建筑电气二章2

1、2 常用电器及设备上次课内容回顾2.2.1 电力变压器2.2 电力变压器与电动机1、概述 功能2、工作原理 接电源的叫初级绕组(也称一次绕组)， 输出电能的叫次级绕组(或二次绕组)。 变压比 U1/U2E1/E2W1/W2变流比 I1/I2 W2/W1 3、变压器分类 上次课内容回顾2.2.1 电力变压器2.2 电力变压器与电动机4、变压器型号 (1) 电力变压器型号含义 如：SCB10-1000/10 (2) 预装式变电站主要产品型号含义5、三相变压器主要技术参数 (1) 额定容量 以视在功率千伏安(kVA)来表示 (2) 额定电压 (3) 额定电流上次课内容回顾2.2.1 电力变压器2.2

2、 电力变压器与电动机6、三常用电力变压器简介 (1) 油浸式变压器 (2) 干式变压器 (3) 非晶合金变压器 (4) 预装式变电站 上次课内容回顾2.2.2 电动机 2.2 电力变压器与电动机1、概述电机 发电机 电动机 控制电机2、电动机分类 (1) 直流电动机 (2) 交流异步电动机 (3) 交流同步电动机上次课内容回顾2.2.2 电动机 2.2 电力变压器与电动机3、三相交流异步电动机 (1) 三相笼型异步电动机的构造 (2) 三相笼型异步电动机的工作原理 旋转磁场的转速n0由下式决定： n0 60f0/p (3) 三相交流异步电动机型号含义 如：Y200L2-2-374、常见小型低压

3、三相交流异步电动机简介 (1) Y系列三相异步电动机 (2) Y2系列三相异步电动机 高压电器是指在额定电压1kV以上的电力系统中，用于接通和断开电路、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。 其功能是：根据电力系统安全、可靠和经济运行的需要，高压电器能断开和关闭正常线路和故障线路，隔离高压电源，起控制、保护和安全隔离的作用。 2.3 常用高压电器2.3.1 概述2.3 常用高压电器 高压开关设备主要的分类方法有： (1) 按结构形式分：单极式、三极式； (2) 按安装地点分：户内式、户外式； (3) 按组合方式分：元件、组合电器； (4) 按照电流制式分：交流电器、直流电器； (

4、5) 按用途和功能分： 开关电器、量测电器、限流电器 、限压电器、成套设备。 2.3.2 高压电器分类2.3 常用高压电器1、高压断路器 (1) 概述 高压断路器是高压开关设备中最主要、最复杂的电器。 广泛应用于电力系统的发电厂、变电所、开关站及用电线路上，承担着控制和保护的双重任务。 高压断路器是指不仅可以长期承受分断、关合正常情况下高压电路中的空载电流和负荷电流，还可以在系统发生故障(或其它异常运行状态、欠压、过流等)时与保护装置及自动装置相配合，迅速切断故障电流，防止事故扩大，保证系统安全运行的自动开关设备。2.3.3 常用高压电器简介 2.3 常用高压电器 高压断路器主要功能有： 在关

5、合状态时应为良好的导体，不仅对正常电流而且对规定的短路电流也能承受其发热和电动力的作用； 对地及断口间具有良好的绝缘性能； 在关合状态的任何时候刻，应能在不发生危险过电压的条件下，在尽可能短的时间内开断额定短路电流以下的电流； 于开断状态的任何时刻，应能在断路器触头不发生熔焊的条件下，在短时间内安全地关合规定的短路电流。2.3 常用高压电器 (2) 高压断路器结构 高压断路器主要由以下五部分组成： 通断元件：通断元件是断路器的核心，主电路的接通和断开由它来完成。通断元件包括有触头、导电部分、灭弧介质和灭弧室等，一般安放在绝缘支撑件上，使带电部分与地绝缘，而绝缘支撑件则安装在基座上。 中间传动机

6、构：中间传动机构是把操动机构提供的分、合闸动力传递给通断元件行程机构的环节，一般由连杆组成。传动机构作用是在力的传递过程中改变力的大小和方向，以得到适合的特性配合。2.3 常用高压电器 操动机构：操动机构是断路器完成分、合闸操作的动力能源，是断路器的重要组成部分。由合闸机构、维持机构和跳闸机构等组成，作用是使断路器处于合闸、分闸或维持状态。 绝缘支撑件：主要由瓷瓶绝缘子、触头、支撑绝缘瓷套、连接件、紧固件等组成，支持及固定带电裸导体并满足断路器的绝缘要求。 基座：系固定电器件的绝缘托板，起安装、支撑、保护、绝缘、隔离和连接作用。 2.3 常用高压电器 (3) 高压断路器主要技术参数 额定电压(

7、标称电压) UN：指断路器长时间运行能承受的正常工作线电压。不仅是表征断路器绝缘强度的重要参数，也是断路器长期工作的标准电压。目前，国家标准规定高压断路器的额定电压有3，6，10，35，110，220，330和500kV等。 为了适应电力系统工作的要求，断路器又规定了与各级额定电压相应的最高工作电压。对3220kV各级，其最高工作电压为额定电压的1.15倍；对330kV及以上，最高工作电压为额定电压的1.1倍。断路器应能在最高工作电压下长期可靠地工作。 2.3 常用高压电器 额定电流IN：指在规定条件下，额定温升不超过允许值时，断路器可以长期通过的工作线电流。是表征断路器通过长期电流能力的参数

8、，即断路器允许连续长期通过的最大电流。 额定开断电流INbr：指在额定电压下，规定的时间内断路器能可靠切断的最大电流的有效值。它是表征断路器开断能力的参数。2.3 常用高压电器 额定断流容量SNbr：表征断路器切断能力的参数。在三相电路中，其大小等于额定电压乘以额定断开电流的3倍。即：SNbr3UNINbr。 额定动稳定电流INs：也称额定峰值耐受电流(电动稳定电流、极限通过电流)。指断路器在合闸状态下或关合瞬间，断路器允许通过的电流最大峰值。是表征断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力，其值大小由导电及绝缘等部件的机械强度所决定。 额定关合电流INcl：指断路器能够可靠关合的电流最大峰

9、值。是表征断路器关合电流能力的参数。2.3 常用高压电器 额定热稳定电流(额定短时耐受电流)It和额定热稳定时间(额定短路持续时间)tt：热稳定电流指断路器处于合闸状态下，在规定时间内内，所允许通过电流的最大周期分量有效值，表征断路器承受短路电流热效应的能力，此时断路器不应因短时发热而损坏。国家标准规定：断路器的额定热稳定电流等于额定开断电流。额定热稳定电流的持续时间有1s、2s、4s三种，一般情况下选用为2s，需要大于2s时，推荐4s。2.3 常用高压电器 合闸时间：合闸时间是指从断路器操动机构合闸线圈接通到通断元件完全接触所需用的时间。 分闸时间tkd：分闸时间是指从断路器操动机构分闸线圈

10、接通到通断元件断开、三相电弧完全熄灭所需用的时间，其值为固有分闸时间(指从操动机构分闸线圈接通到触头分离所需时间)与熄弧时间(指从触头分离到各相电弧熄灭为止所需时间)之和，如图2.25所示。 图2.25 断路器分闸时间示意图2.3 常用高压电器 操作循环：指断路器能在一定时间间隔内承受多次分、合操动的能力。是表征断路器操作性能的指标。我国规定断路器的额定操作循环如下： 自动重合闸操作循环： 分合分t合分 非自动重合闸操作循环：分 t合分t合分 其中，分：表示分闸动作；合分：表示合闸后立即分闸的动作；： 无电流间隔时间，即断路器断开故障电路，从电弧熄灭起到电路重新自动接通的时间，标准时间为0.3

11、s或0.5s，也即重合闸动作时间；t：为强送电时间，标准时间为180s。2.3 常用高压电器 (4) 型号含义 国产断路器型号的一般含义如下：2.3 常用高压电器 如：SN10-10/3000-750为少油、户内式断路器，设计序号10，额定电压10kV，额定电流3000A，开断容量750MVA。 DW6-35C/600为多油、户外、手车式断路器，设计序号36，额定电压35kV，额定电流600A。 ZN28-12/1250-20为真空、户内式断路器，设计序号28，额定电压12kV，额定电流1250A，开断电流20kA。2.3 常用高压电器 (5) 高压断路器分类 按灭弧装置，灭弧介质分，有：油断

12、路器(少油断路器和多油断路器)；空气断路器；六氟化硫断路器；真空断路器：磁吹断路器等。 按操作机构性质分，有: 电动操动结构断路器：液压操动结构断路器；气动操动结构断路器；弹簧储能操动结构断路器；手动操动结构断路器等。 按适用环境分，有: 通用型断路器；隔爆型断路器等。2.3 常用高压电器 (6) 主要产品简介 油断路器：油断路器是以绝缘油为灭弧介质。可分为多油断路器和少油断路器。在多油断路器中，油不仅作为灭弧介质，而且还作为绝缘介质，因此用油量多，体积大。在少油断路器中，油只作为灭弧介质，因此用油量少体积小，耗用钢材少。DW4-10型户外柱上多油断路器外形，如图2.26所示。 图2.26 D

13、W4-10型柱上油断路器 2.3 常用高压电器a.多油断路器： 开关触头在绝缘油中闭合和断开。油兼有灭弧和绝缘功能，油量多，有易燃易爆危险。体积大，维护麻烦。可频繁通断负荷。趋于淘汰。b. 少油断路器： 开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功能，油量少，易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。 610kv多用。2.3 常用高压电器 空气断路器：空气断路器是以压缩空气作为灭弧介质，此种介质防火、防爆、无毒、无腐蚀性，取用方便。空气断路器属于万能式断路器，靠压缩空气吹动电弧使之冷却，在电弧达到零值时，迅速将弧道中的离子吹走或使之复合而实现灭弧。空气断路器开断能力强，开断时间短

14、，但结构复杂，工艺要求高，有色金属消耗多，因此，空气断路器一般应用在110KV及以上的电力系统中。 六氟化硫(SF6)断路器：六氟化硫断路器因采用SF6气体灭弧而得名。按灭弧方式，分单压式和双压式；按总体结构，分落地箱式和支柱瓷套式。 2.3 常用高压电器 SF6断路器采用具有优良灭弧能力和绝缘能力的SF6 气体作为灭弧介质，具有开断能力强、动作快、体积小等优点， 但金属消耗多，价格较贵。近年来SF6断路器发展很快，在高压和超高压系统中得到广泛应用。尤其以SF6断路器为主体的封闭式组合电器，是高压和超高压电器的重要发展方向。 LW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器真空断路器 开关触头在真

15、空的容器内闭合和断开。灭弧能力强燃弧时间短，属高速断路器。开断能力强。结构简单，重量轻，体积小。寿命长，易维修。可频繁操作。无易燃易爆危险。 由于开断速度高, 易产生截流过电压,对变压器等感性负载易造成危害,应配置过电压吸收装置。真空断路器的发展状况 目前国际上，真空断路器的设计、制造领域里逐步形成了以德国西门子公司为代表的空气绝缘产品和以ABB公司为代表的复合绝缘产品的两大派别。西门子公司的产品有3AF、3AG及3AH等系列产品 。ABB公司的代表产品有VD4。 国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类：2.3 常用高压电器引进技术并国产化的产品。如ZN12-12，引进西门子3AF；ZN1

16、8-12，引进日本东芝公司VK系列产品；ZN21-12，引进比利时EIB公司的产品技术；ZN67-12，引进日本三菱电机VPR型真空断路器等。在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如：ZN63-12和ZN65-12分别效仿ABB的VD4和西门子3AH。自行设计的产品，如：ZN15-12，ZN28-12，ZN30-12等。 2.3 常用高压电器ZN63A-12(VS1)户内交流高压真空断路器2.3 常用高压电器ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器2.3 常用高压电器2.3 常用高压电器（7）选择 a.首先考虑工作条件,确定断路器的额定值。b.结合环境条件选用断路器的型号和规格。c.据短路电

17、流进行断流容量,动、热稳定校验。d.尽量维修方便，价格便宜，运行费用少等。2.3 常用高压电器2、高压熔断器 高压熔断器在35kV以下小容量电力系统中，主要用于的变压器、电压互感器、电力电容器等设备的过载及短路保护。有时也有过负荷保护。 (2) 高压熔断器的组成 熔断器主要由熔体、熔断体和底座等三部分组成：2.3 常用高压电器 熔体：也称熔断件，俗称保险丝。它是熔断设备的核心，也是控制熔断特性的关键元件。其特点是熔点较低，导电性能好，不易氧化。 熔体材料分为低熔点和高熔点两类：低熔点材料如铅和铅合金，只适用于低分断能力的熔断器；高熔点材料如铜、银，适用于高分断能力的熔断器。 熔体的形状有丝状、

18、栅状或片状，截面形状的改变直接影响熔断器的熔断特性。 三相供电系统若用熔断器作电路过流保护时，应尽可能保证熔体同材质、同尺寸、同阻值、同一熔断特性。 2.3 常用高压电器 熔断体：高压熔断器的熔断体由熔体、导电片(触头)、指示装置等构成，如图2.29所示。熔断体是两端套有触头(金属帽或带有导电片)的绝缘管状零件，是熔断器的可活动部件，主要用于装载熔体；熔断体触头主要用于固定熔体并与熔断器相啮合；指示装置是用于指示熔体断开与否的可动作部件。 根据熔断体内是否有填充物及其材料的电特性等，熔断体有全密封型和非密封型二类。 2.3 常用高压电器 底座：也称熔断设备底座，主要由底座触头、引线紧固件、固定

19、支撑装置等组成。作用是固定载熔件并使其与底座触头、引线紧固件、固定支撑装置等构成刚性整体，以便于安装、使用。熔断设备底座必须有良好的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性，在使用中不应产生断裂、变形、燃烧及短路等现象。 熔断设备底座根据是否有载熔件而形成两种结构：一种带载熔件，熔体先固定在载熔件上，然后将载熔件再插入底座支持件并与底座触头形成一个完整的熔断设备；另一种不带载熔件，将熔体直接用螺栓紧固在底座触头上。2.3 常用高压电器(3) 熔断器工作原理 我们都知道，由于导体电阻的存在，当有电流流过时，导体将会发热。此时，导体所产生的热量与流过导体电流的平方成正比。即： QI2Rt (2-17)2.

20、3 常用高压电器若将上式改写为： I2Q(Rt)-1 K/t (2-18) 或： tQ(I2R)-1 K/I2 (2-19) 式中：KQ/R 为一比例系数。显有，I2t-1或tI-2。即：当电路中产生很大电流或所产生的热量超过一定的时间时，熔体就会自动熔断。熔体的这个特性，称为熔断器安秒特性，也被称为反时限特性，如图2.30所示。2.3 常用高压电器 (4) 高压熔断器主要技术参数 高压熔断器主要技术参数有： 额定电压UN：熔断器能够长期承受的正常工作电压。 额定电流IN：熔断器允许通过的长期最大工作电流。长期通过此电流时，熔断器既不会发热，也不会损坏。 熔体额定电流INf：指熔体允许长期通过

21、而不被熔断的最大工作电流。 熔体的熔断电流Ibl：是熔体熔断的最小电流，通常是额定电流的2倍。2.3 常用高压电器 熔断器额定断开电流INbr：指熔断器所能断开的最大电流。若故障电流大于此值，将有可能造成熔断器损坏，或因断开电流所产生的电弧不能熄灭引起相间短路而造成事故扩大化。该值也可用额定断开容量来表示。2.3 常用高压电器 (5) 高压熔断器型号含义 国内部分厂家产品型号的一般含义如下：2.3 常用高压电器如：RW1015/100为户外跌落式，设计序号10，额定电压15kV，额定电流100A的熔断器。 XRNT1-12kV 为限流型，户内式，变压器用，设计序号1，额定电压12kV的熔断器。

22、 BRW-10为户外式，电容器用，额定电压10kV的熔断器。2.3 常用高压电器 (6) 产品分类 高压熔断器常用的分类方法如下： 按使用场所分，有：户内式（ RN 固定式和户外式（ RW 跌落式。 按电压等级分，有：3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV等。 按保护对象分，有：保护变压器用、保护一般电气设备用、保护电压互感器用、保护电力电容器用、保护电动机用等。 按熔断器结构分，有：封闭管式和喷射式。 按动作性能分，有：固定式和自动跌开(落)式。 按工作特性分，有：限流型和非限流型。2.3 常用高压电器(7) 主要产品简介 户内熔断器均为限流型，具有熄弧能力强、分断容量大、

23、分断电路时无游离气体排出、能产生截流过电压等特点，能在短路电流未达到冲击值之前就可完全熔断。户内熔断器多采用内充石英砂填料的密封管式结构，当有过载电流或短路电流流过时，熔体熔断，其金属蒸气与燃弧后的游离气体受高温高压的作用，喷入石英砂之间的空隙，与石英砂表面接触受到冷却凝固，减少了熔体蒸发后所留于狭沟中的游离气体与金属蒸气，从而使电流自然过零，迫使电弧熄灭。在熔体熔断时，熔断器指示弹簧的拉线也同时拉断，并从弹簧管内弹出。典型结构如图2.31所示。2.3 常用高压电器主要产品有：RN及XRN系列户内高压管式熔断器，RN1 主要用作高压线路和设备的短路保护， 也起过负荷保护。RN2 用作高压互感器

24、的短路保护。RN1 、RN2灭弧能力很强，为”限流“式熔断器。2.3 常用高压电器2.3 常用高压电器户外高压熔断器，主要用于输电线路、电力变压器过载、短路保护及分、合额定负荷电流。一般为自动跌落式，也称跌落保险或跌落开关，典型结构如图2.32所示。型号为RW3户外高压熔断器即可作610kv线路和变压器的短路保护，又可在一定条件下直接用高压绝缘棒（俗称令克棒来操作熔管分合，以断开或接通小容量的空载变压器和空载线路等。其灭弧能力不强，为“非限流”式熔断器。RW310户外高压跌落式熔断器2.3 常用高压电器（7）选择a.其额定电压应符合线路或设备的额定电压。b.熔断器额定电流 IN.FU和熔体的额

25、定电流 IN.FE的确定： IN.FE(1.42.5) IC IN.FE=(0.31.0) IN.FUIC 线路计算电流。 2.3 常用高压电器c.熔体电流 IN.FE 还应躲过变压器空载励磁电流、电容器组投入时的合闸涌流、外部短路或电动机频繁自起动引起的冲击电流，其熔断时间不小于0.5s来加以校验。2.3 常用高压电器3、 高压隔离开关 (1) 概述 高压隔离开关是高压电器设备中结构简单，用量很大，没有灭弧装置的一种开关设备。 主要用于通断无负荷电流电路；与断路器配合，进行倒闸操作，以改变运行方式；隔离高压电源，以保证其他电气设备的安全检修与分段隔离以及电压互感器、避雷器、励磁电流不超过2A

26、的空载变压器、电流不超过5A的空载线路等小电流电路和旁(环)路电流的通断。 其特点是：具有一定的动、热稳定性；在分断位置时，触头间符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在关合位置时，能承载正常回路条件下的电流及规定时间内异常条件(如短路)下的电流。2.3 常用高压电器由于没有专门的灭弧装置，不能切断负荷电流及短路电流。因此，严禁带负荷操作，以免造成严重的设备和人身事故。通常与断路器配合使用，为防止误操作，隔离开关与断路器之间设有联锁装置。隔离开关还可以作接地开关用。带接地刀闸的隔离开关，必须装设联锁装置，以保证停电时先断开隔离开关，后闭合接地刀闸。送电时先断开接地刀闸，后闭合隔离开关的操作顺

27、序。2.3 常用高压电器高压隔离开关的联锁装置有机械联锁和电气联锁两种类型： 机械联锁装置：一般使用钢丝绳或者杠杆机构，以机械位置的变动(也可采用多功能程序锁)来保证在断路器切断电源以前，隔离开关的操作把手不能动作； 电气联锁装置：电气联锁一般有两种联锁方式：一种是通过操作机构上的联动辅助接点(常开或常闭)去控制隔离开关的把手。当断路器未断时，隔离开关操作把手不能动作；另一种电气联锁是利用距离开关操作机构上的联动辅助接点(常开或常闭)去控制断路器。当拉动隔离开关的把手时，联动辅助接点(常开或常闭)使断路器动作以切断电路，从而可防止带负荷拉动距离开关的事故。在成套配电装置内，高压隔离开关装于断路

28、器的母线侧和负荷侧或作为接地开关用。2.3 常用高压电器功能：a.隔离高压电源b.倒闸操作c.接通和断开较小电流2.3 常用高压电器 (2) 工作原理 高压隔离开关的典型结构，如图2.33所示，多采用三相联动式。多采用三相联动式。由底座、转轴及联动板、升降绝缘子、导电闸 刀及静触头等部分组成。转轴装在底架上，轴上焊有联动板，通过升降绝缘子与刀闸相连。转轴两端伸出底架，其任何一端均可与操动机构相连。分闸时，操作转轴旋转，升降绝缘子向上升，闸刀绕触座旋转，向上移动至分闸位置，闸刀和触头分开；合闸时，操作转轴旋转，升降绝缘子拉着闸刀向下转动至合闸位置，使闸刀和触头紧密啮合。 2.3 常用高压电器根据

29、使用场所，高压隔离开关分户内和户外两大类。二者主要区别在于绝缘子不同和电气距离(即相间和相对地距离)不同。 2.3 常用高压电器2.3 常用高压电器 (3) 型号含义 国内部分高压隔离开关型号一般含义如下：2.3 常用高压电器如：GW9-12为户外式，设计序号9，额定电压12kV高压隔离开关。 GN30-12D/1000-31.5为户内式，设计序号12，额定电压12kV，单接地，额定电流1000A，4s热稳定电流31.5kA的高压隔离开关。 FZW-15型户外真空式，额定电压15kV的真空负荷隔离开关。 GN24-10DC/1250 为户内式，设计序号24，额定电压10kV，单接地，穿墙套管，

30、额定电流1250A的高压隔离开关。(4) 主要技术参数 高压隔离开关的主要技术参数如下： 2.3 常用高压电器 额定电压(标称电压)UN：指隔离开关运行时，所能承受的正常工作电压。 最高工作电压Umax：由于输电线路存在电压损失，电源端的实际电压总是高于额定电压，因此，要求隔离开关能够在高于额定电压的情况下长期工作，在设计制造时就给隔离开关确定了一个最高工作电压。 额定电流IN：指隔离开关在规定条件下，温升不超过允许值时，可以长期通过的最大工作电流。 额定动稳定电流INs： 指隔离开关承受冲击短路电流所产生电动力的能力，由生产厂家给出。2.3 常用高压电器 额定动稳定电流INs： 指隔离开关承受冲击短路电流所产生电动力的能力，由生产厂家给出。 热稳定电流It：指隔离开关承受短路电流热效应的能力。由生产厂家给出，规定时间(1s或4s)内，隔离开关各部件的温度不超过短时最高允许温度时的最大短路电流。（4）选择首先按安装地点选择户内型或户外型。结合工作条件确定额定值，校验动、稳定值。35kv及以上宜选用带接地刀闸。考虑开关接线端的机械负荷。2.3 常用高压电器4、高压负荷开关 (1) 概述 高压负荷开关是一种带有专用灭弧触头、灭弧装置和弹簧断路装置的分合开关。 其特点是：具有一定的动、热稳定性，结构上与高压隔离开关相似，断开状态时有明显的断开点；在电路中的作用，又与断路器类似，