1、新疆电力学校新疆电力学校 2005年年9月月 制作：栗云江135135MWMW机组培训系列机组培训系列一、断路器概述：一、断路器概述：高压断路器是发电站、变电所配电装置中的重要电气设高压断路器是发电站、变电所配电装置中的重要电气设备，它用来切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，备，它用来切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。防止事故扩大，保证安全运行。ace-mec空气断路器dw13-35户外多油断路器lw17a-126系列sf6断路器zn28a-12高压真空断路器二、断路器类型：二、断路器类型：根据灭弧介质不同，断路器可分为油断路器、空气断路根据灭弧介质不同，断路
2、器可分为油断路器、空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器及其他断路器。器、六氟化硫断路器、真空断路器及其他断路器。多油断路器多油断路器多油式断路器是以绝缘油为灭孤介质及主要绝缘介质的高压断路器，其结构简单、工艺要求低、但体积大、用钢材和绝缘油都比较多，在电压较高时尤其如此，所以已经逐渐被少油式断路器或空气断路器所代替。DW835 多油断路器少油断路器少油断路器SW6110 少油断路器少油断路器SN1010 少油断路器少油断路器空气断路器空气断路器压缩空气断路器压缩空气断路器(亦简称空气断路器亦简称空气断路器)利用预先贮存的压缩空气来灭弧。利用预先贮存的压缩空气来灭弧。压缩空气不仅作为灭弧和绝缘
3、介质，压缩空气不仅作为灭弧和绝缘介质，而且还作为传动的动力。由于新鲜而且还作为传动的动力。由于新鲜的压缩空气流除了可以带走弧隙中的压缩空气流除了可以带走弧隙中热量，降低弧隙温度，还能直接带热量，降低弧隙温度，还能直接带走弧隙中的游离带电质点，补充新走弧隙中的游离带电质点，补充新鲜气体介质，使去游离大大加强，鲜气体介质，使去游离大大加强，弧隙介质强度迅速恢复，所以，空弧隙介质强度迅速恢复，所以，空气断路器断流容量大，灭弧时间短，气断路器断流容量大，灭弧时间短，而且快速自动重合闸时断流容量不而且快速自动重合闸时断流容量不降低。但是空气断路器也有有色金降低。但是空气断路器也有有色金属消耗量大，需要装
4、设压缩空气系属消耗量大，需要装设压缩空气系统等辅助设备和价格较贵等缺点。统等辅助设备和价格较贵等缺点。在我国，通常用于在我国，通常用于110kV及以上的及以上的大容量电力系统中。大容量电力系统中。1-支柱瓷套支柱瓷套 2-导气管导气管 3-均均压电容器压电容器 4-灭弧室灭弧室5-底座贮气罐底座贮气罐 6-控制箱控制箱 7-汇控柜汇控柜SF6断路器断路器SF6断路器主要由三部分组成：三个垂直瓷瓶单元，每一单元有一个气断路器主要由三部分组成：三个垂直瓷瓶单元，每一单元有一个气吹式灭弧室；弹簧操作机构及其单箱控制设备；一个支架及支持结构。吹式灭弧室；弹簧操作机构及其单箱控制设备；一个支架及支持结构
5、。每个灭弧室通过与三个灭弧室共连的管子填充每个灭弧室通过与三个灭弧室共连的管子填充SF6气体。气体。该断路器具有优越的开断能力；它将该断路器具有优越的开断能力；它将SF6气体与大地隔开气体与大地隔开,具有可靠的具有可靠的绝缘能力；弹簧操作机构不需压缩空气，检修工作大大减少，不排放气绝缘能力；弹簧操作机构不需压缩空气，检修工作大大减少，不排放气体，操作噪音极低，可在居民区采用这种断路器；另外它结构极为简单体，操作噪音极低，可在居民区采用这种断路器；另外它结构极为简单 lw17a-126sf6户外高压断路器户外高压断路器LW31-252sf6lw36-126tsf6 组合电器组合电器组合电器按照一
6、定的接线图将互相连接的断路器、隔离开关、电组合电器按照一定的接线图将互相连接的断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器和电缆头等电器中的几种设备组压互感器、电流互感器、避雷器和电缆头等电器中的几种设备组合在一起合在一起。这样，就可以在。这样，就可以在 某些部位上互相利用，不但可以减小某些部位上互相利用，不但可以减小体积，而且可以大大降低价格，特别适宜于地形狭窄的户外配电体积，而且可以大大降低价格，特别适宜于地形狭窄的户外配电装置和地下或洞内工程。所以，组合电器具有很高的经济价值装置和地下或洞内工程。所以，组合电器具有很高的经济价值。G I S定义GIS组合电器是由断路器、隔离开关、接组
7、合电器是由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件地开关、互感器、避雷器、母线、连接件等单元，封闭在接地的金属体内组成。其等单元，封闭在接地的金属体内组成。其内部充有一定压力并有优异灭弧和绝缘能内部充有一定压力并有优异灭弧和绝缘能力的力的SF6气体。气体。G I S结构形式(1)分相式 主回路分别装在独立的圆孔外壳内，不会发生相间故障；主回路分别装在独立的圆孔外壳内，不会发生相间故障；电场较均匀，但外壳消耗料多，密封面多，体积较大；电场较均匀，但外壳消耗料多，密封面多，体积较大；外壳中感应电流大。外壳中感应电流大。(2)主母线三相共筒式 仅三相主母线共用一个圆筒外壳，结构简化，
8、尺寸减小，总体仅三相主母线共用一个圆筒外壳，结构简化，尺寸减小，总体布置较方便；分支母线及分支回路中电器设备仍为分相式布置较方便；分支母线及分支回路中电器设备仍为分相式.(3)全三相共筒式 每个元件的三相集中安装于一个圆筒外壳中，环氧浇注件支撑每个元件的三相集中安装于一个圆筒外壳中，环氧浇注件支撑与隔离，外壳数量少，外壳尺寸小，省材料，减少密封环节；与隔离，外壳数量少，外壳尺寸小，省材料，减少密封环节；外壳电流小；相间电场分布互相有影响，可能导致相间及三相外壳电流小；相间电场分布互相有影响，可能导致相间及三相短路故障，电场较复杂。短路故障，电场较复杂。(4)复合式 在三相共筒的基础上使元件复合
9、化，在同一个外壳中，同时装几在三相共筒的基础上使元件复合化，在同一个外壳中，同时装几个元件，结构进一步简化，尺寸更小。个元件，结构进一步简化，尺寸更小。(5)箱式 每个功能单元的所有部件集中于一个矩形金属箱中，充气空间利用每个功能单元的所有部件集中于一个矩形金属箱中，充气空间利用率高，体积小，无外装部件，安装与使用方便。率高，体积小，无外装部件，安装与使用方便。G I S优缺点GIS既封闭又组合，故占地面积小，占用空间少，基本不受外界环境影响，不产生噪声和无线电干扰，运行安全可靠，且维护工作量少 突出优点最大限度地缩小整套配电装置的占地面积和空间体积，结最大限度地缩小整套配电装置的占地面积和空
10、间体积，结构十分紧凑。在人口高度集中的大都市和密集的负荷中心，构十分紧凑。在人口高度集中的大都市和密集的负荷中心，显得更为重要。显得更为重要。全封闭的电器结构，不受雨雷、尘沙及盐雾等各种恶劣自全封闭的电器结构，不受雨雷、尘沙及盐雾等各种恶劣自然条件的影响，减少了设备事故的可能性，特别适合工业污然条件的影响，减少了设备事故的可能性，特别适合工业污染和气候恶劣以及高海拔地区。染和气候恶劣以及高海拔地区。安装方便。因安装方便。因GISGIS已向三相共筒化、复合化和智能化已向三相共筒化、复合化和智能化方向发展，一般由整体或若干单元组成，可大大缩短方向发展，一般由整体或若干单元组成，可大大缩短安装工期。
11、安装工期。GIS缺点由于集成度过高，一旦有一个设备出问题，停电范围较大，由于集成度过高，一旦有一个设备出问题，停电范围较大，损失比较大。另外，由于所有的电器连接都是在变电站现损失比较大。另外，由于所有的电器连接都是在变电站现场进行，由于受环境的限制，很难保证工艺要求，相应的场进行，由于受环境的限制，很难保证工艺要求，相应的就增加了事故的隐患就增加了事故的隐患;比如说：最常见的漏气问题，由于比如说：最常见的漏气问题，由于面积较大，很难查出故障点，增加了停电检修的难度、延面积较大，很难查出故障点，增加了停电检修的难度、延长了停电的时间。长了停电的时间。二、断路器工作原理：二、断路器工作原理：断路器
12、的作用是切断和接通负荷电路，以及切断断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断压断路器要开断1500V1500V，电流为，电流为1500-2000A1500-2000A的的电弧，这些电弧可拉长至电弧，这些电弧可拉长至2m2m仍然继续燃烧不熄仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，
13、同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。速恢复介质的绝缘强度。三、断路器的选型三、断路器的选型断路器的选择必须按正常的工作条件进行选择，断路器的选择必须按正常的工作条件进行选择，并且按断路情况校验其热稳定和动稳定。此外，并且按断路情况校验其热稳定和动稳定。此外，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取有效措施。应采取有效措施。空气断
14、路器断路能力大、动作时间快、尺寸小、重量轻、空气断路器断路能力大、动作时间快、尺寸小、重量轻、无火灾危险，但结构复杂、价格贵、需要装设压缩空气无火灾危险，但结构复杂、价格贵、需要装设压缩空气系统等，主要用于系统等，主要用于110KV110KV及以上系统中及以上系统中 SF6电气性能好、断口电压可较高。设备的操作维护和检修都很方便、电气性能好、断口电压可较高。设备的操作维护和检修都很方便、检修周期长而且它的开断性能好、占地面积小、特别是发展检修周期长而且它的开断性能好、占地面积小、特别是发展SF6封闭封闭组合电器可大大减少变电所的占地面积。组合电器可大大减少变电所的占地面积。一、隔离开关概述：一
15、、隔离开关概述：1、隔离开关主要用来将高压配电装置中需要停电的部分、隔离开关主要用来将高压配电装置中需要停电的部分与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。隔离与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。隔离开关的触头全部敞露在空气中，具有明显的断开点，隔开关的触头全部敞露在空气中，具有明显的断开点，隔离开关没有灭弧装置，因此不能用来切断负荷电流或短离开关没有灭弧装置，因此不能用来切断负荷电流或短路电流路电流。2 2、隔离开关还可以用来进行某些电路的切换操作，以改、隔离开关还可以用来进行某些电路的切换操作，以改变系统的运行方式。变系统的运行方式。3 3、隔离开关还可以用来、隔离开关还可以用来
16、操作一些小电流的电路。操作一些小电流的电路。隔隔离离开开关关作作用用为防止误操作为防止误操作的发生，必须的发生，必须采取有效的措施采取有效的措施(1)组织措施(2)技术措施二、隔离开关类型：二、隔离开关类型：35千伏V型户外隔离开关35kV二柱型户外隔离开关GW7A-252型三柱型户外隔离开关GW6系列户外隔离开关剪刀型室内隔离开关室内隔离开关 GN23-20型户内隔离开关用于大型发电厂，作为检修电气设备及线路时隔离电源用。GN21-20型封闭母线式户内隔离开关是由三个带有封闭外壳的单极隔离开关组成，主要用于大型发电厂，与20-30万千瓦发电机组的分相封闭母线配套使用，在无负载时进行分、合发电
17、机端口线路。一、概述：一、概述：互感器由电流互感器互感器由电流互感器(TA)、电压互感器、电压互感器(TV)组成。互感组成。互感器是交流电路中一次系统和二次系统间的联络元件，它器是交流电路中一次系统和二次系统间的联络元件，它们统属于特种变压器，所以其工作原理与变压器基本相们统属于特种变压器，所以其工作原理与变压器基本相同同。电压互感器一次绕组并接于一次系统。电压互感器相当电压互感器一次绕组并接于一次系统。电压互感器相当于一个副边开路的变压器。它们的二次负载变化都不会于一个副边开路的变压器。它们的二次负载变化都不会影响一次系统的相应电压。影响一次系统的相应电压。二、电压互感器的作用：二、电压互感
18、器的作用：(1)(1)将一次回路的高电压、转为二次回路的标准低将一次回路的高电压、转为二次回路的标准低电压电压(通常为通常为1OOV1OOV、)，可使测量仪表和保护装置，可使测量仪表和保护装置标准化，使二次设备结构轻巧，价格便宜。标准化，使二次设备结构轻巧，价格便宜。(2)(2)使二次回路可采用低电压控制电缆，且使屏内使二次回路可采用低电压控制电缆，且使屏内布线简单，安装方便，可实现远方控制和测量。布线简单，安装方便，可实现远方控制和测量。(3)(3)使二次回路不受一次回路限制，接线灵活，使二次回路不受一次回路限制，接线灵活，维护、调试方便。维护、调试方便。(4)(4)使二次与一次高压部分隔离
19、，且二次可设接使二次与一次高压部分隔离，且二次可设接地点，确保二次设备和人身安全。地点，确保二次设备和人身安全。三、电压互感器的分类：三、电压互感器的分类：电压互感器按其绝缘结构形式，可分为干式电压互感器按其绝缘结构形式，可分为干式(G)(G)、浇注式浇注式(Z)(Z)、充气式、油浸式、充气式、油浸式(J)(J)等几种；根据相数等几种；根据相数可分为单相可分为单相(D)(D)和三相和三相(S)(S)；根据绕组数可分为双绕；根据绕组数可分为双绕组和三绕组。组和三绕组。JDZ-15JZW-24JSX6-35JDJ-101 油压计油压计2 膨胀膜膨胀膜3 电容单元电容单元4 绝缘油绝缘油5 瓷绝缘子
20、瓷绝缘子6 密封件密封件7 外壳外壳8 低压端子箱低压端子箱/中性中性(N)和和 高频高频(HF)端子端子9 串联电感串联电感10中压互感器中压互感器11铁磁谐振效应阴尼电路铁磁谐振效应阴尼电路图示：电容式电压互感器图示：电容式电压互感器干式电压互感器干式电压互感器干式电压互感器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污干式电压互感器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题。它主要由铁芯、绕组等组成，适用于染等问题。它主要由铁芯、绕组等组成，适用于500V以下低压接线。以下低压接线。浇注式电压互感器浇注式电压互感器用于用于35kV及以下电压等级，有单相双绕组、单相三绕及以下电压等级，有单相双绕组、单相三
21、绕组之分。环氧树脂浇注体下部涂有半导体漆并与金属组之分。环氧树脂浇注体下部涂有半导体漆并与金属底板相连以改善电场的不均匀性和电力线畸变的情况。底板相连以改善电场的不均匀性和电力线畸变的情况。该型互感器优点是运行维护方便，但一旦损坏，不能该型互感器优点是运行维护方便，但一旦损坏，不能检修只有更新检修只有更新。JDZ2-1型型JZW-12型型油浸式电压互感器油浸式电压互感器普通油浸式电压互感器的额定电压制成普通油浸式电压互感器的额定电压制成3-35kV等级，铁等级，铁芯和绕组均放于充满油的油箱内，绕组通过套管引出芯和绕组均放于充满油的油箱内，绕组通过套管引出。结构图结构图JSJW-10型型JDJ2
22、-35型型JSJW一一10型互感器由五个铁芯和两个铁箍组成磁路系统，一次侧型互感器由五个铁芯和两个铁箍组成磁路系统，一次侧三个绕组接成三个绕组接成Y形，两个二次侧绕组分别接成形，两个二次侧绕组分别接成Y形与开口三角形。形与开口三角形。二次侧二次侧Y形接线的绕组用来测量线电压和相电压以及相对地电压，形接线的绕组用来测量线电压和相电压以及相对地电压，开口三角形用来测量单相接地后的零序电压。开口三角形用来测量单相接地后的零序电压。四、电压互感器的配置原则：四、电压互感器的配置原则：(1)母线除旁路母线外，一般工作及备用母线都除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同期装置、装有一组
23、电压互感器，用于同期装置、测量仪表和保护装置。测量仪表和保护装置。(2)线路35kV及以上输电线路，当对端有电源时，为及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同期操作和设置重了监视线路有无电压、进行同期操作和设置重合闸，应装设一台单相电压互感器。合闸，应装设一台单相电压互感器。(3)变压器变压器低压侧有时为了满足同期操作和继电保变压器低压侧有时为了满足同期操作和继电保护的要求，设有一组不完全星形接线的电压互护的要求，设有一组不完全星形接线的电压互感器。感器。(4)发电机一般装有两组电压互感器。一组（一般装有两组电压互感器。一组（Y接线）接线）用于自动调节励磁装置。另一组供测量
24、仪表、用于自动调节励磁装置。另一组供测量仪表、同期装置和保护装置使用，该互感器采用三相同期装置和保护装置使用，该互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，其开口三五柱式或三只单相接地专用互感器，其开口三角形供发电机末并列前检查接地之用。当互感角形供发电机末并列前检查接地之用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。互感器，专供测量仪表使用。20万万kW及以上发及以上发电机中性点常接有单相电压互感器，用于定子电机中性点常接有单相电压互感器，用于定子100接地保护。接地保护。一、概述：一、概述：按电磁感应原理制成的，其原边
25、绕组串接于一次电路中，按电磁感应原理制成的，其原边绕组串接于一次电路中，副边绕组与测量仪表和继电器的电流线圈串连，副边绕副边绕组与测量仪表和继电器的电流线圈串连，副边绕组的电流按一定的变比反应原边电路的电流，电流互感组的电流按一定的变比反应原边电路的电流，电流互感器的原副绕组之间无电的联系。与电压互感器的情况相器的原副绕组之间无电的联系。与电压互感器的情况相似，电流互感器的副绕组也必须有一点接地。串接在副似，电流互感器的副绕组也必须有一点接地。串接在副边绕组里的负载阻抗都很小，所以，电流互感器在正常边绕组里的负载阻抗都很小，所以，电流互感器在正常运行时接近于短路状态。运行时接近于短路状态。电流
26、互感器副边绕组在运行中绝对不允许开路，为此，电流互感器副边绕组在运行中绝对不允许开路，为此，在电流互感器的二次回路中不允许装设熔断器，而且当在电流互感器的二次回路中不允许装设熔断器，而且当需要将正在运行中的电流互感器副边回路中仪表设备断需要将正在运行中的电流互感器副边回路中仪表设备断开或退出时，必须将电流互感器的副边短接，保证不致开或退出时，必须将电流互感器的副边短接，保证不致开路。开路。二、电流互感器的分类：二、电流互感器的分类：根据安装地点可分为户内式和户外式；根据安装根据安装地点可分为户内式和户外式；根据安装方式可分为穿墙式方式可分为穿墙式(A)(A)、支持式、支持式(B)(B)和套管式
27、和套管式(Q)(Q)；根据绝缘结构可分为干式根据绝缘结构可分为干式(G)(G)、浇注式、浇注式(Z)(Z)和油浸和油浸式式(J)(J)；根据原边绕组的结构型式可分为单匝式；根据原边绕组的结构型式可分为单匝式(D)(D)和多匝式和多匝式(F)(F)等。等。穿墙式电流互感器穿墙式电流互感器 穿墙式电流互感器一般用在从室内到室外的连接，它穿墙式电流互感器一般用在从室内到室外的连接，它可以作为穿墙套管，又是电流互感器，可以减少占地面可以作为穿墙套管，又是电流互感器，可以减少占地面积，减少设备。积，减少设备。穿墙式电流互感器由法兰盘、绝缘瓷套、绝缘垫片、穿墙式电流互感器由法兰盘、绝缘瓷套、绝缘垫片、二次
28、线圈、接线环、绕组端盖、绕组护垫、导电杆、瓷二次线圈、接线环、绕组端盖、绕组护垫、导电杆、瓷套压盘、铜片、瓷套端盖组成。套压盘、铜片、瓷套端盖组成。装入式电流互感器装入式电流互感器 装入式电流互感器是为了节省空间面设计的，它没有装入式电流互感器是为了节省空间面设计的，它没有外壳，可装入到其它电气设备中，一般安装在大容量变外壳，可装入到其它电气设备中，一般安装在大容量变压器和多油式断路器的油箱内部。压器和多油式断路器的油箱内部。支持式电流互感器支持式电流互感器 SAS型电流互感器型电流互感器为倒立式结构，一次为倒立式结构，一次导管为直线型导管为直线型。外外壳铝铸件，铁芯及二壳铝铸件，铁芯及二次绕
29、组由已经过特殊次绕组由已经过特殊试验的树脂浇注件支试验的树脂浇注件支撑。撑。1-防爆片 2-外壳 3-铁芯外壳 4-一次导管 5-引线套管 6-复合绝缘套管 7-接线盒 8-底座LCWD1-35型支持式电流互感器 四、电流互感器的配置原则：四、电流互感器的配置原则：(1)为了满足测量仪表、继电保护断路器失灵保护判为了满足测量仪表、继电保护断路器失灵保护判断和故障录波等装置的需要，在发电机、变压器、断和故障录波等装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母联断路器、旁路断路出线、母线分段断路器、母联断路器、旁路断路器等回路中均装设具有器等回路中均装设具有28个二次绕组的电流互个二次绕组
30、的电流互感器。对于大电流接地系统，一般按三相配置；感器。对于大电流接地系统，一般按三相配置；对于小电流接地系统，依具体要求按两相或三相对于小电流接地系统，依具体要求按两相或三相配置。配置。(2)对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。除主保护装置的不保护区来设置。(3)为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。器侧。(4)为了减轻发电机内部故障时的损伤，用于自动调为了减轻发电机内部故障时的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出现侧。为了便于分析和在发电机并入系统组的出现侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装设在发电机中性点侧。装设在发电机中性点侧。
