供配电工程实验指导书2010.4.1

实验一 高低压电器认识实验

一、实验目的

熟悉高低压电器、高低压成套配电装置的结构、功能，了解其技术特性。

二、实验主要仪器与设备

各种高低压电器设备、高低压成套配电装置。

三、实验原理

（一）高压熔断器

熔断器是常用的一种简单的保护电器。当通过它的电流超过规定值并经过一定的时间后熔体熔化，从而切断电流，对线路及设备进行短路保护或过负荷保护。

1．户内高压熔断器

①RN1和RN2型高压管式熔断器。RNl 及RN2型熔断器结构如图1-1所示，主要由熔管、触座、动作指示器、绝缘子、石英砂填料和底座组成。

图1-1 RNl 及RN2型熔断器结构图 短路电流通过时，并联铜丝熔断产生电弧，电弧在充满石英砂填料的熔管内燃烧，灭弧过程中利用了粗弧分细、长弧切短、狭沟灭弧和冷却灭弧等灭弧方法。

②XRNT 、XRNP 型高压限流熔断器。XRNT 、XRNP 型高压限流熔断器结构如图1-2所示。

（b ）熔管剖面图

（a ）外形图

（a）外形图（b）剖面图

图1-2 高压限流熔断器的结构图

熔断器本体主要由瓷质熔管、丝状或片状熔体、高纯度石英砂、瓷芯柱、撞击器等组成。熔断器依靠石英砂对电弧的吸热和游离气体向石英砂间隙扩散的作用进行灭弧，同时可利用冶金效应形成串联电弧，将长弧切短加速灭弧。熔丝熔断时，撞击器迅速弹出, 驱动连锁电器（常用负荷开关）的脱扣器而使开关跳闸或并发出熔断信号。

２、户外高压跌开式熔断器

如图1-3所示为RW4-10（G）型跌落式熔断器结构。

熔断器熔管外层为酚醛纸管或环氧玻璃布管，内套纤维质消弧管，其灭弧原理为：短路电流使熔体熔断，形成电弧，电弧灼烧消弧管内壁，产气纵吹电弧而熄灭。

如图1-4所示为RW10-10F跌开式熔断器。在一般跌开式熔断器的上静触头上加装了一个简单的灭弧室，因而可以带负荷操作，相当于负荷开关。

图1-3RW4-10(G) 型跌落式熔断器图1-4 RW10-10负荷型跌开式熔断器

（二）高压隔离开关

高压隔离开关是一种没有灭弧装置的开关电器，其功能主要是隔离高压电源，以保证对其他电气设备检修工作的安全。图1-5所示为GN8-10高压隔离开关的外形结构图，它的三相闸刀安装在同一底座上，一般用手动操动机构进行操作。

图1-5 GN8-10型高压隔离开关外形

（三）高压负荷开关

高压负荷开关结构上与隔离开关相似，但有简单的灭弧装置，能够带负荷操作。

图1-6为FN12-12户内压气式负荷开关结构图。采用压气式灭弧原理，动触头由导电筒构成，作为活动的气缸，利用气缸与固定的活塞相对运动产生压缩空气，形成强大气流，使电弧迅速熄灭。

图1-6 FN12-12户内压气式负荷开关结构

（四）高压断路器

高压断路器是具有完善的灭弧装置的高压开关电器。用来通断负荷电流；短路故障时，在保护装置作用下自动跳闸。

按采用的灭弧介质分，有油断路器、SF6断路器、真空断路器、压缩空气断路器等。

1．高压少油断路器

高压少油断路器主要由灭弧室、触头系统、传动机构和框架组成。图1-7所示是SNl0-10型高压少油断路器的外形结构和油箱内部结构图。

（a）外形结构（b）内部剖面结构

图1-7 SN10-10型少油断路器结构图

工作及灭弧原理如下：合闸时，经操动机构和传动机构将导电杆插入静触头来接通电路。分闸时，导电杆向下运动并离开静触头，产生电弧，使油分解形成封闭气泡，油压迫使逆止阀上升堵住中心孔，电孤在封闭的空间内燃烧。同时，导电杆迅速向下运动，相继打开一、二、三道灭弧沟和纵吹油囊，油气混合物强烈地横吹、纵吹电弧。

2．高压真空断路器

ZN12-10真空断路器主要由真空灭弧室、弹簧操动机构和绝缘支撑件等组成。真空灭弧室由圆盘状的动静触头、屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、陶瓷外壳等组成，其结构如图1-8所示。

图1-8 ZN12-10型真空断路器结构图

开断过程：在触头刚分离时，高电场发射和热电发射使触头间产生真空电弧，使金属触头表面产生金属蒸气，金属离子在屏蔽罩内壁上凝聚，以致电弧在自然过零后极短的时间内，触头间隙又恢复了原有的高真空度。

3．六氟化硫（SF6）断路器

图1-9所示为LN2-10型高压SF6断路器的结构图。

（a）外形图（b）灭弧室结构

图1-9 LN2-10型高压SF6断路器结构图

断路器的静触头和灭弧室中的压气活塞是相对固定的。当跳闸时，装有动触头和绝缘喷嘴的汽缸由断路器的操动机构通过连杆带动离开静触头，使汽缸和活塞产生相对运动来压缩SF6气体并使之通过喷嘴吹出，用吹弧法来迅速熄灭电弧。

（五）高压开关柜

高压开关柜是将一、二次设备按一定的线路方案组合而成的一种成套配电设备。

1．固定式高压开关柜

固定式高压开关柜的柜内所有电器部件都固定安装在不能移动的台架上。

图1-10为XGN56-12箱型（户内）交流金属封闭型高压开关柜外形图和内部结构图。该型开关柜柜体骨架由钢板折弯后组装而成，柜内分断路器室、主母线室、电缆室、继电器仪表室等，各隔室由接地良好的隔板相隔。。

（a）外形图（b）内部结构图

图`1-10 XGN56-12箱型开关柜结构图

2. 手车式（移开式）高压开关柜

将某些主要电器设备固定安装在可移动的手车上。当手车上安装的电器设备发生故障或需检修、更换时，随同手车一起移出柜外，再推入同类备用手车，即可恢复供电。

如图1-11所示为KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图。该开关柜完全金属铠装，由金属板分隔成手车室、母线室、电缆式和继电器仪表室，每一单元的金属外壳均独立接地。

（a）外形图（b）内部剖面图

图1-11 KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图

（六）低压一次设备

供配电系统中的低压一次设备种类繁多，有低压熔断器、低压刀开关、低压刀熔开关、低压负荷开关、低压断路器和低压配电屏等。

1、低压熔断器

（1）RM10系列熔断器结构如图1-12所示。当短路电流通过时，熔片窄部先熔断，使熔管内形成几段串联的电弧而易于熄灭；过负荷时，往往在宽窄之间的斜部熔断。

（a）外形图（b）熔片图

图1-12 RM10系列熔断器结构图