电气设备构造与原理

电气设备构造与原理第1页/共107页（1）支柱绝缘子①户内式支柱绝缘子，②户外式支柱绝缘子（2）套管绝缘子①户内式套管绝缘子，②户外式套管绝缘子3、分类第2页/共107页套管绝缘子第3页/共107页第4页/共107页支柱绝缘子第5页/共107页第6页/共107页第7页/共107页3-2母线1、作用汇集和分配电能，集中的大容量传送电能2、母线分类硬母线软母线敞露母线封闭母线铜母线铝母线矩形母线槽形母线管形母线散热集肤效应、邻近效应电磁场第8页/共107页3、金属外壳的封闭母线（1）采用金属外壳封闭母线的结构共箱封闭母线金属外壳母线导体绝缘子第9页/共107页分相封闭母线第10页/共107页①减少接地故障，避免相间短路。②减少母线周围钢结构发热。③减少相间电动力。④母线被封闭后，通常采用微正压方式运行，这样可以防止绝缘子结露，提高了运行的可靠性，并且为母线强迫通风冷却创造了条件。⑤封闭母线由工厂成套生产，施工安装简便，简化了对土建结构的要求，运行维护工作量较小。（2）采用金属外壳封闭母线的优点第11页/共107页3、运行注意事项4、冷却方式（1）严格控制母线温度。（2）金属外壳牢固接地。不全连，全连（3）保证安装正确。（4）防潮、防露。（5）表面涂漆完好。自然风冷、人工通风冷却、水冷第12页/共107页3-3架空线路和电缆导线——传输电能；避雷线——将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击；杆塔——支持导线和避雷线，使导线与导线、导线与大地之间保持一定的安全距离；绝缘子——使导线与杆塔保持绝缘；金具——连接导线或将导线固定在绝缘子上，以及将绝缘固定在杆塔上，也可作连接绝缘子或保护绝缘子和导线等用。1、架空线路第13页/共107页架空线路第14页/共107页分裂导线第15页/共107页导电线芯——传输电能； 铜，铝；单心，两心，三心，四心，五心，多心绝缘层——使导线芯与导电线芯、导电线芯与保护层互相隔绝； 塑料，橡胶，油浸纸，聚乙烯，聚氯乙烯，交链聚乙烯，绝缘油（充油电缆）保护层——保护绝缘层，并有防止绝缘油外溢和防止外界水分潮气入侵的作用。 内护层：防渗漏、防受潮、放腐蚀； 外护层：加强机械强度，放外伤。2、电缆第16页/共107页油浸纸绝缘电缆第17页/共107页聚氯乙烯绝缘电力电缆结构图l－导体；2－聚氯乙烯绝缘；3－填充物；4－聚氯乙烯包带；5－聚氯乙烯内护套；6－钢带铠装；7－聚氯乙烯外护套第18页/共107页电缆线路的优点（1）占用地面和空间少（2）供电安全可靠（3）触电可能性小（4）有利于提高电力系统的功率因数（5）运行、维护工作简单方便（6）有利于美化城市，具有保密性电缆线路的缺点（1）一次性投资费用大（2）线路不易变更（3）线路不易分支（4）故障测寻困难、修复时间长（5）电缆接头附件的制作工艺要求高、费用高第19页/共107页思考题1、绝缘子的作用、基本要求、分类。2、母线的作用、分类。3、封闭母线的优点、适用场合、结构、冷却、注意事项。4、架空线路的构成。5、电缆的优点、分类、基本构成。第20页/共107页隔离电压通断正常工作电流开断过负荷电流开断短路电流隔离开关×××高压接触器×××负荷开关××高压断路器×几种高压开关作用的比较3-3高压开关第21页/共107页一、高压断路器概述（circuitbreaker）1、作用（1）正常时接通、断开负荷电流。（2）故障时接通、断开短路电流。3、类型2、符号QF，DL第22页/共107页额定电流改进型：G，手车式：C额定电压设计序号户内：N，户外：W断路器类型4、型号1234567额定开断电流第23页/共107页（1）通断元件：（2）支撑绝缘元件：（3）操作机构：（4）中间传动机构：（5）基座：（1）额定电压（2）额定电流（3）额定开断电流（4）动稳定电流（5）热稳定电流（6）关合电流（7）全开断时间（8）操作循环5、技术参数6、基本结构绝缘支撑中间传动通断元件基座操动机构主电路的接通或断开带电部分与地绝缘产生分、合驱动力传递操作动力支持固定整体机构第24页/共107页少油断路器户内油断路器灭弧室第25页/共107页第26页/共107页压缩空气断路器压缩空气断路器外形第27页/共107页压缩空气断路器灭弧室第28页/共107页（１）SF6气体优点：1）绝缘性能好；2）灭弧性能好；3）热、化学稳定性好；4）无爆炸危险。缺点：1）需要SF6气体压力监视装置；2）对SF6气体纯度和含水量要求高；3）需要SF6气体回收装置。（２）SF6断路器优点：开断能力强，断口开距小，开断时间短，体积小，重量轻，维护工作量小，噪音低，寿命长等，缺点：但结构复杂，金属消耗量大，制造工艺、材料和密封要求高，价格高等。SF6断路器第29页/共107页支柱式第30页/共107页灭弧室接线板接线板支柱传动箱控制箱220KV断路器结构第31页/共107页落地式第32页/共107页第33页/共107页变开距灭弧室第34页/共107页第35页/共107页定开距灭弧室第36页/共107页真空断路器第37页/共107页第38页/共107页真空断路器灭弧室第39页/共107页真空度：出厂——133*10-7Pa；运行中——133*10-4Pa电弧的产生——金属蒸汽电弧的熄灭（１）真空作为绝缘和灭弧介质——介质击穿电压高（２）开距小——均匀电场（３）触头：材料、形状（磁吹）、截面（均匀电场）（４）屏蔽罩——改善电场、吸附带电质点、保护绝缘外壳第40页/共107页优点：开断能力强，断口开距小，开断时间短，体积小，重量轻，触头不易氧化，运行维护简单，灭弧室免维护，结构简单，噪音低，寿命长，无火灾、爆炸危险等。缺点：制造工艺、材料和密封要求高，开断电流和断口电压不能做得很高。使用场合：3~35KV第41页/共107页７、操动机构作用：使断路器分闸、合闸，并维持合闸基本要求（１）动作可靠 （２）足够的操作功 （３）动作迅速 （４）具有自由脱扣功能分类：（1）电磁式 （2）弹簧储能式 （3）液压式 （4）气压式第42页/共107页优点：结构简单、工作可靠、维护简便、成本低合闸电流大，需要大容量直流电源，合闸时间长电磁式：直流电磁铁的电磁力第43页/共107页电磁式操动机构动作过程第44页/共107页弹簧式：弹簧储能第45页/共107页第46页/共107页排油阀分闸一级阀合闸一级阀二级阀进油阀二级阀液压缸蓄能器合闸电磁铁分闸电磁铁液压式：气体储能，液体传递第47页/共107页二、高压隔离开关（disconnector,isolator）1、作用（1）保证高压电气装置检修的安全（2）切换电路（3）开断小电流电路2、特点（1）触头在空气中，明显可见的断开点（2）无灭弧装置3、符号QS第48页/共107页额定电流改进型：G，带接地刀：D额定电压设计序号户内：N，户外：W隔离开关：G4、型号123456第49页/共107页6、使用要求（1）户内（2）户外：单柱式，双柱式，三柱式7、类型（1）安装于断路器两侧（2）足够的动稳定和热稳定能力（3）规定的通断次数（4）与断路器间良好的联锁（5）可靠的操作机构先通后断5、操作原则第50页/共107页隔离开关第51页/共107页双柱式第52页/共107页电容式电压互感器

第53页/共107页三柱式第54页/共107页液压式操动机构第55页/共107页3-4熔断器（fuse）1、作用熔断器是最简单的保护电器。串联接入被保护电路，发生短路、过负荷时，熔断器熔体熔断，保护电路中其他设备的安全。3、构成（1）熔管：绝缘纤维，电工瓷（2）熔体：铅、锡，锌，合金（2）支持固定熔管的载流部分：铜，铝

（3）绝缘底座：电工瓷，环氧树脂2、符号FU，RD第56页/共107页（2）保护特性I1I2t1t2tI额定电压，额定电流，熔体的额定电流，极限开断电流4、技术特点（1）参数过负荷——反时限熔断正常——不熔断短路——瞬时熔断熔体的额定电流短路电流极限开断电流第57页/共107页（3）保护的选择性…FU0FU1上一级——熔体额定电流大下一级——熔体额定电流小既保证可靠性又保证选择性配合方式：在熔断时间相同的情况下，约3倍第58页/共107页5、分类<1KV1KV在短路电流达到冲击短路电流之前熔断，熔断时间不超过0.01s带电部分不易被触及，爬距和安全净距要求高，外壳防护等级IP2第59页/共107页（1）低压熔断器1-黄铜圈，2-绝缘纸管，3-黄铜帽，4-插刀，5-熔体，6-特种垫圈，7-刀座RM10型无填料封闭管式第60页/共107页RT0型有填料封闭管式1-瓷波纹管，2-盖板，3-螺钉，4-熔断指示器，5-指示器熔体，6-工作熔体，7-插刀，8-石英砂，9-熔体的引燃器，10-锡桥，11-熔体的变截面小孔第61页/共107页（2）高压熔断器户内（RN型）1-熔体，2-静触头座3-绝缘子，4-底座5-接线端1-熔管2-端盖3-顶盖4-瓷心5-熔体6-小锡球7-石英砂8-指示熔体9-熔断指示器第62页/共107页户内（RN型）：通用型——RN1型 用于电动机、变压器、线路、配电盘、电容器等 实现短路保护、过负荷保护 根据保护特性选择专用型——RN2型 用于电压互感器 实现短路保护 根据机械强度选择，材料电阻率大第63页/共107页3-5互感器1、作用

将电路中大电流变成小电流，高电压变成低电压的电器设备，作为测量仪表和继电器的交流电源。2、电压互感器，电流互感器符号LH,CT,TA,YH,PT,TV,第64页/共107页（1）使二次侧设备与一次侧高压设备电气隔离，保证工作人员安全。（2）测量仪表和继电器实现标准化和小型化。（3）采用低压小截面控制电缆，实现远距离测量和控制。（4）一次电路发生短路时，能保护二次侧设备免受损害。4、使用注意

二次侧必须有一点接地3、特点第65页/共107页3-2电流互感器①一次侧绕组串联于一次侧电路。②二次侧绕组串接二次负荷。③二次侧负荷阻抗小，二次电流的变化对一次侧影响可忽略。④二次侧绕组不允许开路。1、工作原理2、工作特点第66页/共107页正常运行时:铁心按F设计——节省重量、尺寸、耗材二次侧开路时: I2=0（1）二次侧感应很高的电压，危及人身和设备安全；（2）磁通经铁心以外形成磁路，激磁电流增大，烧毁TA；（3）剩磁增大，准确度下降铁心饱和第67页/共107页③影响因素：一次侧电流、二次侧负载及功率因数4、准确度级额定电压（一次），额定变流比，准确度级，额定容量（二次侧额定阻抗）3、误差①变比误差②角误差5、技术参数0.2，0.5，1，3，5保护用：5PX（1%，6’，5%），10P（3%，10%）同一电流互感器在不同准确度级下有不同额定容量第68页/共107页6、接线7、类型第69页/共107页3-3电压互感器①一次侧绕组并联于一次侧电路。②二次侧绕组并接二次负荷。③二次侧负荷阻抗大，二次负荷的变化对一次侧影响可忽略。④二次侧绕组不允许短路。1、工作原理2、工作特点第70页/共107页③影响因素：一次侧电压、二次侧负载及功率因数4、准确度级额定变压比，准确度级，额定容量3、误差①变比误差②角误差5、技术参数0.2，0.5，1，3，5同一电压互感器在不同准确度级下有不同额定容量第71页/共107页6、接线第72页/共107页3~35KV测相对地电压110~220KV测线电压1个单相双绕组TV的应用第73页/共107页3~35KV，测3个线电压2个单相双绕组TV的V，v接线第74页/共107页1个三相三柱式双绕组TV的Y，yn接线3~35KV测三个线电压第75页/共107页 当系统发生单相接地故障，TV一次侧三相电压不对称，因而在TV一次绕组中产生不对称的三相电流。若TV中性点引出并接地，则TV一次绕组中的不对称三相电流就含有零序分量，从而在TV铁心中产生零序磁通。由于三相三柱式的铁心不能为零序磁通提供磁路，故零序磁通将通过铁心以外形成通路，由于此通路磁阻大，会引起TV激磁电流增大，产生较大发热，可能烧毁TV。第76页/共107页 3~35KV测三个线电压，三个相对地电压，零序电压，用于交流绝缘监察1个三相五柱式三绕组TV的YN，yn，接线第77页/共107页TV的第二二次绕组（绕组）（3）开口三角绕组输出为3倍零序电压（没有发生单相接地时，三相对称，没有零序，开口三角绕组输出为0），单相接地保护电压继电器动作，发出报警信号。TV的第一二次绕组（yn绕组）：（1）三个监视线电压的电压表指示基本不变；（2）三个监视相对地电压的电压表指示一低两高：故障相对地电位下降，非故障相对地电位升高。应用于中性点不接地系统，当系统发生单相接地故障时，第78页/共107页 3~220KV测三个线电压，三个相对地电压，零序电压，用于交流绝缘监察3个单相三绕组TV的YN，yn，接线第79页/共107页7、类型电容式原理：利用电容串联分压优点：更加降低绝缘投资；缺点：准确度下降第80页/共107页第81页/共107页思考题1、为什么互感器二次侧必须一点接地？（防止一次侧高电压、大电流窜入二次侧，危及人身和设备安全）2、电流互感器的作用、原理、参数、工作特点、误差、接线、类型。（大电流变成小电流）3、电压互感器的作用、原理、参数、工作特点、误差、接线、类型。（高电压变成低电压）4、为什么CT二次侧不允许开路、PT二次侧不允许短路？5、为什么三相三柱式电压互感器不能引出中性线、不能测量相对地电压、不能测量零序电压、不能用于交流绝缘检查？第82页/共107页交流1200V，直流1500V以下电路中起控制、保护、调节、转换、通断作用。低压电器的作用：低压电器分类：刀开关，组合开关，熔断器，低压断路器接触器，电磁启动器，主令电器，万能转换开关，控制继电器3-6低压开关第83页/共107页隔离电压通断正常工作电流过负荷保护短路保护欠电压保护刀开关××××接触器×××交流直流×磁力启动器××低压断路器(自动空气开关)×几种低压开关作用的比较第84页/共107页1、闸刀开关（knifeswitch）（1）作用闸刀开关是一种最简单的低压开关，不与其他电器组合时，主要用于隔离电源，保证检修安全，一般只能用手动方式操作。与其他电器的组合：与熔断器串联合成一个单元——刀开关熔断器组可动部分由带熔体的载熔件组合——熔断器式刀开关与熔断器组合并加装辅助元件——低压负荷开关（2）符号Q第85页/共107页额定电压，额定电流，动稳定电流，热稳定电流（3）型号含义1234（2）技术参数：极数额定电流设计序号两位，第1位：H表示刀开关；第2位：D，S，R，G，K，H等第86页/共107页（3）分类HD、HS系列HR、HG系列（熔断器式刀开关）HK、HY系列（刀开关熔断器）用于成套配电装置中，隔离电源（无灭弧罩）或手动不频繁接通和分断电路（有灭弧罩）用于工业企业配电网中不频繁操作的场合，并作为电气设备和线路的过负荷和短路保护——用熔断体或带有熔断体的载熔件作为动触头——用刀开关的一极或多极与熔断器串联构成的组合电器用于照明、电热设备及小容量电动机的控制线路中，手动不频繁操作的场所第87页/共107页（4）安装和使用注意事项•刀开关的刀片应垂直安装（只作隔离电源用时可水平安装）且合闸时，手柄操作方向应从下向上，分闸时反之•刀开关接线时，电源进线应接开关上部的引线端，用电设备应接开关下部的引线端（保证断开后闸刀和熔体上都不带电）•双投开关在分闸位置时，应将刀片可靠固定，不能有刀片自行合闸的可能•动、静触头之间保证足够的接触压力•接线端子应接触良好•合、分闸各相速度应一致，并无卡阻现象第88页/共107页2、接触器（contactor）（1）作用用来远距离接通或断开低压电路中负荷电流。广泛使用在频繁起动及控制电动机的回路中，但不宜用于具有导电性灰尘多，腐蚀性强或有爆炸性气体的环境中。额定电压，额定电流，动稳定电流，热稳定电流（3）技术参数（2）符号K不具有过负荷保护、短路保护能力，但三极交流接触器具有欠电压保护能力。第89页/共107页（5）型号含义极数额定电流设计序号接触器：J13452直流：D，交流：C（4）分类第90页/共107页CJ10型交流接触器第91页/共107页原理1-灭弧罩，2-静触头3-动触头，4-衔铁5-连接导线，6-底座7-接线端子，8-电磁铁线圈9-铁心，10-辅助接点第92页/共107页典型电路第93页/共107页3、磁力起动器（magneticstarter,magneticswitch）额定电压，额定电流，动稳定电流，热稳定电流（1）作用专门用于控制电动机启动、停止、正反转，具有过负荷保护、欠电压保护能力，但不具有短路保护能力，又称低压电磁开关。（2）组成由三极交流接触器、热继电器和按钮开关等组合而成热继电器（thermaloverloadrelay）的原理（3）技术参数第94