電氣一次設(shè)備原理

1、發(fā)電廠變電站的主要電氣設(shè)備有：高壓開(kāi)關(guān)電器、互感器限流限壓設(shè)備、導(dǎo)體等3-1 3-1 電弧的基本理論電弧的基本理論教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容 掌握電弧的形成及熄滅條件 熟悉電弧形成的物理過(guò)程、特性 掌握交流電弧的特性及熄滅條件 掌握開(kāi)關(guān)電器常用的熄弧方法3.1.1 電弧的形成和熄滅 一、概述1、電弧一種游離的氣體放電現(xiàn)象 開(kāi)關(guān)電器開(kāi)斷電路時(shí)，觸頭間產(chǎn)生耀眼的白光。 物質(zhì)第四種存在形式： 固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、等離子態(tài) 電弧的存在代表了電流流通到截止的中間過(guò)程，只有當(dāng)電弧熄滅，觸頭間隙成為絕緣介質(zhì)時(shí)，電路才算斷開(kāi)。2 2、電弧的特征特征電弧的能量集中，溫度極高，亮度很強(qiáng)例：10kV斷路器（QF）斷開(kāi)20kA的

2、電流，電弧功率達(dá)到 1萬(wàn)kW以上電弧由陰級(jí)區(qū)，陽(yáng)極區(qū)和弧柱區(qū)組成。 弧柱區(qū)溫度最高，可達(dá)67k度到1萬(wàn)度以上在弧柱周?chē)鷾囟容^低，亮度明顯減弱的部分叫弧焰，電流幾乎都從弧柱內(nèi)部流過(guò)?；?柱陽(yáng) 極 區(qū)陰 極 區(qū) 電弧的氣體放電是自持放電，維持電弧燃燒的電壓很低。在大氣中，1cm長(zhǎng)的直流電弧的弧柱電壓僅1530V，在變壓器油中1cm長(zhǎng)的直流電弧的弧柱電壓僅100220V。 電弧是一束游離的氣體，質(zhì)量極輕，極易變形。電弧在氣體或液體的流動(dòng)作用下或電動(dòng)力作用下，能迅速移動(dòng)、伸長(zhǎng)或彎曲。二、電弧的形成和維持 1、帶電質(zhì)點(diǎn)的來(lái)源 電極發(fā)射自由電子： 熱電子發(fā)射觸頭分離 接觸電阻加大 表面發(fā)熱 發(fā)射電子 強(qiáng)電

3、場(chǎng)發(fā)射觸頭分離 電場(chǎng)強(qiáng)度加大 電場(chǎng)力拉出 發(fā)射電子 弧柱區(qū)的氣體游離，碰撞游離+熱游離 產(chǎn)生大量的電子和離子 2、電弧的形成和維持強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射熱電子發(fā)射電弧熱游離溫度磁撞游離加速 三、電弧的熄滅 關(guān)鍵是加強(qiáng)去游離作用 去游離由于復(fù)合和擴(kuò)散使帶電質(zhì)子減少的過(guò)程 介質(zhì)的游離作用電弧產(chǎn)生 介質(zhì)的去游離作用電弧熄滅 當(dāng) 游離去游離電弧電流 當(dāng) 游離=去游離電弧電流不變（穩(wěn)定燃燒） 當(dāng) 游離 BUaw電弧在自然過(guò)零時(shí)將自動(dòng)熄滅，但下半周期隨著電壓的升高，電弧會(huì)重燃。w若電流過(guò)零時(shí)，電弧不再重燃，電弧就此熄滅。二、交流電弧的熄滅1、弧隙中介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程U d Ud弧隙介質(zhì)能夠承受而不致使弧隙擊穿的最小電

4、壓弧隙介質(zhì)能夠承受而不致使弧隙擊穿的最小電壓過(guò)程：電流過(guò)零前，過(guò)程：電流過(guò)零前，很高，很高，Rn很小，弧隙為良導(dǎo)電通道很小，弧隙為良導(dǎo)電通道 電流過(guò)零前后，電流過(guò)零前后， ，Rn具有一定抗電強(qiáng)度具有一定抗電強(qiáng)度 電流過(guò)零后，電流過(guò)零后，U d恢復(fù)不是從零開(kāi)始恢復(fù)不是從零開(kāi)始,而是有一個(gè)起始電壓。這種現(xiàn)象稱(chēng)為交流電路的而是有一個(gè)起始電壓。這種現(xiàn)象稱(chēng)為交流電路的近陰極效應(yīng)近陰極效應(yīng)。 電流極性改變后的0.11.0秒瞬間, 有Ud=150250V的起始介質(zhì)強(qiáng)度2、弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程UrUr電壓由熄弧電壓恢復(fù)到外電源電壓的過(guò)程。 過(guò)程1、電流過(guò)零前，電弧電阻很小，電源電壓大部分降落在線路或負(fù)載的阻抗上

5、。2、電流過(guò)零時(shí)，電弧熄滅，最后變?yōu)榻^緣介質(zhì)，電源電壓全部加在弧隙上。0aUnfuUjta)熄 滅b)重 燃0tuUj3、交流電弧的熄滅條件：drUUUrUrUdUd四、交流電弧的滅弧方法 1、提高觸頭的分閘進(jìn)度 迅速拉長(zhǎng)電弧，E，冷卻與擴(kuò)散 2、采用多斷口滅弧拉長(zhǎng)迅速，行程， 滅弧時(shí)間提高了滅弧能力 3、吹弧加強(qiáng)冷卻和擴(kuò)散 橫吹將電弧吹彎吹長(zhǎng) 縱吹將電弧吹細(xì)4、利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧 冷卻， 表面吸附電子，加強(qiáng)復(fù)合。如：介質(zhì)縱縫滅弧罩 介質(zhì)填料滅弧管5、利用短弧原理滅弧 w交流電路：電流自然過(guò)零時(shí)，每一短弧有150250V電壓。6、磁吹、磁吹利用電磁力驅(qū)動(dòng)和拉長(zhǎng)電弧至固體介質(zhì)滅弧罩或金屬

6、柵滅弧罩中7、高壓氣體介質(zhì)滅弧、高壓氣體介質(zhì)滅弧 碰撞游離，復(fù)合8、真空滅弧、真空滅弧 碰撞游離，熱游離，擴(kuò)散習(xí)題及思考題習(xí)題及思考題 31 何為電弧？簡(jiǎn)述斷路器觸頭開(kāi)斷時(shí)斷口電弧的形成過(guò)程及由此而確定的基本滅弧方法。 32 交流電弧電流有何特點(diǎn)？什么叫介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程？什么叫電壓恢復(fù)過(guò)程？熄滅交流電弧的條件是什么？3.2 3.2 高壓開(kāi)關(guān)電器高壓開(kāi)關(guān)電器開(kāi)關(guān)電器的分類(lèi) 高壓開(kāi)關(guān) 、低壓開(kāi)關(guān) 戶內(nèi) 、戶外 既能開(kāi)斷正常工作電流又能開(kāi)斷故障電流斷路器 只開(kāi)斷電壓隔離開(kāi)關(guān)類(lèi) 能開(kāi)斷正常工作電流和過(guò)電流負(fù)荷開(kāi)關(guān)類(lèi) 只能開(kāi)斷故障電流熔斷器 工程圖中符號(hào)少油式斷路器少油式斷路器 具有用油量少、體積小、結(jié)

7、構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省鋼材、防火防爆的特點(diǎn)，但檢修周期短，在戶外使用時(shí)，受大氣條件影響大，而且配 套性差。 以SN10-10I型為例：組成： 導(dǎo)電回路上出線座靜觸頭座瓣形觸頭 動(dòng)觸頭導(dǎo)電桿動(dòng)觸頭下出線座 滅弧系統(tǒng)縱橫吹滅弧室（縱橫油氣吹+機(jī)械油吹）逆止閥：電弧形成后分解油，逆止閥鋼球上推堵住回油孔， 形成密閉燃弧，使內(nèi)腔壓力升高油氣分離器：a.避免滅弧室完全封死，壓力過(guò)高 b.避免直接將熾熱的帶有大量電子和離子的油氣混合 物排出箱外，引起自燃和設(shè)備絕緣閃絡(luò)。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：主軸、分相軸、操動(dòng)軸 框架：依靠?jī)蓚€(gè)支持絕緣子將各相與地絕緣LW15-363GCBPSF6斷路器的優(yōu)缺點(diǎn)斷路器的優(yōu)缺點(diǎn) 斷口耐壓高 允許

8、開(kāi)斷次數(shù)多 開(kāi)斷性能好 占地面積小 加工精度高，密封性能好，對(duì)水分子與氣體的檢測(cè)要求嚴(yán)格斷路器與隔離開(kāi)關(guān)的配合 具有相當(dāng)完善的滅弧裝置，它可以切斷正常的負(fù)荷電流，也可以切斷一定的故障電流。但沒(méi)有明顯的斷點(diǎn)，必須借助輔助設(shè)備，才能知道斷路器處于合閘狀態(tài)或斷開(kāi)狀態(tài)。在電路中，需要與隔離開(kāi)關(guān)配合運(yùn)行3.2.2 隔離開(kāi)關(guān)（隔離開(kāi)關(guān)（QS）1、QS的作用 隔電保安 倒閘操作：等電位操作 切投小電流電路：保證電弧能可靠自行熄滅2、QS的特點(diǎn) 觸頭暴露在空氣中；有明顯、清晰可見(jiàn)的斷開(kāi)點(diǎn) 沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的滅弧裝置不能切斷Ig及Id QS應(yīng)與QF配合使用滿足“隔離開(kāi)關(guān)先通后斷”原則 （ 即：合閘時(shí)，QS先QF后；分閘

9、時(shí)，QF先QS后） QS分閘時(shí)，應(yīng)有明顯可見(jiàn)的斷口 QS合閘時(shí)，應(yīng)能可靠地通過(guò)Igmax及Idmax通過(guò)時(shí)滿足動(dòng)熱穩(wěn)定工程圖中符號(hào)3、戶內(nèi)型QS: GN6、GN8型 結(jié)構(gòu)：底座絕緣子、導(dǎo)電系統(tǒng) 磁鎖裝置的作用：散熱 增加接觸壓力 提高動(dòng)穩(wěn)定4、戶外型QS GW4-35D 導(dǎo)電回路 雙柱式絕緣子 接地刀閘與主刀聯(lián)鎖（一分-合） 底座500kV3.2.3 高低壓熔斷器高低壓熔斷器1、作用：短路保護(hù)或過(guò)載保護(hù) 缺點(diǎn)：保護(hù)性能不穩(wěn)定、需要更換熔體2、組成： 熔件（熔體）：銅、銀 觸頭、滅弧裝置、絕緣底座3、工作過(guò)程： 汽化過(guò)程發(fā)弧過(guò)程滅弧過(guò)程 全開(kāi)斷時(shí)間=熔化時(shí)間+發(fā)弧時(shí)間+燃弧時(shí)間4、分類(lèi)之一： 限

10、流型速度快、高電阻、出現(xiàn)過(guò)電壓 非限流型速度慢、不出現(xiàn)過(guò)電壓5、戶內(nèi)型高壓熔斷路：RN1、RN3電力變壓器或線路保護(hù) RN2、RN6電壓互感器保護(hù)6、戶外型高壓熔斷器：RW3跌落式FU、RW10-35型限流型FU 用于開(kāi)合負(fù)載電流及過(guò)載電流的開(kāi)關(guān)電器，具有 一定的滅弧能力，常與熔斷器配合使用。負(fù)荷開(kāi)關(guān)特點(diǎn)： 1）具有可見(jiàn)斷點(diǎn) 2）有簡(jiǎn)易滅弧裝置，可以切斷負(fù)荷電流 3）具有保護(hù)功能，如過(guò)負(fù)荷保護(hù)，但不能切斷短路電流 4）與高壓熔斷器配合使用，可起到切斷短路電流的作用負(fù)荷開(kāi)關(guān)的作用： 在10kV回路中，可以作為小容量變壓器的進(jìn)線開(kāi)關(guān)、電力電容器的主開(kāi)關(guān)、電壓互感器的主開(kāi)關(guān)。工程圖中符號(hào)互感器的作用

11、 將一次側(cè)的高電壓大電流變換成二次側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)的低電壓、小電流，使二次側(cè)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。 將二次側(cè)與高電壓隔離，保證設(shè)備和人身安全。 使二次側(cè)可以使用低壓小截面控制電纜傳送電壓、電流信號(hào)。3.3.1 電流互感器21IKII工程圖中符號(hào)原理接線圖一次側(cè)N1N21221NNIIKNNI 一次側(cè)匝數(shù)很少，二次側(cè)匝數(shù)多。一次繞組電流完全取決于負(fù)荷電流。 正常工作時(shí)，二次側(cè)負(fù)荷阻抗很小，接近短路狀態(tài)。 一次側(cè)與被測(cè)回路串聯(lián)，二次側(cè)繞組與儀表電流線圈串聯(lián)。102211NININI鐵心中合成磁動(dòng)勢(shì)電流誤差 ： 角誤差 ：i為I1與I2 之間的夾角。電流互感器的誤差與互感器鐵心材料、結(jié)構(gòu)、一次側(cè)電流、二次側(cè)負(fù)

12、載等因素有關(guān)。00112100IIIKfii準(zhǔn)確級(jí)和額定容量 準(zhǔn)確級(jí) ：在規(guī)定的二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，一次電流為額定值時(shí)的最大電流誤差 電流互感器有0.2、0.5、1、3、5P、10P等準(zhǔn)確度級(jí)，可供不同的測(cè)量和保護(hù)場(chǎng)合使用。不同準(zhǔn)確級(jí)的電流互感器有不同的額定二次負(fù)荷。 電流互感器的額定容量 電流互感器在額定二次電流和額定二次阻抗下運(yùn)行時(shí)，二次線圈輸出的容量。 由于電流互感器的二次電流為標(biāo)準(zhǔn)值（5A或1A），其容量也常用額定二次阻抗來(lái)表示。因電流互感器的誤差和二次負(fù)荷有關(guān)，同一臺(tái)電流互感器使用在不同準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，會(huì)有不同的額定容量。電流互感器二次側(cè)所接的負(fù)載的阻抗之和不能超過(guò)互感器的額定二次阻抗值。

13、2222NNNZIS運(yùn)行注意事項(xiàng) 二次側(cè)必須有一端接地。防止一、二次側(cè)絕緣損壞，高壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全； 接線時(shí)要注意極性。電流互感器一、二次側(cè)的極性端子，都用字母表明極性。 一次側(cè)串接在線路中，二次側(cè)的繼電器或測(cè)量?jī)x表串接。 電流互感器運(yùn)行時(shí)二次側(cè)不允許開(kāi)路。電流互感器二次側(cè)開(kāi)路 電流互感器運(yùn)行時(shí)二次側(cè)不允許開(kāi)路。否則二次側(cè)會(huì)感應(yīng)出極高電壓，危及人身和設(shè)備安全。 二次側(cè)開(kāi)路時(shí)，I1N1全部為勵(lì)磁磁通勢(shì)，使鐵心中磁通為平頂波，二次側(cè)感應(yīng)電勢(shì)為尖頂波。五、電流互感器二次接線方式單相接線星形接線不完全星形接線110電流互感器35電流互感器低壓電流互感器原理接線圖電磁式電壓互感器工作原理

14、與電力變壓器相同。一、結(jié)構(gòu)類(lèi)型：電磁式（包括普通的電磁式電壓互感器，及串級(jí)式電壓互感器）；電容分壓式； 二、運(yùn)行注意事項(xiàng)：電壓互感器工作時(shí)，二次側(cè)有一端必須可靠接地，運(yùn)行中二次側(cè)不允許短路。 工程圖中符號(hào)21UKUu21NNKUU1 測(cè)量誤差： 電壓誤差角誤差：二次電壓相量 與一次電壓相量 之間的夾角 ，并規(guī)定 超前于 時(shí)相位差 為正，反之為負(fù)。電壓互感器測(cè)量誤差與空載電流、二次負(fù)載等因素有關(guān)。準(zhǔn)確級(jí)：電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)用最大允許誤差表示。有0.1、0.2、0.5、3、3P、6P等準(zhǔn)確級(jí)，分別用在不同的測(cè)量與保護(hù)場(chǎng)合。1.U.2Uu%100112UUUKfuu1.U.2Uu四、電容式電壓互感器

15、的工作原理 隨著電力系統(tǒng)輸電電壓的增高，電磁式電壓互感器的體積越來(lái)越大，成本隨之增高，普遍采用電容式電壓互感器。 電容式電壓互感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電容分壓器，在被測(cè)裝置的相和地之間接有電容 和 ，按反比分壓， 上的電壓為 2C2C1C121112KUCCCUUC電容式電壓互感器原理接線圖（虛線中是非線性補(bǔ)償電感線圈）電容式電壓互感器誤差 電容式電壓互感器的誤差是由空載電流、負(fù)載電流以及阻尼器的電流流經(jīng)互感器繞組產(chǎn)生壓降而引起的，其誤差由空載誤差 、 ，負(fù)載誤差 、 和阻尼器負(fù)載電流產(chǎn)生的誤差 、 等幾部分組成，即 電容式電壓互感器的誤差除受一次電壓、二次負(fù)荷和功率因數(shù)的影響外，還與電源頻率有關(guān)。

16、電容式電壓互感器用于110500kV中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。0f0zfzdfddzuffff0dzu0五、電壓互感器二次接線方式特別注意開(kāi)口三角接線110電壓互感器110電容式電壓互感器低壓電壓互感器3.4 3.4 限流電器限流電器 限流電器的作用增加電路的短路阻抗，從而達(dá)到限制短路電流的目的。 常用的設(shè)備有：限流電抗器和分裂變壓器限流電抗器和分裂變壓器一、限流電抗器：作用： 限制電力設(shè)備的短路電流、能維持母線電壓、將短路容量加以限制，以選擇輕型斷路器和小截面的電纜。設(shè)置位置 分段電抗器、出線電抗器、在變壓器負(fù)荷側(cè)串聯(lián)電抗器工程圖中符號(hào)限流限流 并聯(lián)電抗器應(yīng)用于電力系統(tǒng)，通常安裝在高壓長(zhǎng)距離輸電線

17、的始端升壓站、中間聯(lián)絡(luò)站以及高壓直流輸電的換流站中，并聯(lián)連接于變電站66KV及以下的低壓回路。具有補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功功率、降低電網(wǎng)損耗、提高輸電能力以及抑制電網(wǎng)諧振過(guò)電壓、防止發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁、消除空載長(zhǎng)線電容效應(yīng)和高壓電纜電容效應(yīng)、抑制工頻過(guò)電壓等眾多功能，可節(jié)約 能源、提高電力系統(tǒng)的 運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。并 聯(lián)電抗器與并聯(lián)電容器、 大功率晶閘管和微機(jī)控制 系統(tǒng)組成靜止無(wú)功補(bǔ)償裝 置，可對(duì)電力系統(tǒng)的無(wú)功 功率進(jìn)行適時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。二、分裂變壓器：1、作用 分裂變壓器，能在正常工作和低壓側(cè)短路時(shí)，使變壓器呈現(xiàn)不同的電抗值，從而起到限制短路電流的作用。2、結(jié)構(gòu) 分裂變壓器是一種多繞組變壓器，它是將普通的雙繞組

18、變壓器的低壓繞組分裂成額定容量相等的兩個(gè)完全對(duì)稱(chēng)的繞組。3.5 避雷器 （）1. 功能： 用來(lái)限制過(guò)電壓的一種主要保護(hù)電器，是發(fā)電廠變電所防雷保護(hù)的基本保護(hù)措施之一。2. 工作原理： 避雷器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，當(dāng)線路上有雷電侵入時(shí)，首先擊穿避雷器對(duì)地放電，從而保護(hù)設(shè)備絕緣。 感應(yīng)雷的防護(hù) 分流：采用避雷器來(lái)限制雷電過(guò)電壓波，將雷電流分流入地。避雷器被保護(hù)設(shè)備接地體避雷器結(jié)構(gòu)類(lèi)型放電間隙避雷器；閥形避雷器；氧化鋅避雷器；空氣間隙避雷器 空氣間隙放電器的主要元件是放電電極的材料 閥型避雷器 由裝在密封瓷套中的間隙（又稱(chēng)火花間隙）和非線性電阻（又稱(chēng)閥片）串聯(lián)?；鸹ㄩg隙將帶電部分與閥片隔開(kāi)，閥片電阻值與

19、流過(guò)的電流有關(guān)，電流愈大電阻愈小。 有普通型和磁吹型兩類(lèi)。電阻閥片由金剛砂（SiC）和結(jié)合劑燒結(jié)而成，稱(chēng)為碳化硅閥片 主要應(yīng)用在變電所的高壓防雷，特點(diǎn)是通流量大，但是反應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)，目前普通閥型避雷器已淘汰。磁吹型避雷器還是電力系統(tǒng)常見(jiàn)的高壓防雷產(chǎn)品。 氧化鋅避雷器 閥片以氧化鋅（ZnO）與少量金屬氧化物燒結(jié)而成 單基片避雷器 雙基片避雷器 多基片避雷器 能量分配的問(wèn)題，如果在一個(gè)避雷器里使用3個(gè)或3個(gè)以上的基片，那么其每個(gè)基片的啟動(dòng)電壓和內(nèi)阻要做到非常近似。因?yàn)樵诟唠妷捍箅娏鳡顟B(tài)下即使是1歐姆的電阻差別也會(huì)使氧化鋅基片造成能量分配的不均衡，那么就會(huì)有某一片損壞而其他沒(méi)有損壞或者很少損壞， 特

20、點(diǎn)就是反應(yīng)時(shí)間短可在ns級(jí) 氧化氧化鋅鋅避雷器避雷器一、 母線1、母線是有多條引出線的節(jié)點(diǎn)。匯集，分配和傳送電能2、母線種類(lèi)和材料有： 軟母線：鋼芯鋁絞線 硬母線：銅導(dǎo)電率高、機(jī)械強(qiáng)度高、抗腐蝕性能好 鋁導(dǎo)電率較低、截面大、重量輕、耐腐蝕性能差 鋼導(dǎo)電率差、趨膚效應(yīng)嚴(yán)重、損耗較大 封閉母線：分箱式、共箱式3、截面形狀 矩形母線：在同截面下，周長(zhǎng)要長(zhǎng)，冷卻條件好耗金屬要少 菱形與管形母線：可防止產(chǎn)生電暈，散熱面小4、母線的布置、母線的布置母線三相導(dǎo)體排列方式：水平排列、豎直排列、角形排列 （各相之間的相對(duì)關(guān)系） 軟母線 硬母線母線的放置法： 平放、立放 （母線與空間的相對(duì)關(guān)系）安裝方式： 平裝機(jī)

21、械抗彎強(qiáng)度高，對(duì)流散熱效果差 立裝對(duì)流散熱效果好，機(jī)械抗彎強(qiáng)度高差 （母線與絕緣子的相互關(guān)系） 綜合布置方式：綜合布置方式：豎排立放平裝、平排平放平裝 豎排平放立裝、平排立放立裝5、母線的著色、母線的著色 硬母線刷漆：直流、交流 目的： 區(qū)別相序 增加輻射散熱、載流量提高12%15% 防腐蝕作用軟母線管形母線低壓封閉母線高壓封閉母線共箱式分箱式 二、電力電纜二、電力電纜 特點(diǎn)：鋪設(shè)在地下，結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、走向和布置靈活、不影響環(huán)境、現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)便 結(jié)構(gòu)： 電纜芯線：鋁芯或銅芯、圓形或扇形截面 絕緣層：各芯線絕緣相間絕緣芯線對(duì)地絕緣 密封護(hù)套：鉛色、鉛包 保護(hù)層：鋼帶、鋼絲疊加、瀝青防腐層

22、分類(lèi) 油浸紙絕緣電纜、聚氯乙烯絕緣電纜、 交聯(lián)聚氯乙烯絕緣電纜、橡皮絕緣電纜 電纜頭-電纜與電纜、架空線、電機(jī)、電器等連接時(shí)要用電纜頭 分類(lèi) ：終端頭：環(huán)氧樹(shù)脂型、干包型 中間接頭：電纜與電纜的連接工程圖中符號(hào)n作用：支持支持及固定帶電裸導(dǎo)體，并使之與地絕緣 絕緣帶電導(dǎo)體之間的絕緣n技術(shù)要求：絕緣性能好+機(jī)械性能好n分類(lèi) 電器絕緣子固定電器的載流部分 電站絕緣子固定硬母線（支柱絕緣子-套管絕緣子） 線路絕緣子固定軟母線（針式、懸式、棒式）n結(jié)構(gòu)：絕緣體+金屬配件n支柱絕緣子 套管絕緣子絕緣子絕緣子絕緣子絕緣子主要電氣設(shè)備小結(jié)設(shè)備名稱(chēng)主要作用接入系統(tǒng)的方式斷路器切斷電流串聯(lián)接入，每相一個(gè)隔離開(kāi)關(guān)

23、切斷電壓在斷路器兩邊串聯(lián)接入電流互感器 變換電流串聯(lián)接入電路電壓互感器 變換電壓并聯(lián)接入電路避雷器防止過(guò)電壓并聯(lián)接入電路母線連接各回路單母線、雙母線電抗器限制短路電流串聯(lián)接入電路習(xí)題與思考題習(xí)題與思考題 3-3 高壓斷路器的作用是什么？其常見(jiàn)類(lèi)型有哪些？ 3-4 隔離開(kāi)關(guān)的作用是什么？ 3-4 電壓互感器與電流互感器各有何作用，運(yùn)行時(shí)有何特點(diǎn)？為什么工作時(shí)，電磁型電流互感器二次側(cè)不能開(kāi)路，而電壓互感器不能短路？發(fā)電廠變電站的主要電氣設(shè)備有：高壓開(kāi)關(guān)電器、互感器限流限壓設(shè)備、導(dǎo)體等3-1 3-1 電弧的基本理論電弧的基本理論教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容 掌握電弧的形成及熄滅條件 熟悉電弧形成的物理過(guò)程、特性

24、 掌握交流電弧的特性及熄滅條件 掌握開(kāi)關(guān)電器常用的熄弧方法3.1.1 電弧的形成和熄滅 一、概述1、電弧一種游離的氣體放電現(xiàn)象 開(kāi)關(guān)電器開(kāi)斷電路時(shí)，觸頭間產(chǎn)生耀眼的白光。 物質(zhì)第四種存在形式： 固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、等離子態(tài) 電弧的存在代表了電流流通到截止的中間過(guò)程，只有當(dāng)電弧熄滅，觸頭間隙成為絕緣介質(zhì)時(shí)，電路才算斷開(kāi)。2 2、電弧的特征特征電弧的能量集中，溫度極高，亮度很強(qiáng)例：10kV斷路器（QF）斷開(kāi)20kA的電流，電弧功率達(dá)到 1萬(wàn)kW以上電弧由陰級(jí)區(qū)，陽(yáng)極區(qū)和弧柱區(qū)組成。 弧柱區(qū)溫度最高，可達(dá)67k度到1萬(wàn)度以上在弧柱周?chē)鷾囟容^低，亮度明顯減弱的部分叫弧焰，電流幾乎都從弧柱內(nèi)部流過(guò)?；?柱

25、陽(yáng) 極 區(qū)陰 極 區(qū) 電弧的氣體放電是自持放電，維持電弧燃燒的電壓很低。在大氣中，1cm長(zhǎng)的直流電弧的弧柱電壓僅1530V，在變壓器油中1cm長(zhǎng)的直流電弧的弧柱電壓僅100220V。 電弧是一束游離的氣體，質(zhì)量極輕，極易變形。電弧在氣體或液體的流動(dòng)作用下或電動(dòng)力作用下，能迅速移動(dòng)、伸長(zhǎng)或彎曲。二、電弧的形成和維持 1、帶電質(zhì)點(diǎn)的來(lái)源 電極發(fā)射自由電子： 熱電子發(fā)射觸頭分離 接觸電阻加大 表面發(fā)熱 發(fā)射電子 強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射觸頭分離 電場(chǎng)強(qiáng)度加大 電場(chǎng)力拉出 發(fā)射電子 弧柱區(qū)的氣體游離，碰撞游離+熱游離 產(chǎn)生大量的電子和離子 2、電弧的形成和維持強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射熱電子發(fā)射電弧熱游離溫度磁撞游離加速 三、電弧

26、的熄滅 關(guān)鍵是加強(qiáng)去游離作用 去游離由于復(fù)合和擴(kuò)散使帶電質(zhì)子減少的過(guò)程 介質(zhì)的游離作用電弧產(chǎn)生 介質(zhì)的去游離作用電弧熄滅 當(dāng) 游離去游離電弧電流 當(dāng) 游離=去游離電弧電流不變（穩(wěn)定燃燒） 當(dāng) 游離 BUaw電弧在自然過(guò)零時(shí)將自動(dòng)熄滅，但下半周期隨著電壓的升高，電弧會(huì)重燃。w若電流過(guò)零時(shí)，電弧不再重燃，電弧就此熄滅。二、交流電弧的熄滅1、弧隙中介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程U d Ud弧隙介質(zhì)能夠承受而不致使弧隙擊穿的最小電壓弧隙介質(zhì)能夠承受而不致使弧隙擊穿的最小電壓過(guò)程：電流過(guò)零前，過(guò)程：電流過(guò)零前，很高，很高，Rn很小，弧隙為良導(dǎo)電通道很小，弧隙為良導(dǎo)電通道 電流過(guò)零前后，電流過(guò)零前后， ，Rn具有一定

27、抗電強(qiáng)度具有一定抗電強(qiáng)度 電流過(guò)零后，電流過(guò)零后，U d恢復(fù)不是從零開(kāi)始恢復(fù)不是從零開(kāi)始,而是有一個(gè)起始電壓。這種現(xiàn)象稱(chēng)為交流電路的而是有一個(gè)起始電壓。這種現(xiàn)象稱(chēng)為交流電路的近陰極效應(yīng)近陰極效應(yīng)。 電流極性改變后的0.11.0秒瞬間, 有Ud=150250V的起始介質(zhì)強(qiáng)度2、弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程UrUr電壓由熄弧電壓恢復(fù)到外電源電壓的過(guò)程。 過(guò)程1、電流過(guò)零前，電弧電阻很小，電源電壓大部分降落在線路或負(fù)載的阻抗上。2、電流過(guò)零時(shí)，電弧熄滅，最后變?yōu)榻^緣介質(zhì)，電源電壓全部加在弧隙上。0aUnfuUjta)熄 滅b)重 燃0tuUj3、交流電弧的熄滅條件：drUUUrUrUdUd四、交流電弧的滅弧方

28、法 1、提高觸頭的分閘進(jìn)度 迅速拉長(zhǎng)電弧，E，冷卻與擴(kuò)散 2、采用多斷口滅弧拉長(zhǎng)迅速，行程， 滅弧時(shí)間提高了滅弧能力 3、吹弧加強(qiáng)冷卻和擴(kuò)散 橫吹將電弧吹彎吹長(zhǎng) 縱吹將電弧吹細(xì)4、利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧 冷卻， 表面吸附電子，加強(qiáng)復(fù)合。如：介質(zhì)縱縫滅弧罩 介質(zhì)填料滅弧管5、利用短弧原理滅弧 w交流電路：電流自然過(guò)零時(shí)，每一短弧有150250V電壓。6、磁吹、磁吹利用電磁力驅(qū)動(dòng)和拉長(zhǎng)電弧至固體介質(zhì)滅弧罩或金屬柵滅弧罩中7、高壓氣體介質(zhì)滅弧、高壓氣體介質(zhì)滅弧 碰撞游離，復(fù)合8、真空滅弧、真空滅弧 碰撞游離，熱游離，擴(kuò)散習(xí)題及思考題習(xí)題及思考題 31 何為電??？簡(jiǎn)述斷路器觸頭開(kāi)斷時(shí)斷口電弧的形成

29、過(guò)程及由此而確定的基本滅弧方法。 32 交流電弧電流有何特點(diǎn)？什么叫介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程？什么叫電壓恢復(fù)過(guò)程？熄滅交流電弧的條件是什么？3.2 3.2 高壓開(kāi)關(guān)電器高壓開(kāi)關(guān)電器開(kāi)關(guān)電器的分類(lèi) 高壓開(kāi)關(guān) 、低壓開(kāi)關(guān) 戶內(nèi) 、戶外 既能開(kāi)斷正常工作電流又能開(kāi)斷故障電流斷路器 只開(kāi)斷電壓隔離開(kāi)關(guān)類(lèi) 能開(kāi)斷正常工作電流和過(guò)電流負(fù)荷開(kāi)關(guān)類(lèi) 只能開(kāi)斷故障電流熔斷器 工程圖中符號(hào)少油式斷路器少油式斷路器 具有用油量少、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省鋼材、防火防爆的特點(diǎn)，但檢修周期短，在戶外使用時(shí)，受大氣條件影響大，而且配 套性差。 以SN10-10I型為例：組成： 導(dǎo)電回路上出線座靜觸頭座瓣形觸頭 動(dòng)觸頭導(dǎo)電桿動(dòng)觸頭下

30、出線座 滅弧系統(tǒng)縱橫吹滅弧室（縱橫油氣吹+機(jī)械油吹）逆止閥：電弧形成后分解油，逆止閥鋼球上推堵住回油孔， 形成密閉燃弧，使內(nèi)腔壓力升高油氣分離器：a.避免滅弧室完全封死，壓力過(guò)高 b.避免直接將熾熱的帶有大量電子和離子的油氣混合 物排出箱外，引起自燃和設(shè)備絕緣閃絡(luò)。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：主軸、分相軸、操動(dòng)軸 框架：依靠?jī)蓚€(gè)支持絕緣子將各相與地絕緣LW15-363GCBPSF6斷路器的優(yōu)缺點(diǎn)斷路器的優(yōu)缺點(diǎn) 斷口耐壓高 允許開(kāi)斷次數(shù)多 開(kāi)斷性能好 占地面積小 加工精度高，密封性能好，對(duì)水分子與氣體的檢測(cè)要求嚴(yán)格斷路器與隔離開(kāi)關(guān)的配合 具有相當(dāng)完善的滅弧裝置，它可以切斷正常的負(fù)荷電流，也可以切斷一定的故障電流

31、。但沒(méi)有明顯的斷點(diǎn)，必須借助輔助設(shè)備，才能知道斷路器處于合閘狀態(tài)或斷開(kāi)狀態(tài)。在電路中，需要與隔離開(kāi)關(guān)配合運(yùn)行3.2.2 隔離開(kāi)關(guān)（隔離開(kāi)關(guān)（QS）1、QS的作用 隔電保安 倒閘操作：等電位操作 切投小電流電路：保證電弧能可靠自行熄滅2、QS的特點(diǎn) 觸頭暴露在空氣中；有明顯、清晰可見(jiàn)的斷開(kāi)點(diǎn) 沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的滅弧裝置不能切斷Ig及Id QS應(yīng)與QF配合使用滿足“隔離開(kāi)關(guān)先通后斷”原則 （ 即：合閘時(shí)，QS先QF后；分閘時(shí)，QF先QS后） QS分閘時(shí)，應(yīng)有明顯可見(jiàn)的斷口 QS合閘時(shí)，應(yīng)能可靠地通過(guò)Igmax及Idmax通過(guò)時(shí)滿足動(dòng)熱穩(wěn)定工程圖中符號(hào)3、戶內(nèi)型QS: GN6、GN8型 結(jié)構(gòu)：底座絕緣子、導(dǎo)

32、電系統(tǒng) 磁鎖裝置的作用：散熱 增加接觸壓力 提高動(dòng)穩(wěn)定4、戶外型QS GW4-35D 導(dǎo)電回路 雙柱式絕緣子 接地刀閘與主刀聯(lián)鎖（一分-合） 底座500kV3.2.3 高低壓熔斷器高低壓熔斷器1、作用：短路保護(hù)或過(guò)載保護(hù) 缺點(diǎn)：保護(hù)性能不穩(wěn)定、需要更換熔體2、組成： 熔件（熔體）：銅、銀 觸頭、滅弧裝置、絕緣底座3、工作過(guò)程： 汽化過(guò)程發(fā)弧過(guò)程滅弧過(guò)程 全開(kāi)斷時(shí)間=熔化時(shí)間+發(fā)弧時(shí)間+燃弧時(shí)間4、分類(lèi)之一： 限流型速度快、高電阻、出現(xiàn)過(guò)電壓 非限流型速度慢、不出現(xiàn)過(guò)電壓5、戶內(nèi)型高壓熔斷路：RN1、RN3電力變壓器或線路保護(hù) RN2、RN6電壓互感器保護(hù)6、戶外型高壓熔斷器：RW3跌落式FU、

33、RW10-35型限流型FU 用于開(kāi)合負(fù)載電流及過(guò)載電流的開(kāi)關(guān)電器，具有 一定的滅弧能力，常與熔斷器配合使用。負(fù)荷開(kāi)關(guān)特點(diǎn)： 1）具有可見(jiàn)斷點(diǎn) 2）有簡(jiǎn)易滅弧裝置，可以切斷負(fù)荷電流 3）具有保護(hù)功能，如過(guò)負(fù)荷保護(hù)，但不能切斷短路電流 4）與高壓熔斷器配合使用，可起到切斷短路電流的作用負(fù)荷開(kāi)關(guān)的作用： 在10kV回路中，可以作為小容量變壓器的進(jìn)線開(kāi)關(guān)、電力電容器的主開(kāi)關(guān)、電壓互感器的主開(kāi)關(guān)。工程圖中符號(hào)互感器的作用 將一次側(cè)的高電壓大電流變換成二次側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)的低電壓、小電流，使二次側(cè)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。 將二次側(cè)與高電壓隔離，保證設(shè)備和人身安全。 使二次側(cè)可以使用低壓小截面控制電纜傳送電壓、電流信號(hào)

34、。3.3.1 電流互感器21IKII工程圖中符號(hào)原理接線圖一次側(cè)N1N21221NNIIKNNI 一次側(cè)匝數(shù)很少，二次側(cè)匝數(shù)多。一次繞組電流完全取決于負(fù)荷電流。 正常工作時(shí)，二次側(cè)負(fù)荷阻抗很小，接近短路狀態(tài)。 一次側(cè)與被測(cè)回路串聯(lián)，二次側(cè)繞組與儀表電流線圈串聯(lián)。102211NININI鐵心中合成磁動(dòng)勢(shì)電流誤差 ： 角誤差 ：i為I1與I2 之間的夾角。電流互感器的誤差與互感器鐵心材料、結(jié)構(gòu)、一次側(cè)電流、二次側(cè)負(fù)載等因素有關(guān)。00112100IIIKfii準(zhǔn)確級(jí)和額定容量 準(zhǔn)確級(jí) ：在規(guī)定的二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，一次電流為額定值時(shí)的最大電流誤差 電流互感器有0.2、0.5、1、3、5P、10P等準(zhǔn)

35、確度級(jí)，可供不同的測(cè)量和保護(hù)場(chǎng)合使用。不同準(zhǔn)確級(jí)的電流互感器有不同的額定二次負(fù)荷。 電流互感器的額定容量 電流互感器在額定二次電流和額定二次阻抗下運(yùn)行時(shí)，二次線圈輸出的容量。 由于電流互感器的二次電流為標(biāo)準(zhǔn)值（5A或1A），其容量也常用額定二次阻抗來(lái)表示。因電流互感器的誤差和二次負(fù)荷有關(guān)，同一臺(tái)電流互感器使用在不同準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，會(huì)有不同的額定容量。電流互感器二次側(cè)所接的負(fù)載的阻抗之和不能超過(guò)互感器的額定二次阻抗值。2222NNNZIS運(yùn)行注意事項(xiàng) 二次側(cè)必須有一端接地。防止一、二次側(cè)絕緣損壞，高壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全； 接線時(shí)要注意極性。電流互感器一、二次側(cè)的極性端子，都用字母表明極性。

36、 一次側(cè)串接在線路中，二次側(cè)的繼電器或測(cè)量?jī)x表串接。 電流互感器運(yùn)行時(shí)二次側(cè)不允許開(kāi)路。電流互感器二次側(cè)開(kāi)路 電流互感器運(yùn)行時(shí)二次側(cè)不允許開(kāi)路。否則二次側(cè)會(huì)感應(yīng)出極高電壓，危及人身和設(shè)備安全。 二次側(cè)開(kāi)路時(shí)，I1N1全部為勵(lì)磁磁通勢(shì)，使鐵心中磁通為平頂波，二次側(cè)感應(yīng)電勢(shì)為尖頂波。五、電流互感器二次接線方式單相接線星形接線不完全星形接線110電流互感器35電流互感器低壓電流互感器原理接線圖電磁式電壓互感器工作原理與電力變壓器相同。一、結(jié)構(gòu)類(lèi)型：電磁式（包括普通的電磁式電壓互感器，及串級(jí)式電壓互感器）；電容分壓式； 二、運(yùn)行注意事項(xiàng)：電壓互感器工作時(shí)，二次側(cè)有一端必須可靠接地，運(yùn)行中二次側(cè)不允許短

37、路。 工程圖中符號(hào)21UKUu21NNKUU1 測(cè)量誤差： 電壓誤差角誤差：二次電壓相量 與一次電壓相量 之間的夾角 ，并規(guī)定 超前于 時(shí)相位差 為正，反之為負(fù)。電壓互感器測(cè)量誤差與空載電流、二次負(fù)載等因素有關(guān)。準(zhǔn)確級(jí)：電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)用最大允許誤差表示。有0.1、0.2、0.5、3、3P、6P等準(zhǔn)確級(jí)，分別用在不同的測(cè)量與保護(hù)場(chǎng)合。1.U.2Uu%100112UUUKfuu1.U.2Uu四、電容式電壓互感器的工作原理 隨著電力系統(tǒng)輸電電壓的增高，電磁式電壓互感器的體積越來(lái)越大，成本隨之增高，普遍采用電容式電壓互感器。 電容式電壓互感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電容分壓器，在被測(cè)裝置的相和地之間接有電容

38、和 ，按反比分壓， 上的電壓為 2C2C1C121112KUCCCUUC電容式電壓互感器原理接線圖（虛線中是非線性補(bǔ)償電感線圈）電容式電壓互感器誤差 電容式電壓互感器的誤差是由空載電流、負(fù)載電流以及阻尼器的電流流經(jīng)互感器繞組產(chǎn)生壓降而引起的，其誤差由空載誤差 、 ，負(fù)載誤差 、 和阻尼器負(fù)載電流產(chǎn)生的誤差 、 等幾部分組成，即 電容式電壓互感器的誤差除受一次電壓、二次負(fù)荷和功率因數(shù)的影響外，還與電源頻率有關(guān)。 電容式電壓互感器用于110500kV中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。0f0zfzdfddzuffff0dzu0五、電壓互感器二次接線方式特別注意開(kāi)口三角接線110電壓互感器110電容式電壓互感器低壓

39、電壓互感器3.4 3.4 限流電器限流電器 限流電器的作用增加電路的短路阻抗，從而達(dá)到限制短路電流的目的。 常用的設(shè)備有：限流電抗器和分裂變壓器限流電抗器和分裂變壓器一、限流電抗器：作用： 限制電力設(shè)備的短路電流、能維持母線電壓、將短路容量加以限制，以選擇輕型斷路器和小截面的電纜。設(shè)置位置 分段電抗器、出線電抗器、在變壓器負(fù)荷側(cè)串聯(lián)電抗器工程圖中符號(hào)限流限流 并聯(lián)電抗器應(yīng)用于電力系統(tǒng)，通常安裝在高壓長(zhǎng)距離輸電線的始端升壓站、中間聯(lián)絡(luò)站以及高壓直流輸電的換流站中，并聯(lián)連接于變電站66KV及以下的低壓回路。具有補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功功率、降低電網(wǎng)損耗、提高輸電能力以及抑制電網(wǎng)諧振過(guò)電壓、防止發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁、消

40、除空載長(zhǎng)線電容效應(yīng)和高壓電纜電容效應(yīng)、抑制工頻過(guò)電壓等眾多功能，可節(jié)約 能源、提高電力系統(tǒng)的 運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。并 聯(lián)電抗器與并聯(lián)電容器、 大功率晶閘管和微機(jī)控制 系統(tǒng)組成靜止無(wú)功補(bǔ)償裝 置，可對(duì)電力系統(tǒng)的無(wú)功 功率進(jìn)行適時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。二、分裂變壓器：1、作用 分裂變壓器，能在正常工作和低壓側(cè)短路時(shí)，使變壓器呈現(xiàn)不同的電抗值，從而起到限制短路電流的作用。2、結(jié)構(gòu) 分裂變壓器是一種多繞組變壓器，它是將普通的雙繞組變壓器的低壓繞組分裂成額定容量相等的兩個(gè)完全對(duì)稱(chēng)的繞組。3.5 避雷器 （）1. 功能： 用來(lái)限制過(guò)電壓的一種主要保護(hù)電器，是發(fā)電廠變電所防雷保護(hù)的基本保護(hù)措施之一。2. 工作原理： 避雷器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，當(dāng)線路上有雷電侵入時(shí)，首先擊穿避雷器對(duì)地放電，從而保護(hù)設(shè)備絕緣。 感應(yīng)雷的防護(hù) 分流：采用避雷器來(lái)限制雷電過(guò)電壓波，將雷電流分流入地。避雷器被保護(hù)設(shè)備接地體避雷器結(jié)構(gòu)類(lèi)型放電間隙避雷器；閥形避雷器；氧化鋅避雷器；空氣間隙避雷器 空氣間隙放電器的主要元件是放電電極的材料 閥型避雷器 由裝在密封瓷套中的間隙（又稱(chēng)火花間隙）和非線性電阻（又稱(chēng)閥片）串聯(lián)?；鸹ㄩg隙將帶電部分與閥片隔開(kāi)，閥片電阻值與流過(guò)的電流有關(guān)，電流愈大電阻愈小。 有普通型和磁吹型兩類(lèi)。電阻閥片由金剛砂（SiC）和結(jié)合劑