高压一般是指110kV及以上电压等级,低压是交流1kV、直流1500V及以下的电压等级,中压则是介于高压和低压之间的,系统电压有3、6、10、20、35、66kV,对于开关设备则是3.6、7.2、12、24、40.5、72.5kV,这是国内标准电压,对于高速铁路等,采用两相供电,电压等级是27.5/55kV。
不论高、中、低压,其实电力控制、保护的功能是一致的,电路的短路保护都需要采用断路器,开关设备的维修检验都需要有隔离开关、接地开关,对于防雷都需要避雷器,电流测量有电流互感器,电压量测有电压互感器(低压可以不需要,直接取电)。
断路器的功能都是一致的,只是由于电压不同,其结构形式相去甚远,高压采用SF6断路器,有空气绝缘AIS还有气体绝缘GIS,AIS是三相采用陶瓷外壳的断路器极柱直接在空气中,通过电缆连接,GIS断路器则是断路器完全密封在SF6气体的罐体内部,不受环境影响,SF6压气式断路器通过液压、弹簧等操动机构操动动触头运动,实现分合闸,短路时保护装置动作开断短路电流。
由于电压高,高压断路器需要很大的电气间隙,特别是AIS,由于安装在空气中,如110kV的安全距离是1.5米,同时为了满足污秽等环境影响,断路器外绝缘必须满足爬距要求,因此体积巨大,电压等级越高,空间要求越大,而GIS则由于SF6具有优异的绝缘性能,因此尺寸可以大幅减少,开关、断路器、互感器可以有机组合在一起,成为罐式一体化开关设备。
低压断路器绝大多数是空气断路器,即在空气灭弧室切断短路电流,通过灭弧栅将电弧切割、冷却从而达到电弧熄灭,低压断路器根据电流大小决定尺寸,由于电压低,绝缘距离十几毫米即可满足绝缘性能要求,目前低压断路器电流最大到8000A,断路器结构前部是操动机构,中间传动机构连接动触头运动,后部是连接单元,低压断路器有抽出式和固定式。低压断路器一般配有保护脱扣装置,如微机脱扣单元、热脱扣等,这是低压断路器与中、高压断路器一个显著的区别,中高压都是通过外部的继电保护、微机保护来控制断路器,中高压断路器更多的是一个机械装置。
低压断路器根据电流有框架断路器ACB、塑料外壳断路器MCCB、微型断路器MCB,用处也不同,ACB(400~6300A)用于大电流配电,MCCB(63~1250A)用于设备控制,而MCB(10~125A)用于终端设备如家庭照明等控制,每家每户的终端箱都有安装。ACB方方正正结构,安装在开关柜中,6300A 100kA的框架断路器需要安装在1400mm宽的开关柜中。MCCB安装在配电箱内部,MCB安装在终端箱内。
中压断路器介于高低压之间,对绝缘有要求,12kV要求空气净距是125mm,空气无法灭弧,SF6断路器寿命短需要维护,于是真空断路器普遍采用,电弧在真空灭弧室内部熄灭,在真空中,12kV仅需8~10mm净距即可以承受75kV的冲击耐压,因此真空断路器机械寿命高,免维护,同样有安装在空气中的真空断路器,需要保证外部绝缘要求的电气间隙。而安装在SF6气箱内部的真空断路器,尺寸则可以减少很多。
不论高、中、低压,其实都是相通的,该有的都有,只是电压不同,因此实现方式等各不相同。