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造价工程师工程供电系统设备:开关设备

开关设备

工程供电系统设备即高压开关设备。高压开关设备主要用于关合及开断3kV及以上正常电力线路，以输送及倒换电力负荷;从电力系统中退出故障设备及故障线段，以保证电力系统安全、正常运行;将两段电力线路以至电力系统的两部分分隔开;将已退出运行的设备或线路进行可靠接地，以保证电力线路、设备和运行维修人员的安全。

高压开关(电器)设备的器件主要有断路器、重合器、分段器、负荷开关、接触器、熔断器、隔离开关和接地开关等，以及上述产品与其他电器的组合产品。它们在结构上相互依托，有机地构成一个整体，如隔离负荷开关、熔断器式开关、敞开式组合电器等。

(一)断路器

高压断路器也称高压开关，是高压供电系统中最重要的电器之一。高压断路器具有一套完善的灭弧装置，能在有负荷的情况下接通或断开电路;在系统发生短路故障时，能迅速切断短路电流。

1、分类和性能

按安装地点分为户内式和户外式。按用途分为发电机保护用断路器、线路用断路器和供电用断路器。按灭弧形式的不同高压断路器分为压缩空气断路器、油断路器、六氟化硫(SF6)断路器、真空断路器等。目前用的较多的是少油断路器、真空断路器和六氟化硫断路器。

掌握压缩空气断路器、油断路器、六氟化硫(SF6)断路器和真空断路器的性能特点。

2、基本结构

断路器的类型虽然很多，结构也不相同，但基本上都由通断元件、中间传动机构、绝缘支撑件和基座构成。通断元件是断路器的核心部分。

3、对断路器的基本要求(略)

(二)其他开关设备

1、隔离开关与接地开关

(1)隔离开关的用途与分类。隔离开关在分闸位置时，被分离的触头之间有可靠绝缘的明显断口;在合闸位置时，能可靠地承载正常工作电流和短路故障电流。它主要为满足检修和改变线路连接的需要，用来对线路设置一种可以开闭的断口。隔离开关的具体用途是检修与分段隔离、倒换母线、分合带电电路、自动快速隔离。

(2)接地开关的用途与分类。接地开关是用以将回路接地的一种机械式开关装置。它主要用来保护检修工作的安全。接地开关按安装场所的不同，分为户内与户外型;按操作方式不同，分为用钩棒和用操动机构;按使用特性不同，分为一般接地开关与快速接地开关。

2、敞开式组合电器。敞开式组合电器由几种常规的高压电器按主接线要求，在结构上相互依托借用，有机地构成一个整体。其中各电器仍不变原有性能和基本特点，产品结构紧凑，占场地少。但目前习惯上仅指以隔离开关为主体，将隔离开关的静触头置于相邻的组合元件上，从而减少绝缘支柱，缩小整体安装场地的一种电器装置。被组合的有：电流互感器、电压互感器、电缆终端等，有时亦包括同类隔离开关和断路器。

3、负荷开关、接触器、熔断器及其功能组合

(1)负荷开关

负荷开关是指关合、开断及承载运行线路正常电流(包括规定的过载电流)、并能关合和承载规定的异常电流(如短路电流)的开关设备。

负荷开关的品种很多，通常按灭弧介质和灭弧方式分类。

(2)接触器

接触器是指除手动操作外只有一个休止位置，能关合、承载正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。借助于锁扣装置，可防止运动元件返回休止位置，使锁扣接触器获得了第二个休止位置。

接触器适用于控制操作频繁的回路，主要控制对象为高压电动机、变压器和电容器组等。接触器与限流熔断器组合作为电动机的控制和保护，其技术简便，效果更佳。

(3)熔断器

熔断器是电力系统中过载和短路故障的保护设备，当电流超过给定值一定时间，通过融化一个或几个特殊设计和配合的组件，分断电流来切断电路。熔断器具有结构简单、体积小、价格便宜、维护方便、保护动作可靠和消除短路故障时间短等优点;但也有如不能分合操作、动作后需更换熔断件、易造成单相供电等不足之处。

(4)功能组合

负荷开关、接触器的功能限于控制，而熔断器的作用则是故障短路电流的一次性保护。电力系统中的设备往往需要控制和保护两种功能兼备，加之单一功能的电器动作简捷、价格低廉等优点，促成了这些控制元件与保护元件功能组合的广泛使用。控制和保护元件串联使用是最简单的功能组合。

4、操动机构

操动机构是高压开关的重要组成部分，当它接受操作指令后，能使开关设备准确地合闸和分闸。操动机构一般以操动触头系统分合闸时的主要驱动能源来进行分类，有人(手)力、电动机、电磁、弹簧、液压、气动、重锤操动机构。其中，人(手)力、电动机操动机构直接操动时只能做成慢速机构，操动开关产品的分合闸时间在0.5S以上或更长，其余的一般做成快速机构，分闸时间多在0.1S以下。

5、防爆配电装置的分类与特点

按产品防爆措施的不同，可确定防爆配电装置的不同型式，如隔爆型、增安型、正压型等。防爆产品有两类：I类――煤矿用;II类――工厂用。II类防爆产品按其适用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃电流比划分为A、B、C三类，按其最高表面温度，划分为T1～T6六组。

防爆配电装置的组成与金属封闭开关设备相同，由配电所需的控制、保护与测量等一次元件及相应的仪表和继电保护等二次元件组成。一次元件通常包括断路器(或负荷开关)、隔离开关(或隔离插头)、互感器、母线与电缆头等。

6、金属封闭开关设备

金属封闭开关设备(简称开关柜)是由封闭于接地的金属外壳内的主开关(如断路器)、隔离开关(或隔离触头)、互感器、避雷器、母线等一次元件及控制测量、保护装置组成的成套电器。

7、气体绝缘金属封闭开关设备

气体绝缘金属封闭开关设备是指采用(至少部分地采用)高于大气压的气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备，简称GIS。GIS是由断路器、隔离开关、电压互感器、避雷器、母线、电缆终端盒或(和)出线套管等高压电器元件按主接线要求组合而成的。功能单元是GIS的基本组合单元。GIS外壳的主要作用为：(1)气体容器。(2)接地电极。(3)安全保护。(4)散热。(5)机械支撑。

8、预装式变(配)电站

预装式变(配)电站(以下简称：预装式电路)由高压电器设备、电力变压器、低压电器设备及其相互的联接和辅助设备紧凑组合而成。通常按主接线和元器件要求不同，以一定方式布置于一个或几个箱体内，故又称箱式变电站。

与常规变(配)电站不同，预装式电站是由工厂设计和制造，并经过型式试验的考核，具有结构紧凑、占地少、可靠性高、安装简捷、标准化系列性强、易于与环境协调、使用灵活、便于移动等特点。主要用于电压为3～35kV(特别是10kV)的系统，作接受分配输入的电能和向用户提供低压电能之用。

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