電氣設(shè)備課程課件

1、 大綱要求 10 斷路器10.1 掌握斷路器的作用、功能、分類 10.2 了解斷路器的主要性能與參數(shù)的含義10.3 了解斷路器常用的熄弧方法10.4 了解斷路器的運行和維護工作要點2頁11 互感器11.1 掌握電流、電壓互感器的工作原理、接線形式及負(fù)載要求11.2 了解電流、電壓互感器在電網(wǎng)中的配置原則及接線形式11.3 了解各種形式互感器的構(gòu)造及性能特點 3頁13 電氣主接線13.1 掌握電氣主接線的主要形式及對電氣主接線的基本要求13.2 了解各種主接線中主要電氣設(shè)備的作用和配置原則13.3 了解各種電壓等級電氣主接線限制短路電流的方法4頁14 電氣設(shè)備選擇14.1 掌握電器設(shè)備選擇和校驗

2、的基本原則和方法14.2 了解硬母線的選擇和校驗的原則和方法 5頁 1. 電器設(shè)備原理 幾個問題電是怎么產(chǎn)生的？為什么要工業(yè)發(fā)電？電力是如何從電源輸送到用戶的？電力系統(tǒng)由什么組成？電力系統(tǒng)中會用到那些電氣設(shè)備？7頁電力的傳輸電力傳輸?shù)谋匾噪娏ο到y(tǒng)的特點電力傳輸?shù)陌踩噪娏鬏數(shù)目煽啃?頁電力系統(tǒng)的組成動力系統(tǒng) 電力系統(tǒng) 電力網(wǎng) 9頁電氣設(shè)備一次設(shè)備：直接參與電能的生產(chǎn)及輸送生產(chǎn)及轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備 發(fā)電機、電動機、變壓器接通、開斷電路的開關(guān)設(shè)備 斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器 二次設(shè)備：對一次設(shè)備的運行狀況進行檢測、保護及控制 10頁1.1 電力開關(guān)的開斷及電弧現(xiàn)象電弧現(xiàn)象電弧是一種自持氣體放電現(xiàn)象

3、高壓電路觸頭分?jǐn)嗪螅鶗a(chǎn)生電弧 能量最終以熱量的形式散發(fā)出去 弧隙溫度可高達上萬攝氏度 電力開關(guān)必須具有熄滅電弧的裝置 12頁電弧現(xiàn)象電弧是一種等離子體，質(zhì)量極小 很小的力就會使電弧的形狀發(fā)生改變 可利用電弧的這個特點快速熄弧，預(yù)防電弧的不利影響及破壞 滅弧室內(nèi)氣體或液體的自然或強制流動 電弧本身產(chǎn)生的電磁力都極易使電弧改變形狀 13頁電弧的產(chǎn)生與熄滅自由電子的產(chǎn)生 自由電子的消失直流電弧及其熄滅交流電弧及其熄滅增強交流電弧熄滅常用的方法14頁自由電子的產(chǎn)生自由電子從觸頭金屬表面逸出 表面游離 熱發(fā)射 觸頭中間的氣體分離出自由電子 碰撞游離 熱游離 15頁自由電子的消失去游離過程帶電粒子的

4、擴散 帶電粒子由濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域移動 帶電粒子的復(fù)合 正離子和負(fù)離子或電子相遇，發(fā)生電荷的傳遞而互相中和 ，還原為分子 16頁電弧的穩(wěn)定燃燒 當(dāng)游離與去游離達到平衡時，電弧即進入穩(wěn)定燃燒狀態(tài) 。 電弧可看成是由陰極區(qū)、弧柱區(qū)及陽極區(qū)三部分組成，各部分的電位有很大的差別 。-+陰極區(qū) 弧柱 陽極區(qū)17頁電弧形成后的主要特征 電弧溫度高?；≈行膮^(qū)溫度可達10000左右，電弧表面溫度也會達到30004000。 電弧弧柱區(qū)電場強度低。一般僅為10200V/cm。 電弧電流密度大，電流密度可達10000A/m2。 18頁直流電弧的熄滅 用一電阻、電感串聯(lián)的等效電路來說明直流電弧的熄滅過程 1

5、9頁直流電弧的熄滅正常運行，電路中開關(guān)在閉合狀態(tài)時 開關(guān)S打開時，觸頭間產(chǎn)生電弧，電弧電流在弧隙電阻上形成電壓降，同時由于電流的突變，電感上產(chǎn)生感應(yīng)電壓當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒時，電感上的電壓 20頁直流電弧開斷特性 21頁電路參數(shù)對于熄滅直流電弧的影響 22頁影響直流電弧熄滅的因素電源電壓電路電阻 電感23頁交流電弧的熄滅 在交流電路中，當(dāng)開斷短路故障電流或正常負(fù)荷電流時，都會產(chǎn)生電弧 。 交流電弧電流的波形基本是正弦波，弧隙電壓為電弧電流與弧隙電阻的乘積，呈馬鞍形。 24頁交流電弧的熄滅交流電弧電流每半周期會自然過零一次。在電弧電流過零瞬間，弧隙立即呈現(xiàn)約為150 250V的起始介質(zhì)強度 ，這種現(xiàn)象

6、稱為近陰極效應(yīng)。 25頁交流電弧的熄滅弧隙介質(zhì)強度的恢復(fù)過程弧隙電壓的恢復(fù)過程弧隙介質(zhì)強度的恢復(fù)過程和弧隙電壓的恢復(fù)過程是同時進行的 電弧熄滅的條件為：Utr(t) U(t) 26頁增強交流電弧熄滅常用的方法 用液體或氣體吹弧 采用多斷口滅弧 快速拉長電弧 將長電弧分成幾段短電弧 用特殊金屬材料作觸頭 27頁1.2 高壓斷路器高壓斷路器的作用 控制作用 根據(jù)電網(wǎng)運行需要，用高壓斷路器把一部分電力設(shè)備或線路投入或退出運行。保護作用 高壓斷路器還可以在電力線路或設(shè)備發(fā)生故障時將故障部分從電網(wǎng)快速切除，保證電網(wǎng)中的無故障部分正常運行。 29頁對高壓斷路器的要求具有完善的滅弧裝置具有快速的傳動機構(gòu)一般

7、都設(shè)有專門的滅弧室 30頁1.2.1 高壓斷路器的種類按電流性質(zhì)可分為交流、直流兩大類 按安裝地點可分為戶內(nèi)、戶外兩大類 按安裝方式可分為落地式、支持式及懸臂式 較常用的按滅弧介質(zhì)來劃分 油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器、六氟化硫斷路器 31頁油斷路器 多油斷路器 油既作滅弧介質(zhì)和動、靜觸頭的絕緣介質(zhì)，又作帶電導(dǎo)體對地(外殼)的絕緣介質(zhì) 用油量很多，鋼材耗量大，體積龐大 少油斷路器 油只用來作為熄滅電弧和觸頭斷口間的絕緣介質(zhì)，不用做對地絕緣。 32頁壓縮空氣斷路器 以壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)和觸頭斷開后弧隙絕緣介質(zhì)，并兼作操動機構(gòu)的能源。性能穩(wěn)定、開斷能力大、動作迅速、燃弧時間短、幾乎不受開斷

8、電流的影響、觸頭燃損輕、檢修周期長、無火災(zāi)危險、體積和重量較小。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，工藝要求高，有色金屬消耗量較大，需要一套壓縮空氣裝置(包括空氣壓縮機、貯氣簡、管道等)作為氣源，增加了投資、運行和維護工作量。 33頁1.2.2 高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)電路通斷元件中間傳動機構(gòu)絕緣支撐元件基座操動機構(gòu)34頁斷路器結(jié)構(gòu)類型 35頁少油斷路器剖視圖和三相外形布置 36頁12.2.3 高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)對高壓斷路器的要求：在正常情況下開斷和關(guān)合電路。在電網(wǎng)發(fā)生故障時能將故障切除。盡可能縮短斷路器切除故障的時間，以減輕電力設(shè)備的損壞和提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。能配合自動重合閘進行多次關(guān)合和斷開。 因此，在選擇斷路器時

9、，通常希望通過簡單明了的技術(shù)參數(shù)就能夠了解斷路器具體性能。 37頁額定電壓（Un） 額定電壓（線電壓）是斷路器可靠工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓，斷路器應(yīng)能保證在某一電壓等級的電氣系統(tǒng)中長期穩(wěn)定運行。 額定電壓的高低決定了斷路器的絕緣水平及外形尺寸。 電力系統(tǒng)中允許電壓有5%的波動，斷路器所能承受的電壓應(yīng)高于額定電壓值 38頁額定電流（In） 額定電流是指斷路器在規(guī)定環(huán)境溫度和額定頻率下，允許長期通過的標(biāo)準(zhǔn)電流。其各部分不應(yīng)超過最高允許溫度。 額定電流的大小影響到斷路器導(dǎo)電部分及觸頭的尺寸及結(jié)構(gòu) 額定電流是在標(biāo)準(zhǔn)溫度下測得的，環(huán)境溫度對其影響需要進行修正39頁額定開斷電流(Ibn)及斷流容量(Sbn) 額定開

10、斷電流是指斷路器在額定電壓下能正常開斷的最大短路電流值（即觸頭剛分開瞬間通過斷路器的電流的有效值）。 可用該參數(shù)表征斷路器的開斷能力 額定開斷短路容量實際上僅是另一種表達方式。 40頁關(guān)合能力（Icn） 當(dāng)斷路器合閘時，如果線路上存在故障，則在觸頭尚未接觸之前就會發(fā)生擊穿，形成電弧，其產(chǎn)生的不良影響甚至比在合閘狀態(tài)下流過極限電流更為嚴(yán)重。 工程上常以額定關(guān)合電流表征斷路器的關(guān)合短路故障電流的能力，用關(guān)合開關(guān)時短路電流的第一個半波的峰值來衡量。 41頁額定短時耐受電流/額定熱穩(wěn)定電流(Ih) 額定短時耐受電流是表明斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力，是指斷路器在閉合狀態(tài)，一定時間t內(nèi)所能承受的最大短

11、路電流。 要求在時間t內(nèi)（取2秒，超過2秒可取4秒）流過此電流時，斷路器不超過允許溫度。額定短時耐受電流等于額定開斷電流值。42頁額定峰值耐受電流/額定動穩(wěn)定電流 額定峰值耐受電流用來表征斷路器所能承受短路電流電動力作用的能力，即斷路器在閉合狀態(tài)時，允許通過的不妨礙其繼續(xù)正常工作的最大短路電流（峰值）。 其大小取決于導(dǎo)電部分及支持絕緣部分的機械強度及觸頭的結(jié)構(gòu)形式。額定峰值電流取短路發(fā)生后電流第一半波的峰值，等于其額定短路開斷電流交流分量有效值的 倍。43頁動作時間 全開斷時間：是指處于合閘狀態(tài)的斷路器，從接到分閘命令到電弧完全熄滅所用的時間，可分為固有分閘時間燃弧時間。 它說明了斷路器開斷速

12、度的快慢。直接影響到故障的范圍及對設(shè)備的危害程度，甚至?xí)绊懙较到y(tǒng)的傳輸容量及穩(wěn)定性。 44頁1.2.4 SF6斷路器 SF6斷路器應(yīng)用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)。使用低壓力的SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，在進行分閘操作時，利用高壓力的SF6氣體吹拂電弧使之熄滅。45頁SF6氣體的性能 具有優(yōu)良的絕緣性能 無色、無味、無毒、非燃燒性、亦不助燃的非金屬化合物 極易與電子結(jié)合形成負(fù)離子 分子中不含碳 化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定 具有非常優(yōu)良的滅弧特性 46頁SF6氣體具有以下優(yōu)點 使用安全可靠，無火災(zāi)危險，不必?fù)?dān)心絕緣材料的老化和擊穿性損壞；便于在工廠中裝配、運輸和安裝方便；設(shè)備的操作、維護和檢修方便，只需

13、監(jiān)視SF6氣體的壓力或密度，檢修周期長，載流部分及絕緣不受大氣條件的影響，減少了維護的工作量；適用的溫度和壓力范圍大；無噪聲和無線電干擾；絕緣、滅弧及冷卻特性好；有利于減小電氣設(shè)備的體積和重量。47頁SF6氣體具有以下缺點 SF6氣體在電弧作用下的分解物是有害的；SF6氣體的純度和雜質(zhì)是影響氣體絕緣和滅弧性能的重要指標(biāo) ；SF6氣體的絕緣性能受電場強度均勻程度的影響較大 ；SF6氣體屬于溫室氣體 ；某些雜質(zhì)對設(shè)備有不良影響 。48頁SF6氣體的管理氣體的電氣絕緣特性取決于氣體的純凈程度含水量壓力密度等 SF6氣體本身是無毒的，但在電暈、火花、電弧的作用下，會產(chǎn)生有毒、腐蝕性氣體及固體分解物 4

14、9頁SF6斷路器的滅弧方式 雙壓式滅弧 單壓式滅弧 自能式滅弧 旋弧式滅弧 50頁雙壓式滅弧雙壓式滅弧方式具有低壓、高壓兩個氣壓系統(tǒng)，在高壓室與低壓室之間連有壓氣泵和管道，自動監(jiān)視，當(dāng)氣體壓力達到一定限度時，壓氣泵起動，把低壓室氣體打到高壓室。在開斷時，動、靜觸頭間產(chǎn)生電弧后，吹氣閥打開，高壓室中的六氟化硫氣體流向低壓室，在滅弧室形成一股氣流，對電弧產(chǎn)生吹拂作用，使之熄滅。分?jǐn)嗤戤?，吹氣閥自動關(guān)閉，停止吹氣。雙壓氣式的六氟化硫斷路器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，早期應(yīng)用較多，目前很少采用這種結(jié)構(gòu)。51頁單壓式滅弧 只有一個氣壓系統(tǒng) 依靠分閘時氣缸與活塞的相對運動 結(jié)構(gòu)簡單，造價低，性能亦能滿足要求，故獲得迅

15、速發(fā)展 52頁自能式滅弧 是指在開斷短路電流時，依靠短路電流電弧自身的能量加熱SF6氣體，產(chǎn)生高氣壓，并利用滅弧室的機械結(jié)構(gòu)引導(dǎo)氣流，對電弧產(chǎn)生吹拂作用。優(yōu)點：開斷能力強，不易產(chǎn)生截流現(xiàn)象，操動機構(gòu)所需功率小，操作可靠，機械壽命長，固有分閘時間短，可以制造成斷口少、單斷口電壓等級很高的斷路器。缺點：在開斷小電感電流和小電容電流時，電弧自身的能量不足以產(chǎn)生滅弧所需要的高氣壓，這時可以依靠機械輔助壓氣裝置建立氣壓。53頁旋弧式滅弧 利用電弧電流產(chǎn)生的磁場力，使電弧沿著某一截面高速旋轉(zhuǎn) 磁場力與電流的大小成正比，電流大則磁場力也加大，仍能使電弧迅速熄滅 54頁旋弧滅弧室有以下特點 利用電流通過磁吹線

16、圈產(chǎn)生的磁場力直接驅(qū)動電弧高速旋轉(zhuǎn)，滅弧能力強，大電流時容易開斷，小電流時也不產(chǎn)生截流現(xiàn)象滅弧室結(jié)構(gòu)簡單，操作功需求小，使操作機構(gòu)大大簡化，機械可靠性高，成本低電弧局限在圓筒或在線圈上高速運動，電極燒損均勻，電壽命長 55頁SF6斷路器的操動機構(gòu)合閘彈簧分 閘 彈 簧電 動 機儲 能 指 示分 閘 指 示合閘指示56頁SF6斷路器的操動機構(gòu) 作用：按照規(guī)定的操作順序操動斷路器實現(xiàn)分、合閘操作，并分別保持在相應(yīng)的分、合閘位置 分類：彈簧機構(gòu)液壓機構(gòu)氣動機構(gòu)57頁對操動機構(gòu)的一般要求 具有關(guān)合短路電流的能力保持合閘具有電動和手動分閘功能并且速度滿足要求自由脫扣防跳躍連鎖復(fù)位緩沖重合閘功能 58頁手

17、動操動機構(gòu) 靠手力直接合閘的操動機構(gòu)斷路器的合閘速度與操作人員的情況有很大關(guān)系 只能裝置在電壓較低、短路電流很小的場所中，尤其是直流電源不易解決的場所 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，不要求配備復(fù)雜的輔助設(shè)備及操作電源 缺點：不能自動重合閘，只能就地操作，不夠安全 59頁彈簧操動機構(gòu) 利用彈簧儲能為動力操動斷路器的動作 彈簧儲能通常由電動機通過減速裝置進行優(yōu)點：不需要大功率的直流電源；要求電動機的功率?。◣装偻叩綆浊撸唤恢绷鲀捎?；適宜于交流操作 缺點：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；零件數(shù)量多；加工要求高；隨著機構(gòu)操作功的增大，重量顯著增加 60頁液壓操動機構(gòu) 利用液壓油作為動力傳遞介質(zhì) 操動方式有兩種：直接驅(qū)動式和儲能式

18、 直接驅(qū)動式液壓操動機構(gòu)由電動機與油泵產(chǎn)生的高壓力油，直接推動活塞，用來操作速度不高、操作功率不大的隔離開關(guān) 儲能式液壓操動機構(gòu)一般是利用氮氣壓縮儲能、利用液體傳遞壓力，操動斷路器分、合閘，并靠液壓使斷路器可靠地保持在分、合閘位置61頁液壓操動機構(gòu)的優(yōu)點體積小，操作力大，需要控制的能量小 負(fù)載特性配合好，操作平穩(wěn)噪聲小 油具有潤滑保護作用 速度易調(diào)變；容易實現(xiàn)自動控制與各種保護 62頁液壓操動機構(gòu)的缺點結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；零部件加工精度要求高，如果制造或裝配不良，容易滲漏油等；油系統(tǒng)的工作壓力高，運行維修技術(shù)的要求也高；速度特性易受環(huán)境溫度的影響。63頁氣動操動機構(gòu) 利用壓縮空氣作為能源產(chǎn)生推力，與

19、液壓操動機構(gòu)的工作原理相似 還有一些氣動操動機構(gòu)的動作原理與電磁操動機構(gòu)有些類似，只是利用壓縮空氣的推力代替了電磁操動機構(gòu)中的電磁力64頁氣動操動機構(gòu)的特點優(yōu)點：不需要大功率的直流電源，也不需要敷設(shè)大截面的控制電纜，適用于交流操作的變電所。氣動操動機構(gòu)具有獨立的貯氣罐。罐內(nèi)的壓縮空氣能供氣動操動機構(gòu)多次操作。壓縮空氣的質(zhì)量對操動機構(gòu)工作的可靠性有重要的影響。缺點：操作時聲響大，零部件的加工精度要求比電磁操動機構(gòu)高，還需要配備空氣壓縮裝置 。65頁真空斷路器66頁真空斷路器 以真空作為滅弧和絕緣介質(zhì) 真空的絕緣強度比變壓器油及三大氣壓下的SF6或空氣等絕緣強度高得多。 真空滅弧室的絕緣性能好，觸

20、頭開距小，要求操動機構(gòu)提供的能量也小；電弧電壓低，電弧能量小，開斷時觸頭表面燒損輕微 真空斷路器的機械壽命和電氣壽命都很高 67頁真空滅弧室68頁真空滅弧室的基本結(jié)構(gòu) 陶瓷外殼靜觸頭動觸頭電弧屏蔽罩波紋管 69頁外殼 真空滅弧室的外殼作滅弧室的固定件，并兼有絕緣作用，大多采用如下材料制成：玻璃氧化鋁陶瓷微晶玻璃（又稱玻璃陶瓷 ）陶 瓷 滅 弧 室 玻 璃 滅 弧 室 70頁屏蔽罩 防止因燃弧產(chǎn)生的金屬蒸汽附著在絕緣外殼的內(nèi)壁而使絕緣強度降低 是金屬蒸汽的有效凝聚面，有利于電流過零后弧隙介質(zhì)強度的提高，具有提高滅弧室的開斷性能，防止降低內(nèi)表面絕緣性能的作用 屏蔽罩的存在會影響動、靜觸頭間的電場分

21、布，因此，如果屏蔽罩設(shè)計得當(dāng)將有利于觸頭間絕緣強度的提高 71頁波紋管 一般用不銹鋼板制成，在合閘過程中波紋管在允許的彈性變形范圍內(nèi)沿軸向運動。波紋管能在動觸頭往復(fù)運動時保證真空滅弧室外殼的完全密封 從機械上講，它是真空滅弧室中最薄弱的元件 波紋管不能做得很長 72頁真空電弧 不管觸頭表面如何平整，微觀上看總是凹凸不平的 兩觸頭接觸時只有少數(shù)表面突起部分接觸，通過電流 當(dāng)開斷電流時，觸頭分開 ，電流集中在愈來愈少的少數(shù)接觸點上，損耗增加，接觸點溫度急劇升高，出現(xiàn)熔化 ，產(chǎn)生金屬蒸氣 維持真空電弧的是金屬蒸氣而不是氣體分子 真空電弧陰極斑點痕跡 73頁真空開關(guān)的觸頭 圓盤形觸頭 橫向磁場觸頭 螺

22、旋槽觸頭 杯狀觸頭 縱向磁場觸頭74頁螺旋槽觸頭 75頁杯狀觸頭 76頁縱向磁場觸頭 77頁觸頭材料 采用純金屬良導(dǎo)電材料（如銅等）作觸頭材料，分?jǐn)啻箅娏髂芰姡⒂休^好的耐電壓性能，截流水平也低，但其抗熔焊性能和耐弧性能不好，難以單獨在真空斷路器中使用 早期的真空開關(guān)的觸頭幾乎都采用鎢和鉬等耐弧的難熔金屬，以獲得良好的耐壓強度和抗熔焊性 隨著合金材料技術(shù)研究的不斷進步，出現(xiàn)了多種比較理想的合金觸頭材料78頁真空斷路器的特點 開斷能力強，開斷后斷口間介質(zhì)恢復(fù)速度快，介質(zhì)不需要更換。觸頭開距小，所需的操作功率小，動作快，操作機構(gòu)可以簡化，壽命延長，一般可達20年左右不需檢修。熄弧時間短，弧壓低，

23、電弧能量小，觸頭損耗小，開斷次數(shù)多。動導(dǎo)桿的慣性小，適用于頻繁操作場合。開關(guān)操作時動作噪音小，適用于城區(qū)使用。79頁真空斷路器的特點觸頭部分為完全密封結(jié)構(gòu)，不會因潮氣、灰塵、有害氣體等影響而降低其性能，工作可靠，通斷性能穩(wěn)定。滅弧室作為獨立的元件，安裝調(diào)試簡單方便。在真空斷路器的使用年限內(nèi)，觸頭部分不需要維修、檢查。即使維修檢查，所需時間也很短。在密封的容器中熄弧，電弧和熾熱氣體不外露。具有多次重合閘功能，適合配電網(wǎng)中應(yīng)用要求。80頁1.3 隔離開關(guān)1.3.1 隔離開關(guān)的主要作用在無電流電路上分?jǐn)嚯娐?，形成明顯的斷口用以分、合小電流線路用以轉(zhuǎn)換線路，改變電氣系統(tǒng)的接線方式隔離開關(guān)的接地開關(guān)刀閘

24、可代替接地線，保證搶修工作安全某些場合下，快速分?jǐn)嗟目旆指綦x開關(guān)與接地器配合，可作為斷路器使用82頁1.3.2 隔離開關(guān)的種類及結(jié)構(gòu)按產(chǎn)品組裝極數(shù) 單根式和三極式按每極絕緣支柱數(shù)目 單柱式、雙柱式、三柱式按裝設(shè)地點 戶內(nèi)式和戶外式。 83頁隔離開關(guān)的典型結(jié)構(gòu) 絕緣部分導(dǎo)電部分支持底座或框架 操動機構(gòu)和傳動機構(gòu) 84頁1.4 其它開關(guān)電器1.4.1 高壓熔斷器 它串聯(lián)在電路中，當(dāng)電路中通過過負(fù)荷電流或短路電流時，利用其在熔體中產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，切斷電路，以達到保護電氣設(shè)備和電網(wǎng)的重要任務(wù)，同時，還可以限制事故的進一步發(fā)展，確保用戶安全供電。 熔體熔斷時會出現(xiàn)電弧必須采取一定的措施進行熄弧，直

25、到電弧熄滅后，電路才算完全開斷。 86頁高壓熔斷器基本結(jié)構(gòu) 熔體絕緣外殼觸頭帽撞擊器 87頁熔斷器的工作性能時間電流特性表示熔絲熔斷時間與通過電流間關(guān)系的曲線 流過熔體的電流越大，熔化時間越短；當(dāng)電流減小時，熔化時間增大熔絲的最小熔化電流i0 88頁熔斷器的工作性能額定電流熔斷器的額定電流與熔體的額定電流是兩個不同的值 各種熔體對應(yīng)于不同電流值的熔斷時間，都制定有一定的標(biāo)準(zhǔn)，必須滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 熔斷時間與燃弧時間 89頁熔斷器的種類 按電壓 高壓和低壓按裝設(shè)地點 戶內(nèi)式和戶外式按結(jié)構(gòu) 螺旋式、插片式和管式按是否有限流作用 限流式和非限流式90頁非限流式熔斷器 非限流熔斷器采取電流過零時開斷，這類

26、熔斷器的熔體一般較短，從滅弧的角度考慮，要求將最初建立的短電弧盡快拉長。即使如此，拉長的電弧電壓與系統(tǒng)電壓相比還是低得多，因此，必須采取吹弧的措施，將電弧以向外噴射的方式來拉長電弧，進行電弧的熄滅。這樣還可防止電流過零電弧熄滅后重燃。 91頁噴射式熔斷器 基座上、下靜觸頭瓷絕緣子引線接頭 載熔體 熔管上、下動觸頭釋壓帽扭力彈簧92頁噴射式熔斷器的開斷能力 噴射式熔斷器的開斷能力與熔管內(nèi)徑大小有關(guān)，內(nèi)徑越大，開斷能力越強 目前普遍采用逐級排氣結(jié)構(gòu)的熔管 93頁限流式熔斷器 有顯著的限流效應(yīng)，在短路電流還未到達最大值前，電流即被截斷開斷短路電流能力大，故又稱作高分?jǐn)嗄芰θ蹟嗥?目前最常用的是石英砂

27、限流式熔斷器 熔體采用螺旋狀繞制，其長度遠遠超過熔管長度 開斷小故障電流時，常利用冶金效應(yīng)使熔體熔斷 94頁1.4.2 接地開關(guān)接地開關(guān)的作用是將電氣設(shè)備人為接地 具有一定的關(guān)合能力以保護開關(guān)設(shè)備內(nèi)其它電氣設(shè)備不受損壞 停電檢修時，為保證人身設(shè)備安全，經(jīng)常利用接地開關(guān)進行安全接地。在某些情況下，還可以與斷路器、快分開關(guān)等設(shè)備配合使用，開斷負(fù)荷電流和短路電流。 合閘時利用彈簧蓄能 分閘通過手動操作操動機構(gòu)完成 95頁1.4.3 負(fù)荷開關(guān)負(fù)荷開關(guān)主要用來接通和斷開正常負(fù)荷電流 帶有熱脫扣器的負(fù)荷開關(guān)還具有過載保護功能 裝有滅弧裝置，有一定的滅弧能力，但不能開斷短路電流 結(jié)構(gòu)較斷路器簡單，價格也相對

28、低廉 96頁負(fù)荷開關(guān)的分類固體產(chǎn)氣式負(fù)荷開關(guān)油浸式負(fù)荷開關(guān)壓氣式負(fù)荷開關(guān)真空負(fù)荷開關(guān)97頁1.5 互 感 器互感器的主要作用 將一次回路中的高電壓、大電流變換為二次回路中標(biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流 使二次接線簡單、經(jīng)濟，適于標(biāo)準(zhǔn)化組屏使二次設(shè)備與高壓一次系統(tǒng)電氣隔離 可以在不影響原繞組所在系統(tǒng)的運行的前提下，取得零序電流、零序電壓分量供保護裝置使用，反應(yīng)接地故障 99頁1.5.1 電流互感器電流互感器一次繞組串聯(lián)在回路里，二次繞組經(jīng)某些負(fù)荷而閉合，二次電流與一次電流成正比。二次繞組的負(fù)載是測量儀表和繼電器等的電流線圈，阻抗很小，相當(dāng)于短路運行。一次繞組串聯(lián)于一次系統(tǒng)的電路中，且匝數(shù)很少，阻抗小，二次

29、繞組的阻抗很小，其歸算于一次的阻抗遠小于電網(wǎng)負(fù)載阻抗，對一次負(fù)載電流的影響可忽略不計，因此一次電流只取決于電路負(fù)載，不因電流互感器二次負(fù)載的變化而變化。 100頁電流互感器的分類 按用途 測量用和保護用電流互感器 按安裝類型 戶外式和戶內(nèi)式 按安裝方式 貫穿式、裝入式和支持式101頁電流互感器的分類按一次繞組形式 單匝式和多匝式按照絕緣干式、澆注式、油浸式和SF6氣體絕緣式等 按照電流變換原理電磁式和光電式102頁電磁式電流互感器的工作原理 目前電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的是電磁式電流互感器，主要由鐵芯、一次繞組、二次繞組、絕緣材料及其它附件組成，其工作原理和變壓器相似。103頁電磁式電流互感器等值電

30、路 104頁電磁式電流互感器相量圖 105頁電流互感器的工作特點 一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少；因此一次繞組中的電流完全取決與被測電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無關(guān)。 電流互感器二次繞組所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路的狀態(tài)下運行。 電流互感器二次側(cè)不能開路。為此，在電流互感器的二次回路中不允許裝設(shè)熔斷器。106頁 二次繞組開路時參數(shù)曲線 107頁電流互感器的誤差108頁一次電流對誤差的影響 增大一次磁勢F1I1N1是減小電流互感器電流誤差和相位差的最有效的方法 但一次電流是不可控的，只能考慮增加一次繞組的匝數(shù)匝數(shù)的增加使銅的消耗量增加 從經(jīng)濟上

31、來考慮，一次繞組盡可能采用比較少的匝數(shù)，而盡量其它方法來減小誤差。 109頁二次電流對誤差的影響 二次負(fù)荷和一次電流值保持不變時，減小二次電流就使二次電勢也減小，磁通密度B也相應(yīng)地減小。為了保持磁通密度有較小的值就必須使勵磁磁勢減小。因而，隨著二次電流的減小，電流互感器的電流誤差和相位誤差也減小，反之，二次電流增大時誤差也增大。110頁電流頻率的影響 隨著交流電流頻率的增大，鐵芯的磁通密度B是減小的，而勵磁磁勢是隨著磁通密度的減小而減小的，因而電流互感器的電流誤差和相位差也相應(yīng)減小。這時相位差可得到負(fù)值。當(dāng)頻率超過1000Hz時，電流互感器的鐵芯溫度會由于鐵芯中的有功損耗而達到很高的數(shù)值。 1

32、11頁二次（外部）負(fù)荷的影響 電流誤差和相位差是隨著二次負(fù)荷Z2L的增大而增大的，即使電流互感器的準(zhǔn)確度降低了。112頁二次負(fù)荷功率因數(shù)的影響 當(dāng)二次負(fù)荷不變時，二次負(fù)荷功率因數(shù)的增大使角減小。此時電流誤差將減小，而相位差將增大。當(dāng)減小很多時，相位差甚至能夠得到負(fù)值。113頁電流互感器的準(zhǔn)確級和誤差標(biāo)準(zhǔn) 準(zhǔn)確級表示在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時電流互感器的最大誤差。 測量用電流互感器的要求是在正常工作范圍內(nèi)有較高的準(zhǔn)確度。 保護級電流互感器主要是在系統(tǒng)短路時工作，在額定一次電流范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度要求不如測量級高，但對可能出現(xiàn)的短路電流范圍內(nèi)，則要求互感器保證必要的準(zhǔn)確度。 114頁電流

33、互感器準(zhǔn)確級和誤差極值115頁10%誤差曲線 116頁電流互感器的基本參數(shù)和特性 額定電壓 額定一次電流 額定二次電流 電流互感器的額定容量117頁同極性端 當(dāng)一次側(cè)電流從Ll流向L2時，二次側(cè)電流從K1流出經(jīng)過電流互感器二次負(fù)荷回到K2。對此，我們稱L1和K1，L2和K2分別是同極性端，用“*”或“”表示。同極性端在任一瞬間對繞組的另一端同時為高電位或低電位。 118頁電流互感器的接線方式 (a)單相式接線； (b)不完全星形接線； 119頁電流互感器的接線方式(c)完全星形接線； (d)零序接線； 120頁電流互感器的接線方式(e)三角形接線 121頁電流互感器的配置 為了滿足測量和保護裝

34、置的需要，在發(fā)電機、變壓器、出線、母線分段及母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)有電流互感器。 對于保護用電流互感器應(yīng)盡量消除主保護裝置的保護死區(qū)。 為了減輕內(nèi)部故障對發(fā)電機的損傷，用于自動調(diào)整勵磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機定子繞組的出線側(cè)。 122頁123頁1.5.3 電壓互感器電壓互感器的分類 單相式和三相式戶內(nèi)式和戶外式雙繞組和三繞組干式、澆注式、油浸式和瓷絕緣電磁式、電容式、光學(xué)125頁兩臺110kV串接成220kV電壓互感器1一次繞組2平衡繞組3鐵心4連耦繞組5二次繞組126頁電磁式電壓互感器 電磁式電壓互感器就是一臺小容量的降壓變壓器，一次繞組匝數(shù)很多，而二次繞組匝數(shù)較少。一次繞

35、組并接于一次系統(tǒng)，二次側(cè)各儀表并聯(lián)。二次繞組所接負(fù)荷均為高阻抗的電壓表及電壓繼電器，故正常運行時二次繞組接近于空載狀態(tài)（開路）。127頁電磁式電壓互感器工作原理 128頁電磁式電壓互感器相量圖 129頁電磁式電壓互感器的誤差 130頁對誤差有影響的因素互感器的結(jié)構(gòu) 運行工況二次負(fù)荷功率因數(shù)一次電壓131頁電壓互感器準(zhǔn)確等級和誤差極值 132頁1 油壓計2 膨脹膜3 電容單元4 絕緣油5 瓷絕緣子6 密封件7 外殼8 低壓端子箱/中性(N)和高頻(HF)端子9 串聯(lián)電感10中壓互感器11鐵磁諧振效應(yīng)陰尼電路注釋耦合電容只包括1至6項。它安裝在鋼基座上。HF和N型位于基座之下。 133頁電容式電壓

36、互感器 134頁電壓互感器配置的配置母線 線路 發(fā)電機 變壓器 135頁電壓互感器的接線 電壓互感器的接線方式應(yīng)滿足測量儀表、遠動裝置、繼電保護和自動裝置檢測回路的具體要求應(yīng)裝設(shè)短路保護 應(yīng)有一個可靠的接地點 應(yīng)有防止從二次回路向一次回路反饋電壓的措施 對于雙母線上的電壓互感器，應(yīng)有可靠的二次切換回路 136頁電壓互感器的接線 (a) 單接線；137頁電壓互感器的接線 (b) 不完全星形接線； (c)三相三柱式電壓互感器接線；138頁電壓互感器的接線 (d)三相五柱式電壓互感器接線； (e)三臺單相電壓互感器接線；139頁電壓互感器的接線140頁1.6 SF6全封閉組合電器SF6全封閉組合電器

37、 SF6全封閉組合電器（Gas Insulated Switchgear，簡稱GIS），是一種以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，以優(yōu)質(zhì)環(huán)氧樹脂絕緣子作支撐的封閉式成套高壓電器。它已超越了一般斷路器的概念，而是把斷路器、母線隔離開關(guān)、線路隔離開關(guān)、接地開關(guān)、三相母線、電流互感器、電壓互感器、母線避雷器、電纜頭、絕緣套管等做成標(biāo)準(zhǔn)元件裝在充滿SF6氣體的封閉的金屬外殼內(nèi)，并保持一定壓力。各標(biāo)準(zhǔn)元件可制成不同連接型式的標(biāo)準(zhǔn)獨立結(jié)構(gòu)，再輔以一些過渡元件（加彎頭、三通、伸縮節(jié)等），便可適應(yīng)不同形式主接線的要求，組成成套配電裝置。142頁143頁144頁SF6全封閉式組合電器的優(yōu)點 節(jié)省占用面積和空間運行安

38、全可靠不產(chǎn)生噪音和無線電干擾安裝工期短維護工作量小、檢修周期長 145頁SF6全封閉式組合電器的缺點 對材料性能、加工精度與裝配工藝的要求高，工件上任何毛刺、鐵屑、纖維都會造成電場不均勻，使SF6氣體抗電強度下降金屬材料消耗大，造價昂貴故障損失嚴(yán)重檢修措施要求嚴(yán)密，防止SF6氣體中的殘余有毒物質(zhì)對檢修人員造成傷害 146頁2.電氣主接線及特點 對電氣主接線的基本要求 保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量 主接線應(yīng)力求簡單、明了，運行靈活，操作方便，保證維護及檢修時的安全、方便 一次投資及年運行費低 滿足擴建的要求 148頁2.1 電氣主接線的 基本形式主接線形式主接線形式包括電壓等級、各電壓等級的進

39、出線及其聯(lián)絡(luò)關(guān)系。通過主接線可明確各主要一次設(shè)備（如發(fā)電機、變壓器、開關(guān)設(shè)備等）的聯(lián)絡(luò)關(guān)系?？衫瞄_關(guān)設(shè)備對故障進行隔離或改變運行方式。 當(dāng)進出線的數(shù)量較多時，為了便于電能的匯集與分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰，運行方便 150頁主接線的基本形式有母線的接線形式單母線及單母線分段接線 雙母線及雙母線分段接線 旁路母線接線 一個半斷路器接線 無母線的接線形式橋形接線 角形接線 單元接線 151頁單母線接線 優(yōu)點： 簡單明顯，采用設(shè)備少，操作簡便，便于擴建，造價低，投資小缺點 供電可靠性低，靈活性較差 152頁單母線分段接線 優(yōu)點： 既具有單母線接線簡單明顯、方便經(jīng)濟的優(yōu)點，又在一定

40、程度上提高了供電可靠性 缺點當(dāng)一段母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時，該段母線上的所有回路都要長時間停電。 153頁雙母線接線 每一回路都通過一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)（也有采用兩臺斷路器和兩組隔離開關(guān)）連接到兩組母線上?？梢砸砸粭l母線作為工作母線，另一條母線作為備用母線，母線聯(lián)絡(luò)斷路器斷開，相當(dāng)于單母線運行，檢修或故障時可將電源和出線倒到備用母線上；兩條母線也可同時工作，通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器并聯(lián)運行，電源和出線平均地分配在兩組母線上，相當(dāng)于單母線分段方式運行。 154頁雙母線接線的優(yōu)點檢修母線時不致供電中斷；母線發(fā)生故障后，能迅速將電源和負(fù)荷倒至另一條母線，恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只影

41、響該回路的供電；檢修某一線路斷路器時，可用母線聯(lián)絡(luò)斷路器臨時代替線路斷路器，減小對用戶的影響；各電源和回路的負(fù)荷可任意分配到某一組母線上，可靈活調(diào)度以適應(yīng)系統(tǒng)各種運行方式和潮流變化；便于向母線左右任意一個方向順延擴建。 155頁雙母線分段接線 156頁旁路母線接線 157頁一個半斷路器接線 優(yōu)點：運行高度靈活。正常運行時，兩組母線和所有斷路器都投入工作，從而形成多環(huán)路供電方式；工作可靠性高 缺點：為所用設(shè)備較多，投資較大，繼電保護及二次回路復(fù)雜 158頁橋形接線 內(nèi)橋式橋連斷路器設(shè)置在靠近變壓器側(cè) 外橋式 橋連斷路器設(shè)置在靠近線路側(cè) 159頁角形接線 優(yōu)點：所用斷路器數(shù)等于回路數(shù)，比較經(jīng)濟 可

42、靠性和靈活性高容易實現(xiàn)自動化和遙控 缺點：當(dāng)檢修需開環(huán)運行時，如恰發(fā)生故障，可靠性較差備選擇和繼電保護整定復(fù)雜160頁單元接線 發(fā)電機與變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機變壓器組，稱為單元接線 。幾個元件直接單獨連接，沒有橫向的聯(lián)系，是最簡單的接線。161頁162頁3. 電器設(shè)備選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備一般運行于兩種工作狀態(tài) 正常工作狀態(tài) 電壓和電流都不超過額定值，導(dǎo)體和電器設(shè)備能夠長期安全經(jīng)濟地運行。短路工作狀態(tài) 系統(tǒng)發(fā)生故障，會引起電流突然增加，短路電流比額定值要高出幾倍甚至幾十倍。在故障尚未切除的短期內(nèi)，導(dǎo)體或電器要承受短時發(fā)熱和電動力的作用。164頁正常工作狀態(tài) 會產(chǎn)生各種損耗，導(dǎo)體通過工

43、作電流，其本身電阻產(chǎn)生的損耗；絕緣材料中出現(xiàn)的介質(zhì)損耗；導(dǎo)體周圍的金屬部件，在電磁場作用下引起的渦流和磁滯損耗。這些損耗變成熱能使導(dǎo)體的溫度升高，致使材料的物理和化學(xué)性能變壞。 165頁短路工作狀態(tài)因為短路電流很大，發(fā)熱量也會很大。而且這些熱量在極短時間內(nèi)發(fā)出，不容易散出，造成導(dǎo)體溫度的迅速升高。導(dǎo)體還會受到較大電動力的作用，如果電動力超過允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。 166頁發(fā)熱對電器產(chǎn)生各種不良影響 機械強度下降接觸電阻增加絕緣性能降低絕167頁最高允許溫度 為保證導(dǎo)體可靠工作，發(fā)熱溫度不得超過一定的數(shù)值，稱為最高允許溫度。正常最高工作溫度 不應(yīng)超過70 計及太陽輻射（日照）的影響時，鋼芯鋁絞線及管形導(dǎo)體，可按不超過80來考慮 若導(dǎo)體接觸面處有鍍（搪）錫的可靠覆蓋層時，可提高到85 短時最高允許溫度可高于正常最高允許溫度，對硬