供电系统主要电气设备

4．按设备所属回路分 ．
（1） 一次回路及一次设备 ） 供配电系
统中用于传输、 一次回路 供配电系统中
用于传输、变换和分配电力电能的主电
路 一次设备或一次电器 设置在一次回路
中的电气设备 2021/6/24
3
• 按在一次电路中的功能分 ．
• 1变换设备用来按电力系统工作的要求变 换电压或电流的电气设备 ） 如变压器、互 感器等。
• SF6气体无色无味不燃烧的惰性气体，密 度是空气的5.1倍，因此具有优良的绝缘 性能和灭弧性能。
• 适用条件：电弧炼钢炉变压器或电器铁道
德电气控制，也可作为发电厂、变配所开
断接通电路之用。
2021/6/24
41

真空断路器
• 动静触点在真空状态下的灭弧室内工作， 由于只有极少量的介质被击穿而导电，因 此绝缘性能和灭弧性能都特别好。触点开 距小、动作快、燃烧时间短、灭弧迅速， 所以外形尺寸和重量可以大大减少，检修 方便，使用安全。
• 2控制设备用于按电力系统的工作要求控制 一次电路通、断的电 气设备），如高低压 断路器、开关等。
• 3保护设备用来对电力系统进行过电流和过 电压等的保护用电气 设备） ，如熔断器、 避雷器等。
• 4补偿设备用来补偿电力系统中无功功率以 提2021高/6/24功率因数的设备 ） 如并联电容器等。4
第二章 供电系统的主 要电气设备
。
2021/6/24
1
第一节 概 述 （1）电气设备
• 电气设备的定义
供配电系统的电气设备是指用于发电、 输电、变电、配电和用电的所有设备， 包括发电机、变压器、控制电器、保护 设备、测量仪表等。
1 按电压等级分 （1）高压 配电装置交
流50Hz 额定电压1200V 以上 ，直流额
• 6.真空灭弧法 真空断路器就是 利用这种原理来熄灭电弧的。
• 注：电气设备的灭弧性能往往 是衡量其运行可靠性和安全性 的重要指 标之一。
2021/6/24
12
第二节 熔断器
• 文字符号：FU
• 定义： 用于过电流（短路保护）保护的最 为简单和常用的电器。
• 功能： 当通过的电流超过规定值并经过一 定的时间后熔体（熔丝或熔件熔化而分断 电流，断开电路来完成短路保护和过负荷 保护功能。
• 优点：体积很小，但却能分断很高的短路 电流。
2021/6/24
13
一、高压熔断器
2021/6/24
14
RN型高压熔断器
熔管中充填石英砂
2021/6/24
15
• RN1型用于高压电力线路及其设备 和电力变压器的短路保护。
• RN2用于电压互感器的短路保护。
• RN3用于电力线路的短路保护。
• RN4用于直流配电装置过载和短路 保护。
• 适用于频繁操作的高压电动机、小型电弧 炼钢炉变压器。
• 缺点：工艺复杂，提高技术参数不容易，
主2021/6要/24 制成三相10KV户内型。
42
油断路器
• 分类：
1 多油断路器
油的作用：灭弧和绝缘
2 少油断路器
油的作用：灭弧
优点：结构简单，节省材料，使用维护方 便。
操作机构：合闸时，做功大。分闸所需功
关 • FN5-10D型： 闸刀中部装有灭弧管，灭弧馆内有
整套灭弧装置，灭弧性能更优良。
2021/6/24
31
2021/6/24
FN3—10RT型高压负荷开关
1主轴，2上绝缘子 兼气缸，3连杆，4 下绝缘子，5框架， 6 RN1型高压熔断 器，7下触座，8闸 刀，9弧动触头， 10绝缘喷嘴(内有 弧静触头)，11主 静触头，12上触座， 13断路弹簧，14绝 缘拉杆，15热脱扣 器
2021/6/24
47
2021/6/24
48
第四节 低压开关设备
• 定义：主要用于IKV以下的电路中的开 关设备。
• 分类：低压刀类开关、低压断路器。
2021/6/24
49
一、低压刀类开关
• 分类：低压刀开关、低压刀熔开关、低压 负荷开关。
• （1）低压刀开关：手动设备。 种类：型式--------单投、双投 极数---------单极、双极、三极 灭弧结构---带带灭弧罩、无灭弧罩
定电压1500V以上 （2）低压配电装置
交流50Hz 额定电压1200V 以下 ，直流、
2021额/6/24定电压1500V及以下
2
2.按工作环境分 （1）户内型配电装置 10KV↓ 环境恶劣的35~110KV（2）户外 型配电装置 30KV↑
3.按结构形式分 （1）装配式配电装置 （2） 成套式配电装置
32
结构组成
• 1) 上绝缘子兼汽缸 是一个简单的灭弧室， 不仅起到支持绝缘子的作用，而且其内部 气缸装有传动机构传动的活塞。
• 2) 传动机构 主轴、连杆、活塞等 • 3) 绝缘喷嘴和弧静触头 在上绝缘子上部 • 4) 闸刀和弧动触头
2021/6/24
33
工作原理
• 当负荷开关分闸时，弧动触头与弧静 触头之间产生电弧，同时分闸时主轴 转动而带动活塞，压缩气缸内的空气， 从喷嘴向外吹弧，使电弧迅速熄灭。 同时，其外形与户内式隔离开关相似， 也具有明显的断开间隙。因此，它同 时具有隔离开关的作用。
• 是高压输配电线路中最为重要的电气设备， 它的选用和性能直接关系到线路运行的安 全性和可靠性。
• 1．作用
• （1）通断正常的负荷电流和过负荷电流；
• （2）通断一定的短路电流；
• （3）在保护装置作用下，自动跳闸，切断
短路电流。
2021/6/24
36
2．类型
• （1）高压断路器按采用的灭弧介质分 • 1）空气断路器 • 2）磁吹断路器 • 3）六氟化硫(SF6)断路器 • 4）真空断路器 • 5）油断路器 按油量大小分为少油和多油
种类：高压隔离开关、高压负荷开关、高 压断路器等。
2021/6/24
22
一、高压隔离开关（QS）
• 用途：隔离高压电源、保证设备和线 路的安全检修。
• 特征：断开后有明显可见的断开间隙。
• 无专门的灭弧装置，不允许带负荷 操作
• 可以通断不超过2A的空载变压器、
电容电流不超过5A的空载线路，与高
压断路器配合使用。（电弧条件）
（3）高温可能造成人员灼伤甚至直接 或间接的死亡，强光可能损害人 的视
（4）引起弧光短路，严重时造成爆炸 事故。 严重时造成爆炸事故。
2021/6/24
8
开关电器中常用的灭弧方法
• 1.速拉灭弧法 ． 高低压断路器 中都装有强力的断路弹簧，目 的就是加速触头的分断速度。 是开关电器中最基本的灭弧方 法。
• 2．冷却灭弧法 ． 利用介质如
油等来降低电弧的温度从而增
强去游离来加速电弧的熄灭。
2021/6/24
9
• 3．吹弧灭弧法 ． 利用外力如气流、油
流或电磁力来吹动电弧，使电弧拉长， 同时也使电弧 冷却，电弧中的电场强度 降低，复合和扩散增强，加速电弧熄灭。
• 按吹弧的方向分为纵吹和横吹
2021/6/24
• RN5和RN6是改进型 具有体积小、 重量轻、防尘性能好、维修和更换 方便等特点。
2021/6/24
16
RW型
• RW4/RW10 ① 隔离 开关的作用 ② 短路保 护功能
• RW4无专门灭弧装置 。不容许带负荷操作
• RW10 在上静触头上 加装了简单的灭弧室。 可带负荷操作
2021/6/24
• 它应用在户外小型高压变配电所中 35KV侧，用于开断故障电流，切换线 路。
2021/6/24
39
磁吹断路器
• 原理：利用自身流过的大电流产生的 电磁力，将电弧拉长并进入灭弧式内 灭弧。
• 性能差，目前以较少采用。
2021/6/24
40
六氟化硫(SF6)断路器
• 六氟化硫断路器是利用六氟化硫 (SF6)气 体作为灭弧介质和绝缘介质的一种断路器 。简称 SF6断路器。
• 保护性能好， 断流能力大。
• 作用：作为电缆、导线、电 气设备短路保护和过负荷保护。
• 结构复杂、价格昂贵。
2021/6/24
21
第三节 高压开关设备
• 开关设备 ：用用来接通和断开电路的设 备，以保证用电设备和检修人员的安全。
• 高压开关设备：
定义：用于额定电压在3KV以上电压输配 电线路的开关设备。
发射 强电场把触头表面的电子拉出，
形成自由电子并发射到触头间隙中。
（2）热电发射 触头表面的电子吸收
足够的热能而发射到触头间隙中形成
自由电子向间隙四周发射出去。（3）
碰撞游离 高速移动的自由电子碰撞中
性质点，使中性质点游离成带 正电的
正离子和自由电子。 当离子浓度足够
大时，介质被击穿而产生电弧。 （4
2021/6/24
34
常用型号
• FW1-10适用于农村和小容量工业电网。 • FW2-10G用钩棒和绳索在地面操作。 • FW4-10G与熔断器配合使用，可以替
代断路器切断电路和保护线路。 • FW5-10型可分合负载电流、电容器电
流及环流。
2021/6/24
35
三、高压断路器
• 高压断路器—文字符号QF
较小。
2021/6/24
43
2021/6/24
44
高压断路器参数
• 1 额定电压（KV) 其承受持续电压的 能力，表明了具有的绝缘和灭弧能力。
• 2 额定电流（A)可长时间通过的最大电 流
• 3 额定开断电流（KA）额定电压下能 开端的最大短路电流，表明其最大过 载能力。
2021/6/24
45
• 4 额定断流容量（MV.A）开端能 力的另一综合表示值。
）热电离 2021/6/24
6
• 电弧的主要特征
（1）能量集中，发出高温、强光 （2）自持放电，维持电弧稳定燃烧所
需电压很低。 （3）游离的气体，质轻易变。
2021/6/24
7
电弧的危害
（1）延长了电路的开断时间，从而使 故障对供配电系统造成更大的损 坏 。
（2）高温使开关触头变形、熔化，从 而导致接触不良甚至损坏。
17
常用低压熔断器
2021/6/24
18
RM10
结构简单，价格低廉， 更 换熔体方便。
• 适用条件：交流 50Hz、额定电压380V 或直流额定电压440V 以下电网。
• 作用：短路保护和 防止连续过负荷。
2021/6/24
19
RT0
2021/6/24
20
适用条件：交流50Hz、额定电压 380V、直流额定电压440V以下 短路电流大电网或配电装置中。 断流能力要求高场所
三相断路器断流容量（MV.A） =3×UlN×额定开断电流
单相断路器断流容量（MV.A） =UPN×额定开断电流
另外还有：全开断时间（S）、合闸 时间（S）、最高工作电压（KV)、 热稳定电流（KA）和动稳定电流 （KA）
2021/6/24
46
对断路器的基本要求
• 1 工作可靠 • 2 具有足够短路能力 • 3 具有尽可能短的开断时间 • 4 结构简单 • 5 价格低。
10
• 4.长弧切短灭弧法 ．
利用金属片（如钢栅片）将长弧切成若干短弧。 当外施电压 所示 利用金属片（如钢栅片）将 长弧切成若干短弧。 (触头间小于电弧上的电 压降时，电弧不能维持而迅速熄灭。
分刀开关的灭弧罩就是利用这 个原理来灭弧的。
2021/6/24
11
• 5.狭沟灭弧法 有的熔断器在熔 管中充填石英砂，就是利用狭 沟灭弧原理。
2021/6/24
23
高压隔离开关型号参数含义
2021/6/24
24
高压隔离开关型号参数含义
2021/6/24
25
GN8—10／600型高压隔离开关
1上接线端子
2静触头
3闸刀
4绝缘套管
5下接线端子6框 架
7转轴
8拐臂
2021/6/24
9升降瓷瓶
26
2021/6/24
27
2021/6/24
28
（2）电弧的产生及灭弧方法
• 电弧 一种高温、强光的电游离现象， 开关电器和线路中一种必然的 物理现 象，是电流的延续。
• 产生电弧的根本原因 ： 触头间很大电 场强度和很高的温度导致触头本身的 电子及触头周围介质中 的电子被游离 而形成电弧电流。
2021/6/24
5
• 产生电弧的游离方式 ． （1）高电场
两类。多油断路器的油量多，兼有灭弧和 绝缘的双重功能；少油断路器的油量少， 只作灭弧介质用。
2021/6/24
37
空气断路器
• 利用高压空气吹动电弧并使其熄灭的 断路器。
• 压缩空气作用： 一、吹弧，使电弧冷却而熄灭 二、触点断开后的绝缘介质 三、为操作提供气吹动力。
2021/6/24
38
• 技术性能优良，但结构复杂，一般只 应用在大型变配电所中。
二、高压负荷开关（QL）
具有简单的灭弧装置，
功能：能通断一定的负荷电流 和过负荷电流，不能断开短路 电流，与高压熔断器配合使用， 消除过电流和短路故障。
2021/6/24
29
2021/6/24
30
FN3—10RT型高压负荷开关
• 户内型、10KV、设计序号为3、 • 带热脱扣器和熔断器型高压负荷开