培訓講義－開關設備、防雷接地1

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1、Click to edit Master title style,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,(,*,),,81,第一部分 開關設備、防雷保護,,,1.1,斷路器,,1.1,斷路器,1.1.1,斷路器的作用,,高壓斷路器在正常運行時用它接通或切斷負荷電流；,,在電氣設備或線路發(fā)生短路故障或嚴重過負荷時，由繼電保護裝置控制其自動迅速地切斷故障電流，切斷發(fā)生短路故障的設備或線路，以防止擴大事故范圍。,,1.1.2,斷路器的功能,,斷路器開斷電路時，

2、充分利用交流電弧電流每半周過零一次自然熄弧的特點，加強去游離使電弧不再復燃。其介質(zhì)強度恢復主要由斷路器滅弧裝置和介質(zhì)特性所決定。,,系統(tǒng)電壓恢復過程可能是周期性的或非同期性的。取決于被開斷電路的參數(shù)。,,,,型號特征 額定斷流容量，,MVA,,S─,少油斷路器

3、 額定電流，,A,,D─,多油斷路器 派生標志,,,K─,空氣斷路器,C─,帶有手車裝置,,,Q─,產(chǎn)氣斷路器,G─,改進型,,,Z─,真空斷路器,D─,帶有電磁操作結(jié)構(gòu),,,L─,六氟化硫斷路器,Ⅰ,、,Ⅱ,、,Ⅲ─,斷流容量,,,C─,磁吹斷路器 額定電

4、壓，,kV,,,安裝條件 設計序號,,,N─,戶內(nèi),,,W─,戶外,1.1.3,斷路器的分類,,,1,．多油斷路器：利用絕緣油作為滅弧介質(zhì)、相間及相對地絕緣介質(zhì)。,,,2,．少油斷路器：絕緣油只作滅弧介質(zhì)。載流部分是借空氣和陶器絕緣材料或有機絕緣材料來絕緣，滅弧方式多為橫向吹動電弧。,,,3,．空氣斷路器：利用壓縮空氣的吹動來熄滅電弧的。和控制斷路器的分合闡動作。,,,4,．,SF,6,斷路器：用,SF,

5、6,氣體作絕緣和滅弧介質(zhì)。,,,5,．磁吹式斷路器：當電弧電流通過吹弧線圈以產(chǎn)生磁束來吹弧及消弧。,,,6,．真空斷路器：利用真空滅弧和絕緣，滅弧時間一般只有半個周波。,,1.1.4,斷路器的主要性能與參數(shù),,1,．額定電壓及額定電流,,（,1,）額定電壓,,指斷路器長期工作的標準電壓（對三相系統(tǒng)指線電壓）。電力系統(tǒng)在運行中允許有,±5,％的波動，斷路器必須適應在電壓變化范圍內(nèi)能長期工作，為此斷路器出廠時都以最高工作電壓進行鑒定。如：對,3,～,220kV,范圍內(nèi)，其最高工作電壓較額定電壓約高,15,％左右；對,330kV,以上，規(guī)定最高工作電壓較額定電壓高,10%,。,,（,2,）額定電流,

6、,指在額定頻率下長期通過此電流時，斷路器無損傷，且各部分發(fā)熱不超過長期工作時最高允許發(fā)熱溫度。,,我國規(guī)定額定電流為：,200,、,400,、,630,、（,1000,）、,1250,、,1600,、（,1500,）、,2000,、,3150,、,4000,、,5000,、,6300,、,8000,、,10000,、,12500,、,16000,、,20000A,。,,,2,．額定開斷電流和額定斷流容量,,（,1,）斷路器在開斷操作時，首先起弧的某相電流稱為開斷電流。在額定電壓下，能保證正常開斷的最大短路電流稱為額定開斷電流。它是標志斷路器開斷能力的一個重要參數(shù)。,,我國規(guī)定額定開斷電流為：,

7、1.6,、,3.15,、,6.3,、,8,、,10,、,12.5,、,16,、,20,、,25,、,31.5,、,40,、,50,、,63,、,80,、,100kA,等。,,（,2,）把額定條件下的開斷能力稱為額定斷流容量。三相電路的額定斷流容量，以,MVA,）,表示。,,我國根據(jù)國際電工委員會（,IEC,）,的規(guī)定，現(xiàn)只把額定開斷電流作為表征開斷能力的唯一參數(shù)，而斷流容量僅作為描述斷路器特性的一個數(shù)值。,,,3,．關合能力,,說明斷路器關合短路故障能力的參數(shù)為額定關合電流。其數(shù)值以關合操作時，瞬態(tài)電流第一個大半波峰值來表示，制造部門對關合電流一般取額定開斷電流的 倍即,,,,式中,—

8、—,額定關合電流，,kA,；,,,,——,額定開斷電流，,kA,。,,,斷路器關合短路電流的能力除與滅弧裝置性能有關外，還與斷路器操動機構(gòu)的合閘功率的大小有關。,,,4,．耐受性能,,斷路器應,具有足夠的耐受短時短路電流作用的能力，,簡稱,耐受能力。,,（,1,）短時熱電流（熱穩(wěn)定電流） 在規(guī)定的時間內(nèi)（規(guī)定標準時間為,2s,，,需要大于,2s,時推薦,4s,）,斷路器在合閘位置，可能經(jīng)受的短時熱電流有效值（,kA,），,稱為短時熱電流（或短時耐受電流），斷路器標準中規(guī)定,,,短時熱電流通過斷路器時，各零部件的溫度不應超過短時發(fā)熱最高允許溫度，且不致出現(xiàn)觸頭熔接或軟化變形，以及其它妨礙正常運

9、行的異?，F(xiàn)象。允許發(fā)熱最高溫度數(shù)值隨材料而異。,,（,2,）,峰值耐受電流 峰值耐受電流亦稱動穩(wěn)定電流,，即在規(guī)定的使用條件和性能下，斷路器在合閘位置時所能經(jīng)受的,電流峰值。,它與關合電流不同的是，峰值耐受電流是斷路器處于合閘位置時通過的短路電流，而關合電流則是由于斷路器關合短路故障所產(chǎn)生的短路電流。峰值耐受電流也是以短路電流的第一個大半波峰值電流來表示，且,,,,峰值耐受電流反映了斷路器承受由于短路電流產(chǎn)生電動力的耐受性能，它決定斷路器的導電部分和絕緣支撐件的機械強度以及觸頭的結(jié)構(gòu)形式。,,,5,．操作性能,,（,1,）,全開斷時間 是指斷路器接到分閘命令瞬間起到電弧熄滅為止的時間間隔,

10、。即,,,,式中,——,全開斷時間，,s,；,,,,——,分閘時間，,s,；,從斷路器接到分閘命令瞬間到,,所有相的觸頭都分離的時間間隔，亦稱為斷,,路器固有分閘時間；,,,——,燃弧時間，,s,；,是指某一相首先起弧瞬間到所,,有相電弧全部熄滅的時間間隔。,,全開斷時間是說明斷,,路器,開斷過程快慢的主,,要參數(shù),，它直接影響故,,障對設備的損壞程度、,,故障范圍、傳輸容量和,,系統(tǒng)的穩(wěn)定性。,,,,斷路器開斷時間示意圖,,,（,2,）合閘時間,處于分閘位置的斷路器，從接,,到合閘命令瞬間起到所有相的觸頭均接觸為止的,,時間稱為合閘時間。,,,6,．自動重合閘性能,,,自動重合閘的操作循環(huán)：

11、分,— —,合分,— —,合分。 為斷路器開斷故障電路，從電弧熄滅起到電路重新接通的時間，稱為無電流間隔時間，一般為,0.3s,或,0.5s,；,為強送電時間，一般為,180s,。,,斷路器開斷時間與無電流間隔時間之和稱為自動重合閘時間。,,金屬短接時間系指斷路器重合閘操作后，觸頭閉合到第二次觸頭分開所需用的時間。,,1.1.5,滅弧方法,,當高壓斷路器開斷高壓有載電路時之所以產(chǎn)生電弧，原因在于觸頭本身及其周圍的介質(zhì)中含有大量可被游離的電子。當分斷的觸頭間存在足夠大的外施電壓條件下，,電路電流也達到最小生弧電流時，會因強烈的游離而產(chǎn)生電弧。,,工業(yè)配電系統(tǒng)主要是交流系統(tǒng)，所以電弧也主要是

12、交流電弧，其性質(zhì)是半個周期要經(jīng)過零值一次，,而電流過零時，電弧要暫時熄滅。,因此，大多數(shù)交流開關電器的滅弧方法中，都利用了交流電流過零時電弧暫時熄滅這一特性。,,,1,．速拉滅弧,,當交流電流經(jīng)過零值的瞬間，拉大觸頭間距離，當觸頭間所加電壓不足以擊穿其間距時，電弧就不會重新點燃。觸頭的分離速度越快，電弧熄滅就越快，通常在高壓斷路器中裝設強力的跳脫彈簧來加快觸頭分開的速度。,,,2,．吹弧滅弧法,,利用外力（如氣流、油流或電磁力）來吹動電弧，使電弧加速冷卻，同時拉長電弧，降低電弧中的電場強度，加速電弧的熄滅，按吹弧的方向來分，有橫吹和縱吹兩種。,,,,,a,）,橫吹,b,）,縱吹,,當?shù)蛪旱堕_關

13、迅速拉開刀闡時，不僅迅速拉長了電弧，同時使本身回路電流產(chǎn)生的電動力作用于電弧，吹動電弧，使其拉長電弧直到電弧熄滅。,,如果開關,利用專門吹弧線圈來吹動電弧,，使電弧移動，電弧移動的力實際上是電弧電流在線圈磁場中產(chǎn)生的電動力。,,也有的開關利用鐵磁物質(zhì)（鋼片等），來吸動電弧。,,3,．冷卻滅弧法,,降低電弧的溫度，使正負離子的復合增強，有助于電弧迅速熄滅，這是一種基本的滅弧方法。,,,4,．短弧滅弧法,,利用金屬片將長弧切成若干短弧，則電弧上的壓降將近似地增大若干倍。當外施電壓小于電弧上的壓降時，則電弧就不能維持而迅速熄滅。通常采用鋼滅弧柵，讓電弧進入鋼片，一是利用了電動力吹弧，二是利用了鐵磁吸

14、弧，同時鋼片對電弧還有冷卻作用。,,,5,．狹縫滅弧法,,電弧在固體介質(zhì)所形成的窄溝內(nèi)燃燒，將電弧冷卻，同時電弧在狹縫窄溝中燃燒，壓力增大，有利于電弧的熄滅。有的熔絲在熔管內(nèi)充填石英砂，就是利用這種狹溝滅弧原理，還有一種用耐弧的絕緣材料（陶瓷類）制成滅弧柵，也是利用了這種滅弧原理。,,6,．真空滅弧法,,真空具有較高的絕緣強度，如果將開關觸頭裝置置于真空容器，則在電流過零時，即能熄滅電弧。為防止產(chǎn)生過電壓，應當不使觸頭分開時，電流突變?yōu)榱恪Ｒ话銘谟|頭間產(chǎn)生少量金屬蒸汽，形成電弧通道。當交流電流自然下降過零前后，這些等離子態(tài)的金屬蒸汽便在真空中迅速飛散而熄滅電弧。,,,1.1.6,高壓斷路器的

15、操作要求,,,1,．正常操作的要求,,（,1,）新裝或大修后的斷路器，投運前必須驗收合格才能施加運行電壓。,,（,2,）斷法器的分、合閘指示器應指示正確，且與當時實際運行相符。,,（,3,）斷路器接線板的連接處或其它必要的地方應有監(jiān)視運行溫度的措施，如示溫蠟片等。,,（,4,）斷路器金屬外殼接地良好且有明顯的接地標志，接地體的截面積符合規(guī)程要求。,,（,5,）油斷路器的油色應正常，油位應在油位指示的上、下限油位監(jiān)視線中，絕緣油牌號和性能應滿足當?shù)刈畹蜌鉁氐囊獊?，油質(zhì)合格。,,（,6,）六氟化硫斷路器，為監(jiān)視其氣體壓力，應裝有密度繼電器或壓力表，并附有壓力表和壓力溫度關系曲線，其有,SF,6,氣

16、體補氣接口。,,（,7,）真空斷路器應配有限制操作過電壓的保護裝置。,,,2.,斷路器操作機構(gòu)的要求,,（,1,）操作機構(gòu)動作電壓應滿足：低于,額定電壓的,30,％時不,動作；高于,額定電壓的,65,％時可靠,動作。,,（,2,）機構(gòu)箱應具有防塵、防潮、防小動物進入及通風措施，液壓與氣動機構(gòu)應有加熱裝置和恒溫控制措施。,,（,3,）電磁操作機構(gòu)的合閘電源應保持穩(wěn)定。運行中電源電壓如有變化，其電壓不低于額定電壓的,80,％，最高不得高于額定電壓的,110,％。,,（,4,）液壓操作機構(gòu)應具有防“失壓慢分”裝置，并用有防“失壓慢分”的機構(gòu)卡具。所謂“失壓慢分”是指液壓操作機因某種原因壓力降到零，然

17、后重新啟動油泵打壓時，造成斷路器緩慢分閘、采用液壓或氣動機構(gòu)時，其工作壓力大于,1MPa,（,表壓）時，應有壓力釋放裝置。,,（,5,）彈簧操作機構(gòu)在斷路器合閘釋放能量后，應能,自動再次儲能,。,,,3,．,故障狀態(tài)下的操作要求：,,（,1,）斷路器在運行中，由于某種原因造成油斷路器嚴重缺油，六氟化硫斷路器氣體壓力異常（如突然降至零等），嚴禁對斷路器進行停、送電操作，應立即斷開故障斷路器的控制電源，及時采取措施，將故障斷路器退出運行。,,（,2,）分相操作的斷路器操作時，發(fā)生非全相合閘，應立即將已合上相拉開，重新操作合閘一次，如仍不正常，則應拉開合上相后匯報，上級派員處理。當發(fā)生非全相分閘時，

18、應立即拉開故障開關控制電源，手動操作將拒動相分閘。,,（,3,）嚴禁將有拒跳或合閘不可靠的斷路器投入運行。,,1.1.7,高壓斷路器的異常運行,,,1.,油斷路器,,（,1,）油斷路器聲音異常,,（,2,）油斷路器油位異常,,（,3,）油斷路器油質(zhì)發(fā)黑,,（,4,）斷路器過熱,,（,5,）跳合閘線圈冒煙,,（,6,）斷路器跳合閘不同期,,,2,．真空斷路器常見異常運行,,（,1,）電動合不上閘,,（,2,）合閘合空,,（,3,）電動不脫扣,,（,4,）分合閘不可靠,,（,5,）合閘線圈燒毀,,（,6,）分閘線圈燒毀,,（,7,）輔助開關燒毀,,,3,．六氟化硫斷路器常見異常運行,,（,1,）泄

19、漏氣體,,（,2,）閃絡放電。,,（,3,）分合閘不可靠,,1.1.8,高壓斷路器的故障,,1,．應停電處理的情況,,（,1,）嚴重漏油，油標管中已看不見油位。,,（,2,）本體或連接處過熱變色或燒紅。,,（,3,）支持絕緣子斷裂或套管炸裂。,,（,4,）絕緣子嚴重放電。,,（,5,）,SF,6,斷路器的氣體壓力值低于閉鎖值。,,（,6,）液壓機構(gòu)的壓力值低于閉鎖值。,,（,7,）彈簧機構(gòu)和彈簧拉力不夠，閉鎖信號不能復歸。,,（,8,）氣動機構(gòu)的氣壓低于閉鎖值。,,,2,．,10,～,35kV,的少油斷路器合閘后支持絕緣子斷裂,,,3,．,10,～,35kV,的少油斷路器拉桿絕緣子斷裂或拉桿銷

20、子脫落,,,4,．油斷路器嚴重缺油,,,5,．油斷路器著火,,,6,．斷路器誤跳閘,,,7,．斷路器拒絕合閘,,,8,．真空斷路器真空度下降,,,9,．,SF,6,斷路器漏氣,,,10,．操作機構(gòu)故障,,1.1.9,低壓斷路器,低壓斷路器用作交、直流線路的過載、短路保護，被廣泛應用于建筑照明、動力配電線路、用電設備作為控制開關和保護設備，也可用于不頻繁起動電動機以及操作或轉(zhuǎn)換電路。,,,1,．種類,,（,1,）萬能式斷路器,,（,2,）塑料外殼式斷路器,,（,3,）電動斥力式限流斷路器,,（,4,）剩余電流保護斷路器,,（,5,）直流快速斷路器,,（,6,）滅磁斷路器,,,,,2,．低壓斷路器

21、的選用要點,,表示低壓斷路器性能的主要指標有分斷能力和保護特性。,,分斷能力是指開關在指定的使用和工作條件及在規(guī)定的電壓下接通和分斷的最大電流值,（,kA,）。,,,保護特性主要分為過電流保護、過載保護和欠電壓保護三種。,,（,1,）額定電壓,,斷路器的額定電壓應大于線路額定電壓。主要是交流,380V,或直流,220V,的供電系統(tǒng)。按線路額定電壓進行選擇時應滿足下列條件：,,,,式中,——,低壓斷路器的額定電壓，,V,；,,,,——,線路的額定電壓，,V,。,,（,2,）額定電流,,斷路器的額定電流與過電流脫扣器的額定電流應大于線路計算負荷電流。當按線路的計算電流選擇時，應能滿足下式：,,,,

22、式中,——,低壓斷路器的額定電流，,A,；,,,——,線路的計算電流或?qū)嶋H電流，,A,。,,,如果環(huán)境溫度低于,+40℃,，則電器產(chǎn)品溫度每低,1℃,，允許電流比額定電流值增加,0.5%,。但增加總數(shù)不得超過,20,％。,,,(3),斷路器的保護定值,,,1,）長延時脫扣器的電流整定值，動作時間可以不小于,10s,；,長延時脫扣器只能作過載保護。,,,2,）短延時脫扣器的電流整定值，動作時間約為,0.1,～,0.4s,；,短延時脫扣器可以作短路保護，也可以作過載保護。,,,3,）瞬時脫扣器的電流整定值，其動作時間約為,0.02s,。,瞬時脫扣器一般用作短路保護。,,（,4,）瞬時過電流脫扣器的

23、整定電流,,瞬時脫扣器的動作時間為,0.02s,左右。,,瞬時或短時過電流脫扣器的整定電流應能躲開線路的尖峰電流。,,,1,）負載是單臺電動機，整定電流按下式計算,,,,式中,——,瞬時或短時過電流脫扣器整定電流值，,A,；,,,,——,可靠系數(shù)，對動作時間大于,0.02s,的斷路器，,K,,,取,1.35,，對動作時間小于,0.02s,的斷路器,K,取,,,1.7,～,2.0,；,,,,——,電動機的起動電流，,A,。,,,2,）當配電線路不考慮電動機的起動電流時，按下式計算整定值,,,,式中,——,配電線路的尖峰電流,，,A,；,,,,,——,可靠系數(shù)，一般取,1.35,。,,,3,）當配

24、電線路考慮電動機的起動電流時，按下式計算整定值,,,,式中,——,正常工作電流和可能出現(xiàn)的自起動電機,,的起動電流的總和，,A,。,,（,5,）短時過電流脫扣器的整定電流,,確定本級斷路器短延時過電流脫扣器動作電流的整定，應與下一級開關整定電流選擇性配合。本級動作整定電流應大于或等于下一級低壓斷路器短延時或瞬時動作整定值的,1.2,倍。若下一級有多條分支線，則取各分支路低壓斷路器中最大整定值的,1.2,倍。,,（,6,）長延時過電流脫扣器整定電流,,長延時過電流脫扣器整定電流應大于線路中計算電流,,,,式中,——,過電流脫扣器的長延時動作整定電,,流值,，,A,；,,,——,可靠系數(shù)，一般取,

25、1.1,；,,,——,線路的計算電流，單臺電動機是指,,電動機的額定電流，,A,。,,校驗一：長延時過電流脫扣器在配電線路過載時的可靠性。如對電動機進行保護，則電動機在過載,20,％時應使保護裝置動作；,,校驗二：在配電線路出現(xiàn)尖峰負荷時或在電動機起動時，長延時過電流脫扣器不誤動。脫扣器在,3,倍整定電流值下的可返回時間，取決于線路中尖峰電流的持續(xù)時間，也就是線路中最大容量的異步電動機直接起動的持續(xù)時間。,,一般情況下，電動機的輕載起動時間不超過,2.5,～,4s,，,電動機滿載起動時間不超過,6,～,8s,，,個別電動機重載起動時間達,15s,。,返回時間越小，說明線路電流大于長延時脫扣器整

26、定電流值的倍數(shù)越高，保護裝置的動作越快。,,（,7,）分斷能力,,,1,）斷路器額定短路分斷能力應大于線路中最大短路電流。,,,2,）斷路器的額定極限短路分斷能力應大于斷路器額定運行短路分斷能力（對于直流電流線路，兩者的數(shù)值相同）。分斷能力是指低壓斷路器在規(guī)定的試驗（如電壓、頻率、線路其它參數(shù)等）條件下，能夠接通成切斷短路電流的數(shù)值。分斷能力用電流有效值（,kA,）表示。,,,3,）斷路器額定運行短路分斷能力應大于線路中最大短路電流。,,,4,）斷路器的額定短時耐受電流（,0.5s,、,3s,）應大于線路中短時持續(xù)短路電流。,,當分斷能力不夠，一般的線路，可用有填料式熔斷器（,RT0,）來替代

27、低壓斷路器。對于特別重要的供電線路，應采用更大容量的低壓斷路器。,,（,8,）斷路器欠電壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓。,,（,9,）直流快速斷路器需考慮過電流脫扣器的動作方向（極性）、短路電流上升率。,,（,10,）剩余電流保護斷路器需選擇合理的剩余電流動作電流和剩余電流不動作電流。注意能否斷開短路電流，如不能斷開短路電流則需要適當?shù)娜蹟嗥髋浜鲜褂谩?,（,11,）滅磁斷路器選擇時需考慮發(fā)電機的強勵電壓、勵磁線圈的時間常數(shù)、放電電阻及斷開強勵電流的能力。,,1.1.10,斷路器的選擇和應用,(,總結(jié),),1,、按線路預期短路電流的計算來選擇斷路器的分斷能力 簡捷計算方法： （,1,）對

28、于,10/0.4KV,電壓等級的變壓器，可以考慮高壓側(cè)的短路容量為無窮大（,10KV,側(cè)的短路容量一般為,200~400MVA,甚至更大，因此按無窮大來考慮，其誤差不足,10%,）。 （,2,）,GB50054-95《,低壓配電設計規(guī)范,》,的,2.1.2,條規(guī)定：“當短路點附近所接電動機的額定電流之和超過短路電流的,1%,時，應計入電動機反饋電流的影響”，若短路電流為,30KA,，取其,1%,，應是,300A,，電動機的總功率約在,150KW,，且是同時啟動使用時此時計入的反饋電流應是,6.5∑In,。 （,3,）變壓器的阻抗電壓,UK,表示變壓器副邊短接（路），當副邊達到其額定電,,流

29、時，原邊電壓為其額定電壓的百分值。因此當原邊電壓為額定電壓時，副邊電流就是它的預期短路電流。,,（,4,）變壓器的副邊額定電流,Ite,=Ste/1.732U,式中,Ste,為變壓器的容量（,KVA,），,Ue,為副邊額定電壓（空載電壓），在,10/0.4KV,時,Ue,=0.4KV,因此簡單計算變壓器的副邊額定電流應是變壓器容量,x1.44,～,1.50,。,,（,5,）按（,3,）對,Uk,的定義，副邊的短路電流（三相短路）為,I(3),對,Uk,的定義，副邊的短路電流（三相短路）為,I(3)=,Ite/Uk,，此值為交流有效值。 （,6,）在相同的變壓器容量下，若是兩相之間短路，則,I

30、(2)=1.732I(3)/2=0.866I(3),。,,（,7,）以上計算均是變壓器出線端短路時的電流值，這是最嚴重的短路,,事故。如果短路點離變壓器有一定的距離，則需考慮線路阻抗，因此短路電流將減小。例如,SL7,系列變壓器（配導線為三芯鋁線電纜），容量為,200KVA,，變壓器出線端短路時，三相短路電流,I(3),為,7210A,。短路點離變壓器的距離為,100m,時，短路電流,I(3),降為,4740A,；當變壓器容量為,100KVA,時其出線端的短路電流為,3616A,。離變壓器的距離為,100m,處短路時，短路電流為,2440A,。遠離,100m,時短路電流分別為,0m,的,65.

31、74%,和,67.47%,。,,,計算安裝處（線路）的額定電流和該處可能出現(xiàn)的最大短路電流。并按以下原則選擇斷路器： 斷路器的額定電流,In≥,線路的額定電流,IL,斷路器的額定短路分斷能力≥線路的預期短路電流,,,2,、斷路器的極限短路分斷能力和運行短路分斷能力 斷路器的額定極限短路分斷能力（,Icu,),：按規(guī)定的試驗程序所規(guī)定的條件，不包括斷路器繼續(xù)承載其額定電流能力的分斷能力； 斷路器的額定運行短路分斷能力（,Ics,）：按規(guī)定的試驗程序所規(guī)定的條件，包括斷路器繼續(xù)承載其額定電流能力的分斷能力。 萬能式（框架式）斷路器，絕大部分（不是所有規(guī)格）都具有過載長延時、短路短延時和短路

32、瞬動的三段保護功能，能實現(xiàn)選擇性保護，因此大多數(shù)主干線（包括變壓器的出線端）都采用它作主（保護）開關，而塑殼式斷路器一般不具備短路短延時功能（僅有過載長延時和短路瞬動二段保護），不能作選擇性保護，它們只能使用于支路。,3,、斷路器的電氣間隙與爬電距離 確定電器產(chǎn)品的電氣間隙，必須依據(jù)低壓系統(tǒng)的絕緣配合，而絕緣配合則是,,建立在瞬時過電壓被限制在規(guī)定的沖擊耐受電壓，而系統(tǒng)中的電器或設備產(chǎn)生的瞬時過電壓也必須低于電源系統(tǒng)規(guī)定的沖擊電壓。因此： （,1,）電器的額定絕緣電壓應≥電源系統(tǒng)的額定電壓 （,2,）電器的額定沖擊耐受電壓應≥電源系統(tǒng)的額定沖擊耐受電壓 （,3,）電器產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓應

33、≤電源系統(tǒng)的額定沖擊耐受電壓。,,1.2.1,高壓開關設備術語,,,1.,高壓開關,——,額定電壓,1kV,及以上主要用于開斷和關合導電回路的電器。,2.,高壓開關設備,——,高壓開關與控制、測量、保護、調(diào)節(jié)裝置以及輔件、外殼和支持件等部件及其電氣和機械的聯(lián)結(jié)組成的總稱。,3.,戶內(nèi)高壓開關設備,——,不具有防風、雨、雪、冰和濃霜等性能，適于安裝在建筑場所內(nèi)使用的高壓開關設備。,4.,戶外高壓開關設備,——,能承受風、雨、雪、污穢、凝露、冰和濃霜等作用，適于安裝在露天使用的高壓開關設備。,5.,金屬封閉開關設備；開關柜,——,除進出線外，其余完全被接地金屬外殼封閉的開關設備。,6.,鎧裝式金屬

34、封閉開關設備,——,主要組成部件,(,例如斷路器、互感器、母線等,),分別裝在接地的金屬隔板隔開的隔室中的金屬封閉開關設備。,1.2,高壓開關,,,7.,間隔或金屬封閉開關設備,——,與鎧裝式金屬封閉開關設備一樣，其某些元件也分裝于單獨的隔室內(nèi)，但具有一個或多個符合一定防護等級的非金屬隔板。,8.,箱式金屬封閉開關設備,——,除鎧裝式、間隔式金屬封閉開關設備以外的金屬封閉開關設備。,9.,充氣式金屬封閉開關設備,——,金屬封閉開關設備的隔室內(nèi)具有下列壓力系統(tǒng)之一用來保護氣體壓力的一種金屬封閉開關設備。,a.,可控壓力系統(tǒng)；,b.,封閉壓力系統(tǒng)；,c.,密封壓力系統(tǒng)。,,,10.,絕緣封閉開關設

35、備,——,除進出線外，其余完全被絕緣外殼封閉的開關設備。,11.,組合電器,——,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名電器仍保持原規(guī)定功能的裝置。,,12.,氣體絕緣金屬封閉開關設備,——,封閉式組合電器，至少有一部分采用高于大氣壓的氣體作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開關設備。,13.,斷路器,——,能關合、承載、開斷運行回路正常電流、也能在規(guī)定時間內(nèi)關合、承載及開斷規(guī)定的過載電流,(,包括短路電流,),的開關設備。,14.,六氟化硫斷路器,——,觸頭在六氟化硫氣體中關合、開斷的斷路器。,15.,真空斷路器,——,觸頭在真空中關合、斷的斷路器。,16.,隔離開關,——

36、,在分位置時，觸頭間符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開標志；在合位置時，能承載正?；芈窏l件下的電流及規(guī)定時間內(nèi)異常條件,(,例如短路,),下的電流開關設備。,17.,接地開關,——,用于將回路接地的一種機械式開關裝置。在異常條件（如短路下，可在規(guī)定時間內(nèi)承載規(guī)定的異常電流；在正常回路條件下，不要求承載電流。,,18.,負荷開關,——,能在正?；芈窏l件下關合、承載和開斷電流以及在規(guī)定的異?；芈窏l件（如短路條件）下，在規(guī)定的時間內(nèi)承載電流的開關裝置。,19.,接觸器,——,手動操作除外，只有一個休止位置，能關合、承載及開斷正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關合裝置。,20.,熔斷器,——,當電流超規(guī)

37、定值一定時間后，以它本身產(chǎn)生的熱量使熔化而開斷電路的開關裝置。,21.,限流式熔斷器,——,在規(guī)定電流范圍內(nèi)動作時，以它本身所具備的功能將電流限制到低于預期電流峰值的一種熔斷器。,22.,噴射式熔斷器,——,由電弧能量產(chǎn)生氣體的噴射而熄滅電弧的熔斷器。,23.,跌落式熔斷器,——,動作后載熔件自動跌落，形成斷口的熔斷器。,,24.,避雷器,——,一種限制過電壓的保護電器，它用來保護設備的絕緣，免受過電壓的危害。,,25.,無間隙金屬氧化物避雷器,——,由非線性金屬氧化物電阻片串聯(lián)和,(,或,),并聯(lián)組成且無 或串聯(lián)放電間隙的避雷器。,26.,復合外套無間隙金屬氧化物避雷器,——,由非線性金屬氧

38、化物電阻片和相應的零部件組成且其外套為復合絕緣材料的無間隙避雷器。,,1.2.2,特性參量術語,,1.,額定電壓,——,在規(guī)定的使用和性能的條件下能連續(xù)運行的最高電壓，并以它確定高壓開關設備的有關試驗條件。,2.,額定電流,——,在規(guī)定的正常使用和性能條件下，高壓開關設備主回路能夠連續(xù)承載的電流數(shù)值。,,,3.,額定頻率,——,在規(guī)定的正常使用和性能條件下能連續(xù)運行的電網(wǎng)頻率數(shù)值，并以它和額定電壓、額定電流確定高壓開關設備的有關試驗條件。,,,,4.,額定電流開斷電流,——,在規(guī)定條件下，斷路器能保證正常開斷的最大短路電流。,5.,額定短路關合電流,——,在額定電壓以及規(guī)定使用和性能條件下，開

39、關能保證正常開斷的電大短路峰值電流。,6.,額定短時耐受電流,(,額定熱穩(wěn)定電流,),——,在規(guī)定的使用和性能條件下，在確定的短時間內(nèi)，開關在閉合位置所能承載的規(guī)定電流有效值。,7.,額定峰值耐受電流,(,額定熱穩(wěn)定電流,),——,在規(guī)定的使用和性能條件下，開關在閉合位置所能耐受的額定短時耐受電流第一個大半波的峰值電流。,8.,額定短路持續(xù)時間,(,額定動穩(wěn)定時間,),——,開關在合位置所能承載額定短時耐受電流的時間間隔。,,,,9.,溫升,——,開關設備通過電流時各部位的溫度與周圍空氣溫度的差值。,,,,,,10.,功率因數(shù),(,回路的,),——,開關設備開合試驗回路的等效回路，在工頻下的電

40、阻與感抗之比，不包括負荷的阻抗。,11.,額定短時工頻耐受電壓,——,按規(guī)定的條件和時間進行試驗時，設備耐受的工頻電壓標準值（有效值）。,12.,額定操作（雷電）沖擊耐受電壓,——,在耐壓試驗時，設備絕緣能耐受的操作,(,雷電,),沖擊電壓的標準值。,1.2.3,操作術語,,1.,操作,——,動觸頭從一個位置轉(zhuǎn)換至另一個位置的動作過程。,2.,分（閘）操作,——,開關從臺位置轉(zhuǎn)換到分位置的操作。,3.,合（閘）操作,——,開關從分位置轉(zhuǎn)換換到合位置的操作。,,4.,“,合分,”,操作,——,開關合后，無任何有意延時就立即進行分的操作。,,5.,操作循環(huán),——,從一個位置轉(zhuǎn)換到另一個裝置再返回到

41、初始位置的連續(xù)操作；,,如有多位置，則需通過所有的其他位置。,6.,操作順序,——,具有規(guī)定時間間隔和順序的一連串操作。,7.,自動重合（閘）操作,——,開關分后經(jīng)預定時間自動再次合的操作順序。,8.,關合（接通）,——,用于建立回路通電狀態(tài)的合操作。,9.,開斷（分斷）,——,在通電狀態(tài)下，用于回路的分操作。,10.,自動重關合,——,在帶電狀態(tài)下的自動重合（閘）操作。,11.,開合,——,開斷和關合的總稱。,12.,短路開斷,——,對短路故障電流的開斷。,13.,短路關合,——,對短路故障電流的關合。,14.,近區(qū)故障開斷,——,對近區(qū)故障短路電流的開斷。,,,,15.,觸頭開距,——,分

42、位置時，開關的一極各觸頭之間或具連接的任何導電部分之間的總間隙。,,,,16.,行程觸頭的,——,分、合操作中，開關動觸頭起始位置到任一位置的距離。,17.,超行程,——,合閘操作中，開關觸頭接觸后動觸頭繼續(xù)運動的距離。,18.,分閘速度,——,開關分（閘）過程中，動觸頭的運行速度。,19.,觸頭剛分速度,——,開關合（閘）運程中，動觸頭與靜觸頭的分離瞬間運動速度。,20.,合閘速度,——,開關合（閘）過程中，動觸頭的運動速度。,21.,觸頭剛合速度,——,開關合（閘）過程中，動觸頭與靜觸頭的接觸瞬間運動速度。,,22.,開斷速度,——,開關在開斷過程中，動觸頭的運動的速度。,23.,關合速

43、度,——,開關在關合過程中，動觸頭的運動的速度。,,,,1.3.1,防雷器的主要技術參數(shù),,1,．標稱電壓,Un,與被保護系統(tǒng)的額定電壓相符，在信息技術系統(tǒng)中此參數(shù)表明了應該選用的保護器的類型，它標出交流或直流電壓的有效值。,,2,．額定電壓,Uc,,能長久施加在保護器的指定端，而不引起保護器特性變化和激活保護元件的最大電壓有效值。,3,．額定放電電流,Isn,,給保護器施加波形為,8/20μs,的標準雷電波沖擊,10,次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峰值。,4,．最大放電電流,Imax,給保護器施加波形為,8/20μs,的標準雷電波沖擊,1,次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峰值。,1.3,防

44、雷保護裝置,,,5,．電壓保護級別,Up,保護器在下列測試中的最大值：,1KV/μs,斜率的跳火電壓；額定放電電流的殘壓。,6,．響應時間,tA,,主要反應在保護器里的特殊保護元件的動作靈敏度、擊穿時間，在一定時間內(nèi)變化取決于,du/dt,或,di/dt,的斜率。,7,．數(shù)據(jù)傳輸速率,Vs,表示在一秒內(nèi)傳輸多少比特值，單位：,bps,；是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中正確選用防雷器的參考值，防雷保護器的數(shù)據(jù)傳輸速率取決于系統(tǒng)的傳輸方式。,,,8,．插入損耗,Ae,,在給定頻率下保護器插入前和插入后的電壓比率。,,,9,．回波損耗,Ar,,表示前沿波在保護設備（反射點）被反射的比例，是直接衡量保護設備同系統(tǒng)阻抗

45、是否兼容的參,,,避雷針和避雷線,,避雷器,( SPD---,電涌保護器,),,防雷接地,,,,,,1.3.2,避雷針和避雷線保護范圍,1.,避雷針,,保護原理：當雷云放電時使地面電場畸變，在避雷針頂端形成局部場強集中的空間以影響雷電先導放電的發(fā)展方向，使雷電對避雷針放電，再經(jīng)過接地裝置將雷電流引入大地從而使被保護物體免遭雷擊,,保護范圍：由模擬試驗確定，它只有相對的意義，不能認為在保護范圍內(nèi)的物體就完全不受雷直擊，在保護范圍外的物體就完全不受保護,,繞擊率：雷電繞過避雷裝置而擊于被保護物體的現(xiàn)象，規(guī)程推薦的保護范圍是對應,0.1%,繞擊率而言,,避雷針保護第一要對直擊雷屏蔽，第二要防止反擊,

46、,設備遭雷擊受損通常有四種情況，一是直接遭受雷擊而損壞；二是雷電脈沖沿著與設備相連的信號線、電源線或其他金屬管線侵入使設備受損；三是設備接地體在雷擊時產(chǎn)生瞬間高電位形成地電位“反擊”而損壞；四是設備安裝的方法或安裝位置不當，受雷電在空間分布的電場、磁場影響而損壞。,,在電力系統(tǒng)中實際采用的防雷保護裝置主要有：避雷針、避雷線、保護間隙與各種避雷器、防雷接地、電抗線圈、電容器組、消弧線圈、自動重合閘等等,,,,避雷針保護范圍,(1),單支避雷線,,它的保護范圍是一個以其本體為軸線的曲線圓錐體，如圖所示,,h,,h,x,h,a,h/2,,,1.5h h,x,水平

47、面上保護,,范圍的截面,當,h,x,≥h/2 r,x,=(h-h,x,)P,,h,x,≤h/2 r,x,=(1.5h-2h,x,)P,,h—,避雷器的高度,,P—,高度修正系數(shù),,當,h ≤30m,時,P=1,,300m

48、針,之間的保護范圍可利用下式求得,,,,式中,h—,避雷針的高度；,,,h,0,—,兩針間聯(lián)合保護范圍上部邊緣的最低點的高度；,,,2b,x,—,在在高度,h,x,的水平面上，保護范圍的最低寬度；一般兩針間的距離,D,不宜大于,5h,。,,(3),兩支不等高避雷針,,(4),三支或更多支避雷針,,2.,避雷線,,,,作用原理同避雷針，主要用于輸電線路的保護，也可用于保護發(fā)電廠和變電所,,保護范圍的長度與線路等長，而且兩端還有其保護的半個圓錐體空間,,在架空輸電線路上多采用保護角,α,來表示避雷線的保護程度,,保護角：避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導線連線的夾角，,α,越小，雷擊導線的概率越小，對導

49、線的屏蔽保護越可靠,,(1),單根避雷線,,h,,h,x,h,a,,h/2,h h,r,x,r,x,r,x,,,單根避雷線的保護范圍,,(,當,h≤30m,時,, θ =25,o,),當,h,x,≥h/2 r,x,=0.47(h-h,x,)P,,當,h,x,

50、 D,,,兩根等高避雷線的聯(lián)合保護范圍,,3.,避雷器,對,避雷器的基本技術要求,,正常運行時，避雷器內(nèi)部如何隔離工作電壓，,,過電壓作用時，避雷器先于被保護電力設備放電，這需要由兩者的伏秒特性的配合來保護（絕緣強度配合,V-S,曲線）,,避雷器應具有一定的熄弧能力，以便可靠地切斷在某次過零時的工頻續(xù)流，使系統(tǒng)恢復正常（絕緣強度的自恢復能力）,,以上兩條對有間隙的避雷器（保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器）是適宜的，對于,MOA,的基本要求則不同,,無間隙，長期工作在系統(tǒng)工作電壓和間或承受各種過電壓，工頻下流過很小的泄漏電流，過電壓下殘壓應小于被保護設備

51、沖擊絕緣強度，它必須具有長時間工頻穩(wěn)定性和過電壓下的熱穩(wěn)定性,,(1),保護間隙,(10kV,以下配電網(wǎng)中,),,(2),管式避雷器,(,排氣式避雷器,,,適用于輸電線路,),,,它實質(zhì)上是一只具有較強滅弧能力的保護間隙。保護的原理與上者類似。不過這因兩者在伏秒特性難以配合和產(chǎn)生大幅值截波方面的缺點，不宜大量安裝。,,避雷器,,(3),閥型避雷器,,1,）工作原理,,2,）基本元件,,火花間隙：短間隙，,V-S,特性平坦,,火花間隙的并聯(lián)電阻（均壓 有利于提高熄弧電壓和工頻放電電壓,工頻與沖擊電壓下間隙電壓的分布取決于什么？？？,）,----FZ,型（電站型） 無并聯(lián)電阻,---FS

52、,型（線路型）,,閥片,（非線性電阻）,,閥片的作用：限制工頻續(xù)流，保證火花間隙可靠熄??；當雷電過電壓擊穿時，電壓不至于突然下降形成截斷波,;,,,,(4),磁吹避雷器,,為了減小閥式避雷器的切斷比和保護比之值，即為了改進閥式避雷器的性能，又發(fā)展一種新的帶,磁吹間隙,的閥式避雷器，簡稱磁吹避雷器。它的主要區(qū)別在于采用了滅弧能力較強的磁吹火花間隙和通流能力較大的高溫閥片。,,目前各國制造的磁吹避雷器主要有以下兩種：,,,FCD,型,----,保護旋轉(zhuǎn)電機 電壓一般,2-15KV,,FCZ,型,----,保護高壓設備 電壓一般,35-500KV,,,為何磁吹避雷器不用永久磁鐵代替磁吹線

53、圈,???,,(5),金屬氧化物避雷器（,MOA,）,,,,1,）,MOA,的主要優(yōu)點,,無間隙,,無續(xù)流,,電氣設備所受過電壓可降低,,通流容量大,,特別適用于直流保護和,SF,6,電器保護,,2,）,MOA,的電氣特性,,4,防雷接地,1),接地、接地電阻、接地裝置,,（,1,）接地與分類,,接地是指將地面上的金屬或電氣回路中的某一節(jié)點通過導體與大地保持等電位,,分類：,,工作接地：根據(jù)系統(tǒng)正常運行要求設置（,0.5~10,Ω,）,,,保護接地：為保障人身安全而將電氣設備金屬外殼等接地，它在故障條件下才發(fā)揮作用（,1~10Ω,）,,,防雷接地：用來將雷電流順利瀉入大地，以減小引起的過電壓（

54、,1~30Ω,）,,,,（,2,）接地裝置,,垂直接地體,,,,水平接地體,,,,接地網(wǎng),,2),防雷接地及有關計算,,當雷電流流過接地裝置時，接地體和土壤所呈現(xiàn)的響應不同于工頻響應，即沖擊接地電阻一般不等于工頻接地電阻,,火花效應和電感效應,,常用沖擊系數(shù)表示沖擊接地電阻與工頻接地電阻關系,,電氣接地,1,．概述,,電氣設備的某個部分與大地之間作良好的電氣聯(lián)接稱為接地。與大地土壤直接接觸的金屬導體或金屬導體組稱為接地體：聯(lián)接電氣設備應接地部分與接地體的金屬導體稱為接地線；接地體和接地線統(tǒng)稱為接地裝置。,,電氣設備接地的目的主要是保護人身和設備的安全，所有電氣設備應按規(guī)定進行可靠接地。,,,2

55、,．接地的分類,,按接地的作用分有,保護接地和工作接地,兩種。,,（,1,）為了保證人身安全，避免發(fā)生人體觸電事故，將電氣設備的金屬外殼與接地裝置聯(lián)接的方式稱為保護接地。當人體觸及到外殼已帶電的電氣設備時，由于接地體的接觸電阻遠小于人體電阻，絕大部分電流經(jīng)接地體進入大地，只有很小部分流過人體，不致對人的生命造成危害。,,（,2,）為了保證電氣設備在正常和事故情況下可靠的工作而進行的接地稱為工作接地，如,中性點直接接地和間接接地以及零線的重復接地、防雷接地等都是工作接地,。,,電氣接地,,3,．接地電阻,,接地的電氣設備通過接地裝置和大地之間的電阻稱為接地電阻，包含五個部分：,,（,1,）電氣設

56、備和接地線的接觸電阻。,,（,2,）接地線本身的電阻。,,（,3,）接地體本身的電阻。,,（,4,）接地體和大地的接觸電阻。,,（,5,）大地的電阻。,,不同的電氣設備對接地電阻有不同的要求：,,（,1,）大接地短路電流系統(tǒng),R≤0.5,Ω,,,（,2,）容量在,100kVA,以上的變壓器或發(fā)電機,R≤4,Ω,,,（,3,）閥型避雷器,R≤5,Ω,,,（,4,）低壓線路金屬桿、水泥桿及煙囪的接地,R≤30,Ω,,,準確數(shù)字參照相關技術規(guī)范要求,,電氣接地,4,．裝設接地裝置的要求,,（,1,）接地線一般用,40mm×4mm,的鍍鋅扁鋼。,,（,2,）接地體用鍍鋅鋼管或角鋼。鋼管直徑為,50mm

57、,，管壁厚不小于,3.5mm,，長度,2,～,3m,。角鋼以,50mm×50mm×5mm,為宜。,,（,3,）接地體的頂端距地面,0.5,～,0.8m,，以避開凍土層，鋼管或角鋼的根數(shù)視接地體周圍的土壤電阻率而定，一般不少于兩根，每根的間距為,3,～,5m,,,（,4,）接地體距建筑物的距離在,1.5m,以上，與獨立避雷針接地體的距離大于,3m,。,,（,5,）接地線與接地體的聯(lián)接應使用搭接焊。,,5,．降低土壤電阻率的方法,,（,1,）改變接地體周圍的土壤結(jié)構(gòu),:,在接地體周圍的土壤,2,～,3m,范圍內(nèi)，摻入不容于水的、有良好吸水性的物質(zhì)，如木炭、礦渣等，可使電阻率降低到原來的,1/5,～

58、,1/10,。,,,2,）用食鹽、木炭降低土壤電阻率,:,用食鹽、木炭分層夯實。木炭和細摻勻為一層，約,10,～,15cm,厚，再鋪,2,～,3cm,的食鹽，共,5,～,8,層。鋪好后打入接地體。此法可使電阻率降至原來的,1/3,～,1/5,。,,,3,）用長效化學降阻劑,:,此法可使土壤電阻率降至原來的,40%,。,,電氣接地,6.,接地電阻測試檢查,:,,電氣設備的接地電阻應在每年的春、秋兩季雨水較少時各測試一次，確保接地合格。一般采用專門儀表（如,ZC-8,接地電阻測試儀）測試，也可采用電流表,-,電壓表法測試。,,另外檢查的內(nèi)容有：,,（,1,）聯(lián)接螺栓是否松動、銹蝕。,,（,2,）地面以下的接地線、接地體的腐蝕情況，是否脫焊。,,（,3,）地面的接地線有無損傷、斷裂、腐蝕等。,,,測試的法制要求,(,略,),,,測試的方法,(,略,),,,測試的注意事項,(,略,),,7.,接地的作用,,防止人身遭受電擊、設備和線路遭受損壞、預防火災和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統(tǒng)正常運行。,,