发电厂电气资料

1、3.3灭弧方法及灭弧装置熄灭交流电弧的主要问题是：如何防止电弧重燃。电流过零后，电弧是否重燃，取决于弧隙中去游离过程和游离过程的竞争结果。熄灭电弧有以下几种方法：1、 吹弧，利用气体或油吹动电弧的灭弧方法。1空气中交流电弧的熄灭 纵吹使电弧冷却变细，加大介质压强，加强去游离，使得电弧熄灭。横吹可拉长电弧，增加弧柱表面积使得冷却加强。六氟化硫气体吹弧优点：开关容量大，电寿命长，开断性能好，无火灾危险等。 采用不高的压力和不太长的吹弧速度就能熄灭高压断路器中的电弧。3油气吹弧 油断路器就是指利用变压器油作为灭弧介质的断路器。4产气管吹弧 产气管由纤维，塑料等有机固体材料制作而成。在高温作用下，管壁

2、材料分解为气体。这些气体在管内受热膨胀，增高压力，向管的端部形成吹弧。采用多断口灭弧 采用多断口能把电弧分割为许多小弧段，在相等的触头行程下，电弧被拉长了。而且拉长的速度成倍增加，提高了灭弧能力。3、采用短弧原理灭弧 将长电弧分割为许多短段，当短弧阴极的介质强度总值大于加在触头的电压时，电弧熄灭。4、固体介质的狭缝狭沟灭弧 触头间产生电弧后，在磁吹装置的磁场作用下，将电弧吹入狭缝中，电弧与灭弧片内壁紧密接触，产生强烈去游离。5、利用耐高温金属材料制作触头灭弧 用耐高温金属制作触头，可以减少热电子发射和技术蒸汽的产生，从而减弱游离过程。 3. 4电气触头3.4.1电气触头的基本概念 电气触头是指

3、两个或几个导体之间相互接触的部分。触头的质量取决于触头的接触电阻值。开关电气触头的接触压力，是利用触头本身的弹性或附加弹簧产生的。多次接通或断开，可造成接触不良。 金属材料制成的触头在空气中容易氧化，对接触电阻有很大温度在60以上时，氧化最为剧烈。 对电气触头的要求一般如下： 结构可靠；有良好的导电性能和接触性能；发热温度不超过规定值；断开规定容量的电流时，有足够的抗熔焊和抗电弧灼伤能力；通过短路电流时，具有足够的动稳定和热稳定。触头的分类和结构1.按接触面的形式划分，可以划分为以下三种：1平面触头。自动净化能力弱，压强小，解除电阻较大。2线触头。线触头是指两个触头间的接触面为线接触的触头。线

4、接触的接触压力较大，在接通和断开时自动净化能力较强。3点触头。两个触头接触面为点接触的触头 优点是接触面更加固定，接触电阻稳定，缺点是接触面积小，不易散热。2.按结构形式划分可以分为以下三种：1）可断触头。可断触头主要有以下几种形式。1刀形触头，广泛应用于高压隔离开关和低压闸刀开关中。2指形触头，见课本图3-8.特点是：动稳定性较好，接通和断开过程中有自动净化作用；触头系统和灭弧室配合较难；工作表面易受电弧烧损。3插座式触头，见课本图3-9.静触头由多片梯形触指组成，动触头是圆形导电杆。接触面的工作可靠。触指和导电杆之间的电流是同一方向2）固定触头，是指连接导体之间不能相对移动的触头。固定触头

5、的接触表面都有防腐措施。3）滑动触头，是指在工作中与被连接的导体总是保持接触，能由一个接触面沿着另一个接触面滑动的触头。见课本图3-12，3-13。豆形触头的静触指分上下两层，均匀分布在上下触头的圆周上，每一触指配有小弹簧作缓冲，以防止动触杆卡塞和减小摩擦。滚动式滑动触头由可动导电杆、成对的滚轮、固定导电杆、螺栓和弹簧组成。第四章 高压电气设备及载流导体4.1熔断器4.1.1熔断器的用途 它是在电路中人为的设置一个易熔断的金属元件，当电路在发生短路或者是过负荷的时候，元件会自行熔断，使得其他电气设备得到保护。4.1.2熔断器的类型 熔断器有以下几种分类方法： （1）按照电压等级，可以分为高压熔

6、断器和低压熔断器两类； （2）按照有无填料，可以分为填充料式熔断器和无填充料式熔断器两类；1.低压熔断器的型号 低压熔断器1kV及以下的熔断器称为低压熔断器.基本型号如图4-1所示.2.高压熔断器的型号高压熔断器的型号如图所示4.1.3 1.熔断器的基本结构 熔断器由金属熔体、载流部分和外壳组成，某些熔断器内还装有特殊的灭弧物质。 熔体是核心部件。铜和银的导电性能好，有利于电弧的熄灭。熔点较高，熔体不易熔断会发热，这样会导致熔断器温度升高以致损坏其他设备。为了克服这个缺点，焊上小锡球或小铅球。熔点降低，熔体在焊有小锡球或小铅球处熔断，形成电弧，从而使熔件沿全场熔化。 2.工作原理 熔体熔化时间

7、的长短取决于通过的电流和熔体熔点的高低.工作过程分为以下几个阶段:(1)熔断器因过负荷或短路而发热到熔化温度;(2)熔体的熔化和气化;(3)触头之间的间隙击穿和产生电弧.(4)电弧熄灭,电路断开.4.1.4熔断器的保护特性 安秒特性-熔断时间t与熔断器熔体中通过的电流I的关系。保护特性见图4-3. 熔体的保护特性很不稳定,这是因为熔体的熔化时间与熔断器触头及熔体本身的状况有关系。4.1.5高压熔断器 高压熔断器可以分为户内式和户外式；还可分为固定式和自动跌落式。 1.RN系列户内式高压熔断器 RN1型熔断器由两个支柱绝缘子、触座、熔丝管及底座等几个部分组成。外形图见图4-4. 熔断器的主要部件

8、熔管的结构见图4-5它由熔管、端盖、顶盖、熔体和石英砂等组成。熔断器的熔体装在充满石英砂的密封熔丝管内。另一类型熔体由两种不同直径的铜丝做成螺旋形，连接处焊有小锡球，如4-5c所示。当过负荷电流流过时，熔体熔断，产生电弧。 RN3型熔断器采用有多个缺口的薄铜片作为熔体，通过电流时熔体各部的温度不同，可保证在正常工作时的触头与其他部件不过热。RN5型采用多棱支柱绝缘子，在外形上做了一些改进。RN2与RN6型熔断器的结构原理分别与RN1型和RN5型的相同。 2.RW系列户外高压熔断器分为限流式和跌落式。 RW系列户外跌落式熔断器由熔管和上、下动静触头及绝缘子组成。RW4型跌落式熔断器的示意图见图4

9、-6.工作过程略。 当线路发生故障时，大电流使熔体熔断，熔管下端触头失去张力而转动下翻，使锁紧机构释放熔管，在触头弹力及熔管自重作用下，回转跌落，造成明显的可见断口。 RW4型熔断器的灭弧原理是靠消弧管产气吹弧和迅速拉长电弧而熄灭。（2）RW型户外限流式熔断器如图4-7所示,分断能力大、限流能力强、运行可靠性高。 4.1.6低压熔断器 1.RM10型无填料封闭管式熔断器 结构如图4-8所示。它由纤维熔管、变截面锌熔片和触头底座等部分组成。 将锌熔片冲制成宽窄不一的变截面的目的在于改善熔断器的保护性能。 短路时，短路电流首先将熔片窄部加热熔断，中段熔片熔断后跌落，拉长电弧，从而使电弧熄灭。在过负

10、荷电流通过时，宽窄之间的斜部熔断。 熔片熔断时，电弧与气体及管内壁发生强烈的复合冷却，改善了灭弧性能。这种熔断器的灭弧断流能力不强。 优点：结构简单、价格便宜、更换熔片方便，得到广泛应用。 2.RT0型有填料封闭管式熔断器 结构见课本4-9，它主要由瓷熔管、栅状铜熔体和触头底座等几部分组成。熔管优点：耐热性强、机械强度高、几何形状规则、外表光洁美观等。等电位作用使熔体在短路电流通过时分割成多根并列电弧。在电弧的高温作用下，正负离子强烈复合。灭弧断流能力强，属于限流熔断器。 优点：保护特性稳定，断流能力大、运行可靠安全。 缺点：熔体为不可拆式。 3.RZ1型低压自复式熔断器优点：既能切断短路电流

11、，又能在故障消除后自动恢复供电，不用更换熔体。自复式熔断器见课本4-10所示。自复式熔断器能自动切断短路电流后又能自动恢复正常工作状态的基本原理是：在短路时，钠受热气化，限制短路电流。同时，活塞压缩氩气而迅速后退，降低压力，以防止熔管爆裂。动作结束后，又恢复为固态钠，活塞将金属钠推回原位，恢复正常工作状态。 自复式熔断器与低压断路器配合使用，组合为一种电器。 功能：既能有效的切断短路电流，又能减轻低压断路器的工作负荷。4.2 高压断路器4.2.1高压断路器的用途1、控制作用。能接通或切断电路中的负荷电流2、保护作用。当设备或线路发生故障时，通过继电保护装置的作用，它可将故障电路切除，保证故障部

12、分的设备安全与无故障部分的正常运行。4.2.2高压断路器的基本要求（1）、工作可靠性。应能够可靠的长期正常工作。（2）、具有足够的断路能力。断路器要能够断开很大的短路电流，并且保证足够的热稳定性和动稳定性。（3）、具有尽可能短的切断时间。要求断路器能够迅速切断故障电路以减轻损害。（4）、实现自动重合闸。（5）、要满足经济性。要求断路器结构简单、尺寸小、重量轻、价格低廉。4.2.3高压断路器的类型 高压断路器根据安装地点的不同可以分为：户内式高压断路器和户外式高压断路器；根据断路器灭弧介质的不同可以分为以下几种：油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、磁吹断路器。 1、油断路器 采

13、用绝缘油作为灭弧介质的断路器称为油断路器。应用广泛，优点：用油量少、体积小、耗材量少等。 2、压缩空气断路器 它采用压缩空气作为灭弧介质。当触头断开之后，利用压缩空气吹动电弧，致使电弧迅速熄灭。优点：灭弧能力强、动作迅速。 3、六氟化硫断路器 触头断开时，利用具有一定压力的六氟化硫气体吹动电弧，致使电弧迅速熄灭。缺点是：结构复杂，金属消耗量大，价格昂贵。目前生产以六氟化硫为绝缘介质的封 闭式组合电器较多。优点：体积小、总造价降低。4、真空断路器 优点：灭弧速度快、结构简单、耗材少、开断能力强、维护简便、使用寿命长、体积小。缺点是：造价高，工艺复杂。在低电压系统中有着广泛的应用。5、磁吹断路器

14、依靠电磁力吹动电弧，将电弧吹入固体介质的狭缝中，利用固体介质灭弧的断路器称为磁吹断路器。优点：开断性能好、维护工作量小等。缺点：结构复杂、工艺严格、成本高。4.2.4高压断路器的主要技术参数 （1）、额定电压。即断路器长时间运行能承受的正常工作电压。 （2）、额定电流。即断路器在额定容量下允许长期通过的工作电流。（3）、额定开断电流。即指在额定电压下，断路器能可靠切断的最大电流。（4）、额定断流容量。指断路器的切断能力。（5）、额定动稳定电流。指断路器在闭和状态时能通过的不防碍其继续正常工作的最大短路电流。（6）、额定热稳定电流。指断路器在某一规定时间范围内允许通过的最大电流。（7）、额定热稳

15、定时间。一般为2S。（8）、动作时间。断路器的开断时间等于其固有分闸时间与燃弧时间之和。4.2.5断路器的基本结构 高压断路器主要由电路通断元件、绝缘支撑元件、基座、操动机构、和中间传动机构组成。1. 六氟化硫断路器 六氟化硫断路器是利用六氟化硫气体作为绝缘和灭弧介质的断路器。 六氟化硫是惰性气体。在均匀电场中的绝缘强度是空气的2.3-3倍。六氟化硫气体在电弧作用下分解为低氟化合物，但在电弧电流为零时，低氟化合物急剧的结合成六氟化硫气体，因此，六氟化硫的灭弧能力强。 六氟化硫断路器可以分为双压式六氟化硫断路器和单压式六氟化硫断路器。双压式六氟化硫断路器具有两个气压系统压力低的作为绝缘，压力高的

16、作为灭弧。单压式的只有一个气压系统，灭弧时，六氟化硫的气流靠压气活塞产生。六氟化硫断路器外形图见4-16所示。 主体由瓷套、电流互感器、灭弧室单元、吸附器、传动箱、连杆组成。吸附器作用是吸附灭弧后生成的微量低氟化物和金属氟化物。六氟化硫断路器的优点：结构简单、体积小、重量轻；额定电流和开断电流很大，断口耐压高，灭弧时间短，允许开断次数多；运行稳定，安全可靠，防火防爆。缺点：精度要求高，密封性要求严格，价格贵。2.真空断路器 真空断路器是以真空为灭弧和绝缘介质的断路器。主要由真空灭弧室、绝缘支撑件和操动机构组成。按照结构可以分为悬臂式真空断路器和落地式真空断路器。真空断路器的结构见图4-17所示

17、。 优点：触头开距短、体积小、质量轻、触头不易氧化、能防火防爆、安全可靠、便于维护检修，缺点：工艺及材料要求高、开断电流低、断口电压低、价格贵。3.少油断路器 在少油断路器中，油用来作为灭弧介质使用。优点：体积小、重量轻、价格便宜、能防火防爆。 SN10-10系列的少油断路器的优点是：结构紧凑、性能良好、技术指标先进。SN10-10系列的少油断路器的结构主要由框架、传动系统和三相油箱等几部分组成。如图4-13所示。框架用于支撑油箱和传动部分。传动主轴上的几个拐臂：一个通过绝缘传动拉杆与油箱基座上的外拐臂相连，一个与分闸弹簧相连，另外一个通过垂直拉杆与扣子机构相连。传动部分由传动主轴、轴承以及垂

18、直拉杆和绝缘传动拉杆组成。 油箱内部结构示意图见图4-14。断路器的合闸时的电流流通途径是：上出线端子流入-上出线座-瓣形插座式静触头座-动触头导电杆-中间滚动触头-下出线座-下出线端子流出。油标显示油箱的油位。油气分离器的作用：使油气混合物中的油凝为油滴回收，其他气体冷却后排至大气。油气分离器的工作原理是：当高温高压的油气喷入铝帽时，经侧壁的小孔沿圆柱形空腔切线方向再喷入第二膨胀室。再次膨胀而冷却，凝结成油滴的落到下部，残余气体经6各小孔喷到铁盖再从方向孔排入大气。灭弧室隔板结构见图中4-15所示。4.2.6断路器的操动机构 操动机构是指用来通过传动机构使断路器合闸、维持合闸和分闸的设备。

19、1.操动机构的组合 操动机构主要由以下几个部分组成： （1）做功和储能部分。它的作用是将其他形式的能量转换为机械能。（2）传动机构：用来改变操作力的方向、位置、行程及运动性质。 （3）维持机构和脱扣机构。 维持机构-将已经完成的合闸操作可靠的保持在合闸状态； 脱扣机构-为解除合闸的机构，当断路器分闸时，能将死点机构脱开，实现分闸。 2.操动机构的类型和特点根据合闸能量取得方式的不同，可以分为：手动式、电磁式、弹簧式、压缩空气式、液压式等几种类型。 （1）手动式操作机构。依靠人力合闸、弹簧力分闸；构造简单。缺点：操作功率受人力限制，合闸时间长，不能实现自动重合闸。 （2）电磁式操动机构。由电磁铁

20、将电能变成机械能作为合闸动力。机构简单、运行可靠、有自动重合闸。 （3）弹簧式操动机构，利用弹簧预先储存的能量作为合闸动力的机构。（4）气动式操动机构 利用压缩空气进行断路器合闸的机构。结构简单、动作可靠。（5）液压式操动机构。利用压缩空气为能源，以液压油作为传递能量的媒介，推动活塞做功，使断路器合闸或分闸的机构。 3.操动机构的基本要求 （1）应具有足够的操作功率。 （2）要求动作迅速。 （3）要求操动机构工作可靠、结构简单、体积小、重量轻、操作方便等。4.3高压隔离开关4.3.1 隔离开关的基本概念1.隔离开关的用途： 隔离开关主要有以下几种用途： （1）隔离电源，保证安全。 （2）倒闸操

21、作。 （3）切合小电流。可利用隔离开关进行下列操作： 1）接通或切断电压互感器和避雷器； 2）接通或切断长度不超过10km的35kV空负荷线路或长度不超过5km的10kV空负荷线路；3)接通或切断相应等级的空负荷变压器 4)在系统没有发生接地故障时，接通或切断变压器中性点的接地线。 2.隔离开关的类型 (1)按照安装地点，可分为户内式和户外式； （2）按照刀闸运动方式，可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式； （3）按照绝缘支柱数目，可分为单柱式、双柱式和三柱式； （4）按照操作地点，可分为单极式和三级式；3）接线座。分为板形或管形两种 （4）接地刀闸。隔离开关带接地刀闸的作用是保证人身

22、安全。 2)绝缘结构部分 隔离开关的绝缘主要分为两种：一是对地绝缘，二是断口绝缘。对地绝缘一般由支柱绝缘子和操作绝缘子。4.3.2户内式隔离开关 作用：用于户内有电压无电荷时切断或闭合相应电压等级的电气线路。结构图见图4-21.，工作电流经上引线端子向静触头、刀闸、动触头、和下引线端子流出。 动触头热稳定性和动稳定性较好。 引起引线过热的主要原因是导体截面积过小或接头螺栓松动，接触压力过小会使接触电阻增大造成过热。 引起静触头与刀闸之间过热的主要原因是：负荷电流过大 ，超过隔离开关的允许电流；静触头与刀闸间实际接触面积过小；触头接触压力过小和操动机构调整不当，造成合闸不到位等。户外式隔离开关

23、作用：可以在户外有电压无负荷时切断或闭合相应电压等级的电气线路。 要求有较高的绝缘和机械强度，动、静触头间应有良好的防冻和破冻结构。 1.GW5型隔离开关 结构见图4-22所示.隔离开关合闸后,电流由接线端子流进,经挠性导体和接线端子流出。 隔离开关的分、合闸操作由操动机构经连杆带动伞形齿轮旋转，两个棒式绝缘子以相同的速度向相对的方向转动，使触头随刀闸运动而分、合。 接地刀闸的作用是：在主刀闸断开后，接地刀闸将隔离开关待检修的一侧设备接地，以保证检修工作的安全。2.GW6型隔离开关 结构图见4-23所示。隔离开关进行合闸时，通过操作绝缘子和传动装置操纵导电折架运动，同时带着刀闸垂直向上运动，当

24、升到最高处时，完成合闸操作。4.3.4隔离开关的操动机构 作用： 提高工作的安全性，使得操作简化，防止隔离开关在短路时自动断开，以及便于实现隔离开关与断路器之间、主闸刀与接地刀闸之间在机械上互相闭锁防止误操作。 隔离开关的操动机构可分为手动式和动力式。 1.手动式操动机构 优点：结构简单，维护工作量少，价格便宜，使用广泛。手动式杠杆操动机构的安装图见图4-24.如何完成分闸操作？将手柄向下旋转150度，经连杆带动使扇形杆向下旋转90度，由牵动杆带动隔离拐臂向下旋转90度；如何完成合闸动作？手柄向上旋转90度，经连杆传动使隔离开关拐臂向上旋转90度。 2.动力式操动机构 优点:可以实现远方操作;

25、缺点:结构复杂、维护工作量大、价格贵。 电动液压操动机构是利用电动机驱动的油泵产生高压油，再利用高压油推动油缸中的活塞运动，经传动机构完成分、合闸操作。 4.4绝缘子、母线、电缆4.4.1绝缘子 广泛应用于水电站和变电所的配电装置、变压器、各种电器及输电线路中。作用：支持和固定裸载流导体，并使裸导体与地绝缘，或者用于装置和电器中处于不同电位的载流导体之间相互绝缘。要求绝缘子必须具有足够的绝缘强度、机械强度，能在恶劣环境下工作。1.绝缘子的分类 按安装地点可以分为户内式和户外式两种。 绝缘子按照用途可以分为电站绝缘子、电器绝缘子、和线路绝缘子等等。 （1）电站绝缘子。作用是支持和固定水电站及变电

26、所户内、外的配电装置的硬母线，并使母线与地绝缘。可以分为：支柱绝缘子和套管绝缘子。 （2）电器绝缘子。作用是固定电器的载流部分。 （3）线路绝缘子。作用是固定架空输电导线和户外配电装置的软母线，并使他们与接地部分绝缘。 2.绝缘子的结构原理 电工瓷优点：结构紧密、均匀，不吸水、绝缘性能稳定和机械强度高。 钢化玻璃优点：重量轻、尺寸小、机电强度高、价格低廉、制造工艺简单。 抗弯破坏荷重是指将绝缘子底端法兰盘固定，在绝缘子顶帽的平面加与绝缘子轴线方向垂直的机械负荷，在该机械负荷作用下绝缘子被破坏。3.套管 套管绝缘子按照安装地点可以分为户内式和户外式。1）户内式套管绝缘子 户内式套管绝缘子可以分为

27、：矩形截面载流体套管、圆形截面载流体套管和母线式套管三种。4.4.2母线 在水电站和变电站的各级电压配电装置中，发电机、变压器等大型电气设备与各种电器之间连接的导线称为母线。 作用：汇集、分配和传送电能。 1.母线的分类 1）按截面形状分可以分为圆形母线、矩形母线、管形母线、槽形母线等。 圆形母线，优点：半径均匀、不易产生电晕；缺点：散热面积小、曲率半径不够大、抗弯性能差。 矩形母线，优点：散热面积大，散热条件好，允许工作电流大，集肤效应小，材料利用率高，抗弯强度好，安装简单，连接方便；缺点：电场不均匀，易产生电晕管形母线，一般用在35kV以上的户外配电装置。 2）按所使用的材料，可分为铜母线

28、、铝母线各钢母线等。 铜母线，优点：电阻率低、机械强度高、防腐性能好。缺点：储量少，价格高。 铝母线，优点：机械强度和抗腐蚀性能差，优点：比重小，价格低。广泛采用铝母线。 钢母线，优点：机械强度高、材料来源方便、价格低；缺点：电阻率高，会产生集肤效应。2.母线的安装 1）母线的布置方式 水平放置。竖放：散热条件好。平放：机械强度高。 垂直放置。散热性强，机械强度和绝缘能力高。 2）母线的固结 在母线间加装伸缩补偿器的目的是消除温度变化引起的危险应力。在母线端开有圆孔目的是保证螺栓在其中自由伸缩。 3）母线的着色 直流：正极-红色，负极-蓝色。 交流：U相-黄色，V-绿色，W-红色。 中性线：不

29、接地的中性线-白色，接地的中性线-紫色带黑色横条。4.4.3电力电缆 电力电缆的优点：防潮、防腐、防损伤及布置紧凑。缺点：价格昂贵、散热性差、载流量小、维护困难。 用途：多用于水电站及变电站的厂用电设备和直流设备的连接。 1.电力电缆的分类 （1）油浸纸绝缘电力电缆。 又可分为黏性浸渍电缆、干绝缘电缆和不滴油电缆三种。 （2）聚氯乙烯绝缘电力电缆。优点：电气和防水性能好，抗酸碱，防腐，具有一定的机械强度。 （3）交联聚氯乙烯绝缘电力电缆。除了具有聚氯乙烯绝缘电力电缆的所有优点，还具有缆芯长期允许工作温度高，机械性能好，可制成较高电压等级的优点。 （4）高压充油电力电缆。充油电缆的铅包内部有油道

30、，里面充满变压器油，且在接头盒和终端盒都装有补油箱，以补偿电缆中油体积因温度变化而引起的变动。 2.电力电缆的一般结构 电力电缆主要由电缆线芯、绝缘层、密封护套和保护层组成。 1）电缆线芯 电缆线芯有铜芯和铝芯两种。其截面形状有圆形、半圆形和扇形等几种。 2）绝缘层 作用：保证各线芯之间及线芯与大地之间的绝缘。 3）密封护套 其作用是保护绝缘层 4）保护层 其作用是避免电缆受到机械损伤，防止绝缘受潮和绝缘油流出。 3.电力电缆的连接：电缆互相连接时，必须剥去保护层和绝缘层。 1kV以下的电力电缆，采用铸铁接头盒，更高电压等级的电力电缆则采用铅接头盒。 电缆头是电力电缆终端头和电力电缆中间接头的

31、总称。 运行经验表明：电缆头是薄弱环节，线路的故障大部分出在电缆头处。4.5互感器 互感器的主要作用： 1，用来使测量仪表和继电器等二次设备与一次电路在电气方面隔离，以保障工作人员的安全； 2，能使测量仪表、继电器等设备实现标准化和小型化； 3，能够采用低压小截面的控制电力电缆，实现远距离测量和控制； 4，当一次电路发生短路时，能保护测量仪表和继电器的电流线圈免受大电流的损害； 5，用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。4.5.1电流互感器1.电流互感器的基本结构原理 电流互感器的基本结构原理图见课本4-36所示。 结构特点：一次侧绕组匝数少，有的电流互感器利用穿过其铁芯的一次电路作为一次

32、侧绕组，而且一次侧绕组导体相当粗；二次侧绕组匝数很多，导体较细。 电流互感器的一次侧电流和二次电流之间的关系为2.电流互感器的接线方式 常见接线方式见课本4-37。 （1）一相式接线。电流线圈通过的电流，反映一次电路相应相的电流。 （2）两相V形接线。两相V形接线的公共线上的电流为 ，反映的是未接电流互感器那一相的相电流。 （3）两相电流差接线。由相量图可知，电流互感器二次侧公共线上电流为 （4）三相星形接线。 电流互感器和测量仪表均为星形接线，可测量三相负荷电流，监视各相负荷的不对称情况。3.电流互感器的类型 电流互感器的分类有好多种，具体如下： （1）按其安装场所不同可分为户内式、户外式和

33、装入式三种。 （2）按一次侧绕组的匝数可分为单匝式和多匝式。单匝式包括母线式、芯柱式和串级式。多匝式包括线圈式、线环式和串级式。 （3）按一次侧电压可以分为高压式和低压式。 （4）按绝缘方式可以分为干式、浇柱式和油浸式。 （5）按准确度可以分为相应的种类。 4.电流互感器使用注意事项 （1）电流互感器在工作时，其二次侧不得开路。 （2）电流互感器的二次侧有一端必须接地。 （3）电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。4.5.2电压互感器 1.电压互感器的基本结构原理 结构特点是：一次侧绕组匝数很多，二次侧绕组匝数较少，相当于降压变压器。 电压互感器的一次侧电压与其二次侧电压之间的关系为： 2.

34、电压互感器的接线方式 电压互感器的接线图见图4-44。 （1）a图所示为低压只有一只单相电压互感器的接线方式，用于只需测量任意两相之间电压的电路。 （2）b图所示为具有两只单相电压互感器的接线方式， 用于测量中性点不接地系统的三个相间电压的电路。 （3）c图所示为三台单相三绕组电压互感器的连接方式，它可供电给要求线电压的仪表、继电器，并供电给接相电压的绝缘监视电压表。绝缘监视电压表要按线电压选择，否则可能被烧毁。（4）d图所示为三相五芯柱三绕组电压互感器。这种接线可以直接测量系统的相间电压和各相对地电压。3.电压互感器的类型和型号 按安装地点可以分为户内式和户外式； 按相数可以分为单项式和多项

35、式； 按绝缘及其冷却方式可以分为干式、油浸式、浇筑式和充气式； 按每相绕组数可以分为双绕组和三绕组。 电压互感器全型号的表示和含义见课本图4-46所示4.电压互感器的使用注意事项 1、电压互感器工作时其二次侧不得短路； 2、电压互感器的二次侧有一端必须接地 3、电压互感器在连接时也应注意其端子的极性。4.6限流电器 作用：增加电路的短路阻抗，从而达到限制短路电流的目的。 常用的设备有限流电抗器和分裂电抗器。 4.6.1限流电抗器 1、电抗器的类型和用途 电网中所采用的电抗器一共有串联电抗器、并联电抗器、限流电抗器和消弧线圈四种。各自的作用有不同。 限流电抗器的作用是限制电力设备的短路电流，除能

36、维持母线电压外，还能将短路容量加以限制。限流电抗器可以分为：混凝土柱式电抗器、分裂电抗器和油浸电抗器。 NKSL-10-600-5表示铝电缆混凝土柱式电抗器，额定电压为10kV，阻抗电压百分数为5%。2.限流电抗器的结构和布置 1）混凝土柱式电抗器 优点：制造简单，成本低，运行可靠，维护方便。混凝土柱式电抗器组成三相时有四种排列方式：垂直排列、水平排列、两重一并排列和“品”字形排列。 三相垂直排列和两重一并排列时，B相绕组绕向要与A和C相的绕向相反。2.分裂电抗器： 带中间抽头的混凝土柱式电抗器称为分裂电抗器。3.油浸式限流电抗器 限流电抗器一般做成夹装、油浸、户外式的，在油箱壁加磁屏蔽，以减

37、少箱壁的损耗和发热。4.6.2.分裂电抗器 分裂电抗器能在正常工作和低压侧短路时，使变压器呈现不同的电抗值，从而起到限制短路电流的目的。 分裂电抗器是一种多绕组变压器，它将普通的双绕组变压器的低压绕组分裂成额定容量相等的两个完全对称的绕组，两个低压分裂绕组容量相同。第六章 电气设备的选择6.1 短路电流的发热及电动力的计算 电阻损耗和介质损耗几乎全部转化为热能，引起电气设备发热，使其温度升高，这个就是所谓的电流热效应。 电气设备的发热分为两种：1、长期发热，温度低，持续久；2、短时发热，温度高，持续短。6.1.1发热对电气设备的影响 发热会对电气设备产生不良影响，具体表现如下： （1）降低绝缘

38、性能。绝缘材料长期受到高温的影响，将逐渐老化，以致绝缘材料失去弹性和绝缘性能下降，使用寿命大大缩短。 （2）降低机械强度。当温度超过某一允许值后，会使绝缘材料退火软化，机械强度降低。 （3）增加接触电阻。导体的接触连接处如果温度过高，可能导致接触处松动或烧熔 电气设备的长期发热允许温度由绝缘材料和接触部分的允许温度决定；短时发热允许温度主要取决于导体的机械强度和绝缘材料的性能。 6.1.2均匀导体的发热计算 发热计算的目的是分析电器或载流导体的可能达到的最高温度,与允许温度相比较,以判定该电器或载流导体的热温度性能. 1、均匀导体的长期发热 导体的长期发热是指早正常工作情况下通过导体的电流和导

39、体上电压均不超过额定值的发热过程。假如导体通过额定电流 ,则温度将上升为长期发热允许温度 。当导体通过最大长期电流 ，则导体的工作温度可用下式表示： -周围介质温度； -基准环境温度。 2.均匀导体的短时发热 短时发热的特征是：短路电流大，持续时间短。 计算短时发热的目的是：确定导体可能出现的最高温度，以判断导体是否满足热稳定。 导体在短路前后的变化，见课本图6-1所示。短路瞬间导体的温度是短路前工作电流产生的温度，短路后，温度上升，达到最高发热温度。短路被切除时，导体温度逐渐下降，直到与周围介质的温度相同。由于短路电流要比额定电流大很多倍，虽然通过的时间极短，但却使温度迅速上升到很高的数值，

40、极有可能超过短时发热允许温度，使电气设备受到损坏。所以，电气设备必须进行短时电流热稳定校验，通过校验确定短路后导体的最高温度是否超过设备短时发热的允许温度。 短路电流由周期分量和非周期分量两部分组成。 短路电流有效值； 短路电流周期分量有效值； 短路电流非周期分量有效值。在t秒内产生的热效应等于短路电流的周期分量热效应和非周期分量热效应之和。 1）周期分量热效应值的计算 （1）辛普生公式法。计算公式如下： -短路电流为时的短路电流周期分量有效值。 这种方法可以称之为热效应使用计算法。 （2）等值时间法。 物理意义是短路电流周期分量在短路电流作用时间内的热效应。与稳态短路电流周期分量发 热等值时

41、间的热效应相同。2）非周期分量热效应值的计算 6.1.3短路电流的电动力计算 通电导体在磁场中会受到电动力的作用。电力系统中的三相导体，每一相导体均位于其他两相导体产生的磁场中，因此在运行过程中它们都会受到电动力的作用。需要计算在短路冲击电流的作用下，载流导体所受到的电动力，也就是对载流导体和电气设备进行短路时电动力稳定性的校验，即计算出在短路电流作用下载流导体所承受的电动力是否符合要求。1.两平行导体间电动力的计算 导体间的相互作用力可用下式表示： F平行导体的长度；a两导体轴线间的距离； 两导体分别通过的瞬时电流； 导体截面的形状系数。2.三相短路时电动力计算 在三相短路电流作用下，此时，

42、中间相母线所受到的最大电动力为： -三相短路的冲击短路电流；L-支柱绝缘子间的长度;a-母线相间距离最大电动力大约出现在短路发生后的0.01S瞬间，完全与三相短路电流最大瞬时值同步。6.2电气设备选择的一般条件 在进行选择时，应该根据实际情况，在保证安全、可靠的前提下积极的采用新技术，合理选择电气设备。按照正常工作条件选择电气设备的额定电压和额定电流，按照短路条件检验设备的热稳定和动稳定。6.2.1按照正常工作条件选择电气设备 1.额定电压的选择 由于调压或负荷的变化，电网运行电压常高于额定电压，所以，电气设备允许的最高电压应该大于或等于所在电网的最高运行电压。在实际中，电气设备的额定电压比电

43、网的额定电压要大。 2.额定电流的选择 选择电气设备时，应该使电气设备的长期发热允许电流大于或等于其所在回路最大持续工作电流。 各种回路最大长期工作电流的计算： （1）发电机、调相机和变压器在电压降低5%时出力不变，所以相应回路的最大持续工作电流应该为各自额定电流的1.05倍。 （）如变压器有过负荷运行的可能时，回路最大持续工作电流应按过负荷确定。 （3）出线回路的最大持续工作电流除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。 （4）母线分段断路器或母线联络断路器的最大持续工作电流一般为该母线上最大一台发电机的计算工作电流。6.2.2按短路条件校验电气设备的热稳定和动稳定 1.

44、短路电流计算条件 短路电流计算应考虑以下几个方面： 1）短路类型 应该采用流过电气设备最大的短路电流作为校验电流，一般按三相短路校验。 2）容量和接线方式 系统容量应考虑远景规划，接线方式应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式。 3）短路点的选择 校验电气设备时，必须在计算电路图上确定电气设备处于最严重情况的短路地点，即流过最大短路电流的点，这样的点就称之为短路计算点。 短路计算点示意图如课本6-2所示。2.电气设备的热稳定校验满足热稳定的一般条件是：设备所允许承受的热效应要大于或等于短路时短路电流的热效应3.电气设备的动稳定校验 动稳定校验的目的是：判断初选设备是否能够经受得住所在回路的最

45、大短路冲击电流的电动力作用。满足动稳定的一般条件是： 电气设备允许通过动稳定电流的幅值和有效值大于或等于短路冲击电流幅值和有效值。 可以不校验热稳定和动稳定的情况有：（1）熔断器保护的电气设备可不校验热稳定；（2）装有限流熔断器保护的电气设备可不校验动稳定；（3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可以不校验热稳定和动稳定。 电气设备的选择要考虑多方面的要求，力求技术先进和技术合理。6.3高压开关电气的选择6.3.1高压断路器的选择 高压断路器的电力系统中最重要的开关设备，断路器选择内容包括： 1.型式的选择 型式的选择与配电装置的结构有关,选择时应全面了解使用环境,并结合价格和使用情况加

46、以确定。2.额定电压的选择 高压断路器的额定电压不低于断路器安装处电网的额定电压。 3.额定电流的选择 高压断路器的额定电流大于或等于安装回路的最大持续工作电流。 4.额定开断电流的选择 断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头开断瞬间的短路电流周期分量的有效值。若断路器装设在低于其额定电压的电网中时，开断电流 相应提高，6.3.3高压熔断器的选择 高压熔断器按照型式、额定电压、额定电流、开断电流和保护的选择性等项来选择和校验。 1.型式的选择 高压熔断器分为两类:户内熔断器,户外熔断器。 户内熔断器用来保护电压互感器的选RN6或RN2，保护电力变压器、电力电容器或配电线路的选RN1 、 RN

47、3和RN5。 户外熔断器的型式取决于电压等级。610kV可选用RW3 、 RW4 、 RW7和RW11。 2.额定电压的选择 一般条件为熔断器的额定电压大于或等于所在电网额定电压。 对于限流型的熔断器只能按相等的条件来选择。 3.额定电流的选择 额定电流的选择包括熔管额定电流的选择和熔体额定电流的选择。 1）熔管额定电流的选择熔管的额定电流大于或等于熔体的额定电流。只有这样才能保证熔断器外壳不受损坏。 2）熔体额定电流的选择 为防止熔体在冲击电流时误动作，应该按下列方法选择。 （1）保护35kV及以下电压等级电力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流电流应等于所在回路的最大持续工作电流乘以可靠系

48、数。 （2）保护电力电容器的高压熔断器，熔体额定电流应等于电力电容器回路的额定电流乘以可靠系数。 4 额定开断电流的校验 对于非限流型熔断器，校验条件为：熔断器的额定开断电流应大于等于冲击电流的有效值。对于限流型熔断器，熔断器的额定开断电流大于或等于次暂态电流有效值。 5.高压熔断器选择性的校验 图6-4所示为两个不同熔体的安秒特性曲线。6.3.4.负荷开关的选择 1.开断能力校验 负荷开关的功能：开断过负荷电流。负荷开关的本体选择条件是一样的。其开断能力校验为：负荷开关的额定开断电流大于或等于最大过负荷电流。 2.动稳定校验 负荷开关动稳定校验条件为：负荷开关按动稳定要求允许通过的最大峰值电流要大于或等于此暂态电流有效值乘以负荷开关不需要校验热稳定性。6.4母线、电缆及绝缘子的选择6.4.1 母线的选择 母线选择的主要内容是：型式的选择、母线截面积的选择，母线的动稳定和热稳定校验。1.母线型式的选择 户内装置通常采