電氣設備原理課件

電氣&電器電氣是以電能、電氣設備和電氣技術為手段來創(chuàng)造、維持與改善限定空間和環(huán)境的一門科學電器是實物詞,指有型器物

按工作電壓高低分高壓電器和低壓電器；

按動作方式分自動切換電器和非自動切換電器；

按執(zhí)行功能分觸點電器和無觸點電器。幾個問題電是怎么產(chǎn)生的？為什么要工業(yè)發(fā)電？電力是如何從電源輸送到用戶的？電力系統(tǒng)由什么組成？電力系統(tǒng)中會用到那些電氣設備？電的產(chǎn)生電的產(chǎn)生火電廠生產(chǎn)過程壩式水力發(fā)電廠生產(chǎn)過程電的產(chǎn)生電的產(chǎn)生風力發(fā)電原理示意圖工業(yè)發(fā)電創(chuàng)造剩余價值電力部門是企業(yè)企業(yè)的目的是追逐利益最大化服務社會、民生電力的傳輸電力傳輸?shù)谋匾噪娏ο到y(tǒng)的特點電力傳輸?shù)陌踩噪娏鬏數(shù)目煽啃噪娏ο到y(tǒng)的組成動力系統(tǒng)電力系統(tǒng)電力網(wǎng)開斷短路電流能力大，故又稱作高分斷能力熔斷器無色、無味、無毒、非燃燒性、亦不助燃的非金屬化合物額定電流熔斷器的額定電流與熔體的額定電流是兩個不同的值容易實現(xiàn)自動化和遙控(d)三相五柱式電壓互感器接線；導體和電器設備一般運行于

兩種工作狀態(tài)系統(tǒng)發(fā)生故障，會引起電流突然增加，短路電流比額定值要高出幾倍甚至幾十倍?？渴至χ苯雍祥l的操動機構由于導體溫度升得很高，電阻相比熱容會隨溫度而變，故不能作為常數(shù)對待。發(fā)電機與變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機—變壓器組，稱為單元接線。油既作滅弧介質(zhì)和動、靜觸頭的絕緣介質(zhì)，又作帶電導體對地(外殼)的絕緣介質(zhì)檢查220kV旁路210開關確已合好拉開220kV母聯(lián)202開關操作電源開關1拉開220kV母聯(lián)202開關操作電源開關2利用壓縮空氣作為能源產(chǎn)生推力，與液壓操動機構的工作原理相似檢查220kV旁路210-2刀閘確已合好合上220kV母聯(lián)202開關操作電源開關2當電離與去電離達到平衡時，電弧即進入穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。備選擇和繼電保護整定復雜利用電弧電流產(chǎn)生的磁場力，使電弧沿著某一截面高速旋轉它串聯(lián)在電路中，當電路中通過過負荷電流或短路電流時，利用其在熔體中產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，切斷電路，以達到保護電氣設備和電網(wǎng)的重要任務，同時，還可以限制事故的進一步發(fā)展，確保用戶安全供電。具有非常優(yōu)良的滅弧特性電氣設備一次設備：直接參與電能的生產(chǎn)及輸送生產(chǎn)及轉換電能的設備發(fā)電機、電動機、變壓器……接通、開斷電路的開關設備斷路器、隔離開關、熔斷器…………二次設備：對一次設備的運行狀況進行檢測、保護及控制1.1

電力開關的開斷及電弧現(xiàn)象

電弧現(xiàn)象電弧是一種自持氣體放電現(xiàn)象高壓電路觸頭分斷后，往往會產(chǎn)生電弧能量最終以熱量的形式散發(fā)出去弧隙溫度可高達上萬攝氏度電力開關必須具有熄滅電弧的裝置電弧現(xiàn)象電弧是一種等離子體，質(zhì)量極小很小的力就會使電弧的形狀發(fā)生改變可利用電弧的這個特點快速熄弧，

預防電弧的不利影響及破壞滅弧室內(nèi)氣體或液體的自然或強制流動電弧本身產(chǎn)生的電磁力都極易使電弧改變形狀電弧的產(chǎn)生與熄滅自由電子的產(chǎn)生自由電子的消失直流電弧及其熄滅交流電弧及其熄滅增強交流電弧熄滅常用的方法自由電子的產(chǎn)生自由電子從觸頭金屬表面逸出表面電離熱發(fā)射觸頭中間的氣體分離出自由電子碰撞電離熱電離自由電子的消失去電離過程帶電粒子的擴散帶電粒子由濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域移動帶電粒子的復合正離子和負離子或電子相遇，發(fā)生電荷的傳遞而互相中和，還原為分子電弧的穩(wěn)定燃燒

當電離與去電離達到平衡時，電弧即進入穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。電弧可看成是由陰極區(qū)、弧柱區(qū)及陽極區(qū)三部分組成，各部分的電位有很大的差別。-+陰極區(qū)弧柱陽極區(qū)電弧形成后的主要特征電弧溫度高?；≈行膮^(qū)溫度可達10000℃左右，電弧表面溫度也會達到3000～4000℃。電弧弧柱區(qū)電場強度低。一般僅為10～200V/cm。電弧電流密度大，電流密度可達10000A/m2。直流電弧的熄滅

用一電阻、電感串聯(lián)的等效電路來說明直流電弧的熄滅過程直流電弧的熄滅正常運行，電路中開關Ｓ在閉合狀態(tài)時開關S打開時，觸頭間產(chǎn)生電弧，電弧電流在弧隙電阻上形成電壓降，同時由于電流的突變，電感Ｌ上產(chǎn)生感應電壓當電弧穩(wěn)定燃燒時，電感Ｌ上的電壓＝０直流電弧開斷特性電路參數(shù)對于熄滅直流電弧的影響影響直流電弧熄滅的因素電源電壓電路電阻燃弧電壓電感Ｌ交流電弧的熄滅

在交流電路中，當開斷短路故障電流或正常負荷電流時，都會產(chǎn)生電弧。交流電弧電流的波形基本是正弦波，弧隙電壓為電弧電流與弧隙電阻的乘積，呈馬鞍形。交流電弧的熄滅交流電弧電流每半周期會自然過零一次。在電弧電流過零瞬間，弧隙立即呈現(xiàn)約為150~250V的起始介質(zhì)強度，這種現(xiàn)象稱為近陰極效應。交流電弧的熄滅強迫熄弧截流開斷過零熄弧交流電弧的熄滅過程弧隙介質(zhì)強度的恢復過程弧隙電壓的恢復過程弧隙介質(zhì)強度的恢復過程和弧隙電壓的恢復過程是同時進行的電弧熄滅的條件為：Utr(t)<Uｄ(t)

增強交流電弧熄滅常用的方法用液體或氣體吹弧采用多斷口滅弧快速拉長電弧將長電弧分成幾段短電弧用特殊金屬材料作觸頭1.2

高壓斷路器

高壓斷路器的作用

控制作用根據(jù)電網(wǎng)運行需要，用高壓斷路器把一部分電力設備或線路投入或退出運行。保護作用高壓斷路器還可以在電力線路或設備發(fā)生故障時將故障部分從電網(wǎng)快速切除，保證電網(wǎng)中的無故障部分正常運行。

結構簡單，造價低，性能亦能滿足要求，故獲得迅速發(fā)展交流電弧電流的波形基本是正弦波，弧隙電壓為電弧電流與弧隙電阻的乘積，呈馬鞍形。便于在工廠中裝配、運輸和安裝方便；檢查220kV母聯(lián)202開關運行正常額定電流是在標準溫度下測得的，環(huán)境溫度對其影響需要進行修正弧隙介質(zhì)強度的恢復過程和弧隙電壓的恢復過程是同時進行的檢查220kV旁路210開關分閘選線正確當電離與去電離達到平衡時，電弧即進入穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。按安裝方式可分為落地式、支持式及懸臂式開斷短路電流能力大，故又稱作高分斷能力熔斷器合上220kV旁路210-2刀閘操作電源拉開220kV旁路210-1刀閘一般用不銹鋼板制成，在合閘過程中波紋管在允許的彈性變形范圍內(nèi)沿軸向運動。拉開220kV母聯(lián)202開關操作電源開關2當電流減小時，熔化時間增大在某些情況下，還可以與斷路器、快分開關等設備配合使用，開斷負荷電流和短路電流。2電氣主接線的

基本形式對于雙母線上的電壓互感器，應有可靠的二次切換回路發(fā)電機與變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機—變壓器組，稱為單元接線。根據(jù)導體長期發(fā)熱允許溫度確定導體載流量（即導體長期允許通過電流）繼電保護及二次回路復雜當一次側電流從Ll流向L2時，二次側電流從K1流出經(jīng)過電流互感器二次負荷回到K2。對高壓斷路器的要求具有完善的滅弧裝置一般都設有專門的滅弧室具有快速的傳動機構高壓斷路器的種類按電流性質(zhì)可分為交流、直流兩大類按安裝地點可分為戶內(nèi)、戶外兩大類按安裝方式可分為落地式、支持式及懸臂式較常用的按滅弧介質(zhì)來劃分油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器、

六氟化硫斷路器油斷路器多油斷路器油既作滅弧介質(zhì)和動、靜觸頭的絕緣介質(zhì)，又作帶電導體對地(外殼)的絕緣介質(zhì)用油量很多，鋼材耗量大，體積龐大少油斷路器油只用來作為熄滅電弧和觸頭斷口間的絕緣介質(zhì)，不用做對地絕緣。壓縮空氣斷路器

以壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)和觸頭斷開后弧隙絕緣介質(zhì)，并兼作操動機構的能源。性能穩(wěn)定、開斷能力大、動作迅速、燃弧時間短、幾乎不受開斷電流的影響、觸頭燃損輕、檢修周期長、無火災危險、體積和重量較小。結構比較復雜，工藝要求高，有色金屬消耗量較大，需要一套壓縮空氣裝置(包括空氣壓縮機、貯氣簡、管道等)作為氣源，增加了投資、運行和維護工作量。斷路器產(chǎn)品型號高壓斷路器的基本結構電路通斷元件中間傳動機構絕緣支撐元件基座操動機構斷路器結構類型

少油斷路器剖視圖和三相外形布置高壓斷路器的技術參數(shù)對高壓斷路器的要求：在正常情況下開斷和關合電路。在電網(wǎng)發(fā)生故障時能將故障切除。盡可能縮短斷路器切除故障的時間，以減輕電力設備的損壞和提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。能配合自動重合閘進行多次關合和斷開。因此，在選擇斷路器時，通常希望通過簡單明了的技術參數(shù)就能夠了解斷路器具體性能。

額定電壓（Un）

額定電壓（線電壓）是斷路器可靠工作的標準電壓，斷路器應能保證在某一電壓等級的電氣系統(tǒng)中長期穩(wěn)定運行。額定電壓的高低決定了斷路器的絕緣水平及外形尺寸。電力系統(tǒng)中允許電壓有±5%的波動，

斷路器所能承受的電壓應高于額定電壓值額定電流（In）

額定電流是指斷路器在規(guī)定環(huán)境溫度和額定頻率下，允許長期通過的標準電流。其各部分不應超過最高允許溫度。額定電流的大小影響到斷路器導電部分及觸頭的尺寸及結構額定電流是在標準溫度下測得的，環(huán)境溫度對其影響需要進行修正額定開斷電流(Ibn)及斷流容量(Sbn)

額定開斷電流是指斷路器在額定電壓下能正常開斷的最大短路電流值（即觸頭剛分開瞬間通過斷路器的電流的有效值）?？捎迷搮?shù)表征斷路器的開斷能力額定開斷短路容量實際上僅是另一種表達方式。關合能力（Icn）

當斷路器合閘時，如果線路上存在故障，則在觸頭尚未接觸之前就會發(fā)生擊穿，形成電弧，其產(chǎn)生的不良影響甚至比在合閘狀態(tài)下流過極限電流更為嚴重。工程上常以額定關合電流表征斷路器的關合短路故障電流的能力，用關合開關時短路電流的第一個半波的峰值來衡量。額定短時耐受電流/額定熱穩(wěn)定電流(Ih)

額定短時耐受電流是表明斷路器承受短路電流熱效應的能力，是指斷路器在閉合狀態(tài)，一定時間t內(nèi)所能承受的最大短路電流。要求在時間t內(nèi)（取2秒，超過2秒可取4秒）流過此電流時，斷路器不超過允許溫度。額定短時耐受電流等于額定開斷電流值。額定峰值耐受電流/額定動穩(wěn)定電流

額定峰值耐受電流用來表征斷路器所能承受短路電流電動力作用的能力，即斷路器在閉合狀態(tài)時，允許通過的不妨礙其繼續(xù)正常工作的最大短路電流（峰值）。其大小取決于導電部分及支持絕緣部分的機械強度及觸頭的結構形式。額定峰值電流取短路發(fā)生后電流第一半波的峰值，等于其額定短路開斷電流交流分量有效值的倍。動作時間全開斷時間：是指處于合閘狀態(tài)的斷路器，從接到分閘命令到電弧完全熄滅所用的時間，可分為固有分閘時間燃弧時間。它說明了斷路器開斷速度的快慢。直接影響到故障的范圍及對設備的危害程度，甚至會影響到系統(tǒng)的傳輸容量及穩(wěn)定性。6斷路器SF6斷路器應用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)。使用低壓力的SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，在進行分閘操作時，利用高壓力的SF6氣體吹拂電弧使之熄滅。SF6氣體的性能具有優(yōu)良的絕緣性能無色、無味、無毒、非燃燒性、亦不助燃的非金屬化合物極易與電子結合形成負離子分子中不含碳化學性質(zhì)非常穩(wěn)定具有非常優(yōu)良的滅弧特性SF6氣體具有以下優(yōu)點使用安全可靠，無火災危險，不必擔心絕緣材料的老化和擊穿性損壞；便于在工廠中裝配、運輸和安裝方便；設備的操作、維護和檢修方便，只需監(jiān)視SF6氣體的壓力或密度，檢修周期長，載流部分及絕緣不受大氣條件的影響，減少了維護的工作量；適用的溫度和壓力范圍大；無噪聲和無線電干擾；絕緣、滅弧及冷卻特性好；有利于減小電氣設備的體積和重量。SF6氣體具有以下缺點SF6氣體在電弧作用下的分解物是有害的；SF6氣體的純度和雜質(zhì)是影響氣體絕緣和滅弧性能的重要指標；SF6氣體的絕緣性能受電場強度均勻程度的影響較大；SF6氣體屬于溫室氣體；某些雜質(zhì)對設備有不良影響。SF6氣體的管理氣體的電氣絕緣特性取決于氣體的純凈程度含水量壓力密度等SF6氣體本身是無毒的，但在電暈、火花、電弧的作用下，會產(chǎn)生有毒、腐蝕性氣體及固體分解物SF6斷路器的滅弧方式雙壓式滅弧單壓式滅弧自能式滅弧旋弧式滅弧雙壓式滅弧雙壓式滅弧方式具有低壓、高壓兩個氣壓系統(tǒng)，在高壓室與低壓室之間連有壓氣泵和管道，自動監(jiān)視，當氣體壓力達到一定限度時，壓氣泵起動，把低壓室氣體打到高壓室。在開斷時，動、靜觸頭間產(chǎn)生電弧后，吹氣閥打開，高壓室中的六氟化硫氣體流向低壓室，在滅弧室形成一股氣流，對電弧產(chǎn)生吹拂作用，使之熄滅。分斷完畢，吹氣閥自動關閉，停止吹氣。雙壓氣式的六氟化硫斷路器的結構比較復雜，早期應用較多，目前很少采用這種結構。單壓式滅弧只有一個氣壓系統(tǒng)依靠分閘時氣缸與活塞的相對運動結構簡單，造價低，性能亦能滿足要求，故獲得迅速發(fā)展自能式滅弧是指在開斷短路電流時，依靠短路電流電弧自身的能量加熱SF6氣體，產(chǎn)生高氣壓，并利用滅弧室的機械結構引導氣流，對電弧產(chǎn)生吹拂作用。優(yōu)點：開斷能力強，不易產(chǎn)生截流現(xiàn)象，操動機構所需功率小，操作可靠，機械壽命長，固有分閘時間短，可以制造成斷口少、單斷口電壓等級很高的斷路器。缺點：在開斷小電感電流和小電容電流時，電弧自身的能量不足以產(chǎn)生滅弧所需要的高氣壓，這時可以依靠機械輔助壓氣裝置建立氣壓。旋弧式滅弧利用電弧電流產(chǎn)生的磁場力，使電弧沿著某一截面高速旋轉磁場力與電流的大小成正比，電流大則磁場力也加大，仍能使電弧迅速熄滅旋弧滅弧室有以下特點利用電流通過磁吹線圈產(chǎn)生的磁場力直接驅(qū)動電弧高速旋轉，滅弧能力強，大電流時容易開斷，小電流時也不產(chǎn)生截流現(xiàn)象滅弧室結構簡單，操作功需求小，使操作機構大大簡化，機械可靠性高，成本低電弧局限在圓筒或在線圈上高速運動，電極燒損均勻，電壽命長真空斷路器真空斷路器

以真空作為滅弧和絕緣介質(zhì)真空的絕緣強度比變壓器油及三大氣壓下的SF6或空氣等絕緣強度高得多。真空滅弧室的絕緣性能好，觸頭開距小，要求操動機構提供的能量也??；電弧電壓低，電弧能量小，開斷時觸頭表面燒損輕微真空斷路器的機械壽命和電氣壽命都很高真空斷路器

落地式懸掛式綜合式支架式真空滅弧室真空滅弧室的基本結構陶瓷外殼靜觸頭動觸頭電弧屏蔽罩波紋管外殼真空滅弧室的外殼作滅弧室的固定件，并兼有絕緣作用，大多采用如下材料制成：玻璃氧化鋁陶瓷微晶玻璃（又稱玻璃陶瓷）陶瓷滅弧室

玻璃滅弧室

屏蔽罩防止因燃弧產(chǎn)生的金屬蒸汽附著在絕緣外殼的內(nèi)壁而使絕緣強度降低是金屬蒸汽的有效凝聚面，有利于電流過零后弧隙介質(zhì)強度的提高，具有提高滅弧室的開斷性能，防止降低內(nèi)表面絕緣性能的作用屏蔽罩的存在會影響動、靜觸頭間的電場分布，因此，如果屏蔽罩設計得當將有利于觸頭間絕緣強度的提高波紋管一般用不銹鋼板制成，在合閘過程中波紋管在允許的彈性變形范圍內(nèi)沿軸向運動。波紋管能在動觸頭往復運動時保證真空滅弧室外殼的完全密封從機械上講，它是真空滅弧室中最薄弱的元件波紋管不能做得很長真空滅弧室真空電弧不管觸頭表面如何平整，微觀上看總是凹凸不平的兩觸頭接觸時只有少數(shù)表面突起部分接觸，通過電流當開斷電流時，觸頭分開，電流集中在愈來愈少的少數(shù)接觸點上，損耗增加，接觸點溫度急劇升高，出現(xiàn)熔化，產(chǎn)生金屬蒸氣維持真空電弧的是金屬蒸氣而不是氣體分子真空電弧陰極斑點痕跡真空開關的觸頭圓盤形觸頭橫向磁場觸頭螺旋槽觸頭杯狀觸頭縱向磁場觸頭螺旋槽觸頭

杯狀觸頭

縱向磁場觸頭

觸頭材料采用純金屬良導電材料（如銅等）作觸頭材料，分斷大電流能力強，并有較好的耐電壓性能，截流水平也低，但其抗熔焊性能和耐弧性能不好，難以單獨在真空斷路器中使用早期的真空開關的觸頭幾乎都采用鎢和鉬等耐弧的難熔金屬，以獲得良好的耐壓強度和抗熔焊性隨著合金材料技術研究的不斷進步，出現(xiàn)了多種比較理想的合金觸頭材料真空斷路器的特點熄弧時間短，弧壓低，電弧能量小，觸頭損耗小，開斷次數(shù)多。開斷能力強，開斷后斷口間介質(zhì)恢復速度快，介質(zhì)不需要更換。觸頭開距小，所需的操作功率小，動作快，操作機構可以簡化，壽命延長，一般可達20年左右不需檢修。動導桿的慣性小，適用于頻繁操作場合。開關操作時動作噪音小，適用于城區(qū)使用。真空斷路器的特點觸頭部分為完全密封結構，不會因潮氣、灰塵、有害氣體等影響而降低其性能，工作可靠，通斷性能穩(wěn)定。滅弧室作為獨立的元件，安裝調(diào)試簡單方便。在真空斷路器的使用年限內(nèi)，觸頭部分不需要維修、檢查。即使維修檢查，所需時間也很短。在密封的容器中熄弧，電弧和熾熱氣體不外露。具有多次重合閘功能，適合配電網(wǎng)中應用要求。斷路器的操動機構合閘彈簧分閘彈簧電動機儲能指示分閘指示合閘指示斷路器的操動機構作用：按照規(guī)定的操作順序操動斷路器實現(xiàn)分、合閘操作，并分別保持在相應的分、合閘位置分類：彈簧機構液壓機構氣動機構手動操動機構靠手力直接合閘的操動機構斷路器的合閘速度與操作人員的情況有很大關系只能裝置在電壓較低、短路電流很小的場所中，尤其是直流電源不易解決的場所優(yōu)點：結構簡單，不要求配備復雜的輔助設備及操作電源缺點：不能自動重合閘，只能就地操作，不夠安全彈簧操動機構利用彈簧儲能為動力操動斷路器的動作彈簧儲能通常由電動機通過減速裝置進行優(yōu)點：不需要大功率的直流電源；要求電動機的功率?。◣装偻叩綆浊撸?；交直流兩用；適宜于交流操作缺點：結構比較復雜；零件數(shù)量多；加工要求高；隨著機構操作功的增大，重量顯著增加液壓操動機構利用液壓油作為動力傳遞介質(zhì)操動方式有兩種：直接驅(qū)動式和儲能式直接驅(qū)動式液壓操動機構由電動機與油泵產(chǎn)生的高壓力油，直接推動活塞，用來操作速度不高、操作功率不大的隔離開關儲能式液壓操動機構一般是利用氮氣壓縮儲能、利用液體傳遞壓力，操動斷路器分、合閘，并靠液壓使斷路器可靠地保持在分、合閘位置液壓操動機構的優(yōu)點體積小，操作力大，需要控制的能量小負載特性配合好，操作平穩(wěn)噪聲小油具有潤滑保護作用速度易調(diào)變；容易實現(xiàn)自動控制與各種保護液壓操動機構的缺點結構比較復雜；零部件加工精度要求高，如果制造或裝配不良，容易滲漏油等；油系統(tǒng)的工作壓力高，運行維修技術的要求也高；速度特性易受環(huán)境溫度的影響。氣動操動機構利用壓縮空氣作為能源產(chǎn)生推力，與液壓操動機構的工作原理相似還有一些氣動操動機構的動作原理與電磁操動機構有些類似，只是利用壓縮空氣的推力代替了電磁操動機構中的電磁力氣動操動機構的特點優(yōu)點：不需要大功率的直流電源，也不需要敷設大截面的控制電纜，適用于交流操作的變電所。氣動操動機構具有獨立的貯氣罐。罐內(nèi)的壓縮空氣能供氣動操動機構多次操作。壓縮空氣的質(zhì)量對操動機構工作的可靠性有重要的影響。缺點：操作時聲響大，零部件的加工精度要求比電磁操動機構高，還需要配備空氣壓縮裝置。1.3隔離開關隔離開關的主要作用在無電流電路上分斷電路，形成明顯的斷口用以分、合小電流線路用以轉換線路，改變電氣系統(tǒng)的接線方式隔離開關的接地開關刀閘可代替接地線，保證搶修工作安全某些場合下，快速分斷的快分隔離開關與接地器配合，可作為斷路器使用隔離開關的種類及結構按產(chǎn)品組裝極數(shù)單根式和三極式按每極絕緣支柱數(shù)目單柱式、雙柱式、三柱式按裝設地點戶內(nèi)式和戶外式。V字形隔離開關剪刀形隔離開關隔離開關的典型結構絕緣部分導電部分支持底座

或框架操動機構和

傳動機構1.4其它開關電器高壓熔斷器

它串聯(lián)在電路中，當電路中通過過負荷電流或短路電流時，利用其在熔體中產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，切斷電路，以達到保護電氣設備和電網(wǎng)的重要任務，同時，還可以限制事故的進一步發(fā)展，確保用戶安全供電。熔體熔斷時會出現(xiàn)電弧必須采取一定的措施進行熄弧，直到電弧熄滅后，電路才算完全開斷。高壓熔斷器基本結構

熔體絕緣外殼觸頭帽撞擊器熔斷器的工作性能時間—電流特性表示熔絲熔斷時間與通過電流間關系的曲線流過熔體的電流越大，熔化時間越短；當電流減小時，熔化時間增大熔絲的最小熔化電流i0

熔斷器的工作性能額定電流熔斷器的額定電流與熔體的額定電流是兩個不同的值各種熔體對應于不同電流值的熔斷時間，都制定有一定的標準，必須滿足標準規(guī)定熔斷時間與燃弧時間熔斷器的種類按電壓高壓和低壓按裝設地點戶內(nèi)式和戶外式按結構螺旋式、插片式和管式按是否有限流作用限流式和非限流式非限流式熔斷器

非限流熔斷器采取電流過零時開斷，這類熔斷器的熔體一般較短，從滅弧的角度考慮，要求將最初建立的短電弧盡快拉長。即使如此，拉長的電弧電壓與系統(tǒng)電壓相比還是低得多，因此，必須采取吹弧的措施，將電弧以向外噴射的方式來拉長電弧，進行電弧的熄滅。這樣還可防止電流過零電弧熄滅后重燃。噴射式熔斷器基座上、下靜觸頭瓷絕緣子引線接頭載熔體熔管上、下動觸頭釋壓帽扭力彈簧噴射式熔斷器的開斷能力噴射式熔斷器的開斷能力與熔管內(nèi)徑大小有關，內(nèi)徑越大，開斷能力越強目前普遍采用逐級排氣結構的熔管

正常工作時，當熔絲張緊后，使熔絲管上下的活動關節(jié)鎖緊，熔絲熔斷后，熔絲管下回轉跌落，形成明顯可見的隔離間隙。限流式熔斷器有顯著的限流效應，在短路電流還未到達最大值前，電流即被截斷開斷短路電流能力大，故又稱作高分斷能力熔斷器目前最常用的是石英砂限流式熔斷器熔體采用螺旋狀繞制，其長度遠遠超過熔管長度開斷小故障電流時，常利用冶金效應使熔體熔斷接地開關接地開關的作用是將電氣設備人為接地具有一定的關合能力以保護開關設備內(nèi)其它電氣設備不受損壞停電檢修時，為保證人身設備安全，經(jīng)常利用接地開關進行安全接地。在某些情況下，還可以與斷路器、快分開關等設備配合使用，開斷負荷電流和短路電流。合閘時利用彈簧蓄能分閘通過手動操作操動機構完成負荷開關負荷開關主要用來接通和斷開正常負荷電流帶有熱脫扣器的負荷開關還具有過載保護功能裝有滅弧裝置，有一定的滅弧能力，但不能開斷短路電流結構較斷路器簡單，價格也相對低廉負荷開關的分類固體產(chǎn)氣式負荷開關油浸式負荷開關壓氣式負荷開關真空負荷開關1.5互感器互感器的主要作用將一次回路中的高電壓、大電流變換為二次回路中標準的低電壓和小電流使二次接線簡單、經(jīng)濟，適于標準化組屏使二次設備與高壓一次系統(tǒng)電氣隔離可以在不影響原繞組所在系統(tǒng)的運行的前提下，取得零序電流、零序電壓分量供保護裝置使用，反應接地故障電流互感器電流互感器一次繞組串聯(lián)在回路里，二次繞組經(jīng)某些負荷而閉合，二次電流與一次電流成正比。二次繞組的負載是測量儀表和繼電器等的電流線圈，阻抗很小，相當于短路運行。一次繞組串聯(lián)于一次系統(tǒng)的電路中，且匝數(shù)很少，阻抗小，二次繞組的阻抗很小，其歸算于一次的阻抗遠小于電網(wǎng)負載阻抗，對一次負載電流的影響可忽略不計，因此一次電流只取決于電路負載，不因電流互感器二次負載的變化而變化。電流互感器的分類按用途測量用和保護用電流互感器按安裝類型戶外式和戶內(nèi)式按安裝方式貫穿式、裝入式和支持式電流互感器的分類按一次繞組形式單匝式和多匝式按照絕緣干式、澆注式、油浸式和SF6氣體絕緣式等按照電流變換原理電磁式和光電式電磁式電流互感器的工作原理

目前電力系統(tǒng)中廣泛應用的是電磁式

電流互感器，主要由鐵芯、一次繞組、二次繞組、絕緣材料及其它附件組成，其工作原理和變壓器相似。電磁式電流互感器等值電路電磁式電流互感器相量圖電流互感器的工作特點一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少；因此一次繞組中的電流完全取決與被測電路的負荷電流，而與二次電流大小無關。電流互感器二次繞組所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路的狀態(tài)下運行。電流互感器二次側不能開路。為此，在電流互感器的二次回路中不允許裝設熔斷器。

二次繞組開路時參數(shù)曲線電流互感器的誤差一次電流對誤差的影響增大一次磁勢F1＝I1N1是減小電流互感器電流誤差和相位差的最有效的方法但一次電流是不可控的，只能考慮增加一次繞組的匝數(shù)匝數(shù)的增加使銅的消耗量增加從經(jīng)濟上來考慮，一次繞組盡可能采用比較少的匝數(shù)，而盡量其它方法來減小誤差。二次電流對誤差的影響

二次負荷和一次電流值保持不變時，

減小二次電流就使二次電勢也減小，磁通密度B也相應地減小。為了保持磁通密度有較小的值就必須使勵磁磁勢減小。因而，隨著二次電流的減小，電流互感器的電流誤差和相位誤差也減小，反之，二次電流增大時誤差也增大。電流頻率的影響隨著交流電流頻率的增大，鐵芯的磁通密度B是減小的，而勵磁磁勢是隨著磁通密度的減小而減小的，因而電流互感器的電流誤差和相位差也相應減小。這時相位差可得到負值。當頻率超過1000Hz時，電流互感器的鐵芯溫度會由于鐵芯中的有功損耗而達到很高的數(shù)值。二次（外部）負荷的影響

電流誤差和相位差是隨著二次負荷Z2L的增大而增大的，即使電流互感器的準確度降低了。二次負荷功率因數(shù)的影響

當二次負荷不變時，二次負荷功率因

數(shù)的增大使角α減小。此時電流誤差將減小，而相位差將增大。當減小很多時，相位差甚至能夠得到負值。電流互感器的準確級和誤差標準準確級表示在規(guī)定的二次負荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時電流互感器的最大誤差。測量用電流互感器的要求是在正常工作范圍內(nèi)有較高的準確度。保護級電流互感器主要是在系統(tǒng)短路時工作，在額定一次電流范圍內(nèi)的準確度要求不如測量級高，但對可能出現(xiàn)的短路電流范圍內(nèi)，則要求互感器保證必要的準確度。電流互感器準確級和誤差極值10%誤差曲線電流互感器的基本參數(shù)和特性額定電壓額定一次電流額定二次電流電流互感器的額定容量同極性端

當一次側電流從Ll流向L2時，二次側電流從K1流出經(jīng)過電流互感器二次負荷回到K2。對此，我們稱L1和K1，L2和K2分別是同極性端，用“*”或“?”表示。同極性端在任一瞬間對繞組的另一端同時為高電位或低電位。電流互感器的接線方式(a)單相式接線；(b)不完全星形接線；電流互感器的接線方式(c)完全星形接線；(d)零序接線；電流互感器的接線方式(e)三角形接線電流互感器的配置為了滿足測量和保護裝置的需要，在發(fā)電機、變壓器、出線、母線分段及母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設有電流互感器。對于保護用電流互感器應盡量消除主保護裝置的保護死區(qū)。為了減輕內(nèi)部故障對發(fā)電機的損傷，用于自動調(diào)整勵磁裝置的電流互感器應布置在發(fā)電機定子繞組的出線側。電壓互感器電壓互感器的分類

單相式和三相式戶內(nèi)式和戶外式雙繞組和三繞組干式、澆注式、油浸式和瓷絕緣電磁式、電容式、光學兩臺110kV串接成220kV電壓互感器1—一次繞組2—平衡繞組3—鐵心4—連耦繞組5—二次繞組電磁式電壓互感器電磁式電壓互感器就是一臺小容量的降壓變壓器，一次繞組匝數(shù)很多，而二次繞組匝數(shù)較少。一次繞組并接于一次系統(tǒng)，二次側各儀表并聯(lián)。二次繞組所接負荷均為高阻抗的電壓表及電壓繼電器，故正常運行時二次繞組接近于空載狀態(tài)（開路）。電磁式電壓互感器工作原理電磁式電壓互感器相量圖電磁式電壓互感器的誤差對誤差有影響的因素互感器的結構運行工況一次電壓二次負荷功率因數(shù)電壓互感器準確等級和誤差極值1油壓計

2膨脹膜

3電容單元

4絕緣油

5瓷絕緣子

6密封件

7外殼

8低壓端子箱/中性(N)和高頻(HF)端子

9串聯(lián)電感

10中壓互感器

11鐵磁諧振效應陰尼電路

注釋

耦合電容只包括1至6項。它安裝在鋼基座上。HF和N型位于基座之下。電容式電壓互感器電壓互感器配置的配置母線線路發(fā)電機變壓器電壓互感器的接線電壓互感器的接線方式應滿足測量儀表、遠動裝置、繼電保護和自動裝置檢測回路的具體要求應裝設短路保護應有一個可靠的接地點應有防止從二次回路向一次回路反饋電壓的措施對于雙母線上的電壓互感器，應有可靠的二次切換回路電壓互感器的接線

(a)單接線；電壓互感器的接線

(b)不完全星形接線；(c)三相三柱式電壓互感器接線；電壓互感器的接線

(d)三相五柱式電壓互感器接線；(e)三臺單相電壓互感器接線；

1.6

SF6全封閉組合電器

SF6全封閉組合電器SF6全封閉組合電器（GasInsulatedSwitchgear，簡稱GIS），是一種以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，以優(yōu)質(zhì)環(huán)氧樹脂絕緣子作支撐的封閉式成套高壓電器。它已超越了一般斷路器的概念，而是把斷路器、母線隔離開關、線路隔離開關、接地開關、三相母線、電流互感器、電壓互感器、母線避雷器、電纜頭、絕緣套管等做成標準元件裝在充滿SF6氣體的封閉的金屬外殼內(nèi)，并保持一定壓力。各標準元件可制成不同連接型式的標準獨立結構，再輔以一些過渡元件（加彎頭、三通、伸縮節(jié)等），便可適應不同形式主接線的要求，組成成套配電裝置。SF6全封閉式組合電器的優(yōu)點節(jié)省占用面積和空間運行安全可靠不產(chǎn)生噪音和無線電干擾安裝工期短維護工作量小、檢修周期長SF6全封閉式組合電器的缺點對材料性能、加工精度與裝配工藝的要求高，工件上任何毛刺、鐵屑、纖維都會造成電場不均勻，使SF6氣體抗電強度下降金屬材料消耗大，造價昂貴故障損失嚴重檢修措施要求嚴密，防止SF6氣體中的殘余有毒物質(zhì)對檢修人員造成傷害第2章

電氣主接線及特點

對電氣主接線的基本要求保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量主接線應力求簡單、明了，運行靈活，操作方便，保證維護及檢修時的安全、方便一次投資及年運行費低滿足擴建的要求2.2電氣主接線的

基本形式主接線形式主接線形式包括電壓等級、各電壓等級的進出線及其聯(lián)絡關系。通過主接線可明確各主要一次設備（如發(fā)電機、變壓器、開關設備等）的聯(lián)絡關系?？衫瞄_關設備對故障進行隔離或改變運行方式。當進出線的數(shù)量較多時，為了便于電能的匯集與分配，常設置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰，運行方便主接線的基本形式有母線的接線形式單母線及單母線分段接線雙母線及雙母線分段接線旁路母線接線一個半斷路器接線無母線的接線形式橋形接線角形接線單元接線單母線接線優(yōu)點：簡單明顯，采用設備少，操作簡便，便于擴建，造價低，投資小缺點供電可靠性低，靈活性較差單母線分段接線優(yōu)點：既具有單母線接線簡單明顯、方便經(jīng)濟的優(yōu)點，又在一定程度上提高了供電可靠性缺點 當一段母線隔離開關發(fā)生故障或檢修時，該段母線上的所有回路都要長時間停電。雙母線接線每一回路都通過一臺斷路器和兩組隔離開關（也有采用兩臺斷路器和兩組隔離開關）連接到兩組母線上?？梢砸砸粭l母線作為工作母線，另一條母線作為備用母線，母線聯(lián)絡斷路器斷開，相當于單母線運行，檢修或故障時可將電源和出線倒到備用母線上；兩條母線也可同時工作，通過母線聯(lián)絡斷路器并聯(lián)運行，電源和出線平均地分配在兩組母線上，相當于單母線分段方式運行。雙母線接線的優(yōu)點檢修母線時不致供電中斷；母線發(fā)生故障后，能迅速將電源和負荷倒至另一條母線，恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關時，只影響該回路的供電；檢修某一線路斷路器時，可用母線聯(lián)絡斷路器臨時代替線路斷路器，減小對用戶的影響；各電源和回路的負荷可任意分配到某一組母線上，可靈活調(diào)度以適應系統(tǒng)各種運行方式和潮流變化；便于向母線左右任意一個方向順延擴建。雙母線分段接線旁路母線接線

一個半斷路器接線優(yōu)點：運行高度靈活。正常運行時，兩組母線和所有斷路器都投入工作，從而形成多環(huán)路供電方式；工作可靠性高缺點：為所用設備較多，投資較大，繼電保護及二次回路復雜橋形接線內(nèi)橋式 橋連斷路器設置在靠近變壓器側外橋式 橋連斷路器設置在靠近線路側角形接線優(yōu)點：所用斷路器數(shù)等于回路數(shù)，比較經(jīng)濟可靠性和靈活性高容易實現(xiàn)自動化和遙控缺點：當檢修需開環(huán)運行時，如恰發(fā)生故障，可靠性較差備選擇和繼電保護整定復雜單元接線發(fā)電機與變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機—變壓器組，稱為單元接線。幾個元件直接單獨連接，沒有橫向的聯(lián)系，是最簡單的接線。220kV仿黨線201開關由運行轉為檢修，220kV旁路210開關帶仿黨線201開關運行220kV仿黨線201開關由運行轉為檢修，220kV旁路210開關帶仿黨線201開關運行

檢查220kV旁路210開關在Ⅰ母線熱備用檢查220kV母聯(lián)202開關運行正常投入220kV母差保護屏手動互聯(lián)壓板拉開220kV母聯(lián)202開關操作電源開關1拉開220kV母聯(lián)202開關操作電源開關2合上220kV旁路210-2刀閘操作電源合上220kV旁路210-2刀閘檢查220kV旁路210-2刀閘確已合好拉開220kV旁路210-2刀閘操作電源合上220kV旁路210-1刀閘操作電源拉開220kV旁路210-1刀閘檢查220kV旁路210-1刀閘確已拉開拉開220kV旁路210-1刀閘操作電源停用220kV母差保護手動互聯(lián)壓板合上220kV母聯(lián)202開關操作電源開關1合上220kV母聯(lián)202開關操作電源開關2檢查220kV旁路210開關保護投入正確將220kV旁路210開關失靈及后備保護定值帶仿黨線201開關保護定值220kV仿黨線201開關由運行轉為檢修，220kV旁路210開關帶仿黨線201開關運行

將220kV旁路210開關高頻距離保護定值帶仿黨線201開關保護定值核對220kV旁路210開關失靈及后備保護定值為帶仿黨線201開關保護定值核對220kV旁路210開關高頻距離保護屏定值為帶仿黨線201開關保護定值停用220kV旁路保護屏合閘出口壓板將220kV旁路保護屏重合閘方式開關切至停用位置投入220kV旁路保護屏勾通三跳壓板選擇220kV旁路210開關合閘檢查220kV旁路210開關合閘選線正確合上220kV旁路210開關檢查220kV旁路母線充電良好檢查220kV旁路210開關確已合好選擇220kV旁路210開關分閘檢查220kV旁路210開關分閘選線正確拉開220kV旁路210開關檢查表計指示正確檢查220kV旁路210開關確已拉開合上220kV仿黨線201-4刀閘操作電源220kV仿黨線201開關由運行轉為檢修，220kV旁路210開關帶仿黨線201開關運行

檢查220kV旁路210開關在Ⅰ母線熱備用檢查220kV母聯(lián)202開關運行正常投入220kV母差保護屏手動互聯(lián)壓板拉開220kV母聯(lián)202開關操作電源開關1拉開220kV母聯(lián)202開關操作電源開關2合上220kV旁路210-2刀閘操作電源合上220kV旁路210-2刀閘檢查220kV旁路210-2刀閘確已合好拉開220kV旁路210-2刀閘操作電源合上220kV旁路210-1刀閘操作電源拉開220kV旁路210-1刀閘檢查220kV旁路210-1刀閘確已拉開拉開220kV旁路210-1刀閘操作電源停用220kV母差保護手動互聯(lián)壓板合上220kV母聯(lián)202開關操作電源開關1合上220kV母聯(lián)202開關操作電源開關2檢查220kV旁路210開關保護投入正確將220kV旁路210開關失靈及后備保護定值帶仿黨線201開關保護定值220kV仿黨線201開關由運行轉為檢修，220kV旁路210開關帶仿黨線201開關運行

檢查220kV旁路210開關在Ⅰ母線熱備用檢查220kV母聯(lián)202開關運行正常投入220kV母差保護屏手動互聯(lián)壓板拉開220kV母聯(lián)202開關操作電源開關1拉開220kV母聯(lián)202開關操作電源開關2合上220kV旁路210-2刀閘操作電源合上220kV旁路210-2刀閘檢查220kV旁路210-2刀閘確已合好拉開220kV旁路210-2刀閘操作電源合上220kV旁路210-1刀閘操作電源拉開220kV旁路210-1刀閘檢查220kV旁路210-1刀閘確已拉開拉開220kV旁路210-1刀閘操作電源停用220kV母差保護手動互聯(lián)壓板合上220kV母聯(lián)202開關操作電源開關1合上220kV母聯(lián)202開關操作電源開關2檢查220kV旁路210開關保護投入正確將220kV旁路210開關失靈及后備保護定值帶仿黨線201開關保護定值220kV仿黨線201開關由運行轉為檢修，220kV旁路210開關帶仿黨線201開關運行

檢查220kV旁路210開關在Ⅰ母線熱備用檢查220kV母聯(lián)202開關運行正常投入220kV母差保護屏手動互聯(lián)壓板拉開220kV母聯(lián)202開關操作電源開關1拉開220kV母聯(lián)202開關操作電源開關2合上220kV旁路210-2刀閘操作電源合上220kV旁路210-2刀閘檢查220kV旁路210-2刀閘確已合好拉開220kV旁路210-2刀閘操作電源合上220kV旁路210-1刀閘操作電源拉開220kV旁路210-1刀閘檢查220kV旁路210-1刀閘確已拉開拉開220kV旁路210-1刀閘操作電源停用220kV母差保護手動互聯(lián)壓板合上220kV母聯(lián)202開關操作電源開關1合上220kV母聯(lián)202開關操作電源開關2檢查220kV旁路210開關保護投入正確將220kV旁路210開關失靈及后備保護定值帶仿黨線201開關保護定值第3章

電器設備選擇導體和電器設備一般運行于

兩種工作狀態(tài)正常工作狀態(tài)電壓和電流都不超過額定值，導體和電器設備能夠長期安全經(jīng)濟地運行。短路工作狀態(tài)系統(tǒng)發(fā)生故障，會引起電流突然增加，短路電流比額定值要高出幾倍甚至幾十倍。在故障尚未切除的短期內(nèi)，導體或電器要承受短時發(fā)熱和電動力的作用。正常工作狀態(tài)會產(chǎn)生各種損耗，導體通過工作電流，其本身電阻產(chǎn)生的損耗；絕緣材料中出現(xiàn)的介質(zhì)損耗；導體周圍的金屬部件，在電磁場作用下引起的渦流和磁滯損耗。這些損耗變成熱能使導體的溫度升高，致使材料的物理和化學性能變壞。短路工作狀態(tài)因為短路電流很大，發(fā)熱量也會很大。而且這些熱量在極短時間內(nèi)發(fā)出，不容易散出，造成導體溫度的迅速升高。導體還會受到較大電動力的作用，如果電動力超過允許值，將使導體變形或損壞。發(fā)熱對電器產(chǎn)生各種不良影響機械強度下降接觸電阻增加絕緣性能降低最高允許溫度為保證導體可靠工作，發(fā)熱溫度不得超過一定的數(shù)值，稱為最高允許溫度。正常最高工作溫度不應超過70℃計及太陽輻射（日照）的影響時，鋼芯鋁絞線及管形導體，可按不超過80℃來考慮若導體接觸面處有鍍（搪）錫的可靠覆蓋層時，可提高到85℃短時最高允許溫度可高于正常最高允許溫度，對硬鋁及鋁錳合金可取200℃，硬銅可取300℃3.2導體的發(fā)熱發(fā)熱導體電阻損耗的熱量QR太陽照射的熱量Qs

熱量的傳遞過程對流自然對流換熱強迫對流換熱輻射傳導導體的