电气工程概论第二章

1、第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能电气工程概论电气工程概论第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能概述概述1电力变压器电力变压器4电动机电动机3高压断路器高压断路器52同步发电机同步发电机互感器互感器56 第一节第一节 概述概述v 在电力系统中，发电厂和变电站的主要作用是：在电力系统中，发电厂和变电站的主要作用是：(1)生产、输送和分配电能(2)根据电力负荷的变化，启停机组，调整运行方式和运行参数(3)根据电力系统要求，投切线路(4)监视主要设备的工作状态(5)对主要设备进行定期的检修和维护(6)迅速消除故障，尽量减小故障的影响发电厂发电厂内的电气设备：发电机

2、、升压变压器、开关设备、厂用电动机等变电站变电站内的电气设备：电力变压器、高低压开关设备等 第一节第一节 概述概述v 上述电气设备上述电气设备,按照在电力系统中的地位和作用分为按照在电力系统中的地位和作用分为:一次设备一次设备(直接生产和输送电能的设备):发电机、变压器、开关电器、载流导体、避雷器、互感器等二次设备二次设备(对一次设备进行测量、监视和操作控制的设备):继电器、仪表及自动装置等 第一节第一节 概述概述v 根据电能生产、转换和分配过程的需要，上述电气设备又可分为：根据电能生产、转换和分配过程的需要，上述电气设备又可分为：（1）生产和转换电能的设备，如发电机、电力变压器、电动机等。（

3、2）接通或断开电路的开关电器设备。如高压断路器、隔离开关、熔断器、接触器等。（3）限制故障电流和防止过电压的设备。如限制短路电流的电抗器和防止过电压的避雷器等。（4）用来把有关电气设备连接成电路的载流导体。如母线、电缆等。（5）接地装置。（6）变换电气量的设备。包括电压互感器和电流互感器（7）能迅速反应故障或不正常工作情况并切除故障或作用于信号装置发出信号的继电保护装置。（8）用于操作电器的设备以及自动、远动装置。如操作开关、同期装置、自动重合闸装置、自动调压装置、自动调频装置等。（9）直流设备。如直流发电机组、蓄电池等，作为操作、保护、信号等设备的直流电源。第二节第二节 同步发电机同步发电机

4、1发电机的工作原理发电机的工作原理23发电机励磁系统发电机励磁系统4（一）发电机的基本结构（一）发电机的基本结构 发电机分为卧式卧式和立式立式两种，汽轮发电机一般为卧式，水轮发电机为立式。 发电机结构剖面图 1-定子铁心；2-定子线圈；3-冷却风道；4-转子大轴；5-转子铁心线圈；6氢气冷却器（二）发电机工作原理（二）发电机工作原理 根据法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律，当导电体在一定的磁场中移动时，导电体的两端将产生电动势。或者说，一个导电体处于变化的磁场中时，其两端也将产生变化的电动势。在发电厂内，人们首先把各种能量转换为作用在发电机的转轴上的机械能，在发电机转子旋转时，就有变化的磁力

5、线切割定子线圈，由此定子线圈中就有感应电动势产生，形成了发电机的端电压。 发电机发电的过程就是将原动机转轴上的动能通过发电机转子与定子间的磁场耦合作用，在定子绕组上变成电能的过程。 同步发电机原理图同步发电机原理图（三）同步发电机的额定运行方式（三）同步发电机的额定运行方式1发电机的额定值发电机的额定值(额定数据是由制造厂在其稳定和对称运行条件下给出的)2发电机带负荷与发电机带负荷与负荷调整负荷调整3同步发电机的非同步发电机的非正常工作状态正常工作状态 （三）同步发电机的额定运行方式（三）同步发电机的额定运行方式额定容量额定容量:在额定电压、额定频率、额定功率因数和额定冷却介质温度等条件下，发

6、电机所能长期连续发出的最大功率。额定运行方式额定运行方式:发电机按照制造厂铭牌规定数据运行的方式正常运行方式正常运行方式:发电机的额定运行方式以及在其运行参数允许变化范围内的运行方式温升温升:发电机各部分的温度与冷却介质入口温度之差,温升是衡量发电机的主要运行性能指标之一频率频率:同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。(我国电网的频率为50Hz) (p发电机磁极对数)603000fnpp （三）同步发电机的额定运行方式（三）同步发电机的额定运行方式同步转速同步转速:要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机的转速必须为某一固定值，这

7、个固定值称为同步转速。例如，2极( p1对)发电机的同步转速为n=3000r/min发电机输出有功功率发电机输出有功功率:发电机输出无功功率发电机输出无功功率:发电机输出有功功率的同时，由于负荷的需要还输出无功功率。NNN3cosPU INNsincosQP（三）同步发电机的额定运行方式（三）同步发电机的额定运行方式发电机启动后调节转速和电压接近发电机额定值时，依靠自动准同期并列装置可以将发电机并入大电网。有功负荷的调整有功负荷的调整: 通过汽轮机的调速器进行的，即调整汽轮机的进汽量的大小。无功功率和电压的调整无功功率和电压的调整: 通过改变发电机励磁电流的大小来实现的。（三）同步发电机的额定

8、运行方式（三）同步发电机的额定运行方式同步发电机的非正常工作状态同步发电机的非正常工作状态:发电机过负荷运行、异步运行、不对称运行等v 发电机在非正常工作状态下运行必然要在某些运行参数上给予限制，以保证发电机不被损坏。非正常的情况下一般表现为温度升高，因此运行中主要是温度升高程度和非正常运行的时间对定子电流、转子电流进行的限制。v 元件温度升高包括发电机的定子线圈、转子线圈、冷却媒质(间接反映被冷却对象的状态)。温升程度较小，则允许非正常运行的时间可较长。若运行条件较恶劣，则只能允许短时间的非正常运行。（四）发电机励磁系统（四）发电机励磁系统励磁功率单元励磁功率单元(包括整流装置及其交流电源)

9、，它向发电机的励磁绕组提供直流励磁功率励磁系统励磁系统励磁调节器励磁调节器，它感受发电机电压及运行工况的变化，自动地调节励磁功率单元输出的励磁电流的大小，以满足系统运行的要求（四）发电机励磁系统（四）发电机励磁系统v 励磁系统的任务包括：(1)在正常运行条件下，供给发电机励磁电流，并根据发电机所带负荷的情况调整励磁电流，以维持发电机机端电压在给定水平上。(2)使并列运行的各同步发电机组所带的无功功率得到稳定而合理的分配。(3)增加并入电网运行的发电机的阻尼转矩，以提高电力系统动态稳定性及输电线路的有功功率传输能力。(4)在电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时，强行励磁，将励磁电压迅

10、速提升到足够的顶值，以提高电力系统的暂态稳定性。(5)在发电机突然解列、甩负荷时，强行减磁，将励磁电流迅速降到安全数值，以防止发电机电压过分升高。(6)在发电机内部发生短路故障时，快速灭磁，将励磁电流迅速减到零值，以减小故障损坏程度。(7)在不同运行工况下，根据要求对发电机实行过励磁限制和欠励磁限制等限制以保证发电机组的安全稳定运行。 （四）发电机励磁系统（四）发电机励磁系统v 励磁系统应满足以下基本要求：(1)有足够的强励顶值电压。(2)具有足够的励磁电压上升速度。(3)有足够的调节容量。 (4)应运行稳定，工作可靠，响应快速，调节平滑并具有足够的电压调节精确度。v 励磁方式按励磁电源的不同

11、分为三种方式：一是直流励磁机励磁方式；二是交流励磁机励磁方式；三是静止励磁方式。第三节第三节 电力变压器电力变压器变压器的结构形式和分类变压器的结构形式和分类1变压器的工作原理变压器的工作原理2变压器的额定值变压器的额定值3变压器过负荷能力变压器过负荷能力4自耦变压器自耦变压器5（一）变压器的结构形式和分类（一）变压器的结构形式和分类变压器变压器是一种静止不动的电气设备，它利用电磁感应原理把一种电压等级的交流电能转换成相同频率的另一电压等级的交流电能。一、变压器的结构形式和分类一、变压器的结构形式和分类变压器的结构可分为心式心式和壳式壳式两种:心式心式的特点是线圈包围铁心，壳式壳式的特点是铁心

12、包围线圈。其主要由闭合铁心和高压、低压线圈等几个主要部分构成。变压器铁心的作用是构成磁路。为了减少涡流和磁滞损耗，铁心用0.350.5mm厚的硅钢片交错叠装而成。变压器的绕组就是线圈，是变压器的电力部分。（一）变压器的结构形式和分类（一）变压器的结构形式和分类v 一般变压器可以按用途用途、相数相数、绕组数目绕组数目、冷却方式冷却方式分别进行分类。按照用途用途来区分，变压器可以分为电力变压器、互感器、特殊用途变压器。按照相数相数来区分，变压器可以分为三相变压器和单相变压器。按照绕组数目绕组数目来区分，变压器可以分为两绕组和三绕组变压器以及自耦变压器。按照冷却介质冷却介质来区分，变压器可以分为油浸

13、式变压器、干式变压器(空气冷却式)以及水冷式变压器。 （二）变压器工作原理（二）变压器工作原理(一一)空载运行空载运行当变压器的一次绕组施加电压而二次绕组不接负载时称为变压器的空载运行。 变压器空载运行 变压器空载等效电路空载电流通过一次绕组时，在铁心中产生磁通111122229090 mmmm cossin() cossin()deNNtEtdtdeNNtEtdt1m1m12m2m2 cos2 cos2mmENtfNENtfN （二）变压器工作原理（二）变压器工作原理则电动势的有效值表达式为变压器一次绕组的电压方程 由于空载电流很小，一般情况下可认为 变压器空载时的二次绕组电压为 故一次、二

14、次绕组电压的数值关系为 式中, K称为变压器的变比。可见，当变压器的电源电压 不变时，只要改变匝数比，就可以得到不同的输出电压 1m11m2m22m4.4424.442EEfNEEfN111101()URjX IE11EU220EU111122224.444.44mmfNUENKUEfNN1U20U（二）变压器工作原理（二）变压器工作原理v (二二)有载运行有载运行1.电流关系电流关系 欲求一次、二次绕组的电流关系，必须从分析主磁通着手。空载时的m是电流I10在一次绕组的N1匝线圈中产生的，有载时的m则由一次绕组的电流I1在N1匝线圈以及二次绕组的电流I2在N2匝线圈中共同产生的。由于在两种情

15、况下产生的磁通是相同的，可见通常把电流与匝数的乘积(安匝数)称为磁动势（简称磁势）。 变压器有载运行变压器有载运行2211110NININI（二）变压器工作原理（二）变压器工作原理此式也可写为 可见，有载时的一次绕组电流I1包含两个分量。其中， 为空载电流，或称励磁电流。另一分量是为了保持m不变、平衡 而在一次绕组中感应产生的，在数值上与负载电流I2 成正比。即：在变压器中，空载电流很小，往往只是原绕组额定电流的百分之几，一般计算时可以不计，故得一次、二次绕组的电流关系为 210212101IIINNII10I22NI2122INNI12211ININK（二）变压器工作原理（二）变压器工作原理

16、2.电压关系电压关系变压器有载时的电压方程 如果不考虑变压器一次、二次绕组中电阻和漏感抗的电压降，可以近似地认为 由此可得变压器的一次、二次电压的关系为 变压器有载时的等效电路变压器有载时的等效电路 11111()URjXIE2211EUEU121212UINKUIN（二）变压器工作原理（二）变压器工作原理3.阻抗变换阻抗变换在忽略一次、二次绕组阻抗压降的情况下，如果把阻抗为Z的负载接到变压器的二次侧， 如下图所示：则： 对电源而言，变压器可用等效阻抗Z代替如上图得故有：负载阻抗的等效变换负载阻抗的等效变换 22IUZ 11IUZ21221ZZUIKUI也可以写成2ZZ K（三）变压器的额定值

17、（三）变压器的额定值v变压器的主要额定参数：阻抗电压额定参数额定参数额定电压额定容量短路损耗额定电流空载损耗空载电流百分值连接组号（四）变压器的过负荷能力（四）变压器的过负荷能力v 变压器的过负荷能力是指在较短时间内所能输出的功率，在一定条件下，它可以超出变压器的额定容量。v 变压器的过负荷能力可分为在正常情况下的过负荷能力和事故情况下的过负荷能力两种。变压器的正常过负荷是指变压器有正常的使用寿命，在轻负荷运行期间寿命损失小。变压器的事故过负荷是当电力系统发生事故时，为了保证对重要用户的连续供电，允许在短时间(消除事故所必需的时间)内过负荷运行，称为变压器的事故过负荷。 （五）自耦变压器（五）

18、自耦变压器自耦变压器它的二次绕组是一次绕组的一部分，则一、二次侧的电压和电流之比与普通变压器相同，即 v 自耦变压器的优点是材料省、体积小、成本低。但由于一、二次之间有电的联系，使用时不够安全。121212UINKUIN自耦变压器原理图自耦变压器原理图 第四节第四节 电动机电动机12（一）三相异步电动机（一）三相异步电动机一、三相异步电动机的结构一、三相异步电动机的结构 异步电动机的固定部分称为定子，转动部分称为转子，定子和转子是能量传递和转换的关键部件， 他们的结构如下图：三相鼠笼式异步电动机的结构三相鼠笼式异步电动机的结构 1.定子：定子主要由铁心、定子绕组和机座等组成。定子铁心是电动机磁

19、路的组成部分。定子绕组是定子中的电路部分。典型接线图如下： （一）三相异步电动机（一）三相异步电动机 定子绕组的星形和三角形联结定子绕组的星形和三角形联结 星形连接星形连接 三角形连接三角形连接 2. 转子：转子是电动机的旋转部分，由转子铁心、转子绕组、风扇及转轴等组成。 笼型转子笼型转子 （一）三相异步电动机（一）三相异步电动机v 转子绕组根据构造分成两种形式：笼型和绕线型。绕线型异步电动机结构示意图绕线型异步电动机结构示意图 笼型与绕线型的区别只是转子的构造不同，它们的基本工作原理是一样的。由于笼型电动机构造简单、价格低廉、工作可靠、使用方便，因而在生产中较多采用，而绕线型电动机通常只在要

20、求大启动转矩时采用。 （一）三相异步电动机（一）三相异步电动机二、三相异步电动机的工作原理二、三相异步电动机的工作原理v 当异步电机定子绕组接到三相电源上时，定子绕组中将流过三相对称电流，气隙中将建立基波旋转磁动势，从而产生基波旋转磁场，其同步转速决定于电网频率和绕组的极对数 n0=60f0/p，这个基波旋转磁场在短路的转子绕组中感应电动势并在转子绕组中产生相应的电流，该电流与气隙中的旋转磁场相互作用而产生电磁转矩。转差率为转子转速n与同步转速n0之差（n0n）对同步转速n0的比值，以s表示。按转差率的正负、大小，异步电机可分为电动机、发电机、电磁制动三种运行状态。 00/ )(nnns（一）

21、三相异步电动机（一）三相异步电动机1电动机状态电动机状态 当0nn0即os1时，转子中导体以与n相反的方向切割旋转磁场，导体中将产生拖动性质的力矩，从轴上输出机械功率。电机一定从电网吸收有功电功率。 如果转子被加速到n0，此时转子导体与旋转磁场同步旋转，它们之间无相对切割，导体中无感应电动势，也没有电流，电磁转矩为零。 2电动机状态电动机状态 用原动机拖动异步电机，使其转速高于旋转磁场的同步转速，即nn0，s0。转子上导体切割旋转磁场的方向与电动机状态时相反，电磁转矩为制动性质。由转轴从原动机输入机械功率，通过电磁感应由定子向电网输出电功率，电机处于发电机状态。 （一）三相异步电动机（一）三相

22、异步电动机3电磁制动状态电磁制动状态 由于机械负载或其它外因，转子逆着旋转磁场的方向旋转，即n1。电磁转矩表现为制动转矩，即由转子从原动机输入机械功率的同时又从电网吸收电功率，两者都变成了电机内部的损耗。异步电机的三种运行状态异步电机的三种运行状态 （一）三相异步电动机（一）三相异步电动机三、三相异步电动机的特性三、三相异步电动机的特性1转子电路分析转子电路分析（1）转子电动势。转子旋转时转子导体中感应电动势的频率 2s20sEE00220()s6060sp nnp nfsf（2）转子阻抗和转子电流转子旋转时漏感抗 式中， X20为转子静止时转子导体的漏感抗，即 转子电路的阻抗转子电路的电流和

23、功率因数分别为 2222022022 ()ssXf Ls fLsX202022Xf L2222222220()sZRXRsX2202222220()sEsEIZRsX222222220cos()RRZRsX（一）三相异步电动机（一）三相异步电动机转矩特性曲线转矩特性曲线 2. 电磁转矩特性和曲线电磁转矩特性和曲线电动机的电磁转矩是指转子受电磁力的作用而产生的转矩。异步电动机的电磁转矩的表达式 m22cosTkI202m22220()sE RTkRsX2222220()sR UTkRsX（一）三相异步电动机（一）三相异步电动机（1）最大转矩和过载能力。）最大转矩和过载能力。曲线上转矩的最大值称为

24、电动机的最大转矩Tm。最大转矩时转差率最大转矩 电动机最大转矩与额定转矩的比值称为过载能力。过载能力 =（2）启动转矩和启动能力。）启动转矩和启动能力。电动机接通电源瞬间，转子尚未转动，转速n=0，转差率s=1。此时的转矩称为启动转矩（Ts）启动转矩 2m20RsX2m202UTkXmNTT22s22220R UTkRX（一）三相异步电动机（一）三相异步电动机v 启动转矩也与电源电压的平方成正比。当电源电压降低时，启动转矩降低很多。但增大转子电阻R2，可使启动转矩增大，这对需要重载启动的场合是有利的。v 电动机的启动转矩与额定转矩的比值称为启动能力，即启动能力=TS/TN v 笼型异步电动机的

25、启动能力不大，一般TS=(11.2)TN，起重用的专用电动机，这个比值要大一些。绕线型异步电动机在启动时可以将外电阻接入转子电路中，使转子电路的电阻增大，从而增大启动转矩。3.机械特性和机械特性和n-T曲线曲线 电动机的转速n与电磁转矩T之间的关系称为电动机的机械特性，可用n-T曲线表示。n-T曲线可以从T-s曲线转换而来。只要把T-s曲线连同坐标轴顺时针方向旋转90，然后以n为纵坐标，以T为横坐标， 如下图：（一）三相异步电动机（一）三相异步电动机机械特性曲线（机械特性曲线（n-T曲线曲线） 曲线的ab段为电动机的稳定运行区。电动机在稳定区运行，曲线比较平坦，因此当转矩变化时，转速变化不大，

26、故称这种机械特性为硬特性。bc段为不稳定运行区。随着转速的下降，转矩反而减小。增大转子电路的电阻，可使机械特性变软。 （一）三相异步电动机（一）三相异步电动机v 异步电动机的主要额定值：1额定电压：额定电压：额定电压是指定子绕组上应施加的线电压。2额定电流：额定电流：电动机额定运行时定子绕组的线电流称为额定电流。3额定功率：额定功率：电动机在额定电压下运行，当电流达到额定值时，轴上输出的机械功率即为额定功率。4. 额定转速：额定转速：电动机在额定运行时的转速称为额定转速，单位为转/分（r/min）。5. 额定转矩：额定转矩：额定转矩是电动机在额定运行时的转矩。6. 额定功率因数：额定功率因数：

27、额定功率因数指的是额定运行时定子绕组每相电路的功率因数。7. 额定效率：额定效率：额定效率就是满载时的效率。电动机的效率等于输出机械功率与输入电功率的比值效率 221100%100%3cosPPPUI输出机械功率=输入电功率四、三相异步电动机的额定参数四、三相异步电动机的额定参数 电动机的额定值是制造厂对电动机在正常运行时所规定的电压、电流、功率、转速等数值。电动机在额定条件下的运行称为额定运行或满载运行。（一）三相异步电动机（一）三相异步电动机 除了上述的额定值以外，还有额定频率、温升等参数。 额定值之间的关系是：额定值之间的关系是： 当电动机在额定电压下输出额定功率时，电动机的转速、电流、

28、效率、功率、功率因数等同时到达额定值。 如为连续工作制的电动机，连续运转的最后温度不超过额定温升。（一）三相异步电动机（一）三相异步电动机五、三相异步电动机的启动和调速五、三相异步电动机的启动和调速1. 启动方法启动方法 电动机从接通电源到正常运行的过程叫做启动过程。启动过程所需时间很短，一般在几秒钟以内。电动机功率越大或负载越重，启动时间越长。异步电动机的启动转矩一般为额定转矩的11.2倍，但是启动电流却很大。异步电动机的启动性能主要是指启动转矩和启动电流。这是因为刚接通电源瞬间，旋转磁场的磁力线和转子之间的相对切割速度最高（s=1），转子感应电动势和转子电流都很大。根据电磁感应原理，定子电

29、流也将很大，这时的电流称为启动电流 。（一）三相异步电动机（一）三相异步电动机 异步电动机的启动电流约为额定电流的47倍。由于启动过程较短，启动电流对电机本身危害不大，大的启动电流将导致供电线路的电压瞬间突然降落，以致影响同一线路上的其他电气设备的正常工作。三相异步电动机有如下几种启动方式：（1）全压启动（直接启动）。电动机用额定电压启动时称为全压启动或直接启动。（2）降压启动。为了减小启动电流，电动机的定子绕组启动时采用降压措施称为降压启动。绕线型电动机启动时的接线图绕线型电动机启动时的接线图 （3）绕线型电动机的启动。（一）三相异步电动机（一）三相异步电动机2. 调速方法调速方法 所谓调速

30、是指负载不变时人为地改变电动机的转速。pfsnsn0060)1 ()1 (（1）变频调速。）变频调速。变频就是改变异步电动机供电电源的频率。可实现三相异步电动机的无级调速。变频调速方框图变频调速方框图 （2）变极调速。）变极调速。通过改变定子绕组的接法而改变极对数p，从而达到调速的目的。这种调速是步级式的，不能平滑调速。（二）单相异步电动机（二）单相异步电动机一、工作原理一、工作原理 单相异步电动机的定子绕组是单相绕组，转子为笼式。工作时，定子绕组接在单相交流电源上。单相电流通过单相绕组产生脉振磁场。脉振磁场磁通是随时间按正弦规律变化的波形，脉振磁场可以分解为两个幅值相等(由)、转速相同、转向

31、相反的旋转磁场 脉振磁场分解为两个旋转磁场脉振磁场分解为两个旋转磁场 （二）单相异步电动机（二）单相异步电动机v 当转子静止不动时，合成转矩T=0。即单相异步电动机没有启动转矩，不能自行启动。v 当转子已经沿顺时针方向旋转时T1T2，T=T1-T20，电动机仍能继续顺时针运行。v 当转子已经沿逆时针方向旋转时T1T2，T=T1-T20，电动机仍能 继续逆时针运行。（二）单相异步电动机（二）单相异步电动机 单相异步电动机虽无启动转矩，却有运行转矩。三相异步电动机接至电源的三根导线中若有一根断线，电动机便处于单相状态。因而，如果是启动时断线，电动机将无法启动，时间一长，会因电流过大而烧坏；如果是运

32、行中断线，电动机仍可继续运行，但电流相应增大。二、启动方法二、启动方法 单相异步电动机的启动方法有两相启动和罩极启动两种。1.两相启动两相启动 电动机定子上装有两个轴线在空间互差90的两相绕组，W1-W2称为工作绕组，S1-S2称为启动绕组。启动绕组串联一电容器C后与工作绕组一起并联接于单相交流电源上。单相电容电动机单相电容电动机 （二）单相异步电动机（二）单相异步电动机2.罩极启动罩极启动这种电动机的定子做成凸极形式，上面绕有励磁绕组，并在磁极约三分之一的部分装有一个闭合的铜环，称为短路环或分磁环。单相罩极式异步电动机单相罩极式异步电动机 第五节第五节 高压断路器高压断路器1234（一）工作

33、原理（一）工作原理 电弧产生的过程是：当触头开始分离时，由于触头间间隙很小，会形成很高的电场强度，当电场强度超过3106Vm时，阴极触头表面在强电场作用下发射电子，发射的电子在触头电压作用下产生碰撞游离，就形成了电弧。同时，在高温的环境下，阴极发生热发射，并在介质中发生热游离，使电弧维持和发展。 自由电子和正离子相互吸引发生中和的现象称为去游离。游离过程强于去游离过程，电弧将继续炽热燃烧；如果去游离过程强于游离过程，电弧将最终熄灭。 断路器在开断交流电路时，电弧的能量是由交流电源提供的，如果在电流过零时，采取有效措施，加强弧隙的冷却，使弧隙介质的能力达到不会被弧隙外施电压击穿的程度，电弧就不会

34、重燃而最终熄灭。目前电力系统中常用的介质有油、空气、真空、六氟化硫(SF6)等。（一）工作原理（一）工作原理工程上采用的熄灭交流电弧的方法主要有：迅速拉长电弧迅速拉长电弧 吹弧吹弧 弧隙并联电阻弧隙并联电阻 采用真空采用真空 提高弧隙介质压力提高弧隙介质压力 （二）断路器的节本技术数据（二）断路器的节本技术数据（1）额定电压额定电压UN 指断路器长期工作的标准电压（线电压）。（2）额定电流额定电流IN 指断路器长时间允许通过的最大工作电流。（3）额定开断电流额定开断电流INbr 指断路器在额定电压下能保证正常开断的最大短路电流。（4）短路关合电流短路关合电流INCl 在额定电压下，能可靠关合、

35、开断的最大短路电流称为额定关合电流。（5）热稳定电流热稳定电流Ith 表示断路器承受短路电流热效应的能力。（6）动稳定电流动稳定电流Ites 亦称为极限通过电流，是指断路器承受短路电流电动力效应的能力。（7）全开断（分闸）时间全开断（分闸）时间tab 指断路器从接到分闸命令瞬间到电弧完全熄灭为止的时间间隔。（8）合闸时间合闸时间ton 指断路器从接到合闸命令瞬间到各相的触点均接触为止的时间间隔。（9）额定断流容量额定断流容量SNbr 综合反映断路器的开断能力， SNbr = UN IN3（三）断路器的型号含义（三）断路器的型号含义 第一单元代表产品名称：第一单元代表产品名称： S-少油断路器；

36、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；W-磁吹断路器 第二单元代表安装场所：第二单元代表安装场所： N-户内式；W-户外式第三单元代表设计系列序号第三单元代表设计系列序号 用数字表示第四单元代表额定电压（第四单元代表额定电压（kV）第五单元代表工作特性：第五单元代表工作特性： G-改进型；F-分相操作第六单元代表额定电流（第六单元代表额定电流（A）第七单元代表额定开断电流（第七单元代表额定开断电流（kA） （四）断路器的类型（四）断路器的类型v 1油断路器：油断路器：它利用绝缘油作灭弧介质。油断路器又可分为多油式和少油式两类。v 2真空断路器：真空断路器：利用真

37、空的高介质强度来熄灭电弧和作为绝缘。它的主要部件是真空灭弧室，由动、静触头，屏蔽罩和玻璃外壳等组成。v 3压缩空气断路器：压缩空气断路器：利用压缩空气作为灭弧、绝缘和传动介质。v 4六氟化硫断路器六氟化硫断路器：具有很高的绝缘性能和灭弧能力。第六节第六节 互感器互感器123（一）电流互感器（一）电流互感器v 在电力系统中，为了测量和继电保护的需要，必须使用互感器v 主要作用：把高电压和大电流按比例地变换成低电压（100V或100/V）和小电流（5A或1A），以便提供测量和继电保护所需的信号，并使测量仪表和继电保护装置标准化、小型化；把高电压（一次）部分与低电压（二次）部分相互隔离，且互感器二次

38、侧均接地，以保证运行人员和设备的安全。 1. 电流互感器工作原理及特性电流互感器工作原理及特性一次绕组串接在主电路中，并且匝数很少，通常只有一匝到几匝，而二次绕组则匝数较多。正常工作时，近于短路运行状态。电流和电压互感器原理接线电流和电压互感器原理接线 （一）电流互感器（一）电流互感器电流互感器一、二次额定电流值比，称为电流互感器额定变比 ，近似可等于电流互感器一、二次绕组的匝数比， NK1N2N2N1INKIN当电流互感器正常工作时，铁心中的合成磁通并不大，二次绕组感应电动势亦不大，一般只有几十伏。 当电流互感器二次绕组开路时，铁心中的合成磁动势较正常情况下增大很多倍，并使铁心严重饱和。电流

39、互感器在运行中，二次回路是不允许开路的。电流互感器二次绕组开路时电流互感器二次绕组开路时i1、和和e2变化曲线变化曲线 （一）电流互感器（一）电流互感器2. 电流互感器的误差电流互感器的误差由于电流互感器本身存在有励磁损耗及磁饱和等因素影响，一次电流与在数值及相位上都有差异，即测量结果有误差，通常用电流误差和角误差表示。（1）电流误差。电流误差又称比值差，它是指二次电流的测量值乘以额定变比后所得的一次电流近似值（）与一次电流之差，并以后者的百分值表示。（2）角误角。角误差又称相角，为旋转180的二次电流相量与一次电流相量之间的夹角 ，并规定 超前 时，角误差 为正值；反之， 为负值。i2I1I

40、ii电流互感器电流互感器 （a）等值电路；（）等值电路；（b）相量图）相量图（一）电流互感器（一）电流互感器3. 电流互感器的准确度等级及额定容量电流互感器的准确度等级及额定容量（1）准确度等级。）准确度等级。 电流互感器的准确度等级和误差限值电流互感器的准确度等级和误差限值（一）电流互感器（一）电流互感器（2）电流互感器的额定容量。）电流互感器的额定容量。电流互感器的额定容量 ,是指电流互感器在二次额定电流 和额定二次阻抗下运行时，二次绕组输出的容量 （3）10%误差曲线误差曲线 。所谓电流互感器的10%误差曲线，是指电流互感器的电流误差为10%时，一次电流对额定电流的倍数n 与二次负荷阻抗的关系曲线 2NS2NI2NZ22N2N2NSIZ11N(/)nII电流互感器的电流互感器的10误差曲线示意图误差曲线示意图 （一）电流互