2017年造價(jià)工程師安裝計(jì)量講義：開關(guān)設(shè)備

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　　第一節(jié)　電氣設(shè)備

　　電壓1kV及以上的電力系統(tǒng)，一般稱之為高壓電力系統(tǒng);1kV以下的稱之為低壓系統(tǒng)。

　　一、開關(guān)設(shè)備

　　高壓開關(guān)設(shè)備是指在電壓1kV及以上的電力系統(tǒng)中運(yùn)行的戶內(nèi)和戶外交流開關(guān)設(shè)備，主要用于電力系統(tǒng)(包括發(fā)電廠、變電站、輸配電線路和工礦企業(yè)等用戶)的控制和保護(hù)，既可根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行需要將一部分電力設(shè)備或線路投入或退出運(yùn)行，也可在電力設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)將故障部分從電網(wǎng)中快速切除，從而保證電網(wǎng)中無(wú)故障部分的正常運(yùn)行及設(shè)備、運(yùn)行維修人員的安全。

　　高壓開關(guān)設(shè)備按其功能和作用的不同，分為斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、重合器、分?jǐn)嗥?、?fù)荷開關(guān)、接觸器、熔斷器等，以及上述元件組合而成的負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器、接觸器—熔斷器(F-C)組合電器、隔離負(fù)荷開關(guān)、熔斷器式開關(guān)、敞開式組合電器等;與其他電氣產(chǎn)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(jìn)出線套管、電纜終端和二次元件等)進(jìn)行合理配置，有機(jī)地組合于金屬封閉外殼內(nèi)，構(gòu)成具有相對(duì)完整使用功能的產(chǎn)品稱為成套設(shè)備。如金屬封閉開關(guān)設(shè)備(開關(guān)柜)、氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)和高壓/低壓預(yù)裝式變電站等。

　　(一)斷路器

　　高壓斷路器也稱高壓開關(guān)，是高壓供電系統(tǒng)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(fù)荷的情況下接通或斷開電路;在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，能迅速切斷短路電流。

　　1.分類和性能

　　根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)，可分為戶內(nèi)和戶外兩種。根據(jù)斷路器使用的滅弧介質(zhì)，可分為以下幾種類型：

　　(1)油斷路器。是以絕緣油為滅弧介質(zhì)，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(zhì)，此種介質(zhì)防火、防爆、無(wú)毒、無(wú)腐蝕性，取用方便?？諝鈹嗦菲骺繅嚎s空氣吹動(dòng)電弧使之冷卻，在電弧達(dá)到零值時(shí)，迅速將弧道中的離子吹走或使之復(fù)合而實(shí)現(xiàn)滅弧。空氣斷路器開斷能力強(qiáng)、開斷時(shí)間短，但結(jié)構(gòu)復(fù)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(yōu)良滅弧能力和絕緣能力的SF6氣體作為滅弧介質(zhì)，具有開斷能力強(qiáng)、動(dòng)作快、體積小等優(yōu)點(diǎn)，但金屬消耗多、價(jià)格較貴。近年來(lái)SF6斷路器發(fā)展很快，在高壓和超高壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)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(fā)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(shí)電極蒸發(fā)出來(lái)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(kuò)散。當(dāng)電弧電流到達(dá)零值時(shí)，觸頭間的粒子因擴(kuò)散而消失的數(shù)量超過產(chǎn)生的數(shù)量時(shí)，電弧即不能維持而熄滅。真空斷路器開斷能力強(qiáng)、開斷時(shí)間短、體積小、占用面積小、無(wú)噪聲、無(wú)污染、壽命長(zhǎng)，可以頻繁操作，檢修周期長(zhǎng)。

　　此外，還有磁吹斷路器和自產(chǎn)氣斷路器，它們具有防火防爆、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但是一般額定電壓不高、開斷能力不大，主要用作配電系統(tǒng)。

　　2.對(duì)高壓斷路器的基本要求

　　根據(jù)以上所述，斷路器在電力系統(tǒng)中承擔(dān)著非常重要的任務(wù)，不僅能接通或斷開負(fù)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(shí)間;

　　(4)具有自動(dòng)重合閘性能;

　　(5)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性能;

　　(6)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。

　　(二)隔離開關(guān)與接地開關(guān)

　　1.隔離開關(guān)的作用

　　隔離開關(guān)是在高壓電氣裝置中保證工作安全的開關(guān)電器。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用來(lái)設(shè)置明顯斷口，沒有滅弧裝置，不能用來(lái)接通和斷開負(fù)荷電流電路。隔離開關(guān)的作用為：隔離電源，倒閘操作，接通和切斷小電流電路。

　　2.接地開關(guān)的用途與分類

　　接地開關(guān)是用以將回路接地的一種機(jī)械式開關(guān)裝置。主要用來(lái)保護(hù)檢修工作的安全。接地開關(guān)按安裝場(chǎng)所的不同，分為戶內(nèi)與戶外型;按操作方式不同，分為用鉤棒和用操動(dòng)機(jī)構(gòu);按使用特性不同，分為一般接地開關(guān)與快速接地開關(guān)。

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　　(三)負(fù)荷開關(guān)

　　負(fù)荷開關(guān)是指關(guān)合、開斷及承載運(yùn)行線路正常電流(包括規(guī)定的過載電流)，并能關(guān)合和承載規(guī)定的異常電流(如短路電流)的開關(guān)設(shè)備。

　　負(fù)荷開關(guān)的品種很多，通常按滅弧介質(zhì)和滅弧方式分類。

　　(四)接觸器

　　接觸器是指除手動(dòng)操作外只有一個(gè)休止位置，能關(guān)合、承載正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關(guān)合裝置。借助于鎖扣裝置，可防止運(yùn)動(dòng)元件返回休止位置。使鎖扣接觸器獲得了第二個(gè)休止位置。接觸器適用于控制操作頻繁的回路，主要控制對(duì)象為高壓電動(dòng)機(jī)、變壓器和電容器組等。接觸器與限流熔斷器組合作為電動(dòng)機(jī)的控制和保護(hù)，其技術(shù)簡(jiǎn)便，效果更佳。

　　(五)熔斷器

　　熔斷器是電力系統(tǒng)中過載和短路故障的保護(hù)設(shè)備。當(dāng)電流超過給定值一定時(shí)間，通過融化一個(gè)或幾個(gè)特殊設(shè)計(jì)和配合的組件，分?jǐn)嚯娏鱽?lái)切斷電路。熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格便宜、維護(hù)方便、保護(hù)動(dòng)作可靠和消除短路故障時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，但也有如不能分合操作、動(dòng)作后需更換熔斷件、易造成單相供電等不足之處。

　　(六)操動(dòng)機(jī)構(gòu)

　　操動(dòng)機(jī)構(gòu)是高壓開關(guān)的重要組成部分。當(dāng)它接受操作指令后，能使開關(guān)設(shè)備準(zhǔn)確地合閘和分閘。有的操作機(jī)構(gòu)與開關(guān)集于一體;有的則做成獨(dú)立的產(chǎn)品，供各類開關(guān)設(shè)備本體配用。操動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求：

　　(1)具有足夠的操作功率;

　　(2)具有維持合閘的裝置;

　　(3)具有盡可能快的分閘速度;

　　(4)具有自由脫扣裝置。所謂自由脫扣，是指在斷路器合閘過程中如操動(dòng)機(jī)構(gòu)又接到分閘命令，則操動(dòng)機(jī)構(gòu)不應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行合閘命令而應(yīng)立即分閘;

　　(5)具有“防跳躍”功能;

　　(6)具有自動(dòng)復(fù)位功能;

　　(7)具備工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、操作方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。

　　操動(dòng)機(jī)構(gòu)一般以操動(dòng)觸頭系統(tǒng)分合閘時(shí)的主要驅(qū)動(dòng)能源來(lái)進(jìn)行分類，有人(手)力、電動(dòng)機(jī)、電磁、彈簧、液壓、氣動(dòng)、重錘操動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中，人(手)力、電動(dòng)機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)直接操動(dòng)時(shí)只能做成慢速機(jī)構(gòu)，操動(dòng)開關(guān)產(chǎn)品的分合閘時(shí)間在0.5s以上或更長(zhǎng);其余的一般做成快速機(jī)構(gòu)，分閘時(shí)間多在0.1s以下。

　　(七)防爆配電裝置

　　防爆配電裝置指用于爆炸危險(xiǎn)環(huán)境而不會(huì)引起周圍爆炸的開關(guān)設(shè)備。

　　1.爆炸危險(xiǎn)環(huán)境與防爆措施

　　工廠爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所按危險(xiǎn)程度和物質(zhì)狀態(tài)的不同，分為兩類五區(qū)。采取防爆措施，可從改善爆炸危險(xiǎn)環(huán)境條件著手，如加強(qiáng)場(chǎng)所通風(fēng)換氣或?qū)a(chǎn)品集中隔離等，使危險(xiǎn)環(huán)境變成一般環(huán)境條件，從而可以使用通用的高壓開關(guān)設(shè)備或其派生產(chǎn)品，如礦用一般型開關(guān)柜等。這在工廠企業(yè)和高壓供電系統(tǒng)中，比較容易實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于多數(shù)煤礦環(huán)境則難于做到。另一方面也可在產(chǎn)品上采取防爆措施，通常從消除爆炸危險(xiǎn)的兩個(gè)必要條件采取措施：消除產(chǎn)品內(nèi)部爆炸性混合物的措施;消除或隔離產(chǎn)品中的危險(xiǎn)火花、電弧或危險(xiǎn)溫度的措施。

　　(八)敞開式組合電器

　　敞開式組合電器由幾種常規(guī)的高壓電器按主接線要求，在結(jié)構(gòu)上相互依托借用，有機(jī)地構(gòu)成一個(gè)整體，其中各電器仍保持原有性能和基本特點(diǎn)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，占場(chǎng)地少。但目前習(xí)慣上僅指以隔離開關(guān)為主體，將隔離開關(guān)的靜觸頭置于相鄰的組合元件上，從而減少絕緣支柱，縮小整體安裝場(chǎng)地的一種電器裝置。被組合的電器有：電流互感器、電壓互感器、電纜終端等，有時(shí)亦包括同類隔離開關(guān)和斷路器。

　　(九)金屬封閉開關(guān)設(shè)備

　　金屬封閉開關(guān)設(shè)備(簡(jiǎn)稱開關(guān)柜)是由封閉于接地的金屬外殼內(nèi)的主開關(guān)(如斷路器)、隔離開關(guān)(或隔離觸頭)、互感器、避雷器、母線等一次元件及控制測(cè)量、保護(hù)裝置組成的成套電器。

　　(十)氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備

　　氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備是指采用(至少部分地采用)高于大氣壓的氣體作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開關(guān)設(shè)備，簡(jiǎn)稱GIS。GIS是由斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、避雷器、母線、電纜終端盒或(和)出線套管等高壓電器元件按主接線要求組合而成。

　　功能單元是GIS的基本組合單元。每個(gè)功能單元包括共同完成一種功能的所有主回路和輔助回路單元。通常每套GIS具有若干不同功能單元，如架空進(jìn)(出)線單元、電纜進(jìn)(出)線單元、變壓器單元、母線聯(lián)絡(luò)單元、計(jì)量與保護(hù)單元等。

　　GIS外殼的主要作用如下：

　　(1)氣體容器

　　(2)接地電極

　　(3)安全保護(hù)

　　(4)散熱

　　(5)機(jī)械支撐

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