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主要高压电气设备安全要求
2008年05月08日
高压电气设备主要包括高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器、高压开关柜和电力变压器等。
一、高压熔断器
高压熔断器是指：交流电力线路和电力设备短路保护的保护器件。
在高压熔断器中，户内广泛采用RN型管式熔断器，户外广泛采用RW型跌落式熔断器。
1．RN型户内高压管式熔断器
户内高压管式熔断器型号标示为RN，R表示熔断器，N表示户内型。
RN1和RN2是普通型熔断器、RN3和RN4是带有片状熔体的熔断器、RN5和RN6是改进型熔断器。其中，RN2、RN4、RN6是用于保护电压互感器的熔断器。
RN2—10型熔断器的额定电压为10kV；额定电流为0．5A；最大开断电流(有效值)约为50kA；熔管电阻为(100±7)Ω。当流过0．6～1．8A的电流时，1min内熔断。
RN3—10型熔断器的额定电压为10kV；额定电流有50A、75A和220A等三种规格；50A规格的可装有额定电流2、3、5、7．5、10、15、20、30、40及50A的熔丝；75A规格的装有额定电流75A的熔丝；200A规格的可装有额定电流100A和150A的熔丝。最小开断电流约为熔丝额定电流的1．3倍。最大开断电流(有效值)约为11．5kA。
2．RW型户外高压跌落式熔断器
户外型跌落式熔断器的型号标志为RW。R表示熔断器、W表示户外型。这种跌落式熔断器适用于周围空间没有导电尘埃和腐蚀气体等、没有易燃易爆危险及剧烈振动的户外场所，即可作6～10kV交流电力线路和电力变压器的短路保护，又可在一定条件下，直接用绝缘钩棒来操作其熔管的开合，以断开接通小容量的空载变压器、空载线路和小负荷电流，其操作要求与高压隔离开关相同。
安装应当牢固，接触应当紧密、良好；各相熔断器应在同一水平线上；相邻熔断器之间的间距不应小于0．7m(用于室内时不应小于0．6m)，对地面高度不应小于4．5m(用于室内时不应小于3m)；装在被保护设备上方时，与被保护设备外廓的水平距离不应小于0．5m；熔管上端向外倾斜20°～30°角，以便熔断时能向下翻落；熔管长度适当，合闸后动触头应被鸭嘴帽扣住2／3以上，以防止误掉闸；熔管不能过长，以免顶住鸭嘴帽，致使熔断时不能翻落；熔丝的可熔断部分应位于熔管中心并偏上一些，熔丝额定电流不得大于熔管的额定电流。
二、高压隔离开关
高压隔离开关主要用来隔离高压电源，以保证其它电气设备的安全检修。由于它没有专门的灭弧装置，所以不能带负荷操作。但是可用来通断一定限度的小电流，如激磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路及电压互感器和避雷器回路等。
高压隔离开关的主要技术参数是额定电压、额定电流、极限通过峰值电流和5s热稳定电流。额定电压和额定电流都在产品型号上表示出来。GN19—10／600—52型表示户内用(字母N表示)额定电压10kV、额定电流600A、极限通过峰值电流52kA的隔离开关。其5s热稳定电流为20kA。
高压隔离开关分断时有明显可见的断开点。10kV户内隔离开关是三极开关、10kV户外用隔离开关是单极开关。
三、高压负荷开关
高压负荷开关是专门用在高压装置中通断负荷电流的开关。由于负荷开关在设计时只考虑通断负荷电流，断流能力不大，不能用它来切断短路电流。线路的短路故障只有借助与它串联的高压熔断器来进行保护。
高压负荷开关型号的含义如下：
高压负荷开关是和高压熔断器串联使用的，断电保护应按下述要求调整：当故障电流大于负荷开关的开断能力时，必须保证熔断器先熔断，然后负荷开关才能分闸；当故障电流小于负荷开关的开断能力时，则负荷开关开断，熔断器不动作。
四、高压断路器
高压断路器又叫高压开关，用在高压装置中通断负荷电流，并在严重过载和短路时自动跳闸，切断过载电流和短路电流。因此，高压断路器具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，以适应其工作要求。
高压断路器通常按灭弧介质和灭弧方式分类，可分为少油断路器(代号S)、多油断路器(代号D)、真空断路器(代号Z)、六氟化硫断路器(代号L)、压缩空气断路器(代号K)、固体产气断路器(代号Q)和磁吹断路器(代号C)。10kV系统中，用得最多的是少油断路器和真空断路器。
高压断路器的型号按下面方法标志：
高压断路器的主要技术参数是额定电压、额定电流、额定开断电流、额定断流容量、最大关合电流、极限通过电流、热稳定电流等性能参数。SN10—10／1000—16型户内用少油断路器的额定电压为10kV、额定电流为1000A、额定开断电流和2s热稳定电流均为16kA、额定断流容量为300MVA、最大关合电流峰值和极限通过电流峰值均40kA。ZN4—10／1000型户内用真空断路器的额定电压为10kV。额定电流为1000A、额定开断电流和4s热稳定电流均17．3kA、额定断流容量为300MVA、最大关合电流峰值和极限通过电流峰值均为44kA。
五、高压开关柜
高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压交流电动机的起动和保护之用，其中安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表和母线、绝缘子等。
高压开关柜有固定式和手车式两大类型。在一般中小型工厂中，绝大多数都采用较为经济的固定式高压开关柜。我国现在大量生产和广泛使用的固定式高压开关柜主要是GG—1A型，GC—10型和高压环网开关柜。
高压开关柜大多数按规定装设了防止电气误操作的闭锁装置，即所谓“五防”——防止误跳、误合断路器；防止带负荷拉、合隔离开关；防止带电挂接地线；防止带接地线合隔离开关；防止人员误入带电间隔。
六、电力变压器
电力变压器是静止的电气设备，起升高或降低电压的作用，工业企业的变压器都是起降低电压作用的。通常是把6～10kV的高压电降低为0．4kV的低压电，供给电气设备使用。这种变压器称作配电变压器。
1．油浸电力变压器
变压器由器身、油箱、冷却装置、保护装置和出线装置组成。器身包括铁芯、绕组(绕圈)、绝缘、引线和分接开关；油箱包括油箱本体和油箱附件(放油阀、接地螺钉、小车、铭牌等)；冷却装置包括散热器和冷却器；保护装置包括储油柜、油标、安全气道、吸湿器、测温元件和气体继电器；出线装置包括高、低压套管。
油浸电力变压器的铁芯和绕组都浸没在绝缘油里。变压器里的油兼有散热、绝缘、防止内部元件和材料老化以及内部发生故障时熄灭电弧的作用。
容量稍大的变压器，油箱外焊有散热管，油经过油箱的散热管循环流动，把绕组和铁芯发出的热量散发到空气中去。大型变压器还可采用加装风扇、强迫油循环以及水内冷等冷却方式。
2．干式变压器
(1)干式变压器的铁芯和绕组的冷却介质为空气。为了便于制造和维护，小容量、低电压的特种变压器，也有做成千式的。一般用于安全防火要求较高的场合。
①开启式。是常用的形式，其器身与大气直接接触，适用于比较干燥而洁净的室内环境(环境温度20℃时，相对湿度不超过85％)，一般有空气自冷和风冷两种冷却方式。
②封闭式。器身处在封闭的外壳内，与外部大气不直接接触。可用于较为恶劣的环境中。由于密封、散热条件差，主要有用于矿用的隔爆型变压器。封闭式也可充以2～3个大气压下的六氟化硫气体，并加以强迫循环，则变压器的绝缘和散热能力均可和油浸式相比拟，适用于高电压等级的产品。不过，这种干式变压器已变为气体绝缘变压器了。
③浇注式。用环氧树脂或其他树脂浇注作为主绝缘，结构简单、体积小，适用于较小容量的产品。
3．变压器运行检查
为了保证变压器安全运行，除必须高质量地装配和安装外，还必须配置良好的保护单元，加强运行管理。
对运行中的变压器应巡视检查负荷电流、运行电压是否正常；温度和温升是否过高，冷却装置是否正常，散热管温度是否均匀，散热管有无堵塞迹象；油温、油色是否正常，有无渗油、漏油现象；接线端子连接是否牢固、接触是否良好，有无过热迹象；套管及整体是否清洁，套管有无裂纹、破损和放电痕迹；变压器运行声音是否正常；呼吸器内吸潮剂的颜色是否加深、是否达到饱和状态；通向气体继电器的阀门和散热器的阀门是否处于打开状态；防爆管的隔膜是否完整；变压器外壳接地是否良好；变压器室的门窗、通风孔、百叶窗、铁丝网、照明灯等是否完好；室外变压器基础是否良好、有无下沉，电杆是否牢固、有无倾斜，木杆杆根是否腐朽。
变电室有人值班者，每班巡视检查一次；变电室无人值班者，每周巡视检查一次；对于强迫油循环的变压器，每小时巡视检查一次；对于室外柱上变压器，每月巡视检查一次；在天气恶劣，或变压器负荷变化剧烈，或变压器运行异常，或线路发生故障后，应增加特殊巡视。
变压器发热元件温度不得超过105℃。因此，绕组温升不得超过65℃；铁芯表面温升不得超过70℃：油箱上层油温最高不得超过95℃，但为了减缓变压器油变质，上层油温最高不宜超过85℃。
如发现运行中变压器的温度过高，应及时处理。如环境温度未发生变化，负荷电流和电源电压也没有变化，运行中变压器温度过高的原因和处理方法如下：
(1)变压器绕组匝间短路或层间短路使油温上升导致变压器温度过高。判断方法如下：
①根据变压器的声音粗略判断，有时发出“咕噜咕噜”声；
②取油样化验，检查绝缘油是否变坏；
③检查气体继电器，轻气体是否动作发出信号、重气体是否动作造成掉闸；
④停电后测量绕组直流电阻作进一步判断。如确定为变压器
绕组匝间短路或层间短路，应进行大修。
(2)变压器分接开关接触不良，接触电阻过大而发热或局部放电导致变压器温度过高。判断方法如下：
①观察是否负荷越大时温度升高越多；
②检查气体继电器，观察轻气体是否频繁动作发出信号；
③取油样化验，检查绝缘油是否变坏、闪点是否下降；
④停电后测量高压绕组的直流电阻是否发生变化。如确定为变压器分接开关接触不良，应吊芯修理分接开关；如系分接开关未就位，应将其就位。
(3)变压器铁芯片间绝缘损坏或压紧螺杆绝缘损坏，造成铁芯短路，涡流损失增加使变压器温度过高。判断方法如下：
①检查气体继电器，轻气体是否频繁动作发出信号、是否导致重气体动作；
②取油样化验，检查绝缘油是否变坏、闪点是否下降。如确定为变压器铁芯短路，应吊芯检查并修理。
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一、高压熔断器
高压熔断器是指：交流电力线路和电力设备短路保护的保护器件。
在高压熔断器中，户内广泛采用RN型管式熔断器，户外广泛采用RW型跌落式熔断器。
1．RN型户内高压管式熔断器
户内高压管式熔断器型号标示为RN，R表示熔断器，N表示户内型。
RN1和RN2是普通型熔断器、RN3和RN4是带有片状熔体的熔断器、RN5和RN6是改进型熔断器。其中，RN2、RN4、RN6是用于保护电压互感器的熔断器。
RN2—10型熔断器的额定电压为10kV；额定电流为0．5A；最大开断电流(有效值)约为50kA；熔管电阻为(100±7)Ω。当流过0．6～1．8A的电流时，1min内熔断。
RN3—10型熔断器的额定电压为10kV；额定电流有50A、75A和220A等三种规格；50A规格的可装有额定电流2、3、5、7．5、10、15、20、30、40及50A的熔丝；75A规格的装有额定电流75A的熔丝；200A规格的可装有额定电流100A和150A的熔丝。最小开断电流约为熔丝额定电流的1．3倍。最大开断电流(有效值)约为11．5kA。
2．RW型户外高压跌落式熔断器
户外型跌落式熔断器的型号标志为RW。R表示熔断器、W表示户外型。这种跌落式熔断器适用于周围空间没有导电尘埃和腐蚀气体等、没有易燃易爆危险及剧烈振动的户外场所，即可作6～10kV交流电力线路和电力变压器的短路保护，又可在一定条件下，直接用绝缘钩棒来操作其熔管的开合，以断开接通小容量的空载变压器、空载线路和小负荷电流，其操作要求与高压隔离开关相同。
安装应当牢固，接触应当紧密、良好；各相熔断器应在同一水平线上；相邻熔断器之间的间距不应小于0．7m(用于室内时不应小于0．6m)，对地面高度不应小于4．5m(用于室内时不应小于3m)；装在被保护设备上方时，与被保护设备外廓的水平距离不应小于0．5m；熔管上端向外倾斜20°～30°角，以便熔断时能向下翻落；熔管长度适当，合闸后动触头应被鸭嘴帽扣住2／3以上，以防止误掉闸；熔管不能过长，以免顶住鸭嘴帽，致使熔断时不能翻落；熔丝的可熔断部分应位于熔管中心并偏上一些，熔丝额定电流不得大于熔管的额定电流。
二、高压隔离开关
高压隔离开关主要用来隔离高压电源，以保证其它电气设备的安全检修。由于它没有专门的灭弧装置，所以不能带负荷操作。但是可用来通断一定限度的小电流，如激磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路及电压互感器和避雷器回路等。
高压隔离开关的主要技术参数是额定电压、额定电流、极限通过峰值电流和5s热稳定电流。额定电压和额定电流都在产品型号上表示出来。GN19—10／600—52型表示户内用(字母N表示)额定电压10kV、额定电流600A、极限通过峰值电流52kA的隔离开关。其5s热稳定电流为20kA。
高压隔离开关分断时有明显可见的断开点。10kV户内隔离开关是三极开关、10kV户外用隔离开关是单极开关。
三、高压负荷开关
高压负荷开关是专门用在高压装置中通断负荷电流的开关。由于负荷开关在设计时只考虑通断负荷电流，断流能力不大，不能用它来切断短路电流。线路的短路故障只有借助与它串联的高压熔断器来进行保护。
高压负荷开关型号的含义如下：
高压负荷开关是和高压熔断器串联使用的，断电保护应按下述要求调整：当故障电流大于负荷开关的开断能力时，必须保证熔断器先熔断，然后负荷开关才能分闸；当故障电流小于负荷开关的开断能力时，则负荷开关开断，熔断器不动作。
四、高压断路器
高压断路器又叫高压开关，用在高压装置中通断负荷电流，并在严重过载和短路时自动跳闸，切断过载电流和短路电流。因此，高压断路器具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，以适应其工作要求。
高压断路器通常按灭弧介质和灭弧方式分类，可分为少油断路器(代号S)、多油断路器(代号D)、真空断路器(代号Z)、六氟化硫断路器(代号L)、压缩空气断路器(代号K)、固体产气断路器(代号Q)和磁吹断路器(代号C)。10kV系统中，用得最多的是少油断路器和真空断路器。
高压断路器的型号按下面方法标志：
高压断路器的主要技术参数是额定电压、额定电流、额定开断电流、额定断流容量、最大关合电流、极限通过电流、热稳定电流等性能参数。SN10—10／1000—16型户内用少油断路器的额定电压为10kV、额定电流为1000A、额定开断电流和2s热稳定电流均为16kA、额定断流容量为300MVA、最大关合电流峰值和极限通过电流峰值均40kA。ZN4—10／1000型户内用真空断路器的额定电压为10kV。额定电流为1000A、额定开断电流和4s热稳定电流均17．3kA、额定断流容量为300MVA、最大关合电流峰值和极限通过电流峰值均为44kA。
五、高压开关柜
高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压交流电动机的起动和保护之用，其中安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表和母线、绝缘子等。
高压开关柜有固定式和手车式两大类型。在一般中小型工厂中，绝大多数都采用较为经济的固定式高压开关柜。我国现在大量生产和广泛使用的固定式高压开关柜主要是GG—1A型，GC—10型和高压环网开关柜。
高压开关柜大多数按规定装设了防止电气误操作的闭锁装置，即所谓“五防”——防止误跳、误合断路器；防止带负荷拉、合隔离开关；防止带电挂接地线；防止带接地线合隔离开关；防止人员误入带电间隔。
六、电力变压器
电力变压器是静止的电气设备，起升高或降低电压的作用，工业企业的变压器都是起降低电压作用的。通常是把6～10kV的高压电降低为0．4kV的低压电，供给电气设备使用。这种变压器称作配电变压器。
1．油浸电力变压器
变压器由器身、油箱、冷却装置、保护装置和出线装置组成。器身包括铁芯、绕组(绕圈)、绝缘、引线和分接开关；油箱包括油箱本体和油箱附件(放油阀、接地螺钉、小车、铭牌等)；冷却装置包括散热器和冷却器；保护装置包括储油柜、油标、安全气道、吸湿器、测温元件和气体继电器；出线装置包括高、低压套管。
油浸电力变压器的铁芯和绕组都浸没在绝缘油里。变压器里的油兼有散热、绝缘、防止内部元件和材料老化以及内部发生故障时熄灭电弧的作用。
容量稍大的变压器，油箱外焊有散热管，油经过油箱的散热管循环流动，把绕组和铁芯发出的热量散发到空气中去。大型变压器还可采用加装风扇、强迫油循环以及水内冷等冷却方式。
2．干式变压器
(1)干式变压器的铁芯和绕组的冷却介质为空气。为了便于制造和维护，小容量、低电压的特种变压器，也有做成千式的。一般用于安全防火要求较高的场合。
①开启式。是常用的形式，其器身与大气直接接触，适用于比较干燥而洁净的室内环境(环境温度20℃时，相对湿度不超过85％)，一般有空气自冷和风冷两种冷却方式。
②封闭式。器身处在封闭的外壳内，与外部大气不直接接触。可用于较为恶劣的环境中。由于密封、散热条件差，主要有用于矿用的隔爆型变压器。封闭式也可充以2～3个大气压下的六氟化硫气体，并加以强迫循环，则变压器的绝缘和散热能力均可和油浸式相比拟，适用于高电压等级的产品。不过，这种干式变压器已变为气体绝缘变压器了。
③浇注式。用环氧树脂或其他树脂浇注作为主绝缘，结构简单、体积小，适用于较小容量的产品。
3．变压器运行检查
为了保证变压器安全运行，除必须高质量地装配和安装外，还必须配置良好的保护单元，加强运行管理。
对运行中的变压器应巡视检查负荷电流、运行电压是否正常；温度和温升是否过高，冷却装置是否正常，散热管温度是否均匀，散热管有无堵塞迹象；油温、油色是否正常，有无渗油、漏油现象；接线端子连接是否牢固、接触是否良好，有无过热迹象；套管及整体是否清洁，套管有无裂纹、破损和放电痕迹；变压器运行声音是否正常；呼吸器内吸潮剂的颜色是否加深、是否达到饱和状态；通向气体继电器的阀门和散热器的阀门是否处于打开状态；防爆管的隔膜是否完整；变压器外壳接地是否良好；变压器室的门窗、通风孔、百叶窗、铁丝网、照明灯等是否完好；室外变压器基础是否良好、有无下沉，电杆是否牢固、有无倾斜，木杆杆根是否腐朽。
变电室有人值班者，每班巡视检查一次；变电室无人值班者，每周巡视检查一次；对于强迫油循环的变压器，每小时巡视检查一次；对于室外柱上变压器，每月巡视检查一次；在天气恶劣，或变压器负荷变化剧烈，或变压器运行异常，或线路发生故障后，应增加特殊巡视。
变压器发热元件温度不得超过105℃。因此，绕组温升不得超过65℃；铁芯表面温升不得超过70℃：油箱上层油温最高不得超过95℃，但为了减缓变压器油变质，上层油温最高不宜超过85℃。
如发现运行中变压器的温度过高，应及时处理。如环境温度未发生变化，负荷电流和电源电压也没有变化，运行中变压器温度过高的原因和处理方法如下：
(1)变压器绕组匝间短路或层间短路使油温上升导致变压器温度过高。判断方法如下：
①根据变压器的声音粗略判断，有时发出“咕噜咕噜”声；
②取油样化验，检查绝缘油是否变坏；
③检查气体继电器，轻气体是否动作发出信号、重气体是否动作造成掉闸；
④停电后测量绕组直流电阻作进一步判断。如确定为变压器
绕组匝间短路或层间短路，应进行大修。
(2)变压器分接开关接触不良，接触电阻过大而发热或局部放电导致变压器温度过高。判断方法如下：
①观察是否负荷越大时温度升高越多；
②检查气体继电器，观察轻气体是否频繁动作发出信号；
③取油样化验，检查绝缘油是否变坏、闪点是否下降；
④停电后测量高压绕组的直流电阻是否发生变化。如确定为变压器分接开关接触不良，应吊芯修理分接开关；如系分接开关未就位，应将其就位。
(3)变压器铁芯片间绝缘损坏或压紧螺杆绝缘损坏，造成铁芯短路，涡流损失增加使变压器温度过高。判断方法如下：
①检查气体继电器，轻气体是否频繁动作发出信号、是否导致重气体动作；
②取油样化验，检查绝缘油是否变坏、闪点是否下降。如确定为变压器铁芯短路，应吊芯检查并修理。