《电工学及电气设备》课件-10 电气设备

电气设备

ElectricalEquipment第十

章Chapter106/12/20231132第一节概述第二节水轮发电机第三节电力变压器第四节开关电器第五节

电压互感器和电流互感器第六节

载流导体和绝缘子内容提纲第七节

电气设备的防雷保护和接地6/12/20232132一、一次设备直接参与生产、输送和分配电能的电气设备称为一次设备

1）能量转换设备:发电机、变压器、电动机、电容器

2）开关设备：用于电路的接通和开断。断路器、熔断器、负荷开关、隔离开关

3）载流导体：母线和电缆等

4）互感器:电压互感器和电流互感

5）限流、限压设备：电抗器和避雷器二、二次设备 对电气一次设备的工作状况进行监测、控制和保护的辅助性电气设备称为二次设备。如电气仪表、继电器、自动控制设备、信号及控制电缆等。三、直流设备监视、测量、保护和操作的设备以及事故照明的直流电源（蓄电池、充电设备、整流装置）。(primaryinstallations)(secondaryinstallation)第一节概述6/12/20233132

水斗式

冲击式斜击式

双击式水轮机 混流式 斜流式反击式 轴流式 贯流式全贯流式灯泡式 半贯流式轴伸式 竖井式第二节水轮发电机6/12/20234132水轮机的主要类型一．反击式水轮机⑴特点：①转轮是由若干个具有空间扭曲面的钢性叶片组成（当压力水流通过整个转轮时，由于弯曲叶道迫使水流改变其流动的方向和流速的大小，因而水流便以其势能和动能给叶片以反作用力，并形成旋转力矩使转轮转动）。②转轮完全浸于水中。③叶片进口压力＞叶片出口压力。⑵分类：按转轮区分水流相对于主轴的方向不同分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机。6/12/20235132

1.混流式水轮机（HL）

①特点：a.水流流经转轮时，以辐向从四周进入转轮而以轴向流出转轮。b.适用水头范围广，结构简单，运行稳定，效率高。c.单机容量几十~几十万KW。d.叶片数10~20片（通常14~19片）e.靠活动导叶控制流量。②适用条件：适用水头范围30~700m。6/12/202361326/12/202371326/12/20238132

2.轴流式水轮机（ZZ，ZD）

①特点：a.水流流经转轮时轴向进入又依轴向流出，故称轴流式b.分为定浆式与转浆式两种，定浆式在运行时叶片固定不动，结构简单；转浆式运行时叶片是可以转动的，并和活动导叶保持协联关系，使水轮机保持较高的效率。c.单机容量一般几十KW~十几万KW6/12/20239132d.叶片数3~8片，常用4~6片。葛洲坝17万机组4片，12.5万千瓦5片。e.流量控制：定浆式只用活动导叶控制，而转浆式由活动导叶和浆叶共同控制。②适用范围：a.定浆式多用在负荷变化不大，水头和流量比较固定的小型电站上，适用范围3~50m。b.转浆式多应用在大中型电站上，负荷变化较大，应用水头范围为3~80m。6/12/2023101326/12/2023111326/12/2023121326/12/2023131323．斜流式水轮机（XL）

①特点：a.水流流经转轮时倾斜于轴向，故称斜流式。b.转轮的叶片可以转动，叶片轴线与主轴轴线斜交，高效区较宽广。c.装置较多叶片，一般为8~14片（适应水头有所提高）d.容量：以礼河一级毛家村电站，单机容量为8000KW。6/12/202314132②适用范围：适用水头范围为40~120m（世界上水头最高的日本向川为113.4m）6/12/2023151326/12/2023161324．贯流式水轮机（GD，GZ）

①特点：a.主轴装置成水平或倾斜，不设置蜗壳，水流直贯转轮。b.不仅水流流经转轮是轴向的，而且水流从建筑物进口到出口全部是轴向的，可以认为当轴流式机组装成水平卧轴时，不设蜗壳，水流直贯转轮而成为贯流式。6/12/202317132c.构造简单，造价低，过水能力大。d.按发电机装置方式不同分为全贯流式与半贯流式。全贯流式发电机转子安装在转轮外缘，优点为水力损失小，过流量大，结构紧凑，但密封困难。半贯流式又分为轴伸式、竖井式和灯泡式，前二种发电机安装、运行及检修方便，但水头低，效率也低，机组容量不大，适合小型水电站。灯泡式结构紧凑，流道平直，过流量大，适用于大容量机组。e.容量为几十KW~几万KW。f.叶片数4~6片g.流量控制与轴流式相同。②适用范围：适用于水头小于20m。6/12/2023181326/12/2023191326/12/202320132二．冲击式水轮机⑴特点：①压力水流从喷嘴中射出后全部转换成动能，冲动转轮变成机械能，完全利用水流动能。②转轮工作时，水流不充满过流流道，在大气压下工作。③水轮机一般没有尾水管，只设集水槽，利用水头是上游水位与喷嘴高程差。⑵分类：按射流冲击转轮的方式不同分为水斗式、斜击式、双击式三种。6/12/2023211326/12/2023221321．水斗式水轮机（CJ）（又称培尔顿（Pelton水轮机）

①特点：由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上水斗作功。②适用范围：其应用水头较高，小型水斗式用于水头40~250m，大型水斗式用于400~450m以上，最高可达1770m。

6/12/2023231326/12/2023241322．斜击式水轮机（XJ）①特点：喷嘴出来的射流，是沿着与转轮平面成某α角（约为22.5°）的方向冲击转轮。②适用范围：中小型水电站，水头在400m以下，出力达4000KW。图1-13斜击式转轮（a）

转轮；(b)斜击式转轮进水示意图1—

管帽；2—针阀；3—轮叶；6/12/2023251323．双击式水轮机（SJ）

①特点：由喷嘴出来的射流首先从转轮外缘冲击叶片，接着水流又自内缘再一次冲击叶片，效率低。②适用范围：只适用于小型水电站，应用水头10~150m，出力达300KW。6/12/2023261326/12/202327132本节总结：

水斗式

冲击式斜击式

双击式水轮机 混流式 斜流式反击式 轴流式 贯流式全贯流式灯泡式 半贯流式轴伸式 竖井式6/12/202328132水轮机按水流流经的顺序一般主要由:进口设备导水机构转轮出水设备二水轮机的基本结构反击式水轮机的结构反击式水轮机有四个过流部件，它们的功用如下：①引水室：将水引入转轮前的导水机构，并使水流产生一定环量。②导水机构：引导水流按一定方向进入转轮，并通过改变导叶开度来改变流量，调整出力。此外，还用它来截断水流，以便检修与调相运行。6/12/202329132③转轮：将水流的机械能转换成固体机械能。④尾水管：主要用来回收转轮出口水流中的剩余能量，并将水流引向下游。1）混流式水轮机的结构水流在混流式水轮机中的过流部件依次为：蜗壳座环导叶转轮尾水管6/12/2023301326/12/202331132①蜗壳：

a.结构特点：混流式水轮机的引水室是圆形断面的金属蜗壳，蜗壳包角345°。它的形状如蜗牛的壳体，外接压力钢管，内接座环。当水头很高时与座环一起整体铸造，为了运输的方便有时分2~4瓣，再在现场焊接。b.作用：引导水流均匀对称地进入导水叶片，并形成一定的环量。6/12/202332132②座环：

a.结构特点：由上、下蝶形环和与蝶形环整体铸造的固定导叶组成，固定导叶在座环上、下环之间沿圆周均匀布置，数目一般为活动导叶的一半，座环蝶形边外缘与蜗壳焊接，上内缘与顶盖，下内缘与活动导叶底环相固定。b.作用：座环用以承受轴向荷载，并把荷载传递给混凝土基础。

6/12/202333132③导叶（导水机构）

a.结构特点：导水机构是导叶及导叶的传动零件一起组合起来的零部件总称。导叶支承在位于顶盖和底环内的轴套上。因而，导叶能绕本身的轴线旋转，转动机构则由转臂、连杆、控制环组成。导叶沿圆周均匀布置于座环和转轮之间的环形空间内。6/12/202334132b.作用：主要是根据负荷的变化来调节水轮机的流量，以改变水轮机的输出功率适应外界负荷的变化；另外引导水流按必须的方向进入转轮形成环量（速度矩）。c.主要参数：a0导叶开度：相邻导叶之间的最小宽度；导叶高度b0；导叶轴分布直径D0。6/12/202335132

a.结构特点：是水轮机的核心部件，主要由上冠、下环和叶片组成，通过上冠与主轴联接，上冠下部装设油泄水锥，在转轮的上冠与顶盖之间，下环与基础环之间装有止漏装置，上冠上还设有连通转轮上方与转轮下方的减压孔，用来减小轴向水推力b.作用：是水轮机把水流的机械能转换成水轮机轴端机械能的部件，通过转轮的旋转才能带动发电机工作，其泄水锥的作用是引导水流均匀流出转轮减少叶片出流的旋涡。④转轮

6/12/2023361326/12/2023371326/12/202338132⑤尾水管a.结构特点：尾水管是弯肘形的扩散管，其断面面积沿水流方向逐渐扩大。b.作用：回收大部分转轮出口动能；使转轮出口形成静力真空，利用转轮底面至下游水位的距离；将水流平顺地引入原河床（下游）。6/12/202339132一、变压器的主要类型⑴按绕组分为：

双绕组变压器

三绕组变压器

自耦变压器⑵按相数分为：

单相变压器

三相变压器

多相变压器第三节电力变压器6/12/202340132升压变压器降压变压器

隔离变压器

(4)按冷却方式：油浸自冷变压器

(3)按用途分为：油浸水冷变压器干式空气自冷变压器油浸风冷变压器6/12/202341132电力变压器电源变压器环形变压器接触调压器控制变压器三相干式变压器6/12/202342132二、变压器的结构1、一次绕组（原绕组）－电源侧2、二次绕组（副绕组）－负载侧3、变压器铁心－磁路部分W1W26/12/2023431326/12/2023441321.铁心铁心由心柱和铁轭两部分组成。心柱用来套装绕组，铁轭将心柱连接起来，使之形成闭合磁路。为减少铁心损耗，铁心用厚0.30-0.35mm的硅钢片叠成，片上涂以绝缘漆，以避免片间短路。按照铁心的结构，变压器可分为心式和壳式两种。6/12/202345132心式变压器:

结构心柱被绕组所包围。

特点心式结构的绕组和绝缘装配比较容易，所以电力变压器常常采用这种结构6/12/202346132壳式变压器:

结构铁心包围绕组的顶面、底面和侧面。

特点壳式变压器的机械强度较好，常用于低电压、大电流的变压器或小容量电讯变压器。单相壳式变压器6/12/202347132铁心交叠：相邻层按不同方式交错叠放，将接缝错开。偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁阻，便于磁通流通。6/12/202348132心式冷轧硅钢片迭片6/12/202349132铁心柱截面形状：小型变压器做成方形或者矩形；大型变压器做成阶梯形。容量大则级数多。叠片间留有间隙作为油道(纵向/横向)。6/12/2023501322.绕组定义变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线（铜或铝）绕成。一次绕组:输入电能的绕组。

二次绕组:输出电能的绕组。高压绕组的匝数多,导线细；低压绕组的匝数少，导线粗。从高,低压绕组的相对位置来看,变压器的绕组可分为同心式和交迭式。6/12/202351132同心式结构

同心式绕组的高、低压绕组同心地套装在心柱上。特点

同心式绕组结构简单、制造方便，国产电力变压器均采用这种结构。交迭式结构

交迭式绕组的高、低压绕组沿心柱高度方向互相交迭地放置。交迭式绕组用于特种变压器中。特点6/12/2023521323.油/油箱/冷却/安全装置器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。

变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。变压器油起两个作用：①在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。②变压器油受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作用。油箱有许多散热油管，以增大散热面积。

为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。

6/12/202353132变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，并流进储油柜中。

储油柜使变压器油与空气接触面变小,减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。从而减缓了油的变质。故障时,热量会使变压器油汽化,触动气体继电器发出报警信号或切断电源。如果是严重事故，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。

6/12/202354132（开关电器分为高压开关电器和低压开关）

一、高压开关电器（一）高压断路器QF

正常时用来接通和断开电路，故障时用来切断故障电流，以免故障范围蔓延。

按使用的灭弧介质不同，分为油、六氟化硫、真空和空气断路器等

1）作用3）分类2）基本要求

工作可靠、具有足够的断路能力、切断时间尽量短、能自动重合闸、结构件、价低第四节开关设备6/12/2023551324）开关电器的技术参数额定电压：开关在长期正常工作时具有最大经济效益的电压额定电流：设计规范规定的标准环境温度下，其发热不超过绝缘允许所能通过的最大电流。

额定开断电流：指开关工作在电网额定电压下所能开断的短路电流的有效值。

动稳固性电流：表征开关的机械结构在开关切断短路电流时所能承受最大电动力冲击的能力。

t秒热稳固电流It：表征开关通过短路电流时承受短时发热的能力。分闸时间t：从发出分闸命令起至断路器开断三相电弧完全熄灭合闸时间：从发出合闸命令起至断路器接通6/12/202356132油断路器分少油断路器和多油断路器

少油断路器中油仅作灭弧介质，多油断路器中油不仅作灭弧介质，还作为对地的绝缘介质。

1-帽盖；2-注油螺钉；3-活门；4-上帽；5-上出线座；6-油标；7-静触座；8-逆止阀；9-弹簧片；10-绝缘套筒；11、16-压圈；12-绝缘环；13-静触指；14-弧触指；15-灭弧室；17-绝缘筒；18-下出线座；19-滚动触头；20-导电杆；21-螺栓；22-基座；23-油阻尼器；24-放油螺钉；25-合闸缓冲器；26-轴承座；27-转轴；28-分闸限位器；29-绝缘拉杆；30-绝缘子；31-分闸弹簧；32-框架SN10-10I型断路器的外形安装图及其结构原理图6/12/202357132户外少油断路器6/12/202358132真空断路器

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，体积小，重量轻，无火灾和爆炸危险且噪声低。但容易因截流而引起过电压。推车式真空断路器背面ZW-12型真空断路器6/12/202359132

用SF6气体作绝缘和灭弧介质，具良好绝缘和电气性能，属免维护产品。但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。

室内六氟化硫断路器内部动静触头6/12/202360132（二）高压隔离开关

（俗语称闸刀，能造成明显的空气断开点，没有专门的灭弧装置）

作用：3）也可以用它来切合小电流电路，如电压互感器、避雷器回路，无故障母线及直连在母线上的设备的电容电流，励磁电流不超过2A的空载变压器和电容电流不超过5A的无负荷线路等。1）隔离电源，把检修部分和带电部分隔离开来，以保证安全；2）它还可以用来倒闸操作，改变运行方式；QS（GK)

分类：按极数分单极、三极；按安装地点分屋内、屋外；按构造分转动式、插入式；另带接地刀、不带接地刀6/12/202361132隔离开关技术参数额定电压：隔离开关在长期工作时承受的工作电压最高工作电压：能承受的超过额定电压的电压额定电流：长期通过的，其发热不超过绝缘允许所能通过的最大电流t秒热稳固电流It：表征开关通过短路电流时承受短时发热的能力极限通过峰值电流：所能承受的瞬时冲击电流6/12/202362132GW5型户外隔离开关

6/12/202363132

GN19-12（C）系列户内式高压隔离开关（在刀闸接触处装有磁锁压板，触头动、热稳定性好

6/12/202364132隔离开关6/12/202365132隔离开关的操作机构

分为手力式和动力式两类隔离开关主刀和接地刀间互相要实现连锁：使主刀QS打开后才能合接地刀QSe，接地刀QSe打开后才能合主刀QS。高压断路器与隔离开关间应实现互相连锁:打开电路时应先打开断路器QF，然后打开隔离开关2QS,再打开隔离开关1QS。关合电路时应先合上隔离开关1QS，再合上隔离开关2QS，最后合上断路器QF。6/12/202366132CS6型手动杠杆式

6/12/202367132（三）高压负荷开关（只能开合负荷电流，不能切断短路电流）1）作用：用于切断、关合线路负荷电流，空载线路、空载变压器及电容器等，并能通过规定的短路电流。（有的分闸时有明显断口，可起隔离作用）2）分类：按安装地点分户内、户外式；按灭弧方式分产气式、压气式、压缩空气式、油浸式、真空式、SF6式；还分可带熔断器和不带熔断器3）技术参数：额定电压、最大工作电压、动稳定电流、热稳定电流、额定关合电流峰值（SF6还有额定工作压力、最低工作压力、年漏气率等）6/12/2023681324）型号表达式6/12/202369132NXA36kV,630ANXB12...24kV,630ANXBD12...24kV,630ASECTOS柱上SF6负荷开关6/12/202370132SECTOS柱上SF6负荷开关－配电网络6/12/202371132二．低压开关电器通断电压在500V以下的交直流电路的开关电器，它包括刀开关、自动空气开关低压断路器、接触器、磁力启动器、低压熔断器等（一）刀开关

最简单的低压开关，只能手动操作，所以适于不频繁地通断电路。一般刀开关与熔断器配合使用。

按极数分，有单极、双极、三极；按灭弧结构可分为带灭弧罩的和不带灭弧罩的；按操作方式分为直接手柄操作和用杠杆操作的；按用途分为单投的和双投的；按接线方式可分为板前接线和板后接线。（2）分类（1）作用6/12/202372132（3）型号表达式6/12/202373132刀开关

铁壳开关胶盖瓷底开关熔断器式刀开关

铁壳开关6/12/202374132（二）接触器

用来远距离通断负荷电路的低压开关，广泛用于平繁起动和控制电动机的电路。

分交流接触器（CJ系列）和直流接触器（CZ系列）。（1）作用（2）分类

CJ10接触器

接触器简单结构示意图

交流接触器实物6/12/202375132（三）磁力起动器

（1）作用（由交流接触器和热继电器组成，又称电磁开关）

用于远距离控制交流电动机的起停或可逆运转，并兼有失压和过载保护作用。（2）应用电路

磁力起动器控制电动机的电路6/12/202376132（四）低压断路器（又名自动空气开关或自动开关）

用于不频繁地通断电路或起停电动机，并能起过载、短路和失压保护（是性能最完善的低压开关电器）

（1）作用（2）分类按结构型式不同，分为万能式和塑料外壳式两类（3）型号表达式6/12/202377132DW15万能式低压断路器6/12/202378132（一）高压熔断器（最简单的保护电器）

（1）作用：起过载或短路保护作用

Fu（RD)（2）分类：（分户内型和户外型）（3）型号表达式三．熔断器6/12/202379132

RN2型，电流为0.5A的用于保护3～35KV的电压互感器

RW10—35、RXWO—35型为限流型，其额定电流为0.5A的用于保护电压互感器

跌落式熔断器（俗语称为鸭嘴型），无限流作用，过电压较低，开断电流时会排出大量气体，响声很大，用于户外。

RN2型熔断器外型

（4）技术参数额定电压：熔断器长期工作时能承受的工作电压

额定电流：熔断器壳体和载流部分允许长期通过的最大工作电流熔件额定电流：熔件允许长期通过而不熔断的电流极限通过峰值电流：所能承受的瞬时冲击电流6/12/202380132RN2型熔断器外型

XRN型熔断器外型

RXWO—35型为限流型熔断器

RW7－10型跌落式熔断器

6/12/202381132

XRNT—12型熔断器外型

HPRWG7型跌落式熔断器6/12/202382132（二）低压熔断器在交直流低压配电系统中起过载和短路保护。（1）作用（2）型号表达式RT型、RL型熔断器一旦熔断有显示。NT、NGT系列为有填料的熔断器产品，其中NGT型可用于半导体器件及其成套装置的保护。6/12/202383132RM型

RT0型RL1型

RC1A型RC型

6/12/202384132第五节互感器2、转换大电流、高电压为小电流（5A，1A，0.5A）、低电压（100V或对地）供二次设备使用。互感器：

电流互感器（转换电流）电压互感器（转换电压）互感器的作用：1、将一次系统和二次系统隔开,并将二次侧一点可靠接地。6/12/2023851322、电流互感器的额定变比（由于磁磁电流和损耗的存在）∴一次匝数一、电流互感器（一）电流互感器的原理1、一次绕组串联接入一次电路，二次设备绕组与二次回路串联，互感器二次侧接近于短路状态。6/12/202386132（二）电流互感器的准确级通常定义二次侧所测电流的数值与一次侧电流误差的最大百分值：电流互感器的准确级就是其最大允许电流误差的百分值电磁式的电流互感器原理类似于变压器。实验室，校准计量及重要场合0.2级：0.5级：计费1级：一般计量、监视、监控一般测量及保护作用3级、10级及保护级6/12/202387132（三）电流互感器分类及型号电流互感器种类繁多：依整体结构分

依绝缘结构分

依安装地点分以上各特点一般在型号上都有所反映6/12/202388132例如：LFCD-10/400，400/5，D/3表示：电流互感器，多匝、瓷绝缘户内式，用于差动保护；10kV电压级，额定电流比为400/5，带有两个二次绕组，一个用作差动保护（D级），另一个用作一般测量（3级）。型号：/额定电流A额定电压kV设计序号使用特点：D或C——差动保护用；B-过电流保护；J-加大容量；Q-加强型；X-适用配电箱；W-户外用绝缘方式：C-瓷绝缘；Z-环氧树脂浇注绝缘；L-电缆型；G-改进型；W-户外式；S-速饱和的。结构特点：A-穿墙式：B-支持式；C-瓷箱式；D-单匝贯穿式；J-接地保护；Z-支柱式；F-复匝贯穿式；M-母线式；Q-线圈式；R-装入式

互感器代号：L-电流互感器6/12/202389132（四）电流互感器接线及注意事项（a）单相式接线：这种接线仅反映三相电流平衡系统的运行状态，可作为一般测量和过负荷保护等。（b）不完全星形接线：用于中性点不接地三相三线系统中，可用于功率电能及电流测量。

注意事项：二次侧绝对不允许开路！

6/12/202390132（c）两相电流差接线：常用于6-10kV（中性点不接地）系统中，受电元件的过电流保护（如电动机）。（d）三相星形接线：适用范围及用途广泛。可以测各相电流，监视各相负荷不对称情况。

注意事项：二次侧绝对不允许开路！

防止过电压6/12/202391132

二、电压互感器

（一）、电压互感器原理

①一次绕组并接于一次系统，二次侧各仪表也为并联关系，互感器二次侧接近于开路状态，因为所接负载均为高阻抗电压表等。2、电容式电压互感器实际上是一个电容分压器

1、电磁式电压互感器②电压互感器的额定变化6/12/202392132(二)电压互感器的准确级和额定容量

定义二次侧电压与误差的百分值为

类似电流互感器，电压互感器的准确级，也有0.2、0.5、1.0、3或10级。2、额定容量（二次侧）当二次负荷，互感器的误差增大，不能保证其精度。电压互感器按照长期发热的允许条件（安全角度考虑），还规定了它的最大（极限）容量。

1、准确等级在额定一次电压和二次负荷功率因数下，最高精度所允许的最大二次负荷容量。6/12/202393132（三）、分类及型号种类繁多可分以上各特点一般在外形上有所反映；6/12/202394132油浸、三相、三绕组6/12/202395132/使用环境：GY-高原型；TH-湿热带用额定电压kV设计序号使用特点：J-有接地保护用辅助线圈；W-五柱式；B-有补偿线圈绝缘方式：C-瓷绝缘；Z-环氧树脂浇注绝缘：J-油浸绝缘；G-干式；R-电容分压式结构特点：C-串级结构；D-单相；S-三相互感器代号：J-电压互感器（电磁式）型号：设备的特点一般在型号上也能反映6/12/202396132一、载流导体（一）母线

1.用途及类别

（1）用途母线（也称汇流排）是汇集和分配电流的裸导体，是发电机、变压器和配电装置等大电流回路的导体，也泛指用于各种电气设备连接的导线。（2）类别：软母线：LGJ

硬母线：圆形、管形、矩形、槽形等（3）材料：母线的材料有铜、铝和钢三种。性能比较：电阻率、机械强度、防腐、价格等第六节载流导体和绝缘子6/12/2023971322.布置和排列布置：排列（平排、竖排、三角排）、放置（平放、立放）与装配；排列：母线的排列应按设计规定，如无设计规定时，应按下述要求排列。（1）垂直布置的母线：由上向下：A，B，C相；（2）水平布置的母线：由内向外（面对母线）：

A，B，C相的排列；（3）引下线排列：由左向右（面对母线）：

A，B，C相的排列；（4）各种不同电压配电装置的母线，其相位的配置应相互一致。6/12/2023981323.母线的定相与着色

刷漆的目的：（1）为了便于识别相序；（2）防止腐蚀；（3）提高母线表面散热效果（可增加载流量2%～15%）。

母线应按下列规定刷漆着色：（1）三相交流母线：A相——黄色

B相——绿色

C相——红色（2）直流母线：正极——赭色负极——蓝色（3）交流中性点汇流母线和直流均压汇流母线，不接地者刷白色，接地者刷紫色带黑色横条。软母线不宜着相色漆。6/12/202399132（二）架空线路的导线导线是线路的主体，担负着输送电能的功能。导线材质有铜、铝和钢。铜线的导电性能最好。架空线路一般采用多股绞线。绞线又有铜绞线(TJ)、铝绞线(LJ)和钢芯铝绞线(LGJ)。通常采用铝绞线。在机械强度要求较高和35KV及以上的架空线路上，则多采用钢芯铝绞线。其横截面结构如图所示。6/12/2023100132架空线路的结构和敷设

架空线路由导线、电杆、绝缘子和线路金具等主要元件组成，见下图。为了防雷，有的架空线路上还在电杆顶端架避雷线（架空地线）。为了加强电杆的稳固性，有的电杆还安装有拉线或板桩。6/12/2023101132敷设架空线路，要严格遵守有关技术规程的规定。导线在电杆上的排列方式，如图所示。6/12/2023102132架空线路的档距（又称“跨距”），是指同一条线路两相邻电杆之间的水平距离，如图所示，厂区架空线路的档距，低压为25-40m，高压（10KV及以上）为35-50m。导线的弧垂（又称“弛垂”），是指架空线路一个档距内导线最低点与两端电杆上导线固定点间的垂直距离，如图所示。6/12/20231031326/12/2023104132（三）电力电缆1.用途与特点（1）用途：发电机、变压器和配电装置等大电流回路的导体，也泛指用于各种电气设备连接的导线（2）特点：（1）电缆结构紧凑，占用空间小，走向和布置极为灵活方便；（2）现场施工简便；（3）运行可靠性高；（4）虽然电缆单价较贵，但由于其基础和土建工程较省，故综合工程费用不一定超出母线；（5）载流量小。2.一般结构导电芯线、绝缘层、密封护套和保护层等主要部分组成。6/12/2023105132橡胶聚氯乙稀交联聚乙烯矿物绝缘电缆线路特点：运行可靠、美观、维护工作量小，但造价高，故障时不易排除。单根或几根绞绕的绝缘导线三相统包绝缘（对地）高压电缆采用，使各相分布电容及电容电流均衡。导线:绝缘层:屏蔽层:结构保护层敷设：直接埋地敷设、利用电缆沟、利用电缆桥架室内敷设、利用管道（钢管、塑料管、混凝土管）、

利用电缆隧道、海底水中等。

保护绝缘层和屏蔽层铠装层:外护套:内护层:外护层防止较重的外部机械损伤（需要时）保护铠装层、防腐应遵守GB50217-94《电力工程电缆设计规范》6/12/20231061323.电力电缆的类型

按电压高低分：高压电缆和低压电缆（1000V及以下）。按使用环境分：空气中敷设电缆、直埋电缆与水下电缆等。按电缆芯数分：单芯、双芯、三芯、四芯电力电缆。按芯线的材料分：铜芯电缆与铝芯电缆。按密封护套材料分：铅包、铝包、塑料包或橡套电缆。按保护层分：裸钢带、钢丝铠装电缆和带麻被层的钢带、钢丝铠装电缆4.电缆三头

电缆户内头、户外头和中间头的总称为电缆三头。基本要求：（1）导体连接好（2）绝缘可靠（3）密封良好（4）足够的机械强度（5）结构简单、体积小、重量轻、省材料、成本低、工艺简单、维护方便并兼顾造型的美观。6/12/2023107132二、绝缘子1.作用和要求（1）作用：用来支持和固定带电导体，并与地绝缘，或作为带电导体之间的绝缘。（2）要求：具有足够的机械强度和电气强度，并能在恶劣环境条件（高温、潮湿、多尘埃、污秽等）下安全运行。2.分类（1）按装设地点绝缘子可分：户内、户外式；（2）按用途分：电站绝缘子、电器绝缘子和线路绝缘子。（3）按结构可分为支柱绝缘子（针式、实心棒式）、套管绝缘子（由瓷套，中部金属法兰盘及导电体等三部分组成）。6/12/2023108132线路绝缘子

绝缘子又称瓷瓶。线路绝缘子用来将导线固定在电杆上，并使导线与电杆绝缘。下图是高压线路绝缘子的外形结构。支柱绝缘子穿墙套管高压绝缘子包括高压套管，它们的基本用途是在电力系统或电气设备中将不同电位的导电体在机械上固定起来。针式绝缘子悬式绝缘子串悬式绝缘子6/12/2023109132高压线路盘形悬式瓷绝缘子（普通型）外观图高压线路瓷横担绝缘子外观图高压线路蝶式瓷绝缘子外观图6/12/2023110132目的：掌握防雷保护的措施，保护接地、保护接零的工作原理；了解接地系统；了解影响接地电阻的因素及降低方法。

一、电气设备的防雷保护

1.过电压

电力系统中的各种绝缘在运行中除了受长期工作电压的作用外，还会受到各种比工作电压高得多的过电压的作用。所谓过电压就是指电系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位升高。通常过电压可以作如下分类：第七节电气设备的防雷保护与接地6/12/2023111132

暂时过电压内部过电压谐振过电压操作过电压电力系统过电压直接雷过电压雷电过电压感应雷过电压外部过电压大气过电压6/12/2023112132输电线路经常遭受雷击。国内外的运行统计表明，高压输电的总跳闸次数中，雷电引起的次数占40％-70％。

6/12/2023113132雷电的放电过程包括三个阶段先导放电主放电

产生闪电和雷声，但仅有30%的电荷复合掉余辉放电

70%的电荷在此阶段复合雷电放电的种类直击雷感应雷传导雷6/12/2023114132直击雷直击雷：雷直接击于被击物上，被击物可能是建筑物、树木或人等。雷电流：雷流过低接地电阻（小于30欧）被击物时的电流。我国测得的最大雷电流幅值为300kA。6/12/2023115132感应雷感应雷：由于电磁感应形成的电压升高。感应雷幅值一般不超过500kV，对110kV及以上的线路不能构成威胁。感应雷也是造成低压电器设备损坏的主要雷害之一。6/12/2023116132传导雷传导雷：又称入侵波（雷电侵入波）。是雷击于导线后，雷电流沿导线传播、并入侵被保护设备。传导雷是造成低压电器设备损坏的主要雷害之一。6/12/20231171326/12/20231181322.防雷设备

避雷针（单支、多支）、避雷线（一根、两根）、避雷器（阀型避雷器、氧化锌避雷器、管型避雷器、角型间隙）（1）避雷针是一种引雷装置，它改变了空间电场，改变了先导发展的路径，引雷于自身，使周围被保护物受到保护。一百五十多年前发明的避雷针今天仍被广泛使用

。提前放电避雷针提前放电避雷针在欧洲普遍采用。相对于传统的避雷针来讲，该种避雷针不等雷电场强增加到一定的程度就能够提前放电，保护半径更大，降低了每次接闪时的雷电流脉冲强度，减少了雷电感应引起的二次效应，更为安全。6/12/2023119132避雷针的基本构成：一个独立避雷针由接闪器、接地引下线和接地装置组成。接闪器是指避雷针最上端1~2m长的一段，一般由直径不小于12mm的圆钢或直径不小于20mm的焊接钢管制成。接地引下线是连接接闪器和接地装置的一段导体，采用直径不小于8mm的圆钢或截面积不小于48mm2、厚度不小于4mm的扁钢制作。接地装置是接地体和接地线的总和，是为了降低接地电阻而完成的接地整体。接地体包括垂直接地体和水平接地体，垂直接地体一般采用长度为2.5m的角钢、钢管或圆钢，埋地深度不小于0.5m，两垂直接地体之间的间距不小于5m；水平接地体采用扁钢或圆钢用于连接垂直接地体，采用扁钢时截面积不小于100mm2、厚度不小于4mm，采用圆钢时截面积不小于10mm。6/12/20231201320.22-220kV交流系统用瓷套式无间隙金属氧化物避雷器

220kV110kV66kV35kV10kV6kV

0.22-0.5kV6/12/2023121132线路型避雷器的应用为了减小线路的雷击事故，提高供电可靠性，自1980年开始，国外开展了应用避雷器来降低线路雷击事故的研究，并已成功应用到输电线路上。110kV的氧化锌避雷器6/12/2023122132二、电气设备的接地

所谓接地，既将电气设备的某些部分用导线（接地线）与埋在土壤中或水中的金属导体（接地体）相连接。按照接地的作用，电气设备的接地主要有三种形式：