《电力工程基础(第2版)》孙丽华_第5章资料

1、电力工程基础电力工程基础制作制作 孙丽华孙丽华第第5章章 变电所的一次系统变电所的一次系统2022-5-82022-5-8河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院1 1河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院22022-5-8第第5章章 变电所的一次系统变电所的一次系统n 5.1 电气设备概述n 5.2 高低压开关电器n 5.3 高低压保护电器和限流电器 n 5.4 电力变压器 n 5.5 互感器n 5.6 高低压成套配电装置n 5.7 电气主接线n 5.8 电气设备的选择n 5.9 变电所的总体布置河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院32022-5-85.1 电气

2、设备概述电气设备概述n 一次系统（一次回路）一次系统（一次回路） ：n 二次系统（二次回路）二次系统（二次回路） ： 担负电能的输送和分担负电能的输送和分配任务的系统。配任务的系统。 对一次系统进行监视、对一次系统进行监视、控制、测量和保护作用的系统。控制、测量和保护作用的系统。一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院42022-5-8一次设备按其功能可分为以下几类：一次设备按其功能可分为以下几类：变换设备：变换设备：如电力变压

3、器、电流互感器、电压互如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。感器等。开关设备：开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。如断路器、隔离开关、负荷开关等。保护设备：保护设备：如熔路器、避雷器、电抗器等。如熔路器、避雷器、电抗器等。无功补偿设备：无功补偿设备：如电力电容器、静止补偿器等。如电力电容器、静止补偿器等。成套配电装置：成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。如高压开关柜、低压配电屏等。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院52022-5-8 一、开关电器的灭弧原理一、开关电器的灭弧原理1电弧的产生：是触头间中性质点被游离的结果。电弧的产生：是触头间中性质点被游离的结果。 高

4、电场发射高电场发射热电发射热电发射碰撞游离碰撞游离热游离热游离产生电弧的游离方式有：产生电弧的游离方式有：5.2 高低压开关电器高低压开关电器2电弧的熄灭电弧的熄灭 电弧熄灭的条件：使触头间电弧中的电弧熄灭的条件：使触头间电弧中的去游离率大于游离去游离率大于游离率，率，即使离子消失的速度大于离子产生的速度。即使离子消失的速度大于离子产生的速度。 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院62022-5-8去游离的主要方式有：去游离的主要方式有：复合：复合：指正、负带电质点重新结合为中性质点。指正、负带电质点重新结合为中性质点。扩散：扩散：指电弧中的带电质点向周围介质扩散开去。指电弧中的带

5、电质点向周围介质扩散开去。3交流电弧的特性与熄灭交流电弧的特性与熄灭n交流电弧的特性交流电弧的特性图图5-1 交流电弧的伏安特性及电弧电流、电压波形交流电弧的伏安特性及电弧电流、电压波形a）伏安特性）伏安特性 b）电流、电压波形图）电流、电压波形图河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院72022-5-8 如果暂态恢复电压高于弧隙介质强度，将发生弧隙击穿，如果暂态恢复电压高于弧隙介质强度，将发生弧隙击穿，电弧将会重燃；称为电弧将会重燃；称为电击穿电击穿，如果暂态恢复电压低于弧隙介，如果暂态恢复电压低于弧隙介质强度，电弧就不会重燃，电路开断成功。质强度，电弧就不会重燃，电路开断成功。 交

6、流电弧过零后，弧隙中同时存在着两个对立的过程：交流电弧过零后，弧隙中同时存在着两个对立的过程：n交流电弧的熄灭交流电弧的熄灭弧隙介质强度的恢复过程：弧隙的绝缘能力由熄弧后的较弧隙介质强度的恢复过程：弧隙的绝缘能力由熄弧后的较低值逐渐向正常值恢复的过程，取决于灭弧介质和灭弧装置低值逐渐向正常值恢复的过程，取决于灭弧介质和灭弧装置的结构；的结构；弧隙电压的恢复过程：弧隙电压从熄弧电压经电磁振荡逐弧隙电压的恢复过程：弧隙电压从熄弧电压经电磁振荡逐渐恢复到电源电压的过程，取决于电路参数和负荷性质。渐恢复到电源电压的过程，取决于电路参数和负荷性质。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院8202

7、2-5-84开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法速拉灭弧法；速拉灭弧法；冷却灭弧法；冷却灭弧法；吹弧灭弧法（图吹弧灭弧法（图5-2）；）；图图5-2 吹弧方式吹弧方式a）横吹）横吹 b）纵吹）纵吹1电弧电弧 2触头触头河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院92022-5-8长弧切短灭弧法（图长弧切短灭弧法（图5-3）；）；粗弧分细灭弧法；粗弧分细灭弧法；狭缝灭弧法（图狭缝灭弧法（图5-4）；）；采用多断口灭弧采用多断口灭弧 ；采用新型介质（采用新型介质（SF6、真空）灭弧。、真空）灭弧。 图图5-3 长弧切短灭弧原理长弧切短灭弧原理图图5-4 狭缝灭弧原理狭缝灭弧原理河北

8、科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院102022-5-8 二、高压断路器二、高压断路器1. 高压断路器的用途和基本结构高压断路器的用途和基本结构2. 对高压断路器的基本要求对高压断路器的基本要求绝缘应安全可靠；绝缘应安全可靠；有足够的动稳定性和热稳定性；有足够的动稳定性和热稳定性；有足够的开断能力；有足够的开断能力； 动作速度快，熄弧时间短。动作速度快，熄弧时间短。 u 用途：不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路用途：不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。u结构：开断元件、

9、支撑元件、传动元件、基座及操动机构结构：开断元件、支撑元件、传动元件、基座及操动机构 u结构特点：具有结构特点：具有相当完善的灭弧结构。相当完善的灭弧结构。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院112022-5-83. 高压断路器的类型高压断路器的类型油断路器油断路器图图5-5 SN1010型高压少油断路器型高压少油断路器 图图5-5 是是SN10-10型少油型少油断路器的外形结构图。断路器的外形结构图。 少油断路器优点：用油量少、少油断路器优点：用油量少、体积小、重量轻、节约油和钢体积小、重量轻、节约油和钢材、占地面积小。用于材、占地面积小。用于635kV配电装置中。配电装置中。多

10、油断路器：油既作为灭弧介质，又作绝缘介质多油断路器：油既作为灭弧介质，又作绝缘介质 少油断路器：油只作为灭弧介质少油断路器：油只作为灭弧介质 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院122022-5-8六氟化硫（六氟化硫（SF6）断路器：）断路器： 按灭弧室结构分：双压式和单压式按灭弧室结构分：双压式和单压式 按对地绝缘方式分：落地罐式和瓷柱式按对地绝缘方式分：落地罐式和瓷柱式 图图5-6为为LW36-126型型SF6断路器的断路器的外形结构。其它型号的外形结构外形结构。其它型号的外形结构图图5-6 LW36-126型型SF6断路器断路器优点：优点：断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能断

11、流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、检修周期长、没有燃烧爆炸危险等。好、检修周期长、没有燃烧爆炸危险等。缺点：缺点：要求加工精度高，密封性能好，价格较要求加工精度高，密封性能好，价格较昂贵。昂贵。双压式：结构复杂，辅助设备多，性能较差双压式：结构复杂，辅助设备多，性能较差 单压式：结构简单，可靠性高，便于维护单压式：结构简单，可靠性高，便于维护 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院132022-5-8真空断路器：真空断路器： 利用真空作为灭弧介质和绝缘介质利用真空作为灭弧介质和绝缘介质的，其触头装在真空灭弧室内。图的，其触头装在真空灭弧室内。图5-7为真空断路器灭弧室的结构。为真空

12、断路器灭弧室的结构。图图5-7 真空断路器的灭弧室结构真空断路器的灭弧室结构1静触头静触头 2动触头动触头 3屏蔽罩屏蔽罩 4波纹管波纹管 5导电杆导电杆 6外壳外壳目前，国际上真空断路器的设计、制目前，国际上真空断路器的设计、制造单位主要是德国西门子公司和造单位主要是德国西门子公司和ABB公司两大派别。西门子公司的代表产公司两大派别。西门子公司的代表产品有品有3AF、3AG及及3AH等；等；ABB公司公司的代表产品有的代表产品有VD4。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院142022-5-8F引进技术并国产化的产品，如引进技术并国产化的产品，如ZN12-12、 ZN18-12、

13、ZN21-12、 ZN67-12分别是引进西门子分别是引进西门子3AF、日本东芝公司、日本东芝公司VK、比利时、比利时EIB公司产品和日本三菱电机公司产品和日本三菱电机VPR型真空断路型真空断路器等。器等。F在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如ZN63-12和和ZN65-12分别效仿分别效仿ABB的的VD4和西门子的和西门子的3AH。F自行设计的产品，如自行设计的产品，如ZN15-12、ZN28-12、ZN30-12等。等。国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类：国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类： 图图5-8和图和图5-9分别为分别为Z

14、N28A-12型户内式和型户内式和ZW32-12型型户外式真空断路器的外形结构。其它型号的外形结构户外式真空断路器的外形结构。其它型号的外形结构河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院152022-5-8图图5-11 ZN28A-12型真空断路器型真空断路器 图图5-12 ZW32-12型户外高压真空断路型户外高压真空断路 优点：优点：体积小、重量轻、动作快、寿命长、操作噪声小、体积小、重量轻、动作快、寿命长、操作噪声小、安全可靠、便于维护。安全可靠、便于维护。缺点：缺点：价格较贵。价格较贵。 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院162022-5-8p高压断路器的型号：高压

15、断路器的型号：河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院172022-5-84. 断路器的操作机构断路器的操作机构说明：断路器说明：断路器合闸合闸时，操作机构必须克服断路器开断弹簧的阻力和可时，操作机构必须克服断路器开断弹簧的阻力和可动部分的重量及摩擦阻力等，所以合闸操作动部分的重量及摩擦阻力等，所以合闸操作需做的功很大需做的功很大；断路器；断路器跳跳闸闸时，只要将维持机构的脱扣器释放打开，在跳闸弹簧的作用下可迅时，只要将维持机构的脱扣器释放打开，在跳闸弹簧的作用下可迅速跳闸，所以跳闸操作速跳闸，所以跳闸操作所需做的功很小。所需做的功很小。手动式（手动式（CS型）型）直流电磁式（直流电磁

16、式（CD型）型）弹簧储能式（弹簧储能式（CT型）型） 操作机构是指用以进行断路器合闸、保持合闸位置和跳操作机构是指用以进行断路器合闸、保持合闸位置和跳闸的设备，每种操作机构均包括合闸机构、跳闸机构和维持闸的设备，每种操作机构均包括合闸机构、跳闸机构和维持机构三部分。机构三部分。 能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作电源为交流。能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作电源为交流。能手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，零件数量少，工能手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，零件数量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操作电源，且合闸功率大。作可靠，制造成本低，但需

17、直流操作电源，且合闸功率大。能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要求加工精度高，能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，但可用交流操作电源，还可实现一次重合闸。制造工艺复杂，成本高，但可用交流操作电源，还可实现一次重合闸。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院182022-5-85. 高压断路器的基本参数高压断路器的基本参数额定电压额定电压UN：指断路器长期正常工作所能承受的电压。指断路器长期正常工作所能承受的电压。 额定电流额定电流IN：指断路器允许长期通过的最大工作电流。指断路器允许长期通过的最大工作电流。 额定开断电流额定开

18、断电流IN.oc：指断路器在额定电压下能够正常开断的指断路器在额定电压下能够正常开断的最大短路电流，它表征断路器的开断能力。最大短路电流，它表征断路器的开断能力。额定开断容量额定开断容量SN.oc：指断路器额定电压和额定开断电流的指断路器额定电压和额定开断电流的乘积，即乘积，即 ocNNocNIUS3说明：如果断路器的实际运行电压说明：如果断路器的实际运行电压U低于额定电压低于额定电压 UN而额定开断电而额定开断电流不变，此时的开断容量应修正为：流不变，此时的开断容量应修正为： NocNocUUSS河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院192022-5-8热稳定电流热稳定电流 Its

19、：表征断路器承受短路电流热效应的能力。表征断路器承受短路电流热效应的能力。ocNtsII动稳定电流动稳定电流 imax：表征断路器承受短路电流力效应的能力。表征断路器承受短路电流力效应的能力。分闸时间：分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到三相电弧完全指断路器从得到分闸命令起，到三相电弧完全熄灭为止的一段时间，它包括断路器的固有分闸时间和燃弧熄灭为止的一段时间，它包括断路器的固有分闸时间和燃弧时间两部分。时间两部分。合闸时间：合闸时间：指断路器从接到合闸命令起，到三相触头刚接指断路器从接到合闸命令起，到三相触头刚接触为止的一段时间。触为止的一段时间。 固有分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到

20、主触头刚分离的一段时间；固有分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到主触头刚分离的一段时间；燃弧时间：指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段时间。燃弧时间：指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段时间。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院202022-5-8 三、高压隔离开关（俗称刀闸）三、高压隔离开关（俗称刀闸）1. 隔离开关的用途隔离开关的用途u结构特点：结构特点：没有灭弧装置。没有灭弧装置。 隔离电压：隔离电压：隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人

21、员的安全。倒闸操作：倒闸操作：合闸时，先合上隔离开关，后合上断路器；跳合闸时，先合上隔离开关，后合上断路器；跳闸时，先断开断路器，后断开隔离开关。闸时，先断开断路器，后断开隔离开关。分、合小电流：分、合小电流：可以接通或断开电流较小的回路（如电压可以接通或断开电流较小的回路（如电压互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过2A的空载变压的空载变压器、电容电流不超过器、电容电流不超过5A的空载线路等）。的空载线路等）。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院212022-5-82. 高压隔离开关的类型高压隔离开关的类型按安装地点分：户内式和户外式；按

22、安装地点分：户内式和户外式；按绝缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式；按绝缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式；按刀闸的运行方式分：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式按刀闸的运行方式分：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式；和插入式；按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀闸。闸。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院222022-5-8n户内式隔离开关户内式隔离开关 图图5-10为为GN8-10型户内型户内隔离开关的外形结构。隔离开关的外形结构。图图5-10 GN8-10型隔离开关型隔离开关1上接线端子上接线端子 2静触

23、头静触头 3闸刀闸刀 4套管绝缘子套管绝缘子 5下接线端子下接线端子6框架框架 7转轴转轴 8拐臂拐臂 9升降绝缘子升降绝缘子 10支持绝缘子支持绝缘子河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院232022-5-8n户外式隔离开关户外式隔离开关 图图5-11为为GW4-110型双柱式户外隔离开关的外形结构。型双柱式户外隔离开关的外形结构。图图5-11 GW4-110型双柱式隔离开关型双柱式隔离开关1接线座接线座 2主触头主触头 3接地刀闸触头接地刀闸触头 4支柱绝缘子支柱绝缘子 5主闸刀传动轴主闸刀传动轴 6接地刀闸传动轴接地刀闸传动轴 7轴承座轴承座 8接地刀闸接地刀闸 9交叉连杆交叉

24、连杆河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院242022-5-8 图图5-12为为GW5-110D型型V形户形户外隔离开关的外形结构。外隔离开关的外形结构。图图5-12 GW5-110D型型V形双柱式隔离开关形双柱式隔离开关1主闸刀底座主闸刀底座 2接地静触头接地静触头 3出线座出线座 4导电带导电带 5绝缘子绝缘子 6轴承座轴承座 7伞齿轮伞齿轮 8接地刀闸接地刀闸河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院252022-5-8隔离开关的操作机构：手动式、电动式和气动式隔离开关的操作机构：手动式、电动式和气动式 p隔离开关的型号：隔离开关的型号：河北科技大学电气信息学院河北科技大

25、学电气信息学院262022-5-8 四、高压负荷开关四、高压负荷开关n结构特点：结构特点：有简单的灭弧装置。有简单的灭弧装置。 n功能：可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路功能：可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路电流；多与高压熔断器配合使用。有明显的断开点，具有隔电流；多与高压熔断器配合使用。有明显的断开点，具有隔离开关的作用。离开关的作用。 n负荷开关的分类：负荷开关的分类：按安装地点分：户内式和户外式；按安装地点分：户内式和户外式； 按灭弧介质不同分：压气式、产气式、按灭弧介质不同分：压气式、产气式、真空式真空式 、SF6负负荷开关；荷开关；河北科技大学电气信息学院河北科

26、技大学电气信息学院272022-5-8p负荷开关的型号：负荷开关的型号：河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院282022-5-8 图图5-13和图和图5-14分别为分别为ZFN-10型户内高压真空负荷开关和型户内高压真空负荷开关和ZFN-10R型高压真空负荷开关型高压真空负荷开关-熔断器组合电器的外形结构。熔断器组合电器的外形结构。图图5-13 ZFN-10型高压真空负荷开关型高压真空负荷开关 图图5-14 ZFN-10R型高压真空负荷开关型高压真空负荷开关其它真空负荷开关的外形结构如图所示。其它真空负荷开关的外形结构如图所示。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院292

27、022-5-8 五、低压开关五、低压开关1低压刀开关低压刀开关按极数分：有单极、双极和三极三种按极数分：有单极、双极和三极三种;按用途分：有单投和双投两种；按用途分：有单投和双投两种；按操作方式分：直接手柄操作和连杆操作两种；按操作方式分：直接手柄操作和连杆操作两种；按灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩两种。按灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩两种。 n低压刀开关的分类低压刀开关的分类说明：说明：不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔离开关使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。离开关使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。河北

28、科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院302022-5-8 图图5-15为为HD13型刀开关的外形结构。型刀开关的外形结构。p低压刀开关的型号低压刀开关的型号河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院312022-5-8图图5-15 HD13型刀开关型刀开关1上接线端子上接线端子 2钢栅片灭弧罩钢栅片灭弧罩 3闸刀闸刀 4底座底座 5下接线端子下接线端子 6主轴主轴 7静触头静触头 8连杆连杆 9操作手柄操作手柄河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院322022-5-82低压刀熔开关低压刀熔开关 HR系列刀熔开关是将系列刀熔开关是将HD型刀开关的闸刀换以具有刀形型刀开关的

29、闸刀换以具有刀形触头的触头的RT型熔断器的熔管，型熔断器的熔管，具有刀开关和熔断器双重功能。具有刀开关和熔断器双重功能。p刀熔开关的型号刀熔开关的型号:河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院332022-5-83低压负荷开关低压负荷开关 由低压刀开关与低压熔断器串联组合而成，由低压刀开关与低压熔断器串联组合而成，具有带灭弧具有带灭弧罩的刀开关和熔断器的双重功能，罩的刀开关和熔断器的双重功能，既可以带负荷操作，又能既可以带负荷操作，又能进行短路保护。进行短路保护。 常用的低压负荷开关有常用的低压负荷开关有HH和和HK两种系列两种系列: HH系列：为封闭式负荷开关，外装铁壳，俗称铁壳开关

30、；系列：为封闭式负荷开关，外装铁壳，俗称铁壳开关；HK系列：为开启式负荷开关，外装胶盖，俗称胶壳开关。系列：为开启式负荷开关，外装胶盖，俗称胶壳开关。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院342022-5-8 六、低压断路器（低压自动开关或空气开关）六、低压断路器（低压自动开关或空气开关）u功能：既能带负荷通断电功能：既能带负荷通断电路，又能在线路发生路，又能在线路发生短路、短路、过负荷、低电压（或失压）过负荷、低电压（或失压）等故障时自动跳闸。等故障时自动跳闸。1. 低压断路器的工作原理低压断路器的工作原理过流脱扣器：过流脱扣器： 用于短路或用于短路或过负荷保护；过负荷保护；失压（

31、欠压）脱扣器：用失压（欠压）脱扣器：用于失电压或欠电压保护；于失电压或欠电压保护；图图5-16 低压断路器的动作原理图低压断路器的动作原理图1主触头主触头 2跳钩跳钩 3锁扣锁扣 4分励脱扣器分励脱扣器5失压脱扣器失压脱扣器 6过流脱扣器过流脱扣器 7热脱扣器热脱扣器8加热电阻加热电阻 9、10脱扣按钮脱扣按钮河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院352022-5-82低压断路器的分类低压断路器的分类按灭弧介质分：有空气断路器和真空断路器等；按灭弧介质分：有空气断路器和真空断路器等；按操作方式分：有手动操作、电磁铁操作和电动机储能按操作方式分：有手动操作、电磁铁操作和电动机储能操作；

32、操作；按用途分：有、电动机保护用、照明用和漏电保护用等按用途分：有、电动机保护用、照明用和漏电保护用等 。热脱扣器：用于线路或设备长时间过负荷保护热脱扣器：用于线路或设备长时间过负荷保护 ；分励脱扣器：用于远距离跳闸分励脱扣器：用于远距离跳闸 。配电用配电用按保护性能分按保护性能分按结构型式分：塑料外壳式和万能式按结构型式分：塑料外壳式和万能式非选择型：瞬时动作，作短路保护非选择型：瞬时动作，作短路保护选择型：两段式和三段式保护特性选择型：两段式和三段式保护特性 智能型：脱扣器为微处理器智能型：脱扣器为微处理器河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院362022-5-8两段式：瞬时和长

33、延时；两段式：瞬时和长延时；三段式：瞬时、短延时和长延时。三段式：瞬时、短延时和长延时。图图5-17 低压断路器的保护特性低压断路器的保护特性a）两段式保护特性）两段式保护特性 b）三段式保护特性）三段式保护特性河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院372022-5-8p低压断路器的型号：低压断路器的型号： 又称装置式自动开关，其全部机构和导电部分均装设在又称装置式自动开关，其全部机构和导电部分均装设在一个塑料外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，供手动操作一个塑料外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，供手动操作之用，如图之用，如图5-18所示。所示。n塑料外壳式塑料外壳式低压断路器（低压断

34、路器（DZ系列）系列）河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院382022-5-8图图5-18 装置式低压断路器装置式低压断路器操作手柄有三个位置：操作手柄有三个位置： 合闸位置：手柄扳向上方，跳钩被锁合闸位置：手柄扳向上方，跳钩被锁扣扣住，扣扣住，自由脱扣位置：手柄位于中间位置，自由脱扣位置：手柄位于中间位置，主触头断开，跳钩被释放（脱扣）主触头断开，跳钩被释放（脱扣） 分闸和再扣位置：手柄扳向下方，主分闸和再扣位置：手柄扳向下方，主触头断开，跳钩又被锁扣扣住触头断开，跳钩又被锁扣扣住“再再扣扣”操作操作 特点：特点：采用钢灭弧栅，脱扣器的脱扣速度快，整个断路时采用钢灭弧栅，脱扣器的

35、脱扣速度快，整个断路时间不超过一个周期（间不超过一个周期（0.02s），且断流能力也较大。），且断流能力也较大。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院392022-5-8 又称又称框架式框架式自动开关。它无外壳，其全部机构和导电部自动开关。它无外壳，其全部机构和导电部分敞开地装设在塑料的或金属的框架上。由于它的保护方案分敞开地装设在塑料的或金属的框架上。由于它的保护方案和操作方式较多，装设地点也很灵活，故称和操作方式较多，装设地点也很灵活，故称“万能式万能式”或或“框架式框架式”。 图图5-19和图和图5-20分别为分别为DW15和和CW1系列低压断路器的系列低压断路器的外形结构图。

36、外形结构图。n万能式低压断路器万能式低压断路器特点：特点：合闸操作方式较多，可手柄操作、杠杆操作、电磁合闸操作方式较多，可手柄操作、杠杆操作、电磁铁操作和电动机操作；采用钢灭弧栅，灭弧断流能力较强，铁操作和电动机操作；采用钢灭弧栅，灭弧断流能力较强，但由于操作机构的影响，动作稍慢，断路时间在一个周期但由于操作机构的影响，动作稍慢，断路时间在一个周期（0.02s）以上。）以上。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院402022-5-8图图5-19 DW15型低压断路器型低压断路器1操作手柄操作手柄 2自由脱扣机构自由脱扣机构 3失压脱扣器失压脱扣器 4过流脱扣器电流调节螺母过流脱扣器电

37、流调节螺母5过流脱扣器过流脱扣器 6辅助触点（联锁触点）辅助触点（联锁触点） 7钢栅片灭弧罩钢栅片灭弧罩河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院412022-5-8图图5-20 CW1系列智能型万能式低压断路器系列智能型万能式低压断路器河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院422022-5-85.3 高低压保护电器和限流电器高低压保护电器和限流电器 一、熔断器一、熔断器u功能：对电路及其设备进行短路或过负荷保护功能：对电路及其设备进行短路或过负荷保护. p高压熔断器的型号高压熔断器的型号（一）高压熔断器（一）高压熔断器河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院43202

38、2-5-81户内式熔断器户内式熔断器 户内式熔断器常用型号有户内式熔断器常用型号有RN1和和RN2两种，两者的外形结构如图两种，两者的外形结构如图5-21所示。其所示。其熔管的内部结构如图熔管的内部结构如图5-22所示。所示。图图5-21 RN1 、RN2型高压熔断器型高压熔断器1瓷熔管瓷熔管 2金属管帽金属管帽 3弹性触座弹性触座4熔断器指示熔断器指示 5接线端子接线端子 6瓷绝缘子瓷绝缘子 7底座底座图图5-22 RN1、RN2型熔断器熔管内部结构图型熔断器熔管内部结构图1金属管帽金属管帽 2瓷管瓷管 3工作熔体工作熔体 4指示熔体指示熔体 5锡球锡球 6石英砂填料石英砂填料 7熔断器指示

39、器熔断器指示器用于保护电力线路和电力用于保护电力线路和电力变压器，熔体为一根或几变压器，熔体为一根或几根并联，额定电流较大。根并联，额定电流较大。用于保护电压互感器，用于保护电压互感器，熔体为单根，额定电流熔体为单根，额定电流较小（较小（0.5A）。）。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院442022-5-8u特点：灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路电流未达特点：灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路电流未达到冲击值以前完全熄灭电弧，属于到冲击值以前完全熄灭电弧，属于“限流限流”式熔断器。式熔断器。2户外式熔断器户外式熔断器 户外跌落式熔断器常用型号有户外跌落式熔断器常用型号有RW

40、4和和RW10两种，图两种，图5-23为为RW4型的外形结构。型的外形结构。u特点：灭弧能力不强，灭弧速度不高，不能在短路电流达特点：灭弧能力不强，灭弧速度不高，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于到冲击值以前熄灭电弧，属于“非限流非限流”式熔断器。式熔断器。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院452022-5-8图图5-23 RW4型高压跌落式熔断器型高压跌落式熔断器1上接线端子上接线端子 2上静触头上静触头 3上动触头上动触头 4管帽管帽 5操作环操作环 6熔管熔管 7铜熔丝铜熔丝 8下动触头下动触头 9下静触头下静触头 10下接线端子下接线端子 11绝缘瓷瓶绝缘瓷瓶 1

41、2固定安装板固定安装板河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院462022-5-8 （二）低压熔断器（二）低压熔断器 低压熔断器有低压熔断器有瓷插式瓷插式（RC型）、螺旋式（型）、螺旋式（RL型）、无型）、无填料密闭管式（填料密闭管式（RM型）、有填料密闭管式（型）、有填料密闭管式（RT型）等。型）等。 p低压熔断器的型号低压熔断器的型号河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院472022-5-81RM10型密闭管式熔断器型密闭管式熔断器图图5-24为为RM10型熔断器的型熔断器的结构图。熔体采用变截面的结构图。熔体采用变截面的锌熔片以改善熔断器的保护锌熔片以改善熔断器的保护性

42、能。性能。u特点：结构简单、更换熔特点：结构简单、更换熔体方便、运行安全可靠，但体方便、运行安全可靠，但灭弧能力较差，不能在短路灭弧能力较差，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于弧，属于“非限流非限流”式熔断式熔断器。器。图图5-24 RM10型低压熔断器型低压熔断器1铜帽铜帽 2管夹管夹 3纤维熔管纤维熔管 4触刀触刀 5变截面锌熔片变截面锌熔片河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院482022-5-82RT0型有填料管式熔断器型有填料管式熔断器 它的栅状铜熔体具有引燃栅，熔体具有变截面小孔和它的栅状铜熔体具有引燃栅，熔体具有变截面小孔和“锡桥锡桥”，

43、熔管内有石英砂填料，因此灭弧能力很强，有，熔管内有石英砂填料，因此灭弧能力很强，有“限流限流”作用。作用。u特点：保护性能好，断流能力大，但熔体为不可拆式，熔特点：保护性能好，断流能力大，但熔体为不可拆式，熔断后整个熔断器报废，不够经济。断后整个熔断器报废，不够经济。图图5-25为为RT0型熔断器的结构图。型熔断器的结构图。3RZ1型自复式熔断器型自复式熔断器RZ1型自复式熔断器的结构如图型自复式熔断器的结构如图5-26所示。它采用金属所示。它采用金属钠作熔体。钠作熔体。 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院492022-5-8图图5-25 RT0型低压熔断器型低压熔断器a）熔体）

44、熔体 b）熔管）熔管 c）熔断器）熔断器 d）操作手柄）操作手柄1栅状铜熔体栅状铜熔体 2触刀触刀 3瓷熔管瓷熔管 4熔断器指示熔断器指示 5端面盖板端面盖板6弹性触座弹性触座 7瓷底座瓷底座 8接线端子接线端子 9扣眼扣眼 10绝缘拉手手柄绝缘拉手手柄河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院502022-5-8u特点：既能切断短路特点：既能切断短路电流，又能自动恢复供电流，又能自动恢复供电，缩短了停电时间。电，缩短了停电时间。 二、避雷器二、避雷器避雷器是一种用来限制雷电过电压的避雷器是一种用来限制雷电过电压的保护电器保护电器，它可防，它可防止雷电过电压沿线路侵入变配电所或其它建筑物

45、内，危害电止雷电过电压沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，危害电气设备绝缘。气设备绝缘。图图5-26 RZ1型自复式熔断器型自复式熔断器1接线端子接线端子 2云母玻璃云母玻璃 3氧化瓷管氧化瓷管4不锈钢外壳不锈钢外壳 5钠熔体钠熔体 6氩气氩气 7接线端子接线端子避雷器应与被保护物并联，避雷器应与被保护物并联，装在被保护物的电源侧装在被保护物的电源侧，如，如图图5-27所示。所示。 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院512022-5-81. 保护间隙（角型避雷器）保护间隙（角型避雷器） 由两个圆钢型电极组成，其中一由两个圆钢型电极组成，其中一个电极接线路，另一个电极接地。主个电极接

46、线路，另一个电极接地。主要用于室外且负荷不重要的线路上。要用于室外且负荷不重要的线路上。2. 管型避雷器（排气式避雷器）管型避雷器（排气式避雷器） 由外部间隙由外部间隙s1 、内部、内部间隙间隙s2和产气管组成，其和产气管组成，其结构原理如图结构原理如图5-28所示。所示。图图5-27 避雷器保护原理图避雷器保护原理图图图5-28 管型避雷器的结构原理图管型避雷器的结构原理图1产气管产气管 2棒形电极棒形电极 3环形电极环形电极 4螺母螺母s1外部间隙外部间隙 s2内部间隙内部间隙河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院522022-5-8p 管型避雷器的型号管型避雷器的型号3. 阀型

47、避雷器阀型避雷器阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，如图阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，如图5-29所示。所示。用金刚砂（用金刚砂（SiC）颗粒和结合剂）颗粒和结合剂在一定温度下烧结而成的非线性在一定温度下烧结而成的非线性电阻元件，它的阻值随通过电流电阻元件，它的阻值随通过电流的大小而变化，当通过电流较大的大小而变化，当通过电流较大时，电阻值很小；当通过电流较时，电阻值很小；当通过电流较小时，电阻值很大。小时，电阻值很大。 阀型避雷器象一个阀门：对雷电流，阀门打开使其泄入大阀型避雷器象一个阀门：对雷电流，阀门打开使其泄入大地；对工频续流，阀门关闭，迅速切断电路。地；对工频续流，阀门关闭，迅速切断电

48、路。 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院532022-5-8图图5-29 阀型避雷器的阀型避雷器的结构原理图结构原理图p 阀型避雷器的型号阀型避雷器的型号4. 金属氧化物避雷器（压敏避雷器）金属氧化物避雷器（压敏避雷器）它没有火花间隙，只有压敏电阻片它没有火花间隙，只有压敏电阻片（以氧化锌为主要材料），具有良好的（以氧化锌为主要材料），具有良好的非线性特性非线性特性 。 优点：通断容量大、残压低、动作迅速、可靠性高、维护简单，优点：通断容量大、残压低、动作迅速、可靠性高、维护简单，对大气过电压和雷电过电压都能起到很好的保护作用。对大气过电压和雷电过电压都能起到很好的保护作用。河北

49、科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院542022-5-8p 金属氧化物避雷器的型号金属氧化物避雷器的型号三、限流电抗器三、限流电抗器n作用：限制短路电流作用：限制短路电流 。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院552022-5-8n电抗器的基本参数：额定电抗百分数，它等于在电抗器中电抗器的基本参数：额定电抗百分数，它等于在电抗器中流过额定电流时的感抗压降占其额定电压的百分数，即流过额定电流时的感抗压降占其额定电压的百分数，即1003%NLLNLLUXIXn电抗器的布置方式：三相垂直布置、品字型布置和三相电抗器的布置方式：三相垂直布置、品字型布置和三相水平布置，如图水平布置，

50、如图5-30所示。所示。Why?图图5-30 电抗器的布置方式电抗器的布置方式a）垂直布置）垂直布置 b）品字型布置）品字型布置 c）水平布置）水平布置注意：注意：电抗器垂直布置时，电抗器垂直布置时，B相应放在相应放在A、C相中间；相中间；品字型布置时，不应将品字型布置时，不应将A、C相重迭在一起。相重迭在一起。 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院562022-5-85.4 电力变压器电力变压器一、电力变压器的常用类型及联结组别一、电力变压器的常用类型及联结组别1电力变压器的常用类型电力变压器的常用类型按用途分：有升压和降压变压器；按用途分：有升压和降压变压器；按相数分：有单相和

51、三相变压器；按相数分：有单相和三相变压器；按绕组材料分：有铜绕组和铝绕组变压器；按绕组材料分：有铜绕组和铝绕组变压器；按绕组型式分：有双绕组、三绕组和自耦变压器；按绕组型式分：有双绕组、三绕组和自耦变压器；按调压方式分：有无载调压和有载调压变压器；按调压方式分：有无载调压和有载调压变压器；按绕组绝缘和冷却方式分：有油浸式、干式（环氧树脂浇按绕组绝缘和冷却方式分：有油浸式、干式（环氧树脂浇注绝缘）和充气式（注绝缘）和充气式（SF6气体）变压器气体）变压器;按容量系列分：有按容量系列分：有R8系列和系列和R10系列。系列。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院572022-5-8p电力变

52、压器的型号电力变压器的型号 图图5-31和图和图5-32分别为三相油浸式电力变压器和的三相分别为三相油浸式电力变压器和的三相干式变压器外形结构。干式变压器外形结构。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院582022-5-8图图5-32 三相干式变压器三相干式变压器图图5-31 油浸式电力变压器油浸式电力变压器1信号温度计信号温度计 2铭牌铭牌 3吸湿器吸湿器 4油枕（储油柜）油枕（储油柜） 5油位指示器（油标）油位指示器（油标）6防爆管防爆管 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分接开关分接开关 11油箱油箱12铁芯铁芯 13绕组及绝缘绕组及绝缘 14

53、放油阀放油阀 15小车小车 16接地端子接地端子河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院592022-5-82电力变压器的联结组别电力变压器的联结组别 双绕组电力变压器采用以下三种联结组别：双绕组电力变压器采用以下三种联结组别： YN,d11接线：接线：用于高压侧为用于高压侧为110kV及以上的大电流接地系及以上的大电流接地系统中的变压器。统中的变压器。Y,d11接线：接线：用于高压侧为用于高压侧为3560kV，低压侧为，低压侧为610kV的的输配电系统。其低压侧采用三角形接法可以改善电网的电压输配电系统。其低压侧采用三角形接法可以改善电网的电压波形，从而使三次谐波电流只能在三角形绕组

54、内形成环流，波形，从而使三次谐波电流只能在三角形绕组内形成环流，不致于传输到用户和供电线路中去。不致于传输到用户和供电线路中去。Y,yn0接线：接线：用于高压侧为用于高压侧为610kV，低压侧为，低压侧为380/220V的的配电变压器，其低压侧引出中性线，构成三相四线制供电。配电变压器，其低压侧引出中性线，构成三相四线制供电。河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院602022-5-8 近年来，近年来，D,yn11接线的配电变压器已在被逐步推广和应接线的配电变压器已在被逐步推广和应用，它有以下优点：用，它有以下优点：规程规定：规程规定：Y,yn0接线的变压器中性线电流不得超过二次绕组额

55、接线的变压器中性线电流不得超过二次绕组额定电流的定电流的25%，而，而D,yn11接线变压器中性线电流不得超过二次绕接线变压器中性线电流不得超过二次绕组额定电流的组额定电流的75%。D,yn11接线变压器能有效地抑制接线变压器能有效地抑制3的整数倍高次谐波电流的的整数倍高次谐波电流的影响。影响。D,yn11接线变压器较接线变压器较Y,yn0接线变压器更有利于低压侧单相接线变压器更有利于低压侧单相接地短路故障的切除。接地短路故障的切除。Dyn11接线变压器承受单相不平衡负荷的能力远比接线变压器承受单相不平衡负荷的能力远比Y,yn0接接线的变压器大。线的变压器大。河北科技大学电气信息学院河北科技大

56、学电气信息学院612022-5-8二、电力变压器的过负荷能力二、电力变压器的过负荷能力1. 变压器的额定容量和实际容量变压器的额定容量和实际容量u变压器的额定容量：是指在规定的环境温度下，在规定的变压器的额定容量：是指在规定的环境温度下，在规定的使用年限（一般为使用年限（一般为20年）内，室外安装时，所能连续输出的年）内，室外安装时，所能连续输出的最大视在功率。最大视在功率。最高气温最高气温+40，最高日，最高日平均气温平均气温+30，最高年，最高年平均气温平均气温+20。 u如果变压器安装地点的年平均气温如果变压器安装地点的年平均气温 20，则每升高，则每升高1，变压器的容量就要减少，变压器

57、的容量就要减少1%，则变压器的实际容量为，则变压器的实际容量为 av. 0室外变压器：室外变压器： 室内变压器：室内变压器：NTavTSS100201. 0NTavTSS1002092. 0. 0河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院622022-5-82. 变压器的正常过负荷变压器的正常过负荷油浸式变压器的允许过负荷包括以下两部分：油浸式变压器的允许过负荷包括以下两部分：由于昼夜负荷不均匀而考虑的变由于昼夜负荷不均匀而考虑的变压器过负荷：压器过负荷： 可由变压器的日负荷系数可由变压器的日负荷系数 和最大负荷持续时间和最大负荷持续时间t在图在图5-33所示曲所示曲线上确定允许过负荷倍

58、数线上确定允许过负荷倍数 ； NavII)1(OLK由于夏季（由于夏季（6、7、8三个月）欠负三个月）欠负荷而在冬季（荷而在冬季（12、1、2三个月）考三个月）考虑的变压器过负荷：虑的变压器过负荷： 图图5-33 油浸式变压器允许油浸式变压器允许 过负荷曲线图过负荷曲线图河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院632022-5-8 当夏季平均日负荷曲线中的最大负荷当夏季平均日负荷曲线中的最大负荷Sm 低于变压器的实低于变压器的实际容量际容量ST时，则每低时，则每低1%，可在冬季过负荷，可在冬季过负荷1%，但最高不得，但最高不得超过超过15%，即其允许过负荷倍数为，即其允许过负荷倍数为

59、TmTOLSSSK1)2(1.15 则变压器总的过负荷倍数为：则变压器总的过负荷倍数为： 1)2()1(OLOLOLKKK对室内变压器，对室内变压器， 1.2；对室外变压器，；对室外变压器， 1.3。OLKOLK因此，变压器在冬季的正常过负荷能力为因此，变压器在冬季的正常过负荷能力为TOLOLTSKS)(（1.21.3）ST河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院642022-5-83. 变压器的事故过负荷变压器的事故过负荷 是指并联运行的变压器组中一台变压器退出运行，另一是指并联运行的变压器组中一台变压器退出运行，另一台变压器所承受的过负荷。变压器事故过负荷的运行时间不台变压器所承受

60、的过负荷。变压器事故过负荷的运行时间不得超过表得超过表5-1所规定的时间。所规定的时间。 表表5-1 电力变压器事故过负荷运行的允许时间电力变压器事故过负荷运行的允许时间油浸自冷油浸自冷式变压器式变压器过负荷值（过负荷值（%）30456075100200允许时间允许时间min120804520101.5干式变压器干式变压器过负荷值（过负荷值（%）102030405060允许时间允许时间min75604532165运行规程规定：变压器在事故下一台运行时，如果油浸式变压器的日负荷率运行规程规定：变压器在事故下一台运行时，如果油浸式变压器的日负荷率0.75，变压器可以连续，变压器可以连续6h过负荷过