1、第二章城市轨道交通供电系统高压电气设备第一节断路器一、断路器的基本属性1.断路器概述 在所有的高压系统中，断路器是最主要的设备之一，它是一种能对电路进行控制（开断、关合）和保护的高压电器。它的主要功能是在电力电能转换及输送过程中，能开、关各种电流，诸如负载电流、空载电流、电容电流以及变压器励磁电流；而当供电线路出现故障或负载异常时，它能和保护装置相配合，迅速地切断故障电流，达到保护电力设备安全和缩小事故范围的要求。一、断路器的基本属性 (1)产品名称断路器产品名称一般由六部分组成。(2)基本要求断路器在正常工作时，可以切断和接通负载电流；短路时可以切断短路电流。1)工作可靠。2)有足够的开断能
2、力。3)具有尽可能短的切断时间，可以减轻短路对电气设备的危害，也可以缩短电网故障的时间。4)能承受额定电压、最大工作电压、内部过电压及外部过电压等作用。5)具有自动重合闸能力。6)结构要简单，价格要低廉。一、断路器的基本属性2.断路器的主要技术参数 断路器因开断负载大小和周围环境的不同，其额定值的大小也分别不同，断路器额定值可分为下列几种：(1)额定电压额定电压是断路器平常所使用的电压，是指断路器能正常工作的线电压(kV)。(2)额定电流额定电流指断路器在闭合状态下导电系统能长期通过的电流。(3)断流容量断路器在负载端发生短路时,会通过很大的故障电流，而断路器具有开断的能力，能安全地将断路器的
3、触头打开，此容量称为断流容量，简称IC，通常以MVA为单位，IC越大越好。一、断路器的基本属性 (4)分、合闸时间分闸时间是指断路器接到分闸命令瞬间起到各相电弧完全熄灭为止的时间间隔，它包括断路器固有分闸时间和燃弧时间，即两者之和。(5)额定关合电流额定关合电流即在额定的电压及规定条件下，断路器所能承受的投入电流的极限值，约为额定电流的2.5倍。(6)额定最大开断电流额定最大开断电流指断路器能开断故障电流的最大值，亦即在最低运转电压下所能开断的电流。(7)动稳定电流动稳定电流是指断路器在合闸位置时，允许通过的短路电流最大值。一、断路器的基本属性 (8)热稳定电流热稳定电流是指在规定的某一段时间
4、内，允许通过断路器的最大短路电流。(9)额定频率额定频率指断路器所设计的运行系统的频率，通常为60Hz或50Hz。(10)自动重合闸自动重合闸是为不使架空线路的临时性短路故障(雷害、鸟害等)引起电力系统不稳定而设置的，它可以防止因一些瞬时性故障而造成的断电，从而提高供电的可靠性。(11)绝缘等级断路器在系统中可能遭受异常电压的冲击，所以断路器需有高于额定电压的绝缘功能，才能在异常电压袭击时，在一特定时间内不发生绝缘破坏的现象。一、断路器的基本属性3.断路器的分类 断路器就是开关，但它不是普通的开关，它是可以熄弧的开关。依据灭弧介质来分，可分为油断路器、空气断路器（即压缩空气开关）、六氟化硫断路
5、器、真空断路器。依据操动机构，一般可分为电动操动机构、手动操动机构、气动操动机构、弹簧操动机构。此外，按照熄弧的方式又分为磁吹断路器、纵吹断路器、横吹断路器。二、真空断路器1.真空断路器的机械特性(1)触头开距触头的开距主要取决于真空断路器的额定电压和耐压要求，一般额定电压低时，触头开距选得小些。(2)接触行程目前真空断路器大都采用对接式接触方式。(3)触头接触压力在无外力作用时，动触头在大气压作用下，对内腔产生一个闭合力使其与静触头闭合，称为自闭力，其大小取决于波纹管的端口直径。(4)平均合闸速度平均合闸速度主要影响触头的电磨蚀。(5)平均分闸速度一般而言断路器的分闸速度越快越好。(6)合闸
6、弹跳时间合闸弹跳时间是断路器在合闸时，触头刚接触开始计起，随后产生分离，可能又触又离，到其稳定接触之间的时间。二、真空断路器(7)分、合不同期性合闸的不同期性太大，容易引起合闸的弹跳；分闸的不同期性太大，可能使后开相管子燃弧时间加长，降低开断能力。(8)分、合闸时间分、合闸时间是指从操动线圈的端子得电时刻计起，至三极触头全部合上或分离止的一段时间间隔。(9)主回路电阻回路电阻值是表征导电回路的连接是否良好的一个参数，各类型产品都规定了一定范围内的值。(10)动静触头累积允许磨损厚度真空断路器的触头常采取对接式触头。图2-1瓷套式真空断路器的外形(互感器内置)二、真空断路器2.真空断路器的结构
7、真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其他部件。下面以瓷套式真空断路器为例。图2-2瓷套式真空断路器的内部结构(互感器内置)1上接线板2触头3灭弧室4电流互感器5下接线板6绝缘拉杆二、真空断路器图2-3瓷套式户外真空断路器的内部结构(互感器外置)1上接线板2灭弧室3下接线板4软连接5支持瓷套6电流互感器7底架8操作支架9操动机构10支柱11过渡支柱二、真空断路器图2-4真空灭弧室的结构(瓷套式)3.真空断路器的主要技术指标 真空断路器的主要技术指标包括额定电压、最高工作电压、额定电流、额定开断电流、额定开断电流的次数、固有分闸时间、全开断时间、合闸时间等。三、六氟化
8、硫断路器1.六氟化硫(SF6)气体的特点 SF6气体是无色、无臭、不燃烧的惰性气体，重量是空气重的5135倍。SF6气体能在电弧间隙的游离气体中吸附自由电子，分子直径很大，碰撞游离机会减少，因此有优异的绝缘性能及灭弧能力。它的相对分子质量大，当空间容积缩小时，分子间吸力的压力值降低。1atm时，其沸点为-60，因此不易液化。2.六氟化硫断路器的结构 六氟化硫断路器有瓷柱式结构和罐式结构。图2-6瓷柱式六氟化硫断路器(下部为操动机构)的外形三、六氟化硫断路器(1)瓷柱式结构这种结构的断路器采取积木式，系列性强，可用多个相同的单元灭弧室和支柱瓷套组成不同电压等级的断路器。(2)罐式结构这种结构将断
9、路器与互感器装在一起，结构紧凑，抗地震和防污能力强。图2-7罐式六氟化硫断路器的外形三、六氟化硫断路器图2-8罐式六氟化硫断路器的单相结构1接线端子2上均压环3出线瓷套管4下均压环5拐臂箱6操动机构箱7基座8灭弧室9静触头10动触头11壳体12电流互感器13盆式绝缘子三、六氟化硫断路器3.断路器的运行与维护 有人值班的变电站每值巡视不少于一次，无人值班的变电站每周巡视不少于一次。(1)断路器巡视检查项目1)分、合闸位置指示正确，并与实际运行工况相符。2)支持瓷绝缘子、断口瓷绝缘子及并联电容器瓷绝缘子无裂痕、破损及放电异声。3)机构箱内各电气元件应运行正常、无渗漏，工作状态应与要求一致，箱门密封
10、良好。4)接地完好。5)引线接触部分无过热、变色，引线弛度适中。6)SF6气体压力应在正常范围内，无漏气现象。三、六氟化硫断路器7)机械部分无卡涩、变形及松动现象。8)二次部分应清洁，绝缘应良好。9)断路器外观应清洁、无锈蚀、无杂物。10)低温时应注意加热器的运行情况。11)正常运行时应注意除潮装置的运行情况。(2)断路器正常运行维护项目1)不带电部分进行定期清扫。2)配合设备停电机会，进行传动部位检查，清扫瓷绝缘子积存的污垢并处理缺陷。3)结合设备停电对所有摩擦部位填加润滑油。4)配合设备停电机会，检查各部位螺钉有无松动，发现松动时应及时拧紧。5)配合设备停电机会，检查辅助开关触头，若有烧损
11、，应及时更换。三、六氟化硫断路器(3)漏气分析及处理断路器不允许在没有灭弧介质或灭弧介质不能满足要求的情况下开断或关合大电流。1)密度继电器报警信号。2)当SF6气体压力迅速下降或出现零表压时，应立即退出运行，并分析造成漏气的原因。(4)微水检测SF6气体中的水分会使绝缘件的绝缘强度降低，也会间接造成设备的腐蚀。三、六氟化硫断路器4.额定参数(1)环境参数环境参数主要包括：环境温度(-3040)、相对湿度、海拔()、风速(不超过35m/s)、地震烈度(不超过8度)等。(2)电气参数电气参数主要包括：额定电压、额定电流、额定短路开断电流、额定短路关合电流(峰值)、额定短时耐受电流(热稳定电流)、
12、额定短路持续时间(热稳定时间)、额定峰值耐受电流(动稳定电流)、额定失步开断电流、1min工频耐压、雷电冲击耐压(全波峰值)、合闸时间、分闸时间、额定操作顺序、机械寿命、年漏气率等。四、空气断路器1.空气断路器的特点及应用 空气断路器自20世纪40年代问世以来，在20世纪5060年代迅速发展，广泛用于高压和超高压的电力系统中。它的主要特点是：1)动作快，开断时间短。2)具有较高的开断能力，可以满足电力系统所提出的较高额定参数和性能的要求。3)可以采用积木式结构，系列性强。四、空气断路器2.空气断路器的故障空气断路器在使用过程中有时会发生主触头不闭合或在闭合期间又自行断开的故障，给生产造成严重后
13、果。经过检查，发现故障原因如下：1)由于释能线圈经常通过大电流，造成漆包线老化，匝间短路，线圈过热，引起工作不稳定。2)由于长期使用，造成分励弹簧变形，拉力减小，无法使分励触头恢复原位，造成断路器下一次无法吸合。3)由于继电器长期处于高电压之下，造成触头表面氧化，接触电阻变大，触头无法正常接通工作。4)由于电动机中的定子、转子错位，互相摩擦，产生大量热量，引起电动机转速不稳，甚至停转，造成断路器不能正常工作。五、断路器的操动机构1.操动机构应具备的基本要求 断路器能否有效而可靠地动作，较大程度上取决于操动机构的性能和质量，所以根据断路器的不同，其配备的操动机构应满足以下几点要求：(1)具有足够
14、的合闸功能在实际工作中，操动机构的能量不会保持在额定值，而是在一定范围内变化。(2)具有保持合闸功能当操作命令持续时间短和操作功能配合时间短时，应有保持合闸机构，以保证合闸命令和操作功能消失后，断路器仍保持在合闸位置。五、断路器的操动机构 (3)具有较短的分闸时间分闸时间的快慢应与操作者的动作快慢及下达命令的时间长短无关，要使分闸速度不致电弧重燃，应尽可能地缩短分闸时间，以减少短路故障存在的时间，提高电力系统的稳定性，从而尽可能减小故障范围。(4)具有防跳跃装置为了避免断路器合闸后出现连续多次合分现象，要采用机械的或电的方法使断路器分闸后不能任意分、合，以减少无谓的动作。(5)具有联动装置操动
15、机构中有了联动装置，才能保证断路器的可靠性，从而使断路器处于一种状态时，避免因操动机构误动而受影响，一般操动机构应有分闸位置联锁、低气压与高气压联锁、弹簧机构中的位置联锁等。五、断路器的操动机构2.各类操动机构动作的优缺点 (1)手动操作机构手动操动机构的分合闸速度取决于人力大小和操作者的熟练程度。(2)电动储能弹簧操动机构弹簧操动机构是利用电动机使合闸弹簧压缩储能作为操作动力，其缺点是结构复杂，零部件较多，加工精度要求过高；其优点是分、合闸速度快，电动机功率小，不需要大容量直流电源，而且可交、直流两用。(3)气动操动机构气动操动机构是利用压缩机将空气压缩存在气缸内，由压缩空气推动操动机构中的
16、气缸活塞，使断路器动作，其优点是动作快，操作平稳，直流电源功率小，短时失去电源仍能操作若干次，而且操作平稳可靠，不需大容量直流电源；其缺点是价格较高，工艺要求较严，需要压缩空气系统。五、断路器的操动机构 (4)电磁操动机构电磁操动机构是利用电磁铁作为操作动力，其特点是结构简单，动作可靠，但需大容量的直流电源，其优点是结构简单，工作可靠，制造成本低；其缺点是合闸线圈消耗功率大，零部件易损坏，且结构笨重，合闸时间长。(5)液压操动机构液压操动机构是利用氮气压缩储能，以油作为传递压力的媒介，由工作缸活塞的运动带动断路器工作。五、断路器的操动机构3.断路器选用操动机构介绍 以上各类操动机构的性能各异，
17、但从运行可靠性要求考虑，电动储能弹簧操动机构是发展方向。它适用于中压断路器，特别适用于小容量配电系统的断路器。气动操动机构适用于中压、高压和超高压断路器。气动操动机构将逐步淘汰。对于改造的变电站，还应根据原有的交直流电源容量和对断路器的特性及可靠性的要求，来提出选用方案。对于新建变电站，可按设计要求和实际中对断路器所赋予任务的重要程度、对断路器特性要求及各种情况来综合考虑后作出选择。(1)电磁操动机构电磁操动机构由一个电磁线圈和铁心、分闸弹簧和必要的机械锁扣系统组成，结构简单、零件数少、工作可靠、制造成本低。五、断路器的操动机构图2-9CD10型电磁操动机构五、断路器的操动机构 (2)弹簧操动
18、机构弹簧操动机构由弹簧存储分、合闸所需的所有能量，并通过凸轮机构和四连杆机构推动真空灭弧室触头动作。图2-10弹簧操动机构外形11铭牌2弹簧3接线端子排五、断路器的操动机构(3)液压操动机构液压操动机构示意图如图2-12所示，贮气筒上部充以高压氮气，由于氮气存储了大量能量，于是航空油便成了具有操作能量的液压油，通过油路进入液压操动机构部分，以控制断路器的分、合闸。图2-12液压操动机构示意图1贮气筒2氮气3活塞4活塞密封5航空油6活塞杆7油路8微动开关9压力开关第二节负荷开关、隔离开关一、负荷开关1.负荷开关的作用 负荷开关是在高压隔离开关的基础上加入灭弧装置构成的，能切、合负荷电流，但不能切
19、断短路电流。因此，负荷开关必须与高压熔断器配合使用，短路电流由熔断器切断，高压装置中负荷电流由负荷开关切断。图2-13FN310RT高压负荷开关的结构1主轴2上绝缘子兼气缸3连杆4下绝缘子5框架6高压熔断器7下触座8闸刀9动触头10绝缘喷嘴11主静触头12上触座13断路弹簧14绝缘拉杆15热脱扣器一、负荷开关2.负荷开关的熄弧原理 如图2 14所示，FN510型负荷开关的闸刀中部装有灭弧管，灭弧管内有成套的灭弧装置。其灭弧是利用主轴带动活塞，进而压缩空气，使压缩空气从喷嘴中喷出，以吹灭电弧。还有一种是利用固体产气元件，在电弧高温的作用下产生大量的气体，沿喷嘴高速喷出，形成强烈的纵吹作用，使电弧
20、迅速熄灭。图2-14负荷开关的熄弧原理1弧动触头2绝缘喷嘴3弧静触头4接地端子5气缸6活塞7上绝缘子8主静触头9电弧3.负荷开关的技术数据 负荷开关的主要技术指标有额定电压、额定电流、额定断流容量、最大开断电流、极限通过电流、热稳定电流、固有分闸时间等。二、隔离开关1.隔离开关的种类 隔离开关按安装地点可分为户内型和户外型；按触头运动方式分为水平回转式、垂直回转式、伸缩式和直线移动式；按有无接地闸刀可分为有接地闸刀和无接地闸刀隔离开关；按隔离开关的极数，可分为单极和三极隔离开关；按隔离开关的操动机构分为手动和电动。2.隔离开关的结构及组成 隔离开关一般包括隔离开关本体、电动（手动）操动机构、操
21、作手柄及操动杆等。而开关本体一般包括动静触头、闸刀、绝缘子等。二、隔离开关图2-15隔离开关的结构1上接线端2静触头3闸刀4套管绝缘子5下接线端6柜架7转轴8拐臂3.隔离开关的主要技术参数 隔离开关的主要技术参数包括额定电压、最大工作电压、额定电流、极限通过电流、热稳定电流、动稳定电流、机械寿命、分合闸次数、开断电流等。不同等级的隔离开关，其技术参数不一样。第三节熔断器 熔断器是最简单和最早使用的一种保护电器。结构简单，价格低，体积小，维护与更换方便；动作直接，不需要继电保护和二次回路相配合，应用广泛。但是，每次熔断后须停电更换熔体，才能再次使用，需短时停电；保护特性不稳定，可靠性低；保护选择
22、性不易配合；不能用于正常切断或接通电路，而必须与其他电器配合使用。二、隔离开关1.熔断器的基本结构及工作原理(1)基本结构熔断器主要由熔体、支持熔体的触头、灭弧装置和绝缘底座等部分组成。(2)工作原理和保护特性熔断器安装在被保护设备或线路的电源侧。1)正常工作阶段，熔体通过的电流小于其额定电流，熔断器长期可靠地运行，不应发生熔断现象。2)过载或短路时，熔体升温并导致熔化、汽化而开断。3)熔体熔断汽化时产生电弧，又使熔体加速熔化和汽化，并将电弧拉长；这时的高温金属蒸气向四周喷溅并发出爆炸声。二、隔离开关2.高压熔断器的分类和技术参数 熔断器按电压等级可分为高压熔断器和低压熔断器；按结构分为管式熔
23、断器和跌落式熔断器；按使用地点可分为户内式和户外式；按照是否有限流作用可分为限流式和非限流式。图2-16高压管式熔断器1熔管2金属端盖3弹性接触座4指示器5接线端子6瓷绝缘子7底座二、隔离开关4.跌落式高压熔断器图2-17跌落式高压熔断器第四节互感器二、隔离开关 互感器是电压、电流变换设备,它能将高电压、大电流变成低电压(标准值100V、V)和小电流(标准值5A、1A),从而将一次系统的电压、电流信息准确地传递到二次侧相关设备。一、电压互感器1.常用的电压互感器接线方式图2-18单相接线示意图图2-19三相V形接线示意图一、电压互感器2.电压互感器的使用条件 环境温度：最高40，日平均不超过3
24、0；对户内式互感器最低温度是-5，对户外式互感器最低温度是-25。海拔不超过1000m，大气无严重污染。3.使用电压互感器的注意事项 电压互感器的外壳和二次侧必须同时接地，以降低高压窜入低压造成的危险性；电压互感器的一、二次绕组都应装熔断器，以防止二次侧工作时接地短路；二次回路连接线应用绝缘软铜线，截面积不小于15mm2；电压互感器二次回路的电压降不超过05%，对05级的电能表不得超过025%；电压互感器在运行时二次侧不允许短路。一、电压互感器4.电压互感器二次侧短路所造成的危害 由于电压互感器本身阻抗很小，如果二次侧发生短路，其中通过的电流增大将造成熔丝熔断，影响表计指示，甚至引起保护误动作
25、，如果熔丝容量选择不当，极易损坏电压互感器。5.电压互感器的性能指标 额定电压：对连接在三相电网相间的单相互感器为100V；对中性点有效接地系统的互感器为100V；对连接在三相电网中相与地之间的单相电压互感器为V；中性点非有效接地系统互感器为V。二、电流互感器1.常用的电流互感器接线方式 常用的电流互感器接线方式有如下三种：一是单相接线，常用于测量一次侧三相负荷不平衡度较小的对称三相负荷。单相接线示意图如图2 21所示。二是星形接线，能测量三相中任何一相电流；在继电器保护装置中不仅能反映相间短路，且能反映单相接地短路，适用于大电流接地系统、小电流接地系统或三相四相制低压系统。星形接线示意图如图
26、2 22所示。三是三角形接线，正常时流过二次负荷的三相电流均为电流互感器二次侧的倍，相位都相应差30，它能反映相间和单相短路，当两相短路时，电流也流过三个继电器，其中一相电流为其他两相电流的两倍。三角形接线示意图如图2 23所示。二、电流互感器图2-21单相接线示意图图2-23三角形接线示意图二、电流互感器2.使用电流互感器的注意事项 外壳（铁心）和二次侧必须同时接地,防止电流互感器击穿时，一次侧的过电压窜入二次侧，造成损坏设备和危及人员安全的情况发生。二次侧不允许安装刀开关和熔断器。二次回路的负荷不得大于对应精确级的额定值。二次回路的连接线应用铜绝缘线，不能使用铝芯线，截面积不小于15mm2
27、。电流互感器在运行时，二次侧不允许开路。二、电流互感器3.电流互感器的性能指标 我国规定额定电流为5A或1A，在运行时实际负荷电流应达到额定电流的60%左右，至少不小于30%。电流互感器的准确级一般分为02、05、1、3、10、D级。对于测量绕组，一般选择05级或1级，02级属精密测量用；电能计量一般选择05级；电流表计选用1级；继电保护选择3级；保护绕组一般为5级或10级。三、互感器的事故预防措施1.必须提高运行的可靠性 为了保证互感器可靠运行，一般要从以下几个方面入手：一是互感器绝缘安全可靠；二是密封可靠；三是温度设计可靠；四是热、动稳定性可靠。此外还必须限制过电压的产生，防止对互感器造成
28、危害。三、互感器的事故预防措施2.积极预防 当出现下列情况时，应及时处理：一是发现互感器电容单元漏油的应立即退出运行；二是经常检查硅橡胶表面的放电现象，如有放电现象的应立即处理；三是对严重缺陷的互感器应及时处理更换；四是发现冒烟/膨胀器急剧变形的应立即切断互感器的有关电源；五是避免用带断口电容的断路器投切带有电磁式电压互感器的空母线；六是当变电所短路电流超过互感器铭牌规定的动、热稳定电流值时，应及时安排更换互感器。第五节高压开关柜一、高压开关柜综述(1)按断路器安装方式分类 1)手车式(用Y表示)：表示柜内的主要电器元件(如断路器)是安装在可抽出的手车上的，由于手车柜有很好的互换性，因此可以大
29、大提高供电的可靠性，常用的手车类型有隔离手车、计量手车、断路器手车、PT手车、电容器手车和所用变手车等。2)固定式(用G表示)：表示柜内所有的电器元件(如断路器或负荷开关等)均为固定式安装，可靠性高，固定式开关柜较为简单经济。(2)按安装地点分类 1)用于户内(用N表示)：表示只能在户内安装使用。2)用于户外(用W表示)：表示可以在户外安装使用。一、高压开关柜综述(3)按照绝缘介质分类 1)大气绝缘，包括大气和固体绝缘组成的复合绝缘,即AIS(Air Insulated Switchgear)。2)以SF6气体为绝缘，即GIS(Gas Insulated Switchgear)。(4)按照电压
30、等级分类 1)3.640.5kV为中压柜。2)72.5kV及以上为高压柜。二、110kV组合电器GIS1.GIS的构成 六氟化硫全封闭组合电器是将高压电器元件如断路器、接地开关、母线、电流互感器、电压互感器、氧化锌避雷器、出线套管等全部元件封闭于接地的金属体内，然后充以六氟化硫气体。ZF12126（L）型如图2 24所示，其外形结构如图2 25所示。图2-24ZF12126(L)型GIS结构示意图图2-25110kV GIS外形示意图二、110kV组合电器GIS2.GIS的特点 由于六氟化硫具有很强的绝缘性能，所以组合电器的体积较小，使变电所占地面积减小，降低了成本和投资。此外由于地铁空间相对
31、狭小，因此十分适合采用六氟化硫全封闭组合电器。二、110kV组合电器GIS3.110kV组合电器的基本要求1)GIS设备应固定牢靠，外表清洁完整，无锈蚀。2)电气连接可靠且接触良好，引线、金具完整，连接牢固。3)各气室气体漏气率和含水量应符合规定(详细要求见表2-1)。4)组合电器及其传动机构的联动应正常，无卡阻现象，分、合闸指示正确，调试操作时，辅助开关及电气闭锁装置应动作正确可靠(各部分详细要求见表2-2表2-10)。5)各气室配备的密度继电器的报警、闭锁值符合规定，电气回路传动应正确。6)出线套管等瓷质部分应完整无损、表面清洁。7)油漆应完整，相色标识正确，外壳接地良好。8)机构箱、汇控
32、柜内端子及二次回路连接正确，元件完好。二、110kV组合电器GIS4.主要技术参数及性能表2 1110kV/35kV主变电站110kV侧的主要技术参数及性能表2-1110kV/35kV主变电站110kV侧的主要技术参数及性能二、110kV组合电器GIS表2-1110kV/35kV主变电站110kV侧的主要技术参数及性能二、110kV组合电器GIS5.各种间隔的设备技术参数 110kV六氟化硫全封闭组合电器各种间隔的设备，其各自的相关技术要求分别如下：(1)断路器见表2-2。表2-2断路器技术参数二、110kV组合电器GIS表2-2断路器技术参数(2)隔离开关见表2-3。表2-3隔离开关技术参数
33、二、110kV组合电器GIS表2-4故障关合接地开关技术参数(4)检修用接地开关见表2-5。(3)故障关合接地开关见表2-4。表2-5检修用接地开关技术参数二、110kV组合电器GIS(5)母线见表2-6。表2-6母线技术参数(6)电流互感器见表2-7。表2-7电流互感器技术参数二、110kV组合电器GIS(7)电压互感器见表2-8。表2-8电压互感器技术参数二、110kV组合电器GIS(8)电缆终端电缆头与GIS的连接按IEC 859(72.5kV及以上气体绝缘金属封闭电器与电缆的连接)标准规定执行。(9)GIS出线瓷套管须符合GB/T 41092008标准，见表2-9。表2-9GIS出线瓷
34、套管技术参数(10)氧化锌避雷器见表2-10。表2-10氧化锌避雷器技术参数三、35kV高压开关柜(GIS)图2-2635kV高压开关柜结构示意图1起吊环2盖板3二次设备和仪表室门4铭牌5主接线标志6观察窗7带电指示器8端子室门9手车室门10二次控制电缆通道11二次设备、继电器及小母线室12排气通道13二次端子室14断路器手车15手车室16主母线室17绝缘活门18穿墙套管19进(出)线及电缆头室20下隔离触头室21接地刀闸22接地母线23接地及手车导正装置三、35kV高压开关柜(GIS)图2-2735kV高压开关柜外形示意图三、35kV高压开关柜(GIS)1.35kV馈线柜 35kV馈线柜（参
35、数及性能见表2 11）主要负责把主变电所的35kV电源馈送出去。它设置了导线纵联差动保护、过电流保护和零序电流保护。35kV馈线柜主要由真空断路器、隔离开关及其操动机构、测量设备电流互感器、保护设备避雷器、继电保护设备组成。2.35kV进线柜表2 1135kV高压开关柜主要技术要求及性能表2-1135kV高压开关柜主要技术要求及性能2.35kV进线柜表2 1135kV高压开关柜主要技术要求及性能三、35kV高压开关柜(GIS)3.35kV母联柜 35kV母联柜主要由真空断路器、隔离开关及其操动机构、测量设备以及继电保护设备组成，其主要技术要求及性能见表2 11。它主要用于改变主接线的形式，确保
36、系统工作在最佳形式下。35kV母联柜设置了限时速断保护和过电流保护。图2-281500V直流开关柜图2-29带有测控设备的1500V直流开关柜手车三、35kV高压开关柜(GIS)表2-1135kV高压开关柜主要技术要求及性能四、1500V直流开关柜2.进线柜 进线柜是指用于安装整流器正极与1500V正极母线间的开关设备，柜体内设有多种保护。进线柜装设手车式直流快速断路器，手车能方便地拉出和推入。开关柜具有“运行”、“试验”、“移开”三个明显位置，和馈线柜设备结构基本一致。进线柜内的主要设备及技术参数见表2 12。四、1500V直流开关柜表2 121500V直流开关柜主要设备及技术参数表2-12
37、1500V直流开关柜主要设备及技术参数四、1500V直流开关柜表2-121500V直流开关柜主要设备及技术参数四、1500V直流开关柜3.负极柜 负极柜采用手动隔离开关，开关柜前部设有可锁住的金属门。整个变电所设一套低阻抗框架泄漏保护，装于负极柜内，对某些故障进行保护。框架泄漏保护由一个电流元件和一个电压元件组成。它采用软件编程，电压元件应可当地投入/切除，并可由用户采用软件编程分别整定为报警和跳闸两段，动作电流、动作电压及动作时间可以由用户调整软件编程现场整定。框架保护动作跳闸后，只有当故障消失，当地复归框架保护后，断路器才能合闸。框架保护的动作信号可在当地/远方显示。第六节防 雷 设 备
38、防雷工作包括电气设备的防雷和建（构）筑物的防雷两大内容。电气设备的防雷主要包括发电厂、变配电所和架空电力线路的防雷；建筑物的防雷则分工业和民用建筑两大类。主要的防雷措施主要有三个方面：一是挡，设置保护设备保护，二是疏导，使其消失到大地中，如各种避雷针；三是减小幅值，若雷电已经侵入到被保护设备之内，那就要采取措施消减它的幅值，设置保护设备保护，可通过串联电感线圈和并联电容来消减幅值。一、避雷针和避雷线1.单支避雷针保护范围(1)避雷针在地面上的保护半径(2)在被保护物高度hx水平面上的保护半径图2-31单支避雷针的保护范围一、避雷针和避雷线2.两支等高避雷针的保护范围 两支等高避雷针外侧保护范围
39、由单支避雷针公式决定。内侧两针之间除两个半径为rx的保护范围外，又多得到一部分。该部分确定方法如下：令D为两针之间的距离；2bx等于在高度为hx水平面上保护范围的最小宽度，它位于两针的连接线中点，即距每针距离为D/2。如已知bx的大小，则在平面上可得（D/2，bx），由这一点至半径为rx的圆作切线，便得到保护范围。两支等高避雷针的保护范围如图2 32所示。图2-32两支等高避雷针的保护范围一、避雷针和避雷线3.两支不等高避雷针的保护范围 两支不等高避雷针外侧保护范围由单支避雷针公式决定。内侧两针之间保护范围的确定方法如下：先做出较高针的保护范围的边界，之后由较低针的顶部作一条与地面平行的线，沿
40、这两者之交点对地面作垂线，将此垂线看做一假想避雷针，再作它与较低针的保护范围。4.三支或四支避雷针的保护范围 三支等高避雷针所形成的三角形外侧保护范围分别按两支等高避雷针的计算方法确定。如在三角形内被保护物最大高度hx水平面上，各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度 时，则全部面积受到保护。一、避雷针和避雷线5.单根避雷线的保护范围 在hx水平面上避雷线每侧保护范围的宽度为6.双根避雷线的保护范围 两线外侧的保护范围应按单线的计算方法确定。两线之间各截面的保护范围应由通过两避雷线及保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定。O点的高度为二、避雷器1.阀型避雷器 阀型避雷器包括以碳化硅为阀片并带有串联间隙
41、的避雷器（简称CA）以及金属氧化物避雷器（简称MOA）两大类。两者相比，金属氧化物避雷器具有更强的非线性，在设备最高相电压的直接作用下，流过的电流很小（数百微安），故不需要串联间隙，可直接接在系统内长期运行；有更大的吸收操作过电压的能力，由于有更强的非线性，故可将过电压限制到更低的水平，并降低过电压的分散性；对陡波的响应特性较好。图2-33带间隙碳化硅阀型避雷器二、避雷器2.排气式避雷器(管型避雷器)排气式避雷器由装在产气管的内部间隙S1（由棒电极和环行电极构成）和外部间隙S2构成。在大气过电压作用下，S1、S2同时击穿，冲击波被截断。间隙击穿后，在系统工频电压作用下，流过短路电流（工频续流）
42、。在工频续流电弧的高温作用下，产气管储存着可以气化的纤维，它受到电流在导体上散发出的热的作用，汽化分解出大量气体，其中绝大部分储存于储气室中，使管中压力升高（管的一端是密封的）。高压气体急速由开口端喷出，如图2 34所示，产生纵吹作用，使电弧在工频续流第一次过零时熄灭，系统恢复至正常状态，解决了保护间隙不能可靠熄弧、使供电中断的缺点。二、避雷器图2-34排气式避雷器二、避雷器3.放电间隙 放电间隙由两个电极组成，与设备并联，有一定的限制过电压的效果，但不能避免供电中断。其特点是：结构简单、价廉，但保护效果差，与被保护设备的伏秒特性不易配合，动作后产生截波。为解决其不能自动灭弧、引起供电中断的问
43、题，可与重合熔丝、重合闸配合使用。目前，只在缺乏避雷器的情况下才使用保护间隙，并与自动重合闸配合使用，以增加系统供电的可靠性。第七节电气设备的运行与操作一、电气设备的运行状态 (1)倒闸操作的原则对系统中的运行设备或备用设备进行倒闸操作，均应根据值班调度员发布的操作命令执行，整个倒闸操作的技术原则是“不能带负荷拉、合隔离开关”，以保证人身设备安全和缩小事故范围。(2)电气设备停、送电操作原则停电操作时，先停一次设备，后停保护、自动装置；送电操作时，先投入保护、自动装置，后投入一次设备。二、设备操作1.断路器的操作 操作前应检查控制回路、辅助回路控制电源、液压回路是否正常，储能机构是否已储能，六
44、氟化硫断路器的气体压力应在规定范围之内，即是否具备运行操作条件。操作前，投入断路器有关保护和自动装置；操作前后，断路器分、合闸位置指示正确；操作过程中，应同时监视有关电压、电流、功率等表计指示以及断路器控制把手指示灯的变化。断路器合闸后应检查其内部有无异常气味。除此之外，操作断路器应满足以下基本要求：二、设备操作 1)在一般情况下，断路器不允许带电手动合闸。2)电动操作断路器时，不得用力过猛，以防止损坏控制开关，也不得返回太快，以防止断路器合闸后又跳闸。3)断路器操作后，应检查有关信号及测量仪表的指标，以判断断路器的实际开合位置，还应到现场检查断路器的机械位置指示器。二、设备操作2.隔离开关的
45、操作 操作隔离开关前，应检查相应断路器分、合闸位置是否正确，以防止带负荷拉、合隔离开关。操作中，如果发现隔离开关支持绝缘子严重破损、隔离开关传动杆严重损坏等缺陷，不准对其进行操作；如果隔离开关被闭锁不能操作，应查明原因，不得随意解除闭锁；如隔离开关有卡塞现象，应查明原因，不得硬拉、硬合。拉、合隔离开关后，应检查其实际位置，以免因其辅助触头故障或传动机构故障，出现拒分、拒合现象，同时应检查隔离开关触头位置是否符合规定要求，以防止出现不到位现象。要将防误闭锁装置锁好，以防止下次操作时发生误操作。除此之外，操作隔离开关应满足以下基本要求：二、设备操作1)手动合上隔离开关时，必须迅速果断，但在合到底时
46、不能用力过猛，以防合过头及损坏支持瓷绝缘子。2)在手动拉开隔离开关时，应缓慢而谨慎，特别是刀片刚离开刀嘴时，这时如发生电弧，应立即合上，停止操作。3)在操作隔离开关后，必须检查隔离开关的开、合位置，以防未合好或未拉开。二、设备操作3.开关柜的操作1)从柜外到试验位置。2)从试验位置到工作位置。3)从工作位置到试验位置及从试验位置到柜外与上述步骤相反。4.高压熔断器的操作 用绝缘杆单相操作时，不允许带负荷分断或合闸。装卸高压熔断器时，应戴护目镜和绝缘手套，必要时应使用绝缘钳，并站在绝缘台或绝缘垫上。二、设备操作5.继电保护及自动装置的操作 带有电压的运行中的电气设备，任何时候不得处于无保护状态下
47、运行。设备停电后，应将有关保护装置退出。在倒闸操作时，若一次设备运行方式的改变对继电保护动作特性、保护范围有影响，则应将其继电保护运行方式、定值作相应调整。一次设备再次投运前，必须先投运继电保护及自动装置。三、倒闸操作1.倒闸操作的基本原则 电气倒闸操作能直接改变电气设备的运行方式和运行状态，是一件既重要又复杂的工作，若发生误操作事故，就有可能造成设备损坏和人员伤亡事故，因此，必须引起足够的重视。1)在分、合闸时，必须用断路器接通或断开负荷电流及短路电流，禁止用隔离开关切断或接通负荷电流。2)在合闸时应先从电源侧进行。3)在分、合闸时，应先从负荷侧进行，先分断断路器，并检查断路器确在断开位置，
48、然后再分断负荷侧隔离开关，最后分断电源侧隔离开关。三、倒闸操作2.倒闸操作的程序1)发布和接受任务。2)填写操作票。3)审核批准。4)发布操作命令。5)核对模拟系统图板。6)核对实物。7)高声唱票及逐项勾票。8)检查设备。9)汇报。10)填写记录。三、倒闸操作3.倒闸操作应注意的事项 1)倒闸操作前，必须了解系统的运行方式、继电保护、自动装置等情况，并应考虑电源及负荷的合理分布以及系统运行的调整情况。2)在电气设备送电前，必须收回并检查有关工作票，拆除安全措施，然后测量绝缘电阻。3)在倒闸操作前应考虑继电保护及自动装置整定值的调整，以适应新的运行方式的需要，防止因继电保护及自动装置误动作或振动
49、而造成事故。4)备用电源自投装置、重合闸装置、自动励磁装置必须在所属主设备停运前退出运行，在所属主设备送电后投入运行。5)在进行电源切换时，必须先将备用电源投入装置切除，操作结束后再进行调整。四、断路器运行与操作分析1.断路器的运行 断路器在合闸运行时，要求能够承载电流的作用，而不发生热稳定和动稳定问题。在处于分闸位置时，应可靠断开设备，并保证绝缘可靠。但是断路器在分、合闸时常常出现一些问题。1)继电保护故障，整定值不正确；保护接线有错误或接触不良；电流互感器、电压互感器回路有故障等，都会引起断路器拒绝跳闸。2)操动机构故障。3)操作回路故障。4)直流电源故障。四、断路器运行与操作分析2.操作
50、断路器安全技术 断路器具有灭弧能力，能切断负荷电流和短路电流，是进行倒闸操作的主要设备。但是在操作时，由于断路器本身的故障或对断路器使用不当，也可能发生事故。最严重时，可能发生断路器爆炸，不仅造成设备严重损坏，甚至会引起火灾。1)在进行断路器开、合操作时，应迅速果断，将操作把手迅速扳到终点，直到指示断路器已经合闸或开闸良好的标示灯亮。2)在断路器开闸结束后，如需要断路器停用检修，或在有关二次线路及继电保护自动装置回路上进行工作，则应将断路器的操作电源断开。3)电动操作的断路器，其合闸速度与操作电源的电压是否正常有关。四、断路器运行与操作分析 4)在断路器合闸送电前，应检查控制该断路器的有关继电
