第4章_供配电系统的常用电气设备

1、第第4 4章章 供配电系统的常用电气设备供配电系统的常用电气设备4.1 概概 述述 4.2 电弧的产生及灭弧方法电弧的产生及灭弧方法 4.3 电力变压器电力变压器 4.4 互感器互感器 4.5 熔断器熔断器 4.7 低压开关设备低压开关设备 4.6 高压开关设备高压开关设备 4.9 成套配电装置成套配电装置 4.8 避雷器避雷器 小结小结 4.1 4.1 概概 述述4.1.1 4.1.1 电气设备的定义电气设备的定义供配电系统的电气设备是指用于发电、输电、变电、配电和用电的所有设备，供配电系统的电气设备是指用于发电、输电、变电、配电和用电的所有设备，包括发电机、变压器、控制电器、保护设备、测量

2、仪表、线路器材和用电设包括发电机、变压器、控制电器、保护设备、测量仪表、线路器材和用电设备（如电动机、照明用具）等。备（如电动机、照明用具）等。4.1.2 4.1.2 电气设备的分类电气设备的分类1. 1. 按电压等级分按电压等级分（1 1）高压设备）高压设备交流交流50Hz50Hz、额定电压、额定电压1200V1200V以上以上直流、额定电压直流、额定电压1500V1500V以上以上（2 2）低压设备）低压设备交流交流50Hz50Hz、额定电压、额定电压1200V1200V及以下及以下直流、额定电压直流、额定电压1500V1500V及以下及以下2按设备所属回路分按设备所属回路分（1） 一次回

3、路及一次设备一次回路及一次设备 一次回路一次回路 供配电系统中用于传输、变换和分配电力电能的主电路供配电系统中用于传输、变换和分配电力电能的主电路一次设备或一次电器一次设备或一次电器 设置在一次回路中的电气设备设置在一次回路中的电气设备（2） 二次回路及二次设备二次回路及二次设备 二次回路二次回路 指用来控制、指示、监测和保护一次回路运行的电路指用来控制、指示、监测和保护一次回路运行的电路二次设备或二次电器二次设备或二次电器 设置在二次回路中的电气设备。设置在二次回路中的电气设备。3按在一次电路中的功能分按在一次电路中的功能分（1）变换设备）变换设备 用来按电力系统工作的要求变换电压或电流的电

4、气设用来按电力系统工作的要求变换电压或电流的电气设备，如变压器、互感器等。备，如变压器、互感器等。（2）控制设备）控制设备 用于按电力系统的工作要求控制一次电路通、断的电用于按电力系统的工作要求控制一次电路通、断的电气设备，如高低压断路器、开关等。气设备，如高低压断路器、开关等。（3）保护设备）保护设备 用来对电力系统进行过电流和过电压等的保护用电气用来对电力系统进行过电流和过电压等的保护用电气设备，如熔断器、避雷器等。设备，如熔断器、避雷器等。（4）补偿设备）补偿设备 用来补偿电力系统中无功功率以提高功率因数的设备，用来补偿电力系统中无功功率以提高功率因数的设备，如并联电容器等。如并联电容器

5、等。（5）成套设备）成套设备(装置装置) 按一次电路接线方案的要求，将有关的一次设按一次电路接线方案的要求，将有关的一次设备及其相关的二次设备组合为一体的电气装置，如高低压开关柜、低备及其相关的二次设备组合为一体的电气装置，如高低压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等。压配电屏、动力和照明配电箱等。4.1 4.1 概概 述述4.2.1 电弧及其主要危害电弧及其主要危害电弧电弧 一种高温、强光的电游离现象，开关电器和线路中一种必然的一种高温、强光的电游离现象，开关电器和线路中一种必然的物理现象，是电流的延续。物理现象，是电流的延续。1电弧的主要特征电弧的主要特征 （1）能量集中，发出高温、强光

6、。）能量集中，发出高温、强光。（2）自持放电，维持电弧稳定燃烧所需电压很低。）自持放电，维持电弧稳定燃烧所需电压很低。（3）游离的气体，质轻易变。）游离的气体，质轻易变。2电弧的危害电弧的危害 （1）延长了电路的开断时间，从而使故障对供配电系统造成更大的损）延长了电路的开断时间，从而使故障对供配电系统造成更大的损坏。坏。（2）高温使开关触头变形、熔化，从而导致接触不良甚至损坏。）高温使开关触头变形、熔化，从而导致接触不良甚至损坏。（3）高温可能造成人员灼伤甚至直接或间接的死亡，强光可能损害人）高温可能造成人员灼伤甚至直接或间接的死亡，强光可能损害人的视力。的视力。（4）引起弧光短路，严重时造成

7、爆炸事故。）引起弧光短路，严重时造成爆炸事故。 4.2 4.2 电弧的产生及灭弧方法电弧的产生及灭弧方法4.2.2 4.2.2 电弧的产生电弧的产生1产生电弧的根本原因产生电弧的根本原因触头间很大电场强度和很高的温度导致触头本身的电子及触头周围介质中触头间很大电场强度和很高的温度导致触头本身的电子及触头周围介质中的电子被游离而形成电弧电流。的电子被游离而形成电弧电流。2产生电弧的游离方式产生电弧的游离方式（1）高电场发射）高电场发射 强电场把触头表面的电子拉出，形成自由电子并发射到强电场把触头表面的电子拉出，形成自由电子并发射到触头间隙中。触头间隙中。（2）热电发射）热电发射 触头表面的电子吸

8、收足够的热能而发射到触头间隙中形成触头表面的电子吸收足够的热能而发射到触头间隙中形成自由电子向间隙四周发射出去。自由电子向间隙四周发射出去。（3）碰撞游离）碰撞游离 高速移动的自由电子碰撞中性质点，使中性质点游离成带高速移动的自由电子碰撞中性质点，使中性质点游离成带正电的正离子和自由电子。不断的碰撞使触头间隙中正离子和自由电子数正电的正离子和自由电子。不断的碰撞使触头间隙中正离子和自由电子数越来越多，形成越来越多，形成“雪崩雪崩”现象，当离子浓度足够大时，介质被击穿而产生现象，当离子浓度足够大时，介质被击穿而产生电弧。电弧。（4）高温游离）高温游离 电弧形成后的高温，加强了正离子和自由电子的游

9、离。触电弧形成后的高温，加强了正离子和自由电子的游离。触头越分开，电弧越大，高温游离也越显著。头越分开，电弧越大，高温游离也越显著。注：高电场发射和热电发射的游离方式在触头分开之初占主导作用注：高电场发射和热电发射的游离方式在触头分开之初占主导作用碰撞游离和高温游离使电弧持续和发展碰撞游离和高温游离使电弧持续和发展它们是互相影响，互相作用的。它们是互相影响，互相作用的。1 1电弧熄灭的条件电弧熄灭的条件去游离率大于游离率，即其中离子消失的速率大于离子产生的速率。去游离率大于游离率，即其中离子消失的速率大于离子产生的速率。2 2去游离方式去游离方式 （1 1）复合）复合 正、负带电质点重新结合为

10、中性质点正、负带电质点重新结合为中性质点电弧中温度越低，电场强度越弱，截面越小，介质的性质越稳定，密度越高，电弧中温度越低，电场强度越弱，截面越小，介质的性质越稳定，密度越高，复合愈快。复合愈快。 （2 2）扩散）扩散 电弧中的带电质点向电弧周围介质散发开去，使弧区带电质点电弧中的带电质点向电弧周围介质散发开去，使弧区带电质点的浓度减少。的浓度减少。电弧与周围介质的浓度差越大，电弧与周围介质的温度差越大，电弧截面越电弧与周围介质的浓度差越大，电弧与周围介质的温度差越大，电弧截面越小，扩散就越强烈。小，扩散就越强烈。3 3交流电弧的熄灭交流电弧的熄灭电流过零时，电弧将暂时熄灭，弧柱温度急剧下降，

11、高温游离中止，去游离电流过零时，电弧将暂时熄灭，弧柱温度急剧下降，高温游离中止，去游离大大增强，阴极附近空间的绝缘强度迅速增高。由于交流电流每一个周期两大大增强，阴极附近空间的绝缘强度迅速增高。由于交流电流每一个周期两次过零值，在熄灭交流电弧时，就是充分利用这一特点来加速电弧的熄灭。次过零值，在熄灭交流电弧时，就是充分利用这一特点来加速电弧的熄灭。4.2.3 4.2.3 电弧的熄灭电弧的熄灭1速拉灭弧法速拉灭弧法是开关电器中最基本的灭弧方法。高低压断路器中都装有强力的断路弹簧，是开关电器中最基本的灭弧方法。高低压断路器中都装有强力的断路弹簧，目的就是加速触头的分断速度。目的就是加速触头的分断速

12、度。2冷却灭弧法冷却灭弧法 利用介质如油等来降低电弧的温度从而增强去游离来加速电弧的熄灭。利用介质如油等来降低电弧的温度从而增强去游离来加速电弧的熄灭。3吹弧灭弧法吹弧灭弧法 利用外力如气流、油流或电磁力来吹动电弧，使电弧拉长，同时也使电弧利用外力如气流、油流或电磁力来吹动电弧，使电弧拉长，同时也使电弧冷却，电弧中的电场强度降低，复合和扩散增强，加速电弧熄灭。冷却，电弧中的电场强度降低，复合和扩散增强，加速电弧熄灭。（1）按吹弧的方向）按吹弧的方向(相对电弧方向相对电弧方向)分分纵吹和横吹，如图纵吹和横吹，如图41a和图和图41b所示。所示。4.2.4 4.2.4 开关电器中常用的灭弧方法开关

13、电器中常用的灭弧方法（2 2）按施加外力的性质来分，）按施加外力的性质来分，气吹、油吹、磁力吹和电动力吹等。气吹、油吹、磁力吹和电动力吹等。如图如图4242所示的低压刀开关迅速拉开刀闸时电动力吹弧使电弧加速拉长。所示的低压刀开关迅速拉开刀闸时电动力吹弧使电弧加速拉长。如图如图43所示采用专门的磁吹线圈来吹弧。所示采用专门的磁吹线圈来吹弧。 4.2.4 4.2.4 开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法如图如图4444所示利用铁磁物质钢片来吸动电弧，这相当于反向吹弧。所示利用铁磁物质钢片来吸动电弧，这相当于反向吹弧。4.2.4 4.2.4 开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方

14、法4长弧切短灭弧法长弧切短灭弧法 如图如图 45所示，利用金属片（如钢栅片）将长弧切成若干短弧。当外施电压所示，利用金属片（如钢栅片）将长弧切成若干短弧。当外施电压(触头间触头间)小于电弧上的电压降时，电弧不能维持而迅速熄灭。低压断路器和部小于电弧上的电压降时，电弧不能维持而迅速熄灭。低压断路器和部分刀开关的灭弧罩就是利用这个原理来灭弧的。分刀开关的灭弧罩就是利用这个原理来灭弧的。4.2.4 4.2.4 开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法5 5粗弧分细灭弧法粗弧分细灭弧法 将粗弧分成若干平行的细小电弧，增大了接触面，降低电弧的温度，从而使将粗弧分成若干平行的细小电弧，增大了接触面

15、，降低电弧的温度，从而使带电质点的复合和扩散得到加强，使电弧加速熄灭。带电质点的复合和扩散得到加强，使电弧加速熄灭。6 6狭沟灭弧法狭沟灭弧法 如图如图4-64-6所示，陶瓷制成的绝缘灭弧栅使电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧，所示，陶瓷制成的绝缘灭弧栅使电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧，冷却条件改善，电弧与介质表面接触使带电质点的复合增强，从而加速电弧冷却条件改善，电弧与介质表面接触使带电质点的复合增强，从而加速电弧的熄灭。如有的熔断器在熔管中充填石英砂，就是利用狭沟灭弧原理。的熄灭。如有的熔断器在熔管中充填石英砂，就是利用狭沟灭弧原理。4.2.4 4.2.4 开关电器中常用的灭弧方法开关电器

16、中常用的灭弧方法7 7真空灭弧法真空灭弧法 将开关触头装在真空容器内，产生的电弧（真空电弧）较小，且在电流第将开关触头装在真空容器内，产生的电弧（真空电弧）较小，且在电流第一次过零时就能将电弧熄灭。真空断路器就是利用这种原理来熄灭电弧的。一次过零时就能将电弧熄灭。真空断路器就是利用这种原理来熄灭电弧的。8 8六氟化硫（六氟化硫（SF6SF6）灭弧法）灭弧法 SF6SF6气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，绝缘强度约为空气的气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，绝缘强度约为空气的3 3倍，而绝倍，而绝缘强度的恢复速度约比空气快缘强度的恢复速度约比空气快100100倍，可极大的提高开关的断流容量和减少倍

17、，可极大的提高开关的断流容量和减少灭弧所需时间。灭弧所需时间。 注：电气设备的灭弧性能往往是衡量其运行可靠性和安全性的重要指注：电气设备的灭弧性能往往是衡量其运行可靠性和安全性的重要指标之一。标之一。4.2.4 4.2.4 开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法4.2.5 4.2.5 对电气触头的基本要求对电气触头的基本要求1满足正常负荷的发热要求满足正常负荷的发热要求 触头必须接触紧密良好，尽量减少或避免触头表面产生氧化层，以降触头必须接触紧密良好，尽量减少或避免触头表面产生氧化层，以降低接触电阻。低接触电阻。2具有足够的机械强度具有足够的机械强度 能够经受规定的通断次数而不致发生

18、机械故障或损坏。能够经受规定的通断次数而不致发生机械故障或损坏。3具有足够的动稳定度和热稳定度具有足够的动稳定度和热稳定度 具有足够的动稳定度指在可能发生的最大短路冲击电流通过时，触头具有足够的动稳定度指在可能发生的最大短路冲击电流通过时，触头不至于因最大电动力作用而损坏不至于因最大电动力作用而损坏具有足够的热稳定度指在可能最长的短路时间内通过最大短路电流时具有足够的热稳定度指在可能最长的短路时间内通过最大短路电流时所产生的热量不致使触头烧损或熔焊。所产生的热量不致使触头烧损或熔焊。4具有足够的断流能力具有足够的断流能力 在开断规定的最大负荷电流或最大短路电流时，触头不应被电弧过度在开断规定的

19、最大负荷电流或最大短路电流时，触头不应被电弧过度烧损，更不应发生熔焊现象。烧损，更不应发生熔焊现象。4.3 4.3 电力变压器电力变压器4.3.1 概述概述 电力变压器（文字符号为电力变压器（文字符号为T或或TM）三相变压器额定容量在三相变压器额定容量在5KVA及以上，单相的在及以上，单相的在1KVA及以上的输变及以上的输变电用变压器，均称为电力变压器。它是供配电系统中最关键的一次设电用变压器，均称为电力变压器。它是供配电系统中最关键的一次设备，主要用于公用电网和工业电网中，将某一给定电压值的电能转变备，主要用于公用电网和工业电网中，将某一给定电压值的电能转变为所要求的另一电压值的电能，以利于

20、电能的合理输送、分配和使用。为所要求的另一电压值的电能，以利于电能的合理输送、分配和使用。4.3.2 4.3.2 电力变压器的分类及特点电力变压器的分类及特点 1. 按功能分按功能分（1）升压变压器）升压变压器 在远距离输配电系统中，用来把较低电压升高为较高的电在远距离输配电系统中，用来把较低电压升高为较高的电压级。压级。（2）降压变压器）降压变压器 直接供电给各类用户的终端变电所，采用降压变压器。直接供电给各类用户的终端变电所，采用降压变压器。2按相数分按相数分（1）单相变压器）单相变压器 单相变压器一般供小容量的单相设备专用；单相变压器一般供小容量的单相设备专用；（2）三相变压器）三相变压

21、器 三相变压器广泛用于供配电系统的变电所中；三相变压器广泛用于供配电系统的变电所中；3按绕组导体的材质分按绕组导体的材质分（1）铜绕组变压器）铜绕组变压器 铜绕组变压器的损耗更低，所以尤其是大容量的铜绕组铜绕组变压器的损耗更低，所以尤其是大容量的铜绕组变压器已得到更为广泛的应用变压器已得到更为广泛的应用（2）铝绕组变压器）铝绕组变压器4按绕组型式分按绕组型式分（1）双绕组变压器）双绕组变压器 用于变换一个电压的场所；用于变换一个电压的场所；（2）三绕组变压器）三绕组变压器 用于需两个电压的场所，它有一个一次绕组，两个二次用于需两个电压的场所，它有一个一次绕组，两个二次绕组；绕组；（2）自耦式变

22、压器）自耦式变压器 大多用在实验室中作调压用；大多用在实验室中作调压用；5 按容量系列分，用按容量系列分，用 R10系列来确定变压器的容量，即按系列来确定变压器的容量，即按R10=1.26的倍数的倍数递增，常用的有递增，常用的有100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150 KVA等。等。（1）小型变压器）小型变压器 容量在容量在500KVA以下的变压器；以下的变压器；（2）中型变压器）中型变压器 容量在容量在6306300KVA之间的变压器；之间的变压器；（3）大型变压器）大型变压器 容量在容量在80

23、00 KVA以上的的变压器；以上的的变压器；6按电压调节方式分按电压调节方式分（1）无载调压变压器）无载调压变压器 一般用于对电压水平要求不高的场所，特别是一般用于对电压水平要求不高的场所，特别是10KV及以下的配电变压器；及以下的配电变压器；（2）有载调压变压器）有载调压变压器 在在10KV以上的电力系统和对电压水平要求较高的场以上的电力系统和对电压水平要求较高的场所主要采用有载调压变压器；所主要采用有载调压变压器；7按安装地点分按安装地点分（1）户内式）户内式（2）户外式）户外式4.3.2 4.3.2 电力变压器的分类及特点电力变压器的分类及特点 8按冷却方式和绕组绝缘分按冷却方式和绕组绝

24、缘分（1）油浸式）油浸式 油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却方油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却方式式特点：绝缘和散热性能好，价格较低，便于检修；油的可燃性使其不便用特点：绝缘和散热性能好，价格较低，便于检修；油的可燃性使其不便用于易燃易爆和安全要求较高的场合。于易燃易爆和安全要求较高的场合。1）自冷式）自冷式 普通的中小容量的变压器采用；普通的中小容量的变压器采用；2）水冷式和强迫油循环冷却方式）水冷式和强迫油循环冷却方式 大容量的油浸式变压器采用；大容量的油浸式变压器采用；3）风冷式）风冷式 用通风机来加强变压器的散热冷却。一般用于大容量变压器用通风机来加强

25、变压器的散热冷却。一般用于大容量变压器（2000KVA及以上）和散热条件较差的场所。及以上）和散热条件较差的场所。（2）干式）干式 浇注式、开启式、封闭式浇注式、开启式、封闭式特点：结构简单，体积小，重量轻，防火、防尘、防潮，价格贵，用在安特点：结构简单，体积小，重量轻，防火、防尘、防潮，价格贵，用在安全防火要求较高的场所，如大型建筑物内的变电所、地下变电所和矿井内全防火要求较高的场所，如大型建筑物内的变电所、地下变电所和矿井内变电所。变电所。（3）充气式（）充气式（SF6） 利用充填的气体进行绝缘和散热的变压器利用充填的气体进行绝缘和散热的变压器特点：电气性能优良，用于安全防火要求较高的场所

26、，并常与其他充气电特点：电气性能优良，用于安全防火要求较高的场所，并常与其他充气电器配合，组成成套装置。器配合，组成成套装置。4.3.2 4.3.2 电力变压器的分类及特点电力变压器的分类及特点 9按用途分按用途分（1）普通变压器）普通变压器（2）防雷变压器）防雷变压器（3）配电变压器）配电变压器 610kV0.4kV的变压器的变压器（4）主变压器）主变压器 安装在总降压变电所的变压器安装在总降压变电所的变压器4.3.2 4.3.2 电力变压器的分类及特点电力变压器的分类及特点 4.3.3 电力变压器的结构电力变压器的结构 1. 变压器的基本结构变压器的基本结构 （1）电路部分：）电路部分：

27、一次绕组一次绕组 与系统电路和电源连接与系统电路和电源连接的绕组的绕组二次绕组二次绕组 与负载连接的绕组与负载连接的绕组 （2）磁路部分：）磁路部分： 变压器的铁心（表面涂有绝缘漆变压器的铁心（表面涂有绝缘漆膜的硅钢片交错叠成铁心）膜的硅钢片交错叠成铁心） 由铁轭和铁心柱组成由铁轭和铁心柱组成 4.3.3 4.3.3 电力变压器的结构电力变压器的结构2常用三相油浸式电力变压器常用三相油浸式电力变压器如图如图4-7所示所示图图4-7 三相油浸式电力变压器三相油浸式电力变压器的结构的结构1信号温度计信号温度计 2铭牌铭牌 3吸吸湿器湿器 4油枕油枕(储油柜储油柜) 5油位油位指示器指示器6防爆管防

28、爆管 7瓦斯继电器瓦斯继电器 8高压套管高压套管 9低压套管低压套管 10分分接开关接开关11油箱及散热油管油箱及散热油管 12铁心铁心 13绕组及绝缘绕组及绝缘 14放油阀放油阀 15小车小车 16接地端子接地端子2）油箱的四种结构：）油箱的四种结构：散热管油箱散热管油箱 散热管的管内两端与箱体内相通，油受热后，经散热管上端散热管的管内两端与箱体内相通，油受热后，经散热管上端口流人管体，冷却后经下端口又流回箱内，形成循环，用于口流人管体，冷却后经下端口又流回箱内，形成循环，用于1600KVA及以及以下的变压器。下的变压器。带有散热器的油箱带有散热器的油箱 用于用于2000KVA以上的变压器。

29、以上的变压器。平顶油箱平顶油箱波纹油箱（瓦楞型油箱）波纹油箱（瓦楞型油箱）(2) 高低压套管高低压套管 套管为瓷质绝缘管，内有导体，用于变压器一、二次绕组接入和引出端的套管为瓷质绝缘管，内有导体，用于变压器一、二次绕组接入和引出端的固定和绝缘。固定和绝缘。 （3）瓦斯继电器）瓦斯继电器 容量在容量在800KVA及以上的油浸式变压器、户内式的变压器容量在及以上的油浸式变压器、户内式的变压器容量在400KVA及以上安装；其作用是在变压器油箱内部发生故障时进行瓦斯保护。及以上安装；其作用是在变压器油箱内部发生故障时进行瓦斯保护。 4.3.3 4.3.3 电力变压器的结构电力变压器的结构（1）油箱）油

30、箱 箱体、箱盖、散热装置、放油阀箱体、箱盖、散热装置、放油阀1）箱体）箱体 箱体内有绕组、铁心和变压器的油：箱体内有绕组、铁心和变压器的油：变压器油变压器油 既有循环冷却和散热作用，又有绝缘作用；既有循环冷却和散热作用，又有绝缘作用；绕组与箱体绕组与箱体(箱壁、箱底箱壁、箱底)有一定的距离，由油箱内的油绝缘。有一定的距离，由油箱内的油绝缘。(4) 储油柜（油枕）储油柜（油枕） 内储有一定的油内储有一定的油1）作用：补充变压器因油箱渗油和油温变化造成的油量下降，当变压器）作用：补充变压器因油箱渗油和油温变化造成的油量下降，当变压器油发生热胀冷缩时保持与周围大气压力的平衡油发生热胀冷缩时保持与周围

31、大气压力的平衡2）储油柜附件：）储油柜附件： 吸湿器吸湿器 与油枕内油面上方空间相连通，能够吸收进入变压器的空气中与油枕内油面上方空间相连通，能够吸收进入变压器的空气中的水分，以保证油的绝缘强度。的水分，以保证油的绝缘强度。（5）防爆管）防爆管 作用：作用： 防止油箱发生爆炸事故。当油箱内部发生严重的短路故障时，防止油箱发生爆炸事故。当油箱内部发生严重的短路故障时，油的急剧分解产生大量的瓦斯气体，导致油箱内部压力剧增从而使防爆管的油的急剧分解产生大量的瓦斯气体，导致油箱内部压力剧增从而使防爆管的出口处玻璃会自行破裂，释放压力，并使油流向一定方向喷出。出口处玻璃会自行破裂，释放压力，并使油流向一

32、定方向喷出。（6）分接开关）分接开关 作用：作用： 用于改变变压器的绕组匝数以调节变压器的输出电压。用于改变变压器的绕组匝数以调节变压器的输出电压。 4.3.3 4.3.3 电力变压器的结构电力变压器的结构3环氧树脂浇注的三相干式变压器（树脂绝缘干式变压器）环氧树脂浇注的三相干式变压器（树脂绝缘干式变压器）图图4-8为环氧树脂浇注绝缘的三相干式电力变压器的结构图。为环氧树脂浇注绝缘的三相干式电力变压器的结构图。图图4-8 环氧树脂浇注绝缘的三环氧树脂浇注绝缘的三相干式电力变压器相干式电力变压器1高压出线套管和接线端子高压出线套管和接线端子 2吊环吊环 3上夹件上夹件 4低压低压出线接线端子出线

33、接线端子 5铭牌铭牌6环氧树脂浇注绝缘绕组环氧树脂浇注绝缘绕组 7上下夹件拉杆上下夹件拉杆 8警示标警示标牌牌 9铁心铁心 10下夹件下夹件11小车小车 12三相高压绕组三相高压绕组间的连接导体间的连接导体 13高压分接高压分接头连接片头连接片 4.3.3 4.3.3 电力变压器的结构电力变压器的结构（1）结构特点：）结构特点：1）高低压绕组各自用环氧树脂浇注，并同轴套在铁心柱上；）高低压绕组各自用环氧树脂浇注，并同轴套在铁心柱上；2）高低压绕组间有冷却气道，使绕组散热；）高低压绕组间有冷却气道，使绕组散热；3）三相绕组间的连线也由环氧树脂浇注而成，使所有带电部分都不暴露在外。）三相绕组间的连

34、线也由环氧树脂浇注而成，使所有带电部分都不暴露在外。（2）容量）容量 30KVA到几千到几千KVA，最高可达上万，最高可达上万KVA。（3） 高压侧电压有高压侧电压有6、10、35KV；低压侧电压为低压侧电压为230/400V。注：我国生产的干式变压器有注：我国生产的干式变压器有SC系列和系列和SG系列等。系列等。4.3.4 三相电力变压器的联结组别三相电力变压器的联结组别 电力变压器的联结组别定义：电力变压器的联结组别定义： 变压器一、二次绕组采用的联结方式的变压器一、二次绕组采用的联结方式的类型及相应的一、二次侧对应线电压的相位关系。类型及相应的一、二次侧对应线电压的相位关系。常用的联结组

35、别：常用的联结组别： Yyn0、Dyn11、Yzn11、Yd11、YNd11 。 4.3.3 4.3.3 电力变压器的结构电力变压器的结构 4.3.4 4.3.4 三相电力变压器的联结组别三相电力变压器的联结组别 1. 配电变压器的联结组别配电变压器的联结组别（1）Yyn0联结组别的示意图如图联结组别的示意图如图4-9所示所示 图图4-9 变压器变压器Yyn0联联结组别结组别a) 一、二次绕组接线一、二次绕组接线 b) 一、二次电压相量一、二次电压相量 c) 钟表表示钟表表示一次线电压和对应二一次线电压和对应二次线电压的相位关系次线电压的相位关系如同时钟在零点（如同时钟在零点（12点）时时针与

36、分针的点）时时针与分针的位置一样。（图中一、位置一样。（图中一、二次绕组上标二次绕组上标 “”的的端子为对应端子为对应“同名同名端端”，即，即“同极性同极性端端”）Yyn0联结组别的一次绕组采用星形联结，二次绕组为带中性线的星形联联结组别的一次绕组采用星形联结，二次绕组为带中性线的星形联结结1）特点）特点 线路中可能有的线路中可能有的3n(n=1、2、3)次谐波电流会注入公共的高次谐波电流会注入公共的高压电网中压电网中中性线的电流规定不能超过相线电流的中性线的电流规定不能超过相线电流的25变压器一次绕组的绝缘强度要求较低（与变压器一次绕组的绝缘强度要求较低（与Dyn11比较），因而造价比比较）

37、，因而造价比Dyn11型的稍低。型的稍低。2）使用）使用 负荷严重不平衡或负荷严重不平衡或3n次谐波比较突出的场合不宜采用这种联次谐波比较突出的场合不宜采用这种联结结在在TN和和TT系统中由单相不平衡电流引起的中性线电流不超过二次绕组系统中由单相不平衡电流引起的中性线电流不超过二次绕组额定电流的额定电流的25%、且任一相的电流在满载都不超过额定电流时可选用、且任一相的电流在满载都不超过额定电流时可选用 4.3.4 4.3.4 三相电力变压器的联结组别三相电力变压器的联结组别（2）Dyn11联结组别的示意图如图联结组别的示意图如图4-10所示，其一次线电压和对应二次线电压所示，其一次线电压和对应

38、二次线电压的相位关系如同时钟在的相位关系如同时钟在11点时时针与分针的位置一样。点时时针与分针的位置一样。 4.3.4 4.3.4 三相电力变压器的联结组别三相电力变压器的联结组别图图4-10变压器变压器Dyn11联结组联结组别别一、二次绕组接线一、二次绕组接线 b) 一、二次电一、二次电压相量压相量 c) 钟钟表表示表表示其一次绕组为三角形联结，二次绕组为带中性线的星形联结其一次绕组为三角形联结，二次绕组为带中性线的星形联结1）特点）特点 抑制高次谐波抑制高次谐波 3n次谐波电流在其三角形的一次绕组中形成次谐波电流在其三角形的一次绕组中形成环流，不致注入公共电网环流，不致注入公共电网承受单相

39、不平衡电流的能力远远大于承受单相不平衡电流的能力远远大于Yyn0联结组别的变压器联结组别的变压器 按规按规定，中性线电流容许达到相电流的定，中性线电流容许达到相电流的75%2）使用）使用 对于现代供电系统中单相负荷急剧增加的情况，尤其在对于现代供电系统中单相负荷急剧增加的情况，尤其在TN和和TT系统中，系统中，Dyn11联结的变压器得到大力的推广和应用。联结的变压器得到大力的推广和应用。 4.3.4 4.3.4 三相电力变压器的联结组别三相电力变压器的联结组别图图4-11 变压器变压器Yzn11联联结组别结组别a) 一、二次绕组接线一、二次绕组接线 b) 一、二次电压相量一、二次电压相量2防雷

40、变压器的联结组别防雷变压器的联结组别防雷变压器通常采用防雷变压器通常采用Yzn11联结组别，如图联结组别，如图4-11所示。所示。 4.3.4 4.3.4 三相电力变压器的联结组别三相电力变压器的联结组别其一次绕组采用星形联结，二次绕组分成两个匝数相同的绕组，采用曲折形其一次绕组采用星形联结，二次绕组分成两个匝数相同的绕组，采用曲折形（Z）联结，）联结，特点特点有利于防雷有利于防雷 在同一铁心柱上的两半个绕组的电流正好相反，使磁动势在同一铁心柱上的两半个绕组的电流正好相反，使磁动势相互抵消。因此如果雷电过电压沿二次侧线路侵入时，此过电压不会感应到相互抵消。因此如果雷电过电压沿二次侧线路侵入时，

41、此过电压不会感应到一次侧线路上；反之，如雷电过电压沿二次侧线路侵入，二次侧也不会出现一次侧线路上；反之，如雷电过电压沿二次侧线路侵入，二次侧也不会出现过电压。过电压。变压器二次绕组的用材量比变压器二次绕组的用材量比Yyn0型的增加型的增加15%以上。以上。4.3.5 三相电力变压器的铭牌及主要技术数据三相电力变压器的铭牌及主要技术数据电力变压器全型号的表示和含义如下：电力变压器全型号的表示和含义如下： 4.3.4 4.3.4 三相电力变压器的联结组别三相电力变压器的联结组别（1）额定电压）额定电压 U1N（线电压）（线电压） 一次侧的额定电压一次侧的额定电压U2N（线电压）（线电压） 二次侧的

42、额定电压二次侧的额定电压用用KV表示，低压也可用表示，低压也可用V表示。表示。（2）额定电流）额定电流 指变压器在容许温升下一、二次绕组长期工作所容许通指变压器在容许温升下一、二次绕组长期工作所容许通过的最大电流，分别用过的最大电流，分别用I1N （线电流）（线电流） 一次侧额定电流一次侧额定电流I2N（线电流）（线电流） 二次侧额定电流二次侧额定电流单位是单位是A（3）额定容量）额定容量 变压器在规定的环境条件下（最高气温为变压器在规定的环境条件下（最高气温为+40），室），室外安装时，在规定的使用年限（一般以外安装时，在规定的使用年限（一般以20年计）内能连续输出的最大视年计）内能连续输出

43、的最大视在功率，通常用在功率，通常用KVA作单位。作单位。油浸式变压器顶层油温的温升，规定不得超过周围气温的油浸式变压器顶层油温的温升，规定不得超过周围气温的55，按规定，按规定的工作环境最高温度为的工作环境最高温度为+40计，则变压器顶层油温不得超过计，则变压器顶层油温不得超过+95。 4.3.4 4.3.4 三相电力变压器的联结组别三相电力变压器的联结组别4.3.6 4.3.6 电力变压器的并列运行条件电力变压器的并列运行条件1. 定义定义 两台及以上的变压器一、二次绕组的接线端分别并联连接投入运行，两台及以上的变压器一、二次绕组的接线端分别并联连接投入运行，即为变压器的并列运行。即为变压

44、器的并列运行。2. 条件条件（1）所有并列变压器的电压比必须相同，）所有并列变压器的电压比必须相同， 即即U1NU2N，容许差值不得超过，容许差值不得超过5。原因原因 二次电压较高的绕组将向二次电压较低的绕组供给电流，这一二次绕二次电压较高的绕组将向二次电压较低的绕组供给电流，这一二次绕组内的环流引起电能损耗，导致绕组过热甚至烧毁。组内的环流引起电能损耗，导致绕组过热甚至烧毁。（2）并列变压器的联结组别必须相同）并列变压器的联结组别必须相同 就是一次电压和二次电压的相序和相就是一次电压和二次电压的相序和相位应分别对应相同。位应分别对应相同。理由：如图理由：如图4-12所示是一台所示是一台Yyn

45、0联结和一台联结和一台Dyn11联结的变压器的相量图，联结的变压器的相量图，它们的二次电压出现它们的二次电压出现30的相位差，这一的相位差，这一U将在两台变压器的二次侧产生一将在两台变压器的二次侧产生一个很大的环流，可能导致变压器绕组烧坏。个很大的环流，可能导致变压器绕组烧坏。 图图4-12 Yyn0联结和联结和Dyn11联结的变压器并列运行时联结的变压器并列运行时的相量图的相量图4.3.6 4.3.6 电力变压器的并列运行条件电力变压器的并列运行条件（3）并列变压器的短路电压（阻抗电）并列变压器的短路电压（阻抗电压）须相等或接近相等，容许差值不得压）须相等或接近相等，容许差值不得超过超过10

46、%。原因：原因： 并列运行的变压器的实际负载并列运行的变压器的实际负载分配和它们的阻抗电压值成反比，如果分配和它们的阻抗电压值成反比，如果阻抗电压相差过大，可能导致阻抗电压阻抗电压相差过大，可能导致阻抗电压小的变压器发生过负荷现象。小的变压器发生过负荷现象。（4）并列变压器的容量应尽量相同或）并列变压器的容量应尽量相同或相近，其最大容量和最小容量之比不易相近，其最大容量和最小容量之比不易超过超过31。理由：理由： 如果容量相差悬殊，造成运行如果容量相差悬殊，造成运行的不方便。当并列变压器的性能不同时，的不方便。当并列变压器的性能不同时，可能导致变压器间的环流增加，还很容可能导致变压器间的环流增

47、加，还很容易造成小容量的变压器发生过负荷情况。易造成小容量的变压器发生过负荷情况。4.4 4.4 互感器互感器1互感器互感器电流互感器和电压互感器的统称，又称仪用变压器或测量电流互感器和电压互感器的统称，又称仪用变压器或测量互感器。互感器。2作用：根据变压器的变压、变流原理将一次电量（电压、电流）转作用：根据变压器的变压、变流原理将一次电量（电压、电流）转变为同类型的二次电量，该二次电量可作为二次回路中测量仪表、保变为同类型的二次电量，该二次电量可作为二次回路中测量仪表、保护继电器等设备的电源或信号源护继电器等设备的电源或信号源3主要功能：主要功能：（1）变换功能）变换功能 将一次回路的大电压

48、和大电流变换成适合仪表、继电器工作的小电压将一次回路的大电压和大电流变换成适合仪表、继电器工作的小电压和小电流。和小电流。（2）隔离和保护功能）隔离和保护功能 作为一、二次电路之间的中间元件，不仅使仪表、继电器等二次设备作为一、二次电路之间的中间元件，不仅使仪表、继电器等二次设备与一次主电路隔离，提高了电路工作的安全性和可靠性，而且有利于与一次主电路隔离，提高了电路工作的安全性和可靠性，而且有利于人身安全。人身安全。 （3）扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围）扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围 通过改变互感器的变比，可以反应任意大小的主回路电压和电流值，通过改变互感器的变比，可以反应任意大

49、小的主回路电压和电流值，便于二次设备制造规格统一和批量生产。互感器的二次侧的电流或电便于二次设备制造规格统一和批量生产。互感器的二次侧的电流或电压额定值统一规定为压额定值统一规定为5A（1A）及）及 100V。 4.4.1 4.4.1 电流互感器电流互感器简称简称CT，文字符号，文字符号TA，是变换电流的设备。，是变换电流的设备。1基本原理基本原理电流互感器的基本结构和原理如图电流互感器的基本结构和原理如图4-13所示，所示，（2）结构特点：）结构特点： 1.一次绕组匝数少，二次绕组匝数多一次绕组匝数少，二次绕组匝数多 2.一次绕组导体较粗，二次绕组导体细一次绕组导体较粗，二次绕组导体细 3.

50、一次绕组串接在一次电路中，二次绕组与仪表、继电器电流线圈串联，一次绕组串接在一次电路中，二次绕组与仪表、继电器电流线圈串联，形成闭合回路。由于这些电流线圈阻抗很小，工作时电流互感器的二次形成闭合回路。由于这些电流线圈阻抗很小，工作时电流互感器的二次回路接近短路状态。回路接近短路状态。（3）电流互感器的变流比用）电流互感器的变流比用Ki表示表示4.4.1 4.4.1 电流互感器电流互感器（1）组成：一次绕组、铁心、二次绕组）组成：一次绕组、铁心、二次绕组1221NNIIKNNi（4-1） 式中，式中，I1N 一次侧额定电流值；一次侧额定电流值；I2N 二次侧额定电流值；二次侧额定电流值；N1 一

51、一次绕组匝数；次绕组匝数；N2 二次绕组匝数；变流比二次绕组匝数；变流比Ki一般表示成如一般表示成如1005A的的形式。形式。4.4.1 4.4.1 电流互感器电流互感器2 2结线方案结线方案电流互感器在三相电路中的常用四种结线方案如图电流互感器在三相电路中的常用四种结线方案如图414 414 所示：所示：一相式结线一相式结线 如图如图4-14a4-14a所示所示图图4-14a一相式结线一相式结线1）说明）说明 互感器通常接在互感器通常接在B相，电流互感器二相，电流互感器二次线圈中流过的是对次线圈中流过的是对应相一次电流的二次应相一次电流的二次电流值，反应的是该电流值，反应的是该相的电流。相的

52、电流。2）应用）应用 通常用于三相负通常用于三相负荷平衡的系统中，供荷平衡的系统中，供测量电流或过负荷保测量电流或过负荷保护装置用。护装置用。（2）两相）两相V形结线形结线 如图如图4-14b所示所示图图4-14b两相两相V形结线形结线 图图4-15 两相两相V形接线的电流互感器一、二形接线的电流互感器一、二次侧的电流相量图次侧的电流相量图4.4.1 4.4.1 电流互感器电流互感器1）说明）说明 这种结线也叫两相不完全星形结线，电流互感器通常接在这种结线也叫两相不完全星形结线，电流互感器通常接在A、C相上，由相量图相上，由相量图4-15可知，公共线上的电流为可知，公共线上的电流为+， 反应的

53、正是未接互反应的正是未接互感器的那一相的电流。感器的那一相的电流。2）应用）应用 在中性点不接地的三相三线制系统中，用于测量三相电流、电能在中性点不接地的三相三线制系统中，用于测量三相电流、电能及作过电流继电保护之用及作过电流继电保护之用称称“两相两继电器式结线两相两继电器式结线”。（3）两相电流差式结线）两相电流差式结线 如图如图4-14c所示所示图图 414 c两相电流差式结线两相电流差式结线4.4.1 4.4.1 电流互感器电流互感器1）说明）说明 又叫两相一继电器式结线，又叫两相一继电器式结线，流过电流继电器线圈的电流为，由流过电流继电器线圈的电流为，由相量图相量图4-16可知其量值是

54、相电流的倍。可知其量值是相电流的倍。2）应用）应用 适用于中性点不接地的三相适用于中性点不接地的三相三线制系统中，作过电流继电保护之三线制系统中，作过电流继电保护之用。用。三相星形结线三相星形结线 如图如图4-14d所示所示4.4.1 4.4.1 电流互感器电流互感器1）说明）说明 这种结线中的三个这种结线中的三个电流线圈正好反映了各电流线圈正好反映了各相电流，相电流，2）应用）应用 被广泛用于三相负被广泛用于三相负荷不平衡的三相四线制荷不平衡的三相四线制系统中，也用在负荷可系统中，也用在负荷可能不平衡的三相三线制能不平衡的三相三线制系统中作三相电流、电系统中作三相电流、电能测量及过电流继电保

55、能测量及过电流继电保护之用。护之用。图图4-14d三相星形结线三相星形结线3电流互感器类型和型号电流互感器类型和型号（1） 电流互感器的类型电流互感器的类型1）按一次电压分）按一次电压分 高压高压低压低压2）按一次绕组匝数分）按一次绕组匝数分 单匝单匝 (包括母线式、芯柱式、套管式包括母线式、芯柱式、套管式)多匝式多匝式(包括线圈式、线环式、串级式包括线圈式、线环式、串级式)。3）按用途分）按用途分 测量用测量用保护用保护用4）按准确度级分）按准确度级分 测量用电流互感器有测量用电流互感器有0.1，0.2，0.5，1，3，5等级，等级，保护用电流互感器一般为保护用电流互感器一般为5P和和10P

56、两级。两级。5）按绝缘介质类型分）按绝缘介质类型分 油浸式、环氧树脂浇注式、干式、油浸式、环氧树脂浇注式、干式、SF6气体绝气体绝缘等；缘等；6）按铁心分）按铁心分 同一铁心和分开（两个）铁心两种。同一铁心和分开（两个）铁心两种。说明说明 高压电流互感器通常有两个不同准确度级的铁心和二次绕组，分高压电流互感器通常有两个不同准确度级的铁心和二次绕组，分别接测量仪表和继电器。测量用的电流互感器铁心在一次电路短路时别接测量仪表和继电器。测量用的电流互感器铁心在一次电路短路时易于饱和，以限制二次电流的增长倍数，保护仪表。保护用的电流互易于饱和，以限制二次电流的增长倍数，保护仪表。保护用的电流互感器铁心

57、在一次电路短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增感器铁心在一次电路短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增长，以保证保护灵敏度的要求。长，以保证保护灵敏度的要求。4.4.1 4.4.1 电流互感器电流互感器LQZ-10型电流互感器的外形图（图型电流互感器的外形图（图4-17）户内线圈式环氧树脂浇注绝缘加户内线圈式环氧树脂浇注绝缘加强型电流互感器。强型电流互感器。LQZ-10用于用于10KV高压开关柜中，有两个铁心和两个二次绕组，分别为高压开关柜中，有两个铁心和两个二次绕组，分别为0.5级级和和3级，级，0.5级用于测量，级用于测量，3级用于继电保护。级用于继电保护。4.4.1 4.4.1

58、 电流互感器电流互感器图图4-17 LQZ-10型电流互感型电流互感器器1一次接线端一次接线端 2一次绕一次绕组组 3二次接线端二次接线端 4铁心铁心 5二次绕组二次绕组 6警示牌警示牌LMZJl-0.5型电流互感器的外形图（图型电流互感器的外形图（图4-18）户内母线式环氧树脂浇注绝缘户内母线式环氧树脂浇注绝缘加大容量的电流互感器加大容量的电流互感器LMZJl-0.5用于低压配电屏和其他低压电路中，本身无一次绕组，穿过其铁心用于低压配电屏和其他低压电路中，本身无一次绕组，穿过其铁心的母线就是其一次绕组。的母线就是其一次绕组。4.4.1 4.4.1 电流互感器电流互感器图图4-18 LMZJ1

59、-0.5型电流型电流互感器互感器1铭牌铭牌 2二次母线穿孔二次母线穿孔 3铁心铁心 4安装板安装板 5二次接线端二次接线端（2） 电流互感器的型号及表示电流互感器的型号及表示注：注：结构形式的字母含义结构形式的字母含义R套管式套管式 Z支柱式支柱式 Q线圈式线圈式 F贯穿式（复匝）贯穿式（复匝） D贯穿式（单匝）贯穿式（单匝） M母线式母线式 K开合式开合式 V倒立式倒立式 A链式链式线圈外绝缘介质的字母含义线圈外绝缘介质的字母含义J变压器油不表示变压器油不表示 G空气（干式）空气（干式） C瓷（主绝缘）瓷（主绝缘） Q气体气体 Z浇浇注成型固体注成型固体 K绝缘壳绝缘壳4.4.1 4.4.1

60、 电流互感器电流互感器4电流互感器的使用注意事项电流互感器的使用注意事项（1）电流互感器在工作时二次侧不得开路。）电流互感器在工作时二次侧不得开路。安装时，二次结线必须可靠、牢固，决不允许在二次回路中接入开关或熔安装时，二次结线必须可靠、牢固，决不允许在二次回路中接入开关或熔断器。断器。原因原因 如果开路，二次侧可能会感应出危险的高电压，危及人身和设备安全。如果开路，二次侧可能会感应出危险的高电压，危及人身和设备安全。互感器铁心会由于磁通剧增而过热，产生剩磁，导致互感器准确度的降低。互感器铁心会由于磁通剧增而过热，产生剩磁，导致互感器准确度的降低。（2）电流互感器二次侧有一端必须接地。）电流互