1000MW发电机组电气培训教材第四章.doc

. . . .第四章 配电装置第一节 配电装置概况配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，由开关电器，保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为装配式和成套式：在现场将电器组装而成的称为装配式配电装置；在制造厂预先将开关电器，互感器等组成各种电路成套供应的称为成套配电装置。屋内配电装置的特点是：由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；维修，巡视和操作在室内进行，不受气候影响；外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量；房屋建筑投资较大。屋外配电装置的特点是：土建工作量和费用较小，建设周期短；扩建比较方便；相邻设备间距离较大，便于带电作业；占地面积大；受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘；不良气候对设备维修和操作有影响。成套配电装置的特点是：电器布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；所有电器元件已在工厂组装成一体，大大减少现场工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；运行可靠性高，维护方便；耗用钢材较多，造价较高。配电装置的形式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多为屋外式。当在污秽地区或市区键110KV屋内和屋外配电装置的造价相近时，宜采用屋内型，在上述地区若技术经济合理时，220KV配电装置也可采用屋内型。配电装置应满足以下基本要求：1 配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策，如节约土地。2 保证运行可靠。按照系统和自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐，清晰，保证具有足够的安全距离。3 便于维修，巡视和操作。4 在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价。5安装和扩建方便。发电-输电-配电构成电力系统一个不可分割的网络，简称电网。1000MW机组发出的电经过输送后，从500kV开始，直至10kV(含6kV及3kV)，通过变电所，将电能逐级降低，逐级分配，这一部分称为高压配电，而0.4kV以下的网络称为低压配电。现在一般将10kV(含6kV及3kV)高压配电从高压配电网中划分出来，称为中压配电.配电装置是1000MW机组发电厂的重要组成部分，通过它实现了电厂与主系统的连接，实现了电力的输送、接受和分配。配电装置根据发电厂主接线的要求，由母线、隔离开关、断路器、接地闸刀、电流互感器、进出线套管、避雷器和必要的辅助设备等组成。大型发电厂目前都采用GIS（Gas Insulated Switchgear），即六氟化硫（SF6）封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”，它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，经优化设计有机地组合成一个整体。GIS的共同特点：1. 小型化。因采用绝缘性能卓越的六氟化硫气体做绝缘和灭弧介质，所以能大幅度缩小变电站的体积，实现小型化。 2. 可靠性高。由于带电部分全部密封于惰性SF6气体中，大大提高了可靠性。此外具有优良的抗地震性能。 3. 安全性好。带电部分密封于接地的金属壳体内，因而没有触电危险。SF6气体为不燃烧气体，所以无火灾危险。 4. 杜绝对外部的不利影响。因带电部分以金属壳体封闭，对电磁和静电实现屏蔽，噪音小，抗无线电干扰能力强。 5. 安装周期短。由于实现小型化，可在工厂内进行整机装配和试验合格后，以单元或间隔的形式运达现场，因此可缩短现场安装工期，又能提高可靠性。 6. 维护方便，检修周期长。因其结构布局合理，灭弧系统先进，大大提高了产品的使用寿命，因此检修周期长，维修工作量小，而且由于小型化，离地面低，因此日常维护方便。以下单独介绍其性能、特点及运行。环电厂500kV GIS一次设备均由日本三菱电气有限公司设计、生产并供货，承包范围为500kV升压站的一次设备，相关就地监控设备LCP（就地控制屏）和TDP（就地变送器屏）等，其中包括500kV设备的就地控制、联锁、同期检查、测量等。第二节 配电设备一、高压断路器1、概述 据统计在发电厂和变电厂和变电所中，每一万千瓦发电设备需100120台高压断路器，400500台隔离开关和其它相应的高压电器配套设备。可见，高压断路器是主系统的重要设备之一。 高压断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一切工作种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。因此，在运行中其开断能力是标志性能的基本指标。所谓开断能力，就是指断路在切断电流时熄灭电弧的能力，以保证顺利地分合电路的任务。2、高压断路器的基本技术参数1）额定电压（）额定电压是指断路器长期工作的标准电压。产品铭牌上标明的额定电压是指正常工作的线电压。我国采用的额定电压等级有：3、6、10、35、110、220、330、500kV等。额定电压的高低影响断路器的外形尺寸和绝缘水平，电压越高，要求绝级水平越高，外形尺寸越大。2）额定电流（）额定电流是指断路器长期允许通过的最大工作电流。电器长期通过时，其发热温度不会超过国家标准规定值。额定电流的大小，决定断路器导电部分和触头的尺寸及结构，在机同的允许温升下，电流越大，则要求导电部分和触头的截面越大，以便减小损耗和增大散热面积。3）额定开断电流（）开断电流是指断路器在开断操作时，首先起弧的那相电流。额定开断电流是指断路器在额定电压上能保证正常开断的最大短路电流。它是标志断路器开断能力的一个重要参数。开断电流和电压有关。在低于额定电压下，断路器开断电流可以提高，但由于灭弧装置机械强度的限制，开断电流仍有一极限值，此极限值称为极限开断电流。4）关合电流（）当线路上存在短路故障时，断路器一合闸就会有短路电流流过，这种故障称为“预伏故障”。当断路器关合有预伏故障的线路香，在动、静触头接触前几毫米就发生预击穿，随之出现短路电流，给断路器关合造成阻力，影响动触头合闸速度及触头的接触压力，甚至出现触头弹跳、熔化、焊接以至断路器爆炸等事故。短路时，保证断路器能够关合而不致发生触头熔焊或其他操作的最大电流。称为断路器的关合电流。断路器关合短路电流的能力与断路器操动机构的功率、断路器灭弧装置性能等有关。5）t秒热稳定电流（）t秒热稳定电流是指在t秒内，通过断路器使其各部分发热不超过短时发热允许温度地最大短路电流。它是标志断路器承受短路电流热效应能力的一个重要参数。6）动稳定电流（）动稳定电流亦称极限通过电流。动稳定电流是指断路器在合闸位置时，允许通过的短路电流最大峰值。在通过这一电流后，断路器不应损坏而是能继续正常工作。短路电流最大峰值以短路电流的第一个半波最大峰值来表示。即 =2.55 动稳定电流表示断路器对短路电流的动稳定性，它决定于导体部分及支持绝缘子总值的机构强度，并决定于触头的结构形式。7）全开断（分闸）时间（）全开断时间是指断路器接到分闸命令瞬间起到各相电弧完全熄灭为止的时间间隔，即=+ 式中 断路器固有分闸时间，指断路器接到分闸命令瞬间到各相触头都分离的时间间隔。燃弧时间，指断路器触头从分离燃弧瞬间到各相电弧完全熄灭的时间间隔。9）操作循环操作循环也是表片断路操作性能的指标。我国规定断路器的额定操作循环如下。（1）自动重合闸操作循环分合分t合分（2）非自动重合闸操作循环分t合分t合分上二式中 分分闸操作；合分合闸后立即分闸的动作；无电流间隔时间，标准值为0.3s或0.5s；t强送电时间，标准时间为180s。随着对断路器少维护、免维护要求的发展，也可将断路器分为一般（A级）断路器和少维护（B级）断路器（一种设计在预期使用寿命内，主回路开断用的零件不需要维护，而其他零件只需少量维护的断路器，现在只适用于额定电压不大于52kV）。3、高压断路器的结构型式不同类型的高压断路器，其总体结构型式十分相似，按灭弧室安装的不同可分为外壳接地断路器和外壳带电断路器两种。表4-2-1 高压断路器分类及其主要特点类别结构特点技术性能特点运行维护特点多油式断路器以油作为灭弧介质和绝缘介质；触头系统及灭弧室安置在接地油箱中；结构简单，制造方便，易于加装单匝环形电流互感器及电容分压装置，耗钢、耗油量大、体积大；属自能灭工弧结构额定电流不易做得大，开断小电流时，燃弧时间较长；开断电路速度较慢：油量多，有发生火灾的可能性；目前国内只生产35KV种电压级产品；可用于屋内或屋外，受大气条件影响较小运行维护简单：噪声低需配备一套油处理装置少油式断路器油量少，油主要用作灭弧介质，对地绝主要依靠固体介质，结构简单，制造方便可配用电磁操动机构、液压操动机构或弹簧操动机构；积木式结构，可制成各种电压等级产品开断电流大，对35KV以下可采用加油并联回路以提高额定电流；35KV以上为积木式结构；全开断时间短；增加压油活塞装置加强机械油吹后，可开断空载长线运行经验丰富，易于维护，噪声低油量少；易劣化，需要一套油处理装置压缩空气断路器结构较复杂，工艺和材料要求高；以压缩空气作为灭弧介质和操动介质以及弧隙绝缘介质；操动机构与断路器合为一体；体积和重量比较小额定电流和开断能力都可以做得较大，适于开断大容量电器；动作快，开断时间噪声较大；维修周期长，无火灾危险，需要一套压缩空气装置作为气源；断路器价格较高SF断路器结构简单，但工艺密封要求严格，对材料要求高；体积小，重量轻；有屋外敞开式及屋内落地罐式之别，更多用于GIS封闭式组合电器额定电流和平共处五项原则开断电流都必须可以做得很大；开断性能好，可适于各种工况开断；SF气体灭弧、绝缘性能好，所以断口电压可做得较高；断口开距小噪声低，维护工作量小；不检修间隔期长；断路器价格较高；运行稳定，安全可靠，寿命长真空断路器体积小、重量轻；灭弧室工艺材料要求高；以真空作为绝缘和灭弧介质；角头不易氧化可连续多次操作，开断性能好，灭弧迅速、动作时间短；开断电流及断口电压不能做得很高，目前只生产35KV以下级；所谓真空，是指绝对压力表低于101.3KPa的空间，断路器中要求的真空为133.310-4Pa（即10-4mmHg）以下运行维护简单，灭弧室不需检修，无火灾及爆炸危险；噪声低一般断路器在实用中的选型，表4-2-2可作参考。表4-2-2 断路器安装使用场所选型参考表特点安装场所电压等级可选择的主要型式发电机回路少油式断路器大型机组专用配电装置35KV及以下少油式断路器多油式断路器真空断路器SF6断路器110KV-330KV少油断路器空气断路器SF6断路器500KVSF6断路器4、六氟化硫SF6断路器 触头在SF6气体中接通和开断的断路器称为SF6断路器。由于SF6气体的价格较贵及排放引起的环境污染。断路器在操作过程中，不能将SF6气体排向大气，整个断路器的SF6气体应在一个密闭的系统中。SF6断路器具有很多优点：断口电压高、开断能力强、允许连续开断短路电流次数多、可作频繁操作、开断感性小电流时截流值小等。近年来，在额定电压为72.5kV及以上的高压及超高压系统中，SF6断路器已成为主导产品；在1240.5kV的中高压领域中也得到较多的应用。（1）总体结构分类 SF6断路器按使用场所可分为户外式和户内式;按总体结构布置可分为瓷瓶支持式、落地罐式和手车式（中高压）。（2）灭弧原理与灭弧装置SF6气体中电弧的熄灭原理与空气电弧和油中电弧是不同的，它并不一定依靠气流（吹弧）等的压力梯度所形成的等熵冷却，而主要是利用SF6气体的特异的热化学性和强电负性，才使SF6气体具有特别强的灭弧能力。供给大量新鲜的SF6的中性分子并使之与电弧接触是灭弧的有效方法。这也就是SF6断路器灭弧的基本原理。按使SF6气体运动所利用的能源不同，可将SF6断路器灭弧装置分成三类：1）外能式灭弧装置：主要利用预先贮存的高压力SF6气体或分断过程中依靠操作力使活塞压缩灭弧室中的SF6气体产生压力差，在开断时将SF6气体吹向电弧而使之熄灭；2）自能式灭弧装置：主要利用电弧本身的能最使SF6气体受热膨胀而产生压力差，在开断时将SF6气体吹向电弧而使之熄灭，或者利用开断电流本身靠通电线圈形成垂百于电弧的磁场，使电弧在SF6气体中旋转运动而使之熄灭；3）综合式灭弧装置：既利用电弧（或开断电流）自身的能最，也利用部分外界能量的综合式灭弧装置。按开断过程中灭弧装置工作的原理和特点，可将SF6断路器分为：1）压气式；2）热膨胀式；3）磁吹旋转电弧式（旋弧式）；4）混合式，即前三种形式中任两种及两种以上的组合。（3）气体的泄漏和排放对健康及环境的影响 现己有几百万台不同类型的充SF6气体单元在运行，必须考虑SF6气体及其分解物的泄漏和排放对人身健康和环境的影响。纯净的SF6气体是无毒的，但由于热效应（包括燃弧、放电等）在开关设备和控制设备中产生的SF6副产物可能具有毒性。SF6分解物的毒性是以氟化亚硫醚SOF2气体为主体，能对皮肤、眼睛和呼吸道粘膜产生刺激。同温层的臭氧减少主要是由氯化氮碳化合物（CFC族）所引起，其机理是紫外线辐射断开CFC分子键时释放出的自由氯原子（Cl）起了催化作用。而在临界臭氧破坏高度范围内，SF6不发生光解作用，来自SF6的原子氟非常少，并且还不发生催化作用。显然，SF6对同温层的臭氧不起破坏作用。平均全球温度增加（温室效应）是由排放的各种气体所引起，其中以二氧化碳CO2的排放量最多，所起影响最大。与其他气体的作用相比，由于SF6引起的作用是几万分之一，因此，SF6的影响可忽略不计。lECl634认为：“长期经验证明，只要建立和遵守某些基本的预防措施和程序，关于SF6的使用就无大的问题”和“SF6被用在密闭的或密封的压力系统中，可能泄露到大气中的少量SF6不会减少臭氧层，并且对温室效应儿乎没有影响”。二、隔离开关隔离开关也是发电厂和变电所常用的电器，它需与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流表。1、隔离开关的主要用途（1）隔离电源。将需要检修的电气设备与电源隔开，以保证检修工作的安全进行。（2）倒闸操作。投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。（3）分、合小电流。因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力，故一般可用来进行以下操作：1）分、合避雷器、电压与感器和空载母线；2）分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；3）分、合电容电流不超过5A的空载线路（10.5KV以下）；4）分、合无接地故障时变压器的中性点接地线；5）分、合10KV、70A以下的环境均衡电流；6）分、合无阻抗等电位的并联支路。2、隔离开关的基本要求和基本参数按所担负的工作任务，隔离开关应满足以下基本要求：应具有明显可见的断开点，使检修、运行人员能清楚地观察隔离开关的分、合状态；断开点应具有可靠的绝缘，即使在恶劣的气候条件下，也不能发生漏电或闪络现象，以确保检修、运行人员的人身安全；应具有足够的短路稳定性；结构简单，动作可靠；隔离开关装有接地闸刀，必须采用先断开主刀闸，后闭合接地闸刀；及先断开接地闸刀，后闭合主闸刀的操作顺序。隔离开关的基本参数有额定电压、额定电流、t秒热稳定电流等，各参数的意义与断路器相同。3、隔离开关分类和型号（表4-2-3）隔离开关的类型很多：根据装设地点不同，分为户内和户外式两种；根据支持绝缘子的数目，分为单柱式、双柱式和三柱式；根据闸刀运动方式的不同，分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式四种；根据有无接地闸刀，又分为有接地闸刀和无接地闸刀两种；根据操动机构的不同，分为手动、电动和气动等。我国的隔离开关的型号、规格一般由文字符号和数字按以下方式表示：其代表意义为：产品字母代号，隔离开关用G；安装场所代号，户内用N，户外用W；设计序列顺序号，以数字1、2、3、表示；额定电压，KV；其它标志，如带接地闸刀时用D，改进型产品用G；额定电流，A。例如GW5-110D/1000型，即指额定电压110KV、额定电流1000A、带接地闸刀，5型户外隔离开关。4、隔离开关的结构（1）户内式隔离开关。一般为三柱式（即有三个支柱绝缘子，其中一个为操动闸刀的拉杆绝缘子）隔离开关。（2）户外式隔离开关。户外式隔离开关的工作条件比较复杂，其绝缘应能保证承受冰、雨、风、严寒和酷热等气象变化，并且应有较高的机械强率，在触头上结冰时能进时能进行操作。户外式隔离开关有三柱式、双柱式和单柱式。表4-2-3 隔离开关选型参考表使用场合特点屋内屋内配电装置成套高压开关柜三级，10KV以下发电机回路，大电流回路单级，大电流300013000A三级，15KV，200600A三级，10KV，大电流20003000A单级，插入式结构，带封罩20KV大电流10001300A屋外220KV及以下各型配电装置双柱式，220KV及以下高型，硬母线布置V型，35110KV硬线布置单柱式220500KV220KV及以上中型配电装置三柱式220500KV三、 互感器1、互感器的作用互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件。互感器的作用是：（1）将一次系统的高电压和大电流变换成二次系统的低电压和小电流，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行参数和故障情况。（2）能使测量仪表和继电器等二次侧的设备与一次侧高压设备在电气方面隔离，以保证工作人员的安全。（3）能使测量仪表和继电器等二次设备实现标准化、小型化、结构轻巧、价格便宜、便于屏内安装。（4）能够采用低压小截面控制电缆，实现远距离测量和控制。（5）当一次系统发生短路故障时，能够保护测量仪表和继电器等二次设备免受大电流的损害。为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，互感器的二次绕组必须接地。这样可以防止互感器绝缘损坏、高电压传到低电压侧时，在仪表和继电器上出现危险的高电压。2、电压互感器2.1电磁式电压互感器的特点电磁式电压互感器的工作原理、构造和连接方法都与变压器相同。其主要区别在于电压互感器的容量很小，通常只有几十到几百伏安。电压互感器与变压器相比，其工作状态有经下特点：电压互感器一次侧的电压（即电网电压），不受互感器二次侧负荷的影响，并且在大多数情况下，二次侧负荷是恒定的。电压互感器二次侧所接的负荷是测量仪表和继电器的电压线圈，它们的阻抗很大，因此，电压互感器的正常工作方式接近于空载状态，必须指出，电压互感器二次侧不允许短路，因为短路电流很大，会烧坏电压互感器。2.2 电压互感器的变压比电压互感器一次额定电压U1N和二次额定电压U2N之比，称为电压互感器的额定变压比式中N1、N2电压互感器一次绕组和二次绕组的匝数。由于电压互感器一次额电压是网的额定电压，业已标准化（如3、6、10、35、110、220、330、500KV等）。二次额定电压已统一为100V（或100/1.25V），所以电压互感器的变压比也是标准化的。2.3 电压互感器的分类和型号电压互感器的种类很多，可用不同方法进行分类：（1）按工作原理可分为电磁式和电容式。（2）按安装地点可分为户内式和户外式。通常35KV以上制成户外式。（3）按相数可分为单相式和三相式。单相电压互感器可制成任何电压等级，而三相电压互感器则只限于10KV及以下电压等级。（4）按绕组数可分为双绕组式和三绕组式。三绕组电压互感器除有一个供给测量仪表和继意器的二次绕组外，还有一个附加二次绕组，用来接入监视电网绝缘状况的仪表和接地保护继电器。（5）按绝缘结构可分为干式、塑料浇注式、充气式和油浸式。干式电压互感器结构简单，无着火和爆炸危险，但体积大，只适用于6KV以下的户内配电装置；塑料浇注式电压互感受器结构紧凑，尺寸小，无着火和爆炸危险，且使用维护方便，适用于335KV的户内配电装置；充气式电压互感器主要用于SF6封闭式组合电器的配套；油浸式电压互感器绝缘性能好，主要用于10KV以上的户外配电装置。油浸式电压互感器按其结构可分为普通式和串级式。1035KV的电压互感受器都制成普通式，它与普通小型变压器相似。110KV及以上的电压互感器普遍采用串级式，其特点是：绕组和铁芯都放在瓷箱中，瓷箱兼作高压出线套管和油管。因此，串级式可节省绝缘材料，减轻重量和体积。我国的电压互感器的型号、规格一般由文字符号和数字按以下方式表示： 其代表意义为：产品字母代号：J电磁式电压互感器；Y电容式电压互感器。相数：D单相；S三相；C单相串级式三绕组。绝缘方式：J油浸式；C瓷绝缘；Z浇注式；G干式；R电容分压式。结构特点：J接地保护；B带补偿绕组；W三相五柱铁芯结构；F测量和保护二次绕组分开。设计序号，用数字1、2、3表示。一次额定电压，KV。特殊用途：B防爆型；W防污型。例如，YDR200型，即指一次额定电压为220KV、单相电容分压式电压互感器。3、电流互感器3.1 电磁式电流互感器的特点目前电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器（以下简称电流电感器）。它的工作原理和变压器相似，但其使用方法与变压器完全不同。3.2电流互感器的变流比电流互感器一次额定电流I1N和二次额定电流I2N之比，称为电流互感器的额定变流比Ki 式中 N1和N2电流互感一次绕组和二次绕组的匝数。由于电流互感器二次额定电流通常为1A或5A，设计电流互感器时，已将其一次额定电流标准化（如100A，150A，），所以电流互感器的变流比是标准化的。3.3 电流互感器的分类和型号电流互感器的种类很多，可用不同方法进行分类：（1）按用途可分为测量和保护用两种。而保护用电流互感器又分为稳态保护用（P）和暂态保护用（TP）两类。（2）按安装地点可分为户内式、户外式及装入式。35kV及以上多为户外式；10kV及以下多为户内式；这种型式应用很普通。（3）按安装方法可分穿墙式、浇注式和支持式。穿墙式装在墙壁或金属结构的孔中，可节约穿墙套管。支持式装在平面和支柱上。（4）按绝缘可分为干式、浇注式和油浸式。干式是用绝缘胶浸渍，适用于低压户内的电流互感器；浇注式是用环氧树脂浇注绝缘，目前仅用于35kV及以下的电流互感器；油浸式为户外型。（5）按一次绕组匝数可分为单匝和多匝。单匝式结构简单、尺寸小、价廉，但一次电流小时误差大。回路中额定电流在400A及以上时均采用多匝式。（6）按高、低压耦合方式可分为电磁耦合式、光电耦合式、电磁波耦合式和电容耦合式。非电磁式电流互感器目前还处于研究和试验段落，运行的可靠性有待在实践中检验。我国电流互感器的型号、规格一般由文字符号和数字按以下方式表示： 其代表意义为：产品字母代号：L电流互感器。结构型式：F多匝式；M母线式；J接地保护用；B支持式；Q绕组式；A穿墙式；D单匝贯穿式；Y低压用；C瓷箱串级式。绝缘方式：W屋外式；C瓷绝缘；S塑料注射绝缘或速饱和型；Z浇注绝缘；K塑料外壳；L电缆电容型；G改进型。使用特点：B保护用；D、P差动保护用。设计序号，用数字1、2、3表示。一次额定电压，kV。特殊用途：B防爆型；W防污型。例如：LCW-220型，即指一次额定电压为220Kv、瓷箱串级屋外电流互感器。3.4电流互感器的接线方式电流互感器的接线应遵守串联原则，即一次绕组应与被测电路串联，而二次绕组则与所有仪表负载串联。某些仪表（如功率表、电能表、功率因数表等）和某些继电器（如差动断电器、功率断电器等）的动作原理与电流的方向有关，因此要求在接入电流互感器后在这些仪表和断电器中仍能保持原来确定的电流方向。为了做到这点，在电流互感器的一次侧和二次侧端子上加注特殊标志，以表明它的极性。通常，一次侧端子用L1、L2表示，二交侧端子用K1、K2表示。当一次侧电流从L1流向L2时，二次侧电流从K1经过二次负载回到K2。对此，我们称L1和K1、L2和K2分别是同极性端子。在画图时同极性端子一般用“”标志。4、其它类型电流互感器简介 随着输电电压的提高，电磁式互感器的结构愈益复杂和笨重，成本上升相应增高，因此，国内，外均在研制新型超高的特高电压互感器。 新型电流互感器的特点是：高低间没有直接的电磁联系，使绝缘结构大为简化：测量过程中不需要消耗很大能量：测量范围宽，暂态响应快，准确度高；二次绕组数量增多，满足多重保护需要：重量轻、成本低。 新型电流互感器按高、低压部分的耦合方式，可分为无线电电磁波耦合、电容耦合和光电耦合式，其中光电式电流互感器性能量最佳，研制工作进展很快。光电式电流互感器的原理是：利用材料的磁光效应或电光效应，将电流的变化转换成激光或光波，经过光通道进行传送，然后接收装置再将接收到的光波转变成电信号，并经过放大，供仪表和继电器使用。非电磁式电流互感器的共同缺点是，输出容量较小，需研制功率更大的放大器或采用小功率的半导体继电保护装置来减小互感器的负荷。四、 避雷器1、过电压的形成及特点在电力系统运行中，经常会由于雷击、雷电感应、故障、操作或系统参数配合不当等原因，使电网中的电压升得很高，这种远远超过正常运行电压的电压值称为过电压。按其产生的原因，可分为雷电过电压和内部过电压两大类。1.1雷电过电压由雷电现象所产生的过电压称为雷电过压（也称大气过电压）。它又包括直击雷过电压和感应雷过电压。（1）直击雷过电压。雷电是雷云之间或雷云对大地的放电现象，雷云对大地之间的放电称为雷击。雷云对地面上的建筑物、输电线、电气设备或其他物体直接放电，称为直接雷击，简称直击雷。由于直击雷产生过电压极高，可达数百万到数千万伏，电流达几十万安，这样强大的雷电流通过这些物体入地，从而产生破坏性很强的热效应和机械效应，往往引起火灾、人畜伤亡、建筑物倒塌、电气设备的绝缘破坏等。利用避雷针和避雷线，可使各种建筑物、输电线路和电气设备免遭直击雷的危害。（2）感应雷过电压。除直击雷外，另一种是雷电的静电感应或电磁感应所引起的过电压，称为雷电感应过电压，简称感应雷。当雷云靠近建筑物、输电线或电气设备时，由于静电感应，在建筑物、输电线或电气设备上便会有与雷云电荷异性的电荷，在雷云向其它地方放电后，被束缚的异性电荷形成感应雷过电压。输电线上受到直击雷或感应雷后，电荷沿着输电线进入发电厂或变电所，这种由雷电流形成的电流称为雷电波。直击雷、感应雷及其形成的雷电波均对电气设备的绝缘构成严重威协。利用保护间隙和避雷器，可保护电气设备免遭沿线人侵的雷电波的袭击。1.2 内部过电压在电力系统中，由于断路器的操作、运行中出现故障、系统参数发生变化等原因，均会引起系统的内部电场能量和磁场能量的转换和传递。在能量的转换、传递过程中就可能使系统内部出现过电压。这种由于系统内部原因 原因的过电压称作内部过电压。按其产生的原因，又可分为工频过电压、操作过电压和谐振过电压。（1）工频过电压。在电力系统中，由于系统的接线方式、设备参数、故障性质以及操作方式等因素，通过弱阻尼产生的持续时间长、频率为工频的过电压称为工频过电压或工频电压升高。工频过电压包括输电线路电容效应引起的电压升高、不对称短路时引起正常相上的工频电压升高和甩负荷引起发电机加速而产生的电压升高等。工频过电压一般来说对系统中正常绝缘的电气设备是没有危险的，故不需要采取特殊措施来限制工频过电压。但为了防止工频过电压和其他过电压同时出现，而威胁电气设备的绝缘，需采取并联电抗器补偿和速断保护等措施将工频过电压限制在允许范围内。（2）操作过电压。操作过电压是电力系统中上由断路器操作或事故状态而引起的过电压。它包括开断感性负载（空载变压器、电抗器、电动机等）过电压、合上容性负载（空载线路、电容器组等）过电压、空载线路合闸（或重合闸）过电压、系统解列过电压和中性点不接地系统中的间歇电弧接地过电压等。操作过电压持续时间较短（小于0.1s），过电压数值与电网结构和断路器性能等因素有关，可采用灭弧能力强的断路器，采用带并联电阻的断路器、装设避雷器和在中性点装设消弧线圈等措施，将操作过电压限制在允许范围内。（3）谐振过电压。电力系统中存在着许多电感和电容元件。当系统进行操作或发生故障时，会出现许多高次谐波，使这些元件可能构成各种振荡回路。在一定能源的作用下，会产生串联谐振现象，导致系统中的某些部分（或元件）出现严重的谐和振过电压。谐振条件破坏为止。谐振过电压的危害性既取决于其振幅大小，又取决于持续时间的长短。谐振过电压可在各种等级的系统中间生，尤其是在35kV及以下系统中造成的事故较多。可采取装设阻尼电阻、避免空载或轻载运行、避免易形成串联谐振的操作等措施来防止谐振过电压的发生。2、避雷针的结构及保护范围避雷针是用来保护各种建筑物和电气设备免遭直击雷的一种设备。它比被保护的建筑物或电气设备高，具有良好的接地性能。它的作用是使地面的电场发生畸变，将雷电吸引到自己身上，并安全导入地中，从而被保护物体免遭雷击。避雷针由接闪器（针头）、支撑管、引下线和接地体组成。接闪器是一根针状的长12m、直径1025mm的镀锌钢管，支撑管由几段不同长度、直径40100mm钢管或由角钢制成的四棱锥铁塔组成，引下线为直径不小于8mm的圆钢或截面积不小于200mm2的扁钢，接地体一般可用三根2.5m长的40404mm的角钢，打入地中并联焊接后再与引下线可靠连接。避雷针的保护范围与避雷针的高度、数目和相互位置有关。当需要的保护范围较大时，为了减少避雷针高度，可采用相互间有一定距离的多根避雷针。在山地或坡地，应考虑地形、气象及雷电活动的复杂性，因此避雷针的实际保护范围会适当缩小。3、避雷线的结构及保护范围1.避雷线的结构避雷线又称架空地线，是由悬在空中的接地导线、引下线和接地装置组成。避雷线主要用来保护架空输电线，以及某些地形有利的小型水电站的变电所。避雷线的作用原理和避雷针相同，只是保护范围要小些。避雷线一般采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线，架设在输电线之上，经每个杆塔接地，以利于雷电流入地。4、避雷器的结构及特点电力系统除了遭受直击雷过电压的危害外，还要遭受沿线路传播的感应雷过电压以及内部过电压的危害，避雷针和避雷线对后两种过压不起作用。因此，为了保护电气设备，将过电压限制在允许范围内，采用避雷器达到此目的。目前使用的避雷器主要有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和金属氧化物避雷器等，现将各避雷器的结构及特点介绍如下：4.1 保护间隙保护间隙可看成是一种最简单的避雷器，它与被保护电气设备并联，一旦出现危及电气设备的过电压时，保护间隙就会击穿放电，从而使电气设备得到保护。4.2 管型避雷器管型避雷器实质上是一个具有灭弧能力的保护间隙，主要由内部和外部两个火花间隙及灭弧管组成。内部间隙又叫灭弧间隙，当受到过电压作用时，内外间隙均被击穿，冲击电流经间隙流入大地。过电压消失后，间隙中仍有由工作电压产生的工频电弧电流（称为工频续流）流过。工频续流电弧产生的高温使灭弧管内产气材料（纤维、塑料）分解出大量气体，管内压力升高，气体在高压力作用下以环形电极的开口孔喷出，形成强烈的纵吹作用，从而使工频续流在第一次过零时就被切断。管型避雷器的缺点是：伏秒特性太陡，难以和被保护物体理想地配合；避雷器动作后工作母线直接接地形成截波，对变压器绝缘不利；管型避雷器的放电特性易受大气条件的影响。因此，管型避雷器只用于线路保护和变电所的进线段保护。4.3 阀型避雷器阀型避雷器由装在密封套中的火花间隙和非线性电阻（阀片）串联组成，阀型避雷的火花间隙采用多个平板电极单间隙串联，每单个间隙由上下两个铜片电极中间夹0.51.0mm厚的云母垫圈制成。阀型避雷器串联的火花间隙和阀片电阻的数目，随着电压的升高而增加。阀型避雷器分普通型和磁吹型两类。普通阀型避雷器有强迫熄弧措施，且阀片的热容量有限，不能承受持续时间较长的内部过电压的冲击电流。因此，这类避雷器只适用于220kV及以下系统作为限制大气过电压用。磁吹型避雷器利用磁吹电弧强迫熄弧，其单个间隙的熄弧能力较高，能在较高恢复电压下切断较大的工频续流。因此，这类避雷器既可以限制大气过电压也可以限制内部过电压，一般用于35330kV 的电网中。4.4 金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器（MOA）是二十世纪70年代发展起来的一种新型过电压保护设备，它由封装在瓷套（或硅橡胶等合成材料护套）内的若干非线性电阻阀片串联组成。其阀片以氧化锌为主要原料，并配以其他金属氧化物，所以又称为氧化锌（ZnO）避雷器。金属氧化物避雷器的主要优点如下：（1）金属氧化物避雷器由于不用串联火花间隙，因此其结构简单、体积小，并且完全避免了由于污秽、气压变化等造成的串联火花间隙放电电压不稳定的缺点，使其动作可靠性高。（2）陡坡响应特性好。不存在因间隙的伏秒特性曲线陡翘而不易与被保护设备配合的问题。（3）可承受多重雷击。由于没有工频续流问题，所以冲击波过后，通过阀片的能量大为减少，再次“导通”也毫无问题。（4）可降低电气设备所承受的过电压。由于碳化硅避雷器只有火花间隙击穿后才有电流泄放，而金属氧化物避雷器在整个过电压作用过程中都有电流流过，因此它降低了加在被保护电气设备上的过电压幅值。（5）通流容量大。金属氧化物避雷器的通流能力很大（必要时还可并联两柱或三柱阀片），因此可以用来限制内部过电压。（6）易于制成直流避雷器。由于金属氧化物避雷无间隙，也无灭弧问题，所以恢复到绝缘状态不需电流自然过零，只要电压下降到截止电压以下就可以。（7） 金属氧化避雷器还是SF6组合电器中的理想保护设备。它不存在因SF6气压变化引起避雷器动作电压改变和间隙电弧相SF6分解的问题。由于金属氧化物避雷器具有上述优点，使其是电力系统各种电压等级下得到了广泛应用，并将逐步替代其他避雷器。应该指出的是，由于金属氧化物避雷器的氧化锌阀片长期受工频电压的作用，因此在运行中会出现老化现象，需要定期或在线监测其泄漏电流等参数，以保证安全。第三节 配电装置的运行一、SF6 断路器的运行规定1.1 开关检修后投入运行前，必须做一次远方分合闸试验，试验时，开关两侧刀闸必须拉开。1.2 正常情况下，SF6 开关的操作均应在 DCS 盘上进行，仅在调试或事故处理时，才允许就地操作。1.3 开关控制箱配有保温加热器及防潮加热器，保温加热器根据温度自动投入或退出运行，防潮加热器应长期投入运行。1.4 SF6 气体应满足质量要求。1.5 开关必须在退出运行，不承受高电压(即隔离开关分闸)时，才能进行慢分，慢合操作。1.6 500、220KV 开关的SF6 气体压力1） SF6 气体额定压力为0.7MPa。2） 压力降至0.62MPa 时发“SF6 要补充”信号。压力升至0.66MPa 时，信号解除。3） 压力降至0.6MPa 时，闭锁开关的分、合闸回路，发“SF6 气压低”信号。压力升至0.64MPa时，解除闭锁。1.7 开关回路设有脉冲计数器，累计开关动作次数，在巡视时应检查并记录计数器动作情况。二、 刀闸的运行2.1 运行中电气设备的各种闭锁装置，任何人不准擅自解锁。装设倒闸闭锁装置的闸刀应经闭锁操作，当闭锁失灵需操作时，必须征得值长同意，并做好保证不会带负荷拉合刀闸的措施后，方可进行破坏闭锁操作，并在事故解锁登记本上做好详细记录。2.2 刀闸的操作机构应操作灵活，三相刀闸一经操作应同步运转，不应出现有憋劲、卡碰等不良现象。2.3 所有刀闸操作后 ，必须检查动作情况正确，三相接触良好，以及信号及表计指示正常。2.4 合接地刀闸前，必须查明各侧电源均已断开，并验明三相无电压后方可操作。2.5 操作机构失灵时，禁止投入运行。2.6 发生带负荷拉刀闸时，在未断弧前应迅速合上，如已断弧则严禁重新合上；如发生带负荷合刀闸时，则严禁重新拉开。2.7 刀闸正常运行检查。1）刀闸的一次回路、瓷瓶完整无裂纹及烧伤痕迹，无影响刀闸操作的异物。2）刀闸的分、合闸指示与实际运行状态相符。3）拉开的刀闸闸口之间应有足够的距离。4）刀闸的有关操作连杆无断裂，脱开等现象。5）刀闸就地控制箱无异常发热。6）刀闸无发热、变色等现象。三、 互感器的运行3.1 正常运行中CT 二次回路不得开路，PT 二次回路不得短路。3.2 互感器投运前的检查：1）外部应清洁，各部分螺丝应牢固，套管无破损的现象。2）油位正常，油色透明，外壳无渗油。3）保险接触良好，无接地、短路现象。4）一、二次接线无松动脱落现象，设备周围清洁无遗留工具。5）绝缘值符合要求。3.3 互感器运行中的检查：1）套管应清洁，无裂纹及放电痕迹。2）有油位计的互感器，其油位、油色均应正常。3）无渗油及漏填料现象。4）无异味、放电声及电磁振动声。5）高压引出线及接地线应连接完整、牢固、无过热现象。四、避雷器的运行4.1 避雷器运行中的检查1）瓷瓶清洁应无裂纹及放电现象。2）引线、接地线连接应牢固，无松动脱落现象。3）放电记录器是否动作。4）雷雨时，禁止靠近避雷器，等待雷雨后方可检查。4.2 每次雷雨或系统发生故障后，应对避雷器进行详细检查，并将放电记录器指示数值进行记录。4.3 当避雷器有下列情况之一时，应停用避雷器。1）瓷套管爆炸、破坏或有明显裂纹。2）避雷器引线或接地线断开。3）避雷器内有异常响声。五、母线的运行5.1 母线投运前的检查1）母线一次回路正常，现场无遗留物。2）母线上所有刀闸(包括接地刀闸)已全部拉开，临时接地线已拆除。3）母线各支持绝缘子牢固无裂纹、倾斜、变形及松脱现象。4）避雷器、PT 正常，PT 高低压保险良好。5）母线周围的遮栏安装牢固，与带电设备的距离符合要求。6）测量母线绝缘正常。5.2 母线运行中的检查1）母线表面和连接部分无发热、变色。2）绝缘子无裂纹、变形或放电痕迹。3）各部分连接螺丝无松动和异常振动。4）架空线无断股、散股现象。第四节 配电装置的事故处理一、断路器（1）断路器拒绝合闸，其可能原因是： 1）操作电源电压过低 2）断路器辅助触点切换过快，合闸时间短； 3）控制开关未投入 4）同期开关未投入 5）合闸接触器触头接触不良 6）合闸熔断器未投入 7）中间继电器接点烧坏 8）操作机构卡住 9）合闸挂钩脱扣。 （2）断路器拒绝跳闸。运行中断路器拒绝跳闸，会使事故扩大，造成大面积停电。如果运行中发现电压显著降低；电流表指示大幅度地摆动；信号继电器掉牌；光字牌点亮；警报响；但继电器位置信号灯不切换，则说明是断路器拒绝跳闸。其可能原因是： 1）跳闸操作回路失去完好性 2）跳闸铁芯卡住 3）断路器机构失灵 4）机构辅助触点不良 5）跳闸线圈断线 6）操作电源电压过低 7）操作回路熔断器熔断或接触不良 （3）断路器自动合闸。断路器自动合闸事故是较少见的，但确实存在，其原因是： 1）误操作合闸，得到证实后立即跳开 2）重合闸继电器因时间元件误动造成自动合闸 3）直流操作电源回路正负两点同时绝缘下降或接地，使合闸接触器误动 为防止断路器自动合闸事故，前已叙述过除重合闸及备用电源投入回路的断路器外，其它断路器应将合闸熔断器取下。二、 PT、CT