电器设备原理培训课件

第13章

电器设备原理电气&电器电气是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学电器是实物词,指有型器物

按工作电压高低分高压电器和低压电器；

按动作方式分自动切换电器和非自动切换电器；

按执行功能分触点电器和无触点电器。几个问题电是怎么产生的？为什么要工业发电？电力是如何从电源输送到用户的？电力系统由什么组成？电力系统中会用到那些电气设备？电的产生电的产生火电厂生产过程坝式水力发电厂生产过程电的产生电的产生工业发发电创造剩剩余价价值发电厂厂本身身就是是一个个企业业企业的的根本本目的的是追追逐利利益最最大化化服务社社会、、民生生电力的的传输输电力传传输的的必要要性电力系系统的的特点点电力传传输的的安全全性电力传传输的的可靠靠性电力系系统的的组成成动力系系统电力系系统电力网网电气设设备一次设设备：直接接参与与电能能的生生产及及输送送生产及及转换换电能能的设设备发电机机、电电动机机、变变压器器………接通、开断断电路的开开关设备断路器、隔隔离开关、、熔断器……………二次设备：对一次设设备的运行行状况进行行检测、保保护及控制制13.1电电力开开关的开断断及电弧现现象电弧现象电弧是一种种自持气体放电现现象高压电路触触头分断后后，往往会会产生电弧弧能量最终以以热量的形式散发发出去弧隙温度可可高达上万万摄氏度电力开关必必须具有熄灭电弧的装置电弧现象电弧是一种种等离子体体，质量极极小很小的力就就会使电弧弧的形状发发生改变可利用电弧弧的这个特特点快速熄熄弧，预预防电弧的的不利影响响及破坏灭弧室内气气体或液体体的自然或或强制流动动电弧本身产产生的电磁磁力都极易使电电弧改变形形状电弧的产生生与熄灭自由电子的的产生自由电子的的消失直流电弧及及其熄灭交流电弧及及其熄灭增强交流电电弧熄灭常常用的方法法自由电子的产生自由电子从从触头金属属表面逸出出表面游离热发射触头中间的的气体分离离出自由电电子碰撞游离热游离自由电子的消失去游离过程程带电粒子的的扩散带电粒子由由浓度高的的区域向浓浓度低的区区域移动带电粒子的的复合正离子和负负离子或电电子相遇，，发生电荷荷的传递而而互相中和和，还原原为分子电弧的稳定定燃烧当游离与去去游离达到到平衡时，，电弧即进进入稳定燃燃烧状态。。电弧可看成成是由阴极极区、弧柱柱区及阳极极区三部分分组成，各各部分的电电位有很大大的差别。。-+阴极区弧柱阳极区电弧形成后后的主要特特征电弧温度高高。弧柱中中心区温度度可达10000℃℃左右，电电弧表面温温度也会达达到3000～4000℃。。电弧弧柱区区电场强度度低。一般般仅为10～200V/cm。电弧电流密密度大，电电流密度可可达10000A/m2。直流电弧的的熄灭用一电阻、、电感串联联的等效电电路来说明明直流电弧弧的熄灭过过程直流电弧的的熄灭正常运行，，电路中开开关Ｓ在闭闭合状态时时开关S打开开时，触头头间产生电电弧，电弧弧电流在弧弧隙电阻上上形成电压压降，同时时由于电流流的突变，，电感Ｌ上上产生感应应电压当电弧稳定定燃烧时，，电感Ｌ上的电压＝＝０直流电弧开开断特性电路参数对对于熄灭直直流电弧的的影响影响直流电电弧熄灭的的因素电源电压电路电阻电感Ｌ交流电弧的的熄灭在交流电路路中，当开开断短路故故障电流或或正常负荷荷电流时，，都会产生生电弧。。交流电弧电电流的波形形基本是正正弦波，弧弧隙电压为为电弧电流流与弧隙电电阻的乘积积，呈马鞍鞍形。交流电弧的的熄灭交流电弧电电流每半周周期会自然然过零一次次。在电弧电流流过零瞬间间，弧隙立立即呈现约约为150~250V的的起始介质质强度，，这种现象象称为近阴阴极效应。。交流电弧的的熄灭强迫熄弧截流开断过零熄弧交流电弧的的熄灭过程程弧隙介质强强度的恢复复过程弧隙电压的的恢复过程程弧隙介质强强度的恢复复过程和弧弧隙电压的的恢复过程程是同时进进行的电弧熄灭的的条件为：：Utr(t)<Uｄ(t)增强交流电电弧熄灭常常用的方法法用液体或气气体吹弧采用多断口口灭弧快速拉长电电弧将长电弧分分成几段短短电弧用特殊金属属材料作触触头13.2高高压断断路器高压断路器器的作用控制作用根据电网运运行需要，，用高压断断路器把一一部分电力力设备或线线路投入或或退出运行行。保护作用高压断路器器还可以在在电力线路路或设备发发生故障时时将故障部部分从电网网快速切除除，保证电电网中的无无故障部分分正常运行行。对高压断路路器的要求求具有完善的的灭弧装置置具有快速的的传动机构构一般都设有有专门的灭灭弧室13.2.1高压压断路器的的种类按电流性质质可分为交交流、直流流两大类按安装地点点可分为户户内、户外外两大类按安装方式式可分为落落地式、支支持式及悬悬臂式较常用的按灭弧介质质来划分油断路器、、压缩空气气断路器、、真空断路路器、六六氟化硫断断路器油断路器多油断路器器油既作灭弧弧介质和动动、静触头头的绝缘介介质，又作作带电导体体对地(外外壳)的绝绝缘介质用油量很多多，钢材耗耗量大，体体积庞大少油断路器器油只用来作作为熄灭电电弧和触头头断口间的的绝缘介质质，不用做做对地绝缘缘。压缩空气断断路器以压缩空气气作为灭弧弧介质和触触头断开后后弧隙绝缘缘介质，并并兼作操动动机构的能能源。性能稳定、、开断能力力大、动作作迅速、燃燃弧时间短短、几乎不不受开断电电流的影响响、触头燃燃损轻、检检修周期长长、无火灾灾危险、体体积和重量量较小。结构比较复复杂，工艺艺要求高，，有色金属属消耗量较较大，需要要一套压缩缩空气装置置(包括空空气压缩机机、贮气简简、管道等等)作为气气源，增加加了投资、、运行和维维护工作量量。13.2.2高压压断路器的的基本结构构电路通断元元件中间传动机机构绝缘支撑元元件基座操动机构断路器结构构类型少油断路器器剖视图和和三相外形形布置12.2.3高压压断路器的的技术参数数对高压断路路器的要求求：在正常情况况下开断和和关合电路路。在电网发发生故障障时能将将故障切切除。尽可能缩缩短断路路器切除除故障的的时间，，以减轻轻电力设设备的损损坏和提提高电网网的稳定定性。能配合自自动重合合闸进行行多次关关合和断断开。因此，在在选择断断路器时时，通常常希望通通过简单单明了的的技术参参数就能能够了解解断路器器具体性性能。额定电压压（Un）额定电压压（线电电压）是是断路器器可靠工工作的标标准电压压，断路路器应能能保证在在某一电电压等级级的电气气系统中中长期稳稳定运行行。额定电压压的高低低决定了了断路器器的绝缘缘水平及及外形尺尺寸。电力系统统中允许许电压有有±5%的波动动，断断路器所所能承受受的电压压应高于于额定电电压值额定电流流（In）额定电流流是指断断路器在在规定环环境温度度和额定定频率下下，允许许长期通通过的标标准电流流。其各各部分不不应超过过最高允允许温度度。额定电流流的大小小影响到到断路器器导电部部分及触触头的尺尺寸及结结构额定电流流是在标标准温度度下测得得的，环环境温度度对其影影响需要要进行修修正额定开断断电流(Ibn)及断流流容量(Sbn)额定开断断电流是是指断路路器在额额定电压压下能正正常开断断的最大大短路电电流值（（即触头头刚分开开瞬间通通过断路路器的电电流的有有效值））。可用该参参数表征征断路器器的开断断能力额定开断断短路容容量实际际上仅是是另一种种表达方方式。关合能力力（Icn）当断路器器合闸时时，如果果线路上上存在故故障，则则在触头头尚未接接触之前前就会发发生击穿穿，形成成电弧，，其产生生的不良良影响甚甚至比在在合闸状状态下流流过极限限电流更更为严重重。工程上常常以额定定关合电电流表征征断路器器的关合合短路故故障电流流的能力力，用关关合开关关时短路路电流的的第一个个半波的的峰值来衡量。。额定短时时耐受电电流/额额定热稳稳定电流流(Ih)额定短时时耐受电电流是表表明断路路器承受受短路电电流热效效应的能能力，是是指断路路器在闭闭合状态态，一定定时间t内所能能承受的的最大短短路电流流。要求在时时间t内内（取2秒，超超过2秒秒可取4秒）流流过此电电流时，，断路器器不超过过允许温温度。额额定短时时耐受电电流等于于额定开开断电流流值。额定峰值值耐受电电流/额额定动稳稳定电流流额定峰值值耐受电电流用来来表征断断路器所所能承受受短路电电流电动动力作用用的能力力，即断断路器在在闭合状状态时，，允许通通过的不不妨碍其其继续正正常工作作的最大大短路电电流（峰值）。其大小取取决于导导电部分分及支持持绝缘部部分的机机械强度度及触头头的结构构形式。。额定峰峰值电流流取短路路发生后后电流第第一半波波的峰值值，等于于其额定定短路开开断电流流交流分分量有效效值的倍倍。动作时间间全开断时时间：是是指处于于合闸状状态的断断路器，，从接到到分闸命命令到电电弧完全全熄灭所所用的时时间，可可分为固有分闸闸时间燃弧时间间。它说明了了断路器器开断速速度的快快慢。直直接影响响到故障障的范围围及对设设备的危危害程度度，甚至至会影响响到系统统的传输输容量及及稳定性性。13.2.4SF6断路器SF6断路器应用SF6气体作为绝缘缘介质和灭弧弧介质。使用用低压力的SF6气体作为绝缘缘介质，在进进行分闸操作作时，利用高高压力的SF6气体吹拂电弧弧使之熄灭。。SF6气体的性能具有优良的绝绝缘性能无色、无味、、无毒、非燃燃烧性、亦不不助燃的非金金属化合物极易与电子结结合形成负离离子分子中不含碳碳化学性质非常常稳定具有非常优良良的灭弧特性性SF6气体具有以下下优点使用安全可靠靠，无火灾危危险，不必担担心绝缘材料料的老化和击击穿性损坏；；便于在工厂中中装配、运输输和安装方便便；设备的的操作作、维维护和和检修修方便便，只只需监监视SF6气体的的压力力或密密度，，检修修周期期长，，载流流部分分及绝绝缘不不受大大气条条件的的影响响，减减少了了维护护的工工作量量；适用的的温度度和压压力范范围大大；无噪声声和无无线电电干扰扰；绝缘、、灭弧弧及冷冷却特特性好好；有利于于减小小电气气设备备的体体积和和重量量。SF6气体具具有以以下缺缺点SF6气体在在电弧弧作用用下的的分解解物是是有害害的；；SF6气体的的纯度度和杂杂质是是影响响气体体绝缘缘和灭灭弧性性能的的重要要指标标；；SF6气体的的绝缘缘性能能受电电场强强度均均匀程程度的的影响响较大大；；SF6气体属属于温温室气气体；；某些杂杂质对对设备备有不不良影影响。。SF6气体的的管理理气体的的电气气绝缘缘特性性取决决于气气体的的纯净程程度含水量量压力密度等等SF6气体本本身是是无毒毒的，，但在在电晕晕、火火花、、电弧弧的作作用下下，会会产生生有毒毒、腐腐蚀性性气体体及固固体分分解物物SF6断路器器的灭灭弧方方式双压式式灭弧弧单压式式灭弧弧自能式式灭弧弧旋弧式式灭弧弧双压式式灭弧弧双压式式灭弧弧方式式具有有低压压、高高压两两个气气压系系统，，在高高压室室与低低压室室之间间连有有压气气泵和和管道道，自自动监监视，，当气气体压压力达达到一一定限限度时时，压压气泵泵起动动，把把低压压室气气体打打到高高压室室。在在开断断时，，动、、静触触头间间产生生电弧弧后，，吹气气阀打打开，，高压压室中中的六六氟化化硫气气体流流向低低压室室，在在灭弧弧室形形成一一股气气流，，对电电弧产产生吹吹拂作作用，，使之之熄灭灭。分分断完完毕，，吹气气阀自自动关关闭，，停止止吹气气。双压气气式的的六氟氟化硫硫断路路器的的结构构比较较复杂杂，早早期应应用较较多，，目前前很少少采用用这种种结构构。单压式式灭弧弧只有一一个气气压系系统依靠分分闸时时气缸缸与活活塞的的相对对运动动结构简简单，，造价价低，，性能能亦能能满足足要求求，故故获得得迅速速发展展自能式式灭弧弧是指在在开断断短路路电流流时，，依靠靠短路路电流流电弧弧自身身的能能量加加热SF6气体，，产生生高气气压，，并利利用灭灭弧室室的机机械结结构引引导气气流，，对电电弧产产生吹吹拂作作用。。优点：：开断断能力力强，，不易易产生生截流流现象象，操操动机机构所所需功功率小小，操操作可可靠，，机械械寿命命长，，固有有分闸闸时间间短，，可以以制造造成断断口少少、单单断口口电压压等级级很高高的断断路器器。缺点：：在开开断小小电感感电流流和小小电容容电流流时，，电弧弧自身身的能能量不不足以以产生生灭弧弧所需需要的的高气气压，，这时时可以以依靠靠机械械辅助助压气气装置置建立立气压压。旋弧式式灭弧弧利用电电弧电电流产产生的的磁场场力，，使电电弧沿沿着某某一截截面高高速旋旋转磁场场力力与与电电流流的的大大小小成成正正比比，，电电流流大大则则磁磁场场力力也也加加大大，，仍仍能能使使电电弧弧迅迅速速熄熄灭灭旋弧弧灭灭弧弧室室有有以以下下特特点点利用用电电流流通通过过磁磁吹吹线线圈圈产产生生的的磁磁场场力力直直接接驱驱动动电电弧弧高高速速旋旋转转，，灭灭弧弧能能力力强强，，大大电电流流时时容容易易开开断断，，小小电电流流时时也也不不产产生生截截流流现现象象灭弧弧室室结结构构简简单单，，操操作作功功需需求求小小，，使使操操作作机机构构大大大大简简化化，，机机械械可可靠靠性性高高，，成成本本低低电弧弧局局限限在在圆圆筒筒或或在在线线圈圈上上高高速速运运动动，，电电极极烧烧损损均均匀匀，，电电寿寿命命长长SF6断路路器器的的操操动动机机构构合闸闸弹弹簧簧分闸闸弹弹簧簧电动动机机储能能指指示示分闸闸指指示示合闸闸指指示示SF6断路路器器的的操操动动机机构构作用用：：按按照照规规定定的的操操作作顺顺序序操操动动断断路路器器实实现现分分、、合合闸闸操操作作，，并并分分别别保保持持在在相相应应的的分分、、合合闸闸位位置置分类类：：弹簧簧机机构构液压压机机构构气动动机机构构对操操动动机机构构的的一一般般要要求求具有有关关合合短短路路电电流流的的能能力力保持持合合闸闸具有有电电动动和和手手动动分分闸闸功功能能并并且且速速度度满满足足要要求求自由由脱脱扣扣防跳跳跃跃连锁锁复位位缓冲冲重合合闸闸功功能能手动动操操动动机机构构靠手手力力直直接接合合闸闸的的操操动动机机构构断路路器器的的合合闸闸速速度度与与操操作作人人员员的的情情况况有有很很大大关关系系只能能装装置置在在电电压压较较低低、、短短路路电电流流很很小小的的场场所所中中，，尤尤其其是是直直流流电电源源不不易易解解决决的的场场所所优点点：：结结构构简简单单，，不不要要求求配配备备复复杂杂的的辅辅助助设设备备及及操操作作电电源源缺点：不不能自动动重合闸闸，只能能就地操操作，不不够安全全弹簧操动动机构利用弹簧簧储能为为动力操操动断路路器的动动作弹簧储能能通常由由电动机机通过减减速装置置进行优点：不不需要大大功率的的直流电电源；要要求电动动机的功功率小（（几百瓦瓦到几千千瓦）；；交直流流两用；；适宜于于交流操操作缺点：结结构比较较复杂；；零件数数量多；；加工要要求高；；随着机机构操作作功的增增大，重重量显著著增加液压操动动机构利用液压压油作为为动力传传递介质质操动方式式有两种种：直接接驱动式式和储能能式直接驱动动式液压压操动机机构由电电动机与与油泵产产生的高高压力油油，直接接推动活活塞，用用来操作作速度不不高、操操作功率率不大的的隔离开开关储能式液液压操动动机构一一般是利利用氮气气压缩储储能、利利用液体体传递压压力，操操动断路路器分、、合闸，，并靠液液压使断断路器可可靠地保保持在分分、合闸闸位置液压操动动机构的的优点体积小，，操作力力大，需需要控制制的能量量小负载特性性配合好好，操作作平稳噪噪声小油具有润润滑保护护作用速度易调调变；容容易实现现自动控控制与各各种保护护液压操动动机构的的缺点结构比较较复杂；；零部件加加工精度度要求高高，如果果制造或或装配不不良，容容易渗漏漏油等；；油系统的的工作压压力高，，运行维维修技术术的要求求也高；；速度特性性易受环环境温度度的影响响。气动操动动机构利用压缩缩空气作作为能源源产生推推力，与与液压操操动机构构的工作作原理相相似还有一些些气动操操动机构构的动作作原理与与电磁操操动机构构有些类类似，只只是利用用压缩空空气的推推力代替替了电磁磁操动机机构中的的电磁力力气动操动动机构的的特点优点：不需要大功率率的直流电源源，也不需要要敷设大截面面的控制电缆缆，适用于交交流操作的变变电所。气动操动机构构具有独立的的贮气罐。罐罐内的压缩空空气能供气动动操动机构多多次操作。压压缩空气的质质量对操动机机构工作的可可靠性有重要要的影响。缺点：操作时声响大大，零部件的的加工精度要要求比电磁操操动机构高，，还需要配备备空气压缩装装置。真空断路器真空断路器以真空作为灭灭弧和绝缘介介质真空的绝缘强强度比变压器器油及三大气气压下的SF6或空气等绝缘缘强度高得多多。真空灭弧室的的绝缘性能好好，触头开距距小，要求操操动机构提供供的能量也小小；电弧电压压低，电弧能能量小，开断断时触头表面面烧损轻微真空断路器的的机械寿命和和电气寿命都都很高真空灭弧室真空灭弧室的的基本结构陶瓷外壳静触头动触头电弧屏蔽罩波纹管外壳真空灭弧室的的外壳作灭弧弧室的固定件件，并兼有绝绝缘作用，大大多采用如下下材料制成：：玻璃氧化铝陶瓷微晶玻璃（又又称玻璃陶瓷瓷）陶瓷灭弧弧室玻璃灭弧弧室屏蔽罩防止因燃弧产产生的金属蒸蒸汽附着在绝绝缘外壳的内内壁而使绝缘缘强度降低是金属蒸汽的的有效凝聚面面，有利于电电流过零后弧弧隙介质强度度的提高，具具有提高灭弧弧室的开断性性能，防止降降低内表面绝绝缘性能的作作用屏蔽罩的存在在会影响动、、静触头间的的电场分布，，因此，如果果屏蔽罩设计计得当将有利利于触头间绝绝缘强度的提提高波纹管一般用不锈钢钢板制成，在在合闸过程中中波纹管在允允许的弹性变变形范围内沿沿轴向运动。。波纹管能在在动触头往复复运动时保证证真空灭弧室室外壳的完全全密封从机械上讲，，它是真空灭灭弧室中最薄薄弱的元件波纹管不能做做得很长真空电弧不管触头表面面如何平整，，微观上看总总是凹凸不平平的两触头接触时时只有少数表表面突起部分分接触，通过过电流当开断电流时时，触头分开开，电流集集中在愈来愈愈少的少数接接触点上，损损耗增加，接接触点温度急急剧升高，出出现熔化，，产生金属蒸蒸气维持真空电弧弧的是金属蒸气而不是气体分分子真空电弧阴极极斑点痕迹真空开关的触触头圆盘形触头横向磁场触头头螺旋槽触头杯状触头纵向磁场触头头螺旋槽触头杯状触头纵向磁场触头头触头材料采用纯金属良良导电材料（（如铜等）作作触头材料，，分断大电流流能力强，并并有较好的耐耐电压性能，，截流水平也也低，但其抗抗熔焊性能和和耐弧性能不不好，难以单单独在真空断断路器中使用用早期的真空开开关的触头几几乎都采用钨钨和钼等耐弧弧的难熔金属属，以获得良良好的耐压强强度和抗熔焊焊性随着合金材料料技术研究的的不断进步，，出现了多种种比较理想的的合金触头材材料真空断路器的的特点开断能力强，，开断后断口口间介质恢复复速度快，介介质不需要更更换。触头开距小，，所需的操作作功率小，动动作快，操作作机构可以简简化，寿命延延长，一般可可达20年左左右不需检修修。熄弧时间短，，弧压低，电电弧能量小，，触头损耗小小，开断次数数多。动导杆的惯性性小，适用于于频繁操作场场合。开关操作时动动作噪音小，，适用于城区区使用。真空断路器的的特点触头部分为完完全密封结构构，不会因潮潮气、灰尘、、有害气体等等影响而降低低其性能，工工作可靠，通通断性能稳定定。灭弧室作作为独立的元元件，安装调调试简单方便便。在真空断路器器的使用年限限内，触头部部分不需要维维修、检查。。即使维修检检查，所需时时间也很短。。在密封的容器器中熄弧，电电弧和炽热气气体不外露。。具有多次重合合闸功能，适适合配电网中中应用要求。。13.3隔隔离开关13.3.1隔离开关关的主要作用用在无电流电路上分断电电路，形成明明显的断口用以分、合小小电流线路用以转换线路路，改变电气气系统的接线线方式隔离开关的接接地开关刀闸闸可代替接地地线，保证抢抢修工作安全全某些场合下，，快速分断的的快分隔离开开关与接地器器配合，可作作为断路器使使用13.3.2隔离开关关的种类及结结构按产品组装极极数单根式和三极极式按每极绝缘支支柱数目单柱式、双柱柱式、三柱式式按装设地点户内式和户外外式。隔离开关的典典型结构绝缘部分导电部分支持底座或或框架操动机构和传传动机构13.4其其它开关电器器13.4.1高压熔断断器它串联在电路路中，当电路路中通过过负负荷电流或短短路电流时，，利用其在熔熔体中产生的的热量使熔体体熔断，切断断电路，以达达到保护电气气设备和电网网的重要任务务，同时，还还可以限制事事故的进一步步发展，确保保用户安全供供电。熔体熔断时会会出现电弧必必须采取一定定的措施进行行熄弧，直到到电弧熄灭后后，电路才算算完全开断。。高压熔断器基基本结构熔体绝缘外壳触头帽撞击器熔断器的工作作性能时间—电流特特性表示熔丝丝熔断时间与与通过电流间间关系的曲线线流过熔体的电电流越大，熔熔化时间越短短；当电流减减小时，熔化化时间增大熔丝的最小小熔化电流流i0熔断器的工工作性能额定电流熔熔断器的额额定电流与与熔体的额额定电流是是两个不同同的值各种熔体对对应于不同同电流值的的熔断时间间，都制定定有一定的的标准，必必须满足标标准规定熔断时间与与燃弧时间间熔断器的种种类按电压高压和低压压按装设地点点户内式和户户外式按结构螺旋式、插插片式和管管式按是否有限限流作用限流式和非非限流式非限流式熔熔断器非限流熔断断器采取电电流过零时时开断，这这类熔断器器的熔体一一般较短，，从灭弧的的角度考虑虑，要求将将最初建立立的短电弧弧尽快拉长长。即使如如此，拉长长的电弧电电压与系统统电压相比比还是低得得多，因此此，必须采采取吹弧的的措施，将将电弧以向向外喷射的的方式来拉拉长电弧，，进行电弧弧的熄灭。。这样还可可防止电流流过零电弧弧熄灭后重重燃。喷射式熔断断器基座上、下静触触头瓷绝缘子引线接头载熔体熔管上、下动触触头释压帽扭力弹簧喷射式熔断断器的开断断能力喷射式熔断断器的开断断能力与熔熔管内径大大小有关，，内径越大大，开断能能力越强目前普遍采采用逐级排排气结构的的熔管限流式熔断断器有显著的限限流效应，，在短路电电流还未到到达最大值值前，电流流即被截断断开断短路电电流能力大大，故又称称作高分断断能力熔断断器目前最常用用的是石英英砂限流式式熔断器熔体采用螺螺旋状绕制制，其长度度远远超过过熔管长度度开断小故障障电流时，，常利用冶冶金效应使使熔体熔断断13.4.2接地地开关接地开关的的作用是将将电气设备备人为接地地具有一定的的关合能力力以保护开开关设备内内其它电气气设备不受受损坏停电检修时时，为保证证人身设备备安全，经经常利用接接地开关进进行安全接接地。在某些情况况下，还可可以与断路路器、快分分开关等设设备配合使使用，开断断负荷电流流和短路电电流。合闸时利用用弹簧蓄能能分闸通过手手动操作操操动机构完完成13.4.3负荷荷开关负荷开关主主要用来接接通和断开开正常负荷荷电流带有热脱扣扣器的负荷荷开关还具具有过载保保护功能装有灭弧装装置，有一一定的灭弧弧能力，但但不能开断断短路电流流结构较断路路器简单，，价格也相相对低廉负荷开关的的分类固体产气式式负荷开关关油浸式负荷荷开关压气式负荷荷开关真空负荷开开关13.5互互感感器互感器的主主要作用将一次回路路中的高电电压、大电电流变换为为二次回路路中标准的低电压和小小电流使二次接线线简单、经经济，适于于标准化组组屏使二次设备备与高压一一次系统电电气隔离可以在不影影响原绕组组所在系统统的运行的的前提下，，取得零序序电流、零零序电压分分量供保护护装置使用用，反应接接地故障13.5.1电流流互感器电流互感器器一次绕组组串联在回回路里，二二次绕组经经某些负荷荷而闭合，，二次电流流与一次电电流成正比比。二次绕绕组的负载载是测量仪仪表和继电电器等的电电流线圈，，阻抗很小小，相当于于短路运行行。一次绕组串串联于一次次系统的电电路中，且且匝数很少少，阻抗小小，二次绕绕组的阻抗抗很小，其其归算于一一次的阻抗抗远小于电电网负载阻阻抗，对一一次负载电电流的影响响可忽略不不计，因此此一次电流流只取决于于电路负载载，不因电电流互感器器二次负载载的变化而而变化。电流互感器器的分类按用途测量用和保保护用电流流互感器按安装类型型户外式和户户内式按安装方式式贯穿式、装入式和支持式电流互感器器的分类按一次绕组组形式单匝式和多多匝式按照绝缘干式、浇注注式、油浸浸式和SF6气体绝缘式式等按照电流变变换原理电磁式和光光电式电磁式电流流互感器的的工作原理理目前电力系系统中广泛泛应用的是是电磁式电电流互感感器，主要要由铁芯、、一次绕组组、二次绕绕组、绝缘缘材料及其其它附件组组成，其工工作原理和和变压器相相似。电磁磁式式电电流流互互感感器器等等值值电电路路电磁磁式式电电流流互互感感器器相相量量图图电流流互互感感器器的的工工作作特特点点一次次绕绕组组串串联联在在电电路路中中，，并并且且匝匝数数很很少少；；因因此此一一次次绕绕组组中中的的电电流流完完全全取取决决与与被被测测电电路路的的负负荷荷电电流流，，而而与与二二次次电电流流大大小小无无关关。。电流流互互感感器器二二次次绕绕组组所所接接仪仪表表和和继继电电器器的的电电流流线线圈圈阻阻抗抗很很小小，，所所以以正正常常情情况况下下，，电电流流互互感感器器在在近近于于短短路路的的状状态态下下运运行行。。电流流互互感感器器二二次次侧侧不不能能开开路路。。为为此此，，在在电电流流互互感感器器的的二二次次回回路路中中不不允允许许装装设设熔熔断断器器。。二次次绕绕组组开开路路时时参参数数曲曲线线电流流互互感感器器的的误误差差一次次电电流流对对误误差差的的影影响响增大大一一次次磁磁势势F1＝I1N1是减减小小电电流流互互感感器器电电流流误误差差和和相相位位差差的的最最有有效效的的方方法法但一一次次电电流流是是不不可可控控的的，，只只能能考考虑虑增增加加一一次次绕绕组组的的匝匝数数匝数数的的增增加加使使铜铜的的消消耗耗量量增增加加从经经济济上上来来考考虑虑，，一一次次绕绕组组尽尽可可能能采采用用比比较较少少的的匝匝数数，，而而尽尽量量其其它它方方法法来来减减小小误误差差。。二次次电电流流对对误误差差的的影影响响二次次负负荷荷和和一一次次电电流流值值保保持持不不变变时时，，减减小小二二次次电电流流就就使使二二次次电电势势也也减减小小，，磁磁通通密密度度B也相相应应地地减减小小。。为为了了保保持持磁磁通通密密度度有有较较小小的的值值就就必必须须使使励励磁磁磁磁势势减减小小。。因因而而，，随随着着二二次次电电流流的的减减小小，，电电流流互互感感器器的的电电流流误误差差和和相相位位误误差差也也减减小小，，反反之之，，二二次次电电流流增增大大时时误误差差也也增增大大。。电流频频率的的影响响随着交交流电电流频频率的的增大大，铁铁芯的的磁通通密度度B是减小小的，，而励励磁磁磁势是是随着着磁通通密度度的减减小而而减小小的，，因而而电流流互感感器的的电流流误差差和相相位差差也相相应减减小。。这时时相位位差可可得到到负值值。当频率率超过过1000Hz时，，电流流互感感器的的铁芯芯温度度会由由于铁铁芯中中的有有功损损耗而而达到到很高高的数数值。。二次（（外部部）负负荷的的影响响电流误误差和和相位位差是是随着着二次次负荷荷Z2L的增大大而增增大的的，即即使电电流互互感器器的准准确度度降低低了。。二次负负荷功功率因因数的的影响响当二次次负荷荷不变变时，，二次次负荷荷功率率因数数的的增大大使角角α减减小。。此时时电流流误差差将减减小，，而相相位差差将增增大。。当减减小很很多时时，相相位差差甚至至能够够得到到负值值。电流互互感器器的准准确级级和误误差标标准准确级级表示示在规规定的的二次次负荷荷范围围内，，一次次电流流为额额定值值时电电流互互感器器的最最大误误差。。测量用用电流流互感感器的的要求求是在在正常常工作作范围围内有有较高高的准准确度度。保护级级电流流互感感器主主要是是在系系统短短路时时工作作，在在额定定一次次电流流范围围内的的准确确度要要求不不如测测量级级高，，但对对可能能出现现的短短路电电流范范围内内，则则要求求互感感器保保证必必要的的准确确度。。电流互互感器器准确确级和和误差差极值值10%误差差曲线线电流互互感器器的基基本参参数和和特性性额定电电压额定一一次电电流额定二二次电电流电流互互感器器的额额定容容量同极性性端当一次次侧电电流从从Ll流向向L2时，，二次次侧电电流从从K1流出出经过过电流流互感感器二二次负负荷回回到K2。。对此此，我我们称称L1和K1，，L2和K2分分别是是同极极性端端，用用“*”或或“••”表表示。。同极极性端端在任任一瞬瞬间对对绕组组的另另一端端同时时为高高电位位或低低电位位。电流互互感器器的接接线方方式(a)单相相式接接线；；(b)不完完全星星形接接线；；电流互互感器器的接接线方方式(c)完全全星形形接线线；(d)零零序接接线；；电流互互感器器的接接线方方式(e)三角角形接接线电流互感器器的配置为了满足测测量和保护护装置的需需要，在发发电机、变变压器、出出线、母线线分段及母母联断路器器、旁路断断路器等回回路中均设设有电流互互感器。对于保护用用电流互感感器应尽量量消除主保保护装置的的保护死区区。为了减轻内内部故障对对发电机的的损伤，用用于自动调调整励磁装装置的电流流互感器应应布置在发发电机定子子绕组的出出线侧。13.5.3电压压互感器电压互感器器的分类单相式和三三相式户内式和户户外式双绕组和三三绕组干式、浇注注式、油浸式和瓷绝缘电磁式、电电容式、光光学两台110kV串接接成220kV电压压互感器1—一次绕绕组2—平衡绕绕组3—铁心4—连耦绕绕组5—二次绕绕组电磁式电压压互感器电磁式电压压互感器就就是一台小小容量的降降压变压器器，一次绕绕组匝数很很多，而二二次绕组匝匝数较少。。一次绕组并并接于一次次系统，二二次侧各仪仪表并联。。二次绕组所所接负荷均均为高阻抗抗的电压表表及电压继继电器，故故正常运行行时二次绕绕组接近于于空载状态态（开路））。电磁式电压压互感器工工作原理电磁式电压压互感器相相量图电磁式电压压互感器的的误差对误差有影影响的因素素互感器的结结构运行工况二次负荷功率因数一次电压电压互感器器准确等级级和误差极极值1油压计计

2膨膨胀膜3电容单单元

4绝绝缘油5瓷绝绝缘子6密封件件

7外外壳

8低低压端子子箱/中性性(N)和和高频(HF)端子子

9串串联电感10中压压互感器11铁磁磁谐振效应应阴尼电路路

注释释耦耦合电电容只包括括1至6项项。它安装装在钢基座座上。HF和N型位位于基座之之下。电容式电压压互感器电压互感器器配置的配配置母线线路发电机变压器电压互感器器的接线电压互感器器的接线方方式应满足足测量仪表表、远动装装置、继电电保护和自自动装置检检测回路的的具体要求求应装设短路路保护应有一个可可靠的接地地点应有防止从从二次回路路向一次回回路反馈电电压的措施施对于双母线线上的电压压互感器，，应有可靠靠的二次切切换回路电压互感器器的接线(a)单单接线；电压互感器器的接线(b)不不完全星形形接线；(c)三相三三柱式电压压互感器接接线；电压互感器器的接线(d)三相相五柱式电电压互感器器接线；(e)三台单单相电压互互感器接线线；电压互感器器的接线13.6SF6全封闭组合合电器SF6全封闭组合合电器SF6全封闭组合合电器（GasInsulatedSwitchgear，，简称GIS），是是一种以SF6气体作为绝绝缘和灭弧弧介质，以以优质环氧氧树脂绝缘缘子作支撑撑的封闭式式成套高压压电器。它它已超越了了一般断路路器的概念念，而是把把断路器、、母线隔离离开关、线线路隔离开开关、接地地开关、三三相母线、、电流互感感器、电压压互感器、、母线避雷雷器、电缆缆头、绝缘缘套管等做做成标准元元件装在充充满SF6气体的封闭闭的金属外外壳内，并并保持一定定压力。各各标准元件件可制成不不同连接型型式的标准准独立结构构，再辅以以一些过渡渡元件（加加弯头、三三通、伸缩缩节等），，便可适应应不同形式式主接线的的要求，组组成成套配配电装置。。SF6全封闭式组组合电器的的优点节省占用面面积和空间间运行安全可可靠不产生噪音音和无线电电干扰安装工期短短维护工作量小小、检修周期期长SF6全封闭式组合合电器的缺点点对材料性能、、加工精度与与装配工艺的的要求高，工工件上任何毛毛刺、铁屑、、纤维都会造造成电场不均均匀，使SF6气体抗电强度度下降金属材料消耗耗大，造价昂昂贵故障损失严重重检修措施要求求严密，防止止SF6气体中的残余余有毒物质对对检修人员造造成伤害第14章电电气主接线及及特点对电气主接线线的基本要求求保证必要的供供电可靠性和和电能质量主接线应力求求简单、明了了，运行灵活活，操作方便便，保证维护护及检修时的的安全、方便便一次投资及年年运行费低满足扩建的要要求13.2电电气主接接线的基基本本形式主接线形式主接线形式包包括电压等级级、各电压等级的进进出线及其联联络关系。通过主接线可可明确各主要要一次设备（（如发电机、、变压器、开开关设备等））的联络关系系。可利用开关设设备对故障进进行隔离或改改变运行方式式。当进出线的数数量较多时，，为了便于电电能的汇集与与分配，常设设置母线作为为中间环节，，使接线简单单清晰，运行行方便主接线的基本本形式有母线的接线线形式单母线及单母母线分段接线线双母线及双母母线分段接线线旁路母线接线线一个半断路器器接线无母线的接线线形式桥形接线角形接线单元接线单母线接线优点：简单明显，采采用设备少，，操作简便，，便于扩建，，造价低，投投资小缺点供电可靠性低低，灵活性较较差单母线分段接接线优点：既具有单母线线接线简单明明显、方便经经济的优点，，又在一定程程度上提高了了供电可靠性性缺点当一段母线隔隔离开关发生生故障或检修修时，该段母母线上的所有有回路都要长长时间停电。。双母线接线每一回路都通通过一台断路路器和两组隔隔离开关（也也有采用两台台断路器和两两组隔离开关关）连接到两两组母线上。。可以以一条母母线作为工作作母线，另一一条母线作为为备用母线，，母线联络断断路器断开，，相当于单母母线运行，检检修或故障时时可将电源和和出线倒到备备用母线上；；两条母线也也可同时工作作，通过母线线联络断路器器并联运行，，电源和出线线平均地分配配在两组母线线上，相当于于单母线分段段方式运行。。双母线接线的的优点检修母线时不不致供电中断断；母线发生故障障后，能迅速速将电源和负负荷倒至另一一条母线，恢恢复供电；检修任一回路路的母线隔离离开关时，只只影响该回路路的供电；检修某一线路路断路器时，，可用母线联联络断路器临临时代替线路路断路器，减减小对用户的的影响；各电源和回路路的负荷可任任意分配到某某一组母线上上，可灵活调调度以适应系系统各种运行行方式和潮流流变化；便于向母线左左右任意一个个方向顺延扩扩建。双母线分段接接线旁路母线接线线一个半断路器器接线优点：运行高度灵活活。正常运行时，，两组母线和和所有断路器器都投入工作作，从而形成成多环路供电电方式；工作可靠性高高缺点：为所用设备较较多，投资较较大，继电保护及二二次回路复杂杂桥形接线内桥式桥连断路器设设置在靠近变变压器侧外桥式桥连断路器设设置在靠近线线路侧角形接线优点：所用断路器数数等于回路数数，比较经济济可靠性和灵活活性高容易实现自动动化和遥控缺点：当检修需开环环运行时，如如恰发生故障障，可靠性较较差备选择和继电电保护整定复复杂单元接线发电机与变压压器直接连接接成一个单元元，组成发电电机—变压器器组，称为单单元接线。。几个元件直接接单独连接，，没有横向的的联系，是最最简单的接线线。220kV仿仿党线201开关由运行行转为检修，，220kV旁路210开关带仿党党线201开开关运行220kV仿仿党线201开关由运行行转为检修，，220kV旁路210开关带仿党党线201开开关运行检查220kV旁路210开关在ⅠⅠ母线热备用用检查220kV母联202开关运行行正常投入220kV母差保护护屏手动互联联压板拉开220kV母联202开关操作作电源开关1拉开220kV母联202开关操作作电源开关2合上220kV旁路210-2刀刀闸操作电源源合上220kV旁路210-2刀刀闸检查220kV旁路210-2刀刀闸确已合好好拉开220kV旁路210-2刀刀闸操作电源源合上220kV旁路210-1刀刀闸操作电源源拉开220kV旁路210-1刀刀闸检查220kV旁路210-1刀刀闸确已拉开开拉开220kV旁路210-1刀刀闸操作电源源停用220kV母差保护护手动互联压压板合上220kV母联202开关操作作电源开关1合上220kV母联202开关操作作电源开关2检查220kV旁路210开关保护护投入正确将220kV旁路210开关失灵及及后备保护定定值带仿党线线201开关关保护定值220kV仿仿党线201开关由运行行转为检修，，220kV旁路210开关带仿党党线201开开关运行将220kV旁路210开关高频距距离保护定值值带仿党线201开关保保护定值核对220kV旁路210开关失灵灵及后备保护护定值为带仿仿党线201开关保护定定值核对220kV旁路210开关高频频距离保护屏屏定值为带仿仿党线201开关保护定定值停用220kV旁路保护护屏合闸出口口压板将220kV旁旁路路保保护护屏屏重重合合闸闸方方式式开开关关切切至至停停用用位位置置投入入220kV旁旁路路保保护护屏屏勾勾通通三三跳跳压压板板选择择220kV旁旁路路210开开关关合合闸闸检查查220kV旁旁路路210开开关关合合闸闸选选线线正正确确合上上220kV旁旁路路210开开关关检查查220kV旁旁路路母母线线充充电电良良好好检查查220kV旁旁路路210开开关关确确已已合合好好选择择220kV旁旁路路210开开关关分分闸闸检查查220kV旁旁路路210开开关关分分闸闸选选线线正正确确拉开开220kV旁旁路路210开开关关检查查表表计计指指示示正正确确检查查220kV旁旁路路210开开关关确确已已拉拉开开合上上220kV仿仿党党线线201-4刀刀闸闸操操作作电电源源220kV仿仿党党线线201开开关关由由运运行行转转为为检检修修，，220kV旁旁路路210开开关关带带仿仿党党线线201开开关关运运行行检查查220kV旁旁路路210开开关关在在ⅠⅠ母母线线热热备备用用检查查220kV母母联联202开开关关运运行行正正常常投入入220kV母母差差保保护护屏屏手手动动互互联联压压板板拉开开220kV母母联联202开开关关操操作作电电源源开开关关1拉开开220kV母母联联202开开关关操操作作电电源源开开关关2合上上220kV旁旁路路210-2刀刀闸闸操操作作电电源源合上上220kV旁旁路路210-2刀刀闸闸检查查220kV旁旁路路210-2刀刀闸闸确确已已合合好好拉开开220kV旁旁路路210-2刀刀闸闸操操作作电电源源合上上220kV旁旁路路210-1刀刀闸闸操操作作电电源源拉开开220kV旁旁路路210-1刀刀闸闸检查查220kV旁旁路路210-1刀刀闸闸确确已已拉拉开开拉开开220kV旁旁路路210-1刀刀闸闸操操作作电电源源停用用220kV母母差差保保护护手手动动互互联联压压板板合上上220kV母母联联202开开关关操操作作电电源源开开关关1合上上220kV母母联联202开开关关操操作作电电源源开开关关2检查查220kV旁旁路路210开开关关保保护护投投入入正正确确将220kV旁旁路路210开开关关失失灵灵及及后后备备保保护护定定值值带带仿仿党党线线201开开关关保保护护定定值值220kV仿党党线201开关关由运运行转转为检检修，，220kV旁旁路210开关关带仿仿党线线201开开关运运行检查220kV旁路路210开开关在在Ⅰ母母线热热备用用检查220kV母联联202开开关运运行正正常投入220kV母差差保护护屏手手动互互联压压板拉开220kV母联联202开开关操操作电电源开开关1拉开220kV母联联202开开关操操作电电源开开关2合上220kV旁旁路210-2刀闸闸操作作电源源合上220kV旁旁路210-2刀闸闸检查220kV旁旁路210-2刀闸闸确已已合好好拉开220kV旁旁路210-2刀闸闸操作作电源源合上220kV旁旁路210-1刀闸闸操作作电源源拉开220kV旁旁路210-1刀闸闸检查220kV旁旁路210-1刀闸闸确已已拉开开拉开220kV旁旁路210-1刀闸闸操作作电源源停用220kV母差差保护护手动动互联联压板板合上220kV母联联202开开关操操作电电源开开关1合上220kV母联联202开开关操操作电电源开开关2检查220kV旁路路210开开关保保护投投入正正确将220kV旁旁路210开关关失灵灵及后后备保保护定定值带带仿党党线201开关关保护护定值值220kV仿党党线201开关关由运运行转转为检检修，，220kV旁旁路210开关关带仿仿党线线201开开关运运行检查220kV旁路路210开开关在在Ⅰ母母线热热备用用检查220kV母联联202开开关运运行正正常投入220kV母差差保护护屏手手动互互联压压板拉开220kV母联联202开开关操操作电电源开开关1拉开220kV母联联202开开关操操作电电源开开关2合上220kV旁旁路210-2刀闸闸操作作电源源合上220kV旁旁路210-2刀闸闸检查220kV旁旁路210-2刀闸闸确已已合好好拉开220kV旁旁路210-2刀闸闸操作作电源源合上220kV旁旁路210-1刀闸闸操作作电源源拉开220kV旁旁路210-1刀闸闸检查220kV旁旁路210-1刀闸闸确已已拉开开拉开开220kV旁旁路路210-1刀刀闸闸操操作作电电源源停用用220kV母母差差保保护护手手动动互互联联压压板板合上上220kV母母联联202开开关关操操作作电电源源开开关关1合上上220kV母母联联202开开关关操操作作电电源源开开关关2检查查220kV旁旁路路210开开关关保保护护投投入入正正确确将220kV旁旁路路210开开关关失失灵灵及及后后备备保保护护定定值值带带仿仿党党线线201开开关关保保护护定定值值第15章章电电器器设设备备选选择择导体体和和电电器器设设备备一一般般运运行行于于两两种种工工作作状状态态正常常工工作作状状态态电压压和和电电流流都都不不超超过过额额定定值值，，导导体体和和电电器器设设备备能能够够长长期期安安全全经经济济地地运运行行。。短路路工工作作状状态态系统统发发生生故故障障，，会会引引起起电电流流突突然然增增加加，，短短路路电电流流比比额额定定值值要要高高出出几几倍倍甚甚至至几几十十倍倍。。在在故故障障尚尚未未切切除除的的短短期期内内，，导导体体或或电电器器要要承承受受短短时时发发热热和和电电动动力力的的作作用用。。正常常工工作作状状态态会产产生生各各种种损损耗耗，，导体体通通过过工工作作电电流流，，其其本本身身电电阻阻产产生生的的损损耗耗；；绝缘缘材材料料中中出出现现的的介介质质损损耗耗；；导体体周周围围的的金金属属部部件件，，在在电电磁磁场场作作用用下下引引起起的的涡涡流流和和磁磁滞滞损损耗耗。。这些些损损