第5章电气设备及选择

1、工工厂厂供供电电总课时：总课时：60学时学时供供电教研电教研室室第第5章章 电气设备及其选择电气设备及其选择电弧的产生与熄灭电弧的产生与熄灭高压一次设备高压一次设备低压一次设备低压一次设备 123互感器互感器4高、低压成套配电装置高、低压成套配电装置电力变压器选择电力变压器选择电气设备的选择与校验电气设备的选择与校验567导线、电缆截面积的选择与校验导线、电缆截面积的选择与校验8供供电教研电教研室室5.1 电弧的产生与熄灭电弧的产生与熄灭本节主要内容：本节主要内容：电弧的特点与形成过程；电弧的特点与形成过程；电弧熄灭原理与方法。电弧熄灭原理与方法。供供电教研电教研室室一、开关电器的灭弧原理一、

2、开关电器的灭弧原理 （一）电弧现象（一）电弧现象 1) 电弧电弧：是一种气体游离放电现象。是一种气体游离放电现象。 2) 产生电弧的条件产生电弧的条件：用开关电器开断电源电压大于用开关电器开断电源电压大于10 20 V，电流大于，电流大于80 100mA的电路时，就会发生电弧。的电路时，就会发生电弧。 3) 电弧的特点电弧的特点：能量集中，温度很高，亮度很强；电弧是能量集中，温度很高，亮度很强；电弧是良导体。良导体。 4) 电弧的利用电弧的利用：电弧在工业上有很多有益的应用，例如，电弧在工业上有很多有益的应用，例如，利用其高温的电弧焊接机，电弧炼钢炉等。利用其高温的电弧焊接机，电弧炼钢炉等。

3、5) 电弧的危害电弧的危害：在开关电器中，电弧是有害的，要求尽快在开关电器中，电弧是有害的，要求尽快地熄灭，否则会烧坏开关触头，误拉隔离开关会造成相间短路地熄灭，否则会烧坏开关触头，误拉隔离开关会造成相间短路和人身伤亡。和人身伤亡。 5.1 电弧的产生与熄灭电弧的产生与熄灭供供电教研电教研室室 6) 特征特征： 气体导电（轻、易变形）；气体导电（轻、易变形）； 电弧的能量集中，温度很高，亮度很强电弧的能量集中，温度很高，亮度很强例：例：10kvQF断开断开20kA的电流，电弧功率达到的电流，电弧功率达到 1万万kw以上以上 电弧由阴极区，阳极区和弧柱区组成。电弧由阴极区，阳极区和弧柱区组成。

4、弧柱处温度最高，可达弧柱处温度最高，可达67k0C到到1万度以上在弧柱周围万度以上在弧柱周围温度较低，亮度明显减弱的部分叫温度较低，亮度明显减弱的部分叫弧焰，电流几乎都从弧弧焰，电流几乎都从弧柱内部流过。柱内部流过。弧 柱阳 极 区阴 极 区供供电教研电教研室室 电弧的气体放电是自持放电，维持电弧燃烧的电压很低。电弧的气体放电是自持放电，维持电弧燃烧的电压很低。在大气中，在大气中，1cm长的直流电弧的弧柱电压仅长的直流电弧的弧柱电压仅1530v，在变压，在变压器油中器油中1cm长的直流电弧的弧柱电压仅长的直流电弧的弧柱电压仅100220v。 电弧是一束游离的气体，质量极轻，极易变形。电弧是一束

5、游离的气体，质量极轻，极易变形。 电弧在气体或液体的流动作用下或电动力作用下，能迅电弧在气体或液体的流动作用下或电动力作用下，能迅速移动、伸长或弯曲。速移动、伸长或弯曲。（二）电弧的产生与熄灭（二）电弧的产生与熄灭 游游 离离中性质点分解成自由电子和正离子中性质点分解成自由电子和正离子。去游离去游离电子和正离子相互吸引还原为中性质点电子和正离子相互吸引还原为中性质点。供供电教研电教研室室1. 电弧的产生电弧的产生 1）强电场发射强电场发射：E=U / s 大于大于3106 V/m时，金属触头阴时，金属触头阴极表面就会发射自由电子极表面就会发射自由电子。 2）热电子发射热电子发射：在开关分闸时，

6、动静触头之间的接触压在开关分闸时，动静触头之间的接触压力和接触面积减小，接触电阻增大，接触表面发热严重，产生力和接触面积减小，接触电阻增大，接触表面发热严重，产生局部高温，阴极金属材料中的电子获得动能而逸出成为自由电局部高温，阴极金属材料中的电子获得动能而逸出成为自由电子。子。 供供电教研电教研室室 3）加速运动加速运动：自由电子，在强电场的作用下，向阳极作自由电子，在强电场的作用下，向阳极作加速运动。加速运动。 4）碰撞游离碰撞游离：加速运动获得动能的自由电子在运动中与加速运动获得动能的自由电子在运动中与中性质点发生碰撞，中性质点中的电子获得能量产生跃迁，跳中性质点发生碰撞，中性质点中的电子

7、获得能量产生跃迁，跳到能级更高的轨道上，如果获得的能量足够大，自由电子就能到能级更高的轨道上，如果获得的能量足够大，自由电子就能脱离原子核的束缚，游离成自由电子和正离子。脱离原子核的束缚，游离成自由电子和正离子。 5）雪崩雪崩：游离的结果导致触头间自由电子数量剧增游离的结果导致触头间自由电子数量剧增 。 6）介质击穿产生电弧介质击穿产生电弧：剧增的电子剧增的电子形成电流，介质被击形成电流，介质被击穿而产生电弧。穿而产生电弧。电弧形成小结电弧形成小结自由电子的来源自由电子的来源 (即游离方式即游离方式) 电极发射大量自由电子：热电子电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射强电场发射 弧柱区的气体

8、游离：碰撞游离弧柱区的气体游离：碰撞游离+热游离热游离供供电教研电教研室室电弧的形成电弧的形成其中：阴极发射（起因）其中：阴极发射（起因）碰撞游离（重要因素）碰撞游离（重要因素）击穿（量变到质击穿（量变到质变）变）热游离（主要因素）热游离（主要因素）维持发展维持发展热电子、强电场发射阴极发射 2电弧的维持与发展电弧的维持与发展 1）由于电弧的）由于电弧的 r 小，电弧形成后，触头间的电压和电场强小，电弧形成后，触头间的电压和电场强度很低，强电场发射停止。度很低，强电场发射停止。 2）由于电弧在燃烧过程中温度很高，可达到几千度甚至）由于电弧在燃烧过程中温度很高，可达到几千度甚至上万度，阴极表面继

9、续进行热电子发射。上万度，阴极表面继续进行热电子发射。电弧热游离温度磁撞游离加速 3）另一方面介质的分子和原子在高温下将产生强烈的）另一方面介质的分子和原子在高温下将产生强烈的分子热运动，获得动能的中性质点之间不断地发生碰撞，游分子热运动，获得动能的中性质点之间不断地发生碰撞，游离成自由电子和正离子，此即所谓热游离。离成自由电子和正离子，此即所谓热游离。 4）热发射和热游离给弧隙提供了大量的自由电子，电）热发射和热游离给弧隙提供了大量的自由电子，电流继续流过，电弧的燃烧得以维持。流继续流过，电弧的燃烧得以维持。 供供电教研电教研室室3电弧的熄灭电弧的熄灭 1）复合去游离：复合去游离：正离子和负

10、离子相互吸引而中和成为中正离子和负离子相互吸引而中和成为中性质点的过程。性质点的过程。自由电子的自由电子的 v 远大于正离子，它们直接复合的远大于正离子，它们直接复合的可能性很小，往往是自由电子先附着在中性质点上，形成负离可能性很小，往往是自由电子先附着在中性质点上，形成负离子，运动速度大大减慢，此时正离子和负离子更容易复合。子，运动速度大大减慢，此时正离子和负离子更容易复合。 2）扩散去游离：扩散去游离：自由电子和正离子逸出电弧而进入周围自由电子和正离子逸出电弧而进入周围介质中，被周围介质冷却而复合的过程。介质中，被周围介质冷却而复合的过程。 由于电弧内外的由于电弧内外的电荷浓度电荷浓度及及

11、温差温差的不同，自由电子和正离的不同，自由电子和正离子将向浓度和温度都低的周围介质中扩散，在低温处，电子和子将向浓度和温度都低的周围介质中扩散，在低温处，电子和离子的离子的v减慢而复合成为中性质点。减慢而复合成为中性质点。供供电教研电教研室室 影响游离和去游离的因素影响游离和去游离的因素电弧温度：热游离Q 速度复合加强Q 使温度降低的方法有：吹弧、拉长电弧、或与冷却介质表面接触。 电场强度：E 运动速度复合 Q热游离气体介质的压力：F自由行程缩短离子浓度复合 真空数目少磁撞游离扩散介质特性：包括气体的介电强度、导热系数、热容量、电负荷电极材料：铜、银、铜钨、银钨合金n具有熔点高、导热能力强、热

12、容量大的特点，可减少热电子发射和弧柱中的金属蒸具有熔点高、导热能力强、热容量大的特点，可减少热电子发射和弧柱中的金属蒸气。气。供供电教研电教研室室 游离作用等于去游离作用，新增加的带电质点数量与中和游离作用等于去游离作用，新增加的带电质点数量与中和的数量相等，电弧稳定燃烧。的数量相等，电弧稳定燃烧。 游离作用大于去游离作用，电弧燃烧加剧。游离作用大于去游离作用，电弧燃烧加剧。 游离作用小于去游离作用，则电弧中的带电质点数量减少，游离作用小于去游离作用，则电弧中的带电质点数量减少，最终导致电弧熄灭。最终导致电弧熄灭。 3）电弧的熄灭：电弧的熄灭：电弧的燃烧是由游离过程维持的，但在电弧的燃烧是由游

13、离过程维持的，但在电弧中同时还进行着相反的使带电质点数量减少的去游离过程。电弧中同时还进行着相反的使带电质点数量减少的去游离过程。 二、二、 交流电弧的特性交流电弧的特性 1 1）电弧电流交变，每半个周期过零一次，此时电弧因失去）电弧电流交变，每半个周期过零一次，此时电弧因失去能量而自然熄灭。能量而自然熄灭。供供电教研电教研室室 2 2）由于）由于热惯性热惯性，弧柱温度的变化滞后于快速变化的电流，弧柱温度的变化滞后于快速变化的电流，所以交流电弧的伏安特性是动态的，如图所以交流电弧的伏安特性是动态的，如图2-32-3所示。在电流增所示。在电流增大时，温度来不及增高，弧隙电阻来不及减小；在电流减小

14、时，大时，温度来不及增高，弧隙电阻来不及减小；在电流减小时，温度来不及减小，弧隙电阻来不及增大。故图温度来不及减小，弧隙电阻来不及增大。故图2-3a2-3a中正方向电中正方向电流增大时的曲线在电流减小时的上方。流增大时的曲线在电流减小时的上方。 A点是电弧产生时的电压，称为燃弧电压。点是电弧产生时的电压，称为燃弧电压。 B点是电弧熄灭时的电压，称为熄弧电压。点是电弧熄灭时的电压，称为熄弧电压。 供供电教研电教研室室三、开关电器中常用的灭弧方法三、开关电器中常用的灭弧方法 速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法

15、、真空灭弧法、弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法、SF6SF6灭弧法。灭弧法。吹弧方式（吹弧方式（1 1电弧，电弧，2 2触头）触头） a)a)横吹横吹 b)b)纵吹纵吹 电动力吹弧电动力吹弧 磁力吹弧磁力吹弧 1 1磁吹线圈，磁吹线圈，2 2灭弧触头，灭弧触头，3 3电弧电弧 供供电教研电教研室室铁磁吸弧铁磁吸弧 1 1电弧，电弧，2 2钢片钢片 钢灭弧栅对电弧的作用钢灭弧栅对电弧的作用 1 1钢栅片，钢栅片，2 2电弧，电弧，3 3触头触头 绝缘灭弧栅对电弧的作用绝缘灭弧栅对电弧的作用 1 1绝缘栅片，绝缘栅片，2 2电弧，电弧，3 3触头触头 四、对电气触头的基本要求四、对电气

16、触头的基本要求1 1、满足正常负荷的、满足正常负荷的发热要求发热要求 2 2、具有足够的、具有足够的机械强度机械强度 3 3、具有足够的、具有足够的动稳定度和热稳定度动稳定度和热稳定度 4 4、具有足够的、具有足够的断流能力断流能力 供供电教研电教研室室5.2 高压一次设备高压一次设备本节主要内容：本节主要内容：各自的特点。各自的特点。高压一次设备类型；高压一次设备类型；供供电教研电教研室室一次电路一次电路： （主电路、主接线、主回路）（主电路、主接线、主回路） 变配电所中承担输送和分配电能任务的电路。变配电所中承担输送和分配电能任务的电路。 一次设备一次设备：一次电路中所有的设备称一次设备。

17、：一次电路中所有的设备称一次设备。 一次设备分类：一次设备分类： (1)(1)变换设备变换设备 其功能是按电力系统运行的要求改变电压或电流、频率等，例如其功能是按电力系统运行的要求改变电压或电流、频率等，例如电电力变压器、电压互感器、电流互感器、变频机力变压器、电压互感器、电流互感器、变频机等。等。 (2)(2)控制设备控制设备 其功能是按电力系统运行的要求来控制一次电路的通、断，例如其功能是按电力系统运行的要求来控制一次电路的通、断，例如各各种高低压开关设备种高低压开关设备。 (3)(3)保护设备保护设备 其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压等的保护，例如其功能是用来对电力系统进行过电流

18、和过电压等的保护，例如熔断熔断器和避雷器等器和避雷器等。(4)(4)补偿设备补偿设备 其功能是用来补偿电力系统中的无功功率，提高系统的功率因数，其功能是用来补偿电力系统中的无功功率，提高系统的功率因数，例如例如并联电容器等并联电容器等。 (5)(5)成套设备成套设备 它是按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及控制、指示、监它是按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及控制、指示、监测和保护一次设备的二次设备组合为一体的电气装置，例如测和保护一次设备的二次设备组合为一体的电气装置，例如高压开关柜、低压配电高压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等屏、动力和照明配电箱等。 5.2 高压一次设备

19、高压一次设备供供电教研电教研室室一、高压熔断器一、高压熔断器( (fusefuse，文字符号为，文字符号为FUFU) ) 在电路在电路电流超过规定值并经过一定时间电流超过规定值并经过一定时间后，使后，使熔体熔体熔化而分断电流熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器。熔断器的、断开电路的一种保护电器。熔断器的功能主要是对电路及设备进行功能主要是对电路及设备进行短路短路保护，有的熔断器还保护，有的熔断器还具有过负荷保护的功能。具有过负荷保护的功能。 高压熔断器全型号的表示和含义如下：高压熔断器全型号的表示和含义如下： （本节介绍一次电路中的高压熔断器、隔离开关、负荷开关、断路器及开关柜）（本节介绍一

20、次电路中的高压熔断器、隔离开关、负荷开关、断路器及开关柜）供供电教研电教研室室1 1、RN1RN1和和RN2RN2型户内高压管式熔断器（限流式）型户内高压管式熔断器（限流式） RN1RN1型：主要用于型：主要用于高压电路和设备高压电路和设备的短路保护（的短路保护（额定电流可达额定电流可达100A100A）RN2RN2型：高压型：高压电压互感器电压互感器一次侧短路保护一次侧短路保护 （额定电流一般为额定电流一般为0.5A0.5A） RN1RN1、RN2RN2型高压熔断器型高压熔断器安装图安装图 l l瓷熔管，瓷熔管，2 2金属管帽，金属管帽，3 3弹性触座，弹性触座，4 4熔断指示器，熔断指示器

21、，5 5接线端子，接线端子，6 6支柱支柱瓷瓶，瓷瓶，7 7底座底座 RN1RN1、RN2RN2型熔断器的熔管型熔断器的熔管剖面示意图剖面示意图 1 1管帽，管帽，2 2瓷管，瓷管，3 3工作熔体，工作熔体，4 4指示熔体，指示熔体，5 5锡球，锡球，6 6石英砂填料，石英砂填料，7 7熔断指示器熔断指示器( (虚线表示熔断指示器在虚线表示熔断指示器在熔体熔断时弹出熔体熔断时弹出) ) 供供电教研电教研室室2 2、RW4RW4和和RW10RW10（F F）型户外高压跌开式熔断器）型户外高压跌开式熔断器 既可作既可作610KV610KV线路和设备的短路保护，又可在一定线路和设备的短路保护，又可在

22、一定条件下，用高压绝缘钩棒操作熔管的分合，起高压隔离开条件下，用高压绝缘钩棒操作熔管的分合，起高压隔离开关的作用。关的作用。 RW410(G)RW410(G)型跌开式熔断器型跌开式熔断器 1 1上接线端子，上接线端子，2 2上静触头，上静触头，3 3上动触头，上动触头，4 4管帽，管帽，5 5操作操作环，环，6 6熔管熔管( (内套纤维质消弧内套纤维质消弧管管) )，7 7铜熔丝，铜熔丝，8 8下动触头，下动触头，9 9下静触头，下静触头，1010下接线端子，下接线端子，1111绝缘瓷瓶，绝缘瓷瓶，1212固定安装板固定安装板 供供电教研电教研室室3 3、高压隔离开关（、高压隔离开关（QSQS

23、） 隔离高压电源隔离高压电源、保证设备和线路的安全检修。、保证设备和线路的安全检修。断开后有断开后有明显可见的断开间隙明显可见的断开间隙，没有专门的灭弧装置，没有专门的灭弧装置，不允许带负荷不允许带负荷操作操作，可以通断不超过，可以通断不超过2A2A的空载变压器、电容电流不超过的空载变压器、电容电流不超过5A5A的空载线路，与高压断路器配合使用。户内用的空载线路，与高压断路器配合使用。户内用CS6CS6型手动操型手动操作机构、户外多用绝缘钩棒手工操作。作机构、户外多用绝缘钩棒手工操作。 GN810GN810600600型高压隔离开关型高压隔离开关 1 1上接线端子，上接线端子，2 2静触头，静

24、触头，3 3闸刀，闸刀，4 4绝缘套管，绝缘套管，5 5下接线端子，下接线端子，6 6框架，框架，7 7转轴，转轴，8 8拐臂，拐臂，9 9升降瓷瓶，升降瓷瓶，1010支柱瓷瓶支柱瓷瓶 供供电教研电教研室室4 4、高压负荷开关（、高压负荷开关（QLQL） 具有简单的灭弧装置，具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能断开短路电流电流，不能断开短路电流，与高压熔断器配合使用。，与高压熔断器配合使用。 FN310RTFN310RT型高压负荷开关型高压负荷开关 1 1主轴，主轴，2 2上绝缘子兼气缸，上绝缘子兼气缸，3 3连杆，连杆，4 4下绝缘子，下绝缘

25、子，5 5框架，框架，6 RN16 RN1型高压熔断器，型高压熔断器，7 7下触座，下触座，8 8闸刀，闸刀，9 9弧动触头，弧动触头，1010绝缘喷嘴绝缘喷嘴( (内有弧静触头内有弧静触头) )，1111主静触头，主静触头，1212上触座，上触座，1313断路弹簧，断路弹簧，1414绝缘拉杆，绝缘拉杆，1515热脱扣器热脱扣器供供电教研电教研室室高压负荷开关的压气式灭弧装置工作示意图高压负荷开关的压气式灭弧装置工作示意图 1 1弧动触头，弧动触头，2 2绝缘喷嘴，绝缘喷嘴，3 3弧静触头，弧静触头，4 4接线端子，接线端子，5 5气缸，气缸，6 6活活塞，塞，7 7上绝缘子，上绝缘子，8 8

26、主静触头，主静触头，9 9电弧电弧供供电教研电教研室室5 5、高压断路器（、高压断路器（QFQF） 能通断负荷电流和能通断负荷电流和短路电流短路电流，并能在保护装置作用，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。下自动跳闸，切除短路故障。 SNl010SNl010型高压少油断路器型高压少油断路器 1 1铝帽，铝帽，2 2上接线端子，上接线端子，3 3油标，油标，4 4绝缘筒，绝缘筒，5 5下接线端子，下接线端子，6 6基座，基座，7 7主轴，主轴，8 8框架，框架，9 9断路弹簧断路弹簧 供供电教研电教研室室SNl010SNl010型高压少油断路器一相油箱内部结构型高压少油断路器一相油箱内部

27、结构 1 1铝帽，铝帽，2 2油气分离器，油气分离器，3 3上接线端子，上接线端子，4 4油标，油标，5 5插座式静触头，插座式静触头，6 6灭弧室，灭弧室，7 7动触头动触头( (导电杆导电杆) )，8 8中间滚动触头，中间滚动触头，9 9下接线端子，下接线端子，1010转轴，转轴，1111拐臂，拐臂，1212基座，基座，1313下支柱瓷瓶，下支柱瓷瓶，1414上支柱瓷瓶，上支柱瓷瓶，1515断路弹簧，断路弹簧，1616绝缘筒，绝缘筒，1717逆止阀，逆止阀，1818绝缘油绝缘油 供供电教研电教研室室SNIO10SNIO10型断路器灭弧室工作示意图型断路器灭弧室工作示意图 1 1静弧触头，静

28、弧触头，2 2吸弧铁片，吸弧铁片，3 3横吹灭弧沟，横吹灭弧沟，4 4纵吸油囊，纵吸油囊，5 5电弧，电弧，6 6动触头动触头 供供电教研电教研室室SF6断路器（一）特点（一）特点1.结构简单，体积小，质量轻；结构简单，体积小，质量轻；2.开断性能好，绝缘可靠；开断性能好，绝缘可靠；3.运行维护简单，噪音低，检运行维护简单，噪音低，检修周期长，可频繁操作。修周期长，可频繁操作。lw17a-126sf6户外高压断路器户外高压断路器LW31-252sf6户外高压户外高压断路器断路器供供电教研电教研室室（二）SF6气体1.特点：特点：无色、无臭、无毒、不可燃，化学性能稳定，具有优良无色、无臭、无毒、

29、不可燃，化学性能稳定，具有优良的灭弧和绝缘性能。的灭弧和绝缘性能。2.灭弧性能特别强的原因：灭弧性能特别强的原因：SF6气体分解时吸收热量多；气体分解时吸收热量多；SF6气体电弧电压较低，燃弧能量小；气体电弧电压较低，燃弧能量小；SF6气体负电性强气体负电性强（三）基本类型1.按灭弧方式分单压式和双压式；按灭弧方式分单压式和双压式；2.按总体结构分为落地箱式和支柱瓷瓶式按总体结构分为落地箱式和支柱瓷瓶式供供电教研电教研室室（四）灭弧原理 灭弧原理：主要利用了灭弧原理：主要利用了SF6气体吹弧。气体吹弧。（五）基本结构 一般来说一般来说,SF6断路器主要由三部分组成：三个垂直瓷断路器主要由三部分

30、组成：三个垂直瓷瓶单元，每一单元有一个气吹式灭弧室；弹簧操作机构及瓶单元，每一单元有一个气吹式灭弧室；弹簧操作机构及其单箱控制设备；一个支架及支持结构。每个灭弧室通过其单箱控制设备；一个支架及支持结构。每个灭弧室通过与三个灭弧室共连的管子填充与三个灭弧室共连的管子填充SF6气体。气体。（六）使用注意事项 SF6气体一旦泄漏，与周围介质生成氟化物有剧毒，气体一旦泄漏，与周围介质生成氟化物有剧毒，故须进行漏气监视和报警。故须进行漏气监视和报警。供供电教研电教研室室室内六氟化硫断路器内部动静触头室内六氟化硫断路器室内六氟化硫断路器内部动静触头内部动静触头供供电教研电教研室室SF6SF6断路器断路器灭

31、弧室结构示意图灭弧室结构示意图 1 1静触头静触头,2,2绝缘喷嘴绝缘喷嘴,3,3动触头动触头 4 4气缸气缸,5,5压气活塞压气活塞( (固定固定) )，6 6电弧电弧 供供电教研电教研室室真空断路器（一）特点（一）特点1.体积小，质量轻；体积小，质量轻；2.灭弧室机械强度比较差，不灭弧室机械强度比较差，不能承受较大冲击但不需检修；能承受较大冲击但不需检修；3.开断性能好，可连续操作。开断性能好，可连续操作。4.灭弧迅速，开断时间短。灭弧迅速，开断时间短。5.运行维护简单，噪音低，运运行维护简单，噪音低，运行费用低，无火灾和爆炸危行费用低，无火灾和爆炸危险。险。6.开断容量小，一般主要用于开

32、断容量小，一般主要用于35KV电压等级。电压等级。推车式真空断路器背面推车式真空断路器背面供供电教研电教研室室7. 用真空作绝缘用真空作绝缘和灭弧介质，动、和灭弧介质，动、静触头间的开距静触头间的开距小，熄弧时间很小，熄弧时间很短，介质绝短，介质绝 缘强缘强度恢复快，触头度恢复快，触头磨损小，基本免磨损小，基本免维护，适合于频维护，适合于频繁操作的埸所，繁操作的埸所，无火灾和爆炸危无火灾和爆炸危险且噪声低。但险且噪声低。但容易因截流而引容易因截流而引起过电压。起过电压。ZW1系列系列ZW6系列系列ZW7系列系列ZW8系列系列ZW10系列系列ZW32系列系列供供电教研电教研室室（二）基本原理真空

33、断路器即是利用真空断路器即是利用真空度真空度约为约为 10-4pa（运行中（运行中 10-2pa ）的高真空作为内绝缘和灭弧介质，此时其绝缘强度要高于的高真空作为内绝缘和灭弧介质，此时其绝缘强度要高于绝缘油、一个大气压的绝缘油、一个大气压的SF6和空气介质。和空气介质。真空度真空度-气体的绝对压力与大气压的差值，表示气体稀薄气体的绝对压力与大气压的差值，表示气体稀薄 的程度。的程度。（三）基本类型按布置方式分按布置方式分落地式落地式和和悬挂式悬挂式以及两种方式相结合的以及两种方式相结合的综合综合式式和和接地箱式接地箱式；供供电教研电教研室室（四）真空灭弧室结构 如图所示。真空断路器灭弧室由外壳

34、、波纹管、屏蔽罩如图所示。真空断路器灭弧室由外壳、波纹管、屏蔽罩和触头等组成。和触头等组成。真空断路器真空断路器的真空灭弧室结构的真空灭弧室结构 1 1静触头，静触头，2 2动触头，动触头，3 3屏蔽罩，屏蔽罩，4 4波纹管，波纹管，5 5与外壳封接的法兰盘，与外壳封接的法兰盘，6 6金属波纹管，金属波纹管，7 7玻壳玻壳 供供电教研电教研室室其中：其中：外壳：要求气密性好，有一定的机械强度，有良好的绝缘外壳：要求气密性好，有一定的机械强度，有良好的绝缘 性能。性能。 波纹管：既要保证灭弧室完全密封，又要在灭弧室外部操波纹管：既要保证灭弧室完全密封，又要在灭弧室外部操 动时使触头作分合运动。动

35、时使触头作分合运动。屏蔽罩：主要用来吸附触头上蒸发的金属蒸汽，防止绝缘外屏蔽罩：主要用来吸附触头上蒸发的金属蒸汽，防止绝缘外 壳因蒸汽的污染而引起绝缘强度降低和绝缘破坏，壳因蒸汽的污染而引起绝缘强度降低和绝缘破坏， 也可利用其较好的导热性，有利于灭弧。也可利用其较好的导热性，有利于灭弧。 其制作材料常用无氧铜、不锈钢、玻璃、铜。其制作材料常用无氧铜、不锈钢、玻璃、铜。触头：在目前真空灭弧室的触头系统中，都是采用对接式。触头：在目前真空灭弧室的触头系统中，都是采用对接式。供供电教研电教研室室（五）灭弧原理 在真空中，由于气体分子的自由行程较大，发生碰撞在真空中，由于气体分子的自由行程较大，发生碰

36、撞游离的几率很小。真空的绝缘强度较大气要高的多，游离的几率很小。真空的绝缘强度较大气要高的多，当开关分闸时产生电弧，触头表面在高温下挥发出金当开关分闸时产生电弧，触头表面在高温下挥发出金属蒸汽，由于金属触头的特殊结构，在电流通过时产属蒸汽，由于金属触头的特殊结构，在电流通过时产生磁场，电弧在此磁场力的作用下，沿触头表面切线生磁场，电弧在此磁场力的作用下，沿触头表面切线方向快速运动，在屏蔽罩上凝结部分金属蒸汽，电弧方向快速运动，在屏蔽罩上凝结部分金属蒸汽，电弧在自然过零时自然熄灭，触头间的介电强度迅速恢复。在自然过零时自然熄灭，触头间的介电强度迅速恢复。（六）真空断路器的操作过电压和抑制方法1.

37、主要形式主要形式截流过电压截流过电压-强制交流电流在自然过零前突然过零时强制交流电流在自然过零前突然过零时 （截流截流），由于电感的存在，因此产生过），由于电感的存在，因此产生过 电压。电压。供供电教研电教研室室室内六氟化硫断路器2.抑制方法抑制方法切断电容性负载时的过电压切断电容性负载时的过电压-主要由于熄弧后间隙发生重主要由于熄弧后间隙发生重 击穿而引起的过电压。击穿而引起的过电压。高频多次重燃过电压高频多次重燃过电压-主要因为断路器开断感性电流时，主要因为断路器开断感性电流时，当间隙被击穿后电弧重燃，由于电路参数的影响，击穿后当间隙被击穿后电弧重燃，由于电路参数的影响，击穿后电流中含有高

38、频分量，当高频分量幅值很大时，受其影响，电流中含有高频分量，当高频分量幅值很大时，受其影响，间隙被反复击穿，使负载侧电压不断升高，产生过电压。间隙被反复击穿，使负载侧电压不断升高，产生过电压。采用低电涌真空灭弧室；采用低电涌真空灭弧室；在负载端并联电容；在负载端并联电容；在负载端并联电阻和电容；在负载端并联电阻和电容；串联电感；串联电感；安装避雷器。安装避雷器。供供电教研电教研室室6 6、高压开关柜、高压开关柜 将一、二次设备组合在一起的高压成套配电装置。将一、二次设备组合在一起的高压成套配电装置。 类型：类型：固定式、手车式固定式、手车式（移开式）（移开式） 具有五防功能：具有五防功能：防止

39、误分、误合断路器防止误分、误合断路器 防止带负荷误拉、误合隔离开关防止带负荷误拉、误合隔离开关 防止带电误挂接地线防止带电误挂接地线 防止带接地线误合隔离开关防止带接地线误合隔离开关 防止人员误入带电间隔防止人员误入带电间隔供供电教研电教研室室GG1A(F)07SGG1A(F)07S型型高压开关柜高压开关柜( (断路断路器柜器柜) ) 1 1母线，母线，2 2母线侧隔离开关，母线侧隔离开关，3 3少油断路器少油断路器(QF)(QF)，4 4电流互感器电流互感器(TA)(TA)，5 5线路侧隔离开关线路侧隔离开关(QS)(QS)，6 6电缆头，电缆头， 7 7下检修门，下检修门，8 8端子箱门，

40、端子箱门，9 9操作板，操作板，1010断路器的手动操动机构，断路器的手动操动机构，1111隔离开关的操动机构手柄，隔离开关的操动机构手柄，1212仪表继电器屏，仪表继电器屏，1313上检修门，上检修门，1414、1515观察窗口观察窗口供供电教研电教研室室GCGC口口10(F)10(F)型高压开关柜型高压开关柜 1 1仪表屏，仪表屏，2 2手车室，手车室，3 3上触头上触头( (兼起隔离开关作用兼起隔离开关作用) )， 4 4下触头下触头( (兼起隔离开关作用兼起隔离开关作用) ) ，5 5断路器手车断路器手车供供电教研电教研室室7 7、高压一次设备的选择、高压一次设备的选择 电气设备名称电

41、压 kV电流 A 断流能力 kA或MVA短路电流校验 动稳定度 热稳定度高压熔断器高压隔离开关高压负荷开关高压断路器电流互感器电压互感器高压电容器 母 线 电 缆支柱绝缘子套管绝缘子选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开断电流(或功率)应不小于它可能开断的最大电流(或功率)按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流和短路发热假想时间校验注：表中注：表中表示必须校验，表示必须校验，表示不要校验。表示不要校验。供供电教研电教研室室5.3 低压一次设备低压一次设备供供电教研电教研室室 1000V1000V（或（或1200V1200V）

42、及以下的电气设备，本节介绍常用）及以下的电气设备，本节介绍常用的低压熔断器、低压开关和配电屏。的低压熔断器、低压开关和配电屏。 一、低压熔断器一、低压熔断器种类：插入式（种类：插入式（RCRC型）型） 螺旋式（螺旋式（RLRL型）型） 无填料密封管式（无填料密封管式（RMRM型）型） 有填料密封管式（有填料密封管式（RTRT型）型） 有填料管式有填料管式 （gFgF、aMaM） 高分断能力（高分断能力（NTNT型）型） RZ1RZ1型低压自复式熔断器型低压自复式熔断器RMl0RMl0型低压熔断器型低压熔断器 a)a)熔管熔管b)b)熔片熔片 1 1铜管帽，铜管帽，2 2管夹，管夹，3 3纤维熔

43、管，纤维熔管，4 4刀形触头刀形触头( (触刀触刀) )，5 5变截面锌熔片变截面锌熔片 供供电教研电教研室室RT0RT0型低压熔断器型低压熔断器 a)a)熔体熔体b)b)熔管熔管C)C)熔断器熔断器d)d)绝缘操作手柄绝缘操作手柄 1 1栅状铜熔体，栅状铜熔体，2 2刀形触头刀形触头( (触刀触刀) )，3 3瓷熔管，瓷熔管，4 4熔断指示熔断指示器，器，5 5盖板，盖板，6 6弹性触座，弹性触座，7 7瓷质底座，瓷质底座，8 8接线端子，接线端子，9 9扣扣眼，眼，1010绝缘拉手手柄绝缘拉手手柄 RZ1RZ1型低压自复式熔断器型低压自复式熔断器 1 1接线端子，接线端子，2 2云母玻璃，

44、云母玻璃，3 3氧化铍氧化铍瓷管，瓷管，4 4不锈钢外壳，不锈钢外壳，5 5钠熔体，钠熔体，6 6氩气，氩气，7 7接线端子接线端子供供电教研电教研室室二、低压刀开关和负荷开关二、低压刀开关和负荷开关 低压刀开关低压刀开关 低压熔断器式刀开关低压熔断器式刀开关 低压负荷开关低压负荷开关三、低压断路器三、低压断路器塑料外壳式、万能式等塑料外壳式、万能式等很多种类很多种类 。低压断路器的原理结构低压断路器的原理结构和接线图和接线图 1 1主触头，主触头，2 2跳钩，跳钩，3 3锁扣，锁扣，4 4分励脱扣器，分励脱扣器，5 5失失压脱扣器，压脱扣器，6 6、7 7脱扣按钮，脱扣按钮，8 8加热电阻丝

45、，加热电阻丝，9 9热热脱扣器，脱扣器，1010过流脱扣器过流脱扣器供供电教研电教研室室四、低压配电屏四、低压配电屏 将一、二次设备组合在一起的一种低压成套配电装置，有将一、二次设备组合在一起的一种低压成套配电装置，有PGLPGL、GGLGGL、GGDGGD等型号。等型号。 五、低压一次设备的选择五、低压一次设备的选择 电气设备名称电气设备名称 电压电压 V V 电流电流 A A 断流能力断流能力 kAkA短路电流校验短路电流校验 动稳定度动稳定度 热稳定度热稳定度低压熔断器低压熔断器低压刀开关低压刀开关低压负荷开关低压负荷开关低压断路器低压断路器注：表中注：表中表示必须校验，表示必须校验，

46、表示一般可不校验，表示一般可不校验，表示不要校验。表示不要校验。供供电教研电教研室室5.4 互感器互感器本节主要内容：本节主要内容：互感器常用的接线方式；互感器常用的接线方式；互感器在运行中的安全问题。互感器在运行中的安全问题。互感器的作用及工作特性；互感器的作用及工作特性；供供电教研电教研室室一、互感器的作用及工作特性一、互感器的作用及工作特性 （一）互感器与系统的连接（一）互感器与系统的连接 1）电压互感器）电压互感器PT/TV一次绕组一次绕组并接并接于被测电路，二次绕于被测电路，二次绕组与测量仪表或继电器的电压线圈组与测量仪表或继电器的电压线圈并联并联。根据要求注意极性根据要求注意极性。

47、 2）电流互感器）电流互感器CT/TA一次绕组一次绕组串接串接于被测电路，二次绕于被测电路，二次绕组与测量仪表或继电器等的电流线圈组与测量仪表或继电器等的电流线圈串联串联。根据要求注意极根据要求注意极性性。 互感器包括电流互感器和电压互感器，是一次系统和二次互感器包括电流互感器和电压互感器，是一次系统和二次系统之间的联络元件，其结构与变压器相同，也就是说系统之间的联络元件，其结构与变压器相同，也就是说互感器互感器是一种特殊的变压器是一种特殊的变压器。5.4 互感器互感器供供电教研电教研室室（二）互感器的作用（二）互感器的作用 使一、二次系统电气隔离，且互感器二次侧接地，以保使一、二次系统电气隔

48、离，且互感器二次侧接地，以保 障人身安全；障人身安全； 将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值；将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值；TV：UN.2=100V或（或（100/ ）V UN.1=UN.W 3TA：IN.2=5A或或1A IN.1=525000A 取得零序电流、电压分量供接地保护使用。取得零序电流、电压分量供接地保护使用。（三）电压互感器的工作特性（三）电压互感器的工作特性 其其UTV.1等于一次电网电压，不受二次侧负载影响；等于一次电网电压，不受二次侧负载影响； 正常工作时，其二次侧为开路状态；正常工作时，其二次侧为开路状态； 运行中其二次侧不允许短路。运行中其

49、二次侧不允许短路。5.4 互感器互感器供供电教研电教研室室（四）电流互感器的工作特性（四）电流互感器的工作特性 运行中当需要检修二次设备时，必须先将运行中当需要检修二次设备时，必须先将TA二次绕组短二次绕组短接，再进行拆卸操作；接，再进行拆卸操作； 正常工作时，其二次侧为短路状态；正常工作时，其二次侧为短路状态； TA的一次侧电流变化范围很大；的一次侧电流变化范围很大； 其其ITA.1等于一次负载电流，不受二次侧电流影响；等于一次负载电流，不受二次侧电流影响； TA的结构应满足热稳定和电动稳定的要求；的结构应满足热稳定和电动稳定的要求； 运行中其二次侧不允许开路。运行中其二次侧不允许开路。（五

50、）电流互感器的应用（五）电流互感器的应用 目前，互感器常采用电磁式和电容式，但随着电力系统的目前，互感器常采用电磁式和电容式，但随着电力系统的发展，光电式、无线电式互感器正应运而生，将应用于电力发展，光电式、无线电式互感器正应运而生，将应用于电力生产中。生产中。避免避免TA二次绕组开路的措施：拆除仪表前先将二次线圈短路。二次绕组开路的措施：拆除仪表前先将二次线圈短路。 5.4 互感器互感器供供电教研电教研室室二、电流互感器二、电流互感器 电流互感器的作用：电流互感器的作用： 1）变换：将一次回路的大电流变为二次回路的小电流）变换：将一次回路的大电流变为二次回路的小电流（5A或或1A），供电给测

51、量仪表和保护装置继电器的电流线圈，），供电给测量仪表和保护装置继电器的电流线圈，使测量仪表和继电器标准化、小型化、结构轻巧、价格便宜。使测量仪表和继电器标准化、小型化、结构轻巧、价格便宜。 2）隔离：使电气二次设备与一次高压部分隔离，并且互）隔离：使电气二次设备与一次高压部分隔离，并且互感器的二次侧均接地，从而保证二次设备和人身安全。感器的二次侧均接地，从而保证二次设备和人身安全。（一）电磁式电流互感器的工作原理（一）电磁式电流互感器的工作原理 1. 工作原理工作原理 与变压器相似。如下图所示为电磁式电流互感器的原理结与变压器相似。如下图所示为电磁式电流互感器的原理结构与接线图。构与接线图。5

52、.4 互感器互感器供供电教研电教研室室2. 特点特点 1 1）TA的一次绕组串联于电气一次电路中，且匝数很少，的一次绕组串联于电气一次电路中，且匝数很少，流过一次绕组的电流流过一次绕组的电流就是的负荷电流，与二次绕组中的电流大就是的负荷电流，与二次绕组中的电流大小无关。小无关。 2）二次负载的阻抗）二次负载的阻抗(电流线圈电流线圈)都非常小，所以正常情况下，都非常小，所以正常情况下，TA二次侧接近于短路状态下运行。二次侧接近于短路状态下运行。 3. 额定电流比额定电流比 电流互感器额定一次电流电流互感器额定一次电流IN1与额定二次电流与额定二次电流IN2之比。它近似之比。它近似等于二次绕组匝数

53、等于二次绕组匝数N2与一次绕组匝数与一次绕组匝数N1的比值，即的比值，即 5.4 互感器互感器供供电教研电教研室室可以看出：与可以看出：与 在数值上和相位上都不相等，测量结在数值上和相位上都不相等，测量结果有误差。果有误差。激磁电流与磁饱和是产生误差的原因激磁电流与磁饱和是产生误差的原因。 kI =IN1 / IN2 N2 / N1 二、电流互感器的误差二、电流互感器的误差 1电流互感器的误差分析电流互感器的误差分析 2I0201IkIIII 由由TA的等效电路得的等效电路得1I2IIk2. 误差类型：电流误差和相位差误差类型：电流误差和相位差 5.4 互感器互感器供供电教研电教研室室三、电流

54、互感器的准确级和额定容量三、电流互感器的准确级和额定容量 1. 电流互感器的准确级电流互感器的准确级 电流互感器的准确级电流互感器的准确级：指在规定的二次负荷范围内，一次：指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。电流为额定值时的最大电流误差。 根据用途的不同，可分为测量级和保护级。根据用途的不同，可分为测量级和保护级。 1）测量级）测量级 按测量与计量表计的不同，划分为若干准确级按测量与计量表计的不同，划分为若干准确级次，如次，如0.2级、级、0.5级、级、1级、级、3级等。级等。0.2级用于精密测量；级用于精密测量； 0.5级级用于电度计量；用于电度计量；1、3级用于其他

55、盘式仪表。级用于其他盘式仪表。 2) 保护级保护级 在旧型号产品中，型号中有在旧型号产品中，型号中有B、C、D等字样等字样的为保护级。的为保护级。 5.4 互感器互感器供供电教研电教研室室2. 电流互感器的额定容量电流互感器的额定容量SN2 电流互感器的额定容量电流互感器的额定容量SN2：指在额定二次电流：指在额定二次电流IN2 （5A）和额定二次负荷阻抗和额定二次负荷阻抗ZN2下运行时，二次绕组所输出的容量，下运行时，二次绕组所输出的容量，即即2N22N2NZIS 对同一台电流互感器来说，在不同准确级时，具有不同对同一台电流互感器来说，在不同准确级时，具有不同的额定容量。例如，的额定容量。例

56、如，LMZ1103000/5型电流互感器在型电流互感器在0.5级工作时，级工作时，ZN21.6（40VA）；在）；在1级工作时，级工作时，ZN22.4（60VA），）， 当当Z2L ZN2时，时，TA的准确级将下降。的准确级将下降。四、电流互感器的分类与结构四、电流互感器的分类与结构1电流互感器的分类电流互感器的分类 1) 按安装地点可分为屋内式和屋外式。按安装地点可分为屋内式和屋外式。 2) 按安装方式可分为支持式按安装方式可分为支持式(安装在支柱上安装在支柱上)、穿墙式、穿墙式(安安装在墙壁、楼板或金属结构的孔中装在墙壁、楼板或金属结构的孔中)和装入式和装入式(套装在变压器或套装在变压器或

57、高压断路器的引出套管中高压断路器的引出套管中)。 5.4 互感器互感器供供电教研电教研室室 3) 按一次绕组匝数可分为单匝式按一次绕组匝数可分为单匝式(一次绕组为一匝，又可一次绕组为一匝，又可分为贯穿式与母线式分为贯穿式与母线式)和复匝式和复匝式(又称多匝式，一次线圈为多匝又称多匝式，一次线圈为多匝)。 4) 按绝缘可分为干式按绝缘可分为干式(用绝缘胶浸渍，用于屋内低压用绝缘胶浸渍，用于屋内低压)、浇、浇注式注式(用环氧树脂浇注，用于用环氧树脂浇注，用于35kV及以下的屋内式及以下的屋内式)、油浸式、油浸式(铁心和绕组放于铁箱或磁箱内，用油浸泡，多用于屋外式铁心和绕组放于铁箱或磁箱内，用油浸泡

58、，多用于屋外式)和和气体式气体式(用用SF6气体绝缘，多用于气体绝缘，多用于110kV及以上的屋外式及以上的屋外式) 。2.电流互感器的结构电流互感器的结构 下页图示出了单匝式和复匝式电流互感器的结构示意图。下页图示出了单匝式和复匝式电流互感器的结构示意图。在同一回路中，往往需要多只电流互感器，用以供给各种测量在同一回路中，往往需要多只电流互感器，用以供给各种测量与各种保护。为了节约材料和降低投资，高压电流互感器常由与各种保护。为了节约材料和降低投资，高压电流互感器常由多个没有磁联系的独立铁心和二次绕组与共用的一次绕组构成多个没有磁联系的独立铁心和二次绕组与共用的一次绕组构成具有同一电流比、多

59、个二次绕组的电流互感器，如图具有同一电流比、多个二次绕组的电流互感器，如图2-21b所示所示为具有为具有3个二次绕组的电流互感器结构。个二次绕组的电流互感器结构。 5) 按工作原理可分为电磁式、电容式、光电式和无线电式。按工作原理可分为电磁式、电容式、光电式和无线电式。5.4 互感器互感器供供电教研电教研室室电流互感器结构原理图电流互感器结构原理图a) 单匝式单匝式 b) 多匝式多匝式1 一次绕组一次绕组 2 绝缘绝缘 3 铁心铁心 4 二次绕组二次绕组5.4 互感器互感器供供电教研电教研室室杭州彼爱琪电器有限公司生杭州彼爱琪电器有限公司生产，获三项国家专利，并荣产，获三项国家专利，并荣获获中

60、国首届金榜技术产品博中国首届金榜技术产品博览会览会金奖和美国诺贝尔发明金奖和美国诺贝尔发明中心、世界科学院、国际发中心、世界科学院、国际发明博览服务局、美国国际博明博览服务局、美国国际博览集团公司联合举办的览集团公司联合举办的“99诺贝尔世界发明成果诺贝尔世界发明成果博览会博览会”国际金奖称号国际金奖称号 BH-0.66系列电流互感器系列电流互感器ldz-6kv单级电流互感器单级电流互感器 5.4 互感器互感器供供电教研电教研室室LRGBJ-500型干式电流互感器LRGBJ-220型干式电流互感器LRGBJ35110型干式电流互感器5.4 互感器互感器供供电教研电教研室室LRGBJ-ZH-22