高压电器的基本功能解析

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：高压电器一般是指额定工作电压在1200V以上的电器。高压电器的种类有很多，高压断路器是高压电器中最重要的一类电器。按照各种高压电器的基本功能给出如下定义：断路器能够闭合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的机械开关装置。组合电器将两种或两种以上的高压电器，按电力系统主接线要求组成一个有机的整体而各电器仍保持原规定功能的装置。

高压电器一般是指额定工作电压在1200V以上的电器。高压电器的种类有很多，高压断路器是高压电器中最重要的一类电器。按照各种高压电器的基本功能给出如下定义：

断路器（Circuit-breaker）能够闭合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（如短路条件）下的电流的机械开关装置。

高压断路器也应该能够分断空载长线的充电电流（容性电流）、空载变压器的励磁电流（感性小电流）等。通常使用的断路器分合频度不大，不经常承载、开断和关合短路电流，但某些特殊断路器也用于频繁分合。

总体来讲，要求断路器具有如下最基本功能：

1）在关合状态时应为良好的导体，在长时间工作时各部位温度和温升低于最大允许发热温度和允许温升，能够承受短路情况下热和机械的作用。

2）在开断状态时，具有良好的绝缘性能。在不同环境条件下，皆能承受对地同相以及不同相端子间的电压。

3）在关合状态的任意时刻，在尽可能短的时间内，能够开断额定开断电流及以下的各种故障电流。

4）在开断状态的任意时刻，在短时间内能关合处于短路状态下的电路。

另外，国家标准及其他有关标准对各种其他高压开关设备也给出了明确的定义。

高压开关（High-voltage switching device）额定电压在1200V及以上，主要用于开断和关合导电回路的电器。

高压开关设备（High-voltage switchgear）高压开关与控制、测量、保护、调节装置以及辅件、外壳和支持件等部件及其电气和机械的连接组成的总称。

一般概念中高压开关主要指的是能开断与关合高压回路（带电与不带电）的操作装置，它包括断路器、隔离开关、负荷开关和接地开关。而高压开关设备应包括除变压器等少数几种电力设备以外的几乎所有的高压电器，例如，除去上述几种开关外，还应包括高压熔断器、高压接触器、柱上配电开关设备（除了柱上断路器、负荷开关外，还有自动重合器、分段器、配电自动化开关等）、金属封闭开关设备即开关柜（包括断路器柜、高压接触器—熔断器组合电器即F-C回路开关柜、负荷开关柜及负荷开关—熔断器组合柜即常称为环网柜或环网供电单元等各种开关柜）、各类组合电器、SF₆气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）、预装式变电站等。高压开关设备除了前述的开关设备外，还应包括各种控制和测量设备，习惯上又都混称为开关装置。

隔离开关（Disconnector）在分位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时，能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流的开关设备。

负荷开关（Switch，Load-breaking switch）能在正常的导电回路条件或规定的过载条件下关合、承载和开断电流，也能在异常的导电回路条件（例如短路）下按规定的时间承载电流的开关设备。按照需要，也可具有关合短路电流的能力。

接地开关（Earthing switch）用于将回路接地的一种机械式开关装置。在异常条件（如短路）下，可在规定时间内承载规定的异常电流；但在正常回路条件下，不要求承载电流。

熔断器（Fuse）当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而开断电路的开关装置。

接触器（Contactor）手动操作除外，只有一个休止位置，能关合、承载及开断正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。

重合器（Automatic circuit recloser）能够按照预定的顺序，在导电回路中进行开断和重合操作，并在其后自动复位、分闸闭锁或合闸闭锁的自具（不需外加能源）控制保护功能的开关设备。

分段器（Sectionalizer）一种能够自动判断线路故障和记忆线路故障开断的次数，并在达到整定的次数后在无电压或无电流下自动分闸的开关设备。

某些分段器可具有关合短路电流（自动重合功能）及开断、关合负荷电流的能力，但无开断短路电流的能力。

金属封闭开关设备、开关柜（Metal-enclosed switchgear）除进出线外，其余完全被接地、金属外壳封闭的开关设备。

组合电器（Composite apparatus）将两种或两种以上的高压电器，按电力系统主接线要求组成一个有机的整体而各电器仍保持原规定功能的装置。

气体绝缘金属封闭开关设备、封闭式组合电器（Gas Insulated metal-enclosed Switchgear，GIS）至少有一部分采用压力高于大气压的气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备。

预装式变电站（High-voltage/low-voltage prefabricated substations）预装式变电站的主要部件是变压器、高压开关设备和控制设备、低压开关设备和控制设备、相应的内部连接线（电缆、母线和其他）和辅助设备。

这些部件应该用一个公用的外壳或一组外壳封闭起来。

在这些高压开关设备中，高压断路器是最基本、最重要的一类电器。在电力系统的运行过程中，时常会发生故障，其中大多数是短路故障。在大容量系统中，短路电流可达几十千安甚至几百千安。由于短路电流的热效应和电动力具有很大的破坏性，因此短路发生后，要求迅速排除短路故障。为了减小短路对电力系统的危害，最主要的措施是迅速将发生短路的部分与系统其他部分隔离，断路器便承担着切除短路故障的任务。

高压电器的基本功能解析

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