电气工程设备介绍.doc

变压器变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。基本组成变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈工作原理变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。主要分类1、按相数分：1）单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。2）三相变压器：用于三相系统的升、降电压。2、按冷却方式分：1）干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却，多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器。2）油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。3、按用途分：1）电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。2）仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。3）试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。4）特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。4、按绕组形式分：1）双绕组变压器：用于连接电力系统 中的两个电压等级。2）三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。3）自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。5、按铁芯形式分：1）芯式变压器：用于高压的电力变压器。2）非晶合金变压器：非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料，空载电流下降约80%，是节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低地方。3）壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。油浸式变压器油浸式变压器，又称油浸式试验变压器。配电变压器为工矿企业与民用建筑供配电系统中的重要设备之一，它将10（6）kV或35kV网络电压降至用户使用的230/400V 母线电压。此类产品适用于交流50（60）Hz，三相最大额定容量2500kVA（单相最大额定容量833kVA，一般不推荐使用单相变压器），可在户内（外）使用，容量在315kVA 及以下时可安装在杆上，环境温度不高于40，不低于-25，最高日平均温度30，最高年平均温度20，相对湿度不超过90%（环境温度25），海拔高度不超过1000m。若与上述使用条件不符时，应按GB6450-86的有关规定，作适当的定额调整。性能特点a、油浸式变压器低压绕组除小容量采用铜导线以外，一般都采用铜箔绕抽的圆筒式结构；高压绕组采用多层圆筒式结构，使之绕组的安匝分布平衡，漏磁小，机械强度高，抗短路能力强。b、铁心和绕组各自采用了紧固措施，器身高、低压引线等紧固部分都带自锁防松螺母，采用了不吊心结构，能承受运输的颠震。c、线圈和铁心采用真空干燥，变压器油采用真空滤油和注油的工艺，使变压器内部的潮气降至最低。d、油箱采用波纹片，它具有呼吸功能来补偿因温度变化而引起油的体积变化，所以该产品没有储油柜，显然降低了变压器的高度。e、由于波纹片取代了储油柜，使变压器油与外界隔离，这样就有效地防止了氧气、水份的进入而导致绝缘性能的下降。f、根据以上五点性能，保证了油浸式变压器在正常运行内不需要换油，大大降低了变压器的维护成本，同时延长了变压器的使用寿命。干式变压器干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑 、机场，码头CNC机械设备等场所，简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。结构类型构造性能固体绝缘包封绕组不包封绕组绕组： 两个绕组中，电压较高的是高压绕组，较低的是低压绕组从高 、低压绕组的相对位置看，高压可分为同心式 、交迭式同心式绕组简单，制造方便，均采用这种结构方式。交迭式，主要用于特种变压器。形式开启式：是一种常用的形式，其器身与大气直接接触，适应于比较干燥而洁净的室内，（环境温度20度时，相对湿度不应超过85%），一般有空气自冷和风冷两种冷却方式。封闭式：器身处在封闭的外壳内，与大气不直接接触（由于密封、散热条件差，主要用于矿用，属于防爆型）。浇注式：用环氧树脂或其它树脂浇注作为主绝缘，它结构简单、体积小，适用于较小容量的变压器。技术参数1、使用频率：50 / 60HZ ；2、空载电流： 4 % ；3、耐压强度：2000V / min无击穿；测试仪器：YZ1802 耐压试 验仪（20mA) ；4、绝缘等级：F级（特殊等级可定制）；5、绝缘电阻：2M欧姆测试仪器：ZC25B 一4 型兆欧表0时为欠补偿,V0时为过补偿。从发挥消弧线圈的作用上来看，脱谐度的绝对值越小越好，最好是处于全补偿状态，即调至谐振点上。但是在电网正常运行时，小脱谐度的消弧线圈将产生各种谐振过电压。如煤矿6KV电网，当消弧线圈处于全补偿状态时，电网正常稳态运行情况下其中性点位移电压是未补偿电网的1025倍，这就是通常所说的串联谐振过电压。除此之外，电网的各种操作（如大电机的投入，断路器的非同期合闸等）都可能产生危险的过电压，所以电网正常运行时，或发生单相接地故障以外的其它故障时，小脱谐度的消弧线圈给电网带来的不是安全因素而是危害。综上所述，当电网未发生单相接地故障时，希望消弧线圈运行在远离谐振点。运行在完全状态下的消弧线圈一般都会投入阻尼电阻来抑制谐振过电压，实际运行经验表明，有良好的收效。结构特点电控无级连续可调消弧线圈，全静态结构，内部无任何运动部件，无触点，调节范围大，可靠性高，调节速度快。这种线圈的基本工作原理是利用施加直流励磁电流，改变铁芯的磁阻，从而改变消弧线圈电抗值的目的，它可以带高压以毫秒级的速度调节电感值。配电装置电力工程术语（配电室）（配电柜）（配电箱），用来，计量和控制电能的分配装置。由母线、开关设备、保护电器、测量仪表和其他附件等组成。其布置应满足电力系统正常运行的要求，便于检修，不危及人身及周围设备的安全。设在发电厂、变配电所等处。94隔离开关隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，顾名思义，是在电路中起隔离作用的。它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。基本介绍隔离开关，即在分位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时，能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流的开关设备。我们所说的隔离开关（俗称“刀闸”），一般指的是高压隔离开关，即额定电压在1kV及其以上的隔离开关，通常简称为隔离开关，是高压开关电器中使用最多的一种电器，它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。隔离开关的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。隔离开关用于各级电压，用作改变电路连接或使线路或设备与电源隔离，它没有断流能力，只能先用其它设备将线路断开后再操作。一般带有防止开关带负荷时误操作的联锁装置，有时需要销子来防止在大的故障的磁力作用下断开开关。主要作用1)分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全。 2)根据运行需要，换接线路。3)可用来分、合线路中的小电流，如套管、母线、连接头、短电缆的充电电流，开关均压电容的电容电流，双母线换接时的环流以及电压互感器的励磁电流等。4)根据不同结构类型的具体情况，可用来分、合一定容量变压器的空载励磁电流。高压隔离开关按其安装方式的不同，可分为户外高压隔离开关与户内高压隔离开关。户外高压隔离开关指能承受风、雨、雪、污秽、凝露、冰及浓霜等作用，适于安装在露台使用的高压隔离开关。按其绝缘支柱结构的不同可分为单柱式隔离开关、双柱式隔离开关、三柱式隔离开关。其中单柱式隔离开关在架空母线下面直接将垂直空间用作断口的电气绝缘，因此，具有的明显优点，就是节约占地面积，减少引接导线，同时分合闸状态特别清晰。在超高压输电情况下，变电所采用单柱式隔离开关后，节约占地面积的效果更为显著。隔离开关在低压设备中主要适用于民宅、建筑等低压终端配电系统。主要功能：带负荷分断和接通线路。断路器断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置上海梅兰电力断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。目前，已获得了广泛的应用。 断路器按其使用范围分为高压断路器，和低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。主要分类按极数分：有单极、二极、三极和四极等；按安装方式分：有插入式、固定式和抽屉式等。工作原理断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成。当短路时，大电流（一般10至12倍）产生的磁场克服反力弹簧，脱扣器拉动操作机构动作，开关瞬时跳闸。当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度推动机构动作（电流越大，动作时间越短）。有电子型的，使用互感器采集各相电流大小，与设定值比较，当电流异常时微处理器发出信号，使电子脱扣器带动操作机构动作。断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。低压断路器具有多种保护功能（过载、短路、欠电压保护等）、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以被广泛应用。结构和工作原理低压断路器由操作机构、触点、保护装置（各种脱扣器）、灭弧系统等组成。低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放。也使自由脱扣机构动作。分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电接线方式断路器的接线方式有板前、板后、插入式、抽屉式，用户如无特殊要求，均按板前供货，板前接线是常见的接线方式。1、板后接线方式：板后接线最大特点是可以在更换或维修断路器，不必重新接线，只须将前级电源断开。由于该结构特殊，产品出厂时已按设计要求配置了专用安装板和安装螺钉及接线螺钉，需要特别注意的是由于大容量断路器接触的可靠性将直接影响断路器的正常使用，因此安装时必须引起重视，严格按制造厂要求进行安装。2、插入式接线：在成套装置的安装板上，先安装一个断路器的安装座，安装座上6个插头，断路器的连接板上有6个插座。安装座的面上有连接板或安装座后有螺栓，安装座预先接上电源线和负载线。使用时，将断路器直接插进安装座。如果断路器坏了，只要拔出坏的，换上一只好的即可。它的更换时间比板前，板后接线要短，且方便。由于插、拔需要一定的人力。因此中国的插入式产品，其壳架电流限制在最大为400A。从而节省了维修和更换时间。插入式断路器在安装时应检查断路器的插头是否压紧，并应将断路器安全紧固，以减少接触电阻，提高可靠性。3、抽屉式接线：断路器的进出抽屉是由摇杆顺时针或逆时针转动的，在主回路和二次回路中均采用了插入式结构，省略了固定式所必须的隔离器，做到一机二用，提高了使用的经济性，同时给操作与维护带来了很大的方便，增加了安全性、可靠性。特别是抽屉座的主回路触刀座，可与NT型熔断路器触刀座通用64负荷开关一般装有简单的灭弧装置，但其结构比较简单。图为一种压气式高压负荷开关，其工作过程是：分闸时，在分闸弹簧的作用下，主轴顺时针旋转，一方面通过曲柄滑块机构使活塞向上移动，将气体压缩；另一方面通过两套四连杆机构组成的传动系统，使主闸刀先打开，然后推动灭弧闸刀使弧触头打开，气缸中的压缩空气通过喷口吹灭电弧。基本概念负荷开关是介于断路器和隔离开关之间的一种开关电器，具有简单的灭弧装置，能切断额定负荷电流和一定的过载电流，但不能切断短路电流MINRONG/民熔开关分类按照使用电压可分为高压负荷开关和低压负荷开关。高压负荷开关高压负荷开关主要有6种。固体产气式高压负荷开关：利用开断电弧本身的能量使弧室的产气材料产生气体来吹灭电弧，其结构较为简单，适用于35千伏及以下的产品。压气式高压负荷开关：利用开断过程中活塞的压气吹灭电弧，其结构也较为简单，适用于35千伏及以下产品。压缩空气式高压负荷开关：利用压缩空气吹灭电弧，能开断较大的电流，其结构较为复杂，适用于60千伏及以上的产品。SF6式高压负荷开关:利用SF6气体灭弧，其开断电流大，开断电容电流性能好，但结构较为复杂，适用于35千伏及以上产品。油浸式高压负荷开关：利用电弧本身能量使电弧周围的油分解气化并冷却熄灭电弧，其结构较为简单，但重量大，适用于35千伏及以下的户外产品。真空式高压负荷开关：利用真空介质灭弧，电寿命长，相对价格较高，适用于220千伏及以下的产品。工作原理高压负荷开关的工作原理与断路器相似。一般装有简单的灭弧装置，但其结构比较简单。图为一种压气式高压负荷开关，其工作过程是：分闸时，在分闸弹簧的作用下，主轴顺时针旋转，一方面通过曲柄滑块机构使活塞向上移动，将气体压缩；另一方面通过两套四连杆机构组成的传动系统，使主闸刀先打开，然后推动灭弧闸刀使弧触头打开，气缸中的压缩空气通过喷口吹灭电弧。合闸时，通过主轴及传动系统，使主闸刀和灭弧闸刀同时顺时针旋转，弧触头先闭合；主轴继续转动，使主触头随后闭合。在合闸过程中，分闸弹簧同时贮能。由于负荷开关不能开断短路电流，故常与限流式高压熔断器组合在一起使用，利用限流熔断器的限流功能，不仅完成开断电路的任务并且可显著减轻短路电流所引起的热和电动力的作用。低压负荷开关低压负荷开关又称开关熔断器组。适于交流工频电路中，以手动不频繁地通断有载电路；也可用于线路的过载与短路保护。通断电路由触刀完成，过载与短路保护由熔断器完成。20世纪70年代以前所用的胶盖刀开关和铁壳开关均属于低压负荷开关。小容量的低压负荷开关触头分合速度与手柄操作速度有关。容量较大的低压负荷开关操作机构采用弹簧储能动作原理，分合速度与手柄操作的速度快慢无关，结构较简单，并附有可靠的机械联锁装置，盖子打开后开关不能合闸及开关合闸后盖子不能打开，可保证工作安全。互感器互感器（instrument transformer）又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。工作原理不同种类的互感器(9张) 安到几万安都有。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离的作用。显示仪表大部分是指针式的电流电压表，所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的（如5等）。随着时代发展，电量测量大多已经达到数字化，而计算机的采样的信号一般为毫安级（0-5V、4-20mA等）。微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。微型电流互感器称之为“仪用电流互感器”。（“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器，一般用于扩大仪表量程。）电流互感器原理线路图微型电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作，变压器变换的是电压而微型电流互感器变换的是电流罢了。绕组N1接被测电流，称为一次绕组（或原边绕组、初级绕组）；绕组N2接测量仪表，称为二次绕组（或副边绕组、次级绕组）。微型电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比K。微型电流互感器在额定工作电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。Kn=I1n/I2n主要作用电力系统为了传输电能，往往采用交流电压、大电流回路把电力送往用户，无法用仪表进行直接测量。互感器的作用，就是将交流电压和大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值，便于仪表直接测量，同时为继电保护和自动装置提供电源。电力系统用互感器是将电网高电压、大电流的信息传递到低电压、小电流二次侧的计量、测量仪表及继电保护、自动装置的一种特殊变压器，是一次系统和二次系统的联络元件，其一次绕组接入电网，二次绕组分别与测量仪表、保护装置等互相连接。互感器与测量仪表和计量装置配合，可以测量一次系统的电压、电流和电能；与继电保护和自动装置配合，可以构成对电网各种故障的电气保护和自动控制。互感器性能的好坏，直接影响到电力系统测量、计量的准确性和继电器保护装置动作的可靠性。基本特点1、一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流而与二次电流无关；2、电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比：kn=I1n/I2n因为一次线圈额定电流I1n己标准化，二次线圈额定电流I2n统一为5（1或0.5）安，所以电流互感器额定互感比亦已标准化。kn还可以近似地表示为互感器一、二次线圈的匝数比，即knkN=N1/N2式中N1.N2为一、二线圈的匝数。主要分类互感器分为电压互感器和电流互感器两大类。1、电压互感器可在高压和朝高压的电力系统中用于电压和功率的测量等2、电流互感器可用在交换电流的测量、交换电度的测量和电力拖动线路中的保护。80避雷器避雷器，用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间也常限制续流赋值的一种电器。本术语包含运行安装时对于该电器正常功能所必须的任何外部间隙，而不论其是否作为整体的