第五章火电厂高压配电设备

1、报告人报告人：胡志光胡志光单位：华北电力大学 电气设备及运行电气设备及运行讲稿讲稿第五章第五章 火电厂高压配电设备火电厂高压配电设备保定热保定热电厂电厂 第五章第五章 目目 录录 第一节第一节 绝缘子、母线和电缆绝缘子、母线和电缆 第二节第二节 高压断路器高压断路器 第三节第三节 隔离开关、熔断器和负荷开关隔离开关、熔断器和负荷开关 第四节第四节 互感器互感器 第五节第五节 过电压保护设备过电压保护设备 第六节第六节 接地装置接地装置 复习思考题复习思考题 1. 绝缘子的作用绝缘子的作用 绝缘子广泛应用在火电厂的配电装置、变压器、绝缘子广泛应用在火电厂的配电装置、变压器、开关电器及输电线路上，

2、用来支持和固定裸载流导开关电器及输电线路上，用来支持和固定裸载流导体，并使裸载流导体与地绝缘，或使处于不同电位体，并使裸载流导体与地绝缘，或使处于不同电位的载流导体之间绝缘。因此，绝缘子应具有足够的的载流导体之间绝缘。因此，绝缘子应具有足够的绝缘强度、机械强度、耐热性和防潮性。绝缘强度、机械强度、耐热性和防潮性。 2. 绝缘子分类绝缘子分类 绝缘子按其额定电压可分为高压绝缘子绝缘子按其额定电压可分为高压绝缘子(500V以以上上)和低压绝缘子和低压绝缘子(500V及以下及以下)两种；按安装地点可两种；按安装地点可分为户内式和户外式两种；按结构形式和用途可分分为户内式和户外式两种；按结构形式和用途

3、可分为支柱式、套管式及盘形悬式三种。为支柱式、套管式及盘形悬式三种。第一节第一节 绝缘子、母线和电缆绝缘子、母线和电缆一、绝缘子一、绝缘子 3. 绝缘子的结构组成绝缘子的结构组成 高压绝缘子主要由绝缘件和金属附件两部分组成。高压绝缘子主要由绝缘件和金属附件两部分组成。绝缘件通常用电工瓷制成，电工瓷具有结构紧密均绝缘件通常用电工瓷制成，电工瓷具有结构紧密均匀、绝缘性能稳定、机械强度高和不吸水等优点。匀、绝缘性能稳定、机械强度高和不吸水等优点。盘形悬式绝缘子的绝缘件也有用钢化玻璃制成的，盘形悬式绝缘子的绝缘件也有用钢化玻璃制成的，具有绝缘和机械强度高、尺寸小、质量轻、制造工具有绝缘和机械强度高、尺

4、寸小、质量轻、制造工艺简单及价格低廉等优点。艺简单及价格低廉等优点。 金属附件的作用是将绝缘子固定在支架上和将载金属附件的作用是将绝缘子固定在支架上和将载流导体固定在绝缘子上。金属附件装在绝缘件的两流导体固定在绝缘子上。金属附件装在绝缘件的两端，两者通常用水泥胶合剂胶合在一起。绝缘瓷件端，两者通常用水泥胶合剂胶合在一起。绝缘瓷件的外表面涂有一层棕色或白色的硬质瓷釉，以提高的外表面涂有一层棕色或白色的硬质瓷釉，以提高其绝缘、机械和防水性能；金属附件皆作镀锌处理，其绝缘、机械和防水性能；金属附件皆作镀锌处理，以防其锈蚀；胶合剂的外露表面涂有防潮剂，以防以防其锈蚀；胶合剂的外露表面涂有防潮剂，以防止

5、水分侵入。止水分侵入。户内式支柱绝缘子结构示意图户内式支柱绝缘子结构示意图 4支柱绝缘子支柱绝缘子 户内式支柱绝户内式支柱绝缘子分内胶装、缘子分内胶装、外胶装、联合外胶装、联合胶装胶装3个系列；个系列；户外式支柱绝户外式支柱绝缘子分针式和缘子分针式和棒式棒式2种。种。 户外针式支柱绝缘子结构示意图户外针式支柱绝缘子结构示意图 户外棒式支柱绝缘子外形示意图户外棒式支柱绝缘子外形示意图 5盘形悬式绝缘子盘形悬式绝缘子 悬式绝缘子主要应用在悬式绝缘子主要应用在35kV及以上屋外配电装置和架空线及以上屋外配电装置和架空线路上。按其帽及脚的连接方式，分为球形和槽形两种。路上。按其帽及脚的连接方式，分为球

6、形和槽形两种。盘形盘形悬式绝缘子的结构都是由绝缘件悬式绝缘子的结构都是由绝缘件(瓷件或钢化玻璃瓷件或钢化玻璃)、铁帽、铁帽、铁脚组成。钟罩形防污绝缘子的污闪电压比普通型绝缘子高铁脚组成。钟罩形防污绝缘子的污闪电压比普通型绝缘子高2050；双层伞形防污绝缘子具有泄漏距离大、伞形开放、裙；双层伞形防污绝缘子具有泄漏距离大、伞形开放、裙内光滑、积灰率低、自洁性能好等优点；草帽形防污绝缘子也具内光滑、积灰率低、自洁性能好等优点；草帽形防污绝缘子也具有积污率低、自洁性能好等优点。有积污率低、自洁性能好等优点。在实际应用中，悬式绝缘子根据装置电压的高低组成绝缘子串。在实际应用中，悬式绝缘子根据装置电压的高

7、低组成绝缘子串。这时，一片绝缘子的脚这时，一片绝缘子的脚3的粗头穿入另一片绝缘子的帽的粗头穿入另一片绝缘子的帽2内，并用内，并用特制的弹簧锁锁住。每串绝缘子的数目：特制的弹簧锁锁住。每串绝缘子的数目：35kV不少于不少于3片，片，110kV不少于不少于7片，片，220kV不少于不少于13片，片，330kV不少于不少于19片，片，500kV不少于不少于24片。对于容易受到严重污染的装置，应选用防污片。对于容易受到严重污染的装置，应选用防污悬式绝缘子。悬式绝缘子。户内式穿墙套管结构示意图户内式穿墙套管结构示意图 6套管绝缘子套管绝缘子 套管绝缘子用于母线在屋内穿过墙壁或天花板，以及从屋内向套管绝缘

8、子用于母线在屋内穿过墙壁或天花板，以及从屋内向屋外引出，或用于使有封闭外壳的电器屋外引出，或用于使有封闭外壳的电器(如断路器、变压器等如断路器、变压器等)的载的载流部分引出壳外。套管绝缘子也称穿墙套管，简称套管。流部分引出壳外。套管绝缘子也称穿墙套管，简称套管。户外式穿墙套管结构示意图户外式穿墙套管结构示意图 绝缘子外形图1. 母线材料母线材料常用的母线材料有铜、铝和铝合金。常用的母线材料有铜、铝和铝合金。铜的电阻率低、机械强度大、抗腐蚀性强，是很好的母线材料。铜的电阻率低、机械强度大、抗腐蚀性强，是很好的母线材料。铝的电阻率为铜的铝的电阻率为铜的1.72倍，但密度只有铜的倍，但密度只有铜的3

9、0，在相同负荷，在相同负荷及同一发热温度下，所耗铝的质量仅为铜的及同一发热温度下，所耗铝的质量仅为铜的4050，而且我国，而且我国铝的储量丰富，价格低。铝的储量丰富，价格低。 2. 敞露母线敞露母线敞露母线具有集肤效应系数低、散热良好、机械强度高、安装简敞露母线具有集肤效应系数低、散热良好、机械强度高、安装简便和连接方便等特点。常用敞露母线有矩形、槽形、管形和绞线圆便和连接方便等特点。常用敞露母线有矩形、槽形、管形和绞线圆形形 。敞露母线与地之间的绝缘靠绝缘子维持，相间绝缘靠空气维持。敞露母线与地之间的绝缘靠绝缘子维持，相间绝缘靠空气维持。敞露母线的结构如下图所示。敞露母线的结构如下图所示。

10、二、母线二、母线 火电厂和变电所中各种电压等级配电装置的主母线，发电机、火电厂和变电所中各种电压等级配电装置的主母线，发电机、变压器与相应配电装置之间的连接导体，统称为母线，其中主母变压器与相应配电装置之间的连接导体，统称为母线，其中主母线起汇集和分配电能的作用。线起汇集和分配电能的作用。矩形母线和槽形母线结构图矩形母线和槽形母线结构图管形母线形状和支持结构示意图管形母线形状和支持结构示意图 3. 封闭母线封闭母线 用外壳加以封闭保护的带电母线，称为封闭母线。用外壳加以封闭保护的带电母线，称为封闭母线。按外壳结构、所用材料以及冷却方式，封闭母线分按外壳结构、所用材料以及冷却方式，封闭母线分为共

11、相封闭母线和分相封闭母线。为共相封闭母线和分相封闭母线。 无隔板和有隔板共箱式封闭母线结构示意图无隔板和有隔板共箱式封闭母线结构示意图分相封闭母线结构示意图分相封闭母线结构示意图(a)单个绝缘子支持；单个绝缘子支持；(b)两个绝缘子支持；两个绝缘子支持；(c)三个绝缘子支持；三个绝缘子支持；(d)四个绝缘子支持四个绝缘子支持 封闭母线结构图全连分相封闭母线具有以下优点：全连分相封闭母线具有以下优点：（1）供电可靠。封闭母线有效地防止了绝缘遭受灰尘、潮气等污）供电可靠。封闭母线有效地防止了绝缘遭受灰尘、潮气等污秽和外物造成的短路。秽和外物造成的短路。（2）运行安全。由于母线封闭在外壳中，且外壳接

12、地，使工作人）运行安全。由于母线封闭在外壳中，且外壳接地，使工作人员不会触及带电导体。员不会触及带电导体。（3）由于外壳的屏蔽作用，母线电动力大大减少，而且基本消除）由于外壳的屏蔽作用，母线电动力大大减少，而且基本消除了母线周围钢构件的发热。了母线周围钢构件的发热。（4）运行维护工作量小。）运行维护工作量小。在运行时，主要监视母线有无明显的松动或振动，支持绝缘子有在运行时，主要监视母线有无明显的松动或振动，支持绝缘子有无放电和脱落现象，各接头有无发热现象。在雨、雪天，要观察无放电和脱落现象，各接头有无发热现象。在雨、雪天，要观察屋顶有无漏水，以防漏水破坏绝缘，引起接地或短路。屋顶有无漏水，以防

13、漏水破坏绝缘，引起接地或短路。正常运行中，母线的允许温度：正常运行中，母线的允许温度：（a）裸母线及其接头为）裸母线及其接头为70；（b）分相封闭母线外壳温度为）分相封闭母线外壳温度为65，母线为，母线为85。三、电力电缆三、电力电缆1电缆分类电缆分类常用的电力电缆，按其绝缘和保护层的不同，有以常用的电力电缆，按其绝缘和保护层的不同，有以下几类：下几类：(1)油浸纸绝缘电缆，适用于油浸纸绝缘电缆，适用于35kV及以下的输配电线及以下的输配电线路。路。(2)聚氯乙烯绝缘电缆聚氯乙烯绝缘电缆(简称塑力电缆简称塑力电缆)，适用于，适用于6kV及以下的输配电线路。及以下的输配电线路。(3)交联聚乙烯绝

14、缘电缆交联聚乙烯绝缘电缆(简称交联电缆简称交联电缆)，适用于，适用于11l0kV的输配电线路。的输配电线路。(4)橡皮绝缘电缆，适用于橡皮绝缘电缆，适用于6kV及以下的输配电线路，及以下的输配电线路，多用于厂矿车间的动力干线和移动式装置。多用于厂矿车间的动力干线和移动式装置。(5)高压充油电缆，主要用于高压充油电缆，主要用于110330kV变、配电装变、配电装置至高压架空线及城市输电系统之间的连接线。置至高压架空线及城市输电系统之间的连接线。2. 电缆结构及型号电缆结构及型号电缆结构主要由载流导体、绝缘层、保护层三部分组成，电缆结构主要由载流导体、绝缘层、保护层三部分组成，其型号的含义如下：其

15、型号的含义如下： 三芯油浸纸绝缘电缆结构图三芯油浸纸绝缘电缆结构图 单芯充油电缆结构图单芯充油电缆结构图 电缆结构外形图 第二节第二节 高压断路器高压断路器 高压断路器是电力系统最重要的控制设备和保护设备。高压断路器是电力系统最重要的控制设备和保护设备。高压断路器的功能是接通和断开正常工作电流、过负荷电流高压断路器的功能是接通和断开正常工作电流、过负荷电流和故障电流，它是开关电器中最为完善的一种设备。和故障电流，它是开关电器中最为完善的一种设备。 一、高压断路器的基本结构一、高压断路器的基本结构 如图所示高压断路器电路通断元件如图所示高压断路器电路通断元件1、绝缘支撑元件绝缘支撑元件2、操动机

16、构、操动机构3及基座及基座4等几等几部分。电路通断元件安装在绝缘支撑元件部分。电路通断元件安装在绝缘支撑元件上，而绝缘支撑元件则安装在基座上。电上，而绝缘支撑元件则安装在基座上。电路通断元件是其关键部件，承担着接通和路通断元件是其关键部件，承担着接通和断开电路的任务，它由接线端子、导电杆、断开电路的任务，它由接线端子、导电杆、动、静触头及灭弧室等组成；绝缘支撑元动、静触头及灭弧室等组成；绝缘支撑元件起着固定通断元件的作用，并使其带电件起着固定通断元件的作用，并使其带电部分与地绝缘；操动机构起控制通断元件部分与地绝缘；操动机构起控制通断元件的作用，当操动机构接到合闸或分闸命令的作用，当操动机构接

17、到合闸或分闸命令时，操动机构动作，经中间传动机构驱动时，操动机构动作，经中间传动机构驱动动触头，实现断路器的合闸或分闸。动触头，实现断路器的合闸或分闸。高压断路器型号高压断路器型号由字母和数字两部分组成的由字母和数字两部分组成的：123456额定电流，额定电流，A派生代号：派生代号：C手车式；手车式；G改进式等。改进式等。额定电压，额定电压，kV设计序号设计序号使用环境：使用环境：N户内式；户内式；W户外式。户外式。产品名称：产品名称：D多油断路器；多油断路器；S少油断路器；少油断路器； K空气断路器；空气断路器；L SF6 断路器；断路器； Z真空断路器；真空断路器；Q产气断路器；产气断路器

18、； C磁吹断路器等。磁吹断路器等。例如：例如：SN10- -10/3000- -750型型额定开断能力，额定开断能力，kA或或MVA特殊环境代号特殊环境代号78 二、二、 高压断路器分类和型号高压断路器分类和型号按灭弧介质和灭弧方式分：按灭弧介质和灭弧方式分：D多油断路器多油断路器;S少油断路少油断路器器;K(压缩压缩)空气断路器空气断路器;LSF6断路器断路器;Z真空断路器。真空断路器。按安装地点分：按安装地点分：N户内式户内式;W户外式。户外式。 1. 额定电压额定电压UN(kV)。断路器正常工作时，系统的额。断路器正常工作时，系统的额定定( (线线) )电压。这是断路器的标称电压，断路器

19、应能保电压。这是断路器的标称电压，断路器应能保证在这一电压的电力系统中使用。证在这一电压的电力系统中使用。2. 额定电流额定电流IN(A)。断路器可以长期通过的最大电流。断路器可以长期通过的最大电流。当额定电流长期通过高压断路器时，其发热温度不应当额定电流长期通过高压断路器时，其发热温度不应超过国家标准中规定的数值。超过国家标准中规定的数值。 3. 额定开断电流额定开断电流INbr(kA)。在规定条件下能保证正常。在规定条件下能保证正常开断的电流。开断的电流。 三、高压断路器的技术参数三、高压断路器的技术参数4. 热稳定电流热稳定电流It(kA)。在规定条件和时间下断路器。在规定条件和时间下断

20、路器在合闸位置时所能耐受短路电流的有效值。它反映设在合闸位置时所能耐受短路电流的有效值。它反映设备经受短路电流引起的热效应能力。备经受短路电流引起的热效应能力。5. 动稳定电流动稳定电流ies(kA)。 在规定条件下，断路器在合在规定条件下，断路器在合闸位置时所能承受短路电流的峰值。它反映设备经受闸位置时所能承受短路电流的峰值。它反映设备经受短路电流引起的电动力效应的能力。短路电流引起的电动力效应的能力。6. 额定关合电流额定关合电流iNcl(kA)。额定关合电流。额定关合电流iNcl是在额是在额定电压下，断路器能可靠地闭合的最大短路电流峰值，定电压下，断路器能可靠地闭合的最大短路电流峰值，用

21、来说明断路器关合短路故障的能力。用来说明断路器关合短路故障的能力。 7动作时间动作时间（1）分闸时间）分闸时间(ms)。从断路器分闸线圈通电起至三。从断路器分闸线圈通电起至三相电弧完全熄灭为止的时间。开断时间由分闸时间和电相电弧完全熄灭为止的时间。开断时间由分闸时间和电弧燃烧时间或燃弧时间组成。弧燃烧时间或燃弧时间组成。（2）合闸时间）合闸时间(ms)。从断路器开始接到合闸命令时。从断路器开始接到合闸命令时起到三相均合闸为止的时间。起到三相均合闸为止的时间。 （3）分）分( (合合) )闸不同期时间闸不同期时间(ms)。指断路器各相间或。指断路器各相间或同相各断口间分同相各断口间分( (合合)

22、 )时间的最大差异。时间的最大差异。 8. 自动重合闸操作循环：自动重合闸操作循环： 分分 合分合分t合分合分 无电流间隔时间，标准值为无电流间隔时间，标准值为0.3s或或0.5s； t强送电时间，标准时间为强送电时间，标准时间为180s。 四、四、SF6断路器断路器 1. SF6气体的性质气体的性质 （1）SF6气体的基本特性气体的基本特性 SF6在常温下是一种无色、无味、无毒、不燃的惰性气体。比重在常温下是一种无色、无味、无毒、不燃的惰性气体。比重是空气的是空气的5.1倍。倍。SF6 极易吸附周围的自由电子，具有较强的电负性。极易吸附周围的自由电子，具有较强的电负性。化学性能极为稳定，在电

23、弧作用下，化学性能极为稳定，在电弧作用下，SF6分解成氟原子，低氟化合分解成氟原子，低氟化合物等。但在电弧电流过零瞬间，迅速地去游离，再结合为分子，可物等。但在电弧电流过零瞬间，迅速地去游离，再结合为分子，可以反复使用。以反复使用。 （2）SF6气体的电气性能气体的电气性能 1）绝缘性能：）绝缘性能：SF6的气体具有良好的绝缘性能，在相同的压力和的气体具有良好的绝缘性能，在相同的压力和温度下，温度下，SF6的绝缘性能为空气的的绝缘性能为空气的23倍，在个标准大气压下差倍，在个标准大气压下差不多与变压器油的绝缘性能相当。不多与变压器油的绝缘性能相当。 2）灭弧性能：）灭弧性能：SF6气体是一种理

24、想的灭弧介质，主要因为气体是一种理想的灭弧介质，主要因为SF6的的气体具有优良的热导性，介质速度恢复快，负电性以及电弧时间常气体具有优良的热导性，介质速度恢复快，负电性以及电弧时间常数小。数小。2. SF 6断路器主要特点断路器主要特点 （1）开断和绝缘性能优良。）开断和绝缘性能优良。SF6断路器的断口电压可以做的很断路器的断口电压可以做的很高，在电压等级相同、开断电流和其它性能相同或接近的情况下，高，在电压等级相同、开断电流和其它性能相同或接近的情况下，SF6断路器的串联断口比较少。断路器的串联断口比较少。 （2）触头烧伤轻微，电寿命长。）触头烧伤轻微，电寿命长。 SF6断路器即使开断大电流

25、时，断路器即使开断大电流时，电弧电压也不高，约为空气的电弧电压也不高，约为空气的1/10左右。同时，左右。同时，SF6气体的散热气体的散热能力比空气大得多，对触头的烧损轻微，从而大大地延长了触头能力比空气大得多，对触头的烧损轻微，从而大大地延长了触头的电寿命。的电寿命。 （3）体积小，重量轻，结构简单。）体积小，重量轻，结构简单。 （4）噪声小，）噪声小，SF6断路器中气体的压力以及开断时气流吹弧速断路器中气体的压力以及开断时气流吹弧速度较小，所以开断声音很小，对周围环境不发生干扰。度较小，所以开断声音很小，对周围环境不发生干扰。 （5）维护、检修周期长，由于）维护、检修周期长，由于SF6断路

26、器的触头寿命长，在断路器的触头寿命长，在SF6气体中金属和绝缘件很少发生劣化现象，所以检修周期长。气体中金属和绝缘件很少发生劣化现象，所以检修周期长。（1）系统标称电压：）系统标称电压：500kV；（2）最高工作电压：）最高工作电压：550kV；（3）额定电流：）额定电流：3150A；（4）额定短路开断电流：）额定短路开断电流：63kA；（5）额定动稳定电流（峰值）：）额定动稳定电流（峰值）：170kA；（6）额定关合电流（峰值）：）额定关合电流（峰值）：170kA；（7）全开断时间：）全开断时间： 50ms；（8）分闸时间：）分闸时间：27.510%ms；（9）合闸时间：）合闸时间：100m

27、s ；（10）合）合-分时间：分时间：61ms；（11）额定操作循环：）额定操作循环：O-0.3s-CO-180s-CO；（12）重合闸无电流间隙时间：）重合闸无电流间隙时间：0.3s及以上可调；及以上可调；（13） 噪声水平：不超过噪声水平：不超过99dB。3. 500kV的的SF 6断路器的参数断路器的参数3. 110kV的的SF 6断路器的参数断路器的参数4. SF6断路器的结构断路器的结构 I型型单单断断口口三三相相联联动动结结构构 T型型双双断断口口分分相相操操动动结结构构 Y型型双双断断口口分分相相操操动动结结构构220kV、500kV T型和Y型SF6断路器外形图220kV T型

28、和Y型SF6断路器外形图500kV 落地罐式SF6断路器外形图五、真空断路器五、真空断路器1. 真空灭弧室的结构真空灭弧室的结构 真空灭弧室由外壳、触头真空灭弧室由外壳、触头和主屏蔽罩三大部分组成。和主屏蔽罩三大部分组成。 动触头动触头4和静触头和静触头6等都密等都密封在抽为真空的外壳内，外壳由玻璃或陶瓷做成。外壳的作用是构成一个真空密封容器，封在抽为真空的外壳内，外壳由玻璃或陶瓷做成。外壳的作用是构成一个真空密封容器，又作为动触头、静触头之间的支撑。真空室的真空度为又作为动触头、静触头之间的支撑。真空室的真空度为10-4Pa。不锈钢波纹管不锈钢波纹管2是外壳的一个重要部分，也是真空灭弧室中一

29、个最薄弱的元件。其一端是外壳的一个重要部分，也是真空灭弧室中一个最薄弱的元件。其一端与外壳端面焊接；另一端与动触杆与外壳端面焊接；另一端与动触杆1焊接，在动触头运动时利用波纹管焊接，在动触头运动时利用波纹管2的弹性保持灭弧的弹性保持灭弧室真空。室真空。 触头是真空灭弧装置内最重要的元件。真空断路器的额定电流、额定关合和开断电流触头是真空灭弧装置内最重要的元件。真空断路器的额定电流、额定关合和开断电流以及开断小电流时的过电压等电气参数均与触头有关。触头形状有：圆柱状触头、带螺以及开断小电流时的过电压等电气参数均与触头有关。触头形状有：圆柱状触头、带螺旋槽触头、杯状触头、枕状触头和带纵向磁场触头等

30、。旋槽触头、杯状触头、枕状触头和带纵向磁场触头等。 屏蔽罩屏蔽罩5由铜板制成。主屏蔽罩包在触头周围，用来防止燃弧时弧隙中产生的大量金由铜板制成。主屏蔽罩包在触头周围，用来防止燃弧时弧隙中产生的大量金属蒸气污染灭弧室外壁。波纹管屏蔽罩包在波纹管周围，使燃弧时产生的金属蒸气不致属蒸气污染灭弧室外壁。波纹管屏蔽罩包在波纹管周围，使燃弧时产生的金属蒸气不致凝结到波纹管表面上，对波纹管具有保护作用。凝结到波纹管表面上，对波纹管具有保护作用。 1 动触杆动触杆2 波纹管波纹管3 外壳外壳4 动触头动触头5 屏蔽罩屏蔽罩6 静触头静触头2. 真空断路器的特点真空断路器的特点 （1）灭弧室不需要检修，电寿命长

31、，适用于频繁操作。）灭弧室不需要检修，电寿命长，适用于频繁操作。（2）真空灭弧室没有爆炸和火灾危险。）真空灭弧室没有爆炸和火灾危险。（3）触头开距短。如）触头开距短。如10kV级真空断路器的触头开距只有级真空断路器的触头开距只有1012mm，而同电压级的少油断路器的触头开距约为，而同电压级的少油断路器的触头开距约为120mm。由。由于触头开距短，因而灭弧室小巧，断路器体积小，重量轻。于触头开距短，因而灭弧室小巧，断路器体积小，重量轻。（4）燃弧时间短，动作快，一般全开断时间都小于）燃弧时间短，动作快，一般全开断时间都小于0.1s。（5）熄弧后触头间隙的破坏性放电电压恢复速度快，开断性）熄弧后触

32、头间隙的破坏性放电电压恢复速度快，开断性能好。但截流过电压高，需要采用限制过电压的措施，如装设能好。但截流过电压高，需要采用限制过电压的措施，如装设阻容吸收器、氧化锌避雷器等。阻容吸收器、氧化锌避雷器等。（6）价格昂贵，约为相同额定参数的少油式断路器的）价格昂贵，约为相同额定参数的少油式断路器的45倍。倍。3.真空断路器的参数真空断路器的参数 悬臂式悬臂式 ZN410型真空断路器结构图型真空断路器结构图1接线板；接线板；2灭弧室；灭弧室；3主轴；主轴；4支持框架；支持框架；5安装孔；安装孔；6绝缘拉杆；绝缘拉杆；7支持绝缘子；支持绝缘子；8操动机构；操动机构；9绝缘隔板绝缘隔板 4.真空断路器

33、的结构真空断路器的结构 落地式落地式ZN510型型真空断路器结构图真空断路器结构图1上软连接；上软连接；2上出线；上出线；3真空灭弧室；真空灭弧室；4导向导向套；套；5绝缘套；绝缘套；6下软下软连接；连接；7下出线；下出线；8触触头弹簧；头弹簧；9下绝缘杆；下绝缘杆；10绝缘支撑杆；绝缘支撑杆；11分分闸弹簧；闸弹簧；12操动机构；操动机构；13合闸手柄；合闸手柄；14一底座；一底座；15三相主轴；三相主轴；16动导动导电杆；电杆；17绝缘隔板；绝缘隔板；18上绝缘杆；上绝缘杆；19橡皮橡皮垫垫真空断路器外形图真空断路器外形图手车式真空断路器外形图手车式真空断路器外形图悬挂式真空断路器外形图悬

34、挂式真空断路器外形图真空开关柜外形图真空开关柜外形图第三节第三节 隔离开关、熔断器和负荷开关隔离开关、熔断器和负荷开关 1隔离开关的作用隔离开关的作用 （1）隔离电源）隔离电源在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源隔在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源隔离，以确保检修的安全。离，以确保检修的安全。（2）倒闸操作）倒闸操作投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。开关配合断路器，协同操作来完成。（3）分、合小电流）分、合小电流分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分、合避雷器、电压互感器

35、和空载母线；分、合励磁电流不超过分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；的空载变压器；关合电容电流不超过关合电容电流不超过5A的空载线路。的空载线路。一、隔离开关一、隔离开关 （1）隔离开关的种类）隔离开关的种类 按装置地点分按装置地点分n户内式户内式n户外式户外式 按每相绝缘支柱的数目分按每相绝缘支柱的数目分n单柱式单柱式n双柱式双柱式 三柱式三柱式 2隔离开关的种类和型号隔离开关的种类和型号（2）隔离开关的型号）隔离开关的型号 3. 户内型隔离开关户内型隔离开关户内型隔离开关典型结构图户内型隔离开关典型结构图(a)三极式；三极式；(b)单极式单极式1动触头；动触头；2操作绝缘子；操作绝缘子；

36、3静触头；静触头；4支持绝缘子；支持绝缘子；5底座；底座；6拐臂；拐臂；7转轴转轴单柱式隔离开关结构图单柱式隔离开关结构图 双柱式隔离开关结构图双柱式隔离开关结构图 4户外型隔离开关户外型隔离开关单单柱柱式式隔隔离离开开关关外外形形图图双双柱柱式式隔隔离离开开关关外外形形图图V型型隔隔离离开开关关二、二、 熔断器熔断器1熔断器的作用熔断器的作用熔断器是最简单和最早使用的一种保护电器，用来熔断器是最简单和最早使用的一种保护电器，用来保护电路中的电气设备，使其免受过载和短路电流保护电路中的电气设备，使其免受过载和短路电流的危害。熔断器不能用来正常地切断和接通电路，的危害。熔断器不能用来正常地切断和

37、接通电路，必须与其他电器必须与其他电器(隔离开关、接触器、负荷开关等隔离开关、接触器、负荷开关等)配合使用。熔断器具有结构简单、价格低廉、维护配合使用。熔断器具有结构简单、价格低廉、维护方便、使用灵活等优点，但其容量小，保护特性不方便、使用灵活等优点，但其容量小，保护特性不稳定。它广泛使用在电压为稳定。它广泛使用在电压为1000V及以下的低压配及以下的低压配电装置中；在电压为电装置中；在电压为3110kV高压配电装置中，主高压配电装置中，主要作为小功率电力线路、配电变压器、电力电容器、要作为小功率电力线路、配电变压器、电力电容器、电压互感器等设备的保护。电压互感器等设备的保护。 2熔断器的型号

38、熔断器的型号 熔断器的型号含义如下：熔断器的型号含义如下：3. 熔断器工作原理熔断器工作原理 熔断器的工作原理是：熔断器串联接入被保护电路熔断器的工作原理是：熔断器串联接入被保护电路中，在正常工作情况下，由于电流较小，通过熔体时中，在正常工作情况下，由于电流较小，通过熔体时熔体温度虽然上升，但不致熔化，电路可靠接通；一熔体温度虽然上升，但不致熔化，电路可靠接通；一旦电路发生过负荷或短路，电流增大，熔体由于自身旦电路发生过负荷或短路，电流增大，熔体由于自身温度超过熔点而熔化，将电路切断。温度超过熔点而熔化，将电路切断。当电路发生短路故障时，其短路电流增长到最大值当电路发生短路故障时，其短路电流增

39、长到最大值有一定时限。如果熔断器的熔断时间有一定时限。如果熔断器的熔断时间(包括熄弧时间包括熄弧时间)小小于短路电流达到最大值的时间，即可认为熔断器限制于短路电流达到最大值的时间，即可认为熔断器限制了短路电流的发展，此种熔断器称为限流熔断器，否了短路电流的发展，此种熔断器称为限流熔断器，否则为不限流熔断器。用限流熔断器保护的电气设备，则为不限流熔断器。用限流熔断器保护的电气设备，遭受短路损害程度可大为减轻，且可不用校验热稳定遭受短路损害程度可大为减轻，且可不用校验热稳定和动稳定。和动稳定。4熔断器的技术参数熔断器的技术参数熔断器的主要技术参数包括：熔断器的主要技术参数包括：熔断器的额定电流，熔

40、断器的额定电流，或称熔管额定电流或称熔管额定电流INt，是指熔断器壳体的载流部分，是指熔断器壳体的载流部分和接触部分设计时的电流；和接触部分设计时的电流；熔体的额定电流熔体的额定电流INs，是指熔体本身设计时的电流，即长期通过熔体，而是指熔体本身设计时的电流，即长期通过熔体，而熔体不会熔断的最大电流；熔体不会熔断的最大电流；熔断器的极限开断电熔断器的极限开断电流流INbr，指熔断器所能开断的最大电流。，指熔断器所能开断的最大电流。在同一熔断器内，通常可分别装入额定电流不大于在同一熔断器内，通常可分别装入额定电流不大于熔断器本身额定电流的任何熔体。熔断器本身额定电流的任何熔体。 5. 低压熔断器

41、低压熔断器RM10型无填料封闭管式熔断器的结构如图所示。熔管型无填料封闭管式熔断器的结构如图所示。熔管1由钢纸加工制成，两端装着外壁有螺纹的金属管夹由钢纸加工制成，两端装着外壁有螺纹的金属管夹2，上面，上面旋有黄铜管帽旋有黄铜管帽3，锌熔体，锌熔体6用螺栓用螺栓5与触刀与触刀4连接。其锌熔体一连接。其锌熔体一般是用锌板冲压成宽窄相间的变截面形状，通常每个熔体有般是用锌板冲压成宽窄相间的变截面形状，通常每个熔体有24个窄部，以加速电弧的熄灭。个窄部，以加速电弧的熄灭。 6户内高压熔断器户内高压熔断器RN1型熔断器外形如图所示，它由瓷质熔管型熔断器外形如图所示，它由瓷质熔管1、触座、触座2、支柱、

42、支柱绝缘子绝缘子3及底座及底座4组成。组成。RN1型熔断器的充满石英砂的密封瓷质型熔断器的充满石英砂的密封瓷质熔管的剖面图。熔管熔管的剖面图。熔管1两端有黄铜罩两端有黄铜罩2。工作熔体。工作熔体5的额定电流小的额定电流小于于7.5A，采用镀银的铜丝，将一根或几根铜丝并联，绕在陶瓷，采用镀银的铜丝，将一根或几根铜丝并联，绕在陶瓷芯上，以保持在熔管内的准确位置，在铜丝上焊有小锡球芯上，以保持在熔管内的准确位置，在铜丝上焊有小锡球6 ，其其灭弧原理与低压熔断器基本相同。灭弧原理与低压熔断器基本相同。 户内高压熔断器外形图户内高压熔断器外形图7户外高压熔断器户外高压熔断器RW310型跌落式熔型跌落式熔

43、断器的基本结构如图所示。断器的基本结构如图所示。熔断器通过紧固板熔断器通过紧固板7固定安装固定安装在线路中，熔管呈倾斜状态；在线路中，熔管呈倾斜状态；熔管外层为层卷纸板制成，熔管外层为层卷纸板制成，内衬为由产气材料内衬为由产气材料(石棉石棉)制制成的消弧管；熔体两端焊在成的消弧管；熔体两端焊在编织导线上，并穿过熔管编织导线上，并穿过熔管1用用螺钉固定在上、下触头上。螺钉固定在上、下触头上。正常工作时编织导线处于拉正常工作时编织导线处于拉紧状态，使熔管上部的活动紧状态，使熔管上部的活动关节锁紧，在上触头的压力关节锁紧，在上触头的压力下处于合闸状态。下处于合闸状态。户外跌落式高压熔断器外形图户外跌

44、落式高压熔断器外形图三、负荷开关三、负荷开关1负荷开关的作用负荷开关的作用高压负荷开关主要用来接通和断开正常工作电流，高压负荷开关主要用来接通和断开正常工作电流，带有热脱扣器的负荷开关还具有过载保护性能，但本带有热脱扣器的负荷开关还具有过载保护性能，但本身不能开断短路电流。身不能开断短路电流。35kV及以下通用型负荷开关具有以下开断和关合能及以下通用型负荷开关具有以下开断和关合能力：力：(1)开断不大于其额定电流的有功负荷电流和闭环电开断不大于其额定电流的有功负荷电流和闭环电流。流。(2)开断不大于开断不大于10A的电缆电容电流或限定长度的架空的电缆电容电流或限定长度的架空线充电电流。线充电电

45、流。(3)开断开断1250kVA(有些可达有些可达1600kVA)及以下变压器的及以下变压器的空载电流。空载电流。(4)关合不大于其关合不大于其“额定短路关合电流额定短路关合电流”的短路电流。的短路电流。2负荷开关的类型负荷开关的类型负荷开关按安装地点可分为户内式和户外式两类。负荷开关按安装地点可分为户内式和户外式两类。按是否带有熔断器，可分为不带熔断器和带有熔断按是否带有熔断器，可分为不带熔断器和带有熔断器两类。按灭弧原理和灭弧介质可分为：器两类。按灭弧原理和灭弧介质可分为：固体产固体产气式：利用电弧能量使固体产气材料产生气体来吹气式：利用电弧能量使固体产气材料产生气体来吹弧，使电弧熄灭；弧

46、，使电弧熄灭；压气式：利用活塞压气作用产压气式：利用活塞压气作用产生气吹使电弧熄灭，其气体可以是空气或生气吹使电弧熄灭，其气体可以是空气或SF6气体；气体；油浸式：与油断路器类似；油浸式：与油断路器类似；真空式：与真空断真空式：与真空断路器类似，但选用截流值较小的触头材料；路器类似，但选用截流值较小的触头材料；SF6式：在式：在SF6气体中灭弧。气体中灭弧。3负荷开关的型号负荷开关的型号高压负荷开关的型号含义如下：高压负荷开关的型号含义如下：4负荷开关的结构负荷开关的结构高压真空负荷开关熔断器组合电器结构图高压真空负荷开关熔断器组合电器结构图 高压真空负荷开关熔断器组合电器外形图高压真空负荷开

47、关熔断器组合电器外形图第四节第四节 互感器互感器 一、互感器的作用一、互感器的作用 互感器是一次系统和二次系统间的联络元件。互感器属于特种变互感器是一次系统和二次系统间的联络元件。互感器属于特种变压器，其作用如下：压器，其作用如下： (1)电流互感器将一次系统的交流大电流变成二次系统的交流小电电流互感器将一次系统的交流大电流变成二次系统的交流小电流流(5A或或1A)，供电给测量仪表和保护装置的电流线圈，电压互感器，供电给测量仪表和保护装置的电流线圈，电压互感器将一次系统的交流高电压变成二次系统的交流低电压将一次系统的交流高电压变成二次系统的交流低电压(100V或或100/ V)，供电给测量仪表

48、和保护装置的电压线圈，使测量仪表和，供电给测量仪表和保护装置的电压线圈，使测量仪表和保护装置实现标准化和小型化，并降低二次电气设备造价。保护装置实现标准化和小型化，并降低二次电气设备造价。 (2)使二次回路可采用低电压、小电流控制电缆，实现远方测量和使二次回路可采用低电压、小电流控制电缆，实现远方测量和控制。控制。 (3)使二次回路不受一次回路限制，接线灵活，维护、调试方便。使二次回路不受一次回路限制，接线灵活，维护、调试方便。 (4)使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身安全。证设备和人身安全。3二、电流互感器

49、二、电流互感器(1)一次绕组与被测电路串联，匝数很少，流过的电一次绕组与被测电路串联，匝数很少，流过的电流流I1，是被测电路的负荷电流，与二次侧电流，是被测电路的负荷电流，与二次侧电流I2无关。无关。(2)二次绕组与测量仪表和保护装置的电流线圈串联，二次绕组与测量仪表和保护装置的电流线圈串联，匝数通常是一次绕组的很多倍，且匝数通常是一次绕组的很多倍，且I2的大小的大小I1成正比。成正比。(3)测量仪表和保护装置的电流线圈阻抗很小，电流测量仪表和保护装置的电流线圈阻抗很小，电流互感器近似于短路状态运行。正常情况下，允许电互感器近似于短路状态运行。正常情况下，允许电流互感器短路运行，但不允许开路运

50、行流互感器短路运行，但不允许开路运行。1电流互感器的特点电流互感器的特点2电流互感器的变流比电流互感器的变流比电流互感器的额定一次电流电流互感器的额定一次电流I1N与额定二次电流与额定二次电流 I2N之比，称为电流互感器的额定变流比，用之比，称为电流互感器的额定变流比，用Ki表示。表示。根据磁通势平衡原理，根据磁通势平衡原理，Ki近似与一、二次绕组的匝近似与一、二次绕组的匝数数N1、N2成反比，即：成反比，即：因为因为I1N、I2N已标准化已标准化(I1N为一次额定电流，为一次额定电流，I2N统统一为一为5A或或1A)，所以，所以Ki也已标准化。也已标准化。12N2N1iNNIIK3电流互感器

51、的准确级电流互感器的准确级4. 电流互感器的结构电流互感器的结构电流互感器结构示意图电流互感器结构示意图(a)单匝式；单匝式；(b)复匝式；复匝式；(c)具有两个铁心的复匝式具有两个铁心的复匝式油油浸浸式式瓷瓷绝绝缘缘结结构构瓷瓷箱箱式式电电容容型型绝绝缘缘结结构构穿墙式电流互感器外形图穿墙式电流互感器外形图支柱式电流互感器外形图支柱式电流互感器外形图5 .电流互感器的接线电流互感器的接线 测量仪表接入电流互感器的常用接线方式测量仪表接入电流互感器的常用接线方式(a)单相接线；单相接线；(b)星形接线；星形接线；(c)不完全星形接线不完全星形接线6.电流互感器的允许运行方式电流互感器的允许运行

52、方式（1）允许运行容量）允许运行容量 电流互感器应在铭牌规定的额定容量范围内电流互感器应在铭牌规定的额定容量范围内运行；运行；（2）一次侧允许电流）一次侧允许电流 允许在不大于允许在不大于1.1倍额定电流下长期运行；倍额定电流下长期运行；（3）绝缘电阻允许值）绝缘电阻允许值 在投运前，应侧量绝缘电阻合格：在投运前，应侧量绝缘电阻合格：（a）一次侧用）一次侧用2500V摇表测量，其绝缘电阻应不低于摇表测量，其绝缘电阻应不低于1M/kV，且不低于前次测量值的且不低于前次测量值的1/3；（b）二次侧用）二次侧用5001000V摇表测量，其绝缘电阻应不低于摇表测量，其绝缘电阻应不低于1M，且不低于前次

53、测量值的，且不低于前次测量值的1/3。（4）运行中电流互感器的二次侧不能开路，若工作需要断开二）运行中电流互感器的二次侧不能开路，若工作需要断开二次回路时，在断开前应先将二次侧端子用连接片可靠短次回路时，在断开前应先将二次侧端子用连接片可靠短接接；（5）二次绕组必须有一点接地；）二次绕组必须有一点接地；（6）互感器的油位应正常。）互感器的油位应正常。三、电压互感器三、电压互感器1.电压互感器的特点电压互感器的特点(1) (1) 电压互感器的一次绕组与被测电路并联，一次侧的电压（即电压互感器的一次绕组与被测电路并联，一次侧的电压（即电网电压）不受互感器二次侧负荷的影响，并且在大多数情况下，电网电

54、压）不受互感器二次侧负荷的影响，并且在大多数情况下，二次侧负荷是恒定的。二次侧负荷是恒定的。(2) (2) 电压互感器的二次绕组与测量仪表和保护装置的电压线圈并电压互感器的二次绕组与测量仪表和保护装置的电压线圈并联，且二次侧的电压与一次电压成正比。联，且二次侧的电压与一次电压成正比。(3)(3)二次侧负荷比较恒定，测量仪表和保护装置的电压线圈阻抗二次侧负荷比较恒定，测量仪表和保护装置的电压线圈阻抗很大，正常情况下，电压互感器近似于开路很大，正常情况下，电压互感器近似于开路( (空载空载) )状态运行。必状态运行。必须指出，电压互感器二次侧不允许短路，因为短路电流很大，会须指出，电压互感器二次侧

55、不允许短路，因为短路电流很大，会烧坏电压互感器。烧坏电压互感器。2电压互感器的变压比电压互感器的变压比电压互感器一、二次绕组的额定电压电压互感器一、二次绕组的额定电压UlN、U2N之之比称为额定电压比，用比称为额定电压比，用Ku表示。与变压器相同，表示。与变压器相同，Ku近似等于一、二次绕组的匝数比，即：近似等于一、二次绕组的匝数比，即：UlN、U2N已标准化已标准化(U1N等于电网额定电压，等于电网额定电压，U2N统统一为一为100V或或l00/ V)，所以，所以Ku也已标准化。也已标准化。321N2N1uNNUUK3电压互感器的准确级和额定容量电压互感器的准确级和额定容量8 .0cos2(

56、0.251)S2N4. 电压互感器的结构电压互感器的结构电磁式电压互感器的原理接线和结构图电磁式电压互感器的原理接线和结构图 串级式电压互感器原理接线图和结构图串级式电压互感器原理接线图和结构图 1铁心；铁心；2一次绕组；一次绕组；3平衡绕组；平衡绕组；4连耦绕组；连耦绕组；5二次绕组二次绕组 串级式电压互感器的串级式电压互感器的每个绕组元件对铁心的每个绕组元件对铁心的绝缘只需按绝缘只需按Uph/4设计，设计，比普通式大大节约绝缘比普通式大大节约绝缘材料和降低造价。在同材料和降低造价。在同一铁心的上、下柱上还一铁心的上、下柱上还有平衡绕组有平衡绕组3(绕向相同，绕向相同，反向对接反向对接)，借

57、平衡绕，借平衡绕组内的电组内的电流，使两柱上流，使两柱上的安匝数分别平衡。达的安匝数分别平衡。达到各级铁心的磁通大致到各级铁心的磁通大致相等和各绕组元件电压相等和各绕组元件电压分布均匀的目的。分布均匀的目的。 电容式电压互感器原理接线图和结构图电容式电压互感器原理接线图和结构图 电磁式电压互感器外形图电磁式电压互感器外形图电容式电压互感器外形图电容式电压互感器外形图5. 电压互感器电压互感器接线接线电压互感器常用接电压互感器常用接线方式线方式(a)一台单相电压互一台单相电压互感器接线；感器接线；(b)不完不完全星形接线；全星形接线；(c)一台一台三相五柱式电压互感三相五柱式电压互感器接线；器接

58、线；(d)三台单相三绕组三台单相三绕组电磁式电压互感器接电磁式电压互感器接线；线；(e)三台单相三绕三台单相三绕组电容式电压互感器组电容式电压互感器接线接线6. 电压互感器的使用注意事项电压互感器的使用注意事项（1）接地端必须可靠接地；当不用载波设备时，电容分压器低）接地端必须可靠接地；当不用载波设备时，电容分压器低压端必须可靠接地；压端必须可靠接地；（2）互感器运行时严禁将二次侧短路；）互感器运行时严禁将二次侧短路；（3）严禁从互感器二次侧进行励磁试验；）严禁从互感器二次侧进行励磁试验；（4）当两台互感器并接于同一相上时，其二次电路也必须并联）当两台互感器并接于同一相上时，其二次电路也必须并

59、联使用；使用；（5）如果互感器二次侧接有辅助变压器，那么辅助变压器的额）如果互感器二次侧接有辅助变压器，那么辅助变压器的额定磁通密度必须小于定磁通密度必须小于0.6T；（6）当互感器须进行大于）当互感器须进行大于1.5UN（中性点非有效接地）的耐压试（中性点非有效接地）的耐压试验时，其端子箱内的阻尼器连接片必须脱开，试验结束后阻尼连接验时，其端子箱内的阻尼器连接片必须脱开，试验结束后阻尼连接片复位并紧固；片复位并紧固；（7）严禁松开电磁单元、电容分压器上的密封用紧固螺栓，以）严禁松开电磁单元、电容分压器上的密封用紧固螺栓，以免产生漏油现象及破坏真空度。免产生漏油现象及破坏真空度。 操作电感负荷

60、过电压操作电感负荷过电压操作电容负荷过电压操作电容负荷过电压解列过电压解列过电压间歇电弧过电压间歇电弧过电压长长线电容效应引起的工频电压升高线电容效应引起的工频电压升高不对称接地故障引起的工频电压升高不对称接地故障引起的工频电压升高 发电机甩负荷引起的机端电压升高发电机甩负荷引起的机端电压升高 线性谐振过电压线性谐振过电压 铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压 参数谐振过电压参数谐振过电压直击雷过电压直击雷过电压感应雷过电压感应雷过电压侵入雷电波过电压侵入雷电波过电压操作过电压操作过电压 暂态过电压暂态过电压内部过电压内部过电压过过电电压压分分类类一、过电压的分类及特点一、过电压的分类及特点工频过电压