重庆大学发电厂电气设备整理

1、一绪论1. 电力系统及电力网l 由于电能不能大量储存，其生产、输送、分配和消费必须在同一时刻完成。因此，各个环节必须连成一整体。由发电机、变压器、升压站、输电线路、降压站及电能用户所组成的整体称为电力系统，其中由各级电压的输配线路和降压变电所组成的部分称为电力网。l 电力系统运行必须保证：安全可靠，质量稳定，经济型l 电力系统在运行中必须具备必要的保护、控制、监视、通信等设施，以保证系统安全、可靠经济的运行。另外，由于电能难以大量贮存，为了保证电力系统优质可靠的供电应尽可能地使电力系统输出功率与负荷消耗功率达到平衡。 图1.1 电力系统原理接线图2.发电厂的主要类型1 火力发电厂： A 凝汽式

2、发电厂 B 热电厂2 水力发电厂3 核电厂4 其它发电方式（新能源发电厂）3. 发电厂中主要有以下各种电气设备1) 一次设备生产、转换和分配电能的设备。 包括：A. 生产和转换电能的设备 发电机: 机械能转换电能 电动机: 电能转换机械能 变压器: 升高或降低电压 B.接通和断开电路的开关设备 断路器、隔离开关、自动空气开关、熔断器、接触器及刀开等 C.限制故障电流和防御过电压的电器 电抗器:限制短路电流 避雷器、避雷针、避雷线:防御过电压 D.互感器（电流/电压互感器） E.接地装置 电力系统中性点工作接地:发电机、变压器的中性点接地 保护接地：保护运行人员以及电流电压、互感器的安全接地 F

3、.载流导体 母线：汇集和分配电能 电缆和架空线：输送电能 G. 绝缘子 H.补偿设备 2) 二次设备：对一次设备进行测量.控制.监视.保护的设备 A. 测量仪表（电压表/电流表/功率表等） B. 继电保护和自动装置 这些装置能迅速反应不正常情况或故障情况并进行控制调节或作用于断 路器跳闸，达到切除故障的目的。 C. 直流设备（直流发电机组/蓄电池等保护和事故用电） D.绝缘监察装置:用来监察交直流电网的绝缘状况 E.控制和信号装置:如控制开关、按钮、信号灯、光字牌等3) 电气主接线（一次回路）连接一次设备的电路，要求：灵活.可靠.经济 二次接线（二次回路）连接二次设备的电路 厂用电接线：厂用电

4、设备按一定顺序连成的电路4. 电气设备的额定电压和额定电流1 额定电压：电气设备额定电压长期工作的铭牌电压值 l 额定电压可分为三类： A.额定电压100V以下，用于安全用照明.蓄电池及开关 设备的直流操作电压 B. 大于100V、小于1000V的额定电压 C. 1000V以上的额定电压l 注意：同一电压等级下用电设备、发电机及变压器的额定电压并不相同。2 额定电流:额定电流是指在一定的基准环境温度下,允许长期连续通过设备 的最大电流。并且，此时设备的绝缘和载流部分长期加热的最高温度不超过所规 定的允许值l 发电机和变压器的额定容量一般用功率表示l 电气设备的价格取决于：绝缘尺寸、几何尺寸高压

5、电气设备绝缘 低压电气设备几何尺寸l 与额定电流有关的因素输送功率：Pe1.732 UeIecose Pe增加: Ue增加绝缘材料投资 Ie增加材料投资第三章 开关电气中的灭弧原理1.电弧的产生和物理特性l 电弧的概念: 当开关电器开断电路时，电压和电流达到一定值时，触头刚刚分离后， 触头之间就会产生强烈的白光，称为电弧。电弧是一种气体游离放电（带电质点）现象。电弧的存在说明电路中有电流，只有当电弧熄灭，触头间隙成为绝缘介质时，电路才算断开。开关触点间的电压为1020V，电流为80100mA断开电路时，即可产生电弧。例如：断路器要开断1500V，电流为1500-2000A的电路时，产生电弧，这

6、些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭，对人员及设备都可能产生重大危害和损失。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。l 电弧是气体放电中最强烈的一种自持放电。当电源提供较大功率的电能时，若极间电压不高（约几十伏），两极间气体或金属蒸气中可持续通过较强的电流（几安至几十安）,并发出强烈的光辉,产生高温（几千至上万度），这就是电弧放电。电弧是一种常见的热等离子体。l 电弧是一束高温电离气体， 在外力作用下，如气流，外界磁场甚至电弧本身产生的磁场作用下会迅速移动（每秒可达几百米），拉长、卷曲形成十分复杂的形状。电弧在电极上的孳生点也会快速移动或跳动。 l 电弧放电最显著的外观特征是明亮的弧光柱和电极斑点。

7、 电弧的重要特点是电流增大时,极间电压下降,弧柱电位梯度也低，每厘米长电弧电压降通常不过几百伏，有时在1伏以下。弧柱的电流密度很高,每平方厘米可达几千安，极斑上的电流密度更高。l 灭弧的原理 灭弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。电弧的实质是一种气体放电现象。l 电弧的危害 （1）电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。 （2）电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。 （3）由于电弧在电动力、热力作用下能移

8、动，很容易造成飞弧短路和伤人，或引起事故的扩大。l 电弧的形成 （1）热电子发射 当断路器的动、静触头分离时，触头间的接触压力及接触面积逐渐缩小，接触电阻增大，使接触部位剧烈发热，导致阴极表面温度急剧升高而发射电子 ，形成热电子发射。 (2）强电场发射 开关电器分闸的瞬间，由于动、静触头的距离很小，故电场强度很大(电场强度达到3x106V/m), 使触头内部的电子在强电场作用下被拉出来 ，就形成强电场发射。 (3）碰撞游离 从阴极表面发射出的电子在电场力的作用下高速向阳极运动，在运动过程中不断地与中性质点（原子或分子）发生碰撞。当高速运动的电子积聚足够大的动能时，就会从中性质点中打出一个或多个

9、电子，使中性质点游离，这一过程称为碰撞游离。 （4）热游离 柱中气体分子在高温作用下产生剧烈热运动，动能很大的中性质点互相碰撞时，将被游离而形成电子和正离子，这种现象称为热游离。弧柱导电就是靠热游离来维持的。 l 电弧的去游离形式 弧隙间的电子和正离子在电场力的作用下，运行方向相反。运动中的自由电子和正离子相互吸引也会发生复合使弧隙间的自由电子减少去游离。 电子的运动速度远大于正离子，二者相遇时快速碰撞很难复合。游离和去游离过程同时存在于弧隙中。当两者达到动态平衡时，电弧能够稳定燃烧由于弧隙中温度高，离子浓度大，所以离子将向温度低浓度小的周围介质中扩散。扩散使弧隙中的电子、离子数减少有利于熄灭

10、电弧、扩散出去的离子，因冷却而更易复合。 由此可见，熄灭电孤，要减弱游离过程，加强去游离过程就是实际断路器中的灭弧装置原理。l 交流电弧的特性 在交流电路中，电流瞬时值随时间变化，因而电弧的温度、直径以及电弧电压也随时间变化，电弧的这种特性称为动特性。由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程，跟不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。 经过对图2-2的分析，可见交流电弧在交流电流自然过零时将自动熄灭，但在下半周随着电压的增高，电弧又重燃。如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就此熄灭。l 弧隙电压的恢复过程 电流过零前，弧隙电压呈马鞍形变化，电压值很低

11、，电源电压的绝大部分降落在线路和负载阻抗上。电流过零时，弧隙电压正处于马鞍形的后蜂值处。电流过零后，弧隙电压从后蜂值逐渐增长，一直恢复到电源电压，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压，其电压恢复过程以Uhf（t）表示。 电压恢复过程与线路参数、负荷性质等有关。受线路参数等因素的影响，电压恢复过程可能是周期性的变化过程，也可能是非周期性的变化过程。l 如果弧隙介质强度在任何情况下都高于弧隙恢复电压，则电弧熄灭；反之，如果弧隙恢复电压高于弧隙介质强度，弧隙就被击穿，电弧重燃。 因此，交流电弧的熄灭条件为：Uj（t） Uhf（t）Uj（t）弧隙介质强度Uhf（t）弧隙恢复电压 总结：交流电弧熄灭的条件

12、1）如果弧隙电压恢复过程上升速度较快，幅值较大，弧隙电压恢复过程大于弧隙介质强度恢复过程，介质被击穿，电弧重燃。 2）如果弧隙介质强度恢复过程始终大于弧隙电压恢复过程，则电弧 熄灭，如图2-6b和2-6c所示。l 熄灭交流电弧的方法 1）变压器油 2）压缩空气 3）SF6气体4）真空l 吹弧：（1）用油气吹弧 用油气作吹弧介质的断路器称为油断路器。在这种断路器中，有用专用材料制成的灭弧室，其中充满了绝缘油。当断路器触头分离产生电弧后，电弧的高温使一部分绝缘油迅速分解为氢气、乙炔、甲烷、乙烷、二氧化碳等气体，其中氢的灭弧能力是空气的7.5倍。这些油气体在灭弧室中积蓄能量，一旦打开吹口，即形成高压

13、气流吹弧。 （2）用压缩空气或六氟化硫气体吹弧 将20个左右大气压的压缩空气或5个大气压左右的六氟化硫气体（SF6）先储存在专门的储气罐中，断路器分闸时产生电弧，随后打开喷口，用具有一定压力的气体吹弧。 （3）产气管吹弧 产气管由纤维、塑料等有机固体材料制成，电弧燃烧时与管的内壁紧密接触，在高温作用下，一部分管壁材料迅速分解为氢气、二氧化碳等，这些气体在管内受热膨胀，增高压力，向管的端部形成吹弧。第4章 低压开关l 定义：1000伏以下的电路的控制电器。包括：闸刀开关、接触器、 磁力启动器、自动空气开关等4类l 应用： 发电厂、变电所及其它低压配电装置中，接通和断开交直流电路l 灭弧：空气中拉

14、长电弧或灭弧栅将长电弧截为短电弧l 分类：【1】刀开关1 特点： A. 最简单的手动操作电器。额定电流最大为 1500A。 B. 与熔断器串联，短路或过载时切断电路 C. 速断刀片：通过弹簧与主刀片相连电弧产生于速断刀片，保护主刀片2 分类 极数：单极、双极和三极 灭弧结构：带灭弧罩和不带灭弧罩 操作方式：直接手柄操作和连杆操作 用途：单投和双投3 刀开关的型号：HD系列刀开关和HS系列双投转换开关4 刀开关的结构和工作原理静触头：矩形的接触支座，两侧装有弹簧卡子安装灭弧罩动触头：刀刃，两个接触条5 刀开关的技术参数 1）额定电压：开关长期工作时能承受的最高电压 2）额定电流：100、200、

15、400、600、1000、1500A 3）通断能力：额定电压下能可靠接通和断开的最大电流。 4）动稳定电流：发生短路时开关不因巨大电动力而损坏短路的短路电流值。 5）热稳定电流：短路时开关不会因温度急剧升高而熔焊的最大短路电流。 6）机械寿命：开关承受的无载操作次数。 7）电寿命：规定的工作条件下，开关带负荷操作的次数。【2】接触器 接触器是一种电磁式自动开关，主要用于远距离频繁接通和分断交直流主电路及大容量控制电路。其主要的控制对象为电动机。根据主触点通过的电流的种类的不同，接触器有交流接触器与直流接触器之分。接触器的动力来源是电磁机构.l 接触器用途l 特点：利用电磁原理实现低压电路的断开

16、和接通。操作方便、动作迅 速、灭弧性能好、能频繁操作、远距离控制。 应用：电动机控制电路、电热装置、电焊机等 与空气开关等配合，实现自动控制和过电流、过电压保护 不可单独切断短路和过载，与熔断器和热继电器配合使用 分类：交流和直流l 交流接触器（CJ）工作原理 按下QA（启动按钮），线圈通电产生磁力克服弹簧拉力，电路接通，HD（红灯）亮 辅助触点实现自保持 按下TA（停止按钮），线圈断电，电路断开， LD（绿灯）亮 电压较低时，接触器能自动断开l 接触器的型号【3】 磁力起动器l 原理：交流接触器和热继电器和控制按钮组合而成，又名电磁开关。l 应用： 远距离控制三相鼠笼电动机l 功能：电动机停

17、止、起动、改变旋转方向、失压和过载保护。l 型号：QC系列 注：串联熔断器实现短路保护【4】可逆磁力启动器（画图题） 两个交流接触器和一个RJ，电动机可正、反转 正转：ZQA接通，ZQC接通控制电路 反转：FQA-FQC接通控制电路，且使A和C相对调，电动机反转 电气连锁FQC回路中串联ZQC的常闭触点，因此ZQC接通时，按下 FQA不能接通FQC，可防止短路。必须按下TA，才能改变电动机转向 复合按钮 FQA按下，同时断开ZQC回路 FQC常闭触点断开，ZQC断开，主电路断开 同时，FQC接通，迅速实现反转 电气连锁和机械联锁，应用广泛【5】自动空气开关 定义：自动切断故障的低压保护电器，广

18、泛用于电厂和变电所的低压配电装置。 特点：适用于正常情况下不频繁操作的电路，如低压配电中的总开关，大负荷电路和大功率电动机的控制等。 与闸刀开关熔断器组合结构相比能多次动作；动作电流值可调，选择性好；断流能力大，可靠；当电路内发生过负荷、短路、电压降低或者失压时能自动切断电路。 自动空气开关的型号 DZ系列装置式 封闭塑料外壳，仅手柄和接线柱在壳外 DW系列框架式 敞开式结构，保护方案和操作方式多，“万能式自动开关” 自由脱扣机构 传动机构使自由脱扣器工作 自由脱扣机构触头系统和保护装置，作用是接通和断开电路。【补充】脱扣器 脱扣器是自动空气开关的感测元件，也是保护装置。 脱扣系统有过负荷长延

19、时脱扣器、短路瞬时脱扣器、欠电压脱扣器和分励脱扣器等；带有电子脱扣器的万能式空气开关还可以把过负荷长延时、短路瞬时、短路短延时、欠电压瞬时和延时脱扣的保护功能汇集在一个部件中，并利用分励脱扣器来使空气开关断开。 A. 过流脱扣器 电磁式和金属片,当线路出现短路故障时，过电流脱扣器动作，将锁扣顶开，从而释放跳钩使主触头断开。 B. 失压脱扣器 如果线路出现失压情况，通过失压脱扣器的动作，以同样原理使主触头断开。 如果按下按钮6或7，使失压脱扣器或者分励脱扣器动作，则可以实现开关的远距离跳闸。 两个电过流脱扣器，一个失压脱扣器 失压脱扣器的电磁线圈并联在BC相.电压降低，电磁力减小 C、过电流脱扣

20、器 电路中发生过负荷时通过一定的时间后使自动开关自动分闸。可分为双金属片式和电子式脱扣器。 D. 分闸脱扣器（三极自动开关） 脱扣器由操作母线独立供电 按下TA，常开触点接通，线圈带电，断开主电路 TA返回，常开触点断开，线圈断电 脱扣器平时无电流通过第五章 熔断器1.熔断器的技术参数和特性 熔断器是保护短路和过负荷的最简单的电器。熔断器串联在电路中，当电路发生短路或过负荷时，熔体熔断，切断故障电路使电气设备免遭损坏，并维持电力系统其余部分的正常工作。 熔断器按电压等级可分为高压熔断器和低压熔断器。 熔断器主要由金属熔件（熔体）、支持熔件的触头、灭弧装置和绝缘底座等部分组成。其中决定其工作特性

21、的主要是熔体和灭弧装置。l 优点：结构简单、体积小、布置紧凑、使用方便；动作直接，不需要继电保护和二次回路相配合；价格低。l 缺点：每次熔断后须停电更换熔件才能再次使用，增加了停电时间；保护特性不稳定，可靠性低；保护选择性不易配合。l 外形：l 熔体 熔体是熔断器的主要部件。熔体应具备材料熔点低、导电性能好、不易氧化和易于加工等特点。一般选用铅、铅锡合金、锌、铜、银等金属材料。l 熔体材料 A.高熔点材料：铜-10800C，银-9600C，热导率大，容易灭弧，电阻小，熔断时间长;锌-4200C， 铅-3270，铅锡-2000C，不易氧化，灭弧能力差，1000V以下。B. 500V以下低压熔断器

22、，熔体由铅、锌等低熔点金属制成。C.“冶金效应” 指采用高熔点材料的基础上，局部引入低熔点材料。则由铜、银等金属制成熔丝表面还焊上一些小锡（铅）球电流大时会先从这些点熔断-冶金效应l 熔体形状： 丝、片、笼l 熔断器灭弧 熔断器必须采取措施熄灭熔体熔断时产生的电弧，否则，会引起事故的扩大。 熔断器的灭弧措施可分为两类：一类是在熔断器内装有特殊的灭弧介质，如产气纤维管、石英砂等，它利用了吹弧、冷却等灭弧原理；另一类是采用特殊形状的熔体，如上述焊有小锡（铅）球的熔体、变截面的熔体、网孔状的熔体等，其目的在于减小熔体熔断后的金属蒸气量，或者把电弧分成若干串、并联的小电弧，并与石英砂等灭弧介质紧密接触

23、，提高灭弧效果。l 熔断器的保护特性 通过熔体的电流达到一定值时，熔体便融化。熔体熔化时间的长短取决于熔体熔点的高低和所通过的电流的大小。熔体材料的熔点越高，熔体熔化就越慢，熔断时间就越长。熔体熔断电流和熔断时间之间呈现反时限特性，即电流越大，熔断时间就越短，其关系曲线称为熔断器的保护特性，也称安秒特性l 保护特性：按照保护特性选择熔体才能获得熔断器动作的选择性。 所谓选择性，是指当电网中有几级熔断器串联使用时，分别保护各电路中的设备，如果某一设备发生过负荷或短路故障时，应当由保护该设备（离该设备最近，即该设备或线路的主保护）的熔断器熔断，切断电路，即为选择性熔断；如果保护该设备的熔断器不熔断

24、，而由上级熔断器熔断或者断路器跳闸（即该设备或线路的后备保护），即为非选择性熔断。发生非选择性熔断时，扩大停电范围，造成不应有的损失。2.熔断器的工作原理、类型和结构l 熔断器工作原理：熔断器串联在电路中使用，安装在被保护设备或线路的电源侧。当电路中发生过负荷或短路时，熔体被过负荷或短路电流加热，并在被保护设备的温度未达到破坏其绝缘之前熔断，使电路断开，设备得到保护。l 熔断器的工作过程有以下四个阶段： （1）熔体升温。电流越大，升温越快 （2）熔体熔化，过负荷或短路时，熔体升温并导致熔化、气化而开断。 （3）电弧产生，熔体熔断气化时发生电弧，又使熔体加速熔化和气化，并将电弧拉长；金属蒸气向四

25、周喷溅并发出爆炸声。 （ 4）、电弧熄灭：熔体熔断产生电弧的同时，也开始了灭弧过程。直到电弧被熄灭，电路才真正被断开。 l 高压熔断器分类1) 户内熔断器 ：（1）RN1型 户内管式，充有石英砂，作为电力线路及设备的短路和过负荷保护使用。（2）RN2型 户内管式，充有石英砂，作为电压互感器的短路保护使用。（3）RN5型 户内管式，充有石英砂，是RN1型的改进型，作为电力线路及设备的短路和过负荷保护使用。（4）RN6型 户内管式，充有石英砂，是RN2型的改进型，作为电压互感器的短路保护使用。2) 户外熔断器：（1）RW1型 户外式，与负荷开关配合可代替断路器。 RW1-35Z（或60Z）型户外自

26、动重合闸熔断器，具有一次自动重合闸功能。（2）RW3RW7型 户外自动跌落式，作为电力输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护使用。（3）RW10-10型 户外自动跌落式，包括普通型和防污型两种，作为电力输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护使用，同时亦可作为分、合空载及小负荷电路使用。（4）RW11型 户外自动跌落式，作为电力输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护使用。（5）PRWG1型 户外自动跌落式，作为电力输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护使用，同时亦可作为分、合空载及小负荷电路使用。l 高压断路器工作原理：正常：熔丝管两端的上动触头和下动触头依靠熔丝系紧，上动触头卡在鸭嘴里短路：熔

27、丝熔断产生电弧，钢纸管在电弧作用下产生气体使电弧熄灭。同时熔丝失去系紧力，熔丝管在自身重力和上下静触头弹簧片的作用下迅速跌落，使电路断开。l 高压断路器用途：作输电线路、电力变压器过载和短路保护，分合额定负荷电流。#注意事项# A、不允许跌落式熔断器带负荷操作（额定容量250 kVA时） B、设专人监护、悬挂工作警示标志 C、穿绝缘靴、戴高压绝缘手套及防护眼镜，穿长袖衣裤、带安全帽 D、采用电压等级相匹配的合格绝缘拉杆 E、大雨或雷电交加的天气时不应进行操作 第六章 隔离开关1.隔离开关的用途及类型 隔离开关又称隔离刀闸，是一种高压开关电器。因为它没有专门的灭弧装置，故不能用来切断负荷电流和短

28、路电流。使用时应与断路器配合，只有在断路器断开时才能进行操作。隔离开关在分闸时，动静触头间形成明显可见的断口，绝缘可靠。l 隔离开关与断路器的操作原则：（重要啊啊啊啊啊） 接通电路时，先接通隔离开关；断开电路时，先断开断路器。l 隔离开关的用途:保证高压电器装置检修工作的安全。（1）检修和分段隔离。（2）改变运行方式，合闸、分闸和倒闸操作（3）接通和断开小电流电路。（4）自动快速隔离l 隔离开关的要求（重要啊啊啊啊）按照隔离开关所担负的任务，应满足的要求为： （1）隔离开关应具有明显的断开点。 （2）隔离开关断开点之间应有可靠的绝缘。 （3）隔离开关应具有足够的热稳定性和动稳定性。 （4）在冰

29、冻环境下能可靠地分、合闸 （5）带有接地闸刀的隔离开关必须有连锁机构，以保证分闸时，先断开隔离开后，再合上接地闸刀；合闸时，先断开接地闸刀后，再合上隔离开关的操作顺序。 （6）隔离开关要装有和断路器之间的连锁机构，以保证正确的操作顺序，杜绝隔离开关带负荷操作的事故发生。 （7）隔离开关的结构要简单，动作要可靠。l 隔离开关的分类 （1）按装设地点的不同，可分为户内式和户外式两种。 （2）按绝缘支柱数目，分为柱式、双柱式和三柱式三种。 （3）按动触头运动方式，可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式等 （4）按有无接地闸刀，可分为无接地闸刀、一侧有接地闸刀、两侧有接地闸刀三种。 （5）按操动

30、机构的不同，可分为手动式、电动式、气动式和液压式等。 （6）按极数，可分为单极、双极、三极三种，以及按安装方式分为平装式和套管式等 l 隔离开关的型号*（重要啊啊啊啊） 隔离开关型号、规格一般由文字符号和数字表示： 1：产品字母代号，隔离开关用G；2：安装场所代号，户内用N，户外用W； 3：设计序列顺序号，用数字1、2、3、表示； 4：额定电压，kV； 5：其他标志，如T表示统一设计，G表示改进型， D表示带接地刀闸，K表示快分型等; 6：额定电流，Al 隔离开关操动机构（重要啊啊啊啊啊） 【1】原则：（1）操动机构 可使隔离开关的操作简化,并能提高安全性。 （2）可实现隔离开关和断路器操动机

31、构 之间的互相闭锁。 （3）当隔离开关采用电动式或气动式时，可实现远距离控制及自动控制 【2】机构：主要靠连杆间互相动作 【3】操动机构的分类： （1）手动杠杆操作机构 CS6型(杠杆操作机构)一般适用于Ie=300A以下的户内隔离开关。 CS9型(涡轮操作机构)一般适用于Ie=3000A以上的户内重型隔离开关。 （2）电磁机构（CD型） 指用电磁铁合闸的操动机构。适用于远距离操作,由于这种操作机构复杂且价格高,主要在控制室操作的户内重型隔离开关以及110KV以上户外隔离开关。 （3）电动液压操作机构 可供操作各类高压隔离开关。它即可以远距离操作，也可以在现场手动操作，具有体积小，出力大，结构

32、简单和操作平稳等优点。 （4）气动操作机构 利用压缩空气进行操动。一般用于具有空气断路器的户外高压隔离开关及组合电器。可进行远距离操作。可配用在330KV及以下的高压隔离开关。第七节 高压断路器1.高压断路器 用途和基本要求*l 用途： 正常工作时断开和闭合正常的工作电流 断开和闭合过负荷电流或短路电流 改变发电厂或变电站运行方式l 对断路器的基本要求（重要啊啊啊啊啊） 1）、在合闸状态时应为良好的导体 2）、在分闸状态时应具有良好的绝缘性 3）、足够的开断能力；动作时间短 4）、短路时触头不会熔焊 5）、工作可靠、熄灭电弧装置l 断路器的类型 高压断路器按安装地点可分为屋内式和屋外式两种；

33、根据控制盒保护对象不同分为：发电机断路器、输电断路器、配电断路器和控制断路器。 按灭弧介质和作用原理一般可分为下面四种。 【1】油断路器 油：灭弧介质。 多油断路器：油作为开断后弧隙绝缘；带电部分与接地外壳间绝缘 少油断路器：油作为开断后弧隙绝缘；带电部分与接地外壳间用瓷介质绝缘。 【2】 压缩空气断路器 压缩空气：灭弧介质；触头开断后弧隙绝缘 空气压力越高（20atm），灭弧性能和绝缘性能越好 结构复杂（压力高、可动部件），适用220kV以上系统 【3】SF6断路器 SF6：灭弧性能和绝缘性能优良。 灭弧介质；弧隙绝缘 优点是开断能力强，体积小 结构复杂，价格昂贵，适用220kV以上系统 【

34、4】真空断路器 真空：灭弧介质；触头开断后弧隙绝缘 灭弧快、触头不氧化、寿命长、体积小，近年研制l 高压断路器的特点1）结构的多样性2）试验的重要性3）要求高度的可靠性l 断路器型号 目前我国断路器型号根据国家技术标准的规定，一般由文字符号和数字按以下方式组成。其代表意义为：产品字母代号，用下列字母表示：S少油断路器；D多油断路器；K空气断路器；L六氟化硫断路器；Z真空断路器；Q产气断路器；C磁吹断路器。装置地点代号；N户内，W户外。设计系列顺序号；以数字1、2、3表示。额定电压，KV。其它补充工作特性标志，G改进型，F分相操作。额定电流，A。额定开断电流，KA。特殊环境代号。例：SW6一22

35、0型少油断路器（220KV户外少油断路器）表示如下：*l 自动重合闸性能（重要啊啊啊啊） 断路器在故障跳闸后，经过一定时间间隔后自动再次进行合闸。如故障已消除恢复正常供电。反之，断路器必须再次断开短路电流判断故障检修。 如供电很重要允许3min后再次强行合闸一次强送电 架空输电线路断路器：分合分3min合分 关合两次短路故障，开断三次短路电流2. SF6 断路器1.SF6 性质： SF6是人工合成气体有良好的绝缘性能和灭弧性能。 SF6无色、无味、无毒、不燃烧亦不肋燃的化合物。 SF6电气性能好、断口电压可较高。设备的操作维护和检修都很方便、检修周期长而且它的开断性能好、占地面积小、特别是发展

36、SF6封闭组合电器可大大减少变电所的占地面积。SF6断路器广泛应用于90年代，目前我国已成功生产和研制了220、330、500KV的SF6断路器。2、 SF6特性 SF6的体积大，易俘获电子形成低活性的负离子，运动速度要慢得多，使得去游离增加。 SF6气体的击穿电压高，空气的三倍。 热传导性能好且易复合。电弧作用下SF6分解成低氟化合物，电弧电流过零时，低氟化合物则急速复合成SF6，故弧隙介质强度恢复过程极快，灭弧能力相当于空气的100倍 可在小的气罐内储存，供气方便。 没有火灾和爆炸危险，电器触头在SF6中不易被电弧烧损。 SF6本身无毒，但经电弧作用后形成的低氟化合物对人体有害。 另外，S

37、F6气体吸潮后绝缘性能下降，需定期侧定含水量。3. SF6 结构和工作原理1 结构特点： 非均匀电场中，电晕电压低于工频击穿电压均压屏蔽装置 密度大，流速低不能直接用作操作机构介质 液压温度高，保证工作时（高压为）气态较低气压或加热2 分类： 使用地点敞开式、全封闭组合电路 灭弧方式单压、双压、无压 单压方式：只用一种压力气体（35个大气压的SF6气体 ）作为断路器的绝缘。在断路器断开过程中，由动触点带动活塞压气或抽气，以形成气流吹熄电弧。 双压方式：高压气体在断开SF6断路器触头时，才进灭弧室。在正常合闸时，用低压（35个大气压的SF6气体 ）；而吹弧则用1015个大气压的SF6气体。 总体

38、布置落地箱式、支持绝缘式4. 灭弧方式单压式结构和原理如图。压气式:利用活塞和气缸相对运动压缩SF6形成灭弧气流（1）定开距灭弧室（下图） 触头开距小，120kV的断路器只有30mm，触头从分离位置到熄弧位置的行程很短，电孤能量小，熄弧能力强，燃孤时间短。但是压气室的体积大 两个带嘴的空心静触头和动触头2组成。 断路器的弧隙由两个静触头保持固定的开距定开距。 动触头2跨接于静触头3、5之间，电流通路。固定活塞和与动触头连成一体的压气罩1之间围成压气室。动触头2连同压气罩回向右移动，压缩压气室内的SF6。当喷口被打开后形成气流吹弧。 （2）变开距灭弧室（下图） 自能式灭弧室 包括旋孤式灭弧室和热

39、膨胀式灭孤室。 灭弧过程触头的开距是变化的-变开距灭弧室 触头系统有工作触头、燃弧触头和中间触头 为了在分闸过程中压气室的气体集中向喷嘴次弧，而在合闸过程中不致在压气室形成真空，故设逆止阀合闸时阀打开充气。（3） 旋弧式灭孤室 利用电弧在磁场中作旋转运动使电弧冷却熄灭 旋转电弧总是把电离气体尾流抛在后面，电弧不断接触新的SF6 旋弧式灭弧室结构简单，触头烧损少，中压系统比较普遍。（4）热膨胀式灭弧室 其灭弧所需的能量是由电弧本身来获得，无论旋狐式灭弧还是热膨胀式灭弧都能大大减轻 操动机构的负担而提高性能。但也有自身的弱点，几种灭弧原理同时应用。 3.高压断路器的操动机构 【1】表达： 断路器是

40、通过操作机构的传动部件，改变力的方向和作用点来实现预设目的，操动机构是带动高压断路器传动机构进行合闸和分闸的机构。断路器操动机构与触头之间的连接称为称为传动机构或者提升机构。如电磁机构、气动机构、弹簧机构和液压机构均为依靠电力所做的功，依靠瞬间的能量释放来实现断路器的动作。 【2】分类：根据断路器合闸时所用能量形式的不同，操动机构可分为以下几种。 （）手动机构（CS型）。指用人力进行合闸的操动机构。 （）电磁机构（CD型）。指用电磁铁合闸的操动机构。 （）弹簧机构（CT型）。指事先用人力或电动机使弹簧储能实现合闸的弹簧合闸操动机构。 （）电动机机构（CJ型）。指用电动机合闸与分闸的操动机构。

41、（）液压机构（CY型）。指用高压油推动活塞实现合闸与分闸的操动机构。 （）气动机构（CQ型）。指用压缩空气推动活塞实现合闸与分闸的操动机构。【3】操动机构的基本要求 （1）动作可靠、稳定，制动迅速，具有尽可能快的分闸速度 （2） 具有足够的操作功率，满足断路器开断、关合的要求 （3） 具有维持合闸的装置。 （4）具有“防跳跃”功能。 防跳的作用就是防止断路器处在合闸位置时能执行合闸操作，防止断路器在合闸状态时出现储能-合闸-储能-合闸-储能-合闸。这样的跳跃。 （5）联锁功能 （6）缓冲功能 （7） 具有自由脱扣装置。所谓自由脱扣，是指在断路器合闸过程中如操动机构又接到分闸命令，则操动机构不应

42、继续执行合闸命令而应立即分闸。 （8）分闸 （9）具有自动复位功能。 此外具备结构简单、体积小、重量轻、操作方便、价格低廉防小动物、驱潮使用寿命长等特点。【4】各类操作机构的动作的优缺点 1） 手动操作机构 其分合闸速度取决于人力大小和操作者的熟练程度。也就是说可靠性因人而异。若系统有潜伏故障时，由于电动力过大，或者由于合痂速度太慢会发生断路器触头熔焊甚至爆炸，很不安全。 2） 电动储能弹簧机构 优点：分、合闸速度快，电动机功率小，可交直流两用。 缺点：结构复杂，零部件较多，加工精度要求过高。 适用于操作中压断路器，特别适用于小容量配电系统。 3） 气动操作机构 优点：动作快，操作平稳，直流电

43、源功率小，短时失去电源仍能操作若干次。 缺点：价格较高，工艺要求较严。 适用于高压断路器，也适用于中压断路器。 4） 电磁操作机构 优点：结构简单，工作可靠，制造成本低。 缺点：合闸线圈消耗功率大，零部件易损坏，且结构笨重，合闸时间长。 【5】液压操动机构 液压操作机构是以液压油为动力源来完成预定运动要求和实现各种机构功能的机构，依靠油泵电机打压进行分合闸储能； 系统包括动力元件和操动部分。动力元件包括工作缸、供排油阀、主储压器、辅助油箱等组成。操动机构内装有分合电磁阀、控制阀、三级阀、油压开关、信号缸、防震容器、辅助储压器、电动油泵等液压元件。 工作原理：1、油泵打压 2、合闸操作 3、分闸

44、操作目前110、220kVDL开关操作机构大部分为液压操作机构。液压操作机构本身带有高压油泵,用电动驱动,将油压入蓄压筒内。工作原理:： 工作缸（3）两边均充有液压油，工作缸中活塞（4）合闸位置。此时阀门（7）关闭，阀门（8）打开，则工作缸中活塞的两边均通向贮压筒。 分闸时：关闭阀门（8），打开阀门（7）。高压贮气筒的压力压迫活塞（4）向左边移动，通向低压贮藏油池，带动与活塞（4）连轴的活塞杆（5）向左移动带动，实现分闸动作。（活塞杆与断路器动触头相连接） 合闸时：关闭阀门（7），打开阀门（8）。活塞（4）左、右两边都通有液压油，利用差压原理（活塞左端受压面积大于右端），高压贮气筒压力压迫活塞

45、（4）向右边移动，活塞（4）带动与活塞（4）连轴的活塞杆（5）向右移动，实现分闸动作。第八章 互感器1. 互感器的作用 互感器分为电流互感器和电压互感器。一次系统和二次系统间联络元件，用以向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，反映电气设备的运行和故障情况。其一次绕组接入电网，二次绕组分别与测量仪表、保护装置等相互连接。 互感器是特种变压器，其工作原理是变压器工作原理。其原边都在一次系统，副边不同。电流串接二次回路，电压并联二次回路。 电压互感器TV一次绕组并接于电网，二次绕组与测量仪表或继电器电压线圈并联。 电流互感器TA一次绕组串接于电网（与支路负载串联）二次绕组与测量仪表或继电器的电

46、流线圈相串联。 在安装接线时同名端子不可接错，否则会造成这些装置运行中的紊乱，因此正确测定互感器的同名端并正确接入上述仪表装置十分重要。l 互感器的作用： A. 将一次系统的高电压、大电流，转变为低电压、小电流，供测量、监视、控制及继电保护使用。 标准值： 电压均变成100V（或对地100V ）以下的低电压，电流均变成5A（或1A，0.5A）以下的小电流，以使于测量仪器、继电器的小型化、系列化、标准化。 B . 将一次系统与二次系统在电气方面隔离，同时互感器二次侧必须有一点可靠接地，保证了二次设备及人员的安全。无论是电流互感器还是电压互感器,都要求二次侧有一点可靠接地,以防止万一互感器绝缘损坏

47、,高电压会窜入二次回路。 C . 二次设备低电压、小电流，连接简单方便，易集中管理和远程控制、测量。 D . 二次回路接线不受一次回路控制，接线灵活，二次设备维护、调换和检修不中断一次回路l 互感器的工作特性1.电流互感器的工作特性 1）正常运行时，二次绕组近似于短路工作状态。 2）一次电流的大小决定于一次负载电流。 3）运行中的电流互感器二次回路不允许开路。 4）电流互感器的一次电流变化范围很大。 5）电流互感器结构应满足热稳定和电动稳定要求。2. 电压互感器的工作特性1）正常运行时，电压互感器二次绕组近似工作开路状态。2）电压互感器一次侧电压决定于一次电力网的电压。3）运行中的电压互感器二次侧绕组不允许短路。2. 电流互感器l 工作特点（1）一次绕组线径较粗而匝数少；二次绕组较细而匝数较多。（2）一次绕组串联接入一次电路，一次绕组的电流只取决一次回路负载，而与二次侧负载无关；而其二次电流在理想情况下取决于一次电流。（3）电流互感器的额定电流比近似等于二次与一次匝数之比，即：KI1/I2W2/W1（4）电流互感器二次绕组所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，均为串联关系。正常工作时电流互感器