发电厂及变电站电气设备课件

第1章绪论

教学目的：建立电力系统的概念,了解电气设备的额 定电压及额定电流。复习旧课：回顾已经学习过的基础课程重点：电力系统，发电厂的基本概念难点：电能质量引入新课：1.1电力工业发展概况及前景1.2电力系统基本概念1.1电力工业发展概况及前景

电力先行 世界第一座发电厂是1875年巴黎北火车站建成，直流发电机，做照明用。1.1.1全国:

我国第一座火电12KW——上海（1882年） 第一座水电2×240KW——昆明滇池石龙坝（1912年）（1）1882～1949年：185万千瓦、43亿千瓦时，居25位、进口设备、集中沿海。110kV线路2条共72万kW。（2）1949～1978年：5712万kW、2566亿千瓦时，分别居8、7位。（3）1978～1995年：总装机容量突破2亿千瓦；1996年居第二位；2000年总装机容量突破3亿千瓦；2004年6月全国装机已突破4亿kW，2004年上半年全国发电量共计9908.51亿KWh。福建为306.9亿KWh。在建工程：三峡26×70万千瓦，多年平均年发电量840亿kW·h。云南小湾水电站6×70万千瓦，广西龙滩水电站7×60万千瓦。发展趋势：大机组、大电厂、大容量、超高压、大电网、高自动化。位于雅鲁藏布江的墨脱水电站，经查勘研究，其装机容量可达4380万kW，多年平均年发电量2630亿kW·h。

2003－2010年新增装机45217万千瓦，年均5490万千瓦，预估年均投资额6588亿元，总投资额46446亿元；2010－2020年新增装机88775万千瓦，年均实际新增7546万KW，预估年均投资为9055亿元，总投资90550亿元。截止到2004年8月，我国已有运行核电机组9台和在建机组2台，运行机组装机容量达到7010兆瓦，约占全国发电总装机容量的1.63%；核电厂的累计发电量为438亿千瓦时，占全国总发电量的2.3%。连云港田湾核电站核电站为４台１００万千瓦级压水堆核电机组，分两期建设，一期建设规模为二台机组，目前一台机组已投入运行。水电资源：经统计，全国单站装机500kW及以上的可开发水电站共11000余座，总装机容量3,7853万kW，多年平均年发电量1,9233亿kW·h。据1993年的初步估算，经济可开发资源为：装机容量2,9000万kW,多年平均年发电量1,2600亿kW·h。1．1．2我省⑴1908～1949年：1908年福州耀华电灯公司15马力柴油发电供200盏灯始至1949年仅建33座仅7473千瓦、670万千瓦时（为全国的1.6‰）。⑵1949～2000年：1100万千瓦、480亿千瓦时；2004年，我省装机容量达1542.2万千瓦。还有许多大中型水火电厂在建。如漳州候市电厂（6×600MW）将是国内最大的火电厂。1.2电力系统基本概念1.2.1电力系统1．电力系统：由发电厂、升压变电所、输电线路、降压变电所及电力用户所组成的统一整体；2．动力系统：电力系统加上带动发电机转动的动力装置构成的整体。3．电力网：（1）定义：由各类升压变电所、输电线路、降压变电所组成的电能传输和分配的网络。（2）分类： 按供电范围、输送功率和电压等级分：地方电力网和区域电力网。 按电压等级电力网分：低压（1kV及以下）、高压（1~330kV）、超高压（330~1000kV）和特高压（1000kV以上）几种。4．发电厂：（1）定义：把其他形式的一次能源转变成二次能源的一种特殊工厂。（2）分类：

1）按能源分：①火力发电厂：燃料（煤石油）→化学能→电能 凝汽式、供热式火电厂②水力发电厂：水的位能→电能 按集中落差分：堤坝式、引水式、混合式 按厂房结构与位置分：坝后式、坝内式、河床式、地下式 按运行方式分：有调节、无调节（径流式）、抽水蓄能式电站③核能发电厂：核反应堆→电能 还有：风力发电站、潮汐发电站等，此外还有地热发电、太阳能发电、垃圾发电和沼气发电等。

2）按发电厂的规模和供电范围分：区域性发电厂、地方发电厂和自备专用发电厂等。5．变电站：（1）定义：变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是联系发电厂和用户的中间环节。（2）分类：

1）按其变压分：升压、降压 2）按其地位和作用分： 枢纽变电站：330KV及以上 中间变电站：330KV~220KV

地区变电站：220KV~110KV

企业变电站：35KV~220KV

终端变电站：10~110KV1.2.2电力系统的优越性（1）提高了电力网运行的可靠性（2）提高了供电的稳定性（3）提高了发电的经济性1.2.3电力系统运行的特点及运行要求1.特点：（1）生产、分配、输送、再分配具有同时性；（2）正常输电过程和故障过程都非常迅速；（3）电力系统的地区性特点较强，组成情况不尽相同；（4）电能生产与国民经济、人民生活的关系密切。2.基本要求：（1）保证供电的安全可靠性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类负荷（2）保证电能的良好质量（3）保证足够的发电功率和发电量（4）保证电力系统运行的稳定性（5）保证电力系统运行的经济性小结新课：

1、电力系统、电力网概念

2、电能质量指标第1章绪论

教学目的：建立电力系统的概念,了解电气设备的额 定电压及额定电流。复习旧课：回顾已经学习过的基础课程重点：电力系统，发电厂的基本概念难点：电能质量引入新课：1.3电气设备概述及额定参数1.3电气设备概述及额定参数

1.3.1主要电气设备1．一次设备（1）概念: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）分类: 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、绝缘子和电缆等

4）互感器:电压互感器和电流互感等

5）电抗器和避雷器2．二次设备 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。1.3.2电气设备的额定参数 用以表明电气设备在一定条件下的长期工作最佳运行状态的特征量的值叫做额定参数。主要有额定电压、额定电流和额定容量。1．额定电压（1）概念：电气设备的额定电压是按长期正常工作时具有最大经济效果所规定的电压。为使电气设备实现标准化和系列化生产，国家规定了标准电压系列如表1-5所示。（2）用电设备和电力网的额定电压我国用电设备的额定电压与电力网的额定电压是相等的。Ue=(Ua+Ub)/2，±5%（3）发电机额定电压

1）可直配发电机（≯100MW） ＵG.e＝1.05Ｕw.e（0.4、6.3、10.5）。

2）不可直配发电机（＞100MW）

13.8、15.75、18、20kV等四种。（4）变压器额定电压

表1-5我国交流电力网和电气设备的额定电压（线间电压，单位kv）用电设备额定电压与电力网额定电压发电机额定电压变压器额定电压原边绕组副边绕组接电力网接发电机0.230.220.230.230.400.380.400.4033.1533.153.15及3.3

66.366.36.3及6.61010.51010.510.5及11353538.5606066110110121220220242330330363

500500550750750825 1）一次绕组 ①不与发电机直接相连（降压变） ＵT1.e＝Ｕw.e ②与发电机直接相连（升压变、厂变） ＵT1.e＝ＵG.e＝1.05Ｕw.e 2）二次绕组系指空载值 ①Ｕd％≥7.5或高压侧为35kV及以上 ＵT2.e＝1.10Ｕw.e ②Ｕd％＜7.5或高压侧为35kV以下或短线路 ＵT2.e＝1.05Ｕw.e（5）举例说明

2．额定电流（1）我国基准环境温度的规定（2）概念：电气设备的额定电流是指周围介质在额定环境温度时，其绝缘和载流导体及其连接的长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的最大电流值。3.额定容量

PeSecosφ Ｓe＝ＵeＩe、 Ｐe＝ＵeＩecosφe小结新课：⒈发电机、变压器额定电压的确定； ⒉额定电流的定义。布置作业：补充第2章电力系统中性点的运行方式教学目的：了解电力系统中性点各种接地方式的工作特点及应用范围。复习旧课： ⒈电力系统的概念及常用的电压级； ⒉发电机和变压器额定电压的确定 ⒊电力系统的中性点的概念：泛指运行中星形连接的发电机和变压器的中性点。 ⒋中性点接地方式的提出：是个比较复杂的技术经济问题（可靠性、过电压、绝缘配合、装置动作、弱电干扰及系统稳定）。重点：电压及电流关系分析难点：中性点不接地系统发生单相接地时电压和电流的大小及相位关系。引入新课：

2.1中性点不接地系统2.1中性点不接地系统2.1.1正常运行情况

⒈简化等值电路如图相间及对地电容对称分布，对地电容用集中电容表示，相间电容略。⒉电压及电流关系分析节点电压定律ＵN＝0，相量图：上图b⒊结论⑴电源中性点与地同电位，各相的相电压等于各相的对地电压（不大的中性点位移电压略）；⑵各相对地电容电流的大小相等Ｉc0＝Ｕx／Ｘc，它们的相量和为零，地中没有电容电流通过。2.2.2单相接地故障

⒈简化等值电路假定C相完全接地，如下图。⒉电压及电流关系分析如上图b⒊结论：⑴中性点对地电压升为相值（-Ｕc）；⑵故障相对地电压为零，非故障相升为线值且相位改变;⑶相对中性点电压和线电压仍不变，用户不知；⑷接地点流过的电容电流是正常每相对地电容电流的３倍，即Ｉc＝３Ｉco

架空线路──Ｉc＝ＵＬ／350

＝(2.7～3.3)ＵＬ×10-3(A)电缆线路──Ｉc＝0.1ＵＬ(A)总接地电容电流：⒋不完全接地均比完全接地略有变化。⒌电网的工作状态及处理

⑴接地电流产生的弧光接地：

①Ｉc＜５A：瞬时性→自然熄灭； ②Ｉc＞30A：稳定性→烧毁设备→多相短路； ③Ｉc＞５～10A：间歇性→串联谐振过电压,高达2.5～３～3.5Ｕx。⑵可以继续工作不超过二小时，但应采取必要措施。用户承受的线电压正常；系统按线电压绝缘；一次绕组为额定相电压的电压互感器饱和，超过二小时易烧毁。措施：通过监察装置发现、寻找、排除、转移负荷。小结新课： ⒈中性点不接地系统发生单相接地时电压和电流的大小及相位关系； ⒉中性点不接地系统发生单相接地时用户继续工作的时间、原因及采取的措施。布置作业：第2章电力系统中性点的运行方式教学目的：了解电力系统中性点各种接地方式的工 作特点及应用范围复习旧课： ⒈电力系统的概念及常用的电压级； ⒉发电机和变压器额定电压的确定 ⒊电力系统的中性点的概念：泛指运行中星形 连接的发电机和变压器的中性点。 ⒋中性点接地方式的提出：是个比较复杂的技术经济问题（可靠性、过电压、绝缘配合、装置动作、弱电干扰及系统稳定）。重点：电压及电流关系分析难点：中性点不接地系统发生单相接地时电压和 电流的大小及相位关系。引入新课：

2.2中性点经消弧线圈接地系统

2.3中性点直接接地系统

2.4中性点不同接地方式的比较和应用范围2.2中性点经消弧线圈接地系统2.2.1消弧线圈的工作原理⒈正常运行（理想）情况Ｕ0＝０→ＩL＝０，消弧线圈不起作用。⒉单相接地故障(如C相完全接地)⑴电压及电流关系分析 ①电压关系与不接地系统相同； ②在习惯规定方向下,ＩL和ＩC在接地处相互抵消而实现补偿。⒊消弧线圈的简单构造原理单相油浸式，带分段气隙铁芯，分接头有５～９档，型号XDJ(L)-35。2.2.2适用范围

35kV及以下接地电流不满足中性点绝缘系统规定值时采用；个别雷害严重的地区110kV系统不得已采用2.2.3补偿方式⒈完全补偿ＩL＝ＩC即１／ωＬ＝３ωＣ；串联谐振过电压危及绝缘。⒉欠补偿ＩL＜ＩC；切除线路或频率下降可能谐振。⒊过补偿ＩL＞ＩC≯10A；⒋补偿容量的选择Ｑh.e≥1.35ＩcＵx5.消弧线圈的安装地点发电厂的发电机或厂变的中性点；变电所主变的中性点。2.3中性点直接接地系统⒈单相接地中性点始终为地的零电位不位移，形成接地短路，巨大的短路电流使保护动作断路器迅速切除接地故障部分，避免接地点的电弧持续。⒉特点⑴供电可靠性差，通过ＺＣＨ来纠正；⑵Ｉd(1)可能大于Ｉd(3)且单相磁场对弱电干扰；⑶不产生过电压，设备绝缘水平低20％，造价低。2.4中性点不同接地方式的比较和应用范围2.4.1中性点不同接地方式的比较

1、供电可靠性

2、过电压与绝缘水平

3、继电保护

4、对通讯的干扰

5、系统稳定性2.4.2中性点运行方式的应用范围

1．直接接地系统： ⑴380／220V三相四线制系统； ⑵110kV及以上的系统。

2．不接地系统： ⑴380V三相三线制系统； ⑵接地电流不超过规定值的60kV及以下高压系统： ①３～６kV系统，Ｉc≯30A，否则采用经消弧线圈接地；

②10kV系统，Ｉc≯20A，否则采用经消弧线圈接地； ③20～60kV系统，Ｉc≯10A，否则采用经消弧线圈接地； ④发电机电压侧系统Ｉc≯５A，否则采用经消弧线圈接地。小结新课：

1.补偿原理及方式；

2.直接接地系统的特点；

3．电力系统中性点各种运行方式的比较与适用范围。布置作业：谢谢~再见！第3章电弧及电气触头的基本理论教学目的：了解电弧产生与熄灭的因素及直流电弧与交流电弧的熄灭特点，灭弧的方法及装置复习旧课：1.中性点补偿原理及方式；

2.直接接地系统的特点；

3.电力系统中性点各种运行方式的比较与适用范围。。重点：电弧的形成难点：电弧的特性引入新课：

3.1电弧的形成和熄灭

3.2直流电弧的特性及熄灭

3.1电弧的形成和熄灭3.1.1电弧的形成1．概念：在触头开断有一定电压和电流的电路时，触头间产生强烈而又刺眼的亮光的现象。(10～20V，80～100mA)绝缘气体或绝缘油受热分解出气体游离产生的自由电子导电——自持放电2．特点：①气体导电（轻、易变形）；②温度极高（亮度大）3．游离过程的四种形式：①热电子发射②强电场发射③碰撞游离：由高速运动的电子作用产生；④热游离：由中性质点热运动碰撞产生。4．电弧的形成阴极发射（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3.1.2电弧的熄灭1．去游离正、负质点相互吸引中和为中性质点。2．方式①复合异性质点靠近而相互中和的现象。冷却②扩散带电质点逸出弧柱外的现象。吹弧3．熄弧条件游离与去游离谁主导？4．熄灭电弧的基本方法：削弱游离过程，加强去游离过程。主要措施为：（1）提高触头间的开断速度（2）冷却电弧（3）增大绝缘介质气体压力（4）吹弧（5）将触头置于真空密室中3.2直流电弧的特性及熄灭3.2.1直流电弧的特性⒈电弧电压沿弧长的分布⑴阴极压降区10-4cm，正空间梯度10～20V与电弧电流无关而与阴极及介质有关。⑵弧柱区与电流、弧长和介质及其状态有关。⑶阳极压降区为阴极区的几倍，负空间梯度与电弧电流有关，电流越大压降越小。⑷沿弧长电压降Ｕh＝Ｕ1＋Ｕ2＋Ｕ3

短弧和长弧的概念及电弧稳定的条件。⒉电弧的伏安特性ｕh＝f(ｉh)图3－43.2.2直流电弧熄灭的条件（或稳定燃烧方程与静态伏安特性脱离）

3.2.3直流电弧的熄灭方法灭弧的途径：（1）增高弧隙的静态伏安特性（2）增大回路电阻或减小电源电压熄灭方法:

1.拉长电弧

2.开断电路时在电路中逐级串人电阻

3.在断口上装灭弧栅

4.冷却电弧新课小结：1.电弧的形成和熄灭

2.直流电弧的特性和熄灭及灭弧方法作业：第3章电弧及电气触头的基本理论教学目的：了解交流电弧的特性和灭弧的方法；电气触头的结构、要求和接触电阻。

复习旧课：1.电弧的形成和熄灭

2.直流电弧的特性和熄灭及灭弧方法

重点：接触电阻难点：交流电弧的特性引入新课：

3．3交流电弧的特性及熄灭

3．4电气触头3．3交流电弧的特性及熄灭3.3.1交流电弧的伏安特性

图3－103.3.2交流电弧的熄灭条件

1.弧隙介质强度的恢复过程

2.弧隙电压恢复过程 3.交流电弧熄灭的条件：

Ud(t)>Ur(t)

（或两曲线无交点）3.3.3交流电弧的灭弧方法1.空气中交流电弧的熄灭

(1)拉长电弧

(2)磁吹熄弧

(3)气吹熄弧：2.

油中交流电弧的熄灭方法（1）静止油中电弧的熄灭（2）吹弧型油中电弧的熄灭3.六氟化硫气体灭弧4.真空灭弧3．4电气触头3.4.1概述1、概念：通过接触传导电流的两个或以上的金属导体的端接部分。2、触头的接触形式：点、线、面接触3、接触电阻：接触电阻是指收缩电阻和表面膜电阻之和4、触头电阻：接触电阻和触头体电阻之和5、影响接触电阻的因素及降低其值的措施：（1）触头材料：铜铝过渡接头片（2）接触压力：（3）接触形式：点、线、面接触的用途（4）接触面的加工情况：平而不是光3.4.2对电气触头的要求

（1）结构可靠（2）由良好的导电性能和接触性能。（3）通过规定的电流时，发热温度不超过规定值。（4）开断规定容量的电流时有足够的抗熔焊和抗电弧烧伤能力。（5）通过短路电流时，具有足够的动稳定和热稳定。3.4.3触头的分类和结构1.按接触面的形式划分（1）平面触头（2）线触头（3）点触头2.按结构形式划分（1）可断触头（2）固定触头（3）滑动触头新课小结：1.交流电弧的特性和熄灭及灭弧方法

2.电气触头作业：第4章电气设备及载流导体教学目的：了解高压断路器、隔离开关和负荷开关的用途、技术参数、结构及工作原理复习旧课：1、交流电弧特性和熄灭方法

2、电气触头重点：高压断路器、隔离开关和负荷开关的工作原理难点：高压断路器、隔离开关和负荷开关的结构

引入新课：

4.1高压开关电器4.1高压开关电器4.1.1概述1、开关电器概念：直接用于正常投切和故障切除电路的电气一次设备称为开关电器。

2、分类：（1）按电压高低分类：高压开关电器和低压开关电器两类（2）按安装场所分类：户内式和户外式两类（3）按功能分类：断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器和组合式开关电器（高压负荷开关＋熔断器）4.1.2高压断路器

1、用途：①控制（操作）作用；②保护作用

2、基本要求：（1）工作可靠（2）具有足够的开断能力（3）动作快速（4）具有自动重合闸性能（5）结构简单，经济合理3、基本参数（1）额定电压：指断路器长时间运行能承受的正常工作电压。最高电压对于10~220kV的为1.15倍额定电压，对于330kV及以上为

1.1倍额定电压。（2）额定电流：指断路器的触头结构和导电部分在规定环境温度下允许通过的长期工作电流，其相应的发热温度不会超过国家标准。（3）额定开断电流：指断路器在额定电压下能可靠开断的最大短路电流的有效值。（4）额定开断容量：断路器的开断能力也可间接用开断容量来表示，在三相电路中其大小等于额定电压与额定开断电流的倍（5）动稳定电流：表明断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。其值由导电和绝缘等部件的机械强度决定。（6）热稳定电流：表明断路器承受短路电流热效应的能力。用通电时间（一般取4S）和最大电流有效值来综合表示。（7）开断时间：从操作机构跳闸线圈接通跳闸脉冲起，到三相电弧完全熄灭时止的一段时间称为断路器的开断时间，它等于断路器的固有分闸时间和熄弧时间之和，即4、操动机构（1）组成：操动部分：由动力机构、扣住机构、脱扣机构和自由脱扣机构等组成传动部分：由拉杆、提升机构、缓冲机构等组成（2）分类：手动型、电磁型、液压型、气压型和弹簧型等（3）基本要求：

1）具有足够的合闸功率

2）能维持断路器处在合闸位置，不因外界震动和其他原因产生误分闸功率。

3）有可靠的分闸装置和足够的分闸速度

4）具有自由脱扣装置

5）要保证分、合动作准确、连续，即分后准备合、合后准备分。

6）结构简单、体积小、价格低廉。5、高压断路器的分类（1）油断路器：可分为多油断路器和少油断路器（2）压缩空气断路器（3）真空断路器。（4）六氟化硫（）断路器6、高压断路器的基本结构和灭弧过程（1）少油断路器少油断路器分为户内式和户外式。

1）SN10系列户内式少油断路器:图4－3

2）SW系列户外式少油断路器：图4－5（2）断路器

1）断路器的发展

2）气体的特点

3）断路器的灭弧装置4.1.3隔离开关1、作用和分类作用：（1）隔离电源，保证安全；（2）倒闸操作；（3）接通或切断小电流电路。分类：（1）按装设地点的不同，分为户内式和户外式两种。（2）按绝缘支柱数目分为单柱式、双柱式和三柱式三种。（3）按动触头运动方式，可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式等。（4）按有无接地闸刀，可分为无接地闸刀、一侧有接地闸刀、两侧有接地闸刀三种。（5）按操动机构的不同，分为手动式，电动式、气动式和液动式等。（6）按极数分为单极、双极、三极三种。2、操作原则3、结构（1）户内式隔离开关（2）户外隔离开关

1）单柱式隔离开关2）双柱式隔离开关

3）三柱式隔离开关4.1.4高压熔断器1、基本知识（1）基本构成和工作原理结构：熔断器主要由金属熔件（又称熔体）、支持熔件的触头、灭弧装置和绝缘底座等四部分构成。工作原理：熔断器的工作过程由以下四个阶段组成：

1）熔断器的熔件因过载和短路而加热到熔化温度；

2）熔件的熔化和气化；

3）触头之间的间隙击穿，产生电弧；

4）电弧熄灭，电路被断开。基本要求：

1）有良好和稳定的导电性能，能长期安全地通过允许电流而不发生误熔断。

2）有较低的熔点。熔点高不仅使正常工作温度偏高，对触头、金属材料和绝缘材料均不利，而且延长了加热熔化的时间，不利于熔断器的快速动作。

3）有利于灭弧。（2）熔件材料:铅锡合金、铅、锌、铜、银

200ºC、327ºC、420ºC、1080ºC、960ºC（3）分类①按安装地点分：户内式和户外式；②按使用电压分：高低熔断和低压熔断器；③按灭弧方法及结构特点的不同分：瓷插式、封闭产气式、封闭填料式和产气纵吹式等；④按限流特性分为限流式和非限流式。（4）技术参数

1）熔断器的额定电压

2）熔断器的额定电流

3）熔体额定电流

4）熔断器的开断电流（5）保护特性图4－182、高压熔断器的结构（1）户内高压熔断器镀银康铜丝焊小锡球石英砂填充＜7.5A固定于瓷芯熔断指示器

RN1：电力线路和配电变压器

RN2：电压互感器（2）外高压熔断器

1）RW系列跌落式熔断器2）RW型限流熔断器4.1.5高压负荷开关1、用途及类型（1）用途（2）类型2、结构（1）户内式负荷开关（2）户外式负荷开关新课小结：断路器、隔离开关、熔断器和负荷开关的作用、分类及工作原理。作业：第4章电气设备及载流导体教学目的：了解高压断路器、隔离开关和负荷开关的用途、技术参数、结构及工作原理

复习旧课：断路器、隔离开关、熔断器和负荷开关的作用、分类及工作原理。

重点：互感器的工作原理及接线方式

难点：误差分析

引入新课：

4.2互感器（一）

4.2互感器（一）4.2.1互感器的作用：图4－26广泛应用于电压等级的交流电路中，是一、二次设备之间的重要联络元件，其作用：（1）变压或变流，正确反应一次系统的运行状态；（2）隔离高压，保证工作人员安全；（3）使二次元件标准化、小型化，方便遥测；（4）安装方便，便于实现集中管理和远方监控测量。

4.2.2电流互感器

工作特点：图4－27

1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少；故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关；

2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。

3）运行中的电流互感器二次回路不允许开路，否则会在开路的两端产生高电压危及人身安全或使电流互感器发热损坏。

（开路的危害：∵，∴＝0时危害：（1）φ↑↑→ｄφ／ｄｔ↑↑→ｅ2↑↑103～104V，将危及二次元件和人身安全；（2）φ↑↑→铁芯饱和→磁滞涡流↑↑→热烧毁；（3）剩磁→测量不准确。）2、误差采用继电保护的方法分析（1）电流误差：

（2）相位误差：－与之间的夹角

3、准确度等级和额定容量（1）电流互感器的准确度等级：表4－110％误差曲线是指在保证电流互感器误差不超过10％的条件下，一次电流倍数n与电流互感器允许最大二次负载阻抗的关系曲线。（2）电流互感器的额定容量：

由于电流互感器的二次电流为标准值，故其容量也常用额定二次阻抗来表示。4、接线图4-29电流互感器的常见接线方式（a）单相接线：测一相电流，用于三相对称电路。图4-29（a）（b）完全星形接线：测三相电流，用于不对称或380／220V电路。图4-29（b）（c）不完全星形接线：广泛用于小接地短路电流系统。图4-29（d）（d）两相差接线：用于励磁或自动装置中。5、分类和结构（1）电磁式电流互感器的分类

1）按安装地点可分为户内式和户外式

2）按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式

3）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等

4）按一次绕组匝数可分为单匝和多匝式（2）电磁式电流互感器的结构（3）光电式电流互感器特点与原理介绍优点：

1）优良的绝缘性能以及便宜的价格

2）不含铁芯，消除了磁饱和及铁磁谐振等问题

3）抗电磁干扰性能好，低压边无开路高压危险

4）动态范围大，测量精度高，频率响应范围宽

5）体积小、重量轻

6）适应了电力计量和保护数字化、微机化和自动化发展的潮流（4）混合式光纤电流互感器的工作原理：新课小结：电流互感器的原理、作用、分类、误差及接线。作业：第4章电气设备及载流导体教学目的：了解高压断路器、隔离开关和负荷开关的用途、技术参数、结构及工作原理

复习旧课：电流互感器的原理、作用、分类、误差及接线。

重点：互感器的工作原理及接线方式

难点：误差分析

引入新课：

4.2互感器（二）

4.2互感器（二）

4.2.2电压互感器

1、工作特点（1）二次负荷小且恒定：仅几十～几百伏安

（2）二次阻抗大，接近空载，不影响一次系统（3）运行中的电流互感器二次回路不允许短路2、误差（1）电压误差：

（2）相位误差与之间的夹角（3）准确等级和额定容量

1）准确等级：0.2、0.5、1、3表4－2

2）额定容量：是指对应于最高准确级的容量最大容量3、接线（1）台单相双绕组－／－接线图4-34(a)、(b)35kV及以下测某一相对地电压和相间电压。（2）单台单相双绕组Ｖ／Ｖ接线图4-34(c)

35kV及以下测线、对中电压，但ＵCA误差大；（3）三台单相三绕组Ｙ0／Ｙ0／＞接线图4-34(d)

万能接线，它广泛用于3～220kV系统。4、分类和结构（1）电磁式电压互感器的分类电压互感器按其特征分类如下：

1）根据安装地点的不同，可分为户内式和户外式；

2）根据相数的不同，可分为单相式和三相式，只有

20kV以下才有三相式；

3）按每相绕组数的不同，可分为双绕组和三绕组式；

4）按绝缘方式的不同，可分为干式、浇注式、油浸式、气体绝缘等。（2）电磁式电压互感器的结构

1）浇注绝缘电压互感器

2）油浸式电压互感器

3）六氟化硫气体绝缘式电压互感器（3）电容式电压互感器的原理与特点新课小结：电压互感器的原理、作用、分类、误差及接线。作业：第4章电气设备及载流导体教学目的：了解母线、电缆及绝缘子的用途、技术参数、结构及布置

复习旧课：电压互感器的原理、作用、分类、误差及接线。

重点：

难点：电缆的结构

引入新课：

4.3.1母线

4.3.2电力电缆

4.3.3绝缘子4.3.1母线4.3.1.1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-S

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、含量、连接等“以铝代铜”4.3.1.2布置和排列截面形状：布置：排列（平排、竖排、三角排）、放置（平放、立放）与装配；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。4.3.1.3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12%~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。4.3.2电力电缆4.3.2.1用途与特点

1、用途：

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）运行可靠行高；（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。4.3.2.2一般结构

导电芯线、绝缘层、密封护套和保护层等主要部分组成。4.3.2.3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、钢丝铠装电缆等。4.3.2.4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。4.3.3绝缘子4.3.3.1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，并能在恶习劣环境（高温、潮湿、多尘埃、污秽等）下安全运行。4.3.3.2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。

4.3.3.3支柱绝缘子

1.户内支柱绝缘子

1）外胶装

2）内胶装

3）联合胶装

2.户外支柱绝缘子户外支柱绝缘子：针式、实心棒式。4.3.3.4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新课小结：母线、电缆及绝缘子的用途、技术参数、结构及布置作业：第4章电气设备及载流导体教学目的：了解限流电抗器和分裂变压器的用途、结构、布置和参数等。复习旧课：母线、电缆及绝缘子的用途、技术参数、结构及布置重点：难点：限流电抗器和分裂变压器的参数与结构引入新课：

4.4限流电器

4.4限流电器4.4.1限流电抗器：4.4.1.1电抗器的类型与用途电网中所采用的电抗器是指具有一定电抗值的自感线圈，有串联电抗器、并联电抗器、限流电抗器和消弧线圈四种。限流电抗器分三种：混凝土柱式电抗器(NKS或NKSL)、分裂电抗器(FK)和油浸电抗器(XKSL)。4.4.1.2限流电抗器的结构与布置

1、混凝土柱式电抗器常做成空心的混凝土结构这种电抗器都做成单相。组成三相组时有下列四种排列方式，即垂直排列、水平排列、两重一并排列、品字形排列。如图4-45所示。三相垂直排列和两重一并排列时，B相绕组绕向要与A、

C相相反，这样可以减少相间支撑绝缘子的拉伸力。因为支撑绝缘子的抗压能力比抗拉伸能力大得多。2、分裂电抗器带中间抽头的混凝土柱式电抗器称分裂电抗器。

3、油浸式限流电抗器

35kv的限流电抗器，一般做成夹装、油浸式、户外装置，在油箱内壁加磁分路或电磁屏蔽，以减少箱壁的损耗和发热。4.4.1.3普通电抗器的参数及应用电抗器主要参数有额定电压

、额定电流

和百分电抗。电抗器的电抗值按下式计算:

在正常工作时，电抗器的电压损失等于电抗器前后的相电压算术差，即

为电抗器通过负荷电流

时的电压损失对额定电压的百分数，一般要求小于5%。正常工作时，电抗器中的功率损耗通常不大，约为通过电抗器功率的0.15%~0.4%。当在电抗器后发生三相短路时，母线剩余电压的百分数为：

一般要求线路电抗器能维持母线剩余电压在（60%~70%）。4.4.1.4分裂电抗器的参数及应用在正常工作时，第一臂的总电抗为式中

X——每臂的总电抗；——每臂的自感电抗；

——两臂间的互感电抗；m——互感系数，

互感系数m与分裂电抗器的结构有关，一般取m=0.5。在正常工作时，每臂总电抗

可见，正常工作时分裂电抗器的电抗减少了一半，则电压损失也减少了一半。两臂总电抗：

4.4.2分裂变压器通常两个低压分裂绕组容量相同，一般为变压器额定容量的

50%；阻抗相等，。当低压分裂绕组并联时，高压和低压绕组间的电抗为穿越电抗，用表示，有当一个分裂绕组断开时，如绕组2断开，高压和低压绕组间的电抗为

，则

当高压绕组断开时，两个低压分裂绕组间的电抗为分裂电抗

，则

——分裂系数最有利的条件是

，即

。在此情况下，根据以上各式推导可得，新课小结：限流电抗器和分裂变压器的用途、结构、布置和参数等。作业：谢谢，再见！第5章电气主接线

教学目的：熟悉各种形式主接线的特点及适用范围。复习旧课：⒈一次设备的种类及作用：发电机、变压器、电动机、高低压开关、互感器、导体等；⒉电气主接线的定义和图的表示方法（符号、单线、规范、电压级、标题栏）。重点：主接线的基本要求难点：单母线接线引入新课：

5.1概述

5.2电气主接线的基本形式

5.1概述

一、主接线的定义指发电厂或变电站中的一次设备按照设计要求连接起来，表示生产、汇集和分配电能的电路。电气主接线中的设备用标准的图形符号和文符号字符号表示的电路图称为电气主接线图。二、基本要求：⒈必须保证发供电的安全可靠性⑴涵义：连续不中断、安全和符合电能质量要求。⑵负荷（用户）的分类：一、二、三级⑶具体衡量要求全厂QF、设备、线路等检修时停电范围、时间以及保证对一、二级负荷供电的情况。⒉应具有一定的灵活性⑴涵义：适应各种运行方式（正常、检修、事故及处理、特殊、投切设备、增减负荷等）的变化。⑵具体衡量要求变化过程短、影响范围小并保证人员安全。⒊操作尽可能简单、方便。简单性接线简单清晰（回路数少、电压级、开关少）；操作步骤少。⒋经济上应合理。经济性投资、年运行费用、占地少，经济效益高。⒌发展和扩建（分期过渡）的可能性主接线是电气部分的主体，设计的主要环节，其方案的必须根据工程的地位、负荷的性质等条件，经技术经济比较确定。可分为无母线和有母线两类。5.2电气主接线的基本形式

主接线基本接线形式成的规律主接线的总体分类有母线类：一、单母线接线母线起汇集和分配电能的作用。每一条进出线回路都组成一个接线单元，每个接线单元都与母线相连，可分为：⒈不分段单母线

1)接线方法及工作要求，见右图⑴主母线的作用⑵开关电器的配置线路有反馈电可能或为架空配电线应装设QS⑶操作程序“先通后断”原则

合：QSB→QSL→QF；分：QF→QSL→QSB。

2)特点⑴优点：简单、经济。①接线简单（设备少）、清晰、明了；②布置、安装简单，配电装置建造费用低；③断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁，操作安全、方便，母线故障的几率低；④易扩建和采用成套式配电装置。

⑵缺点：不够灵活可靠。①主母线、母隔故障或检修，全厂停电；②任一回路断路器检修，该回路停电。⒊适用范围⑴小型骨干水电站４台以下或非骨干水电站发电机电压母线的接线；⑵６～10kV出线（含联络线）回路≯５回；⑶35kV出线（含联络线）回路≯３回；⑷110kV出线（含联络线）回路≯２回。⒉单母线分段接线1)接线方法，见右图2)特点⑴优点①可供电给一级负荷，可靠性大为提高；②母线、隔检修仅停一半，提高了灵活性。⑵缺点①主母线、母隔故障或检修，停电一半；②任一回路断路器检修，该回路停电。⒊适用范围单母线不分段接线不满足时采用。小结新课：⒈对主接线的基本要求及负荷的分类；⒉单母线（不分段和分段）接线的特点及适用范围。布置作业：第5章电气主接线教学目的：熟悉各种形式主接线的特点及适用范围。复习旧课：⒈对主接线的基本要求及负荷的分类；⒉单母线（不分段和分段）接线的特点及适用范围。重点：桥形接线难点：单母线带旁路母线的接线的特点及适用范围；引入新课：引入新课：

5.2电气主接线的基本形式

5.2电气主接线的基本形式一、单母线接线

3、单母线带旁路母线的接线

1）接线方法及操作

2)分段接线及操作Ｐ94图5-4。

3)旁路接线比较及适用范围

35kV及以上有重要联络线路或较多重要用户时采用，回路多采用专用旁母，否则采用简易接线。二、双母线接线

1、不分段的双母线

1）接线方法及运行方式Ｐ95图5-7。2)特点：⑴可轮流检修母线而不影响正常供电⑵检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电。⑶工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电。⑷可利用母联断路器代替引出线断路器工作⑸便于扩建⑹由于双母线接线的设备较多，配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。2、双母线分段接线3、双母线带旁路接线4、一台半断路器接线无母线类接线三、桥形接线㈠内桥接线⒈接线方法：桥断路器位于线路断路器内侧。⒉特点⑴优点①接线简单、经济（断路器最少）；②布置简单占地小，可发展为单母线分段接线；③线路投、切灵活，不影响其它电路的工作。⑵缺点①变压器投切操作复杂，故障检修影响其它回路；②桥断路器故障检修全厂分列为两部分；③出线断路器故障检修该回路停电。

②和③可通过设外跨条提高灵活性。⒊适用范围双线双变的水电站、变电所35～220kV侧：线路较长（故障多），而主变年负荷利用小时数高（不经常切换）且无功率穿越的场合。㈡外桥接线⒈接线方法：桥断路器位于线路侧。⒉特点与内桥接线相对应“变压器”→“线路”⒊适用范围双线双变的水电站、变电所35～220kV侧：主变年负荷利用小时数低（经常切换），而线路较短（故障少）或有功率穿越的场合。四、单元接线㈠发电机—变压器单元接线Ｐ102图5-13。⒈接线方法发电机和变压器容量匹配；机组间无横向联系；不装断路器；为方便试验和厂变由主变反馈电，出口装隔离开关。⒉特点⑴优点①接线简化，使用的电器最少，操作简便，降低故障的可能性，提高了工作的可靠性；②配电装置简单，投资少，占地小；③发电机出口短路电流小；④继电保护简单。⑵缺点:

任一元件故障或检修全停，检修时灵活性差⒊适用范围①台数不多的大（b接线除外）中型区域发电厂；②分期投产或装机容量不等的无机压负荷的小型水电站。㈡发电机—变压器扩大单元接线.Ｐ103图5-14⒈接线方法⒉特点比单元接线少一台主变，更为简单经济，一机停电不影响厂用电，但主变故障或检修全停。低压侧加刀闸，厂用电供电较可靠和灵活。⒊适用范围系统有备用容量时大中型水电厂有２～３台发电机的情况（但扩大单元容量还受制造限制）。㈢发电机—变压器—线路单元接线⒈接线方法与发—变相比省线路断路器。⒉特点简单经济但某一元件故障全停。⒊适用范围一发一变一线。㈣变压器—线路单元接线特点及适用范围同㈤。㈤变压器—线路扩大单元接线⒈接线方法⑴变—线扩大单元⑵Ｔ接线⑶变—母接线⒉特点接线最简单，断路器少，任一障全停，变压器较可靠，高压侧配G线路配QF较好。⒊适用范围小容量的不重要的小型水电站和变电所高压侧的接线。五、多角形接线⒈接线方法常用４角，最多６角。相当于把单母线用断路器按电源和引出线的数目分段，然后再连接成闭合的环形；每一回出线占有两台断路器，而平均每一回有一台断路器。⒉特点可靠性和灵活性较高，操作简便且易实现自动化，但开环运行时可靠性降低，设备选择难，保护复杂，不便于扩建。⒊适用范围大中型水力发电厂发展可能性很小的110kV及以上母线的接线。

小结新课：⒈单母线带旁路母线的接线的特点及适用范围；⒉桥形接线（内桥和外桥接线）的特点及适用范围。布置作业：第5章电气主接线

教学目的：熟悉各种形式主接线的特点及适用范围。复习旧课：⒈发电机电压侧：单母线（不分和分段）；单元（扩大）⒉变电所低压侧：单母线（不分段和分段）。⒊发、变高压侧：单母线（不分段、分段和旁母）；桥形接线（内外桥）；扩大单元接线（变—线、Ｔ、变—母）。重点：发电厂电气主接线难点：主变压器型式、台数和容量的选择引入新课：5.3主变台数、容量和型式的选择

5.4主接线方案的拟定与技术经济比较

5.3主变台数、容量和型式的选择主接线举例一、设计依据发电厂的类型、容量、地理位置，在系统中的地位；用户的性质以及出线电压等级、回路数；与系统的连接方式等，可作为设计的依据。二、主变压器型式、台数和容量的选择⒈型式⑴三相式Ｓ(Ｆ)7(9)-Ｓe／Ｕe

铜芯油浸式、低能耗变压器，≥8000kVA风冷。⑵升压型结构Ｕ1e＝1.1Ｕw.e，

10kV级须与厂家协商解决。⑶参数要满足要求，尤其是并列运行者。⑷若近区变容量占总容量的15％以上可选用三卷变。⒉台数一般情况下，同一电压等级的主变不超过２台，骨干和重要负荷多的梯级开发的中心站设置２台，其它为１台；10kV近区变仅设置１台。⒊容量⑴主变按所在母线段或单元选择①发电机电压侧有较大近区负荷时ＳB.e≥(ΣＰF.e－Ｐfh.mix)／cose(kVA)②发电机电压侧无近区负荷或很小（厂用电不计）ＳB.e≥ΣＰF.e／cose(kVA)③梯级水电站群中心站按可能送出去的最大容量选择。⑵近区变按可能送出去的最大容量选择。三、举例有、无近区负荷的水电站。变电所电气主接线举例一、设计依据二、主变压器型式、台数和容量的选择⒈型式同发电厂但为降压结构，三个电压级时若中压容量占总容量的15％以上可选用三卷变。⒉台数一般同一电压等级的主变不超过２台；单电源或变电所可由低压侧电网取得备用电源供一级负荷时选１台。选２台的条件：①一、二级负荷容量很大；②虽为三级负荷但容量大且集中；③季节性或昼夜负荷变化大，需经济运行时。⒊容量⑴一台：按５～10年规划的最大容量选择；⑵两台的每台：按５～10年规划的最大容量的大约70％选择，并考虑正