电气自动化毕业论文高压电器在电配电系统中的应用.doc

高压电器在变配电系统中的应用学 生 姓 名： 学 号： 专 业 班 级： 指 导 教 师： 西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）摘要目前我国电气化铁道牵引变电所的实际状况，系统地分析了开关电器、高压电器、高压隔离开关、高压熔断器、高压断路器和工作原理。介绍了短路电压、电流计算的基本原理和基本方法；电气设备选择的基本原理和基本方法；牵引变电所运行的基本常识和常见故障处理的基本原则。在高压电器产品样本、图样、技术文件、出厂检验报告、型式试验报告、使用说明书及产品名牌中，常采用各种专业名词术语，它们表示产品的结构特征、技术性能和使用环境。了解和掌握这些名词术语可为工作带来许多便利。西安高压电器研究所是1958年在规划的西安开关整流器厂中央试验室基础上由一机部批准成立的，因该所当时明确为西安建设中的开关、电瓷、电容、绝缘和变压器厂开展研究开发、试验服务，涉及开关、变压器、保护电器、量测电器等各专业，因此定名为高压电器研究所，该名称一直延续至今。关键词：高压电器、高压隔离开关、高压熔断器、高压断路器.- i -目 录1 高压电器在变配电系统中的重要性51.1高压配电电器基本上可以分类及基本标准要求51.1.1 高压配电电器基本上可以定义及分类51.1.2 一般高压电器应满足以下基本要求标准52 常用高压电器62.1高压电器概述62.1.1 高压电器定义62.1.2 高压电器分类72.2.1 高压隔离开关的定义及原理72.2.2 高压隔离开关的作用82.2.3 使用环境条件92.2.4 高压隔离开关的技术性能92.2.5 高压隔离开关型号及含义102.2.6 高压隔离开关的操作与运行102.2.7 高压隔离开关的检修112.3 高压断路器122.3.1 概述122.3.2 断路器分类及型号含义132.3.3 断路器选择标准和作用152.3.4 高压负荷开关、高压隔离开关和高压断路器的区别152.3.5 如何合理选型与应用智能型万能式断路器162.3.6 与高压电器的区别182.4 熔断器192.4.1 熔断器概述192.4.2 熔断器作用与分类192.4.3 其他高压熔断器知识222.5 高压互感器232.5.1 概述232.5.2 互感器的原理及选择242.5.3 电压互感器的选择273 高压电器在变配电系统的应用举例28- iii -西安铁路职业技术学院毕业 引言 目前，智能电网最直接的受益者将是电力设备企业。相关分析认为，设备投资将占智能电网总投资的40%左右，即4000亿元市场规模。谁将在智能电网4万亿“盛宴”中狂欢?放眼全球来看，ibm、google、ge等公司都在努力抢占智能电网发展市场，并且进入实施阶段。高压电器是电力系统中使用比较广泛的一种设备，但在我国由于缺乏明确的标准化定义，因此各种场合使用的这一术语，其含义有一定的出入。这儿介绍的是高等教科书中介绍的并为多数人认同的概念，高压电器是电力系统中使用比较广泛的一种设备，但在我国由于缺乏明确的标准化定义，因此各种场合使用的这一术语，其含义有一定的出入。高压电器是电力系统中使用比较广泛的一种设备，但在我国由于缺乏明确的标准化定义，因此各种场合使用的这一术语，其含义有一定的出入。这儿介绍的是高等教科书中介绍的并为多数人认同的概念。1 高压电器在变配电系统中的重要性高压电器必须满足的场所：额定电压；最高工作电压；额定电流；额定短路开断电流；短时间耐受电流及峰值耐受电流。电设备是指各种在发电厂、变电站和厂矿企业的低压配电系统中作动力、配电和照明的成套设备。压变配电设备，包括变压器和其他高压配电电器，高压配电电器在供配电系统中起到控制、保护和测量的作用，是变配电所的一个重要组成部分。1.1高压配电电器基本上可以分类及基本标准要求1.1.1 高压配电电器基本上可以定义及分类高压配电电器定义：国际上公认的高低压电器的分界线交流是1kv（直流则为1500v）。为交流1kv以上为高压电器，1kv及以下为低压电器。高压电器是在高压线路中用来实现关合、开断、保护、控制、调节、量测的设备。一般的高压电器包括开关电器、量测电器和限流、限压电器。我们常见的高压配电电器基本分类有：(1)开关电器类，如断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关等。(2)保护电器类，如熔断器、避雷器、断路器的脱扣器等。(3)测量电器类，如电压互感器、电流互感器、各种计量仪表等。(4)限流电器类，如电抗器、电阻器等。(5)组合电器和成套装置等。(6)还有并联电容器等。1.1.2 一般高压电器应满足以下基本要求标准（1）具有较高的绝缘水平，高压电器的绝缘水平应能长期承受工频最高工作电压，又能短期承受系统内部的操作过电压和外部大气过电压。（2）满足正常工作时的发热条件，高压电器在长期通过额定电流以及有一定过载的电流时，其发热温度不应超过最高允许温度，否则将会因为过热和温度过高而损坏高压电器。（3）满足短路时的热稳定条件和动稳定条件，高压电器应能承受短路电流的热效应而不会因过热和温度过高而损坏高压电器，同时又能承受因短路电流而产生的电动力效应而不会因电动力的作用而损坏高压电器。（4）具有足够的通断能力，开关电器应具有一定关合和分断能力，特别是断路器应具有分断短路电流的能力。（5）技术性能好、动作时间短，断路器接到动作信号以后应能迅速动作断开故障电流，否则故障电流将会影响电力系统的稳定性和安全性。（6）测量电路应具有一定的测量精度，测量用和保护用的高压电器应满足一定的测量精度要求，否则将会造成测量结果不准和保护电器失灵、误动和推动等后果。高压电器在电力系统的作用，电能生产、传输和分配过程中，起着控制、保护和测量的作用。2 常用高压电器高压电器开关的开发一直遵循着免维护、高可靠、小型化、集成化、智能化原则，以高技术含量的核心器件和新技术、新工艺、新材料为主线进行发展，并呈现出一些新特点，2.1高压电器概述2.1.1 高压电器定义高压电器是指在额定电压3000v及以上的电力系统中，用于关合和断开电路、限制电路中的电压或电流以及进行电压或电流变换的电器。根据电力系统安全、可靠和经济运行的需要，高压电器能开断和关合正常线路和故障线路，格力高压电源，起控制、保护和安全隔离的作用。高压电器开关主要用于电力系统的控制和保护，不仅可以根据电网运行需要将一部分电力设备或线路投入或退出运行，还可以在电力设备或线路发生故障时将故障部分从电网快速切除，从而保证电网中无故障部分的正常运行及设备、运行维修人员的安全。所以，高压电器开关是非常重要的输配电设备，其安全、可靠运行对电力系统的安全、有效运行具有十分重要的意义。2.1.2 高压电器分类高压电器按结构形式分为单极式和三极式；按使用场所分为户内式和户外式；按用途和功能又分为开关电器、限制电器、变换电器和组合电器。使用中以后一种分类方式常见2.2.1 高压隔离开关的定义及原理 高压隔离开关是发电厂和变电站电气系统中重要的开关电器，需与高压断路器配套使用。高压隔离开关没有灭弧能力（或者只有很小的灭弧能力），所以只能作为回路的隔离元件，装在回路首端或者需要检修的开断元件前面，当回路需要停电检修时，先用开断元件断开回路电源，然后打开隔离开关，确保回路有一个明显的断开点，保证人身安全。隔离开关的工作原理是：通过手动操作机构或者其他电动（气动）等操作机构，将隔离开关两个触头打开或者合上，为回路供电提供回路条件。图2-12.2.2 高压隔离开关的作用其主要功能是：保证高压电器及装置 在检修工作时的安全，起隔离电压的作用，不能用与切断、投入负荷电流和开端短路电流，仅可以用于不产生强大电弧的某些切换操作，即是说它不具有灭弧功能；按安装地点不同分为，屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目分为，单柱式，双柱式、三柱式，各电压等级都有可选设备。高压隔离开关保证了高压电器及装置在检修工作时的安全，起隔离电压的作用，不能用与切断、投入负荷电流和开断短路电流，仅可用于不产生强大电弧的某些切换操作，即是说它不具有灭弧功能；按安装地点不同分为，屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目分为，单柱式，双柱式和三柱式，各电压等级都有可选设备。还可将高压配电装置中需要停电的部分与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。高压隔离开关的触头全部敞露在空气中，具有明显的断开点，隔离开关没有灭弧装置，因此不能用来切断负荷电流或短路电流，否则在高压作用下，断开点将产生强烈电弧，并很难自行熄灭，甚至可能造成飞弧（相对地或相间短路），烧损设备，危及人身安全，这就是所谓“带负荷拉隔离开关”的严重事故。高压隔离开关还可以用来进行某些电路的切换操作，以改变系统的运行方式。例如：在双母线电路中，可以用高压隔离开关将运行中的电路从一条母线切换到另一条母线上。 图2-2 gn8-10/600型高压隔离开关1-上接线端子 2-静触头 3-闸刀 4-套管绝缘子 5-下接线端子 6-框架 7-转轴 8-拐臂 9-升降绝缘子 10-支柱绝缘子图2-32.2.3 使用环境条件1.海拔：不超过1000m;2.周围空气温度：-30 +40；3.周围环境相对湿度：日平均不大于95%；4.月平均值不大于92%，地震强度不超过8级;5. 安全场所：没有火灾，易燃，易爆，严重污秽，化学腐蚀剂剧烈震动场所2.2.4 高压隔离开关的技术性能五六十年代的老变压器，空载电流表大，因此那时规定：户外型隔离开关只能分合560kva及以下的变压器的空载电流，户内型隔离开关由于相间距离小，只能分合320kva及以下的变压器空载电流。后来的s7系列及现在的s9系列的变压器空载电流比老式的变压器有明显的下降，但没有新的规程对隔离开关操作变压器空载容量提出明确的限定范围，因此可按不超过2a来考虑；至于5a的电容电流的具体所指是这样的：户外型隔离开关可分，合长度不超过10km的架空线路的空载电流。对于空载的电缆线路，其电容电流远大于同长度的架空线路，且受电缆的芯数，截面等影响，所以难于用一个长度来限定。隔离开关没有灭弧装置，不能带负荷进行操作。对于10kv的隔离开关，在正常情况下，它允许的操作范围是：1.分，合电压互感器和避雷器。2.分，合母线的充电电流。3.分，合励磁电流不超过2a的空载变压器和电容电流不超过5a的空载线路。2.2.5 高压隔离开关型号及含义图2-42.2.6 高压隔离开关的操作与运行隔离开关都配有手力操动机构，一般采用cs6-1型。操作时要先拔出定位销，分合闸动作要果断，迅速，终了时注意不可用力过猛，操作完毕一定要用定位销销住，并目测其动触头位置是否符合要求。用绝缘杆操作单极隔离开关时，合闸应先合两边相，后合中相；分闸时，顺序与此相反。必须强调，不管合闸还是分闸的操作，都应在不带负荷或负荷在隔离开关允许的操作范围之内时才能进行。为此，操作隔离开关之前，必须先检查与之串联的断路器，应确实处于断开位置。如隔离开关带的负荷是规定容量范围内的变压器，则必须先停掉变压器的全部低压负荷，令其空载之后再拉开该隔离开关；送电时，先检查变压器低压侧主开关确在断开位置，方可合隔离开关。如果发生了带负荷分或合隔离开关的误操作，则应冷静地避免可能发生地另一种反方向的误操作。就是：已发现带负荷误合闸后，不得再立即拉开；当发现带负荷分闸时，若已拉开，不得再合（若拉开一点，发觉有火花产生时，可立即合上）。对运行中的隔离开关应进行巡视。在有人值班的配电所中应每班一次；在无人值班的配电所中，每周至少一次。日常巡视的内容，主要是观察有关的电流表，其运行电流应在正常范围内；其次根据隔离开关的结构，检查其导电部分接触良好，无过热变色，绝缘部分应完好，以及无闪络放电痕迹；再就是传动部分应无异常（无扭曲变形，销轴脱落等）。2.2.7 高压隔离开关的检修隔离开关连接板的连接点过热变色，说明接触不良，接触电阻大，检修时应打开连接点，将接触面锉平再用砂纸打光（但开关连接板上镀的锌不要去除），然后将螺钉拧紧，并要用弹簧垫片防松。动触头存在旁击现象，可旋转固定触头的螺钉，或稍微移动支持绝缘子的位置，以消除旁击；三相不同期时，则可通过调整拉杆绝缘子两端的螺钉，借以改变其有效长度来克服。触头间的接触压力可通过调整夹紧弹簧来实现，而夹紧的程度可用塞尺来检查。触头间一般可涂凡士林以减少摩擦阻力，延长使用寿命，还可防止触头氧化。隔离开关处于断开位置时，触头间拉开的角度或拉开距离不符合规定时，应通过拉杆绝缘子来调整。2.3 高压断路器2.3.1 概述高压断路器（英文名circuit-breaker;circuit breaker）又称高压开关，它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时，通过继电保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流。主要功能是,不仅能通断正常负荷电流,而且能接通和蒙受一定时光的短路电流,并能在保护装置作用下主动跳闸,切除短路故障. 高压断路器是电力系统中最重要、最复杂的电器设备。断路器的基本理论和工作原理牵涉面较广，内容庞杂，既有电磁学理论，也有热学和力学理论。在电磁学和热学方面既有场又有路，既有稳态过程也有暂态过程；在力学方面则涉及到静力学、动力学、流体力学和空气动力学方面的内容。此外还涉及到电工材料、绝缘、放电、试验等多项技术，并随着时代的发展内容不断扩充和更新，如计算机技术的应用等。有关内容不只用于高压断路器，还可用于包括高压电器、低压电器等各种电气设备。. 积本书几位作者几十年教学、科研、技术工作的经验，深感应用一些基本概念和基本公式进行计算分析，对解决各种技术问题包括比较复杂的问题。 sn10-10型断路器 zn28-12型 zn28a-12型 vd4型图2-5定义1： 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(包括短路条件)下的电流的开关装置。 所属学科： 电力（一级学科）；变电（二级学科） 定义2： 用以切断或关合高压电路中工作电流或故障电流的电器。 所属学科： 水利科技（一级学科）；水力发电（二级学科）；水电站电气回路及变电设备（三级学科） 2.3.2 断路器分类及型号含义 断路器的分类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。低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能，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，已获得了广泛的应用。按结构分有：万能式和塑壳式。按使用类别分有：选择型和非选择型。按灭弧介质分有：油浸式、真空式和空气式。按动作速度分有：快速型和普通型。按极数分有：单级、二级、三级和四级等。按安装方式分有：插入式、固定式和抽屉式等。图2-6断路器型号及含义图2-72.3.3 断路器选择标准和作用高压断路器的选择标准：工作可靠；具有足够的短路能力；具有尽可能短的切断时间；结构简单价格低廉。作用：高压断路器在高压电路中起控制作用，是高压电路中的重要电器元件之一。断路器用于在正常运行时接通或断开电路，故障情况在继电保护装置的作用下迅速断开电路，特殊情况（如自动冲河道故障线路上时）下可靠地接通短路电流。高压断路器是在正常或故障情况下接通或断开高压电路的专用电器。断路器的工作状态（断开或者闭合）是由他的操动机构控制的。变电所主要的电力控制设备，具有灭弧特性，当系统正常或故障运行时，他能接通或断开高压电路。 2.3.4 高压负荷开关、高压隔离开关和高压断路器的区别 （1）高压负荷开关是可以带负荷分断的，有自灭弧功能，但它的开断容量很小很有限；（2）高压隔离开关一般是不能带负荷分断的，结构上没有灭弧罩，也有能分断负荷的高压隔离开关，只是结构上与负荷开关不同，相对来说简单一些； （3）高压负荷开关和高压隔离开关，都可以形成明显断开点，大部分高压断路器不具隔离功能，也有少数高压断路器具隔离功能； （4）高压隔离开关不具备保护功能，高压负荷开关的保护一般是加熔断器保护，只有速断和过流； （5）高压断路器的开断容量可以在制造过程中做的很高。主要是依靠加电流 互感器配合二次设备来保护。可具有短路保护、漏电保护等功能。2.3.5 如何合理选型与应用智能型万能式断路器 在当今社会中各个领域都离不开电力系统。电力系统所用的电气器具包括变压器和各种高低压电器设备，而用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路等故障危害的核心元件低压断路器则是一种使用量大面广的电器产品。随着电力系统整体要求的提高和用户对配电要求认识的逐渐提高，智能型万能式断路器国内外的需求量将会越来越大。从产品的发展趋势来看，智能型、可通信、小型化断路器已逐渐成为低压配电系统中的关键匹配保护元件，而如何选用得安全、经济、合理、可靠显得尤为重要。（1）智能型万能式断路器低压断路器，从结构、用途和所具备的功能来分，主要有万能式（又称框架式）和塑料外壳式两大类。还有一些特殊用途的断路器，如真空断路器等。科技的不断发展已将当前微处理器和计算机技术用于低压断路器，一方面使低压断路器具有智能化功能，另一方面使低压断路器通过其具有的rs485标准通信接口与相应的通信协议可组成主从结构的局域网系统，使系统可实现远距离的“四遥”功能。使万能式断路器具有在线参数检测、动作值可整定、故障记忆及可通信功能等。微处理器用于低压断路器，使断路器的保护功能大大增强，带微处理器的智能控制器的保护特性通过人机对话可方便地使用、调整，智能控制器还具有预报警特性和微机自诊断功能。智能型万能式断路器可实时远程监控当前运行状态，反映当前电网参数和运行参数的远程监测等功能。智能型万能式断路器用作电气设备或线路保护时，用户选型时主要有以下4点考虑：a、选用断路器的额定电流大于或等于线路或电气设备的额定电流；b、选用断路器的额定短路分断能力(电流)大于或等于线路预期(最大)短路电流；c、选用断路器的保护功能相对完善全面，能满足其工作场合的要求；d、选断路器外形尺寸相对较小，节省空间，便于在同一柜内可安装多台断路器。（2）万能式断路器电流等级分类智能型万能式断路器(以下简称万能式断路器)电流等级分为壳架等级电流与额定电流。在设计文件中，常只标明断路器的电流值，并不说明电流值的意义，给订货造成混乱。因此，要完整的选择断路器，清楚标明断路器的各个电流参数是很有必要的。所谓壳架等级电流inm，是指其外形尺寸相对几个电流额定值都相同，壳架等级以相应于这个系列断路器电流额定值的最大值，用a表示。在同一壳架等级中，宽度可随极数而不同，表示一个系列断路器特性的术语。而断路器的额定电流in又称断路器脱扣器额定电流，对带可调节式控制器的万能式断路器则为控制器可长期通过的最大电流值。在额定电流下为保证断路器适用于其所处的工作场合，操作者根据实际需要在调节范围内可进行必要的电流整定。断路器的整定电流(又称脱扣器的电流整定值)是指：“脱扣器调整到动作的电流值”。它以ir表示。ir的意义为i/in，例如过载长延时整定到额定电流的0.4in、0.5in等，短路瞬时电流整定到额定电流的10in、12in等。在选择万能式断路器时以上参数是必须要了解清楚的，需根据实际情况在订单中清楚标明。hsw系列万能式断路器壳架等级额定电流及额定电流分类。（3）万能式断路器技术性能与技术数据根据前面提到的第2条选用原则：选用断路器的额定短路分断能力(电流)大于或等于线路的预期(最大)短路电流，所以正确的采用分断指标来合理选择断路器，不仅能减少断路器出现故障的可能性，还可以提高断路器运行的可靠性。万能式断路器额定分断能力主要关键性技术指标有额定极限短路分断能力icu、额定运行短路分断能力ics、额定短时耐受电流icw等技术指标，这3个指标通常是衡量断路器先进性的主要依据，指标数据的大小往往决定产品的选型，是否满足其所处工作场合预期短路电流保护的要求。额定极限短路分断能力icu是指按规定的试验程序所规定的条件，不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。它的试验程序是o t co。o表示分断操作；t表示两个相继操作之间的时间间隔，一般为3min；co表示接通操作后立即分断操作。图2-8 zn3-10型真空断路器外形1- 上接线端 2-真空灭弧室 3-下接线端 4-操作机构箱 5-合闸电磁铁 6-分闸电磁铁 7-分闸弹簧 8-底座2.3.6 与高压电器的区别 高压负荷开关、高压隔离开关和高压断路器的区别： （1）高压负荷开关是可以带负荷分断的，有子灭弧功能，但它的开断容量很小很有限； （2）高压隔离开关一般是不能带负荷分断的，结构上没有灭弧罩，也有能分断负荷的高压隔离开关，知识结构上与负荷开关不同，相对来说简单一些；（3）高压负荷开关和高压隔离开关，都可以形成明显断开点，大部分高压断路器不具隔离功能，也有少数高压断路器具隔离功能； （4）高压隔离开关不具备保护功能，高压负荷开关的保护一般是加熔断器保护，只有速断和过流； （5）高压断路器的开断容量可以在制造过程中做的很高。主要是依靠加电流互感器配合二次设备来保护。可具有短路保护、过载保护、漏电保护等功能。2.4 熔断器2.4.1 熔断器概述高压熔断器熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害；按安装条件及用途选择不同类型高压熔断器如屋外跌落式、屋内式，对于一些专用设备的高压熔断器应选择专用系列；我们常说的保险丝就是熔断器类。其结构一般包括熔断丝管、接触导线部分、支持绝缘子和底座的部分，熔丝管中填充用于灭弧的石英细粒。熔件是利用熔点较低的金属材料制成的金属丝后金属片，串联在被保护电路中，当电路或电路中的设备过载或发生故障时，熔件发热而熔化，从而切断电路，达到保护电路或设备的目的。2.4.2 熔断器作用与分类（1）熔断器作用当电气设备过载和短路电流时熔体发热而熔化，从而切断电路保护电气设备免受损害 。在3kv35kv小容量装置中，熔断器可用于保护高压输电线路、电压变压器、电压互感器及电动机等，当通过的电流超过规定值时使其熔体融化而断开电路的保护电器.其功效重要是对电路及电路中的装备进行短路保护.（2）熔断器分类选择在366kv的电路和变电所常用的高压熔断器有两大类：一类高压熔断器是户内高压限流熔断器，额定电压等级分3、6、10、20、35、66kv，常用的型号有rn 1、rn 3、rn 5、xrnm 1、xrn t 1、xrn t 2、xrn t3型，主要用于保护电力路线、电力变压器和电力容器等设备的过载和短路；rn2和rn 4型额定电流均为0.510a ，为保护电压互感器的专用熔断器。另一类是户外高压喷射式熔断器，此类熔断器在熔体熔断产生电弧时，电弧烧损反白纸产气吹拉长电弧，弧感抗改变相位，正好电流过零时产生零休，才能开端电路，限流作用不明显。常用的为跌落式熔断器，型号有rw 3、rw 4、rw 7、rw 9、rw 10、rw 11、rw 12、rw 13和prw系列型等，其作用除与rn 1型相同外，在一定条件下还可以分断和关合空载架空线路、空载变压器和小负荷电流。户外瓷套式限流熔断器rw 10- 35/0.550-2000mva户外瓷套式限流熔断器型中rw10-35/0.51-2000mva为保护35kv电压互感器专用的户外产品。所以根据熔断器的型式和不同的保护对象来选择。（3）按工作电压选择a、一般条件u euwe式中：u e熔断器额定电压uwe安装处电网额定电压即熔断器的额定电压(kv )应不小于熔断器安装处电网额定电压(kv )。b、对于限流型熔断器 以石英砂作为熔断器填充物的限流型熔断器只能按ue=uwe的条件，这种情况下此类熔断器熔断产生的最大过电压倍数限制在规定的2.5倍相电压之内，此值并未超过同一电压等级电器的绝缘水平。如果熔断器使用在工作电压低于其额定电压的电网中，过电压倍数造成的威胁可能增大3.54。电流及保护特性选择a、一般条件i eijeigzd式中：i e熔断器熔管的额定电流，ai je熔断器熔体的额定电流，ai gzd回路最大持续工作电流，a此条件为选择熔断器额定电流的总体要求，其中熔体额定电流的选择最为重要，他的选择与其熔断特性有关，应能满足保护的可靠性、选择性和灵敏度要求。b、具体情况保护配电设备(即35kv 及以下电力变压器) ：ije= k ie式中ie变压器回路额定工作电流，ak可靠系数，不考虑电机自起动时，取1.11.3； 考虑电机自起动时，取1.5 2.0按此条件选择可确保变压器在通过最大持续工作电流，通过变压器励磁涌流， 电动机自起动或保护范围以外短路产生的冲击电流时熔件不熔断，而且能保证前后级保护动作的选择性以及本段范围内短路能以最短时间切除故障。保护电力电容器ije= k ice式中：i ce电容器回路的额定电流，ak 可靠系数， 对于喷射式熔断器，取1.351.5； 对于限流型熔断器，当一台电容器时， 系数取1.52.0； 当一组电容器时，系数取1.31.8保护电力线路：按一般条件选择：ieijei gzd（4）按开断电流选择a、一般条件i kei dt (skesdt)式中：i ke (或ske) 熔断器的额定开断电流， ka (或额定开断容量mva )i dt短路全电流， ka （安装地点）对于限流型熔断器取i dti (次暂态电流幅值) ；对于非限流型熔断器取i dti ch (稳态短路电流最大有效值)。b、对于跌落式熔断器跌落式熔断器的开断能力应分别按上、下限值来验算，在验算上限值时要应用系统的最大运行方式；验算下限值时， 应用最小运行方式。2.4.3 其他高压熔断器知识（1）短路电流的稳定性对于限流型熔断器可不进行动、热稳定的校验；而对于非限流型熔断器， 要求进行动、热稳定的校验工作。热稳定校验：i²chtreqt动稳定校验：ideich (3)式中：ich (3)短路电流峰值i ch稳态短路电流有效值（2）电压互感器的熔断器需要按额定电压和开断能力以及额定电流选择。（3）校核熔断器的灵敏感idm4ie既电网最小短路电流大于47倍的熔短器的熔体额定电流。（4）户外高压熔断器目前一般用到的户外式高压熔断器主要是指跌落式高压熔断器，保护输电线路和配电变压器。跌落式高压熔断器由固定的支架和活动的熔断管组成，熔断管(熔体管)由树脂层卷纸板制成，中间衬以石棉。焙丝两端各压接一段连接用的编织铜绞线，它穿过熔断管，用螺丝固定上下两端的动触头上，可动的上触头被熔丝拉紧固定，并被上静触头上的“鸭嘴”中的凸撑卡住，熔断器处于“通路”位置，熔丝熔新时。熔管内产生电弧焙管内壁在电弧作用下产生大量气体，气体高连向外喷出，产生强烈的去游离作用，在电流过等时将电弧熄灭。同时，熔丝熔断以后，熔断管上的上触头松脱，由于熔管的自重而从上静触头的“鸭嘴“中滑脱，迅速趺落。在小型配电变压器和35 kv变电站的户外式电压互感器的高压侧，普遍使用的是高压跌落式熔断器。针对小容量的变压器（550 kva）一般选用15 a的高压熔丝（电压互感器用的是0.5 a）。但因其机械强度小，无法承受在合高压跌落熔断器时的机械力而断开，在实际操作过程中反复多次很难成功合上跌落熔断器。目前，如要选用小容量的熔丝装在跌落式熔断器管内使用，真正起到对小型变压器（互感器）的保护作用，只有将跌落式熔断器下触点弹簧片用铁丝绑死。因此，当配电变压器（电压互感器）因故障熔管内熔丝熔断时，跌落熔断器无法跌落，熔丝熔断时产生的电弧无法立即熄灭，由于电弧的作用造成跌落式熔断器熔管烧坏时有发生。如果因机械强度不够选择了大号熔丝，对小容量的配变（电压互感器）根本起不到保护作用。为了解决上述矛盾，笔者特研制了一种新型高压跌落熔断器高机械强度熔丝，该熔丝解决了小容量熔丝机械强度不够的问题，除具备普通熔丝一切优点外，另增加了熔丝的机械强度。该熔丝能够在额定电流内快速熔断，并迅速使熔断器跌落而熄灭电弧，解决了小容量变压器（电压互感器）使用小容量熔丝，因机械强度不够，换大容量熔丝而烧毁设备的问题，避免了因机械强度不够用铁丝捆死熔管下接点，而使跌落熔断器无法跌落，不能迅速熄灭电弧烧坏熔管的问题。该新型高压熔丝是用高强度尼龙塑料作为高压熔丝的辅助材料，复合在高压熔丝外（将熔丝包在尼龙塑料内），以增加熔丝的机械强度，达到合高压跌落保险时不断熔丝之目的。当熔丝因过流熔断时，产生瞬间高温电弧熔断的同时，可使尼龙塑料熔化，因而达到跌落式高压熔断器额定熔丝保护小容量变压器（电压互感器）的目的。2.5 高压互感器2.5.1 概述 牵引变电所内仅有变压器、开关等变、配电设备是远远不能满足安全、可靠、搞笑供电等要求的，还需要用二次设备将其有效的监控、保护起来，因此，就需要一种变换装置将主设备中的电气参数传递给二次设备，如仪表、继电器等。这种将高压、大电流变换成低压、小电流的设备就是互感器，变换典雅的设备叫电压互感器，变换电流的设备叫电流互感器。与测量仪表配合，对线路的电压、电流、电能惊醒测量。与继电器配合，对电力系统和设备进行过电压、过电流、过负荷和单相接地的保护；是测量仪表、继电保护装置和线路的高压电压隔离开，以保护操作人员和设备的安全；讲点和电流变换成统一的标准值，以利于仪表和继电器的标准化。2.5.2 互感器的原理及选择互感器包括电流互感器（ta 或ct）和电压互感器（tv或 pt）(1) 互感器的作用a、将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压（100v）和小电流（5a 1a），使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。b、使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身安全。(2) 电磁式电流互感器a、特点 一次绕组串联在电路中，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。 二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，正常情况下，在接近于短路状态下运行。 额定电流比:图2-9b、电流互感器的等值电路和相量图,图2-10c、电流互感器的误差定义电流误差： 定义相位差 ： 与 之间的夹角， 超前 时为正。d、电流互感器的运行参数对误差的影响 注：s 、lav 为铁芯截面和磁路平均长度 铁芯磁导率 n2 二次绕组匝数z2 z2l 二次绕组的内阻抗和负荷阻抗（3）电流互感器的准确级和额定容量a、ct的准确级。 ct根据测量时误差的大小而划分为不同的准确级。准确级是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。准确级一次电流为额定电流的百分值误差限值二次负荷变化范围电流误差（%）相位差（）0.210201001200.50.350.2201510（0.251）s2n0.5102010012010.750.56045301102010012021.5112090603501203不规定（0.51）s2n表2-1b、保护型准确级 保护用ct按用途分为稳态保护用（5p和10p）和暂态保护用（tpx、tpy、tpz）。 保护级的准确级以额定准确限值一次电流（额定一次电流倍数，i1/in ，也称额定准确限值系数）下的最大复合误差来标称。 对保护级ct，主要在系统短路时工作，因此在额定一次电流范围内的准确度要求不如测量级高，只相当于310级，但对可能出现的短路电流范围内，则要求ct的最大误差不超过 10%。准确级电流误差（%）相位差（）复合误差（%）在额定准确限值一次电流下在额定一次电流下5p10p1.03.060-5.010.0表2-2c额定容量定义: 指ct在额定二次电流（5a 1a）in2和额定二次阻抗zn2下运行时，二次绕组输出容量，也可用二次阻抗表示。由于ct的误差和二次负荷有关,同一个ct在不同的二次负荷下，准确级不同，额定容量也不同。如: sn2=10va(zn2=0.4欧) 当z2l0.4时，准确级降为1级，对应的额定容量为15va（zn2=0.6）。（4）互感器的接线方案几种常见的接线方案：(a) 一个单相电压互感器 (b) 两个单相电压互感器接成v/v(c) 三个单相电压互感器接成y0/y0形(d) 三个单相三绕组或一个三相五芯柱三绕组电压互感器接成y0/y0/ (开口三角)形2.5.3 电压互感器的选择（1）分类：电磁式 pt 、电容分压式pt电磁式pt：容量小，类似一台小容量的变压器,但结构上要求有较高的安全系数；正常运行时接近于空载状态 电容式pt：实质是一个电容分压器，为减少负荷电流的影响，可在回路中加入补偿电抗，并将测量仪表经中间变压器升压后与分压器相连。（2）电压互感器的选择 pt为与电网并联的电压变换设备，不须选择额定电流，pt不会受到外部电网短路电流的侵袭，不须进行短路动稳定、热稳定校验。pt的内部故障，由专用的熔断器快速切除。a、一次回路电压的选择 0.8un1uns1.2un1b、二次回路电压的选择 pt二次侧额定电压应满足保护和测量用标准仪表的要求。c、种类和型式选择在635kv屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式110220kv，常采用串级式电磁pt；110-500kv ，当容量和准确级满足要求时，可采用电容式。d、容量和准确级的选择：根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，尽量把负荷分布在各相上，然后计算各相负荷的大小。按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级和额定容量，压互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级；电压互感器对应于要求准确级的额定二次容量不应小于电压互感器二次最大相的负荷。 3 高压电器在变配电系统的应用举例3.1 变电所中的倒闸操作3.1.1 什么叫倒闸？什么叫倒闸操作电气设备分为运行、备用（冷备用及热备用）、检修三种状态将设备由一种状态转变为另一种状态的过程叫倒闸，所进行的一系列操作叫倒闸操作。 倒闸操作是电气值班人员日常最重要的工作之一，一切正确的倒闸操作都是操作人员严格执行规章制度、充分发挥应有的技术水平、高度的责任心，三者完美结合的产物 事故处理所进行的操作，实际上是特定条件下的紧急倒闸，规定不用填写操作票，但心中要有一个操作票，要有一个运行方式图，不能不顾操作程序随意进行操作，比如，双母线接线某一个出线单元的东母母线刀闸温度较高或刀闸辅助接点接触不良，你不能简单的推上完好的西母刀闸拉开故障的东母刀闸，或者干脆断开该回路的开关，你这样不考虑相关的问题就事论事，是要扩大事故的。如图为倒闸柜图3-13.1.2 倒闸操作前应考虑那些问题操作前，值班人员要认真考虑以下问题：( l ）改变后的运行方式是否正确、合理及可靠为此，l ）在确定运行方式时，应优先采用运行规程中规定的各种运行方式，使电气设备及继电保护尽可能处在最佳状态运行2 ）制定临时运行方式时，应很据以下原则： 保证设备出力、满发满供，不窝出力、不过负荷 保证运行的经济性、系统功率潮流合理，机组能较经济地分配负荷， 保证短路容量在电气设备的允许范围之内； 保证继电保护及自动装置正确运行及配合 站用电可靠 运行方式灵活，操作简单，处理事故方便 ( 2 ）倒闸操作是否会影响继电保护及自动装置的运行在倒闸操作过程中，如果预料有可能引起某些保护或自动装置误动或失去正确配合，要提前采取措施或将其停用，这个主要是母差保护或距离保护；( 3 ）要严格把关，防止误送电，避免发生设备事故及人身触电事故，为此，在倒闸操作前应遵守以下要求：l ）在送电的设备及系统上，不得有人工作，工作票应全部收回。同时设备要具备以下运行条件： 发电厂或变电所的设备送电，线路及用户的设备必须具备受电条件， 一次设备送电，相应的二次设备（控制、保护、信号、自动装置等）应处于相对应状态； 电动机送电，所带风扇等机械设备必须具备转动条件； 防止下错令，将检修中的设备误接入系统送电。 2 ）设备预防性试验合格，绝缘电阻符合规程要求，无影响运行的重大缺陷。 3 ）严禁约时停送电、约时拆挂地线或约时检修设备4 ）新建电厂或变电站，在基建、安装、调试结束及工程验收后，设备正式投运前，应经本单位主管领导同意及电网调度所下令批准，方可投入运行，以免忙中出错。5 ）制订倒闸操作中防止设备异常的各项安全技术措施，并进行必要的准备。6 ）进行事故预想电网及变电站的重大操作，调度员及操作人员均应做好事故预想；事故预想要从电气操作可能出现的最坏情况出发，结合本专业的实际，全面考虑拟定的对策及应急措施要具体可行。3.1.3 倒闸操作前应做好那些准备( l ）接受操作任务操作任务通常由调度员或值长下达，是进行倒闸操作准备的依据。有计划的复杂操作或重大操作应尽早通知，尽早准备，接受操作任务后，值班负责人，要首先明确操作人和监护人。( 2 ）确定操作方案根据当班设备的实际运行方式，按照规程规定，结合检修工作票的内容及地线位置，结合调度的停送电方案，综合考虑后确定操作方案和操作步骤（实际工作中调度对新设备试运行告知运行人员停送电方案，对运用中的设备不注意告知运行人员停送电方案，使运行人员不能够按票操作，运行人员要注意多问）。（3）填写操作票。操作票的内容及步骤，是操作任务、操作意图及操作方案的具体化，是正确执行操作的基础和关键填写操作票务必严肃、认真、正确（现在微机开票了，容易犯不管那一年那一月的操作票，拉出来不认真审查就用）。 ( 4 ）准备操作用具及安全用具，并进行检查。此外，准备停电的设备如带有其它负荷，倒闸操作的准备工作还包括将这些负荷倒出的操作。例如：停电的线路上有t 接负荷时，应事先将其倒出；停电的变压器带有站用变，应先倒站用变。3.2 在母线倒闸操作时，合上母联断路器还要取下直流控制回路熔断器的原因主要为了防止母联断路器在倒母线过程中误跳开如果不将母联断路器直流控制回路熔断器取下，由于各种原因（误操作、保护动作或直流两点接地），使母联断路器断开，两条母线的电压不相等，此时合第一组母线隔离开关或拉最后一组母线隔离开关，实质上就是用母线隔离开关，对两母线系统环路的并列或解列。环路电压差 u=ul-u2。，其有效值等于两条母线电源电压的实际之差，可达数百伏或数千伏（视当时系统电压及潮流而定）。在母联断路器断开的情况下，母线隔离开关往往因合拉环路电流较大，开断环路电压差较高，拉不开，引起母线短路。因此， 合母联断路器， 取下母联断路器直流控制回路熔断器； 检查母联断路器是否合好，这三条是倒母线实现等电位操作必备的重要安全技术措施。321 母线隔离开关辅助触点不切换，且接通或同时断开有何危害如何防止图3-2每个回路的保护、仪表、自动装置的二次电压，都是有两母线电压互感器经过自身的母线隔离开关的辅助触点供给 见图（a ） ，或经过电压中间继电器kvl 、kv2 触点供给见图（b ) 。正常时，一组母线隔离开关合入，另一组断开备用。 图3-2 母线隔离开关辅肋触点同时接通 a tv1 tv2 经辅助接点并列b tvl 、tv2 经电压中间里电器触点并列( 1 ）两组母线隔离开关辅助触点同时接通产生的危害如图14 ( a ）所示，qs1 合人运行；qs2 断开，但其辅助触点接通 l ）正常时将使两组母线电压互感器tv1 、tv2 并列运行。如二次电压回路发生故障，tv1 、tv2 二次侧熔断器均熔断或自动开关ql 、q2 均跳闸，中断两条母线上所有设备的保护、仪表及自动装置的供电。2 ）双母线停一条母线时，拉开母联断路器qw 后，运行母线wl 的电压互感器tv1 ，通过二次并列点将向停电母线w2 的电压互感器tv2 反充电，tv2 及w2 成了tv1 的负荷。同样会引起tv1 、tv2 二次侧熔断器