高低压控制原理培训教材

1、目录目录 v一一. 电工电工 基基 础础 v二二. 电力系统基电力系统基 本知识本知识 v三三. 电力变压器电力变压器 v四四. 高压电器及成套装置高压电器及成套装置 五五. 过过 压压 保保 护护 与与 继电保继电保 护护 v六六. 电气安全技术电气安全技术 背景知识 低压进网许可证低压进网许可证 . 电工进网许可证电工进网许可证 高压进网许可证高压进网许可证 特种许可证特种许可证 铁路电气化铁路电气化 国防电气化国防电气化 . 想一想想一想 1.何为高压何为高压 ？何为低压？何为低压 ？ 2.何为强电？何为弱电？何为强电？何为弱电？ 一.电工基础 v什么是电？什么是电？ v220V50Hz

2、1000W 220V50Hz1000W 的含义的含义？ 直直 流流 电：电： 交流交流 电：电： 电电 源：源： 电电 压：压： 频频 率：率： 周周 期：期： 功功 率：率： 电电 流：流： 电电 阻：阻： .三相交流电 v初相位初相位: 有效值有效值: v最大值最大值: 通路通路 电路电路 断路断路 短路短路 实现能量的传输实现能量的传输 分配分配 和对控制信号的传递和对控制信号的传递 .电力系统: 发电 变电输电 配电 用电 单位组成的整体 或：生产 传输 分配 消费的各个环节组 成的一个有机整体 .电力系统: 发电 变电输电 配电 用电 单位组成的整体 或：生产 传输 分配 消费的各个

3、环节组 成的一个有机整体 .电力系统: 发电 变电输电 配电 用电 单位组成的整体 或：生产 传输 分配 消费的各个环节组 成的一个有机整体 电力网电力网 组成组成 各种变电所各种变电所 各种电压等级的电力线路各种电压等级的电力线路 作用作用 传输传输 变化变化 分配分配 电能电能 分类分类 输电网：以高压、超高压将电厂与输电网：以高压、超高压将电厂与 变变 电所之间连接起来的送电网络电所之间连接起来的送电网络 配电网：直配电网：直 接将电能送到用户的网络接将电能送到用户的网络 水力水力 发电厂发电厂 升压变电所升压变电所 220kV 地区枢纽所地区枢纽所 10kV 至用户至用户 配电所配电所

4、 10kV 10kV 升压升压 变电所变电所 220kV 220kV 220kV 输电线路输电线路 220kV 35kV 35kV 负荷负荷 变电所变电所 35kV 火力火力 发电厂发电厂 10kV 电力负荷 v用电设备或用电单位所消耗的功率（用电设备或用电单位所消耗的功率（KW）容量）容量 （KVA）或电流（）或电流（A） 电力负荷电力负荷 一类负荷一类负荷：指突然停电会造成人员生命危害，造成：指突然停电会造成人员生命危害，造成 重大设备损坏且难以修复重大设备损坏且难以修复 对周围环境造对周围环境造 成污染及重大经济损失。如：涌水量大成污染及重大经济损失。如：涌水量大 的矿井的排水泵的电源；

5、有爆炸危险的的矿井的排水泵的电源；有爆炸危险的 矿井中因通风机械停电会造成有害气体聚矿井中因通风机械停电会造成有害气体聚 集超限；重要交通枢纽；国际社交场所。集超限；重要交通枢纽；国际社交场所。 二类负荷二类负荷：指突然中断供电，将造成大量减产，产：指突然中断供电，将造成大量减产，产 生大量废品，大量材料报废，连续生产生大量废品，大量材料报废，连续生产 需要较长时间。需要较长时间。 三类负荷三类负荷：除一、二类负荷以外的负荷。：除一、二类负荷以外的负荷。 v电力负荷电力负荷 1.高峰负荷：用户在单位时间内所产生的高峰负荷：用户在单位时间内所产生的 最大负荷最大负荷 日高峰日高峰 晚高峰晚高峰

6、2.低谷负荷：电网中或某用户在一天低谷负荷：电网中或某用户在一天24h内发生的内发生的 用电最少的电量（为合理使用电能应用电最少的电量（为合理使用电能应 尽量减少发生低谷负荷的时间，对于尽量减少发生低谷负荷的时间，对于 电力系统来说峰谷差越小用电则越趋电力系统来说峰谷差越小用电则越趋 近于合理）。近于合理）。 3.平均负荷：电网中某一用户在某一段确定的时间平均负荷：电网中某一用户在某一段确定的时间 阶段平均小时的用电量。阶段平均小时的用电量。 变电所变电所 v1.连接电力系统的中间环节连接电力系统的中间环节 v变电所变电所 作用：汇集电源，升、降电压，分配电能作用：汇集电源，升、降电压，分配电

7、能 高低压配电装置高低压配电装置 变压器变压器 主控制室和相应实施及辅助设备主控制室和相应实施及辅助设备 一次电气设备一次电气设备 变电所变电所 主变压器主变压器高压断路器高压断路器 隔离开关隔离开关 互感器互感器 电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 熔断器熔断器负荷开关负荷开关 v2. 组成组成 电能质量电能质量 电能质量电能质量 电压允许偏差电压允许偏差 电压允许波动与闪变电压允许波动与闪变 公用电网谐波公用电网谐波 三相允许不平衡度三相允许不平衡度 v1. 电力系统频率偏差电力系统频率偏差中规定允许值为中规定允许值为0.2Hz。 而我国跨省输电都保持在而我国跨省输电都保持在0.1

8、Hz内。故有保证，内。故有保证， 可不考虑可不考虑 v2.公用电网谐波，因交流电波畸变，即含有高次公用电网谐波，因交流电波畸变，即含有高次 谐波，当谐波总电压超过基准波谐波，当谐波总电压超过基准波（50Hz）电压电压 的的5，就可能使继电器自动装置电子计算机等就可能使继电器自动装置电子计算机等 产生误动作甚至不能正常工作。产生误动作甚至不能正常工作。 v允许电压偏差允许电压偏差 按按U= 100 额 U-U N N实 v规定值规定值 35KV及以上：允许及以上：允许10 10KV及以下三相供电：允许及以下三相供电：允许7 220V单相供电：允许单相供电：允许 7 10 v电压偏差危害：电压偏差

9、危害： 1.白炽灯白炽灯 电压比额定值低电压比额定值低10，则光通量则光通量 少少30 电压高电压高10，则寿命则寿命缩短一半缩短一半 电动机电动机 v2. 因电动机的最大转矩跟电压的因电动机的最大转矩跟电压的平方成正比平方成正比， 如电压降低过如电压降低过 多，可能停转和不转，温度多，可能停转和不转，温度 升高，烧毁电机；反之，会使设备绝缘老升高，烧毁电机；反之，会使设备绝缘老 化，缩短寿命，危及设备安全运行。化，缩短寿命，危及设备安全运行。 公用电网谐波 电网中非线性原件引起 谐波非正弦波按傅里叶级数分解后所得的一系列非正弦波按傅里叶级数分解后所得的一系列 频率为基准波频率的整数倍的正弦波

10、，又称频率为基准波频率的整数倍的正弦波，又称 为为高次谐波高次谐波。 危害：1.使变压器铁芯过热损毁 使变压器铁芯过热损毁 2.变压器噪声大变压器噪声大 3.电动机铁芯损耗增大过热损毁，电动机铁芯损耗增大过热损毁， 转子震动大转子震动大 4.电力线路损耗增加，电磁感应式电力线路损耗增加，电磁感应式 电度表计量不准电度表计量不准 5.引起过压引起过压 6.造成系统继电保护和自动装置误动作造成系统继电保护和自动装置误动作 或拒动作或拒动作 电力变压器 在一个闭合的铁芯上绕两个线圈就构成一个在一个闭合的铁芯上绕两个线圈就构成一个 单相变压器单相变压器 铁芯：由厚度为铁芯：由厚度为0.27mm0.5m

11、m硅钢片冷轧而成，硅钢片冷轧而成， 通常做成通常做成E字形或字形或F型，交错叠合而成型，交错叠合而成。 片厚：涡流损耗大片厚：涡流损耗大 片薄：涡流损耗小片薄：涡流损耗小目的：减小涡流的损耗目的：减小涡流的损耗 v能量转换：电能能量转换：电能 磁能磁能 电能电能 变压器的结构变压器的结构 v1.铁芯：属磁路部分铁芯：属磁路部分 v2.绕组：属电路部分绕组：属电路部分 v3.绝缘油绝缘油 纸板纸板 、电缆纸电缆纸、 皱纹纸皱纹纸 v4.分接开关：无电源励磁调压，放置在高压绕组上。分接开关：无电源励磁调压，放置在高压绕组上。 （优点：引出方便，电流小，有级调压优点：引出方便，电流小，有级调压） v

12、5.油箱（外壳）油箱（外壳） v6.冷却装置冷却装置 v7.储油柜（油枕）储油柜（油枕） v8.安全气道（防爆管）安全气道（防爆管） v9.吸湿器：内装氯化钙或氯化钴浸渍过的硅胶吸湿器：内装氯化钙或氯化钴浸渍过的硅胶 吸收水分后由蓝变为吸收水分后由蓝变为粉红粉红。 变压器的运行 v一一. .变压器的运行方式变压器的运行方式 v1.温升温升： 变压器铁芯由于涡流热效应变压器铁芯由于涡流热效应 损耗发热损耗发热 绕组中由于电流的热效应发热绕组中由于电流的热效应发热 v2.变压器中变压器中 各部件的各部件的 温度不相同温度不相同 绕组温度绕组温度最高最高 铁芯次之铁芯次之 油温油温最低最低 v3.为

13、便于监视变压器运行中的油温，规定以为便于监视变压器运行中的油温，规定以 上层油温上层油温为准。为准。 （A级绝缘材料，允许级绝缘材料，允许最高温度最高温度90一般不超过一般不超过85） （对于强迫循环水冷或风冷变压器为（对于强迫循环水冷或风冷变压器为75） （我国规定变压器的环境温度为（我国规定变压器的环境温度为40时，上层油温时，上层油温 为为55） 变压器的过载能力 v在不损坏绝缘和降低变压器寿命的前提下，变压器在不损坏绝缘和降低变压器寿命的前提下，变压器 在在较短时间内所输出的最大容量较短时间内所输出的最大容量为变压器的过载能为变压器的过载能 力，一般以过载倍数表示。力，一般以过载倍数表

14、示。 v过载过载 1.正常情况下过载正常情况下过载：可以在绝缘和寿命不受影响：可以在绝缘和寿命不受影响 的前提下，在高峰负载及冬季时过载使用，的前提下，在高峰负载及冬季时过载使用，不不 应超过应超过2030。 2.故障情况下过载故障情况下过载：当电力系统或用户变电站发：当电力系统或用户变电站发 生故障时，为保证对重要设备的连续供电，允生故障时，为保证对重要设备的连续供电，允 许变压器短路时的过载能力许变压器短路时的过载能力 3.变压器允许短路：当变压器发生短路时，由于保变压器允许短路：当变压器发生短路时，由于保 护动作和断路器跳闸均需一定的时间，因此难免护动作和断路器跳闸均需一定的时间，因此难

15、免 会受到短路电流冲击，一般设计短路电流为会受到短路电流冲击，一般设计短路电流为额定额定 电流的电流的25倍倍。 v允许电压波动：一般允许电压波动：一般不得超过额定值的不得超过额定值的5%，可，可 以运行。以运行。 变压器的并列运行变压器的并列运行 将两台或多台变压器的一次侧和二次侧绕组将两台或多台变压器的一次侧和二次侧绕组 分别接于公共母线上同时向负载供电。分别接于公共母线上同时向负载供电。 提高供电可靠性提高供电可靠性 并列运行的目的并列运行的目的 1. 提高变压器运行经济性提高变压器运行经济性 可以减少总备用量，并可以随着用电可以减少总备用量，并可以随着用电 量的增加分批增加新的变压器量

16、的增加分批增加新的变压器 变压器的连接组别号相同变压器的连接组别号相同 变压器的电压比相等（允许有变压器的电压比相等（允许有5的的 差值）差值） 变压器的阻抗电压相等（允许有变压器的阻抗电压相等（允许有10 的差值）的差值） 理想并列运行条件理想并列运行条件 2. 阻抗电压阻抗电压当变压器二次侧短路，一次侧施加电当变压器二次侧短路，一次侧施加电 压，使其电流达到额定值，此时施加压，使其电流达到额定值，此时施加 的电压称为的电压称为阻抗电压阻抗电压Uz 100 z N Z U U U 变压器油及运气 1.变压器油的作用变压器油的作用 防潮防潮 散热散热 、冷却、冷却 变压器油运行变压器油运行 2

17、. 变压器油试验：变压器油试验：每半年每半年取样试验。包括耐压、取样试验。包括耐压、 介质损耗及简化介质损耗及简化 变压器油运行管理：查变压器油运行管理：查充油设备的密封性充油设备的密封性，储，储 油柜；油柜；呼吸器的工作性能呼吸器的工作性能， 以及以及油色、油量、油温油色、油量、油温。 运行中的变压器运行中的变压器补油注意补油注意： 10KV及以下及以下可以补入可以补入不同牌号的油不同牌号的油，但应作，但应作 补混油的耐压实验补混油的耐压实验 35KV及以上及以上的应补入的应补入相同牌号的油相同牌号的油，也要作，也要作 耐压试验耐压试验 补油后要查气体继电器，及时放出气体。补油后要查气体继电

18、器，及时放出气体。 变压器的运行检查 变压器运行的巡视检查变压器运行的巡视检查 v一一. 1.查查油枕油枕和和充油绝缘套管充油绝缘套管内油面的高度及内油面的高度及 密封处有无渗油、油色密封处有无渗油、油色 2.查查上层上层油温应在油温应在85以下以下，水冷水冷和和风冷风冷 变压器应为变压器应为75 3.查响声，查响声，正常时为均匀的嗡嗡声正常时为均匀的嗡嗡声 4.查绝缘套管是否清洁，有无裂纹和放电查绝缘套管是否清洁，有无裂纹和放电 烧伤痕迹烧伤痕迹 5.清扫绝缘套管及有关附属设备清扫绝缘套管及有关附属设备 6.查查母线母线及及接线端子连接处接线端子连接处接触是否良好接触是否良好 7.容量在容量

19、在630KVA及以上及以上且无人值班的变压器，且无人值班的变压器， 每周巡视一次。每周巡视一次。630KVA以下以下的可适当延长巡的可适当延长巡 视周期，但在视周期，但在每次合闸前及拉闸后应检查一次每次合闸前及拉闸后应检查一次 8.有人值班的变配电所，每班都应巡查并记录变有人值班的变配电所，每班都应巡查并记录变 压器的运行状态压器的运行状态 9.对于对于强迫油循环水冷式强迫油循环水冷式或或风冷变压器风冷变压器不论有无不论有无 人值班人值班，都应，都应每小时巡视一次每小时巡视一次 10.负载急剧变化或变压器发生短路故障后，都应负载急剧变化或变压器发生短路故障后，都应 增加特殊巡视增加特殊巡视 二

20、.变压器异常运行和常见故障分析 v1.变压器声音异常：变压器声音异常： a.启动大容量动力设备时，启动大容量动力设备时，负载电流大负载电流大，使，使 变压器变压器声音增大声音增大 b.变压器过载时，发出很变压器过载时，发出很高且沉重的嗡嗡声高且沉重的嗡嗡声 c.当系统当系统短路短路或或接地接地时，时，通过很大的短路电通过很大的短路电 流，会有很大的噪声流，会有很大的噪声 d.若有若有可控硅整流器可控硅整流器或或电弧炉电弧炉等设备，由于等设备，由于 高次谐波产生高次谐波产生，变压器声音也会，变压器声音也会变大变大 v2.绝缘套管内闪络和爆炸绝缘套管内闪络和爆炸 a.套管密封不严，进水而使绝缘受潮

21、损坏套管密封不严，进水而使绝缘受潮损坏 b.套管的电容芯子制造不良，使内部游离放电套管的电容芯子制造不良，使内部游离放电 c.套管积垢严重或套管上有大的裂纹和碎片套管积垢严重或套管上有大的裂纹和碎片 互感器 实质上是一个特殊结构的变压器实质上是一个特殊结构的变压器 互感器互感器 电压互感器：将系统高压改变为标准低压电压互感器：将系统高压改变为标准低压 （100V）或或（100V/3）。用。用 于测量或控制回路于测量或控制回路 v一一. 电流互感器：将系统中的大电流变为低压的电流互感器：将系统中的大电流变为低压的 标准小电流标准小电流（5A）用于计量用于计量 v二二.互感器使用互感器使用注意事项

22、：注意事项： 电压互感器电压互感器 1. 二次侧二次侧不能短路不能短路，否则会烧毁，否则会烧毁 一一、二次侧均应保证二次侧均应保证极性正确极性正确且应装熔断器且应装熔断器 铁芯和外壳铁芯和外壳必须必须接地接地 2.电流互感器：电流互感器： 电流互感器正常运行时，相当于一台短路运行的电流互感器正常运行时，相当于一台短路运行的 变压器，二次侧变压器，二次侧严禁开路严禁开路，且二次侧绕组中，且二次侧绕组中不允不允 许接任何开关和熔断器许接任何开关和熔断器。为保安全，。为保安全，二次侧一端二次侧一端 要接地。要接地。 变流比：二次侧一般为变流比：二次侧一般为5A，一次侧的电流等级有，一次侧的电流等级有

23、 5A25000A。其容量标准为。其容量标准为5VA100VA。 一一、二次线圈二次线圈极性应正确极性应正确 一次侧带电时，二次侧任何情况下都一次侧带电时，二次侧任何情况下都严禁开路严禁开路 有单绕组式（穿芯式）和双绕组式有单绕组式（穿芯式）和双绕组式 高压电气及成套装置高压电气及成套装置 v 常见高压电器常见高压电器3KV3KV35KV35KV有：断路器、隔离有：断路器、隔离 开关、负荷开关、熔断器开关、负荷开关、熔断器、电容器。电容器。 v一一.高压电器相关知识高压电器相关知识 1.电力系统短路电力系统短路 三相短路三相短路 两相短路两相短路 两相接地短路两相接地短路 单相短路单相短路 v

24、短路电流可达几万甚至几十万千安短路电流可达几万甚至几十万千安 1.引起导体引起导体严重发热严重发热，温度升高甚至熔化，且会，温度升高甚至熔化，且会 损坏绝缘。损坏绝缘。 2.在相间在相间产生很大的电动力作用于导体上产生很大的电动力作用于导体上，可能，可能 造成设备的变形或损坏。造成设备的变形或损坏。 3.短路处有短路处有电弧产生电弧产生，高温电弧上千度会烧毁设，高温电弧上千度会烧毁设 备或烧伤周围人员甚至引发火灾。备或烧伤周围人员甚至引发火灾。 4.短路电流通过变压器线路等阻抗元件时，将产短路电流通过变压器线路等阻抗元件时，将产 生生很大压降很大压降，引发电动机端，引发电动机端电压降低电压降低

25、，因此影，因此影 响电力系统的正常供电。响电力系统的正常供电。 短路四大危害短路四大危害 一.高压电器中的电弧 1.高压开关电气中电弧的产生：高压开关电气中电弧的产生：开关电气切断具有开关电气切断具有 电流的电路时，断开的触头之间将会产生电弧。电流的电路时，断开的触头之间将会产生电弧。 2.加速灭弧的几种方法：加速灭弧的几种方法： v气体吹动电弧（气体吹动电弧（磁吹法磁吹法） v拉长电弧法（拉长电弧法（速断速断） v介质灭弧法（介质灭弧法（石英砂石英砂） 高压电气设备 v一一.高压断路器高压断路器 用于用于正常情况下正常情况下接通或断开电路接通或断开电路；故障情况下故障情况下在继在继 电保护装

26、的作用下，迅速断开电路；电保护装的作用下，迅速断开电路； 特殊情况下特殊情况下可靠地接地通过短路电流。有很好的可靠地接地通过短路电流。有很好的 灭弧能力。灭弧能力。 高压断路器高压断路器 1.油断路器油断路器 2.真空断路器真空断路器 3.六氟化硫（六氟化硫（ ）断路器）断路器6 SF 多油断路器多油断路器 少油断路器少油断路器 高压断路器主要参数高压断路器主要参数 1.额定电压额定电压 2.额定电流额定电流 3.额定开断电流额定开断电流 4.关合电流关合电流 高压断路器的运行与维护 v一一.正常运行巡视正常运行巡视 有人值班的变电所由当班人员巡查（有人值班的变电所由当班人员巡查（一天一次一天

27、一次）；）； 无人值班的，按计划定期巡查（无人值班的，按计划定期巡查（每月不少于每月不少于2次次）。）。 一般要求一般要求 1.应有基本参数，制造厂铭牌应有基本参数，制造厂铭牌 2.分分、合指示易于观察且指示正确合指示易于观察且指示正确 3.金属外壳有明显的接地标志，接地螺栓金属外壳有明显的接地标志，接地螺栓不应小不应小 于于M12,并且接触良好并且接触良好 4.接线极连接处或其它必要地方应有接线极连接处或其它必要地方应有监视运行温监视运行温 度的措施度的措施，如示温蜡片等，如示温蜡片等 5.每台断路器应有每台断路器应有编号、名称编号、名称 6.外露带电部分应有外露带电部分应有明显的相位漆明显

28、的相位漆 油断路器的巡视 v1.分分、合位置指示正确合位置指示正确 v2.油断路器不过热，示温蜡片不熔化，变色漆不变油断路器不过热，示温蜡片不熔化，变色漆不变 色，内无异常响声色，内无异常响声 v3.油位正确，油色透明无碳黑悬浮物油位正确，油色透明无碳黑悬浮物 v4.无渗油、漏油痕迹，放油阀关闭紧密无渗油、漏油痕迹，放油阀关闭紧密 v5.套管、瓷瓶无裂痕，无放电声和电晕放电套管、瓷瓶无裂痕，无放电声和电晕放电 v6.接触部位良好，无过热接触部位良好，无过热 v7.排气管装备完好，隔栅完整排气管装备完好，隔栅完整 v8.接地良好，环境良好接地良好，环境良好 v50年代的古董 6 SF 断路器的巡

29、查 v每日定时记录气体压力和温度每日定时记录气体压力和温度 v各部位及管道无异声及异味各部位及管道无异声及异味 v套管无裂痕，无放电声和电晕放电套管无裂痕，无放电声和电晕放电 v引线连接部位无过热，引线驰度适中引线连接部位无过热，引线驰度适中 v分、合位置指示正确分、合位置指示正确 v接地良好，环境良好，附近无杂物。接地良好，环境良好，附近无杂物。 真空断路器的巡查 v分、合位置指示正确分、合位置指示正确 v支持绝缘子无裂痕及放电异声，清洁支持绝缘子无裂痕及放电异声，清洁 v真空灭弧室无异常真空灭弧室无异常 v接地完好接地完好 v引线连接部位无过热，引线驰度适中引线连接部位无过热，引线驰度适中

30、 隔离开关 隔离开关设有特殊灭弧装置，隔离开关设有特殊灭弧装置，不允许带负不允许带负 拉、合闸拉、合闸。关断时必须在断路器之后；合闸时。关断时必须在断路器之后；合闸时 必须先合隔离开关，再合断路器。必须先合隔离开关，再合断路器。 v作用作用 1.隔离电源隔离电源 2.倒闸操作倒闸操作 3.拉、合无电流或小电流电路拉、合无电流或小电流电路 v分类分类 （地点）（地点） 户内户内 户外户外 刀闸运动方式刀闸运动方式 水平旋转水平旋转 垂直旋转垂直旋转 插入插入 绝缘子数目绝缘子数目 按每相支柱按每相支柱 单柱式单柱式 双柱式双柱式 三柱式三柱式 高压负荷开关 v1.作用：作用： 用于额定电压下接通或断开负荷电流它虽有用于额定电