第三章建筑常用電氣設(shè)備三

第三章

建筑常用電氣設(shè)備(三)3.3高壓電氣設(shè)備

變配電所中，承擔(dān)傳輸和分配電能到各用電場所的配電線路稱為一次電路或稱主電路。一次電路中所有電氣設(shè)備稱為一次設(shè)備。而用來測量、控制、信號顯示和保護(hù)一次設(shè)備運轉(zhuǎn)的電路，又稱二次電路。二次電路中的所有電氣設(shè)備（如測量儀表、繼電器等）稱為二次設(shè)備。

3.3.1高壓斷路器

高壓斷路器是配電裝置中最重要的控制和保護(hù)設(shè)備。正常時用以接通和切斷負(fù)荷電流。短路故障或嚴(yán)重過負(fù)荷時借助繼電保護(hù)裝置的作用，自動、迅速地切斷故障電流。斷路器應(yīng)在盡可能短的時間內(nèi)熄滅電弧，因而具有可靠的滅弧裝置。斷路器工作性能優(yōu)劣，直接影響供配電系統(tǒng)的運行情況。

斷路器一般與隔離開關(guān)配合使用，“倒閘操作”原則是指：斷開電路時，先斷斷路器，后拉隔離開關(guān)；接通電路時，先合隔離開關(guān)，后合斷路器。

斷路器按其所采用的滅弧介質(zhì)不同大致分為下列幾種：

1.多油斷路器（DW）多油斷路器是用絕緣油作為滅弧介質(zhì)。變壓器油有三個作用：一是作為滅弧介質(zhì)；二是斷路器切斷電路時作為動、靜觸頭間的絕緣介質(zhì)；三是作為帶電導(dǎo)體對地（外殼）的絕緣介質(zhì)。

多油斷路器依據(jù)其額定電流和斷路容量的大小不同，分為三相共用一個油箱和三相有單獨的油箱兩種，主要安裝在35kV以上的電壓等級的用戶中。

2.少油斷路器（SN）少油斷路器用油量很少，一般約為多油斷路器的1／10。少油斷路器有戶內(nèi)型和戶外型，通常35kV以上多為戶外型，10kV及6kV多為戶內(nèi)型，不論戶內(nèi)還是戶外型均為每相有單獨的油箱。少油斷路器具有體積小、機構(gòu)簡單、防爆防火、使用安全等特點，其中油只做滅弧介質(zhì)，不做絕緣介質(zhì)。

少油斷路器按開斷容量分，有SN10-10Ⅰ型，SOC＝300MVA；SN10-10Ⅱ型，SOC＝500MVA；SN10-10Ⅲ型，SOC＝750MVA。

3.空氣斷路器（KN）空氣斷路器采用壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)。斷路器中的空氣有三個作用：一是強烈的滅弧，使電弧冷卻而熄滅；二是作為動、靜觸頭間的絕緣介質(zhì)；三是接通。切斷操作時的動力。該斷路器動作快，斷流容量大，但構(gòu)造復(fù)雜，價格高，因而使用在電壓等級為10kV～35kV的電力系統(tǒng)中。

4.六氟化硫斷路器（LN）六氟化硫（SF6）分子能在電弧間隙的游離氣體中吸附自由電子。因此，SF6氣體有優(yōu)異的絕緣能力和滅弧能力，與普通空氣相比，它的絕緣能力約高2.5～3倍，滅弧能力則高5～10倍，而且，電弧在SF6中燃燒時，電弧電壓特別低，燃燒時間也短，因此SF6斷路器開斷后，觸頭燒損輕微，不僅適用于頻繁操作，同時也延長了檢修周期。由于SF6斷路器有上述優(yōu)點，所以它的發(fā)展速度很快，電壓等級也在不斷地提高。

5.磁吹式斷路器（CN）磁吹式斷路器是利用電弧電流通過專門的磁吹線圈時產(chǎn)生吹弧磁場，將電弧熄滅。

磁吹式斷路器有不用油，沒有火災(zāi)危險；滅弧性能良好，多次切斷故障電流后，觸頭及滅弧室燒損輕微；滅弧室具有半永久性；結(jié)構(gòu)較簡單，體積較小，重量輕；維護(hù)簡單等優(yōu)點。

6.真空斷路器（ZN）真空斷路器是指觸頭在高度真空滅弧室中切斷電路的斷路器。真空斷路器采用的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)是高度真空空氣。

真空斷路器有觸頭開距小，動作快；燃弧時間短，滅弧快；體積小，重量輕，防火防爆；操作噪聲小，適于頻繁操作優(yōu)點。

真空斷路器的結(jié)構(gòu)如圖3-28所示。

3.3.2高壓負(fù)荷開關(guān)

負(fù)荷開關(guān)是專門用于接通和切斷負(fù)荷電路的開關(guān)設(shè)備，它具有簡單的滅弧裝置，所以不能切斷短路電路，能通斷一定的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流。通常負(fù)荷開關(guān)與熔絲（管形熔斷器）串聯(lián)，借助（管形熔斷器的）熔絲切斷短路電流。負(fù)荷開關(guān)斷開后，與隔離開關(guān)一樣具有明顯的斷開間隙。

高壓負(fù)荷開關(guān)的型號：

如：型號FN3—10R／400：F——負(fù)荷開關(guān)

N——戶內(nèi)，W——戶外；

3——設(shè)計序號；

10——額定電壓（kV）；

400——額定電流（A）；

R——帶熔斷器。3.3.3高壓隔離開關(guān)

使用高壓隔離開關(guān)主要是保證高壓裝置檢修工作的安全。它能將線路中的高壓電氣設(shè)備與電源隔離，使檢修人員能明顯地看到電路的斷開點。

一般配電用隔離開關(guān)大多采用閘刀垂直轉(zhuǎn)動式，其典型結(jié)構(gòu)如圖3-29所示。

隔離開關(guān)的功能主要用來隔離電源，將需要檢修的設(shè)備與電源可靠地斷開，在結(jié)構(gòu)上，它的特點是斷開后有明顯的可見的斷開間隙，故隔離開關(guān)的觸頭是暴露在空氣中的。隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，不許帶負(fù)荷操作，可以用來通斷一定的小電流，如勵磁電流不超過2A的空載變壓器、電容電流不超過5A的空載線路以及電壓互感器和避雷器電路等。

隔離開點按安裝地點，分為戶內(nèi)型和戶外型兩大類。

如：GN22—10／2000—40

G——隔離開關(guān)；N——戶內(nèi)型；W——戶外型；22——設(shè)計序號；

10——額定電壓（kV）；2000——額定電流（A）；

40——2s熱穩(wěn)定電流有效值（kA）

3.3.4高壓熔斷器

1.高壓熔斷器的作用當(dāng)過負(fù)荷或短路電流流過熔件時，由本身產(chǎn)生的熱量將自己熔斷，從而使電路斷開，實現(xiàn)過載和短路保護(hù)。高壓熔斷器是高壓供電系統(tǒng)中設(shè)置的保護(hù)元件。

2.戶內(nèi)高壓管式熔斷器高壓管式熔斷器是一種簡單的保護(hù)電器。當(dāng)電路發(fā)生過負(fù)荷或短路故障時，故障電流超過熔體的額定電流，熔體被電流迅速加熱熔斷，從而切斷電流，防止故障擴大。熔斷器的功能主要是對電路及電路中的設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)，如圖3-30所示。

從管式熔斷器剖面圖可以看出，其內(nèi)部是由幾根全長和直徑相等的鍍銀銅絲并聯(lián)組成，在鍍銀銅絲中間焊有小錫球，管內(nèi)填充石英砂。兩端管帽封端，并在管帽的一端裝有紅色熔斷指示器。熔體的熔斷過程：是當(dāng)短路電流或過負(fù)荷電流通過熔體時，熔體被加熱，由于錫熔點低，故先熔化，并包圍銅絲，銅錫互相滲透形成熔點較低的銅錫合金，使鋼絲能在較低的溫度下熔斷，這就是所謂的“冶金效應(yīng)”。在熔體被熔斷時，產(chǎn)生電弧，在幾條平行的小直徑溝中，各溝產(chǎn)生的金屬蒸汽噴向四周，滲入石英砂，電弧與之緊密接觸，在短路電流未達(dá)到?jīng)_擊值之前（即短路后不到半個周期），電弧迅速熄滅，從而使熔斷器本身及其保護(hù)的線路設(shè)備均未受到?jīng)_擊電流的影響，因此，這種熔斷器稱為限流式熔斷器。在熔斷器熔斷后，紅色指示器被彈出表示熔體已熔斷。

型號是RN3—10／400：

R——熔斷器；3——設(shè)計序號；N——戶內(nèi)；

10——額定電壓（kV）；W——戶外；400——額定電流（A）。

3.戶外跌落式熔斷器

跌落式熔斷器如圖3-31所示。跌落式熔斷器是一種最簡便、價格低廉、性能良好的戶外線路開關(guān)保護(hù)設(shè)備。其功能既可以作配電線路和變壓器的短路保護(hù)，又可在一定條件下（用高壓絕緣鉤棒操作），可以切斷或接通小容量空載變壓器或線路。

跌落式熔斷器是由固定的支持部件和活動的熔管及熔體組成。

當(dāng)線路發(fā)生故障時，故障電流使熔體迅速熔斷并產(chǎn)生電弧。電弧的高溫使滅弧管壁分解出大量氣體，使管內(nèi)壓力劇增，高壓氣體沿管道縱向強烈噴出，形成縱向吹弧，電弧迅速熄滅。同時，在熔體熔斷后、熔管下端動觸頭失去張力而下翻，緊鎖機構(gòu)釋放，在觸頭彈力和熔管自身重力作用下，繞軸跌落，造成明顯可見的斷路間隙。由于熔體熔斷后，靠熔管自身重力跌落，故名跌落式熔斷器。

3.3.5互感器

互感器是一種特殊的變壓器，它被廣泛應(yīng)用于供電系統(tǒng)中，向測量儀表和繼電器的電壓線圈或電流線圈供電。

依據(jù)用途的不同，互感器分為兩大類：一類是電流互感器，它是將一次側(cè)的大電流，按比例變?yōu)檫m合通過儀表或繼電器使用的額定電流為5A的低壓小電流的設(shè)備；另一類是電壓互感器，它是將一次側(cè)的高電壓降到線電壓為100V的低電壓，供給儀表或繼電器用電的專用設(shè)備。

互感器的作用有：

a.隔離高壓電路互感器一次側(cè)和二次側(cè)沒有電的聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系，因而使測量儀表和保護(hù)電器與高壓電路隔開，以保證二次設(shè)備和人員的安全。

b.使測量儀表和繼電器小型化和標(biāo)準(zhǔn)化如電流互感器二次繞組的額定電流都是5A；電壓互感器二次繞組電壓通常都規(guī)定為100V。

c.可以避免短路電流直接流過測量儀表和繼電器的線圈，使其不受大電流的損壞。

互感器的準(zhǔn)確度等級一般分為0.2、0.5、1、3等級。一般0.2級作實驗室精密測量用，0.5級作計算電費測量用，1級供配電盤上的儀表使用，一般指示儀表和繼電保護(hù)用3級。

1.電壓互感器

電壓互感器按絕緣及冷卻方式來分，有干式和油浸式。按相數(shù)來分，有單相和三相等。以環(huán)氧樹脂澆注絕緣的干式電壓互感器應(yīng)用最廣泛的是單相干式電壓互感器。

（1）型號與結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)如圖3-32所示。

（2）使用注意事項

1）電壓互感器的二次側(cè)在工作時不能短路。在正常工作時，其二次側(cè)的電流很小，近似于開路狀態(tài)，當(dāng)二次側(cè)短路時，其電流很大（二次阻抗很?。?，將燒毀設(shè)備。

2）電壓互感器的二次側(cè)必須有一端接地，防止一、二次側(cè)擊穿時，高壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全。

3）電壓互感器接線時，應(yīng)注意一、二次側(cè)接線端子的極性，以保證測量的準(zhǔn)確性。

4）電壓互感器的一、二次側(cè)通常都應(yīng)裝設(shè)熔絲作為短路保護(hù)，同時一次側(cè)應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)作為安全檢修用。

5）一次側(cè)并接在線路中。

2.電流互感器

電流互感器均為單相，以便使用。按一次繞組的匝數(shù)，可分為單匝（母線式、芯柱式、套管式）和多匝（線圈式、線環(huán)式、串級式）；按絕緣可分為干式、澆注式和油浸式；按一次電壓分為高壓和低壓等。

（1）型號與結(jié)構(gòu)

電流互感器的型號：

結(jié)構(gòu)如圖3-33所示。

（2）聯(lián)結(jié)

1）單相式接線用于三相平衡負(fù)載的電路，僅測量一相電流，或在保護(hù)中作過載保護(hù)，一般裝在第二相上。

2）三相完全星形接線（Y聯(lián)結(jié)）用于三相平衡負(fù)載或不平衡負(fù)載電路及三相四線制電路，可分別測量三相電流。中性線中流過的電流為三相電流的相量和。三相平衡負(fù)載時，中性線中的電流為零。不平衡負(fù)載或發(fā)生故障時，中性線中有電流通過。

3）兩相不完全星形（V聯(lián)結(jié)）兩只電流互感器三只電流表測量三相電流，流入第三塊電流表的電流為L1、L2兩相電流的相量和，反映第三相（L3）的電流，此接線被廣泛應(yīng)用于中性點不接地的三相三線制中。

4）三角形聯(lián)結(jié)（△聯(lián)結(jié)）該聯(lián)結(jié)使三個電流互感器作△聯(lián)結(jié)，在供電系統(tǒng)中無特殊用途，一般電流互感器不作△聯(lián)結(jié)。該接法零相序電流在三相繞組內(nèi)循環(huán)流動，不會出現(xiàn)在引出線。當(dāng)變壓器需要差動繼電器保護(hù)時，多采用電流互感器△聯(lián)結(jié)。

5）零相序聯(lián)結(jié)該聯(lián)結(jié)使三個電流互感器并聯(lián)，測量的是二次側(cè)中性線中的電流，等于三相電流之相量和，反映的是零相序電流。該接線方式用于架空線路單相接地的零序保護(hù)。

6）兩相差聯(lián)結(jié)該聯(lián)結(jié)使兩個電流互感器作差接，流入繼電器中的電流為線電流，一般用于電動機保護(hù)。

（3）使用注意事項

1）電流互感器的二次側(cè)在使用時絕對不可開路。一旦開路，一次電流全部變成鐵心的勵磁電流，此時，鐵心極度飽和而導(dǎo)致發(fā)熱，同時二次側(cè)感應(yīng)出危險的高壓，其電壓可達(dá)幾千伏甚至更高，此時不僅危及人身安全，繞組可能被擊穿而起火燒毀，鐵心由于過飽和而產(chǎn)生的剩磁還會影響電流互感器的誤差。使用過程中，拆卸儀表或繼電器時，應(yīng)事先將