高壓開關(guān)設(shè)備技術(shù)培訓(xùn)講義

1、<p><b>　　第八章高壓電器設(shè)備</b></p><p>　　高壓電器設(shè)備的分類和基本功能</p><p>　　斷路器（circuit-breaker）的定義為：能夠關(guān)合、承載、開斷運行回路的正常電流，也能在規(guī)定時間內(nèi)關(guān)合、承載及開斷規(guī)定的過載電流（包括短路電流）的開關(guān)設(shè)備。一般來講對地電壓高于1kV的斷路器為高壓斷路器。</p><

2、;p>　　高壓斷路器也應(yīng)該能開斷空載長線的充電電流（容性電流）、空載變壓器的勵磁電流（感性小電流）等等。通常使用的斷路器分合頻度不大，不經(jīng)常承載、開斷和關(guān)合短路電流，但有些特殊斷路器也用于頻繁分合。</p><p>　　總的來說，為實現(xiàn)斷路器的作用，要求斷路器具備以下最基本的功能：</p><p>　　在關(guān)合狀態(tài)時為良好的導(dǎo)體，在長時間工作時各部位溫度和溫升低于最大允許發(fā)熱溫度和允許

3、溫升，能夠承受短路情況下熱的和機械的作用。</p><p>　　在開斷狀態(tài)時，具有良好的絕緣性能。在不同環(huán)境條件下，皆能承受對地同相以及不同相端子間的電壓。</p><p>　　在關(guān)合狀態(tài)的任一時刻，在盡可能短的時間內(nèi)，能夠開斷額定開斷電流及以下的各種故障電流。</p><p>　　在開斷狀態(tài)的任意時刻，在短時間內(nèi)能關(guān)合處于短路狀態(tài)下的電路。</p>

4、<p>　　在實際的生產(chǎn)運行中，存在著各種類型的開關(guān)設(shè)備，國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也對其進行了定義。</p><p>　　隔離開關(guān)（disconnector）：在分位時，觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開標(biāo)志；在合閘位置時，能承載正常線路條件下的電流及在規(guī)定時間內(nèi)異常條件（短路）下的電流的開關(guān)。</p><p>　　負荷開關(guān)（switch，load-breaking switch）：

5、能關(guān)合、開斷及承載運行線路正常電流（包括規(guī)定的過載電流），也能在規(guī)定的時間內(nèi)承載規(guī)定的異常電流（短路電流）的開關(guān)。</p><p>　　接地開關(guān)（earthing switch）：用于將回路接地的一種機械式開關(guān)裝置。在異常條件（短路）下，可在規(guī)定時間內(nèi)承載規(guī)定的異常電流。但在正常的回路條件下，不要求承載電流。</p><p>　　接觸器（contactor）：手動操作除外，只有一個休止位置

6、，能關(guān)合、承載及開斷正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關(guān)合裝置。</p><p>　　重合器（automatic circuit recloser）：能夠按照預(yù)定的順序，在導(dǎo)電回路中進行開斷和重合操作，并在其后自動復(fù)位、分閘閉鎖或合閘閉鎖的自具（不需要外加電源）控制保護功能的開關(guān)設(shè)備。</p><p>　　金屬封閉開關(guān)設(shè)備：開關(guān)柜（metal-enclosd switchgear）：除進出線

7、外，其余完全被接地金屬外殼封閉的開關(guān)設(shè)備。</p><p>　　組合電器（composite apparatus）：將兩種或兩種以上的高壓電器按電力系統(tǒng)主接線要求組成一個有機的整體而各電器仍保持原規(guī)定功能的裝置。</p><p>　　氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備；封閉式組合電器（gas insulated metal-enclosed switchgear，GIS）：至少有一部分采用高于大氣壓

8、的氣體作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開關(guān)設(shè)備。</p><p>　　高壓斷路器的分類和發(fā)展?fàn)顩r</p><p><b>　　1. 斷路器的分類</b></p><p>　　按斷路器滅弧原理來劃分，有油斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器、磁吹斷路器。</p><p>　　按照斷路器的用途來劃分，有發(fā)電機保護用斷路器、

9、線路用斷路器（包括輸電用斷路器和配電用斷路器）、供電用斷路器（一般為6.9kV~40.5 kV）、高壓直流斷路器（開斷直流回路）。</p><p>　　2. 斷路器的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　由于電力系統(tǒng)對輸變電的質(zhì)量和可靠性要求提高，對高壓開關(guān)設(shè)備的性能要求也越來越高，另一方面由于基礎(chǔ)理論，工藝水平，材料技術(shù)的不斷進步，使得高壓開關(guān)設(shè)備的技術(shù)有了長足的進步。目前，高壓開關(guān)設(shè)備正在向著

10、高壓大容量、自能化、小型化、組合化、智能化的方向發(fā)展。</p><p><b>　　高壓大容量斷路器。</b></p><p>　　目前隨著特高壓輸電系統(tǒng)工程的開展，500kV電壓等級系統(tǒng)的不斷發(fā)展，并且從技術(shù)經(jīng)濟性和可靠性角度的要求，都需要發(fā)展單元斷口、容量大、電壓高的斷路器。</p><p>　　斷路器滅弧的自能化。</p>

11、<p>　　自能式滅弧室最大限度的利用了電弧自身的能量，使滅弧室建立起氣吹熄弧所必需的操作功可降低為壓氣式的20%。由于自能式的斷路器的操作功大大減小，必將大大提高斷路器機械動作的可靠性。</p><p>　　自能式斷路器由于熄弧技術(shù)先進、操作功小、整體體積小、因而在126~252kV電壓等級應(yīng)用逐漸增多，大有取代壓氣式斷路器之勢。</p><p>　　高壓開關(guān)設(shè)備的小型化。&l

12、t;/p><p>　　高壓開關(guān)設(shè)備小型化的目的是為了減少占地空間、進一步與環(huán)境相協(xié)調(diào)和易于組合化。小型化有著重要的社會意義。</p><p>　　高壓開關(guān)設(shè)備的組合化。</p><p>　　高壓開關(guān)設(shè)備的組合化要求主要基于小型化技術(shù)，最重要的目的是可以實現(xiàn)體積小、具有成套性、可靠性高、少維護、易于安裝、抗嚴(yán)酷環(huán)境等。例如GIS，GIS幾乎囊括了大部分高壓電器和保護檢測電

13、器，使原來分立的電器功能成為一個整體概念，可以說目前GIS的設(shè)計生產(chǎn)水平成為高壓開關(guān)設(shè)備水平的代表。</p><p>　　高壓開關(guān)設(shè)備的智能化。</p><p>　　目前隨著光電互感器、數(shù)字化變電站理論的成熟和技術(shù)的發(fā)展，逐漸提出了電器智能化的要求，目前集中在斷路器智能化上的要求主要有：斷路器自身狀態(tài)的檢測和故障診斷；對電網(wǎng)故障的診斷和信息遠傳技術(shù)；自動重合閘的智能控制；同步操作技術(shù)等。&

14、lt;/p><p>　　高壓開關(guān)設(shè)備的高可靠性。</p><p>　　高壓開關(guān)設(shè)備的可靠性主要體現(xiàn)在兩方面，一方面為電氣可靠性，另一方面則是機械可靠性。就目前的技術(shù)條件來說，電氣可靠性已經(jīng)大大提高，困擾高壓電器整體水平的是機械可靠性問題。因為機械可靠性是和設(shè)計制造水平，材料技術(shù)息息相關(guān)的。提高機械可靠性是高壓電器發(fā)展的主要努力方向。</p><p>　　開關(guān)電弧理論與絕

15、緣介質(zhì)特性</p><p><b>　　電弧相關(guān)知識</b></p><p>　　開關(guān)設(shè)備使用觸頭分斷回路中的電流，在大氣環(huán)境中開斷電流，只要電壓超過12~20V，被開斷的電流超過0.25~1A，在觸頭的間隙（弧隙）中通常產(chǎn)生一團溫度極高、發(fā)出強光和能夠?qū)щ姷慕茍A柱形的氣體，這就是電弧。</p><p>　　電弧是由三個部分構(gòu)成的，陰極區(qū)域、

16、弧柱區(qū)域和陽極區(qū)域。電弧的陰極區(qū)域?qū)﹄娀〉陌l(fā)生和物理過程具有重要的意義，形成電弧放電的大部分電子是在陰極區(qū)產(chǎn)生或由陰極本身發(fā)射的。電弧放電時，實際上并不是整個陰極全部參加放電過程，陰極表面的放電只集中在一個很小的區(qū)域上。這個小區(qū)域稱為陰極斑點，它是一個非常集中，面積很小的光亮區(qū)域，其電流密度很大，是電弧放電中強大電子流的來源。同樣陽極表面也存在陽極斑點，它接受從弧柱中過來的電子?；≈怯筛邷亍⒂坞x了的氣體形成的充滿了帶電粒子的等離子體。

17、</p><p>　　SF6氣體的基本特性</p><p>　　近年來，SF6氣體作為斷路器的滅弧介質(zhì)得到了迅速的發(fā)展。SF6氣體本來是作為具有空氣數(shù)倍的絕緣強度的絕緣氣體為人們所熟悉。它的滅弧能力非常強，由導(dǎo)電電弧向絕緣體的變化速度非常快。因此在高壓斷路器中SF6氣體既作為滅弧介質(zhì)，也作為絕緣介質(zhì)。</p><p>　　純凈的SF6氣體是無色、無味、無毒和不可燃的

18、鹵素化合物氣體。純凈的SF6氣體是穩(wěn)定和無毒的介質(zhì)，但是高溫分解出來的低氟化物卻具有劇毒。盡管在溫度降低后大部分低氟化物也會復(fù)合，但是總會殘留一些，因此在生產(chǎn)檢修中要格外注意。</p><p>　　在20℃和0.1MPa時，其相對密度為6.135，即為空氣相對密度的5倍。在0.1MPa氣壓時，沸點為-60℃。到150℃為止，SF6為化學(xué)惰性，和高壓斷路器中常用的金屬等其他材料不發(fā)生化學(xué)作用。然而，在大功率電弧引起

19、的高溫下，它能分解和游離成各種不同的成分，主要為SF4和SF2，以及少量的S2、F2、S、F等，在有濕氣的時候?qū)ΣＡШ徒饘儆懈g作用。并且這些成分和蒸發(fā)的金屬結(jié)合成一種極細的金屬氟化物粉末，其電阻很高影響斷路器的電氣性能。因此斷路器的觸頭表面必須有自潔功能，以除去在接觸面上散布的這種金屬氟化物。</p><p><b>　　真空滅弧的基本特性</b></p><p>

20、　　在真空中熄滅電弧的研究很早就開始了。而真空滅弧室到20年代實際50年代才被迅速應(yīng)用，并且在電力系統(tǒng)中進行應(yīng)用。</p><p>　　在真空中開斷電流有很多優(yōu)點：①開斷時不需要外加氣體或者液體滅弧介質(zhì)，真空是不可燃的，也不會放出火焰或者氣體，無火災(zāi)或爆炸的危險；②觸頭的電氣壽命長；③有較大的開斷能力，開斷近區(qū)故障時不需要并聯(lián)電容器或電阻；④真空中介質(zhì)強度高，觸頭開距很小，需要的操作功也小。</p>

21、<p>　　真空中滅弧過程會出現(xiàn)一種特有的現(xiàn)象。對于工頻電流的電弧，在電弧電流接近自燃零點時，由于金屬蒸汽不足和電源電壓不夠高而會突然熄滅。熄滅后的真空間隙最終可以承受很高的電壓。從熄弧前的幾十伏電弧電壓到能承受近100kV的電壓（12mm真空間隙）需要一個過程，這個過程即為真空燃弧間隙介質(zhì)強度恢復(fù)過程。在恢復(fù)過程中，真空間隙能承受外加電壓的能力隨時間的變化規(guī)律即為該真空間隙介質(zhì)強度的恢復(fù)特性。熄弧后真空間隙在恢復(fù)電壓的作用

22、下有可能被擊穿而引起電弧的重燃。引起重燃的原因有：①燃弧和燃弧后電極放出過量的氣體②陰極表面吸附微小的絕緣物和金屬微粒等維持著較強的場致發(fā)射作用而重新形成陰極斑點③恢復(fù)電壓的電場強度超過500kV/cm以上產(chǎn)生場致?lián)舸茈娏鬟^零后間隙有殘余粒子碰撞繼續(xù)維持較高的游離密度。在恢復(fù)初期①②為重燃的主要原因，后期③④為主要原因。</p><p>　　高壓斷路器的性能參數(shù)</p><p><

23、b>　　電流的通過能力</b></p><p>　　斷路器在閉合的狀況下導(dǎo)電系統(tǒng)長期通過的電流，或在限定時間內(nèi)能夠安全通過的一定的負荷電流成為斷路器的額定電流。在通過這個一電流時，斷路器各部分的允許溫度不能超過國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)值。國家標(biāo)準(zhǔn)中給出的斷路器額定電流值為：200、400、630、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、100

24、00、12500、16000、20000（A）。</p><p>　　額定短時耐受電流又稱額定熱穩(wěn)定電流，是在規(guī)定的短時間T內(nèi)，斷路器閉合位置所能耐受的電流。在流過這一電流的時間內(nèi)，斷路器的溫升應(yīng)不超過規(guī)定的數(shù)值。我國規(guī)定的短時間為2s。短時電流的通過能力，主要決定于觸頭的溫升、熔焊、接觸面的劣化和承受電動力的強度。</p><p>　　額定峰值耐受電流即為額定動穩(wěn)定電流，是指斷路器在閉合

25、位置所能耐受的峰值電流，其值等于額定短路關(guān)合電流是其額定短路開斷電流交流分量有效值的2.5倍。在通過這一電流時，斷路器應(yīng)不受損壞而能繼續(xù)正常工作。 </p><p><b>　　開斷性能</b></p><p>　　開斷能力是斷路器最重要的性能之一。額定開斷電流也即額定短路開斷電流，標(biāo)志著高壓斷路器開斷短路故障的參數(shù)。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定斷路器的額定短路開斷電流是在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的

26、相應(yīng)的工頻及瞬態(tài)恢復(fù)電壓下，能夠開斷的最大短路電流。有兩個特征值表示：一是交流分量有效值，簡稱“額定短路電流”，二是直流分量百分數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若直流分量不超過20%，則額定短路開斷電流僅以交流分量有效值表征。</p><p><b>　　合閘能力和操作性能</b></p><p><b>　　合閘能力</b></p><p&g

27、t;　　額定短時耐受電流（熱穩(wěn)定電流）：</p><p>　　表示熱穩(wěn)定電流通過斷路器時，在規(guī)定的時間（1s、4s、5s或10s，我國國標(biāo)規(guī)定為4s）內(nèi)，溫度不超過規(guī)定的允許發(fā)熱溫度，且無觸頭熔焊或妨礙斷路器正常工作的導(dǎo)體退火，變形的現(xiàn)象。熱穩(wěn)定電流一般用多少秒內(nèi)允許通過的電流有效值來表示。且一般采用與額定開斷電流相等的數(shù)值。</p><p>　　額定峰值耐受電流（動穩(wěn)定電流或極限通過電流

28、）：</p><p>　　指斷路器的觸頭未分開之前或合閘時，允許通過短路電流的最大值。其值等于額定短路關(guān)合電流，是額定短路開斷電流交流分量有效值的2.5倍。短路電流的最大峰值一般出現(xiàn)在短路電流發(fā)生后電流波形的第一個周波內(nèi)。在通過此電流后，斷路器應(yīng)不受電動力的破壞且能繼續(xù)正常工作。極限通過電流決定于斷路器的導(dǎo)電部分和支持絕緣部分的機械強度，以及觸頭的結(jié)構(gòu)形式。極限通過電流表示斷路器對短路電流電動穩(wěn)定性。</p

29、><p><b>　　操作性能和動作時間</b></p><p>　　（1）分閘時間：從開關(guān)分閘操作起始瞬間（即接到分閘指令瞬間）起到所有極的觸頭都分離瞬間的時間間隔。</p><p>　?。?）燃弧時間：從首先分離極主回路觸頭剛脫離金屬接觸起，到各極中的電弧最終熄滅為止的時間間隔。</p><p>　?。?）合閘時間：處于

30、分閘狀態(tài)的斷路器，從接到合閘指令瞬間起到所有極的觸頭都接觸瞬間的時間間隔。</p><p>　　（4）分合時間（自動重合時）：重合操作時，從所有極的弧觸頭都分離瞬間起到首合極各弧觸頭都重新接觸瞬間的時間間隔。 </p><p>　?。?）合分時間（金屬短接時間）：合操作中，從首合極各觸頭都接觸瞬間起到隨后的分操作時所有極中弧觸頭都分離瞬間的時間間隔。</p><p>

31、;　　（6）合（分）閘同期性：開關(guān)合（分）時各極間及（或）同一極各斷口間的觸頭接觸（分離）瞬間的最大時間間隔。</p><p>　?。?）合閘彈跳時間：指對于真空斷路器在合閘過程中，動、靜觸頭在接觸瞬間發(fā)生的短暫、多次的合分過程所需的時間。</p><p>　　圖1-1-1 斷路器分閘時間</p><p>　　圖 1-1-2 斷路器合閘時間</p>&

32、lt;p>　　圖1-1-3 斷路器自動重合閘時間（Ｏ－ｔ－ＣＯ）</p><p><b>　　機械壽命</b></p><p>　　由于開關(guān)設(shè)備屬于變電設(shè)備中唯一的機械運動為主的設(shè)備，因此其機械壽命的參數(shù)顯得尤為重要，我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在常溫下應(yīng)能正常連續(xù)進行3000次操作。</p><p>　　但是由于斷路器不僅僅正常操作，在實際情況中，經(jīng)

33、常需要開斷故障電流，因此對斷路器還應(yīng)有電壽命的要求，一般對220SF6斷路器開斷額定短路電流次數(shù)的要求為20次。</p><p>　　第二章、高壓SF6斷路器</p><p>　　第一節(jié)、SF6高壓斷路器的特點和發(fā)展歷程</p><p>　　SF6高壓斷路器是采用高絕緣性能的SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)的新型氣吹斷路器。斷路器可以按結(jié)構(gòu)分為磁柱式（P· G

34、CB）和罐式（T· GCB）兩種，按安裝位置分為戶內(nèi)和戶外兩種。</p><p>　　SF6高壓斷路器的主要優(yōu)點有：</p><p>　　滅弧能力強，介質(zhì)強度高，單斷口的電壓可以做得很高，因此與少油和空氣斷路器相比，在同一額定電壓等級下，SF6斷路器所用的串聯(lián)單元數(shù)較少。</p><p>　　介質(zhì)恢復(fù)速度特別快，因此開斷近區(qū)故障的性能特別好，通常不加并聯(lián)電

35、容即能可靠地切斷各種故障而不產(chǎn)生過電壓。</p><p>　　由于SF6氣體的電弧分解物中不含有碳等影響絕緣能力的物質(zhì)，在嚴(yán)格控制水分的情況下分解物又沒有腐蝕性，再加上觸頭在SF6氣體中的燒損極輕微，因此SF6斷路器允許開斷的次數(shù)多，檢修周期長。</p><p>　　鑒于SF6斷路器的優(yōu)秀特性，使其受到重視，自20世紀(jì)50年代第一臺SF6斷路器誕生之后，發(fā)展速度很快。最初的斷路器和普通的充

36、氣式空氣斷路器的原理是一樣的，高壓力區(qū)氣壓為1.5MPa，低壓區(qū)為0.3 MPa。開斷時，氣流由高壓區(qū)向低壓區(qū)流動從而實現(xiàn)熄弧，故此種開關(guān)也稱雙壓式斷路器。雙壓氣式斷路器結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且容量低，經(jīng)過研究和改進，逐漸利用開斷過程中壓縮氣體的方式，取消了壓縮機，改成單壓氣式斷路器。60年代以后，單壓氣式斷路器進入高速發(fā)展時期，主要改進的方面為氣流設(shè)計和優(yōu)化壓縮氣體容積上。</p><p>　　單壓氣式斷路器按照滅弧結(jié)構(gòu)分

37、成定開距式斷路器和變開距式斷路器，定開距能開斷較高的電流，而變開距式則有斷口電壓高的優(yōu)勢。目前，這兩種型式的斷路器都有了很大的發(fā)展，開斷電流從20kV增大到63kV；開斷電流從最初的72kV提高到360kV、420kV及目前最高的550kV。</p><p>　　到了20世紀(jì)80年代后期至90年代，人們提出了一種嶄新的滅弧原理，即自能吹弧原理。這種原理利用電弧本身能量熄滅電弧本身，不需要操動機構(gòu)提供很大的能量，簡

38、化了結(jié)構(gòu)，減少了操動功。</p><p>　　SF6斷路器的外形結(jié)構(gòu)可以分為絕緣子支柱式（圖2-1）和落地罐式（圖2-2）兩大類。</p><p>　　第二節(jié)、SF6斷路器滅弧原理及結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　雙壓氣式滅弧室</b></p><p>　　雙壓式滅弧室有高壓和低壓兩個氣壓系統(tǒng)，滅弧時，噴口打開，高壓S

39、F6氣體經(jīng)過噴口吹響低壓系統(tǒng)，與電弧發(fā)生能量交換使電弧熄滅。圖2-3為雙壓式滅弧室結(jié)構(gòu)示例。如圖所示，當(dāng)觸頭閉合，靜觸頭只和動觸頭周圍接觸，定弧極處于靜觸頭一側(cè)的中間部分。通過噴口和吹弧屏罩的作用控制電弧的位置和高壓SF6氣體的流動方向。</p><p>　　圖1-2-3 雙壓式SF6滅弧室結(jié)構(gòu)示例</p><p>　　1 動觸頭的橫擔(dān) 2 動觸頭側(cè)面上孔 3 絕緣支持棒</p&

40、gt;<p>　　4 定弧極 5 靜觸頭的載流觸指 6 滅弧室</p><p>　　7 吹弧屏罩 8 中間觸頭 9 絕緣操作棒</p><p>　　動觸頭為中空的噴口形狀，動觸頭側(cè)面有孔，使熱的SF6氣體從高壓區(qū)流向低壓區(qū)。</p><p>　　分閘過程中，動觸頭和靜出頭分離的瞬間，靜觸頭的定弧極和動觸頭的內(nèi)壁先分離，也就最早產(chǎn)生電弧，這時，

41、通向高壓氣室的閥已經(jīng)打開，SF6氣體從高氣壓區(qū)順著箭頭的方向流動，通過噴口和吹弧屏罩的作用，按著一定的方向流動，最后電話在SF6氣吹的作用下熄滅。</p><p>　　雙壓式實現(xiàn)的必要條件是有一臺在密封循環(huán)中的氣體壓縮機，從而提供高壓的SF6氣體，這使得雙壓式SF6斷路器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴。</p><p><b>　　單壓式SF6斷路器</b></p>

42、<p>　　因為壓縮機的存在，導(dǎo)致斷路器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價很高，所以人們通過研究，利用開斷過程中壓縮SF6氣體的方式，取消了壓縮機，簡化了結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)就成為單壓氣式SF6斷路器。</p><p>　　單壓氣式斷路器只有一個氣壓系統(tǒng)，動觸頭部分帶有壓氣裝置，在分閘過程中，使活塞汽缸相對運動，造成短時間的氣壓升高，產(chǎn)生吹弧作用，從而熄滅電弧。</p><p>　　單壓氣式SF6斷路

43、器滅弧室分為變開距式和定開距式兩種。</p><p>　　圖1-2-4壓氣式變開距單向吹弧滅弧室工作原理</p><p>　　1 靜觸頭 2 絕緣噴口 3 動觸頭 4 壓氣缸 5 活塞</p><p><b>　　1． 變開距 </b></p><p>　　圖2-4即為變開距式滅弧室，如圖2-5所示，活塞是固定不動的

44、。分閘時，操動機構(gòu)通過連桿帶動動觸頭、噴口、壓氣缸運動，活塞對壓氣缸內(nèi)的氣體進行壓縮，使氣體壓力升高，當(dāng)動觸頭進一步的動作，噴口打開進入氣吹階段，氣體在壓氣缸的作用下吹向電弧，產(chǎn)生能量交換使電弧熄滅。這個過程中，要求動靜觸頭分開到噴口打開有一段距離，稱為超行程，因此壓氣式的SF6斷路器分閘時間要比其他斷路器稍長。</p><p>　　更進一步的氣吹方式為雙向氣吹式，這種滅弧結(jié)構(gòu)主氣流流過大直徑的絕緣噴口，支氣流流

45、過兩個空心觸頭。這種結(jié)構(gòu)限制了絕緣材料進入絕緣噴口，提高了開斷容量，和單向吹弧方式相比，能提高開斷電流20%以上。</p><p>　　圖1-2-5 壓氣式變開距雙向吹弧滅弧室工作原理</p><p>　　a）合閘位置 b）開始氣吹階段 c）雙向吹弧階段</p><p><b>　　2 .定開距</b></p><p&

46、gt;　　在定開距滅弧室中（圖2-6），電弧最后被引到兩個固定開距的觸頭上燃燒，然后通過氣吹熄滅。a中所示為合閘位置，當(dāng)分閘時，操動機構(gòu)帶動動觸頭和壓氣缸運動，在活塞和壓氣缸之間的SF6氣體被壓縮，產(chǎn)生高氣壓。當(dāng)動觸頭脫離左邊的帶噴口的空心觸頭后，產(chǎn)生電弧，電弧被吸引到兩個噴口之間燃燒，并且被SF6氣體熄滅。</p><p>　　圖 1-2-6壓氣式定開距滅弧室的工作原理</p><p>

47、　　a）合閘位置 b）滅弧 c）分閘位置</p><p>　　1 壓氣缸 2 動觸頭 3 帶噴嘴的空心觸頭 4 活塞</p><p>　　自能吹弧式SF6斷路器 </p><p>　　自能式滅弧原理即是最大限度的利用電弧能量，加熱膨脹室或者壓氣室中SF6氣體建立高氣壓，形成壓差，通過高壓力SF6氣體膨脹，在噴口處形成高速氣流，與電弧發(fā)生強烈的能量交

48、換，在電流過零時，熄滅電弧。</p><p>　　由于利用電弧能量，使得不需要操動機構(gòu)提供很大的操作功，同時氣體的氣壓是電弧建立的，所以在分閘中不需要很高的分閘速度，也減少了對操作機構(gòu)做功的要求。這樣做可以減少操動機構(gòu)的操作功減低為單壓式的25%~30%。</p><p>　　目前的SF6高壓斷路器大多采用混合式滅弧原理，即用膨脹＋助吹或者壓氣＋助吹式，這樣做能提高滅弧效能和斷路器性能。&

49、lt;/p><p>　　圖2-7中是自能式SF6斷路器開斷過程示意圖，這種斷路器是以電弧本身的能量為主的熱膨脹＋助吹SF6斷路器。</p><p>　　圖 1-2-7熱膨脹＋助吹SF6斷路器開斷過程</p><p>　　a） 合閘位置 b）開斷短路電流 c）開斷小電流 d） 分閘位置</p><p>　　1 靜弧觸頭 2 絕緣噴口 3 靜觸頭

50、4 動弧觸頭 5 動主觸頭</p><p>　　6 熱膨脹室 7 主觸頭 8、11 閥門 9 輔助壓力室 10 汽缸 </p><p>　　當(dāng)開斷大電流時，觸頭分開產(chǎn)生電弧，電弧加熱周圍的氣體，被電弧加熱的氣體通過氣孔進入膨脹室，熱氣體與膨脹室中原有的冷氣體混合，形成高壓力低溫氣體，當(dāng)噴口打開時，高壓氣體吹至噴口，與電弧發(fā)生強烈的能量交換，當(dāng)電流經(jīng)過過零點時熄滅電弧。在這個過程中，

51、由于開斷電流產(chǎn)生的電弧足以提高膨脹室的壓力，所以整個過程中，膨脹室和輔助壓氣室之間的上逆止閥是關(guān)閉的，而輔助氣室的下逆止閥一直打開，輔助氣室不起作用。</p><p>　　當(dāng)開斷小電流時，產(chǎn)生的電弧不足以提供滅弧所需的壓力，因此在動觸頭系統(tǒng)相對于固定活塞移動時，在輔助氣室形成壓力。受膨脹室和輔助室內(nèi)氣體壓力的作用，輔助室的閥門動作，當(dāng)膨脹室內(nèi)的壓力小于輔助室的時候，逆止閥打開，形成熄滅小電流電弧的助吹，從而增強熄

52、滅小電流電弧的能力。</p><p>　　第三節(jié)、 高壓斷路器的操動機構(gòu)</p><p>　　操動機構(gòu)是高壓斷路器的重要組成部分。斷路器的操動機構(gòu)由儲能單元、控制單元和力傳遞單元組成。</p><p><b>　　對操動機構(gòu)的要求</b></p><p><b>　　1 合閘</b></p&g

53、t;<p>　　當(dāng)斷路器關(guān)合工作電流時，相對容易，但是在故障狀態(tài)下，需要關(guān)合的回路中有上萬安培的電流時，斷路器的導(dǎo)電回路會承受數(shù)千牛頓以上的電動力，這時候需要操動機構(gòu)所做的功非常大。</p><p><b>　　2 保持合閘</b></p><p>　　操動機構(gòu)中需要有保持合閘的部分使得斷路器在合閘命令和操作力消失后斷路器能保持在合閘位置，提供足夠的保持

54、力是這部分需要承擔(dān)的任務(wù)，否則就會出現(xiàn)回路發(fā)熱等危險情況。</p><p><b>　　3 分閘 </b></p><p>　　操動機構(gòu)的分閘操作應(yīng)能滿足斷路器分閘時間和分閘速度的要求。</p><p><b>　　彈簧操動機構(gòu)</b></p><p>　　彈簧機構(gòu)以彈簧作為儲能元件，彈簧儲能借助電

55、動機通過減速裝置完成，并且經(jīng)過鎖扣系統(tǒng)保持在儲能狀態(tài)。開斷時，鎖扣借助磁力脫扣彈簧釋放能量，經(jīng)過機械傳遞單元驅(qū)動觸頭運動。</p><p>　　彈簧操動機構(gòu)工作原理為：電動機通過減速裝置和儲能機構(gòu)的動作，使合閘彈簧儲能，儲能完畢以后通過合閘閉鎖裝置使彈簧保持在儲能狀態(tài)，然后切斷電動機電源。當(dāng)接收到合閘信號時，將釋放脫扣器閉鎖合閘裝置，使彈簧能量釋放。這部分能量一部分通過傳動機構(gòu)使斷路器合閘，另一部分能量通過傳動機

56、構(gòu)使分閘彈簧儲能，為分閘操作進行準(zhǔn)備。另外當(dāng)合閘過程結(jié)束，電動機會立即接通電源，通過儲能機構(gòu)使合閘彈簧重新儲能，準(zhǔn)備下一次合閘。當(dāng)接收到分閘信號時，脫扣裝置釋放分閘彈簧能量，使觸頭分開。</p><p>　　圖1-2-8 彈簧操動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　a）分閘位置（分合閘彈簧均未儲能）b）分閘位置（合閘彈簧已儲能）</p><p>　　c）合閘位置（分

57、閘彈簧儲能，合閘彈簧未儲能）</p><p>　　d）合閘位置（分合閘彈簧均已儲能）</p><p>　　1 合閘保持摯子 2 分閘觸發(fā)器 3 分閘電磁鐵 4 合閘觸發(fā)器 5 合閘電磁鐵</p><p>　　6 分閘保持摯子 7 合閘彈簧 8 油緩沖器 9 分閘彈簧 10 凸輪 11 棘輪</p><p>　　12 拐臂 13 棘爪輪 14

58、 棘爪 15 主軸 16 滾輪</p><p>　　彈簧操動機構(gòu)動作時間不受天氣變化影響和電壓變化影響，保證了合閘的可靠性，工作穩(wěn)定，合閘速度較快，同時操動機構(gòu)對電源的要求不高。</p><p><b>　　氣動機構(gòu)</b></p><p>　　氣動操動機構(gòu)利用壓縮空氣作為能源產(chǎn)生推力，從而進行操作。因為利用壓縮空氣作為能源，所以氣動機構(gòu)不需要

59、大功率的直流電源。</p><p>　　圖1-2-9 氣動操動機構(gòu)原理圖</p><p>　　a） 合閘位置 b）分閘位置</p><p>　　1 差動活塞 2 工作缸 3 控制閥 4 管道 </p><p>　　5 差動活塞受壓面1 6差動活塞受壓面2</p><p>　　7 管道 8

60、 壓縮空氣入口</p><p>　　如圖2-9所示，分合閘操作主要由控制閥3來完成。分閘時，控制閥使壓縮空氣經(jīng)過管道7進入差動活塞1上方，由于差動活塞受壓面6大于壓面5，因此活塞向下運動，帶動斷路器操作桿，完成分閘操作并保持在分閘位置。合閘時，通過閥門3向外排至大氣，壓力下降，于是差動活塞受壓面5在壓縮空氣推動下向上運動，完成斷路器合閘操作。</p><p>　　氣動機構(gòu)中壓縮空氣的質(zhì)量對

61、操動機構(gòu)工作的可靠性有著重要的影響。壓縮空氣應(yīng)該干燥，否則潮氣太重會使活塞和汽缸表面生銹，妨礙正常工作。</p><p><b>　　液壓操動機構(gòu)</b></p><p>　　液壓操動機構(gòu)是用液壓油作為能源來進行操作的機構(gòu)。</p><p>　　圖1-2-10 液壓機構(gòu)原理示意圖</p><p>　　1 儲能缸 2 操作

62、缸 3 活塞桿 4 主閥 5 合閘電磁鐵 6 分閘電磁鐵 </p><p>　　7 油箱 8 油泵 9 電機 10 過濾器 11 輔助開關(guān)</p><p>　　如圖2-10，合閘時液壓閥通過電磁方式開啟，液壓儲能缸的壓強作用在兩側(cè)表面積不同的活塞桿，操作桿被活塞表面積較大的力所推動，經(jīng)過傳動機構(gòu)進行合閘。操動機構(gòu)要求在壓力發(fā)生下降時斷路器仍能保持合閘位置。分閘時，液壓閥釋放活塞表面積較大的

63、壓強，將活塞移動到開斷位置。</p><p>　　第三節(jié)、高壓組合電器</p><p>　　組合電器一般是將高壓斷路器、負荷開關(guān)、熔斷器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、避雷器等電器設(shè)備組合在一起，還有電壓互感器、電流互感器以及控制、測量、保護等裝置組合成組合電器。組合電器的最根本好處是減小設(shè)備的占地面積，提高設(shè)備運行的可靠性。</p><p>　　高壓組合電器一般有封閉式組合

64、電器（GIS）、絕緣金屬封閉式組合電器（C- GIS）（充氣柜）以及發(fā)展迅速的戶外緊湊型組合式開關(guān)設(shè)備。</p><p>　　一、SF6封閉式組合電器（GIS）的發(fā)展方向和技術(shù)問題</p><p>　　封閉式組合電器（GIS）是20世紀(jì)60年代中期才出現(xiàn)的一種新型電器裝置。是在SF6斷路器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。GIS是將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器和連接母線等封閉在金屬

65、殼體內(nèi)，充以有優(yōu)異絕緣性能和滅弧性能的SF6氣體，作為相間和對地的絕緣。由于GIS既封閉又組合，所以占地面積小，占用空間少，不受外界環(huán)境條件的影響，不產(chǎn)生噪聲和無線電干擾，運行安全且維護工作量少，因而得到大力發(fā)展。一般情況下GIS的占地面積僅為敞開式布置的10%一下甚至更小，占用空間也更小。</p><p><b>　　GIS的結(jié)構(gòu)特點</b></p><p>　　G

66、IS有單相封閉式和三相封閉式（三相共筒式）兩種不同結(jié)構(gòu)。</p><p>　　早期的GIS是單相封閉式，各種高壓電器的每一相放在各自獨立的接地圓筒形外殼中，運行中不會出現(xiàn)相間短路故障，并且?guī)щ姴糠蛛妶龇植季鶆?。但是分筒式的結(jié)構(gòu)鋼外殼中感應(yīng)電流引起的損耗大，外殼數(shù)量以及密封面大，增加了漏氣的可能性。同時隨著電壓的升高占地面積也會增大。</p><p>　　圖1-3-1三相母線共筒式排列結(jié)構(gòu)示

67、意圖</p><p>　　1-屏蔽罩 2-蓋 3-母線 4-外殼 5-絕緣體</p><p>　　三相共筒式（圖3-1）就是將主回路元件的三相裝在公共的接地外殼內(nèi)，通過環(huán)氧樹脂澆注絕緣子支撐和隔離。這種GIS結(jié)構(gòu)緊湊，與單相封閉式GIS相比一般可縮小占地面積40%以上。由于外殼數(shù)量少，可以大大節(jié)省材料，同時密封點數(shù)少所以漏氣故障率就低。此外還可以減少渦流損耗和現(xiàn)場安裝維修的工作量。三相共筒

68、式的缺點是內(nèi)部電場不均勻，相間影響大，易出現(xiàn)相間短路。目前三相共筒式已能做到363kV全三相共筒化，500kV等級做到母線三相共筒化。</p><p>　　圖1-3-2 252kV三相共筒式GIS結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　GIS高電壓、大容量小型化</p><p>　　GIS從問世以來一直向著高電壓大容量和小型化的方向發(fā)展。斷路器是GIS中最重要的組成部分。目前3

69、63kV和550kV單斷口的斷路器已經(jīng)研制成功，大大縮小了GIS的體積。在126kV~252kV電壓等級上開發(fā)出了配彈簧操動機構(gòu)的自能式小型化的SF6斷路器，也使得GIS的體積大大減小。</p><p>　　高性能氧化鋅（ZnO）避雷器的使用降低了雷電沖擊絕緣水平，大大減小了絕緣尺寸和GIS尺寸。另外目前許多GIS中使用了三工位的隔離開關(guān)，即關(guān)合、隔離和接地由一個開關(guān)完成。還有環(huán)氧樹脂澆注技術(shù)的進步使得澆注大型絕

70、緣筒成為可能。</p><p>　　GIS設(shè)備需要考慮的其他因素</p><p><b>　　金屬異物 </b></p><p>　　試驗表明，當(dāng)存在金屬異物時，如果使外電壓上升，則金屬異物首先在外殼上立起來，不久浮起；如果進一步是電壓升高，則金屬異物浮起的高度增加，最終在高壓導(dǎo)體和外殼之間來回移動，當(dāng)電壓繼續(xù)升高時就會發(fā)展為閃絡(luò)。</

71、p><p><b>　　水分影響</b></p><p>　　SF6氣體內(nèi)含有水分的主要原因有：新氣體中含有水分；安裝過程中進入水分。當(dāng)SF6中混入的水分為氣態(tài)存在的時候，對絕緣性能幾乎沒有什么影響，如果SF6氣體中存在固體絕緣件，當(dāng)水分附著在絕緣件表面，沿面絕緣特性就會受到影響。同時水分對SF6氣體的分解生成物也有影響。分解氣體及水分含量達到一定量以上，則會使絕緣性能降

72、低。</p><p><b>　　GIS的發(fā)展方向</b></p><p><b>　　復(fù)合化 </b></p><p>　　GIS向著更加小型化的方向發(fā)展，復(fù)合化的主要措施有：將電纜終端、電壓互感器、避雷器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)置于一個罐內(nèi)，以減少充氣罐的數(shù)目，從而大大縮小體積。</p><p>&

73、lt;b>　　二次智能化</b></p><p>　　現(xiàn)代高壓SF6斷路器和GIS發(fā)展的一個顯著特征是二次系統(tǒng)現(xiàn)代化，即由傳統(tǒng)的機電系統(tǒng)向以計算機為中心的現(xiàn)代智能化系統(tǒng)發(fā)展。利用的新的傳感器技術(shù)采集信息，用光纖傳輸信息，用計算機處理信息，監(jiān)視斷路器和GIS運行狀態(tài)，實現(xiàn)狀態(tài)檢修，這樣做可以大大的提高運行可靠性，同時大大節(jié)省檢修費用，帶來巨大的經(jīng)濟技術(shù)效益。</p><p>

74、;　　第五節(jié)、真空斷路器結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)</p><p>　　真空斷路器的技術(shù)特點</p><p>　　真空滅弧室是真空斷路器中的一個重要部件。由于真空間隙的絕緣強度很高，開斷后介質(zhì)恢復(fù)速度快，因此滅弧室觸頭開距很小，利用金屬波紋管與操動機構(gòu)連接操作。</p><p>　　圖1-4-1 真空滅弧室結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　

75、　外殼</b></p><p>　　外殼用來密封真空滅弧室，不僅要容納和支持真空滅弧室內(nèi)的種種零件，而且當(dāng)動、靜觸頭在開斷位置時起絕緣作用。因此對外殼首先要求氣密性好，不能有漏孔存在，其次要有一定的機械強度和絕緣性能。</p><p><b>　　波紋管</b></p><p>　　金屬波紋管被普遍用作動觸頭運動的真空密封。波紋管的

76、一端固定，連在滅弧室的一個端面上，另一端運動，連至動觸頭的導(dǎo)桿上。常用的波紋管有液壓成型式和焊接式。波紋管的伸縮量決定了觸頭開距的大小，壽命決定了開關(guān)開斷的次數(shù)，目前真空斷路器的機械壽命一般在幾萬次以上。</p><p>　　a）液壓成型 b）膜片焊接</p><p>　　圖 1-4-2 真空滅弧室波紋管</p><p><b>　　屏蔽

77、罩</b></p><p>　　在觸頭周圍設(shè)置屏蔽罩，可以擋住電弧生成物的去路，防止絕緣外殼因為電弧生成物的污染而導(dǎo)致的絕緣強度的降低和絕緣破壞。</p><p>　　屏蔽罩結(jié)構(gòu)一般分為兩種：一種為內(nèi)屏蔽罩，外殼承擔(dān)兩端之間的絕緣；另外一種為外屏蔽罩，屏蔽罩成為真空殼體的一個主要部分，兩端的陶瓷（或玻殼）承擔(dān)絕緣。在真空滅弧室的設(shè)計中，屏蔽罩的結(jié)構(gòu)形狀和表面狀態(tài)對絕緣性能影響很

78、大。</p><p><b>　　觸頭</b></p><p>　　觸頭是真空滅弧室內(nèi)最為重要的元件，真空滅弧室的開斷能力和電氣壽命主要由觸頭決定。目前真空開關(guān)的觸頭接觸方式為對接式。</p><p>　　真空滅弧室的開斷能力主要和觸頭的結(jié)構(gòu)有關(guān)，真空觸頭主要有三種型式：平板觸頭，橫磁場觸頭，縱磁場觸頭。</p><p>

79、;　　a）平板觸頭 b）杯狀橫磁場觸頭 c）螺旋橫磁場觸頭</p><p>　　d）縱磁場觸頭1 e）縱磁場觸頭2</p><p>　　圖 1-4-3 真空斷路器觸頭型式</p><p><b>　　平板觸頭 </b></p><p>　　最初的真空滅弧室采用簡單的平板觸頭。要增大開斷電流，就得增大觸頭面積，當(dāng)觸

80、頭面積較小的時候，其極限開斷電流和直徑幾乎呈線性關(guān)系，但是當(dāng)觸頭直徑大于50mm后，直徑的增加，極限開斷電流就很少增加了。當(dāng)電流超過10kA時，真空電弧聚集，并聚集在局部地區(qū)，隨著電弧溫度的增加，產(chǎn)生嚴(yán)重的熔焊點，失去了開斷電流的能力。所以平板電流一般用于8000A以下。</p><p><b>　　橫磁場觸頭 </b></p><p>　　為了防止觸頭局部熔焊，利用

81、電弧沿特殊路徑流過觸頭產(chǎn)生橫磁場而驅(qū)動電弧在觸頭表面上運動。橫磁場觸頭通常為杯狀橫磁場觸頭和螺旋橫磁場觸頭。</p><p><b>　　縱磁場觸頭 </b></p><p>　　縱磁場觸頭沿正極性真空弧柱的軸向施加一磁場，使其熄滅更加強烈。目前縱磁場觸頭在實驗室中能做到200kA，并且仍有可能進一步發(fā)展。</p><p><b>　

82、　觸頭材料 </b></p><p>　　現(xiàn)在真空斷路器的觸頭材料一般為CuCr。由于真空斷路器一直被過電壓問題困擾，目前國外大力研究低過電壓觸頭材料來限制過電壓。比如以銀為主的銅銀硒低過電壓觸頭材料，在CuCr觸頭中添加高蒸汽材料以及用銅鉻-α多元材料等。但是由于CuCr觸頭將截流值成功的限制在3~5A，故一般情況下不采用限制過電壓的措施。</p><p>　　四真空斷路器的

83、整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　真空斷路器外絕緣分為空氣絕緣和復(fù)合絕緣兩種，空氣外絕緣斷路器結(jié)構(gòu)簡單，造價低。復(fù)合絕緣產(chǎn)品采用的是整體固封環(huán)氧樹脂工藝，由于環(huán)氧樹脂具有許多良好的特性，如良好的加工工藝，良好的絕緣性能以及非常高的耐壓強度和機械強度，因此可以大大提高真空斷路器的絕緣強度。減少相間絕緣距離，可以使斷路器體積大大減小。</p><p>　　另外真空斷路器的整體結(jié)構(gòu)有組合式和一體化式

84、，組合式的斷路器操動機構(gòu)是獨立的，有利于加工配套。一體化式布置斷路器為目前的使用較多的型式，比如VS1型斷路器，這種斷路器操動機構(gòu)為斷路器的固有組成部分，一體化成型，這樣的設(shè)計減少了中間的傳動環(huán)節(jié)，使結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。同時這樣的設(shè)計也能使用戶不經(jīng)過調(diào)試而直接投入使用。</p><p>　　圖1-4-4 VS1型戶內(nèi)真空斷路器總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　1 上出線座 2 上支架 3 真

85、空滅弧室 4 絕緣筒 5 下出線座</p><p>　　6 下支架 7 絕緣拉桿（內(nèi)加觸頭簧） 8 傳動拐臂 9 分閘彈簧</p><p>　　10 傳動連板 11 主軸傳動拐臂 12 分閘保持掣子 13 連板</p><p>　　14 分閘脫口器 15 手動分閘頂桿 16 凸輪 17 分合指示牌連桿</p><p>　　

86、圖1-4-5 VS1彈簧操動機構(gòu)</p><p>　　1 儲能到位切換用微動開關(guān) 2 銷 3 限位桿</p><p>　　4 滑塊 5 拐臂 6 儲能傳動輪 7 儲能軸</p><p>　　8 滾輪 9 儲能保持掣子 10 合閘彈簧</p><p>　　11 手動儲能蝸桿 12 合閘電磁鐵 13 手動儲能

87、傳動蝸輪</p><p>　　14 電機傳動鏈輪 15 電機輸出軸 16 儲能電機 17 聯(lián)鎖傳動彎板</p><p>　　18 傳動鏈條 19 儲能保持軸 20 閉鎖電磁鐵 21 拐臂 22 凸輪 </p><p>　　23 儲能傳動鏈輪 24 邊板 25 儲能指示牌 </p><p>　　圖1-4-6

88、 在開啟位置下的彈簧機構(gòu)示意圖</p><p>　　六 永磁機構(gòu)真空斷路器簡介</p><p>　　和傳統(tǒng)的斷路器操動機構(gòu)相比，永磁機構(gòu)采用了一種全新的工作原理和結(jié)構(gòu)、工作時主要運動部件只有一個，無需機械脫扣、鎖扣裝置，故障發(fā)生情況少，可靠性較高。</p><p>　　永磁機構(gòu)的合閘都是采用電磁操動。按照機構(gòu)在分閘操作時的不同可以分為電磁操動（也即俗稱的雙穩(wěn)態(tài)）和彈

89、簧機構(gòu)（也就是單穩(wěn)態(tài)）兩種型式。從線圈數(shù)目上分為單線圈和雙線圈兩種（圖4-7），從外形上可以分為方形機構(gòu)和圓形機構(gòu)。</p><p>　　方形電磁鐵 圓形電磁鐵</p><p>　　圖1- 4-7兩種形狀電磁鐵和永磁機構(gòu)縱向剖面圖</p><p>　　1 靜鐵心 2 動鐵心 3、4 永磁體 5分閘線圈 </p><p>　　

90、6 合閘線圈 7 驅(qū)動桿</p><p>　　永磁機構(gòu)的特點和技術(shù)先進性</p><p>　　1、永磁機構(gòu)最大的特點就是工作時主要運動部件只有一個，無需機械脫扣、鎖扣裝置，結(jié)構(gòu)簡單。從而使永磁機構(gòu)的使用壽命非常長，能做到10萬次以上甚至更高。另外因為沒有機械脫扣、鎖扣裝置，高速運動部件少，使得永磁機構(gòu)發(fā)生故障的幾率非常小，機械可靠性非常高。</p><p>　　2、

91、在操作動力方面，永磁機構(gòu)可以采用儲能電容或者電池進行供電，和彈簧機構(gòu)一樣可用小功率電源進行驅(qū)動。</p><p>　　3、目前釹鐵硼永磁體產(chǎn)生的磁場很強，永磁機構(gòu)能夠提供非常大的吸合力，使真空開關(guān)觸頭的壓力更大。</p><p>　　第六節(jié)、隔離開關(guān)設(shè)備</p><p>　　一 隔離開關(guān)設(shè)備功能和型式</p><p>　　裝設(shè)隔離開關(guān)的最大

92、目的是為了確實可靠地隔離電源。要求隔離開關(guān)在分斷狀態(tài)下應(yīng)有明顯可見的斷口。在關(guān)合狀態(tài)下，導(dǎo)電系統(tǒng)中可以通過正常的工作電流和故障下的短路電流。</p><p><b>　　隔離開關(guān)實現(xiàn)的功能</b></p><p>　　隔離開關(guān)在分閘后應(yīng)建立可靠的絕緣間隙，將被檢修線路和設(shè)備與電源隔開。隔離開關(guān)在任何狀態(tài)下都不能被擊穿，因此它的斷口耐壓一般比其對地絕緣的耐壓高出10%~

93、15%。</p><p>　　根據(jù)運行需要變換母線接線方式。</p><p>　　可以用隔離開關(guān)開斷或者關(guān)合一定長線路的充電電流和一定容量空載變壓器的勵磁電流。</p><p>　　某些分斷速度較快的隔離開關(guān)與接地開關(guān)配合的話，可以在某些終端變電站代替斷路器使用（系統(tǒng)內(nèi)基本沒有這種現(xiàn)象）</p><p><b>　　隔離開關(guān)的型式&

94、lt;/b></p><p>　　隔離開關(guān)一般分為戶內(nèi)隔離開關(guān)和戶外隔離開關(guān)。戶外隔離開關(guān)因為觸頭，機構(gòu)都暴露在空氣中，要應(yīng)付例如覆冰，銹蝕，所以要求也相應(yīng)提高。</p><p>　　∏雙柱式隔離開關(guān)（圖5-1），它的轉(zhuǎn)臂也即主刀閘固定在絕緣瓷柱頂端的活動出線上。這種開關(guān)不占上部空間，但相間距離要求比較大。</p><p>　　三柱式隔離開關(guān)（圖5-2），與雙

95、柱式隔離開關(guān)相比相間間距要求小。兩端的絕緣支柱固定在支架上，中間的絕緣瓷瓶安裝在轉(zhuǎn)軸上。</p><p>　　圖1-5-1 雙柱式隔離開關(guān) 圖1-5-2三柱式隔離開關(guān) </p><p>　　1 軸承座 2支架 3 絕緣 1 轉(zhuǎn)動軸 2 支架 3 固定絕緣瓶</p><p>　　4 轉(zhuǎn)動頭 5 轉(zhuǎn)臂 （閘刀） 4 轉(zhuǎn)動絕緣

96、瓷柱 5 刀閘轉(zhuǎn)臂</p><p>　　6 高壓出線座 7 操作機構(gòu) 6 高壓出線端 7 操作機構(gòu)</p><p>　　8 接地開關(guān) 8 接地開關(guān)（刀閘）</p><p>　　單柱型隔離開關(guān)（圖5-3），這種隔離開關(guān)的靜觸頭被獨立安裝在架空母線上，靠操作機構(gòu)帶動傳動機構(gòu)，使動觸頭像剪刀一樣向上運動，夾住母線，從而

97、實現(xiàn)合閘。</p><p>　　第七節(jié) 高壓開關(guān)設(shè)備的運行管理</p><p><b>　　一 概 述</b></p><p>　　高壓開關(guān)設(shè)備投入電網(wǎng)運行后，就成為了電力網(wǎng)絡(luò)的元件之一，其運行的穩(wěn)定性、安全性直接關(guān)系到電網(wǎng)安全，為保證設(shè)備安全、可靠和經(jīng)濟工作，標(biāo)準(zhǔn)化、制度化細致的運行管理措施是必要而且必需的。根據(jù)多年運行管理經(jīng)驗，國家電網(wǎng)公司

98、及天津電力公司都對此制定了相應(yīng)的管理制度、規(guī)范。這里結(jié)合天津電網(wǎng)對高壓開關(guān)設(shè)備的相關(guān)運行管理規(guī)范，對該類設(shè)備的運行管理進行介紹。</p><p>　　高壓開關(guān)設(shè)備的運行管理從設(shè)備入網(wǎng)驗收、投運時就開始了。它主要涉及以下幾個方面：</p><p>　　（1）、設(shè)備的驗收和投運</p><p>　?。?）、設(shè)備的運行維護</p><p>　?。?

99、）、設(shè)備的運行操作</p><p>　?。?）、設(shè)備缺陷管理</p><p>　?。?）、事故處理及預(yù)案</p><p><b>　?。?）、技術(shù)管理</b></p><p>　　可以看出運行管理是高壓開關(guān)設(shè)備入網(wǎng)運行后“生老病死”的全過程管理，運行管理水平的高低直接影響到設(shè)備健康水平，也是其他技術(shù)工作的基礎(chǔ)。</

100、p><p>　　二 高壓開關(guān)設(shè)備的驗收和投運</p><p><b>　　高壓開關(guān)設(shè)備的驗收</b></p><p>　　每套進入電網(wǎng)運行的高壓設(shè)備在竣工投運前必須通過驗收。這是設(shè)備入網(wǎng)的第一關(guān)，也直接影響著設(shè)備全壽命過程中的整體健康水平。把住驗收關(guān)，不讓任何一臺有缺陷的設(shè)備流入電網(wǎng)是提高電網(wǎng)安全可靠性的一道極其重要的保障。</p>

101、<p>　　新裝和檢修后的高壓開關(guān)設(shè)備，在竣工投運前，運行人員應(yīng)參加驗收工作。運行人員作為設(shè)備接收維護方必須對設(shè)備的初始工況了如執(zhí)掌，這也是銜接基建與運行的必要交接手段。</p><p>　　開關(guān)設(shè)備的驗收工作應(yīng)按照 公司《電氣設(shè)備交接試驗規(guī)程》等有關(guān)規(guī)定規(guī)程和反事故措施相關(guān)規(guī)定進行。</p><p>　　運行單位應(yīng)對開關(guān)設(shè)備檢修過程中的主要環(huán)節(jié)進行驗收，并在檢修完成后按照相關(guān)規(guī)

102、定對檢修現(xiàn)場、檢修質(zhì)量和檢修記錄、檢修報告進行驗收。</p><p>　　驗收時發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)及時處理。暫時無法處理，且不影響安全運行的，經(jīng)本單位主管領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后方能投入運行。發(fā)現(xiàn)的問題、處理方式、主管領(lǐng)導(dǎo)批示應(yīng)有書面記錄。</p><p>　　參加驗收人員的技術(shù)水平和責(zé)任意識也是保證驗收工作高質(zhì)量完成的必要因素。所以必須在日常就加強運行人員的專業(yè)素質(zhì)和崗位責(zé)任教育。</p>

103、<p><b>　　高壓開關(guān)設(shè)備的投運</b></p><p>　　設(shè)備通過驗收，就具備了入網(wǎng)運行的條件。在設(shè)備正式投運前運行人員應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)，熟練掌握高壓開關(guān)設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)、性能、操作注意事項和使用環(huán)境等。投運操作所需的專用工具、安全工器具、常用備品備件應(yīng)完備。設(shè)備投入的電網(wǎng)系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運行方式，編制設(shè)備事故預(yù)案。這里事故預(yù)案就是預(yù)想新設(shè)備在投運過程中可能出現(xiàn)的種種問題所

104、采取的處理方案，防止故障擴大，及時消除對系統(tǒng)的影響。</p><p>　　投運的必備條件可歸納為下面幾方面：</p><p>　　驗收合格并辦理移交手續(xù)；</p><p>　　設(shè)備名稱、運行編號、標(biāo)志牌齊全；</p><p>　　運行規(guī)程齊全、人員培訓(xùn)合格、操作工具及安全工器具完備。</p><p>　　三 高壓開關(guān)設(shè)

105、備的運行維護</p><p>　　高壓開關(guān)設(shè)備投運后的運行維護主要包括巡視檢查、正常維護、測溫幾方面工作?！　?lt;/p><p><b>　　巡視檢查</b></p><p>　　根據(jù)運行需要，巡視檢查一般分為正常巡視和特殊巡視兩種巡視。正常巡視檢查的內(nèi)容重點是開關(guān)設(shè)備的絕緣介質(zhì)、導(dǎo)電部位、傳動部位、外絕緣、運行位置、安裝基礎(chǔ)、閉鎖裝置等。特殊巡

106、視則主要側(cè)重從天氣、負荷變化、故障跳閘等方面做了特別的要求。根據(jù)開關(guān)設(shè)備種類不同，正常巡視項目和巡視重點又應(yīng)根據(jù)開關(guān)類別有不同的側(cè)重。</p><p><b>　　正常巡視</b></p><p>　　開關(guān)設(shè)備本體巡視一般應(yīng)檢查標(biāo)志牌名稱、編號是否齊全完好，接地線、接地螺栓表面應(yīng)無銹蝕、壓接牢固，基礎(chǔ)無下沉、傾斜，分、合閘位置指示器應(yīng)與實際運行方式相符，引線連接部位是

107、否接觸良好，是否存在發(fā)熱變色現(xiàn)象，套管、瓷瓶是否存在斷裂、裂紋、損傷、放電現(xiàn)象，端子箱電源開關(guān)應(yīng)完好、名稱標(biāo)志齊全、封堵良好、箱門關(guān)閉嚴(yán)密，各連桿、轉(zhuǎn)軸、拐臂、傳動機構(gòu)無裂紋、彎曲、變形、銹蝕，軸銷齊全等。下列表格根據(jù)不同設(shè)備種類列出了設(shè)備本體正常巡視除上述項目外應(yīng)重點巡視的項目及標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　表1-3-1　GIS的巡視檢查項目和標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　表1-3-2　SF6

108、斷路器巡視檢查項目和標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　表1-3-3　油斷路器巡視檢查項目和標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　表1-3-4　真空斷路器巡視檢查項目和標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　除了上述開關(guān)設(shè)備外，開關(guān)柜設(shè)備的巡視檢查項目通常包括標(biāo)志牌名稱、編號應(yīng)齊全完好，外觀檢查應(yīng)無異音，無過熱、無變形等異常，表計指示正常，操作方式切換開關(guān)正常在“遠控”位置，操作把手及閉鎖位置正確、無

109、異常，高壓帶電顯示裝置指示正確，位置指示器指示正確，電源小開關(guān)位置正確。</p><p>　　對于設(shè)備操動機構(gòu)巡視通常應(yīng)檢查機構(gòu)箱是否開啟靈活、無變形、密封良好，無銹跡、無異味、無凝露加熱器（除潮器）正常完好，投（停）正確等。</p><p>　　不同種類的操動機構(gòu)根據(jù)不同結(jié)構(gòu)特點巡視重點也有不同。對于液壓操動機構(gòu)應(yīng)重點巡視檢查計數(shù)器、儲能電源開關(guān)、機構(gòu)壓力、油箱油位、油管及接頭，油泵、行

110、程開關(guān)、活塞桿、工作缸等。彈簧機構(gòu)應(yīng)重點巡視檢查儲能電源開關(guān)、儲能電機、行程開關(guān)、彈簧、二次接線、儲能指示器等。電磁操動機構(gòu)應(yīng)重點巡視檢查合閘電源開關(guān)、合閘保險、直流電源回路、二次接線等。氣動機構(gòu)應(yīng)重點巡視檢查壓力表、貯氣罐、接頭、管路、閥門、空壓機等。</p><p>　　隔離開關(guān)作為一類結(jié)構(gòu)相對簡單、造價較低的開關(guān)類設(shè)備，長期以來在運行維護方面中受重視程度較低，但作為電網(wǎng)元件的一部分，該類設(shè)備的健康水平同樣影

111、響著系統(tǒng)整體的運行安全。所以對該類設(shè)備巡視檢查和斷路器類設(shè)備同等重要。隔離開關(guān)的巡視檢查項目包括下列項目：</p><p>　　標(biāo)志牌名稱、編號應(yīng)齊全完好；</p><p>　　瓷瓶應(yīng)清潔，無破裂、無損傷放電現(xiàn)象；防污閃措施完好；</p><p>　　導(dǎo)電部分觸頭接觸良好，無過熱、變色及移位等異?，F(xiàn)象；動觸頭的偏斜不大于規(guī)定數(shù)值。接點壓接良好，無過熱現(xiàn)象，引線弛度適

112、中。</p><p>　　傳動連桿、拐臂無彎曲、連接無松動、無銹蝕，開口銷齊全；軸銷無變位脫落、無銹蝕、潤滑良好；金屬部件無銹蝕，無鳥巢。</p><p>　　法蘭連接無裂痕，連接螺絲無松動、銹蝕、變形。</p><p>　　接地刀閘位置正確，彈簧無斷股、閉鎖良好，接地桿的高度不超過規(guī)定數(shù)值；接地引下線完整可靠接地。</p><p>　　機械