第一節 電氣設備
電壓1kV及以上的電力系統,一般稱之為高壓電力系統;1kV以下的稱之為低壓系統。一、開關設備
高壓開關設備是指在電壓1kV及以上的電力系統中運行的戶內和戶外交流開關設備,主要用于電力系統(包括發電廠、變電站、輸配電線路和工礦企業等用戶)的控制和保護,既可根據電網運行需要將一部分電力設備或線路投入或退出運行,也可在電力設備或線路發生故障時將故障部分從電網中快速切除,從而保證電網中無故障部分的正常運行及設備、運行維修人員的安全。
高壓開關設備按其功能和作用的不同,分為斷路器、隔離開關、接地開關、重合器、分斷器、負荷開關、接觸器、熔斷器等,以及上述元件組合而成的負荷開關—熔斷器組合電器、接觸器—熔斷器(F-C)組合電器、隔離負荷開關、熔斷器式開關、敞開式組合電器等;與其他電氣產品(諸如變壓器、電流互感器、電壓互感器、電容器、電抗器、避雷器、母線、進出線套管、電纜終端和二次元件等)進行合理配置,有機地組合于金屬封閉外殼內,構成具有相對完整使用功能的產品稱為成套設備。如金屬封閉開關設備(開關柜)、氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)和高壓/低壓預裝式變電站等。
(一)斷路器
高壓斷路器也稱高壓開關,是高壓供電系統中最重要的電器之一。高壓斷路器具有一套完善的滅弧裝置,能在有負荷的情況下接通或斷開電路;在系統發生短路故障時,能迅速切斷短路電流。
1.分類和性能
根據斷路器安裝地點,可分為戶內和戶外兩種。根據斷路器使用的滅弧介質,可分為以下幾種類型:
(1)油斷路器。是以絕緣油為滅弧介質,可分為多油斷路器和少油斷路器。
(2)空氣斷路器。是以壓縮空氣作為滅弧介質,此種介質防火、防爆、無毒、無腐蝕性,取用方便。空氣斷路器靠壓縮空氣吹動電弧使之冷卻,在電弧達到零值時,迅速將弧道中的離子吹走或使之復合而實現滅弧。空氣斷路器開斷能力強、開斷時間短,但結構復雜、工藝要求高、有色金屬消耗多。
(3)六氟化硫(SF6)斷路器。采用具有優良滅弧能力和絕緣能力的SF6氣體作為滅弧介質,具有開斷能力強、動作快、體積小等優點,但金屬消耗多、價格較貴。近年來SF6斷路器發展很快,在高壓和超高壓系統中得到廣泛應用,尤其以SF6斷路器為主體的封閉式組合電器,是高壓和超高壓電器的重要發展方向。
(4)真空斷路器。是在高度真空中滅弧。真空中的電弧是在觸頭分離時電極蒸發出來的金屬蒸汽中形成的。電弧中的離子和電子迅速向周圍空間擴散。當電弧電流到達零值時,觸頭間的粒子因擴散而消失的數量超過產生的數量時,電弧即不能維持而熄滅。真空斷路器開斷能力強、開斷時間短、體積小、占用面積小、無噪聲、無污染、壽命長,可以頻繁操作,檢修周期長。
此外,還有磁吹斷路器和自產氣斷路器,它們具有防火防爆、使用方便等優點,但是一般額定電壓不高、開斷能力不大,主要用作配電系統。
2.對高壓斷路器的基本要求
根據以上所述,斷路器在電力系統中承擔著非常重要的任務,不僅能接通或斷開負荷電流,而且還能斷開短路電流。因此,斷路器必須滿足以下基本要求:
(1)工作可靠;
(2)具有足夠的開斷能力;
(3)具有盡可能短的切斷時間;
(4)具有自動重合閘性能;
(5)具有足夠的機械強度和良好的穩定性能;
(6)結構簡單、價格低廉。