多角形接线等无母在高压侧，当出线数目不多时，采用多角形接线等无母线接线，若出线数目较多，可采用单母线分段、双母线或线接线，若出线数目较多，可采用单母线分段、双母线或者者3/23/2接线。接线。（三）降压变电所（三）降压变电所1.1.区域变电所区域变电所电压等级：一次为电压等级：一次为750750、500500、330330、220kV220kV，二次为，二次为220220、110110、35kV35kV；高
20、压侧根据出线多少或重要程度采用双母线、多角形或高压侧根据出线多少或重要程度采用双母线、多角形或一倍半断路器接线，重要枢纽变电所多采用一倍半断路器一倍半断路器接线，重要枢纽变电所多采用一倍半断路器接线或双母线四分段等方式；接线或双母线四分段等方式；低压侧多采用双母线带旁路、单母线分段以及无母线接低压侧多采用双母线带旁路、单母线分段以及无母线接线等接线方式。线等接线方式。2.2.地方变电所地方变电所电压等级：一次为电压等级：一次为110110、3535、10kV10kV，二次为，二次为10KV10KV及以下；及以下；高压侧当线路较少时可采用桥形、多角形等简化接线方高压侧当线路较少时可采用桥形、多角
21、形等简化接线方式；当线路较多时，可采用双母线接线或者单母线分段；式；当线路较多时，可采用双母线接线或者单母线分段；低压侧一般采用单母线分段或双母线等接线形式。低压侧一般采用单母线分段或双母线等接线形式。某工厂某工厂35kV35kV总降压变电所的主接线图总降压变电所的主接线图四、变电所主接线设计原则与实例四、变电所主接线设计原则与实例1.1.总降压变电所主接线设计原则总降压变电所主接线设计原则一次侧无母线、二次侧采用单一次侧无母线、二次侧采用单母线接线：母线接线：适用于只有一回电源适用于只有一回电源进线和一台变压器的总降压变电进线和一台变压器的总降压变电所，该接线可靠性不高，只能用所，该接线可靠
22、性不高，只能用于三类负荷。于三类负荷。一次侧采用内桥或一次侧采用内桥或外桥接线、二次侧采外桥接线、二次侧采用单母线分段接线用单母线分段接线：适用于具有两回电源适用于具有两回电源进线和两台变压器的进线和两台变压器的总降压变电所，可用总降压变电所，可用于一、二类负荷。于一、二类负荷。一、二次侧均采用单母线一、二次侧均采用单母线分段接线：适用于具有两回分段接线：适用于具有两回及以上电源进线或一、二次及以上电源进线或一、二次侧进出线较多的总降压变电侧进出线较多的总降压变电所，可用于一、二类负荷。所，可用于一、二类负荷。一、二次侧均采用双母线接一、二次侧均采用双母线接线：适用于负荷容量大，进、线：适用于
23、负荷容量大，进、出线回路多的发电厂或区域变出线回路多的发电厂或区域变电所。电所。2.2.车间和小型工厂变电所主接线的选择原则车间和小型工厂变电所主接线的选择原则采用线路采用线路变压器单元接变压器单元接线：适用于只有一台配电变线：适用于只有一台配电变压器的车间变电所，但供电压器的车间变电所，但供电可靠性不高，只能用于小容可靠性不高，只能用于小容量的三类负荷。量的三类负荷。高压侧无母线、低压侧采高压侧无母线、低压侧采用单母线分段接线：适用于用单母线分段接线：适用于装有两台配电变压器的变电装有两台配电变压器的变电所所,供电可靠性较高，可供供电可靠性较高，可供一、二类负荷或用电量较大一、二类负荷或用电
24、量较大的车间变电所。的车间变电所。高压侧采用单母线接线、高压侧采用单母线接线、低压侧采用单母线分段接线：低压侧采用单母线分段接线：适用于装有两台及其以上配适用于装有两台及其以上配电变压器或具有多回高压出电变压器或具有多回高压出线的变电所。供电可靠性较线的变电所。供电可靠性较高，可供二、三类负荷，当高，可供二、三类负荷，当与其他变电所之间有高压或与其他变电所之间有高压或低压联络线时，可供一、二低压联络线时，可供一、二类负荷。类负荷。高、低压侧均采用单母线分高、低压侧均采用单母线分段接线：适用于装有两台配电段接线：适用于装有两台配电变压器的变电所。供电可靠性变压器的变电所。供电可靠性相当高，可供一
25、、二类负荷。相当高，可供一、二类负荷。某丝绸炼染厂某丝绸炼染厂10/0.4kV10/0.4kV变电所的主变电所的主接线图。其高压侧为接线图。其高压侧为单母线接线、低压侧单母线接线、低压侧为单母线分段接线，为单母线分段接线，同时与附近其他变电同时与附近其他变电所之间架设高压联络所之间架设高压联络线。线。第第2 2节节 一次设备概述一次设备概述电气设备概述电气设备概述高压开关电器概述高压开关电器概述开关电器的灭弧原理开关电器的灭弧原理2.1 2.1 电气设备概述电气设备概述 一次系统（一次回路）：一次系统（一次回路）：二次系统（二次回路）：二次系统（二次回路）：担负电能的输送和分担负电能的输送和分
26、配任务的系统。配任务的系统。对一次系统进行监视、对一次系统进行监视、控制、测量和保护作用的系统。控制、测量和保护作用的系统。一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。一次设备按其功能可分为以下几类：一次设备按其功能可分为以下几类：变换设备：如电力变压器、电流互感器、电压互变换设备：如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。感器等。开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。保护设备：如熔断器、避雷器、电抗器等。保护设备：如熔断器、避雷器、电
27、抗器等。无功补偿设备：如电力电容器、静止补偿器等。无功补偿设备：如电力电容器、静止补偿器等。成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。2.2 2.2 高压开关电器概述高压开关电器概述1.1.开关电器的任务开关电器的任务在正常工作条件下，可靠的接通或断开电路；在正常工作条件下，可靠的接通或断开电路；在改变运行方式时，灵活的进行切换操作；在改变运行方式时，灵活的进行切换操作；在系统发生故障时，迅速切除故障部分以保证非故在系统发生故障时，迅速切除故障部分以保证非故障部分的正常运行；障部分的正常运行；在设备检修时，隔离带电部分以保证工作人员的安在设备检修时，隔
28、离带电部分以保证工作人员的安全。全。2.2.开关电器的分类开关电器的分类断开和闭合正常工作电流，如闸刀开关、负荷开关；断开和闭合正常工作电流，如闸刀开关、负荷开关；断开负荷电流或短路电流，如熔断器；断开负荷电流或短路电流，如熔断器；既可断开或闭合工作电流，也可断开或闭合故障电既可断开或闭合工作电流，也可断开或闭合故障电流，如断路器；流，如断路器；不要求断开或闭合电流，只用来检修时隔离电源，不要求断开或闭合电流，只用来检修时隔离电源，如隔离开关。如隔离开关。开关电器是电力系统中的重要设备之一，其中断开关电器是电力系统中的重要设备之一，其中断路器的性能最完善，结构最复杂。路器的性能最完善，结构最复
29、杂。2.3 2.3 开关电器的灭弧原理开关电器的灭弧原理电弧电弧：电气设备运行过程中出现的一种强烈的电：电气设备运行过程中出现的一种强烈的电游离现象。游离现象。条件条件：电压不低于：电压不低于10V10V，电流不小于，电流不小于80mA80mA。特点特点：光亮很强，温度很高。：光亮很强，温度很高。对电气设备的影响对电气设备的影响电弧延长了电路开断时间；电弧延长了电路开断时间；电弧的高温可能损坏开关触头、烧毁电气设备电弧的高温可能损坏开关触头、烧毁电气设备及导线电缆，还有可能引起电路弧光短路，造成及导线电缆，还有可能引起电路弧光短路，造成火灾爆炸；火灾爆炸；强烈弧光可能损伤人的视力。强烈弧光可能
30、损伤人的视力。1.1.电弧的产生过程电弧的产生过程游离和去游离游离和去游离（1 1）游离）游离 电弧的产生和维持是触头间的中性质点（分子和电弧的产生和维持是触头间的中性质点（分子和原子）被游离的结果。产生电弧的游离方式有以下四种：原子）被游离的结果。产生电弧的游离方式有以下四种：高电场发射高电场发射热电子发射热电子发射碰撞游离碰撞游离热游离热游离 综上所述，电弧是由于高电场发射和碰撞游离所综上所述，电弧是由于高电场发射和碰撞游离所产生，在热电子发射和热游离作用下，得以维持，这便产生，在热电子发射和热游离作用下，得以维持，这便是电弧产生的主要过程。是电弧产生的主要过程。（2 2）去游离）去游离
31、去游离便是带电质点减少的过程。去游离方式主去游离便是带电质点减少的过程。去游离方式主要有以下两种：要有以下两种：复合复合：异性带电质点的电荷彼此中和的现象。：异性带电质点的电荷彼此中和的现象。扩散扩散：带电质点从电弧内部逸出而进入到周围介：带电质点从电弧内部逸出而进入到周围介质中的现象。质中的现象。浓度扩散浓度扩散温度扩散温度扩散 游离和去游离贯穿于电弧的产生、熄灭的整个过游离和去游离贯穿于电弧的产生、熄灭的整个过程。在电弧形成时，游离大于去游离；在电弧熄灭时，程。在电弧形成时，游离大于去游离；在电弧熄灭时，去游离大于游离。去游离大于游离。（3 3）影响游离和去游离的因素）影响游离和去游离的因
32、素使电弧冷却可以减弱热游离，减少新带电质点的形成；使电弧冷却可以减弱热游离，减少新带电质点的形成；去游离的效果在很大程度上决定于介质的特点；去游离的效果在很大程度上决定于介质的特点；介质的热传导能力、介质强度、热游离温度和热介质的热传导能力、介质强度、热游离温度和热容量越大，去游离过程越激烈，如采用氢气、水蒸汽、容量越大，去游离过程越激烈，如采用氢气、水蒸汽、二氧化碳、六氟化硫、压缩空气和真空等介质。二氧化碳、六氟化硫、压缩空气和真空等介质。触头的材料对于去游离也有一定的影响。触头的材料对于去游离也有一定的影响。可采用熔点高、热导率和热容量大的耐高温金属，可采用熔点高、热导率和热容量大的耐高温
33、金属，减少热电子发射和电弧中的金属蒸汽。减少热电子发射和电弧中的金属蒸汽。2.2.交流电弧的特性交流电弧的特性（1 1）电弧的伏安特性）电弧的伏安特性直流电弧的伏安特性直流电弧的伏安特性 电弧可以看成是一个非线性电阻。电弧可以看成是一个非线性电阻。交流电弧的伏安特性交流电弧的伏安特性UR：燃弧电压：燃弧电压UX：熄弧电压：熄弧电压（2 2）交流电弧的重燃与熄灭）交流电弧的重燃与熄灭过零值自然熄灭特性过零值自然熄灭特性 只要在电流经过零值后不使之重燃，电弧就能最只要在电流经过零值后不使之重燃，电弧就能最终熄灭。交流电弧要比直流电弧更加容易熄灭。终熄灭。交流电弧要比直流电弧更加容易熄灭。两个过程两
34、个过程电压恢复过程（游离）电压恢复过程（游离）介质强度恢复过程（去游离）介质强度恢复过程（去游离）电弧熄灭的条件电弧熄灭的条件 若介质强度的恢复过程（去游离）大于电压恢复若介质强度的恢复过程（去游离）大于电压恢复过程（游离），电弧将熄灭；若介质强度恢复过程小于过程（游离），电弧将熄灭；若介质强度恢复过程小于电压恢复过程，电弧将重燃。电压恢复过程，电弧将重燃。（3 3）近阴极效应）近阴极效应3.3.开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法速拉灭弧法速拉灭弧法冷却灭弧法冷却灭弧法吹弧灭弧法吹弧灭弧法长弧切短灭弧法；长弧切短灭弧法；粗弧分细灭弧法；粗弧分细灭弧法；狭缝灭弧法；狭缝灭弧法；采用
35、多断口灭弧：采用多断口灭弧：长弧切短灭弧原理长弧切短灭弧原理狭缝灭弧原理狭缝灭弧原理采用新型介质灭弧：采用新型介质灭弧：SF6SF6、真空、油、压缩空气；、真空、油、压缩空气；采用并联电阻：采用并联电阻：限制触头上的恢复电压幅值和电压恢复速度（几十限制触头上的恢复电压幅值和电压恢复速度（几十至几百欧）；至几百欧）；切断小电感电流或者电容电流时，消除危险过电压切断小电感电流或者电容电流时，消除危险过电压（几百至几千欧）；（几百至几千欧）；使沿着触头断口之间的电压均匀分布（几万至几十使沿着触头断口之间的电压均匀分布（几万至几十万欧）。万欧）。第第3 3节节 高低压开关电器高低压开关电器高压断路器高
36、压断路器高压隔离开关高压隔离开关高压负荷开关高压负荷开关低压刀开关低压刀开关低压断路器低压断路器3.1 3.1 高压断路器（开关、高压断路器（开关、QFQF，）3.1.1 3.1.1 高压断路器的用途高压断路器的用途 不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。故障。3.1.2 3.1.2 高压断路器的基本要求高压断路器的基本要求具有足够的开断能力；具有足够的开断能力；尽可能短的动作时间和运行可靠性；尽可能短的动作时间和运行可靠性；结构简单，便于操作和维修；
37、结构简单，便于操作和维修；有足够的动稳定性和热稳定性；有足够的动稳定性和热稳定性；具有防火防爆性；具有防火防爆性；尺寸、质量小，价格低。尺寸、质量小，价格低。3.1.3 3.1.3 高压断路器的类型高压断路器的类型SN10-10 LW36-126 ZN28A-12 ZW32-12 SN10-10 LW36-126 ZN28A-12 ZW32-12 KW5KW5 按照按照断路器采用灭弧介质的不同，断路器可分断路器采用灭弧介质的不同，断路器可分为油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、空气为油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、空气断路器等。断路器等。1.1.油断路器油断路器多油断路器：油不仅是灭弧
38、介质还是绝缘介质多油断路器：油不仅是灭弧介质还是绝缘介质少油断路器：油只作灭弧介质，不作绝缘介质少油断路器：油只作灭弧介质，不作绝缘介质DW10-10DW10-10柱上多油断路器柱上多油断路器SN10-10SN10-10型少油断路器型少油断路器少油断路器广泛应用在少油断路器广泛应用在635kV配电装置中。配电装置中。SN10-10SN10-10型高压少油断路器的型高压少油断路器的一相油箱内部结构一相油箱内部结构SN10-10SN10-10型少油断路器型少油断路器灭弧原理示意图灭弧原理示意图组成：框架、传动机构、油箱组成：框架、传动机构、油箱导电回路：上接线端子导电回路：上接线端子静触头静触头导
39、电杆（动触头）导电杆（动触头）中间滚中间滚动触头动触头下接线端子下接线端子2.2.六氟化硫（六氟化硫（SFSF6 6）断路器）断路器双压式：有两个气压系统，分别作为绝缘和灭弧双压式：有两个气压系统，分别作为绝缘和灭弧单压式：有一个气压系统，作为绝缘单压式：有一个气压系统，作为绝缘SF6SF6断路器的灭弧室结构断路器的灭弧室结构 优点：优点：断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、检断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、检修周期长、没有燃烧爆炸危险等。修周期长、没有燃烧爆炸危险等。缺点：缺点：要求加工精度高，密封性能好，价格较昂贵。要求加工精度高，密封性能好，价格较昂贵。应用应用：主要用于需要频繁
40、操作及有易燃易爆危险的场：主要用于需要频繁操作及有易燃易爆危险的场所，广泛应用于封闭组合电器。所，广泛应用于封闭组合电器。落地罐式落地罐式SFSF6 6断路器断路器LW8-40.5LW8-40.5型型SFSF6 6断路器断路器3.3.真空断路器真空断路器真空断路器的灭弧室结构真空断路器的灭弧室结构11静触头静触头 22动触头动触头 33屏蔽罩屏蔽罩 44波纹管波纹管 55导电杆导电杆 66外壳外壳优点：优点：体积小、重量轻、动作体积小、重量轻、动作快、寿命长、操作噪声小、安快、寿命长、操作噪声小、安全可靠、便于维护。全可靠、便于维护。缺点：缺点：价格较贵价格较贵应用应用：主要使用于需频繁操作：
41、主要使用于需频繁操作和安全要求较高的和安全要求较高的3 335kV35kV配配电网中。电网中。ZN28A-12ZN28A-12型真空断路器型真空断路器 ZW32-12ZW32-12型户外高压真空断路型户外高压真空断路 VD4VD4型真空断路器型真空断路器ZW10-12ZW10-12型真空断路器型真空断路器ZN12ZN12型真空断路器型真空断路器3.1.4 3.1.4 断路器的操动机构断路器的操动机构 操作机构是指用以进行断路器合闸、保持合闸操作机构是指用以进行断路器合闸、保持合闸位置和跳闸的设备，每种操作机构均包括位置和跳闸的设备，每种操作机构均包括合闸机构合闸机构、跳闸机构跳闸机构和和维持机
42、构维持机构三部分。三部分。手动式（手动式（CSCS型）型）能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作电源为交流。电源为交流。直流电磁式（直流电磁式（CDCD型）型）能手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，能手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，零件数量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操作电源，零件数量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操作电源，且合闸功率大。且合闸功率大。弹簧储能式（弹簧储能式（CTCT型型）能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要求加工精度高，制造工
43、艺复杂，成本高，但可用交流操作电求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，但可用交流操作电源，还可实现一次重合闸。源，还可实现一次重合闸。3.1.5 3.1.5 高压断路器的基本参数高压断路器的基本参数额定电压额定电压UN：指断路器长期正常工作所能承受的：指断路器长期正常工作所能承受的电压，一般为线路额定电压的电压，一般为线路额定电压的1.11.11.151.15倍。倍。额定电流额定电流IN：指断路器允许长期通过的最大工作电：指断路器允许长期通过的最大工作电流。流。额定开断电流额定开断电流IN.oc：指断路器在额定电压下能够正：指断路器在额定电压下能够正常开断的最大短路电流，它表征断路器的开断能力。
44、常开断的最大短路电流，它表征断路器的开断能力。额定开断容量额定开断容量SN.oc：指断路器额定电压和额定开断：指断路器额定电压和额定开断电流的乘积，即电流的乘积，即 ocNNocNIUS3NocNocUUSS热稳定电流热稳定电流 Its：表征断路器承受短路电流热效应：表征断路器承受短路电流热效应的能力。的能力。ocNtsII动稳定电流动稳定电流 imax：表征断路器承受短路电流力效应：表征断路器承受短路电流力效应的能力，又称为极限通过电流。的能力，又称为极限通过电流。分闸时间分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到三相：指断路器从得到分闸命令起，到三相电弧完全熄灭为止的一段时间。电弧完全熄灭为止
45、的一段时间。合闸时间合闸时间：指断路器从接到合闸命令起，到三相：指断路器从接到合闸命令起，到三相触头刚接触为止的一段时间。触头刚接触为止的一段时间。固有分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到主触头固有分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到主触头刚分离的一段时间；刚分离的一段时间；燃弧时间：指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段燃弧时间：指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段时间。时间。3.2 3.2 高压隔离开关（高压隔离开关（QSQS，）高压隔离开关俗称刀闸，无专门灭弧装置，不高压隔离开关俗称刀闸，无专门灭弧装置，不能带负荷操作。一般安装在断路器可能出现电源的能带负荷操作。一般安装在断路器可
46、能出现电源的一侧或两侧。一侧或两侧。1.1.隔离开关的用途隔离开关的用途隔离电压：隔离电压：隔离开关断开后在电路中可以造成一明隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人显可见的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。员的安全。倒闸操作：倒闸操作：先通后断，等电位操作。先通后断，等电位操作。分、合小电流：分、合小电流：可以接通或断开电流较小的回路可以接通或断开电流较小的回路（如电压互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超（如电压互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过过2A2A的空载变压器、电容电流不超过的空载变压器、电容电流不超过5A5A的空载线路）
47、。的空载线路）。2.2.高压隔离开关的类型高压隔离开关的类型按安装地点分：户内式和户外式；按安装地点分：户内式和户外式；按绝缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式；按绝缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式；按刀闸的运行方式分：水平旋转式、垂直旋转式、按刀闸的运行方式分：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式；摆动式和插入式；按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀闸。接地刀闸。户内式隔离开关户内式隔离开关3.3.隔离开关的外形与结构隔离开关的外形与结构GN8-10GN8-10型隔离开关型隔离开关11上接线端子上接线端子 22静触头静触头
48、33闸刀闸刀 44套管绝缘子套管绝缘子 55下接线端子下接线端子66框架框架 77转轴转轴 88拐臂拐臂 99升降绝缘子升降绝缘子 1010支持绝缘子支持绝缘子户外式隔离开关户外式隔离开关GW4-110GW4-110型双柱式隔离开关型双柱式隔离开关11接线座接线座 22主触头主触头 33接地刀闸触头接地刀闸触头 44支柱绝缘子支柱绝缘子 55主闸刀传动轴主闸刀传动轴 66接地刀闸传动轴接地刀闸传动轴 77轴承座轴承座 88接地刀闸接地刀闸 99交叉连杆交叉连杆GW5-110DGW5-110D型型V V形双柱式隔离开关形双柱式隔离开关11主闸刀底座主闸刀底座 22接地静触头接地静触头 33出线座
49、出线座 44导电带导电带 55绝缘子绝缘子 66轴承座轴承座 77伞齿轮伞齿轮 88接地刀闸接地刀闸4.4.隔离开关的操作机构隔离开关的操作机构手动杠杆操作机构；手动杠杆操作机构；手动蜗轮操作机构；手动蜗轮操作机构；电动操作机构；电动操作机构；气动操作机构。气动操作机构。3.3 3.3 高压负荷开关（高压负荷开关（QLQL，）结构特点结构特点：有简单的灭弧装置。：有简单的灭弧装置。功能功能：可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路电流；路电流；多与高压熔断器配合使用；多与高压熔断器配合使用；隔离电源，保证检修安全。隔离电源，保证检修安全。负荷开关的
50、分类负荷开关的分类：按安装地点分：户内式和户外式；按安装地点分：户内式和户外式；按结构不同分：油负荷开关、真空负荷开关、按结构不同分：油负荷开关、真空负荷开关、SFSF6 6负荷开关、产气式负荷开关、压气式负荷开关；负荷开关、产气式负荷开关、压气式负荷开关；按操作方式分：手动操作和电动操作。按操作方式分：手动操作和电动操作。负荷开关的型号：负荷开关的型号：FN3-10FN3-10型高压负荷开关型高压负荷开关FN3-10FN3-10型高压负荷开关工作示型高压负荷开关工作示意图意图ZFN-10ZFN-10型高压真空负荷开关型高压真空负荷开关 ZFN-10RZFN-10R型高压真空负荷开型高压真空负
