中職教育二年級全學(xué)期交通運輸大類《六氟化硫斷路器》微課教學(xué)設(shè)計_第1頁
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文檔簡介

微課教學(xué)設(shè)計課題SF6斷路器目標(biāo)1.了解高壓斷路器的基礎(chǔ)知識;2.掌握SF6氣體的性能及滅弧原理;3.掌握SF6斷路器的結(jié)構(gòu)。難點SF6斷路器的結(jié)構(gòu)微課說明總時間:15:17,幻燈片總數(shù):28頁;呈現(xiàn)形式:PPT配畫外音解說,PPT制作盡可能圖像化,適當(dāng)使用動畫表現(xiàn)。鏡頭編號視頻內(nèi)容解說詞效果說明1課前導(dǎo)入同學(xué)們,大家好!在日常生活中,你們有沒有注意到家中有這樣一個配電箱,里面安裝有很多小開關(guān),請問這是什么開關(guān)呢?這是空氣開關(guān),又名空氣斷路器,是低壓斷路器的一種。它的作用是接通和斷開電路,當(dāng)電流超過額定電流時,就會跳閘,對電路起到保護(hù)作用。同理,在高壓電氣中,也有高壓斷路器,發(fā)揮著相同作用。這節(jié)課,我們來共同學(xué)習(xí)SF6斷路器的知識吧。圖片2標(biāo)題——SF6斷路器3學(xué)習(xí)目標(biāo)在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中,我們要了解高壓斷路器的基礎(chǔ)知識,掌握SF6氣體的性能及滅弧原理,掌握SF6斷路器的結(jié)構(gòu)。4一、高壓斷路器的基礎(chǔ)知識5高壓斷路器的用途首先我們來認(rèn)識一下高壓斷路器。高壓斷路器是高壓電氣設(shè)備中最重要的設(shè)備,是一次系統(tǒng)中控制和保護(hù)電路的關(guān)鍵設(shè)備。首先是控制作用,斷路器在正常運行時,用來接通或斷開電路的負(fù)荷電流。其次是保護(hù)作用,當(dāng)系統(tǒng)故障時,在繼電保護(hù)裝置的作用下,用來迅速斷開短路電流,切除故障電路,以保障系統(tǒng)中非故障部分的正常運行。6高壓斷路器的分類高壓斷路器根據(jù)裝設(shè)地點的不同,可分為戶內(nèi)和戶外用兩種。而根據(jù)使用的滅弧介質(zhì)不同,可以分為:油斷路器;SF6斷路器;真空斷路器;壓縮空氣斷路器。圖片7高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)而后我們來學(xué)習(xí)高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)。高壓斷路器是由開斷元件、支持絕緣件、傳動元件、操動機構(gòu)和基座等幾部分組成。8高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)開斷元件主要包括:主滅弧室、主觸頭系統(tǒng)、主導(dǎo)電回路輔助滅弧室、輔助觸頭系統(tǒng)、并聯(lián)電阻等,其作用是開、斷及關(guān)、合電力線路,安全隔離電源。支持絕緣件主要包括:瓷柱、瓷套管、絕緣管等構(gòu)成的支柱本體、拉緊絕緣子等,其作用是保證開斷元件可靠的對地絕緣,承受開斷元件的操作力及各種外力。傳動元件主要包括:各種連桿、齒輪、拐臂、液壓管道、壓縮空氣管道等,其作用是將操作命令及操作功傳遞給開斷元件的觸頭和其他部件?;饕ǎ洪_關(guān)本體的底架、底座,它是整臺產(chǎn)品的基礎(chǔ),用于支撐、固定和安裝開關(guān)電器的各結(jié)構(gòu)部分,使之成為一個整體。操動機構(gòu)主要包括:彈簧、液壓、電磁、氣動及手動機構(gòu)的本體及其配件,為開斷元件分合閘操作提供能量,并實現(xiàn)各種規(guī)定的操作。9高壓斷路器的型號高壓斷路器的型號一般由8位字符組成。第1位是產(chǎn)品字母代號,用下列字母表示:S表示少油斷路器;D表示多油斷路器;K表示空氣斷路器;L表示六氟化硫斷路器;Z表示真空斷路器;Q表示產(chǎn)氣斷路器;C表示磁吹斷路器。第2位是裝置地點代號;N表示戶內(nèi),W表示戶外。第3位是設(shè)計系列順序號;以數(shù)字1、2、3……表示。第4位是額定電壓,單位是kV。第5位是其它補充工作特性標(biāo)志,G表示改進(jìn)型,F(xiàn)表示分相操作。第6位是額定電流,單位是A。第7位是額定開斷電流,單位是kA。第8位是其特殊環(huán)境代號。10高壓斷路器的基本技術(shù)參數(shù)高壓斷路器有4個基本技術(shù)參數(shù)。高壓斷路器在規(guī)定的正常使用和性能條件下,能夠連續(xù)運行的最高電壓稱為斷路器的額定電壓。根據(jù)我國交流高壓斷路器國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,高壓斷路器的額定電壓分為3.6、7.2、12、40.5、72.5、126、252、363、550、800kV等。額定電流指在規(guī)定的正常使用和性能條件下,斷路器主回路能夠連續(xù)承載的電流有效值。11高壓斷路器的基本技術(shù)參數(shù)額定開斷電流是表征斷路器開斷能力的參數(shù)。在額定電壓下,斷路器能保證可靠開斷的最大電流,稱為額定開斷電流,其單位用斷路器觸頭分離瞬間短路電流周期分量有效值的千安數(shù)表示。當(dāng)斷路器在低于其額定電壓的電網(wǎng)中工作時,其開斷電流可以增大。但受滅弧室機械強度的限制,開斷電流有一最大值,稱為極限開斷電流。12高壓斷路器的基本技術(shù)參數(shù)合閘時間與分閘時間是表征斷路器操作性能的參數(shù)。各種不同類型的斷路器的分、合閘時間不同,但都要求動作迅速。合閘時間是指從斷路器操動機構(gòu)合閘線圈接通到主觸頭接觸這段時間,斷路器的分閘時間包括固有分閘時間和熄弧時間兩部分。固有分閘時間是指從操動機構(gòu)分閘線圈接通到觸頭分離這段時間。熄弧時間是指從觸頭分離到各相電弧熄滅為止這段時間。13二、SF6氣體的性能及滅弧原理14SF6斷路器簡介SF6斷路器是以SF6氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)。SF6氣體具有良好的絕緣性能和滅弧能力,因此在斷路器中的應(yīng)用得到迅速發(fā)展。圖片15SF6氣體的性能SF6氣體是無色、無臭、無毒、不燃的惰性氣體,容易液化。其化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,在允許運行溫度范圍內(nèi),SF6氣體對設(shè)備中常用的銅、鋼、鋁等金屬材料不起化學(xué)作用。因此斷路器的檢修周期長,檢修工作量少。另外,SF6氣體具有很強的絕緣性,其絕緣性能超過空氣的兩倍。在三個大氣壓下其絕緣性能相當(dāng)于變壓器油在一個大氣壓時。故SF6斷路器占地面積少,外形尺寸小。圖片16SF6氣體的滅弧原理SF6是一種化學(xué)性能非常穩(wěn)定的惰性氣體,呈現(xiàn)很強的電負(fù)性,其分子對電子有親和力,具有捕獲電子的能力,很容易吸附自由電子形成活動性較低的負(fù)離子,是個典型的三體復(fù)合材料。并且易與正離子復(fù)合,使電流過零時去游離過程大大加快。加之熱容量大等因素,它的滅弧性能相當(dāng)于同等條件下空氣的100倍。動畫17SF6氣體的滅弧原理在高溫的作用下,少量的SF6氣體會分解成SOF2(亞硫酰氟),SO2F2(硫酰氟)、SF4(四氟化硫)、SOF4(四氟一氧化硫),但在電弧過零后,它們又會結(jié)合生成SF6。故SF6斷路器可允許動作多次而不需檢修,其檢修周期至少在20年以上。圖片18三、SF6斷路器的結(jié)構(gòu)19SF6斷路器滅弧室的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在我們來學(xué)習(xí)重點內(nèi)容——SF6斷路器的結(jié)構(gòu)。SF6斷路器滅弧室有雙壓式和單壓式兩種結(jié)構(gòu)。雙壓式滅弧室設(shè)有高壓和低壓兩個氣壓系統(tǒng)。低壓系統(tǒng)主要用作滅弧室的絕緣介質(zhì),高壓系統(tǒng)只在滅弧過程中才起作用。單壓式滅弧室是根據(jù)活塞壓氣原理工作的,又稱壓氣式滅弧室。平時滅弧室中只有一種壓力的SF6氣體,起絕緣作用。開斷過程中,滅弧室所需的吹壓力由動觸頭系統(tǒng)帶動壓氣缸對固定活塞做相對運動,產(chǎn)生短時高壓氣體,從而吹弧并熄弧。20SF6斷路器滅弧室的結(jié)構(gòu)我國研制的SF6斷路器均采用單壓式滅弧室,按電弧是否被拉長可分為定開距和變開距兩種。定開距是指開關(guān)在滅弧過程中弧觸指位置始終不變,而變開距的弧觸指是移動的,電弧隨觸指的運動改變長度。兩者共同的特點是都要通過壓氣缸預(yù)壓縮,在電弧形成后對電弧進(jìn)行吹弧。21變開距滅弧室結(jié)構(gòu)我們來認(rèn)識一下變開距滅弧室的結(jié)構(gòu),分別是:1—主靜觸頭,2—弧靜觸頭,3—噴嘴,4—弧動觸頭,5—主動觸頭,6—壓氣缸,7—逆止閥,8—壓氣室,9—固定活塞,10—中間觸頭。其觸頭系統(tǒng)包括主靜觸頭1、弧靜觸頭2、主動觸頭5、弧動觸頭4及中間觸頭10。主觸頭(即工作觸頭)和中間觸頭裝在外側(cè),以改善散熱條件,提高斷路器的熱穩(wěn)定性。噴嘴3由耐高溫的絕緣材料制成,并與弧動觸頭4、主動觸頭5及壓氣缸6連成一體,構(gòu)成滅弧室的可動部分。壓氣室8有通道通向噴嘴3,在固定活塞9上有逆止閥7。合閘時操動機構(gòu)通過拉桿使可動部分向左運動,壓氣室壓力降低,逆止閥打開,SF6氣體從活塞上的小孔經(jīng)逆止閥沖入壓氣室,不致使壓氣室內(nèi)形成負(fù)壓,影響合閘速度。動畫22變開距滅弧室動作過程變開距滅弧室動作過程如動畫所示,現(xiàn)在斷路器處于合閘位置,這時由主靜觸頭、主動觸頭、壓氣缸、中間觸頭構(gòu)成電流通路;分閘時,操動機構(gòu)通過拉桿帶著可動部分向右運動,使壓氣室內(nèi)的SF6氣體被壓縮,逆止閥關(guān)閉,壓氣室壓力增加,主動、靜觸頭首先分離;當(dāng)弧動、靜觸頭分離時,產(chǎn)生電弧,同時壓氣室高壓氣流向弧動、靜觸頭內(nèi)腔噴射,對電弧進(jìn)行強烈的雙向縱吹;當(dāng)電弧過零時熄滅,觸頭處在分閘位置,弧柱的熱能被排入滅弧室鋼筒外殼,新鮮冷態(tài)的SF6氣體重新充入弧隙,保證斷口的絕緣。動畫23高壓開關(guān)柜中斷路器的結(jié)構(gòu)高壓開關(guān)柜中斷路器的結(jié)構(gòu)氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)是采用絕緣性能和滅弧性能優(yōu)異的SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì),并將所有的元件密封在接地金屬筒中。圖片24高壓開關(guān)柜中斷路器的結(jié)構(gòu)現(xiàn)代重工電氣有限公司110kVGIS,其外形如圖3.2.4所示。圖片25高壓開關(guān)柜中斷路器的結(jié)構(gòu)圖3.2.5為110kVGIS結(jié)構(gòu)示意圖。1—主母線,2—三工位開關(guān),3—斷路器,4—電流互感器,5—線路三工位開關(guān),6—線路接地開關(guān),7—電壓互感器,8—電纜終端箱。圖片26高壓開關(guān)柜中斷路器的結(jié)構(gòu)如圖3.2.6所示,為110kVGIS中的斷路器,即SF6斷路器,采用垂直(立式)布置結(jié)構(gòu),配用模塊化設(shè)計的彈簧操動機構(gòu)。該斷路器結(jié)構(gòu)簡單,維修方便,操作可靠,機械壽命可達(dá)到10000次以上。圖片27高壓開關(guān)柜中斷路器的結(jié)構(gòu)1—彈簧機構(gòu),2—支持件,3—連動桿,4—支持絕緣件,5—導(dǎo)體,6—滅弧室,7—盆式絕緣子,8—吸附劑,9—殼體。斷路器由裝于上部的彈簧操動機構(gòu)1和下部的斷路器本體兩大部分組成。斷路器本體由支持件2、連動桿3、支持絕緣件4、導(dǎo)體5、滅弧室6等組成,主導(dǎo)電回路通過盆式絕緣子7引入(引出)并固定在殼體9上。彈簧機構(gòu)的操作能通過連動件轉(zhuǎn)化為三個滅弧室的操作能,滅弧室與殼體之間通過支持絕緣件絕緣,斷路器的殼體在工作狀態(tài)始終處于地電位,殼體內(nèi)部充額定

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