電工培訓(xùn)教案

一、斷路器、防雷保護(hù)裝置1.1斷路器1.1斷路器1.1.1斷路器的作用高壓斷路器在正常運(yùn)行時(shí)用它接通或切斷負(fù)荷電流；在電氣設(shè)備或線路發(fā)生短路故障或嚴(yán)重過負(fù)荷時(shí)，由繼電保護(hù)裝置控制其自動(dòng)迅速地切斷故障電流，切斷發(fā)生短路故障的設(shè)備或線路，以防止擴(kuò)大事故范圍。1.1.2斷路器的功能斷路器開斷電路時(shí)，充分利用交流電弧電流每半周過零一次自然熄弧的特點(diǎn)，加強(qiáng)去游離使電弧不再?gòu)?fù)燃。其介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)主要由斷路器滅弧裝置和介質(zhì)特性所決定。系統(tǒng)電壓恢復(fù)過程可能是周期性的或非同期性的。取決于被開斷電路的參數(shù)。

型號(hào)特征額定斷流容量，MVAS─少油斷路器額定電流，AD─多油斷路器派生標(biāo)志

K─空氣斷路器C─帶有手車裝置

Q─產(chǎn)氣斷路器G─改進(jìn)型

Z─真空斷路器D─帶有電磁操作結(jié)構(gòu)

L─六氟化硫斷路器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ─斷流容量

C─磁吹斷路器額定電壓，kV

安裝條件設(shè)計(jì)序號(hào)

N─戶內(nèi)

W─戶外1.1.3斷路器的分類

1．多油斷路器：利用絕緣油作為滅弧介質(zhì)、相間及相對(duì)地絕緣介質(zhì)。

2．少油斷路器：絕緣油只作滅弧介質(zhì)。載流部分是借空氣和陶器絕緣材料或有機(jī)絕緣材料來絕緣，滅弧方式多為橫向吹動(dòng)電弧。

3．空氣斷路器：利用壓縮空氣的吹動(dòng)來熄滅電弧的。和控制斷路器的分合闡動(dòng)作。

4．SF6斷路器：用SF6氣體作絕緣和滅弧介質(zhì)。

5．磁吹式斷路器：當(dāng)電弧電流通過吹弧線圈以產(chǎn)生磁束來吹弧及消弧。

6．真空斷路器：利用真空滅弧和絕緣，滅弧時(shí)間一般只有半個(gè)周波。1.1.4斷路器的主要性能與參數(shù)

1．額定電壓及額定電流（1）額定電壓指斷路器長(zhǎng)期工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓（對(duì)三相系統(tǒng)指線電壓）。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中允許有±5％的波動(dòng)，斷路器必須適應(yīng)在電壓變化范圍內(nèi)能長(zhǎng)期工作，為此斷路器出廠時(shí)都以最高工作電壓進(jìn)行鑒定。如：對(duì)3～220kV范圍內(nèi)，其最高工作電壓較額定電壓約高15％左右；對(duì)330kV以上，規(guī)定最高工作電壓較額定電壓高10%。（2）額定電流指在額定頻率下長(zhǎng)期通過此電流時(shí)，斷路器無損傷，且各部分發(fā)熱不超過長(zhǎng)期工作時(shí)最高允許發(fā)熱溫度。我國(guó)規(guī)定額定電流為：200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A。

2．額定開斷電流和額定斷流容量（1）斷路器在開斷操作時(shí)，首先起弧的某相電流稱為開斷電流。在額定電壓下，能保證正常開斷的最大短路電流稱為額定開斷電流。它是標(biāo)志斷路器開斷能力的一個(gè)重要參數(shù)。我國(guó)規(guī)定額定開斷電流為：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等。（2）把額定條件下的開斷能力稱為額定斷流容量。三相電路的額定斷流容量，以MVA）表示。我國(guó)根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）的規(guī)定，現(xiàn)只把額定開斷電流作為表征開斷能力的唯一參數(shù)，而斷流容量?jī)H作為描述斷路器特性的一個(gè)數(shù)值。1.1.5滅弧方法

當(dāng)高壓斷路器開斷高壓有載電路時(shí)之所以產(chǎn)生電弧，原因在于觸頭本身及其周圍的介質(zhì)中含有大量可被游離的電子。當(dāng)分?jǐn)嗟挠|頭間存在足夠大的外施電壓條件下，電路電流也達(dá)到最小生弧電流時(shí)，會(huì)因強(qiáng)烈的游離而產(chǎn)生電弧。工業(yè)配電系統(tǒng)主要是交流系統(tǒng)，所以電弧也主要是交流電弧，其性質(zhì)是半個(gè)周期要經(jīng)過零值一次，而電流過零時(shí)，電弧要暫時(shí)熄滅。因此，大多數(shù)交流開關(guān)電器的滅弧方法中，都利用了交流電流過零時(shí)電弧暫時(shí)熄滅這一特性。

1．速拉滅弧當(dāng)交流電流經(jīng)過零值的瞬間，拉大觸頭間距離，當(dāng)觸頭間所加電壓不足以擊穿其間距時(shí)，電弧就不會(huì)重新點(diǎn)燃。觸頭的分離速度越快，電弧熄滅就越快，通常在高壓斷路器中裝設(shè)強(qiáng)力的跳脫彈簧來加快觸頭分開的速度。

2．吹弧滅弧法利用外力（如氣流、油流或電磁力）來吹動(dòng)電弧，使電弧加速冷卻，同時(shí)拉長(zhǎng)電弧，降低電弧中的電場(chǎng)強(qiáng)度，加速電弧的熄滅，按吹弧的方向來分，有橫吹和縱吹兩種。a）橫吹b）縱吹當(dāng)?shù)蛪旱堕_關(guān)迅速拉開刀闡時(shí)，不僅迅速拉長(zhǎng)了電弧，同時(shí)使本身回路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力作用于電弧，吹動(dòng)電弧，使其拉長(zhǎng)電弧直到電弧熄滅。如果開關(guān)利用專門吹弧線圈來吹動(dòng)電弧，使電弧移動(dòng)，電弧移動(dòng)的力實(shí)際上是電弧電流在線圈磁場(chǎng)中產(chǎn)生的電動(dòng)力。也有的開關(guān)利用鐵磁物質(zhì)（鋼片等），來吸動(dòng)電弧。3．冷卻滅弧法降低電弧的溫度，使正負(fù)離子的復(fù)合增強(qiáng)，有助于電弧迅速熄滅，這是一種基本的滅弧方法。

4．短弧滅弧法利用金屬片將長(zhǎng)弧切成若干短弧，則電弧上的壓降將近似地增大若干倍。當(dāng)外施電壓小于電弧上的壓降時(shí)，則電弧就不能維持而迅速熄滅。通常采用鋼滅弧柵，讓電弧進(jìn)入鋼片，一是利用了電動(dòng)力吹弧，二是利用了鐵磁吸弧，同時(shí)鋼片對(duì)電弧還有冷卻作用。

5．狹縫滅弧法電弧在固體介質(zhì)所形成的窄溝內(nèi)燃燒，將電弧冷卻，同時(shí)電弧在狹縫窄溝中燃燒，壓力增大，有利于電弧的熄滅。有的熔絲在熔管內(nèi)充填石英砂，就是利用這種狹溝滅弧原理，還有一種用耐弧的絕緣材料（陶瓷類）制成滅弧柵，也是利用了這種滅弧原理。6．真空滅弧法真空具有較高的絕緣強(qiáng)度，如果將開關(guān)觸頭裝置置于真空容器，則在電流過零時(shí)，即能熄滅電弧。為防止產(chǎn)生過電壓，應(yīng)當(dāng)不使觸頭分開時(shí)，電流突變?yōu)榱?。一般?yīng)在觸頭間產(chǎn)生少量金屬蒸汽，形成電弧通道。當(dāng)交流電流自然下降過零前后，這些等離子態(tài)的金屬蒸汽便在真空中迅速飛散而熄滅電弧。

1.2防雷保護(hù)裝置避雷針和避雷線避雷器(SPD---電涌保護(hù)器)防雷接地

1.2避雷針和避雷線保護(hù)范圍1.避雷針保護(hù)原理：當(dāng)雷云放電時(shí)使地面電場(chǎng)畸變，在避雷針頂端形成局部場(chǎng)強(qiáng)集中的空間以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，使雷電對(duì)避雷針放電，再經(jīng)過接地裝置將雷電流引入大地從而使被保護(hù)物體免遭雷擊保護(hù)范圍：由模擬試驗(yàn)確定，它只有相對(duì)的意義，不能認(rèn)為在保護(hù)范圍內(nèi)的物體就完全不受雷直擊，在保護(hù)范圍外的物體就完全不受保護(hù)繞擊率：雷電繞過避雷裝置而擊于被保護(hù)物體的現(xiàn)象，規(guī)程推薦的保護(hù)范圍是對(duì)應(yīng)0.1%繞擊率而言避雷針保護(hù)第一要對(duì)直擊雷屏蔽，第二要防止反擊設(shè)備遭雷擊受損通常有四種情況，一是直接遭受雷擊而損壞；二是雷電脈沖沿著與設(shè)備相連的信號(hào)線、電源線或其他金屬管線侵入使設(shè)備受損；三是設(shè)備接地體在雷擊時(shí)產(chǎn)生瞬間高電位形成地電位“反擊”而損壞；四是設(shè)備安裝的方法或安裝位置不當(dāng)，受雷電在空間分布的電場(chǎng)、磁場(chǎng)影響而損壞。在電力系統(tǒng)中實(shí)際采用的防雷保護(hù)裝置主要有：避雷針、避雷線、保護(hù)間隙與各種避雷器、防雷接地、電抗線圈、電容器組、消弧線圈、自動(dòng)重合閘等等2.避雷線

作用原理同避雷針，主要用于輸電線路的保護(hù)，也可用于保護(hù)發(fā)電廠和變電所保護(hù)范圍的長(zhǎng)度與線路等長(zhǎng)，而且兩端還有其保護(hù)的半個(gè)圓錐體空間在架空輸電線路上多采用保護(hù)角α來表示避雷線的保護(hù)程度保護(hù)角：避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導(dǎo)線連線的夾角，α越小，雷擊導(dǎo)線的概率越小，對(duì)導(dǎo)線的屏蔽保護(hù)越可靠3.避雷器對(duì)避雷器的基本技術(shù)要求正常運(yùn)行時(shí)，避雷器內(nèi)部如何隔離工作電壓，過電壓作用時(shí)，避雷器先于被保護(hù)電力設(shè)備放電，這需要由兩者的伏秒特性的配合來保護(hù)（絕緣強(qiáng)度配合V-S曲線）避雷器應(yīng)具有一定的熄弧能力，以便可靠地切斷在某次過零時(shí)的工頻續(xù)流，使系統(tǒng)恢復(fù)正常（絕緣強(qiáng)度的自恢復(fù)能力）以上兩條對(duì)有間隙的避雷器（保護(hù)間隙、管型避雷器、閥型避雷器）是適宜的，對(duì)于MOA的基本要求則不同無間隙，長(zhǎng)期工作在系統(tǒng)工作電壓和間或承受各種過電壓，工頻下流過很小的泄漏電流，過電壓下殘壓應(yīng)小于被保護(hù)設(shè)備沖擊絕緣強(qiáng)度，它必須具有長(zhǎng)時(shí)間工頻穩(wěn)定性和過電壓下的熱穩(wěn)定性4防雷接地1)接地、接地電阻、接地裝置（1）接地與分類接地是指將地面上的金屬或電氣回路中的某一節(jié)點(diǎn)通過導(dǎo)體與大地保持等電位分類：工作接地：根據(jù)系統(tǒng)正常運(yùn)行要求設(shè)置（0.5~10Ω）保護(hù)接地：為保障人身安全而將電氣設(shè)備金屬外殼等接地，它在故障條件下才發(fā)揮作用（1~10Ω）防雷接地：用來將雷電流順利瀉入大地，以減小引起的過電壓（1~30Ω）二、電氣接地電氣接地1．概述電氣設(shè)備的某個(gè)部分與大地之間作良好的電氣聯(lián)接稱為接地。與大地土壤直接接觸的金屬導(dǎo)體或金屬導(dǎo)體組稱為接地體：聯(lián)接電氣設(shè)備應(yīng)接地部分與接地體的金屬導(dǎo)體稱為接地線；接地體和接地線統(tǒng)稱為接地裝置。電氣設(shè)備接地的目的主要是保護(hù)人身和設(shè)備的安全，所有電氣設(shè)備應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行可靠接地。

2．接地的分類按接地的作用分有保護(hù)接地和工作接地兩種。（1）為了保證人身安全，避免發(fā)生人體觸電事故，將電氣設(shè)備的金屬外殼與接地裝置聯(lián)接的方式稱為保護(hù)接地。當(dāng)人體觸及到外殼已帶電的電氣設(shè)備時(shí)，由于接地體的接觸電阻遠(yuǎn)小于人體電阻，絕大部分電流經(jīng)接地體進(jìn)入大地，只有很小部分流過人體，不致對(duì)人的生命造成危害。（2）為了保證電氣設(shè)備在正常和事故情況下可靠的工作而進(jìn)行的接地稱為工作接地，如中性點(diǎn)直接接地和間接接地以及零線的重復(fù)接地、防雷接地等都是工作接地。1．接地電阻接地的電氣設(shè)備通過接地裝置和大地之間的電阻稱為接地電阻，包含五個(gè)部分：（1）電氣設(shè)備和接地線的接觸電阻。（2）接地線本身的電阻。（3）接地體本身的電阻。（4）接地體和大地的接觸電阻。（5）大地的電阻。不同的電氣設(shè)備對(duì)接地電阻有不同的要求：（1）大接地短路電流系統(tǒng)R≤0.5Ω

（2）容量在100kVA以上的變壓器或發(fā)電機(jī)R≤4Ω

（3）閥型避雷器R≤5Ω

（4）低壓線路金屬桿、水泥桿及煙囪的接地R≤30Ω

準(zhǔn)確數(shù)字參照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求2．裝設(shè)接地裝置的要求（1）接地線一般用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼。（2）接地體用鍍鋅鋼管或角鋼。鋼管直徑為50mm，管壁厚不小于3.5mm，長(zhǎng)度2～3m。角鋼以50mm×50mm×5mm為宜。（3）接地體的頂端距地面0.5～0.8m，以避開凍土層，鋼管或角鋼的根數(shù)視接地體周圍的土壤電阻率而定，一般不少于兩根，每根的間距為3～5m

（4）接地體距建筑物的距離在1.5m以上，與獨(dú)立避雷針接地體的距離大于3m。（5）接地線與接地體的