第五章火電廠高壓配電設備

報告人：胡志光單位：華北電力大學《電氣設備及運行》講稿第五章火電廠高壓配電設備保定熱電廠

第五章目錄

第一節(jié)絕緣子、母線和電纜 第二節(jié)高壓斷路器 第三節(jié)隔離開關、熔斷器和負荷開關 第四節(jié)互感器第五節(jié)過電壓保護設備第六節(jié)接地裝置

復習思考題1.絕緣子的作用絕緣子廣泛應用在火電廠的配電裝置、變壓器、開關電器及輸電線路上，用來支持和固定裸載流導體，并使裸載流導體與地絕緣，或使處于不同電位的載流導體之間絕緣。因此，絕緣子應具有足夠的絕緣強度、機械強度、耐熱性和防潮性。2.絕緣子分類絕緣子按其額定電壓可分為高壓絕緣子(500V以上)和低壓絕緣子(500V及以下)兩種；按安裝地點可分為戶內式和戶外式兩種；按結構形式和用途可分為支柱式、套管式及盤形懸式三種。第一節(jié)絕緣子、母線和電纜一、絕緣子3.絕緣子的結構組成高壓絕緣子主要由絕緣件和金屬附件兩部分組成。絕緣件通常用電工瓷制成，電工瓷具有結構緊密均勻、絕緣性能穩(wěn)定、機械強度高和不吸水等優(yōu)點。盤形懸式絕緣子的絕緣件也有用鋼化玻璃制成的，具有絕緣和機械強度高、尺寸小、質量輕、制造工藝簡單及價格低廉等優(yōu)點。金屬附件的作用是將絕緣子固定在支架上和將載流導體固定在絕緣子上。金屬附件裝在絕緣件的兩端，兩者通常用水泥膠合劑膠合在一起。絕緣瓷件的外表面涂有一層棕色或白色的硬質瓷釉，以提高其絕緣、機械和防水性能；金屬附件皆作鍍鋅處理，以防其銹蝕；膠合劑的外露表面涂有防潮劑，以防止水分侵入。戶內式支柱絕緣子結構示意圖

4．支柱絕緣子戶內式支柱絕緣子分內膠裝、外膠裝、聯(lián)合膠裝3個系列；戶外式支柱絕緣子分針式和棒式2種。

戶外針式支柱絕緣子結構示意圖戶外棒式支柱絕緣子外形示意圖

5．盤形懸式絕緣子懸式絕緣子主要應用在35kV及以上屋外配電裝置和架空線路上。按其帽及腳的連接方式，分為球形和槽形兩種。盤形懸式絕緣子的結構都是由絕緣件(瓷件或鋼化玻璃)、鐵帽、鐵腳組成。鐘罩形防污絕緣子的污閃電壓比普通型絕緣子高20％～50％；雙層傘形防污絕緣子具有泄漏距離大、傘形開放、裙內光滑、積灰率低、自潔性能好等優(yōu)點；草帽形防污絕緣子也具有積污率低、自潔性能好等優(yōu)點。在實際應用中，懸式絕緣子根據裝置電壓的高低組成絕緣子串。這時，一片絕緣子的腳3的粗頭穿入另一片絕緣子的帽2內，并用特制的彈簧鎖鎖住。每串絕緣子的數目：35kV不少于3片，110kV不少于7片，220kV不少于13片，330kV不少于19片，500kV不少于24片。對于容易受到嚴重污染的裝置，應選用防污懸式絕緣子。戶內式穿墻套管結構示意圖

6．套管絕緣子套管絕緣子用于母線在屋內穿過墻壁或天花板，以及從屋內向屋外引出，或用于使有封閉外殼的電器(如斷路器、變壓器等)的載流部分引出殼外。套管絕緣子也稱穿墻套管，簡稱套管。戶外式穿墻套管結構示意圖

絕緣子外形圖1.母線材料常用的母線材料有銅、鋁和鋁合金。銅的電阻率低、機械強度大、抗腐蝕性強，是很好的母線材料。鋁的電阻率為銅的1.7～2倍，但密度只有銅的30％，在相同負荷及同一發(fā)熱溫度下，所耗鋁的質量僅為銅的40％～50％，而且我國鋁的儲量豐富，價格低。

2.敞露母線敞露母線具有集膚效應系數低、散熱良好、機械強度高、安裝簡便和連接方便等特點。常用敞露母線有矩形、槽形、管形和絞線圓形。敞露母線與地之間的絕緣靠絕緣子維持，相間絕緣靠空氣維持。敞露母線的結構如下圖所示。二、母線火電廠和變電所中各種電壓等級配電裝置的主母線，發(fā)電機、變壓器與相應配電裝置之間的連接導體，統(tǒng)稱為母線，其中主母線起匯集和分配電能的作用。矩形母線和槽形母線結構圖管形母線形狀和支持結構示意圖

3.封閉母線

用外殼加以封閉保護的帶電母線，稱為封閉母線。按外殼結構、所用材料以及冷卻方式，封閉母線分為共相封閉母線和分相封閉母線。無隔板和有隔板共箱式封閉母線結構示意圖分相封閉母線結構示意圖(a)單個絕緣子支持；(b)兩個絕緣子支持；(c)三個絕緣子支持；(d)四個絕緣子支持封閉母線結構圖全連分相封閉母線具有以下優(yōu)點：（1）供電可靠。封閉母線有效地防止了絕緣遭受灰塵、潮氣等污穢和外物造成的短路。（2）運行安全。由于母線封閉在外殼中，且外殼接地，使工作人員不會觸及帶電導體。（3）由于外殼的屏蔽作用，母線電動力大大減少，而且基本消除了母線周圍鋼構件的發(fā)熱。（4）運行維護工作量小。在運行時，主要監(jiān)視母線有無明顯的松動或振動，支持絕緣子有無放電和脫落現(xiàn)象，各接頭有無發(fā)熱現(xiàn)象。在雨、雪天，要觀察屋頂有無漏水，以防漏水破壞絕緣，引起接地或短路。正常運行中，母線的允許溫度：（a）裸母線及其接頭為70℃；（b）分相封閉母線外殼溫度為65℃，母線為85℃。三、電力電纜1．電纜分類常用的電力電纜，按其絕緣和保護層的不同，有以下幾類：(1)油浸紙絕緣電纜，適用于35kV及以下的輸配電線路。(2)聚氯乙烯絕緣電纜(簡稱塑力電纜)，適用于6kV及以下的輸配電線路。(3)交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜(簡稱交聯(lián)電纜)，適用于1～1l0kV的輸配電線路。(4)橡皮絕緣電纜，適用于6kV及以下的輸配電線路，多用于廠礦車間的動力干線和移動式裝置。(5)高壓充油電纜，主要用于110～330kV變、配電裝置至高壓架空線及城市輸電系統(tǒng)之間的連接線。2.電纜結構及型號

電纜結構主要由載流導體、絕緣層、保護層三部分組成，其型號的含義如下：三芯油浸紙絕緣電纜結構圖單芯充油電纜結構圖

電纜結構外形圖第二節(jié)高壓斷路器

高壓斷路器是電力系統(tǒng)最重要的控制設備和保護設備。高壓斷路器的功能是接通和斷開正常工作電流、過負荷電流和故障電流，它是開關電器中最為完善的一種設備。

一、高壓斷路器的基本結構如圖所示高壓斷路器電路通斷元件1、絕緣支撐元件2、操動機構3及基座4等幾部分。電路通斷元件安裝在絕緣支撐元件上，而絕緣支撐元件則安裝在基座上。電路通斷元件是其關鍵部件，承擔著接通和斷開電路的任務，它由接線端子、導電桿、動、靜觸頭及滅弧室等組成；絕緣支撐元件起著固定通斷元件的作用，并使其帶電部分與地絕緣；操動機構起控制通斷元件的作用，當操動機構接到合閘或分閘命令時，操動機構動作，經中間傳動機構驅動動觸頭，實現(xiàn)斷路器的合閘或分閘。高壓斷路器型號由字母和數字兩部分組成的：123456額定電流，A派生代號：C—手車式；G—改進式等。額定電壓，kV設計序號使用環(huán)境：N—戶內式；W—戶外式。產品名稱：D—多油斷路器；S—少油斷路器；

K—空氣斷路器；L—SF6斷路器；Z—真空斷路器；Q—產氣斷路器；C—磁吹斷路器等。例如：SN10-10/3000-750型額定開斷能力，kA或MVA特殊環(huán)境代號78

二、高壓斷路器分類和型號按滅弧介質和滅弧方式分：D—多油斷路器;S—少油斷路器;K—(壓縮)空氣斷路器;L—SF6斷路器;Z—真空斷路器。按安裝地點分：N—戶內式;W—戶外式。1.額定電壓UN(kV)。斷路器正常工作時，系統(tǒng)的額定(線)電壓。這是斷路器的標稱電壓，斷路器應能保證在這一電壓的電力系統(tǒng)中使用。2.額定電流IN(A)。斷路器可以長期通過的最大電流。當額定電流長期通過高壓斷路器時，其發(fā)熱溫度不應超過國家標準中規(guī)定的數值。3.額定開斷電流INbr(kA)。在規(guī)定條件下能保證正常開斷的電流。三、高壓斷路器的技術參數4.熱穩(wěn)定電流It(kA)。在規(guī)定條件和時間下斷路器在合閘位置時所能耐受短路電流的有效值。它反映設備經受短路電流引起的熱效應能力。5.動穩(wěn)定電流ies(kA)。在規(guī)定條件下，斷路器在合閘位置時所能承受短路電流的峰值。它反映設備經受短路電流引起的電動力效應的能力。6.額定關合電流iNcl(kA)。額定關合電流iNcl是在額定電壓下，斷路器能可靠地閉合的最大短路電流峰值，用來說明斷路器關合短路故障的能力。7．動作時間（1）分閘時間(ms)。從斷路器分閘線圈通電起至三相電弧完全熄滅為止的時間。開斷時間由分閘時間和電弧燃燒時間或燃弧時間組成。（2）合閘時間(ms)。從斷路器開始接到合閘命令時起到三相均合閘為止的時間。（3）分(合)閘不同期時間(ms)。指斷路器各相間或同相各斷口間分(合)時間的最大差異。8.自動重合閘操作循環(huán)：分————合分——t——合分——無電流間隔時間，標準值為0.3s或0.5s；t——強送電時間，標準時間為180s。四、SF6斷路器

1.SF6氣體的性質（1）SF6氣體的基本特性SF6在常溫下是一種無色、無味、無毒、不燃的惰性氣體。比重是空氣的5.1倍。SF6極易吸附周圍的自由電子，具有較強的電負性?；瘜W性能極為穩(wěn)定，在電弧作用下，SF6分解成氟原子，低氟化合物等。但在電弧電流過零瞬間，迅速地去游離，再結合為分子，可以反復使用。（2）SF6氣體的電氣性能1）絕緣性能：SF6的氣體具有良好的絕緣性能，在相同的壓力和溫度下，SF6的絕緣性能為空氣的2～3倍，在３個標準大氣壓下差不多與變壓器油的絕緣性能相當。2）滅弧性能：SF6氣體是一種理想的滅弧介質，主要因為SF6的氣體具有優(yōu)良的熱導性，介質速度恢復快，負電性以及電弧時間常數小。2.SF6斷路器主要特點

（1）開斷和絕緣性能優(yōu)良。SF6斷路器的斷口電壓可以做的很高，在電壓等級相同、開斷電流和其它性能相同或接近的情況下，SF6斷路器的串聯(lián)斷口比較少。（2）觸頭燒傷輕微，電壽命長。SF6斷路器即使開斷大電流時，電弧電壓也不高，約為空氣的1/10左右。同時，SF6氣體的散熱能力比空氣大得多，對觸頭的燒損輕微，從而大大地延長了觸頭的電壽命。（3）體積小，重量輕，結構簡單。（4）噪聲小，SF6斷路器中氣體的壓力以及開斷時氣流吹弧速度較小，所以開斷聲音很小，對周圍環(huán)境不發(fā)生干擾。（5）維護、檢修周期長，由于SF6斷路器的觸頭壽命長，在SF6氣體中金屬和絕緣件很少發(fā)生劣化現(xiàn)象，所以檢修周期長。（1）系統(tǒng)標稱電壓：500kV；（2）最高工作電壓：550kV；（3）額定電流：3150A；（4）額定短路開斷電流：63kA；（5）額定動穩(wěn)定電流（峰值）：170kA；（6）額定關合電流（峰值）：170kA；（7）全開斷時間：50ms；（8）分閘時間：27.5±10%ms；（9）合閘時間：＜100ms；（10）合-分時間：＜61ms；（11）額定操作循環(huán)：O-0.3s-CO-180s-CO；（12）重合閘無電流間隙時間：0.3s及以上可調；（13）噪聲水平：不超過99dB。3.500kV的SF6斷路器的參數3.110kV的SF6斷路器的參數4.SF6斷路器的結構

I型單斷口三相聯(lián)動結構T型雙斷口分相操動結構Y型雙斷口分相操動結構220kV、500kVT型和Y型SF6斷路器外形圖220kVT型和Y型SF6斷路器外形圖500kV落地罐式SF6斷路器外形圖五、真空斷路器

1.真空滅弧室的結構

真空滅弧室由外殼、觸頭和主屏蔽罩三大部分組成。動觸頭4和靜觸頭6等都密封在抽為真空的外殼內，外殼由玻璃或陶瓷做成。外殼的作用是構成一個真空密封容器，又作為動觸頭、靜觸頭之間的支撐。真空室的真空度為10-4Pa。不銹鋼波紋管2是外殼的一個重要部分，也是真空滅弧室中一個最薄弱的元件。其一端與外殼端面焊接；另一端與動觸桿1焊接，在動觸頭運動時利用波紋管2的彈性保持滅弧室真空。

觸頭是真空滅弧裝置內最重要的元件。真空斷路器的額定電流、額定關合和開斷電流以及開斷小電流時的過電壓等電氣參數均與觸頭有關。觸頭形狀有：圓柱狀觸頭、帶螺旋槽觸頭、杯狀觸頭、枕狀觸頭和帶縱向磁場觸頭等。屏蔽罩5由銅板制成。主屏蔽罩包在觸頭周圍，用來防止燃弧時弧隙中產生的大量金屬蒸氣污染滅弧室外壁。波紋管屏蔽罩包在波紋管周圍，使燃弧時產生的金屬蒸氣不致凝結到波紋管表面上，對波紋管具有保護作用。

1動觸桿2波紋管3外殼4動觸頭5屏蔽罩6靜觸頭2.真空斷路器的特點

（1）滅弧室不需要檢修，電壽命長，適用于頻繁操作。（2）真空滅弧室沒有爆炸和火災危險。（3）觸頭開距短。如10kV級真空斷路器的觸頭開距只有10～12mm，而同電壓級的少油斷路器的觸頭開距約為120mm。由于觸頭開距短，因而滅弧室小巧，斷路器體積小，重量輕。（4）燃弧時間短，動作快，一般全開斷時間都小于0.1s。（5）熄弧后觸頭間隙的破壞性放電電壓恢復速度快，開斷性能好。但截流過電壓高，需要采用限制過電壓的措施，如裝設阻容吸收器、氧化鋅避雷器等。（6）價格昂貴，約為相同額定參數的少油式斷路器的4～5倍。3.真空斷路器的參數

懸臂式

ZN4—10型真空斷路器結構圖1—接線板；2—滅弧室；3—主軸；4—支持框架；5—安裝孔；6—絕緣拉桿；7—支持絕緣子；8—操動機構；9—絕緣隔板4.真空斷路器的結構

落地式ZN5—10型真空斷路器結構圖1—上軟連接；2—上出線；3—真空滅弧室；4—導向套；5—絕緣套；6—下軟連接；7—下出線；8—觸頭彈簧；9—下絕緣桿；10—絕緣支撐桿；11—分閘彈簧；12—操動機構；13—合閘手柄；14一底座；15—三相主軸；16—動導電桿；17—絕緣隔板；18—上絕緣桿；19—橡皮墊真空斷路器外形圖手車式真空斷路器外形圖懸掛式真空斷路器外形圖真空開關柜外形圖第三節(jié)隔離開關、熔斷器和負荷開關

1．隔離開關的作用

（1）隔離電源在檢修電氣設備時，用隔離開關將被檢修的設備與電源隔離，以確保檢修的安全。（2）倒閘操作投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關配合斷路器，協(xié)同操作來完成。（3）分、合小電流分、合避雷器、電壓互感器和空載母線；分、合勵磁電流不超過2A的空載變壓器；關合電容電流不超過5A的空載線路。一、隔離開關

（1）隔離開關的種類

按裝置地點分戶內式戶外式

按每相絕緣支柱的數目分單柱式雙柱式三柱式

2．隔離開關的種類和型號（2）隔離開關的型號

3.戶內型隔離開關戶內型隔離開關典型結構圖(a)三極式；(b)單極式1—動觸頭；2—操作絕緣子；3—靜觸頭；4—支持絕緣子；5—底座；6—拐臂；7—轉軸單柱式隔離開關結構圖

雙柱式隔離開關結構圖

4．戶外型隔離開關

單柱式隔離開關外形圖

雙柱式隔離開關外形圖

V型隔離開關二、熔斷器1．熔斷器的作用熔斷器是最簡單和最早使用的一種保護電器，用來保護電路中的電氣設備，使其免受過載和短路電流的危害。熔斷器不能用來正常地切斷和接通電路，必須與其他電器(隔離開關、接觸器、負荷開關等)配合使用。熔斷器具有結構簡單、價格低廉、維護方便、使用靈活等優(yōu)點，但其容量小，保護特性不穩(wěn)定。它廣泛使用在電壓為1000V及以下的低壓配電裝置中；在電壓為3～110kV高壓配電裝置中，主要作為小功率電力線路、配電變壓器、電力電容器、電壓互感器等設備的保護。

2．熔斷器的型號

熔斷器的型號含義如下：3.熔斷器工作原理

熔斷器的工作原理是：熔斷器串聯(lián)接入被保護電路中，在正常工作情況下，由于電流較小，通過熔體時熔體溫度雖然上升，但不致熔化，電路可靠接通；一旦電路發(fā)生過負荷或短路，電流增大，熔體由于自身溫度超過熔點而熔化，將電路切斷。當電路發(fā)生短路故障時，其短路電流增長到最大值有一定時限。如果熔斷器的熔斷時間(包括熄弧時間)小于短路電流達到最大值的時間，即可認為熔斷器限制了短路電流的發(fā)展，此種熔斷器稱為限流熔斷器，否則為不限流熔斷器。用限流熔斷器保護的電氣設備，遭受短路損害程度可大為減輕，且可不用校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。4．熔斷器的技術參數熔斷器的主要技術參數包括：①熔斷器的額定電流，或稱熔管額定電流INt，是指熔斷器殼體的載流部分和接觸部分設計時的電流；②熔體的額定電流INs，是指熔體本身設計時的電流，即長期通過熔體，而熔體不會熔斷的最大電流；③熔斷器的極限開斷電流INbr，指熔斷器所能開斷的最大電流。在同一熔斷器內，通常可分別裝入額定電流不大于熔斷器本身額定電流的任何熔體。5.低壓熔斷器RM10型無填料封閉管式熔斷器的結構如圖所示。熔管1由鋼紙加工制成，兩端裝著外壁有螺紋的金屬管夾2，上面旋有黃銅管帽3，鋅熔體6用螺栓5與觸刀4連接。其鋅熔體一般是用鋅板沖壓成寬窄相間的變截面形狀，通常每個熔體有2～4個窄部，以加速電弧的熄滅。

6．戶內高壓熔斷器RN1型熔斷器外形如圖所示，它由瓷質熔管1、觸座2、支柱絕緣子3及底座4組成。RN1型熔斷器的充滿石英砂的密封瓷質熔管的剖面圖。熔管1兩端有黃銅罩2。工作熔體5的額定電流小于7.5A，采用鍍銀的銅絲，將一根或幾根銅絲并聯(lián)，繞在陶瓷芯上，以保持在熔管內的準確位置，在銅絲上焊有小錫球6，其滅弧原理與低壓熔斷器基本相同。

戶內高壓熔斷器外形圖7．戶外高壓熔斷器RW3—10Ⅱ型跌落式熔斷器的基本結構如圖所示。熔斷器通過緊固板7固定安裝在線路中，熔管呈傾斜狀態(tài)；熔管外層為層卷紙板制成，內襯為由產氣材料(石棉)制成的消弧管；熔體兩端焊在編織導線上，并穿過熔管1用螺釘固定在上、下觸頭上。正常工作時編織導線處于拉緊狀態(tài)，使熔管上部的活動關節(jié)鎖緊，在上觸頭的壓力下處于合閘狀態(tài)。戶外跌落式高壓熔斷器外形圖三、負荷開關1．負荷開關的作用高壓負荷開關主要用來接通和斷開正常工作電流，帶有熱脫扣器的負荷開關還具有過載保護性能，但本身不能開斷短路電流。35kV及以下通用型負荷開關具有以下開斷和關合能力：(1)開斷不大于其額定電流的有功負荷電流和閉環(huán)電流。(2)開斷不大于10A的電纜電容電流或限定長度的架空線充電電流。(3)開斷1250kVA(有些可達1600kVA)及以下變壓器的空載電流。(4)關合不大于其“額定短路關合電流”的短路電流。2．負荷開關的類型負荷開關按安裝地點可分為戶內式和戶外式兩類。按是否帶有熔斷器，可分為不帶熔斷器和帶有熔斷器兩類。按滅弧原理和滅弧介質可分為：①固體產氣式：利用電弧能量使固體產氣材料產生氣體來吹弧，使電弧熄滅；②壓氣式：利用活塞壓氣作用產生氣吹使電弧熄滅，其氣體可以是空氣或SF6氣體；③油浸式：與油斷路器類似；④真空式：與真空斷路器類似，但選用截流值較小的觸頭材料；⑤SF6式：在SF6氣體中滅弧。3．負荷開關的型號

高壓負荷開關的型號含義如下：4．負荷開關的結構高壓真空負荷開關－熔斷器組合電器結構圖

高壓真空負荷開關－熔斷器組合電器外形圖第四節(jié)互感器

一、互感器的作用

互感器是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件。互感器屬于特種變壓器，其作用如下：(1)電流互感器將一次系統(tǒng)的交流大電流變成二次系統(tǒng)的交流小電流(5A或1A)，供電給測量儀表和保護裝置的電流線圈，電壓互感器將一次系統(tǒng)的交流高電壓變成二次系統(tǒng)的交流低電壓(100V或100/V)，供電給測量儀表和保護裝置的電壓線圈，使測量儀表和保護裝置實現(xiàn)標準化和小型化，并降低二次電氣設備造價。(2)使二次回路可采用低電壓、小電流控制電纜，實現(xiàn)遠方測量和控制。(3)使二次回路不受一次回路限制，接線靈活，維護、調試方便。(4)使二次設備與高壓部分隔離，且互感器二次側均接地，從而保證設備和人身安全。二、電流互感器(1)一次繞組與被測電路串聯(lián)，匝數很少，流過的電流I1，是被測電路的負荷電流，與二次側電流I2無關。(2)二次繞組與測量儀表和保護裝置的電流線圈串聯(lián)，匝數通常是一次繞組的很多倍，且I2的大小I1成正比。(3)測量儀表和保護裝置的電流線圈阻抗很小，電流互感器近似于短路狀態(tài)運行。正常情況下，允許電流互感器短路運行，但不允許開路運行。1．電流互感器的特點2．電流互感器的變流比電流互感器的額定一次電流I1N與額定二次電流I2N之比，稱為電流互感器的額定變流比，用Ki表示。根據磁通勢平衡原理，Ki近似與一、二次繞組的匝數N1、N2成反比，即：因為I1N、I2N已標準化(I1N為一次額定電流，I2N統(tǒng)一為5A或1A)，所以Ki也已標準化。3．電流互感器的準確級4.電流互感器的結構電流互感器結構示意圖(a)單匝式；(b)復匝式；(c)具有兩個鐵心的復匝式油浸式瓷絕緣結構瓷箱式電容型絕緣結構穿墻式電流互感器外形圖支柱式電流互感器外形圖5.電流互感器的接線

測量儀表接入電流互感器的常用接線方式(a)單相接線；(b)星形接線；(c)不完全星形接線6.電流互感器的允許運行方式（1）允許運行容量電流互感器應在銘牌規(guī)定的額定容量范圍內運行；（2）一次側允許電流允許在不大于1.1倍額定電流下長期運行；（3）絕緣電阻允許值在投運前，應側量絕緣電阻合格：（a）一次側用2500V搖表測量，其絕緣電阻應不低于1MΩ/kV，且不低于前次測量值的1/3；（b）二次側用500～1000V搖表測量，其絕緣電阻應不低于1MΩ，且不低于前次測量值的1/3。（4）運行中電流互感器的二次側不能開路，若工作需要斷開二次回路時，在斷開前應先將二次側端子用連接片可靠短接；（5）二次繞組必須有一點接地；（6）互感器的油位應正常。三、電壓互感器

1.電壓互感器的特點(1)電壓互感器的一次繞組與被測電路并聯(lián)，一次側的電壓（即電網電壓）不受互感器二次側負荷的影響，并且在大多數情況下，二次側負荷是恒定的。(2)電壓互感器的二次繞組與測量儀表和保護裝置的電壓線圈并聯(lián)，且二次側的電壓與一次電壓成正比。(3)二次側負荷比較恒定，測量儀表和保護裝置的電壓線圈阻抗很大，正常情況下，電壓互感器近似于開路(空載)狀態(tài)運行。必須指出，電壓互感器二次側不允許短路，因為短路電流很大，會燒壞電壓互感器。2．電壓互感器的變壓比電壓互感器一、二次繞組的額定電壓UlN、U2N之比稱為額定電壓比，用Ku表示。與變壓器相同，Ku近似等于一、二次繞組的匝數比，即：UlN、U2N已標準化(U1N等于電網額定電壓，U2N統(tǒng)一為100V或l00/V)，所以Ku也已標準化。3．電壓互感器的準確級和額定容量(0.25~1)S2N4.電壓互感器的結構電磁式電壓互感器的原理接線和結構圖

串級式電壓互感器原理接線圖和結構圖1—鐵心；2—一次繞組；3—平衡繞組；4—連耦繞組；5—二次繞組串級式電壓互感器的每個繞組元件對鐵心的絕緣只需按Uph/4設計，比普通式大大節(jié)約絕緣材料和降低造價。在同一鐵心的上、下柱上還有平衡繞組3(繞向相同，反向對接)，借平衡繞組內的電流，使兩柱上的安匝數分別平衡。達到各級鐵心的磁通大致相等和各繞組元件電壓分布均勻的目的。

電容式電壓互感器原理接線圖和結構圖

電磁式電壓互感器外形圖電容式電壓互感器外形圖5.電壓互感器接線電壓互感器常用接線方式(a)一臺單相電壓互感器接線；(b)不完全星形接線；(c)一臺三相五柱式電壓互感器接線；(d)三臺單相三繞組電磁式電壓互感器接線；(e)三臺單相三繞組電容式電壓互感器接線6.電壓互感器的使用注意事項（1）接地端必須可靠接地；當不用載波設備時，電容分壓器低壓端必須可靠接地；（2）互感器運行時嚴禁將二次側短路；（3）嚴禁從互感器二次側進行勵磁試驗；（4）當兩臺互感器并接于同一相上時，其二次電路也必須并聯(lián)使用；（5）如果互感器二次側接有輔助變壓器，那么輔助變壓器的額定磁通密度必須小于0.6T；（6）當互感器須進行大于1.5UN（中性點非有效接地）的耐壓試驗時，其端子箱內的阻尼器連接片必須脫開，試驗結束后阻尼連接片復位并緊固；（7）嚴禁松開電磁單元、電容分壓器上的密封用緊固螺栓，以免產生漏油現(xiàn)象及破壞真空度。

操作電感負荷過電壓操作電容負荷過電壓解列過電壓間歇電弧過電壓長線電容效應引起的工頻電壓升高不對稱接地故障引起的工頻電壓升高發(fā)電機甩負荷引起的機端電壓升高

線性諧振過電壓鐵磁諧振過電壓參數諧振過電壓直擊雷過電壓感應雷過電壓侵入雷電波過電壓操作過電壓暫態(tài)過電壓內部過電壓過電壓分類一、過電壓的分類及特點工頻過電壓雷電過電壓諧振過電壓第五節(jié)過電壓保護設備1．雷電過電壓由雷電現(xiàn)象所產生的過電壓稱為雷電過電壓（也稱大氣過電壓）。它又包括直擊雷過電壓、感應雷過電壓和侵入雷電波過電壓。（1）直擊雷過電壓。雷電是雷云之間或雷云對大地的放電現(xiàn)象，雷云對大地之間的放電稱為雷擊。直擊雷過電壓UZ的計算式如下：UZ=IZ 式中UZ——直擊雷過電壓，kV；I——雷電流幅值，kA；Z——輸電線路波阻抗，。

（2）感應雷過電壓。除直擊雷外，另一種是雷電的靜電感應或電磁感應所引起的過電壓，稱為雷電感應過電壓，簡稱感應雷。當雷云靠近建筑物、輸電線或電氣設備時，由于靜電感應，在建筑物、輸電線或電氣設備上便會有與雷云電荷異性的電荷，在雷云向其它地方放電后，被束縛的異性電荷形成感應雷過電壓。感應雷過電壓的幅值Ug為：

式中I——雷電流幅值，kA；hd——導線平均對地高度，m；S——直接雷擊點距線路的距離，m。Ug與I成正比，與S成反比，與hd成正比。

2.內部過電壓（1）工頻過電壓。在電力系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的接線方式、設備參數、故障性質以及操作方式等因素，通過弱阻尼產生的持續(xù)時間長、頻率為工頻的過電壓稱為工頻過電壓或工頻電壓升高。工頻過電壓包括長輸電線路電容效應引起的電壓升高、不對稱短路時引起非故障相上的工頻電壓升高和發(fā)電機甩負荷引起機端電壓升高等。（2）諧振過電壓。電力系統(tǒng)中存在著許多電感和電容元件。當系統(tǒng)進行操作或發(fā)生故障時，會出現(xiàn)許多高次諧波，使這些元件可能構成各種振蕩回路。在一定能源的作用下，會產生諧振現(xiàn)象，導致系統(tǒng)中的某些部分（或元件）出現(xiàn)嚴重的諧振過電壓。諧振過電壓的持續(xù)時間要比操作過電壓長得多（大于0.1s），甚至可穩(wěn)定存在，直到諧振條件破壞為止。（3）操作過電壓。操作過電壓是電力系統(tǒng)中由于斷路器操作或事故狀態(tài)而引起的過電壓。它包括開斷感性負載（空載變壓器、電抗器、電動機等）過電壓、開斷容性負載（空載線路、電容器組等）過電壓、空載線路合閘（或重合閘）過電壓、系統(tǒng)解列過電壓和中性點不接地系統(tǒng)中的間歇電弧接地過電壓等。操作過電壓持續(xù)時間較短（小于0.1s），過電壓數值與電網結構和斷路器性能等因素有關，可采用滅弧能力強的斷路器，采用帶并聯(lián)電阻或并聯(lián)電容的斷路器、裝設避雷器和在中性點裝設消弧線圈等措施，將操作過電壓限制的允許范圍內。二、避雷針結構及保護范圍1．避雷針的結構避雷針由接閃器（也稱受雷尖端）、支撐管、引下線和接地體組成。接閃器是一根針狀的長1～2m、直徑10～25mm的鍍鋅鋼管；支撐管由幾段不同長度、直徑為40～100mm鋼管組成或由角鋼制成的四棱錐鐵塔組成；引下線為直徑不小于8mm的圓鋼或截面積不小于200mm2的扁鋼制成，也可利用鐵塔本體作為引下線；接地體是指避雷針的地下部分，即直接與大地接觸作散流的金屬導體。接地體垂直埋設時，宜采用角鋼或鋼管。例如：用三根2.5m長的40×40×4mm的角鋼，打入地中并聯(lián)焊接后再與引下線可靠連接。當接地體水平埋設時，宜采用扁鋼或圓鋼。一般要求避雷接地電阻小于10Ω。如下圖所示為避雷針結構圖。（a）鐵塔型避雷針；（b）鋼管型避雷針避雷針的外形圖2．避雷針的保護范圍

單支避雷針的保護范圍

當hx≥h/2時，rx=（h–hx）p（m）當hx＜h/2時，rx=（1.5h–2hx）p（m）

三、避雷線的結構及保護范圍

1．避雷線的結構避雷線又稱架空地線，它可以將雷云對地的放電引向自身并安全導入大地，使架空輸電線免遭直接雷擊。一旦架空輸電線受到雷電繞擊時，避雷線還會起分流，耦合和屏蔽作用，使架空輸電線絕緣所承受的過電壓降低。避雷線一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線，架設在輸電線上方，如圖所示。

2．避雷線的保護范圍

保護火電廠、變電所進出線及輸電線路用的兩根平行避雷線的保護范圍，如圖所示。

當hx≥h/2時，rx=0.47（h–hx）p（m）當hx＜h/2時，rx=（h–1.53hx）p（m）

四避雷器的結構及特點

電力系統(tǒng)除了遭受直擊雷、感應雷過電壓的危害外，還要遭受沿線傳播的侵入雷電波過電壓以及各種內部過電壓的危害，避雷針和避雷線對后兩種過電壓不起作用。因此，為了保護電氣設備，將過電壓限制在允許范圍內，采用避雷器可達到此目的。目前使用的避雷器主要有保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器和金屬氧化物避雷器等，現(xiàn)將各避雷器的結構及特點介紹如下。1、保護間隙

保護間隙是一種最簡單、最經濟的避雷器，因其滅弧能力差，故只適用于10kV以下、中性點不直接接地系統(tǒng)中不大的對地單相短路電流的電弧，難以使相間短路電弧熄滅，故需配以自動重合閘裝置才能保證安全供電。

角型保護間隙1—6~12mm的圓鋼；2—主間隙；3—輔助間隙；F—電弧運動方向2、管型避雷器管型避雷器實質上是一個具有滅弧能力的保護間隙，主要由內部和外部兩個火花間隙及滅弧管組成，如圖所示。內部間隙又叫滅弧間隙，當受到過電壓作用時，內外間隙均被擊穿，沖擊電流經間隙流入大地。過電壓消失后，間隙中仍有由工作電壓產生的工頻電弧電流（稱為工頻續(xù)流）流過。工頻續(xù)流電弧產生的高溫使滅弧管內產氣材料（纖維、塑料）分解出大量氣體，管內壓力升高，氣體在高氣壓作用下從環(huán)形電極的開口孔噴出，形成強烈的縱吹作用，從而使工頻續(xù)流在第一次過零時就被切斷。管型避雷器結構1—產氣管；2—膠木管；3—棒形電極；4—環(huán)形電極；5—動作指示器；s1—內間隙；s2—外間隙3、閥型避雷器

閥型避雷器由裝在密封瓷套中的間隙(又稱火花間隙)和非線性電阻(又稱閥片)串聯(lián)構成。在正常情況下，火花間隙將帶電部分與閥片隔開。當雷電波的幅值超過避雷器的沖擊放電電壓時，火花間隙被擊穿，沖擊電流經閥片流入大地，閥片上出現(xiàn)電壓降(殘壓)。只要使避雷器的沖擊放電電壓和殘壓低于被保護設備的沖擊耐壓值，設備就可得到保護，而且殘壓愈低設備愈安全。

閥型避雷器結構圖1—密封橡皮；2—壓緊彈簧；3—間隙；4—閥片；5—瓷套；6—安裝卡子4、氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器，實際上也是一種閥型避雷器，其閥片以氧化鋅(ZnO)為主要材料，加入少量金屬氧化物，在高溫下燒結而成；ZnO閥片具有很好的伏安特性.由于ZnO避雷器采用了非線性優(yōu)良的ZnO閥片,使其具有許多優(yōu)點:(1)無間隙、無續(xù)流。在工作電壓下,ZnO閥片呈現(xiàn)極大的電阻，續(xù)流近似為零，相當于絕緣體，因而工作電壓長期作用也不會使閥片燒壞，所以一般不用串聯(lián)間隙來隔離工作電壓。(2)通流容量大。由于續(xù)流能量極少，僅吸收沖擊電流能量，故ZoO避雷器的通流容量較大；更有利于用來限制作用時間較長(與大氣越電壓相比)的內部過電壓。(3)可使電氣設備所受過電壓降低。在相同雷電流和相同殘壓下，ZnO避雷器(無串聯(lián)間隙)在波頭上升過程中就有電流流過，這就可降低作用在設備上的過電壓。(4)在絕緣配合方面可以做到陡波、雷電波和操作波的保護裕度接近一致。(5)ZnO避雷器體積小、質量經、結構簡單、運行維護方便。

氧化鋅避雷器的結構圖（a）全密封無間隙氧化鋅避雷器；（b）帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器支柱式高壓避雷器外形圖五、避雷器運行中的檢查

(1)引線連接牢固，接地線良好；(2)瓷套及法蘭清潔完整.，無破損及放電痕跡；(3)架構牢固無破損，均壓環(huán)端正；(4)每次雷雨后、系統(tǒng)故障及操作后及時查看；(5)避雷器內部無異常聲音；(6)每天白班中間巡檢避雷器泄漏電流和動作次數，并做好記錄；(7)當避雷器泄漏電流較前一天升高10%以上時，應對其增加巡檢次數，并匯報有關領導。第六節(jié)接地裝置一、接地的有關概念1．接地和接地裝置電氣設備的某部分用接地線與接地體連接叫接地。與土壤直接接觸的金屬物體，稱為接地體或接地極。連接接地體及設備接地部分的導線，稱為接地線或引下線。接地線和接地體合稱為接地裝置。

接地裝置示意圖1—接地體；2—接地干線、3—接地支線；4—電氣設備

2．接地電流和對地電壓

當電氣設備發(fā)生接地故障時，電流就通過接地體向大地作半球形散開，這一電流稱為接地電流，用IE表示。由于這半球形的球面，在距接地體越遠的地方球面越大，所以距接地體越遠的地方散流電阻越小，其電位UE分布如圖所示。

二、接地的類型將電力系統(tǒng)或建筑物中電氣裝置應該接地的部分，經接地裝置與大地作良好的電氣連接，稱為接地。接地按用途可分為以下4種。(1)工作(或系統(tǒng))接地。在電力系統(tǒng)中的一些電氣設備，為運行需要所設置的接地，稱為工作(或系統(tǒng))接地，即中性點直接接地或經其他裝置接地。(2)保護接地。為保護人身和設備的安全，將電氣裝置正常不帶電而由于絕緣損壞有可能帶電的金屬部分(電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的金屬構架、線路桿塔等)接地，稱為保護接地。(3)防雷接地。為過電壓保護設備(避雷針、避雷線、避雷器等)向大地泄放雷電流而設置的接地，稱為防雷接地。(4)防靜電接地。為防止靜電對易燃油、天然氣貯罐和管道等的危險作用而設置的接地，以及當電氣設備檢修時臨時設置的接地，稱為防靜電接地。三、接觸電壓和跨步電壓

人站在發(fā)生接地故障的電氣設備旁邊，手觸及設備的外露可導電部分，則人所接觸的兩點（如手與腳）之間所呈現(xiàn)的電位差，稱為接觸電壓Utou，如圖所示。人在接地故障點周圍行走，兩腳之間所呈現(xiàn)的電位差，稱為跨步電壓Ustep，亦如圖所示。四、工頻接地電阻允許值

(1)一般情況下，接地裝置的接地電阻應符合下式：RE≤(Ω)

(2)當IE＞4000A時，要求RE≤0.5Ω。(3)在高土壤電阻率地區(qū)(土壤電阻率大于500Ω·m)，RE如按上式要求，在技術經濟上極不合理時，可通過技術經濟比較后增大接地電阻，但不得大于5Ω，并應采取相應的技術措施使接地網電位分布合理，接觸電壓和跨步電壓在允許值內。

五、降低接地電阻的方法(1)接地裝置的敷設地點要遠離強腐蝕性的場所，避不開時應想辦法改良接地體四周的土壤，如換土、填充電阻率較低的物質或在接地體四周施加降阻劑以降低接地電阻。降阻劑由細石墨、膨潤土、固化劑、潤滑劑和導電水泥等成分組成。(2)對接地線刷瀝青漆進行保護，可防止接地線入地處因腐蝕電位差而引起的腐蝕。(3)選用耐蝕的金屬材料作，接地體大多選用鋼材，必要時采取熱鍍錫、熱鍍鋅等防腐措施，或適當加大截面。沿海地帶也可采用耐蝕性好的鈦合金和鎳鉻合金等金屬材料。(4)接地體的埋設深度要足夠，因為把接地體埋設到一定的深度不僅能使接地電阻降低，而且因下層土壤的含氧量小，從而減緩腐蝕速度。(5)在降阻劑中加入適量的緩蝕劑（亞硝酸鈉或碳酸環(huán)已胺），對鋼鐵接地體也能起到緩蝕作用。對接地體涂抹防腐導電涂料，也能有效防止接地裝置腐蝕。(6)采用陰極保護來防止接地裝置腐蝕。采用陰極保護可通過兩種方法實現(xiàn)：一是犧牲陽極法；二是外加電流法。

(1)單相觸電。人體直接接觸電氣設備的一相帶電體，且身體的其他部位與大地或電氣設備的外殼有接觸，則通過人體構成了電流的通路，當通過人體的電流達到安全電流的極限值30mA時，就構成單相觸電。

(2)兩相觸電。當人體的兩個不同部位接觸到任意兩相帶電體時，就通過人體的這兩個部位構成了電流的通路，當通過人體的電流達到安全電流的極限值30mA時，就構成兩相觸電。

(3)接觸觸電。人站在發(fā)生接地故障的電氣設備旁邊，手觸及設備的外露可導電部分，由于人所接觸的兩點（如手與腳）有電位差，則當通過人體的電流達到安全電流的極限值30mA時，就構成接觸觸電。

(4)跨步觸電。人在接地故障點周圍行走，由于兩腳之間存在電位差，則當通過人體的電流達到安全電流的極限值30mA時，就構成跨步觸電。

(5)靠近觸電。當人體靠近高壓帶