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　　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。

　　(二)隔離開關與接地開關

　　1.隔離開關的作用

　　隔離開關是在高壓電氣裝置中保證工作安全的開關電器。結構簡單，用來設置明顯斷口，沒有滅弧裝置，不能用來接通和斷開負荷電流電路。隔離開關的作用為：隔離電源，倒閘操作，接通和切斷小電流電路。

　　2.接地開關的用途與分類

　　接地開關是用以將回路接地的一種機械式開關裝置。主要用來保護檢修工作的安全。接地開關按安裝場所的不同，分為戶內與戶外型;按操作方式不同，分為用鉤棒和用操動機構;按使用特性不同，分為一般接地開關與快速接地開關。

　　(三)負荷開關

　　負荷開關是指關合、開斷及承載運行線路正常電流(包括規定的過載電流)，并能關合和承載規定的異常電流(如短路電流)的開關設備。

　　負荷開關的品種很多，通常按滅弧介質和滅弧方式分類。

　　(四)接觸器

　　接觸器是指除手動操作外只有一個休止位置，能關合、承載正常電流及規定的過載電流的開斷和關合裝置。借助于鎖扣裝置，可防止運動元件返回休止位置。使鎖扣接觸器獲得了第二個休止位置。接觸器適用于控制操作頻繁的回路，主要控制對象為高壓電動機、變壓器和電容器組等。接觸器與限流熔斷器組合作為電動機的控制和保護，其技術簡便，效果更佳。

　　(五)熔斷器

　　熔斷器是電力系統中過載和短路故障的保護設備。當電流超過給定值一定時間，通過融化一個或幾個特殊設計和配合的組件，分斷電流來切斷電路。熔斷器具有結構簡單、體積小、價格便宜、維護方便、保護動作可靠和消除短路故障時間短等優點，但也有如不能分合操作、動作后需更換熔斷件、易造成單相供電等不足之處。

　　(六)操動機構

　　操動機構是高壓開關的重要組成部分。當它接受操作指令后，能使開關設備準確地合閘和分閘。有的操作機構與開關集于一體;有的則做成獨立的產品，供各類開關設備本體配用。操動機構的基本要求：

　　(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機構又接到分閘命令，則操動機構不應繼續執行合閘命令而應立即分閘;

　　(5)具有“防跳躍”功能;

　　(6)具有自動復位功能;

　　(7)具備工作可靠、結構簡單、體積小、重量輕、操作方便、價格低廉等特點。

　　操動機構一般以操動觸頭系統分合閘時的主要驅動能源來進行分類，有人(手)力、電動機、電磁、彈簧、液壓、氣動、重錘操動機構。其中，人(手)力、電動機操動機構直接操動時只能做成慢速機構，操動開關產品的分合閘時間在0.5s以上或更長;其余的一般做成快速機構，分閘時間多在0.1s以下。

　　(七)防爆配電裝置

　　防爆配電裝置指用于爆炸危險環境而不會引起周圍爆炸的開關設備。

　　1.爆炸危險環境與防爆措施

　　工廠爆炸危險場所按危險程度和物質狀態的不同，分為兩類五區。采取防爆措施，可從改善爆炸危險環境條件著手，如加強場所通風換氣或將產品集中隔離等，使危險環境變成一般環境條件，從而可以使用通用的高壓開關設備或其派生產品，如礦用一般型開關柜等。這在工廠企業和高壓供電系統中，比較容易實現，但對于多數煤礦環境則難于做到。另一方面也可在產品上采取防爆措施，通常從消除爆炸危險的兩個必要條件采取措施：消除產品內部爆炸性混合物的措施;消除或隔離產品中的危險火花、電弧或危險溫度的措施。

　　(八)敞開式組合電器

　　敞開式組合電器由幾種常規的高壓電器按主接線要求，在結構上相互依托借用，有機地構成一個整體，其中各電器仍保持原有性能和基本特點，產品結構緊湊，占場地少。但目前習慣上僅指以隔離開關為主體，將隔離開關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，有時亦包括同類隔離開關和斷路器。

　　(九)金屬封閉開關設備

　　金屬封閉開關設備(簡稱開關柜)是由封閉于接地的金屬外殼內的主開關(如斷路器)、隔離開關(或隔離觸頭)、互感器、避雷器、母線等一次元件及控制測量、保護裝置組成的成套電器。

　　(十)氣體絕緣金屬封閉開關設備

　　氣體絕緣金屬封閉開關設備是指采用(至少部分地采用)高于大氣壓的氣體作為絕緣介質的金屬封閉開關設備，簡稱GIS。GIS是由斷路器、隔離開關、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(出)線單元、電纜進(出)線單元、變壓器單元、母線聯絡單元、計量與保護單元等。

　　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

　　(4)散熱

　　(5)機械支撐

　　二、變配電設備

　　變壓器是一種靜止的電氣設備，它的作用是交換交流電的電壓。現代化工業企業廣泛采用電力作為能源，而發電廠發出的電力往往需經遠距離傳輸才能到達用電地區。在傳輸的功率恒定時，傳輸電壓越高，則所需的電流越小。因為電壓降正比于電流，線損正比于電流的平方，所以用較高的輸電電壓可以獲得較低的線路壓降和線路損耗，要制造電壓很高的發電機，目前技術很困難，所以要用專門的設備將發電機端的電壓升高以后再輸送出去，這種專門的設備就是變壓器。另一方面，在受電端又必須用降壓變壓器將高壓降低到配電系統的電壓，故要經過一系列配電變壓器將高壓降低到合適的值以供使用。

　　(一)電力變壓器

　　按容量可以分為小型、大型和超大型。

　　(二)特種變壓器

　　(1)變流(整流、換流)變壓器。

　　(2)電爐變壓器。其特點是二次電壓低，僅數十伏至數百伏，并要求能在較大范圍內調節;二次電流往往達數千安至數萬安。

　　(3)高壓試驗變壓器。

　　(4)礦用變壓器。

　　(5)其他特種變壓器。

　　(三)互感器

　　互感器是電力系統中供測量和保護用的重要設備，分為電壓互感器和電流互感器兩大類。互感器的作用為：

　　(1)向測量、保護和控制裝置傳遞信息;

　　(2)使測量、保護和控制裝置與高電壓相隔離;

　　(3)有利于儀器、儀表和保護、控制裝置小型化、標準化。

　　按用途分為測量用和保護用;按裝置種類分為戶內和戶外;按絕緣介質分為干式絕緣、油絕緣、澆注絕緣、氣體絕緣等;按相數分為單相和三相;按繞組數分為雙繞組和多繞組。

　　(四)調壓器

　　調壓器是一種能給負載以可調電壓的調壓電源。它能將一不可調節的電網配電電壓轉變為任一可在一定范圍內平滑無級調節的負載電壓。根據電磁原理與結構的不同，有接觸調壓器、感應調壓器、磁性調壓器和移圈調壓器之分。

　　(五)箱式變電站

　　箱式變電站(簡稱箱變)是一種把高壓開關設備、配電變壓器、低壓開關設備、電能計量設備和無功補償裝置等按一定的接線方案組合在一個或幾個箱體內的緊湊型成套配電裝置，用于額定電壓10/0.4kV三相交流系統中，作為線路和分配電能之用。適用于工廠、礦山、油田、港口、機場、城市公共建筑、居民小區、高速公路、地下設施等場所。

　　三、蓄電池與直流系統

　　(一)蓄電池

　　變電所中的繼電保護、信號裝置和開關設備的操作除交流電源之外，還可以用直流電源，蓄電池是產生直流電的一種裝置，是一種儲存電能的設備。

　　蓄電池按其結構可分為分口型和閉口型兩種。按蓄電池的電解液可分為酸性和堿性蓄。

　　電池兩種。按用途可分為固定型蓄電池、啟動用蓄電池、動力牽引用蓄電池等。

　　(二)直流系統

　　整流裝置是將交流電轉換成直流電的一種裝置。

　　硅和可控硅整流裝置是目前整流裝置中比較理想的新型產品，優點很多，是發展方向，成套裝置已趨向系列化、標準化。

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