第5章 电气设备及选择

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

（一）电弧现象

1)

电弧：是一种气体游离放电现象。

2)产生电弧的条件：用开关电器开断电源电压大于10~20V，电流大于80~100mA的电路时，就会发生电弧。

3)电弧的特点：能量集中，温度很高，亮度很强；电弧是良导体。

4)电弧的利用：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。

5)电弧的危害：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和人身伤亡。

5.1电弧的产生与熄灭供电教研室

6)特征：①气体导电（轻、易变形）；电弧的能量集中，温度很高，亮度很强例：10kvQF断开20kA的电流，电弧功率达到

1万kw以上②电弧由阴极区，阳极区和弧柱区组成。弧柱处温度最高，可达6~7k0C到1万度以上在弧柱周围温度较低，亮度明显减弱的部分叫弧焰，电流几乎都从弧柱内部流过。供电教研室

③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，1cm长的直流电弧的弧柱电压仅15~30v，在变压器油中1cm长的直流电弧的弧柱电压仅100~220v。④电弧是一束游离的气体，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，能迅速移动、伸长或弯曲。（二）电弧的产生与熄灭游离——中性质点分解成自由电子和正离子。去游离——电子和正离子相互吸引还原为中性质点。供电教研室1.电弧的产生

1）强电场发射：E=U/s大于3×106V/m时，金属触头阴极表面就会发射自由电子。

2）热电子发射：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。

供电教研室

3）加速运动：自由电子，在强电场的作用下，向阳极作加速运动。

4）碰撞游离：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。

5）雪崩：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：剧增的电子形成电流，介质被击穿而产生电弧。电弧形成小结①自由电子的来源(即游离方式)

电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射弧柱区的气体游离：碰撞游离+热游离供电教研室②电弧的形成其中：阴极发射（起因）→碰撞游离（重要因素）→击穿（量变到质变）→热游离（主要因素）→维持发展

2．电弧的维持与发展

1）由于电弧的r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。

2）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，阴极表面继续进行热电子发射。

3）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，电流继续流过，电弧的燃烧得以维持。

供电教研室3．电弧的熄灭

1）复合去游离：正离子和负离子相互吸引而中和成为中性质点的过程。自由电子的v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：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。由于电弧内外的电荷浓度及温差的不同，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，电子和离子的v减慢而复合成为中性质点。供电教研室影响游离和去游离的因素①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。

②电场强度：E↓→运动速度↓→复合↑→Q↓→热游离↓③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↑④介质特性：包括气体的介电强度、导热系数、热容量、电负荷⑤电极材料：铜、银、铜钨、银钨合金具有熔点高、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。供电教研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。

3）电弧的熄灭：电弧的燃烧是由游离过程维持的，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。二、交流电弧的特性

1）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。供电教研室

2）由于热惯性，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2-3所示。在电流增大时，温度来不及增高，弧隙电阻来不及减小；在电流减小时，温度来不及减小，弧隙电阻来不及增大。故图2-3a中正方向电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。

B点是电弧熄灭时的电压，称为熄弧电压。

供电教研室三、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、长弧切短灭弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法、SF6灭弧法。吹弧方式（1电弧，2触头）a)横吹b)纵吹电动力吹弧磁力吹弧1磁吹线圈，2灭弧触头，3电弧供电教研室铁磁吸弧1电弧，2钢片钢灭弧栅对电弧的作用1钢栅片，2电弧，3触头绝缘灭弧栅对电弧的作用1绝缘栅片，2电弧，3触头四、对电气触头的基本要求1、满足正常负荷的发热要求

2、具有足够的机械强度

3、具有足够的动稳定度和热稳定度

4、具有足够的断流能力

供电教研室5.2高压一次设备本节主要内容：各自的特点。高压一次设备类型；供电教研室一次电路：（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。一次设备：一次电路中所有的设备称一次设备。一次设备分类：

(1)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，例如电力变压器、电压互感器、电流互感器、变频机等。(2)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，例如各种高低压开关设备。(3)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，例如熔断器和避雷器等。(4)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，例如并联电容器等。(5)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、低压配电屏、动力和照明配电箱等。5.2高压一次设备供电教研室一、高压熔断器(fuse，文字符号为FU)在电路电流超过规定值并经过一定时间后，使熔体熔化而分断电流、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短路保护，有的熔断器还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：（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）供电教研室1、RN1和RN2型户内高压管式熔断器（限流式）RN1型：主要用于高压电路和设备的短路保护（额定电流可达100A）RN2型：高压电压互感器一次侧短路保护（额定电流一般为0.5A）RN1、RN2型高压熔断器安装图

l瓷熔管，2金属管帽，3弹性触座，4熔断指示器，5接线端子，6支柱瓷瓶，7底座RN1、RN2型熔断器的熔管剖面示意图

1管帽，2瓷管，3工作熔体，4指示熔体，5锡球，6石英砂填料，7熔断指示器(虚线表示熔断指示器在熔体熔断时弹出)供电教研室2、RW4和RW10（F）型户外高压跌开式熔断器既可作6—10KV线路和设备的短路保护，又可在一定条件下，用高压绝缘钩棒操作熔管的分合，起高压隔离开关的作用。RW4—10(G)型跌开式熔断器1上接线端子，2上静触头，3上动触头，4管帽，5操作环，6熔管(内套纤维质消弧管)，7铜熔丝，8下动触头，9下静触头，10下接线端子，11绝缘瓷瓶，12固定安装板供电教研室3、高压隔离开关（QS）

隔离高压电源、保证设备和线路的安全检修。断开后有明显可见的断开间隙，没有专门的灭弧装置，不允许带负荷操作，可以通断不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路，与高压断路器配合使用。户内用CS6型手动操作机构、户外多用绝缘钩棒手工操作。GN8—10／600型高压隔离开关1上接线端子，2静触头，3闸刀，4绝缘套管，5下接线端子，6框架，7转轴，8拐臂，9升降瓷瓶，10支柱瓷瓶供电教研室4、高压负荷开关（QL）具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能断开短路电流，与高压熔断器配合使用。

FN3—10RT型高压负荷开关1主轴，2上绝缘子兼气缸，3连杆，4下绝缘子，5框架，6RN1型高压熔断器，7下触座，8闸刀，9弧动触头，10绝缘喷嘴(内有弧静触头)，11主静触头，12上触座，13断路弹簧，14绝缘拉杆，15热脱扣器供电教研室高压负荷开关的压气式灭弧装置工作示意图1弧动触头，2绝缘喷嘴，3弧静触头，4接线端子，5气缸，6活塞，7上绝缘子，8主静触头，9电弧供电教研室5、高压断路器（QF）能通断负荷电流和短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。SNl0—10型高压少油断路器1铝帽，2上接线端子，3油标，4绝缘筒，5下接线端子，6基座，7主轴，8框架，9断路弹簧供电教研室SNl0—10型高压少油断路器一相油箱内部结构1铝帽，2油气分离器，3上接线端子，4油标，5插座式静触头，6灭弧室，7动触头(导电杆)，8中间滚动触头，9下接线端子，10转轴，11拐臂，12基座，13下支柱瓷瓶，14上支柱瓷瓶，15断路弹簧，16绝缘筒，17逆止阀，18绝缘油供电教研室SNIO—10型断路器灭弧室工作示意图1静弧触头，2吸弧铁片，3横吹灭弧沟，4纵吸油囊，5电弧，6动触头供电教研室SF6断路器（一）特点1.结构简单，体积小，质量轻；2.开断性能好，绝缘可靠；3.运行维护简单，噪音低，检修周期长，可频繁操作。lw17a-126sf6户外高压断路器LW31-252sf6户外高压断路器供电教研室（二）SF6气体1.特点：无色、无臭、无毒、不可燃，化学性能稳定，具有优良的灭弧和绝缘性能。2.灭弧性能特别强的原因：①SF6气体分解时吸收热量多；②SF6气体电弧电压较低，燃弧能量小；③SF6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；2.按总体结构分为落地箱式和支柱瓷瓶式供电教研室（四）灭弧原理灭弧原理：主要利用了SF6气体吹弧。（五）基本结构一般来说,SF6断路器主要由三部分组成：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SF6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，故须进行漏气监视和报警。供电教研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内部动静触头供电教研室SF6断路器灭弧室结构示意图1静触头,2绝缘喷嘴,3动触头4气缸,5压气活塞(固定)，6电弧供电教研室真空断路器（一）特点1.体积小，质量轻；2.灭弧室机械强度比较差，不

能承受较大冲击但不需检修；3.开断性能好，可连续操作。4.灭弧迅速，开断时间短。5.运行维护简单，噪音低，运行费用低，无火灾和爆炸危险。6.开断容量小，一般主要用于≤35KV电压等级。推车式真空断路器背面供电教研室7.用真空作绝缘和灭弧介质，动、静触头间的开距小，熄弧时间很短，介质绝缘强度恢复快，触头磨损小，基本免维护，适合于频繁操作的埸所，无火灾和爆炸危险且噪声低。但容易因截流而引起过电压。ZW1系列ZW6系列ZW7系列ZW8系列ZW10系列ZW32系列供电教研室（二）基本原理真空断路器即是利用真空度约为10-4pa（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绝缘油、一个大气压的SF6和空气介质。真空度---气体的绝对压力与大气压的差值，表示气体稀薄的程度。（三）基本类型按布置方式分落地式和悬挂式以及两种方式相结合的综合式和接地箱式；供电教研室（四）真空灭弧室结构如图所示。真空断路器灭弧室由外壳、波纹管、屏蔽罩和触头等组成。真空断路器的真空灭弧室结构1静触头，2动触头，3屏蔽罩，4波纹管，5与外壳封接的法兰盘，6金属波纹管，7玻壳供电教研室其中：

外壳：要求气密性好，有一定的机械强度，有良好的绝缘

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

动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

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。

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。供电教研室（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。（六）真空断路器的操作过电压和抑制方法1.主要形式截流过电压----强制交流电流在自然过零前突然过零时

（截流），由于电感的存在，因此产生过

电压。供电教研室室内六氟化硫断路器2.抑制方法切断电容性负载时的过电压----主要由于熄弧后间隙发生重

击穿而引起的过电压。高频多次重燃过电压----主要因为断路器开断感性电流时，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。①采用低电涌真空灭弧室；②在负载端并联电容；③在负载端并联电阻和电容；④串联电感；⑤安装避雷器。供电教研室6、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。类型：固定式、手车式（移开式）具有五防功能：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电误挂接地线防止带接地线误合隔离开关防止人员误入带电间隔供电教研室GG1A(F)—07S型高压开关柜(断路器柜)1母线，2母线侧隔离开关，3少油断路器(QF)，4电流互感器(TA)，5线路侧隔离开关(QS)，6电缆头，7下检修门，8端子箱门，9操作板，10断路器的手动操动机构，11隔离开关的操动机构手柄，12仪表继电器屏，13上检修门，14、15观察窗口供电教研室GC口—10(F)型高压开关柜1仪表屏，2手车室，3上触头(兼起隔离开关作用)，4下触头(兼起隔离开关作用)，5断路器手车供电教研室7、高压一次设备的选择电气设备名称电压

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√表示必须校验，—表示不要校验。供电教研室5.3低压一次设备供电教研室

1000V（或1200V）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。一、低压熔断器种类：插入式（RC型）螺旋式（RL型）无填料密封管式（RM型）有填料密封管式（RT型）有填料管式（gF、aM）高分断能力（NT型）

RZ1型低压自复式熔断器RMl0型低压熔断器a)熔管b)熔片1铜管帽，2管夹，3纤维熔管，4刀形触头(触刀)，5变截面锌熔片供电教研室RT0型低压熔断器a)熔体b)熔管C)熔断器d)绝缘操作手柄1栅状铜熔体，2刀形触头(触刀)，3瓷熔管，4熔断指示器，5盖板，6弹性触座，7瓷质底座，8接线端子，9扣眼，10绝缘拉手手柄

RZ1型低压自复式熔断器1接线端子，2云母玻璃，3氧化铍瓷管，4不锈钢外壳，5钠熔体，6氩气，7接线端子供电教研室二、低压刀开关和负荷开关低压刀开关低压熔断器式刀开关低压负荷开关三、低压断路器塑料外壳式、万能式等很多种类。低压断路器的原理结构和接线图→1主触头，2跳钩，3锁扣，4分励脱扣器，5失压脱扣器，6、7脱扣按钮，8加热电阻丝，9热脱扣器，10过流脱扣器供电教研室四、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PGL、GGL、GGD等型号。五、低压一次设备的选择电气设备名称电压

V电流

A断流能力

kA短路电流校验动稳定度热稳定度低压熔断器√√√——低压刀开关√√√≯≯低压负荷开关√√√≯≯低压断路器√√√≯≯注：表中√表示必须校验，≯表示一般可不校验，—表示不要校验。供电教研室5.4互感器本节主要内容：互感器常用的接线方式；互感器在运行中的安全问题。互感器的作用及工作特性；供电教研室一、互感器的作用及工作特性

（一）互感器与系统的连接

1）电压互感器PT/TV一次绕组并接于被测电路，二次绕组与测量仪表或继电器的电压线圈并联。根据要求注意极性。

2）电流互感器CT/TA一次绕组串接于被测电路，二次绕组与测量仪表或继电器等的电流线圈串联。根据要求注意极性。

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，也就是说互感器是一种特殊的变压器。5.4互感器供电教研室（二）互感器的作用⑵使一、二次系统电气隔离，且互感器二次侧接地，以保

障人身安全；⑴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（100/）VUN.1=UN.W

TA：IN.2=5A或1AIN.1=5~25000A⑶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⑵其UTV.1等于一次电网电压，不受二次侧负载影响；⑴正常工作时，其二次侧为开路状态；⑶运行中其二次侧不允许短路。5.4互感器供电教研室（四）电流互感器的工作特性⑷运行中当需要检修二次设备时，必须先将TA二次绕组短接，再进行拆卸操作；⑴正常工作时，其二次侧为短路状态；⑸TA的一次侧电流变化范围很大；⑵其ITA.1等于一次负载电流，不受二次侧电流影响；⑹TA的结构应满足热稳定和电动稳定的要求；⑶运行中其二次侧不允许开路。（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。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。

5.4互感器供电教研室二、电流互感器

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（5A或1A），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。

2）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。（一）电磁式电流互感器的工作原理

1.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构与接线图。5.4互感器供电教研室2.特点

1）TA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就是的负荷电流，与二次绕组中的电流大小无关。

2）二次负载的阻抗(电流线圈)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。

3.额定电流比电流互感器额定一次电流IN1与额定二次电流IN2之比。它近似等于二次绕组匝数N2与一次绕组匝数N1的比值，即5.4互感器供电教研室可以看出：与在数值上和相位上都不相等，测量结果有误差。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1．电流互感器的误差分析由TA的等效电路得2.误差类型：电流误差和相位差5.4互感器供电教研室三、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：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。根据用途的不同，可分为测量级和保护级。

1）测量级按测量与计量表计的不同，划分为若干准确级次，如0.2级、0.5级、1级、3级等。0.2级用于精密测量；0.5级用于电度计量；1、3级用于其他盘式仪表。

2)保护级在旧型号产品中，型号中有B、C、D等字样的为保护级。5.4互感器供电教研室2.电流互感器的额定容量SN2

电流互感器的额定容量SN2：指在额定二次电流IN2（5A）和额定二次负荷阻抗ZN2下运行时，二次绕组所输出的容量，即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，LMZ1－10－3000/5型电流互感器在0.5级工作时，ZN2＝1.6Ω（40VA）；在1级工作时，ZN2＝2.4Ω（60VA），当Z2L>ZN2时，TA的准确级将下降。四、电流互感器的分类与结构1．电流互感器的分类1)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(安装在支柱上)、穿墙式(安装在墙壁、楼板或金属结构的孔中)和装入式(套装在变压器或高压断路器的引出套管中)。5.4互感器供电教研室

3)按一次绕组匝数可分为单匝式(一次绕组为一匝，又可分为贯穿式与母线式)和复匝式(又称多匝式，一次线圈为多匝)。

4)按绝缘可分为干式(用绝缘胶浸渍，用于屋内低压)、浇注式(用环氧树脂浇注，用于35kV及以下的屋内式)、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)和气体式(用SF6气体绝缘，多用于110kV及以上的屋外式)。2.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。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、多个二次绕组的电流互感器，如图2-21b所示为具有3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。5.4互感器供电教研室电流互感器结构原理图a)单匝式b)多匝式1—

一次绕组2—绝缘3—铁心4—二次绕组5.4互感器供电教研室杭州彼爱琪电器有限公司生产，获三项国家专利，并荣获"中国首届金榜技术产品博览会"金奖和美国诺贝尔发明中心、世界科学院、国际发明博览服务局、美国国际博览集团公司联合举办的“'99诺贝尔世界发明成果博览会”国际金奖称号BH-0.66系列电流互感器ldz-6kv单级电流互感器

5.4互感器供电教研室LRGBJ-500型干式电流互感器LRGBJ-220型干式电流互感器LRGBJ－35～110型干式电流互感器5.4互感器供电教研室LRGBJ-ZH-220型串级式电流互感器LRGBJ-ZHD(X)-110型大(小)LRGBJ-35～500型5.4互感器供电教研室STB-L-40.5～252型穿墙套管STB-40.5～252型穿墙套管贯穿式电流互感器（CT）5.4互感器供电教研室SF6气体绝缘电流互感器5.4互感器供电教研室三、电压互感器

电压互感器的作用：（1）变换：将一次回路的高电压变为二次回路的低电压(100V)，供电给测量仪表和保护装置继电器的电压线圈，使测量仪表和继电器标准化、小型化、结构轻巧、价格便宜。（2）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。（一）电磁式电压互感器

1.电磁式电压互感器的工作原理其工作原理与变压器相同，相当于一台小容量变压器。⑴电磁式电压互感器的特点：1)电压互感器一次绕组匝数很多，与被测电路并联。

2)二次侧所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，近于开路（空载）状态运行。5.4互感器供电教研室UN2已统一为100V或100/V。⑵额定变压比：电压互感器一次、二次绕组额定电压之比称为额定变压比，即ku

=UN1/UN22.TV的误差5.4互感器供电教研室4.电压互感器的准确级电压互感器TV的准确级：是只指在规定的一次电压和二次负载变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值。与电流互感器相似，电压互感器的准确级是根据电压误差的大小划分的。对于测量级分为0.2、0.5、1和3级；对于保护级分为3P和6P。5.电压互感器的额定容量电压互感器的额定容量SN2，通常是指在规定的最高准确级下所对应的二次容量。误差原因：误差由励磁电流和内阻抗造成。误差类型：电压误差和相位误差。5.4互感器供电教研室同一台电压互感器在不同的准确级下具有不同的容量，准确级越高，对应的容量越小；当二次负荷大于SN2时，TV的准确级随之下降。6.电压互感器的分类

1)按安装地点可分为屋内式(35kV及以下)和屋外式(多为110kV及以上)。2)按相数可分为单相式(任何电压级)和三相式(20kV及以下)。3)按绕组数可分为双绕组(35kV及以下)和三绕组(任何电压级)。

4)按绝缘可分为干式(用绝缘胶浸渍，多用于屋内低压)、浇注式(用于3～35kV的屋内式)、油浸式(多用于110kV及以上的屋外式)和SF6气体绝缘式(110kV及以上)。7.电压互感器的结构（1）三相式结构三相式结构的电压互感器仅适用于20kV及以下电压等级，有三相三柱式和三相五柱式两种结构，如下页图所示。5.4互感器供电教研室三相式电压互感器结构原理示意图a)三相三柱式结构b)三相五柱式结构5.4互感器供电教研室

a)三相三柱式电压互感器只能用来测量线电压，由于它的一次侧中性点不允许接地，故不能用来测量相对地电压。原因：要测量相对地电压，它的一次侧中性点必须接地，当系统发生接地故障时，三相绕组中的零序电流同时流向中性点，产生的三相零序磁通同相位，在三个铁心柱中不能构成零序磁通通路，只能通过气隙和铁外壳构成回路，由于磁阻很大，使得零序电流比正常励磁电流大很多倍，使互感器绕组过热甚至烧毁。

b)三相五柱式电压互感器由于两个边柱为零序磁通提供了通路，其一次绕组中性点可以接地。这种结构与接线的电压互感器可用来测量线电压，也可以用测量相对地电压。（2）单相式结构单相电压互感器可以构成单相、三相电压互感器，适用于任何电压等级。分为普通式和串级式，其结构原理图如下页图所示。5.4互感器供电教研室

1)35kV及以下TV采用普通式结构，它与普通小容量变压器相似，右图a和右图b所示分别为单相双绕组和单相三绕组TV结构原理示意图。

2)110kV及以上的电磁式电压互感器普遍制成串级式结构，其特点是：铁心与绕组采用分级绝缘，节省了绝缘材料，减小了重量和体积，降低了成本。右图c为220kV串级式TV的结构原理示意图。该互感器由两个铁心(元件)组成，两个铁心互相绝缘；一次绕组分成匝数相等的四部分，分别绕在两个铁心的上、下铁心柱上，按磁通相加方向顺序串联，接于相与地之间，每个铁心上的两个绕组的中点与铁心相连。5.4互感器供电教研室每段绕组对铁心的最高电压为Uph/4，所以每段绕组对铁心的绝缘只需按Uph/4设计，比普通结构的TV减少了3/4的绝缘。

a)连耦绕组的作用:当二次绕组接通负载后，流过负载电流,二次磁动势产生去磁磁通，使末级铁心(下部铁心)内的磁通小于上部铁心内的磁通，于是使各段线圈感抗不等，电压分布不均匀。为了避免这一现象，在两铁心相邻的铁心柱上，绕有匝数相等、绕向相同、反向对接的连耦绕组4。这样，当两个铁心中磁通不相等时，连耦绕组内出现环流，使磁通较大的铁心去磁和磁通较小的铁心助磁，从而达到两个铁心内磁通大致相等，各段绕组电压分布均匀。

b)平衡绕组的作用:同一铁心的两个铁心柱，由于位置不同，漏磁通路有差异，会使两铁心柱中磁通不等，此二铁心柱上的两段线圈的电压分布不匀。为此，在同一铁心的上下铁心柱上绕有匝数相等、绕向相同、反向对接的平衡绕组3。若两柱中磁通不等，在平衡绕组内产生平衡电流，使磁通大者去磁，磁通小者助磁，从而使两柱中磁通相等，两段线圈电压分布均匀。5.4互感器供电教研室（三）电压互感器的接线方式电压互感器的接线方式a)、b)一台单相式电压互感器接线c)两台单相双绕组电压互感器V-V接线d)三台单相三绕组电压互感器（或一台三相五柱式电压互感器）接线e)电容式电压互感器接线（二）电容式电压互感器（自学）5.4互感器供电教研室⑴一台单相式电压互感器接线方式

图a是由一台单相电压互感测量相对地电压，这种接线适用于110～220kV中性点直接接地系统中，其额定一次电压UN1=UNS/。其UN2=100V。图b是由一台单相电压互感器测量相间电压，适用于3～35kV中性点不接地系统中。其额定一次电压UN1为所接电网的额定电压UNS。其额定二次电压UN2=100V。⑵两台单相式电压互感器不完全星形(即V—V)接线方式

如图c所示，两台单相电压互感器分别接于母线的A相—B相和B相—C相之间，用来测量相间电压，这种接线常用于3～20kV小电流接地系统中。其额定一次电压UN1为所接系统母线的额定电压UNS，即UN1=UNS。其额定二次电压UN2=100V。

⑶三台单相式电压互感器构成的完全星形接线方式

如图d所示，在3～220kV系统中得到广泛应用，由于其一次和二次侧中性点均接地，故可以用来测量相间电压和相对地电压。其额定一次电压UN1=UNS/，二次绕组的额定电压UN2=100/V。5.4互感器供电教研室

(4)三相五柱式电压互感器接线与图d类似，可用来测量相间电压和相对地电压，它只用于3～15kV系统中。这种电压互感器在其内部已完成了