珠海拓普-电力基础知识培训教材

1、珠海拓普智能电气培训教材-电力系统根底知识二零零七年九月1 电力系统根本知识 本次要点1.1 电力系统运行特点和根本要求1.2 电力系统中各种结线方式及特点1.3 我国规定的网络额定电压与发电机、变压器等元件的额定电压1.4 电力网络中性点运行方式及对应的电压等级1.1 电力系统运行特点和根本要求 1电力系统的组成 由发电厂的发电机、升压及降压变电设备、电力网及电能用户用电设备组成的系统统称为电力系统。 1发电厂：生产电能。 2电力网：变换电压、传送电能。 由变电所和电力线路组成。 3配电系统：将系统的电能传输给电力用户。 4电力用户：高压用户额定电压在1kV以上，低 压用户额定电压在1kV以

2、下。 5用电设备：消耗电能。 一次设备： 直接与生产电能和输配电有关的设备称为一次设备。包括各种高压断路器、隔离开关、母线、电力电缆、电压互感器、电流互感器、电抗器、避雷器、消弧线圈、并联电容器及高压熔断器等二次设备： 对一次设备进行监视、测量、操纵控制和保护作用的辅助设备。如各种继电器、信号装置、测量仪表、录波记录装置以及遥测、遥信装置和各种控制电缆、小母线等。1.1 电力系统运行特点和根本要求 2电能的特点 1电能不能储存 电能的生产、输送、分配和使用同时完成。 2暂态过程非常迅速 电能以电磁波的形式传播，传播速度为300kmms。 3和国民经济各部门间的关系密切 。1.1 电力系统运行特

3、点和根本要求 3对电力系统提出的要求 1保证供电可靠性 2保证电能质量 3提高电力系统运行的经济性 4环境保护问题 1.2 电网接线方式与特点 电力系统的接线方式大致分为两大类： 1无备用电源接线 2有备用电源接线 具体表现型式有 1放射式 2树干式 3混合式 4环网式1.3 电网接线方式与特点 1无备用接线开式电力网方式 无备用接线包括： 1单回放射式 2树干式 3链式网络a放射式 b干线式 c链式1.3 电网接线方式与特点 2有备用接线闭式电力网方式 有备用接线方式包括 1双回放射式 2树干式 3链式 4环式 5两端供电网络a放射式 b干线式 c链式 d环式 e两端供电网络 1.3 电网接

4、线方式与特点 有备用接线的双回放射式、树干式和链式网络用于一、二级负荷。 环式接线，供电经济、可靠，但运行调度复杂，线路发生故障切除后，由于功率重新分配，可能导致线路过载或电压质量降低。 两端供电接线方式必须有两个独立的电源。1.3 额定电压 1. 电网的额定电压 线路首末两端电压的平均值应等于电网额定电压。 此电压做为确定其他电力设备额定电压的依据。 2. 用电设备的额定电压 用电设备的额定电压等于电网额定电压。 3. 发电机的额定电压 发电机的额定电压规定比同级电网电压高5。补偿电压损失。1.4 额定电压 4. 电力变压器的额定电压 电力变压器的一次绕组的额定电压根据连接情况不同分为两种：

5、当变压器直接与发电机相连时，其一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同，即高出同级电网额定电压5； 当变压器直接与电网相连时，其一次绕组的额定电压与电网的额定电压相同，即等于同级电网额定电压。1.4 额定电压 电力变压器的二次绕组的额定电压是指一次绕组在额定电压作用下，二次绕组的空载电压。 当变压器满载时，变压器的一、二次绕组的阻抗将引起变压器自身的电压降大约相当于电网额定电压的5，从而使二次绕组的端电压小于空载电压。为了弥补线路中的电压损失，变压器的二次绕组的额定电压应高于电网额定电压5，因此变压器二次绕组的额定电压规定比同级电网额定电压高10； 假设变压器靠近用户，供电半径较小时，由于线路

6、较短，线路的电压损失可以忽略不计，这时变压器的二次绕组的额定电压应高于电网额定电压5，用以补偿变压器自身的电压损失。1.5 电力系统的中性点运行方式 1中性点不接地系统 系统中性点不接地是指系统中性点对地绝缘。当系统发生单相接地故障后系统的三相对称关系并未破坏，仅中性点及各相对地电压发生变化，中性点的电压上升到相电压，非故障相对地电压值增大为倍相电压，故对于该中性点不接地系统可以带故障继续运行2小时。故障相接地点的对地故障电流为正常运行时对地电容电流的3倍。 在我国配电网电压在1035kV之间的架空线路多采用此接地方式。 1.5 电力系统的中性点运行方式 2中性点直接接地系统 系统中性点经一无

7、阻抗金属性接地线接地的方式成为中性点直接接地。 此接地系统一般应用在接有单相负载的低压380/220V配电系统和电力系统高压110kV以上输电线路上。1.5 电力系统的中性点运行方式 3中性点经阻抗接地系统 在系统中性点与大地之间用一阻抗相连的接地方式称为中性点经阻抗接地。根据接地电阻器电阻值的大小，接地系统分为高电阻接地和低电阻接地。 1高电阻接地：此种方式接地电流较小，通常在510A范围内，但至少应等于系统对地的总电容电流。保护方式需要配合接地指示器或警报器，保证故障时线路立即跳脱。 2低电阻接地：增大接地短路电流，使保护迅速动作，切除故障线路。电阻值的大小，必须使系统具有足够的最小接地故

8、障电流大约400A以上，保证接地继电器准确动作。 目前我国大城市10kV配电网的接地方式大多采用经低电阻接地的方式。 2 电气主接线 本节要点12.1 电气主接线的主要形式及对电气主接线的根本要求12.2 各种主接线种主要电气设备的作用和配置原那么12.3 各种电压等级电气主接线限制短路电流的方法2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 1主接线的根本要求 1可靠性 电气接线必须保证用户供电的可靠性，应分别按各类负荷的重要性程度安排相应可靠程度的接线方式。保证电气接线可靠性可以用多种措施来实现。 2灵活性 电气系统接线应能适应各式各样可能运行方式的要求。并可以保证能将符合质量要求的电能送给用

9、户。 3平安性 电力网接线必须保证在任何可能的运行方式下及检修方式下运行人员的平安性与设备的平安性。 4经济性 其中包括最少的投资与最低的年运行费。 5应具有开展与扩建的方便性 在设计接线方时要考虑到510年的开展远景，要求在设备容量、安装空间以及接线形式上，为510年的最终容量留有余地。 2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 2单母线接线 1单母不分段 每条引入线和引出线的电路中都装有断路器和隔离开关，电源的引入与引出是通过一根母线连接的。 单母线不分段接线适用于用户对供电连续性要求不高的二、 单母线不分段接线三级负荷用户。2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 2单母线分段接线

10、单母线分段接线是由电源的数量和负荷计算、电网的结构来决定的。 单母线分段接线可以分段 单母线分段接线运行，也可以并列运行。 用隔离开关、负荷开关分段的单母线接线，适用于由双回路供电的、允许短时停电的具有二级负荷的用户。 用断路器分段的单母线接线，可靠性提高。如果有后备措施，一般可以对一级负荷供电。2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 3带旁路母线的单母线接线 当引出线断路器检修时，用旁路母线断路器代替引出线断路器，给用户继续供电。 旁路断路器一般只能代替一台出线断路器工作，旁路母线一般不能同时连接两条及两条以上回路，否那么当其中任一回路故障时，会使旁路断路器跳闸。断开多条回路。 通常35

11、kV的系统出线8回以上、 110kV系统出线6回以上，220kV系统出线4回以上，才考虑加设旁路母线。2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 4单母线分段带旁路 在正常运行时，系统以单母线分段方式运行，旁路母线不带电。如果正常运行的某回路断路器需退出运行进行检修，闭合旁路断路器，使旁路母线带电，合上欲检修回路旁路隔离开关，那么该线路断路器可退出运行，进行检修。 这种旁路母线可接至任一段母线，在容量较少的中小型发电厂和 35110kV变电所中获得广泛应用。4.12.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 3双母线接线 1双母线接线 一组作为工作母线，另一组作为备用母线，在两组母线之间，通过母

12、线联络断路器简称为母联断路器进行连接。 把双母线系统形成单母线分段运行方式，即正常运行时，使两条母线都投入工作，母联断路器及其两侧隔离开关闭合，全部进出线均匀分配两条母线。这种运行方式可以有效缩小母线故障时的停电范围。 2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 双母线接线主要优点有： 1检修任一组母线时，不会中断供电。 2检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开该回路，其它回路倒换至另一组母线继续运行。 3工作母线在运行中发生故障时，可将全部回路换接至备用母线，迅速恢复供电。 4任一回路断路器检修时，可用母联断路器代替其工作。 5方便试验。需要对某回路做试验时，只需把此回路单独切换至备用母线即

13、可。2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 2双母线带旁路接线 在双母线接线方式中，为使线路在出线断路器检修时不中断供电，可采用带旁路接线。 当110kV系统出线6回以上，220kV出线4回以上，可采用专用旁路断路器。旁路母线可接至任一组母线。2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 4一个半断路器接线 一个半断路器接线可归属于双母线类接线。在两组母线之间，每三个断路器形成一串。每串连接两条回路。相当于每一个半断路器带一条回路，故称之为一个半断路器接线，也称为32接线。 在一个半接线的每串断路器中，位于中间的断路器称为联络断路器。运行中两母线及全部断路器都投入工作，形成多重环状供电。 2

14、.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 5双母线单双分段带旁路接线 为进一步缩小母线故障的影响范围，对于可靠性要求较高的330500kV超高压系统，当进出线到达6回以上时，可采用双母线单段或双分段带旁路接线。 这种接线是把工作母线分为两段，在两段工作母线之间，两工作母线与备用母线之间都设置有母联断路器。 2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 6变压器母线接线 各出线经过断路器分别接在母线上，变压器直接经隔离开关接到母线上，组成变压器母线接线。电源和负荷可以自由调配。由于变压器是高可靠性设备，所以直接接在母线上，对母线的运行并不产生严重影响，一旦变压器故障时，接在母线上的各断路器开断，这

15、时不会影响对用户的供电。在出线数目很多时也可以用一台半断路器接线形式。这种接线在远距离大容量输电系统中应用时，对系统稳定与可靠性均有良好的效果。2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 7无母线接线 1桥式接线 对于具有双电源进线、两台变压器终端式的总降压变电所，可采用桥式接线。它实质是连接两个35110kV“线路变压器组的高压侧，其特点是有一条横联跨桥的“桥。根据跨接桥横连位置不同，分为内桥接线和外桥接线。 2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 1内桥接线的跨接桥靠近变压器侧，桥开关装在线路开关之内，变压器回路仅装隔离开关，不装断路器。采用内桥接线可以提高改变输电线路运行方式的灵活性

16、。 内桥接线适用于：对一、二级负荷供电；供电线路较长；变电所没有穿越功率；负荷曲线较平稳，主变压器不经常退出工作；终端型工业企业总降压变电所。 2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 2外桥接线 跨接桥靠近线路侧，桥开关装在变压器开关之外，进线回路仅装隔离开关，不装断路器。 外桥接线适用于：对一、二级负荷供电；供电线路较短；允许变电所有较稳定的穿越功率；负荷曲线变化大，主变压器需要经常操作；中间型工业企业总降压变电所，宜于构成环网。2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 2角形接线 当母线闭合成环，断路器数等于进出线回路数，即构成了角形接线，一般应将同名回路相互交替布置。一般不超过六角

17、形。这种接线不利于扩建，适用于最终建设规模比较明确的110kV及以上的发电厂升压站或变电所中。 2.1 电力系统电气主接线的形式和根本要求 3单元接线 将发电机、变压器及线路直接连接成一个单元称为单元接线。单元接线主要有三种形式：即发电机变压器单元、变压器线路单元及发电机变压器线路单元等。 一般应用于以下情况： 1同一地区有几个大型电厂能源丰富，可以合起来建一个公共的枢纽变电所时。 2电厂地位狭窄平面布置有困难时。 3电厂离枢纽变电所较近，直接引线比较方便时。 2.2 电气设备的作用和配置 1. 断路器和隔离开关 1作用 电源进线与引出线由断路器和隔离开关连接到母线，其中断路器用来接通与切换电

18、路中的负荷电流与故障短路电流。 隔离开关的作用是利用其可见断口隔离电压，使停电设备与带电设备隔离，以保证人身及设备工作的平安。2.2 电气设备的作用和配置 2配置 1电气主接线：断路器两侧都有电源，在两侧都装设一组隔离开关。用户侧没有电源，原那么上可只装设一组母线隔离开关，也可在线路侧也装设一组隔离开关。 2电源进线：电源是发电机，只需在母线侧装设一组隔离开关，有时为了发电机停机后做试验方便，在发电机和断路器之间亦可装设一组隔离开关。 电源是双绕组变压器：在断路器的母线侧装设一组隔离开关，如是三绕组变压器需在断路器的两侧各装设一组隔离开关。 3断路器与隔离开关配合操作：先合隔离开关，后合断路器

19、；先断开断路器，后断开隔离开关。在断路器与隔离开关之间应加装电磁或机械闭锁装置。2.2 电气设备的作用和配置 2负荷开关 负荷开关是专门用于接通和切断负荷电路的开关设备，它具有简单的灭弧装置，不能切断短路电路，能通断一定的负荷电流和过负荷电流。 通常负荷开关与熔丝管形熔断器串联，借助管形熔断器的熔丝切断短路电流。负荷开关断开后，与隔离开关一样具有明显的断开间隙。2.2 电气设备的作用和配置 3熔断器 熔断器是一种简单的保护电器。当电路发生过负载或短路故障时，故障电流超过熔体的额定电流，熔体被电流迅速加热熔断，从而切断电流，防止故障扩大。 熔断器的功能主要是对电路及电路中的设备进行短路保护。 2

20、.2 电气设备的作用和配置 4. 互感器 1隔离高压电路。互感器一次侧和二次侧没有电的联系，只有磁的联系，因而使测量仪表和保护电器与高压电路隔开，以保证二次设备和人员的平安。 2使测量仪表和继电器小型化和标准化。如电流互感器副绕组的额定电流都是5A；电压互感器副绕组电压通常都规定为100V。 3可以防止短路电流直接流过测量仪表和继电器的线圈，使其不受大电流的损坏。3 互感器 本节内容1 电流、电压互感器的工作原理、接线形式及负载要求2 电流、电压互感器在电网中的配置原那么及接线形式3 各种形式互感器的结构及性能特点3 互感器单相PT3 互感器三相3 互感器3.1 互感器 互感器是一种特殊的变压

21、器，它被广泛应用于供电系统中向测量仪表和继电器的电压线圈或电流线圈供电。 互感器的作用： 1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和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格廉价，并便于屏内安装。 2隔离高压电路。互感器一次侧和二次侧没有电的联系，只有磁的联系。使二次设备与高电压局部隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的平安。3.1.1 电流互感器 电流互感器是将一次侧的大电流，按比例变为适合通过仪表或继电器使用的，额定电流为5A的变换设备。 1电流互感器的工作原理 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互感器。它的工作原理和变压器相似

22、。 电流互感器一、二次电流之比称为电流互感器的额定互感比。 3-1式中 一次线圈的额定电流，A； 二次线圈的额定电流，5A。3.1.1 电流互感器 电流互感器的特点： 1一次绕组串联在电路中，并且匝数很少；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； 2电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。3.1.1 电流互感器 2电流互感器的误差 电流误差为二次电流的测量值乘以额定互感比后与实际一次电流之差，以百分数表示即 3-3 相位差为旋转180的二次电流相量 与一次电流相量 之间的夹角，并规定 超前于 时，相位差 为正

23、值；反之为负值。 3.1.1 电流互感器 3电流互感器的接线形式 电流互感器的接线形式指的是电流互感器与测量仪表或保护继电器之间的连接形式。 三相完全星形接线 两相不完全星形接线 3.1.1 电流互感器 1三相三完全星形接线可以准确反映三相中每一相的真实电流。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。 2两相两继电器不完全星形接线可以准确反映两相的真实电流。该接线方式应用在610kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。3.1.1 电流互感器 3两相接差动式接线反映两相差电流。 该接线特点是U、W相电流互感器接成电流差式，通过继电器的

24、电流是U、W相电流互感器二次侧电流差。 该接线方式应用在6 两相差接线 10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路、小容量电动机保护、小容量变压器保护。3.1.1 电流互感器 4单相接线在三相负荷平衡时，可以用单相电流反映三相电流值，主要用于测量电路。单相接线 3.1.1 电流互感器 5两相三完全星形接线中流入第三个继电器的电流是 。 该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。 两相三完全星形接线3.1.1 电流互感器 电流互感器在接线中应注意以下内容： 1电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短路。

25、安装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝； 2二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人身和设备平安； 3接线时要注意极性。电流互感器一、二次侧的极性端子，都用字母说明极性。 4一次侧串接在线路中，二次侧的继电器或测量仪表串接。 3.1.1 电流互感器 高压电流互感器多制成两个铁芯和两个副绕组的型式，分别接测量仪表和继电器，满足测量仪表和继电保护的不同要求。 电流互感器供测量用的铁芯在一次侧短路时应该容易饱和，以限制二次侧电流增长的倍数； 供继电保护用的铁芯，在一次侧短路时不应饱和，使二次侧的电流与一次侧的电流成正比例增加。 3.1.1 电流互感器 4电流互感器的负载

26、要求 1电流互感器的准确级 电流互感器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误差。 2电流互感器10误差曲线 电流互感器的10误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过10的条件下，一次电流的倍数n与电流互感器允许最大二次负载阻抗 的关系曲线。 3.1.1 电流互感器 3电流互感器的额定容量 电流互感器的额定容量系指电流互感器在额定二次电流和额定二次阻抗下运行时，二次线圈输出的容量。 3-4 由于电流互感器的二次电流为标准值5A或1A，故其容量也常用额定二次阻抗来表示。因电流互感器的误差和二次负荷有关，故同一台电流互感器使用在不同准确级

27、时，会有不同的额定容量。 电流互感器对负载的要求就是负载阻抗之和不能超过互感器的额定二次阻抗值。 3.1.2 电压互感器 电压互感器是将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为100V的变换设备。 1电磁式电压互感器 1电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。 电压互感器的特点 1容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的平安系数； 2电压互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很大，正常情况下，电压互感器在近于空载的状态下运行。3.1.2 电压互感器 2额定变比 电压互感器一、二次绕组电压之比称为电压互感器的额定互感比。 3-5式中 等于电网的额定电压，kV； 额定电压

28、为100V。 3.1.2 电压互感器 3电压互感器误差 电压误差为二次电压的测量值 与额定互感比 的乘积与实际一次电压 之差，以百分数表示； 3-6 相位差为旋转180的二次电压相量 与一次电压相量 之间的夹角 ，并规定 超前于 时相位差 为正，反之为负。 电压互感器的误差与二次负载、功率因数和一次电压等运行参数有关。 3.1.2 电压互感器 2电容式电压互感器 随着电力系统输电电压的增高，电磁式电压互感器的体积越来越大，本钱随之增高，普遍采用电容式电压互感器。 1电容式电压互感器的工作原理 电容式电压互感器实质上是一个电容分压器，在被测装置的相和地之间接 电容式电压互感器原理接线图 有电容

29、和 ，按反比分压， 上的电压为3.1.2 电压互感器 2电容式电压互感器误差 电容式电压互感器的误差是由空载电流、负载电流以及阻尼器的电流流经互感器绕组产生压降而引起的，其误差由空载误差 、 ，负载误差 、 和阻尼器负载电流产生的误差 、 等几局部组成，即 电容式电压互感器的误差除受一次电压、二次负荷和功率因数的影响外，还与电源频率有关。 电容式电压互感用于110500kV中性点直接接地系统。3.1.2 电压互感器 3电压互感器的接线形式 1单相接线 该接法仅适用于测量相间电压。如果互感器一次绕组的一端接在线路上，另一端接地，互感器可测量某一相对地电压。单相接线 3.1.2 电压互感器 2VV

30、接线 由两个单相互感器接线成不完全星形VV形，用来测量各相间电压，但不能测量相对地电压，它广泛应用在20kV以下中性点不接地或经消弧线图接地的电网中。VV接线 3.1.2 电压互感器 3YY接线 由三个单相互感器一、二次侧均接成Y形，可供给要求线电压的仪表和继电器以及要求相电压的绝缘监视电压表。YY接线 3.1.2 电压互感器 4Y0/Y0/接线 用三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/接线，该接线方式其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形检测零序电压。用于3220kV系统110kV及以上无高压熔断器，供接入交流电网络缘监视仪表 和继电器用。 三相五柱式电压 互感

31、器只用于3 15kV系统，其接线 与三台单相三绕组 Y0/Y0/接线 电压互感器构成Y0/Y0/接线根本相同。3.1.2 电压互感器 使用电压互感器应注意以下事项： 1电压互感器的二次侧在工作时不能短路。在正常工作时，其二次侧的电流很小，近于开路状态，当二次侧短路时，其电流很大二次侧阻抗很小将烧毁设备。 2电压互感器的二次侧必须有一端接地，防止一、二次侧击穿时，高压窜入二次侧，危及人身和设备平安。 3电压互感器接线时，应注意一、二次侧接线端子的极性。以保证测量的准确性。 4电压互感器的一、二次侧通常都应装设熔丝作为短路保护，同时一次侧应装设隔离开关作为平安检修用。 5一次侧并接在线路中。3.1

32、.2 电压互感器 4电压互感器准确级和容量 电压互感器的准确级，是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值。 由于电压互感器误差与负荷有关，所以同一台电压互感器对应于不同的准确级便有不同的容量。通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。电压互感器按照在最高工作电压下长期工作允许的发热条件，还规定了最大容量。 电压互感器的负载要求就是负载容量之和不能超过互感器的额定二次容量值。 3.2 互感器的配置原那么 互感器在主接线中的配置与测量仪表、同期点的选择、保护和自动装置的要求以及主接线的形式有关。3.2.1 电流互感器的配置 1为了满足测量和保护装置的需要，在

33、发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于大接地短路电流系统，一般按三相配置；对于小接地短路电流系统，依具体要求按二相或三相配置。 2对于保护用电流互感器应尽量消除主保护装置的不保护区。例如，假设有两组电流互感器，且位置允许时应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中。 3为了减轻内部故障对发电机的损伤，用于自动调整励磁装置的电流互感器应配置在发电机定子绕组的出线侧。为便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量的电流互感器宜装设在发电机中性点侧。 3.2.2 电压互感器的配置 1母线 除分路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用

34、于同期、测量仪表和保护装置。 2线路 35kV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同期和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。 3发电机 一般装二组电压互感器。一组D，y接线，用于自动调整励磁装置。另一组供测量仪表、同期和保护装置使用，该互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，其开口三角形供发电机未并列之前检查接地之用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。20万kW及以上发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100静子接地保护。 4变压器 变压器低压侧有时为了满足同期或保护的要求，设有一组不完全星形接线的电压互感器。电流互感器类型

35、1电流互感器的分类 1按安装地点可分为户内式和户外式。20kV以下制成户内式；35kV及以上多制成户外式。 2按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式。穿墙式装在墙壁或金属结构的孔中，可节约穿墙套管；支持式那么安装在平面或支柱上；装入式是套在35kV及以上变压器或多油断路器油箱内的套管上，故也称为套管式。 3按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等。干式用绝缘胶浸渍，适用于低压户内的电流互感器；浇注式利用环氧树脂作绝缘，多用于35kV及以下的电流互感器；油浸式多为户外型。 4按一次绕组匝数可分为单匝和多匝式。电流互感器类型 5新型电流互感器按高、低压局部的耦合方式，可分为无线电电磁波耦合、电容耦合和光

36、电耦合式，其中光电式电流互感器性能更佳。新型电流互感器的特点是上下压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；没有饱和现象，测量范围宽，暂态响应快，准确度高；重量轻、本钱低。电流互感器类型 2电流互感器的结构 1单匝式结构有贯穿式一次绕组为单根铜管或铜杆和母线式以母线穿过互感器作为一次绕组。 2额定电流在400A以下采用多匝式。多匝式接结构可分为线圈式、“ 8字型和“U字型。“8字型绕组结构的电流互感器，只用于35110kV电压级。220kV“U字型绕组电流互感器，在110kV及以上的高压电流互感器中得到广泛的应用。 在同一回路中，往往需要数量很多的电流互感器，高

37、压电流互感器常由多个没有磁联系的独立铁芯和二次绕组与共用的一次绕组组成同一电流比、多二次绕组的电流互感器。对于110kV及以上的电流互感器，常将一次绕组分成几组，通过切换来改变绕组的串、并联，以获得23种互感比。 3.3.2 电压互感器类型 1电压互感器的分类 1按安装地点分户内和户外； 2按相数分单相和三相式，只有20kV以下才有三相式； 3按绕组数分双绕组和三绕组； 4按绝缘分浇注式、油浸式，浇注式用于335kV，油浸式主要用于110kV及以上的电压互感器。3.3.2 电压互感器类型 2电压互感器的结构 油浸式电压互感器按其结构可分为普通式和串级式，335kV都制成普通式，它与普通小型变压

38、器相似。110kV及以上的电磁式电压互感器普遍制成串级结构，其特点是：绕组和铁芯采用分级绝缘，以简化绝缘结构；绕组和铁芯放在瓷套中，可减少重量和体积。 在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，为了测量相对地的电压，电压互感器的一次绕组必须接成星形，且中性点必须接地。在360kV电网中，采用三只单相三绕组接地专用电压互感器，而在320kV电网中，常采用三相五柱式电压互感器来测量相对地电压。普通三相三柱式的电压互感器是不允许作这种测量的。 3.3.2 电压互感器类型 2电压互感器的结构 油浸式电压互感器按其结构可分为普通式和串级式，335kV都制成普通式，它与普通小型变压器相似。110kV及以上的

39、电磁式电压互感器普遍制成串级结构，其特点是：绕组和铁芯采用分级绝缘，以简化绝缘结构；绕组和铁芯放在瓷套中，可减少重量和体积。 在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，为了测量相对地的电压，电压互感器的一次绕组必须接成星形，且中性点必须接地。在360kV电网中，采用三只单相三绕组接地专用电压互感器，而在320kV电网中，常采用三相五柱式电压互感器来测量相对地电压。普通三相三柱式的电压互感器是不允许作这种测量的。 4 断路器 本节要点1 断路器的作用、功能、分类2 断路器的主要性能与参数的含义3 断路器常用的灭弧方法4 断路器的运行和维护工作要点4 断路器 真空断路器4.1.1 断路器的作用 高压

40、断路器在正常运行时用它接通或切断负荷电流； 在电气设备或线路发生短路故障或严重过负荷时，由继电保护装置控制其自动迅速地切断故障电流，切断发生短路故障的设备或线路，以防止扩大事故范围。 4.1.2 断路器的功能 断路器开断电路时，充分利用交流电弧电流每半周过零一次自然熄弧的特点，加强去游离使电弧不再复燃。其介质强度恢复主要由断路器灭弧装置和介质特性所决定。 系统电压恢复过程可能是周期性的或非同期性的。取决于被开断电路的参数。4.1.3 断路器的分类 - / 型号特征 额定断流容量，MVA S少油断路器 额定电流，A D多油断路器 派生标志 K空气断路器 C带有手车装置 Q产气断路器 G改进型 Z

41、真空断路器 D带有电磁操作结构 L六氟化硫断路器 、断流容量 C磁吹断路器 额定电压，kV 安装条件 设计序号 N户内 W户外4.1.3 断路器的分类真空断路器4.1.3 断路器的分类ZN12系列4.1.3 断路器的分类1、帽及油气别离器；2、上出线座；3、静触头座；4压紧弹簧；5、静触片；6、灭弧室；7、绝缘筒；.8、导向筒；9、动触杆；10、下出线座；11、滚动触头；12、缓冲橡皮垫；13、主拐臂；14、连臂；15、油缓冲器；16、拐臂；17、绝缘拉杆；18、分闸弹簧；19、绝缘罩筒；20、单向回止阀；21、主轴S10型少油高压断路器结构剖面图4.1.3 断路器的分类4.1.3 断路器的分

42、类 - / 型号特征 额定断流容量，MVA S少油断路器 额定电流，A D多油断路器 派生标志 K空气断路器 C带有手车装置 Q产气断路器 G改进型 Z真空断路器 D带有电磁操作结构 L六氟化硫断路器 、断流容量 C磁吹断路器 额定电压，kV 安装条件 设计序号 N户内 W户外4.1.3 断路器的分类 1多油断路器：利用绝缘油作为灭弧介质、相间及相对地绝缘介质。 2少油断路器：绝缘油只作灭弧介质。载流局部是借空气和陶器绝缘材料或有机绝缘材料来绝缘，灭弧方式多为横向吹动电弧。 3空气断路器：利用压缩空气的吹动来熄灭电弧的。和控制断路器的分合阐动作。 4SF6断路器：用SF6气体作绝缘和灭弧介质。

43、 5磁吹式断路器：当电弧电流通过吹弧线圈以产生磁束来吹弧及消弧。 6真空断路器：利用真空灭弧和绝缘，灭弧时间一般只有半个周波。4.2 断路器的主要性能与参数 1额定电压及额定电流 1额定电压 指断路器长期工作的标准电压对三相系统指线电压。电力系统在运行中允许有5的波动，断路器必须适应在电压变化范围内能长期工作，为此断路器出厂时都以最高工作电压进行鉴定。如：对3220kV范围内，其最高工作电压较额定电压约高15左右；对330kV以上，规定最高工作电压较额定电压高10%。4.2 断路器的主要性能与参数 2额定电流 指在额定频率下长期通过此电流时，断路器无损伤，且各局部发热不超过长期工作时最高允许发

44、热温度。 我国规定额定电流为：200、400、630、1000、1250、1600、1500、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A。4.2 断路器的主要性能与参数 2额定开断电流和额定断流容量 1断路器在开断操作时，首先起弧的某相电流称为开断电流。在额定电压下，能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。它是标志断路器开断能力的一个重要参数。 我国规定额定开断电流为：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等。4.2 断路器的主要性能与参数 2把额定条件

45、下的开断能力称为额定断流容量。三相电路的额定断流容量，以 MVA表示。 我国根据国际电工委员会IEC的规定，现只把额定开断电流作为表征开断能力的唯一参数，而断流容量仅作为描述断路器特性的一个数值。4.2 断路器的主要性能与参数 3关合能力 说明断路器关合短路故障能力的参数为额定关合电流。其数值以关合操作时，瞬态电流第一个大半波峰值来表示，制造部门对关合电流一般取额定开断电流的 倍即 4-1式中 额定关合电流，kA； 额定开断电流，kA。 断路器关合短路电流的能力除与灭弧装置性能有关外，还与断路器操动机构的合闸功率的大小有关。4.2 断路器的主要性能与参数 4耐受性能 断路器应具有足够的耐受短时

46、短路电流作用的能力，简称耐受能力。 1短时热电流热稳定电流 在规定的时间内规定标准时间为2s，需要大于2s时推荐4s断路器在合闸位置，可能经受的短时热电流有效值kA，称为短时热电流或短时耐受电流，断路器标准中规定 4-2 短时热电流通过断路器时，各零部件的温度不应超过短时发热最高允许温度，且不致出现触头熔接或软化变形，以及其它阻碍正常运行的异常现象。允许发热最高温度数值随材料而异。4.2 断路器的主要性能与参数 2峰值耐受电流 峰值耐受电流亦称动稳定电流，即在规定的使用条件和性能下，断路器在合闸位置时所能经受的电流峰值。它与关合电流不同的是，峰值耐受电流是断路器处于合闸位置时通过的短路电流，而

47、关合电流那么是由于断路器关合短路故障所产生的短路电流。峰值耐受电流也是以短路电流的第一个大半波峰值电流来表示，且 4-3 峰值耐受电流反映了断路器承受由于短路电流产生电动力的耐受性能，它决定断路器的导电局部和绝缘支撑件的机械强度以及触头的结构形式。4.2 断路器的主要性能与参数 5操作性能 1全开断时间 是指断路器接到分闸命令瞬间起到电弧熄灭为止的时间间隔。即 4-4式中 全开断时间，s； 分闸时间，s；从断路器接到分闸命令瞬间到 所有相的触头都别离的时间间隔，亦称为断 路器固有分闸时间； 燃弧时间，s；是指某一相首先起弧瞬间到所 有相电弧全部熄灭的时间间隔。4.2 断路器的主要性能与参数 全

48、开断时间是说明断路器开断过程快慢的主要参数，它直接影响故障对设备的损坏程度、故障范围、传输容量和系统的稳定性。 断路器开断时间示意图 2合闸时间 处于分闸位置的断路器，从接到合闸命令瞬间起到所有相的触头均接触为止的时间称为合闸时间。 4.2 断路器的主要性能与参数 6自动重合闸性能 自动重合闸的操作循环：分 合分 合分。 为断路器开断故障电路，从电弧熄灭起到电路重新接通的时间，称为无电流间隔时间，一般为0.3s或0.5s； 为强送电时间，一般为180s。 断路器开断时间与无电流间隔时间之和称为自动重合闸时间。 金属短接时间系指断路器重合闸操作后，触头闭合到第二次触头分开所需用的时间。4.3 灭

49、弧方法 当高压断路器开断高压有载电路时之所以产生电弧，原因在于触头本身及其周围的介质中含有大量可被游离的电子。当分断的触头间存在足够大的外施电压条件下，电路电流也到达最小生弧电流时，会因强烈的游离而产生电弧。 工业配电系统主要是交流系统，所以电弧也主要是交流电弧，其性质是半个周期要经过零值一次，而电流过零时，电弧要暂时熄灭。因此，大多数交流开关电器的灭弧方法中，都利用了交流电流过零时电弧暂时熄灭这一特性。 4.3 灭弧方法 1速拉灭弧 当交流电流经过零值的瞬间，拉大触头间距离，当触头间所加电压缺乏以击穿其间距时，电弧就不会重新点燃。触头的别离速度越快，电弧熄灭就越快，通常在高压断路器中装设强力

50、的跳脱弹簧来加快触头分开的速度。 4.3 灭弧方法 2吹弧灭弧法 利用外力如气流、油流或电磁力来吹动电弧，使电弧加速冷却，同时拉长电弧，降低电弧中的电场强度，加速电弧的熄灭，按吹弧的方向来分，有横吹和纵吹两种。 a横吹 b纵吹 4.3 灭弧方法 当低压刀开关迅速拉开刀阐时，不仅迅速拉长了电弧，同时使本身回路电流产生的电动力作用于电弧，吹动电弧，使其拉长电弧直到电弧熄灭。 如果开关利用专门吹弧线圈来吹动电弧，使电弧移动，电弧移动的力实际上是电弧电流在线圈磁场中产生的电动力。 也有的开关利用铁磁物质钢片等，来吸动电弧。4.3 灭弧方法 3冷却灭弧法 降低电弧的温度，使正负离子的复合增强，有助于电弧

51、迅速熄灭，这是一种根本的灭弧方法。 4短弧灭弧法 利用金属片将长弧切成假设干短弧，那么电弧上的压降将近似地增大假设干倍。当外施电压小于电弧上的压降时，那么电弧就不能维持而迅速熄灭。通常采用钢灭弧栅，让电弧进入钢片，一是利用了电动力吹弧，二是利用了铁磁吸弧，同时钢片对电弧还有冷却作用。4.3 灭弧方法 5狭缝灭弧法 电弧在固体介质所形成的窄沟内燃烧，将电弧冷却，同时电弧在狭缝窄沟中燃烧，压力增大，有利于电弧的熄灭。有的熔丝在熔管内充填石英砂，就是利用这种狭沟灭弧原理，还有一种用耐弧的绝缘材料陶瓷类制成灭弧栅，也是利用了这种灭弧原理。4.3 灭弧方法 6真空灭弧法 真空具有较高的绝缘强度，如果将开

52、关触头装置置于真空容器，那么在电流过零时，即能熄灭电弧。为防止产生过电压，应当不使触头分开时，电流突变为零。一般应在触头间产生少量金属蒸汽，形成电弧通道。当交流电流自然下降过零前后，这些等离子态的金属蒸汽便在真空中迅速飞散而熄灭电弧。 4.4.1 高压断路器的操作要求 1正常操作的要求 1新装或大修后的断路器，投运前必须验收合格才能施加运行电压。 2断法器的分、合闸指示器应指示正确，且与当时实际运行相符。 3断路器接线板的连接处或其它必要的地方应有监视运行温度的措施，如示温蜡片等。 4断路器金属外壳接地良好且有明显的接地标志，接地体的截面积符合规程要求。 5油断路器的油色应正常，油位应在油位指

53、示的上、下限油位监视线中，绝缘油牌号和性能应满足当地最低气温的要来，油质合格。 6六氟化硫断路器，为监视其气体压力，应装有密度继电器或压力表，并附有压力表和压力温度关系曲线，其有SF6气体补气接口。 7真空断路器应配有限制操作过电压的保护装置。4.4.1 高压断路器的操作要求 2. 断路器操作机构的要求 1操作机构动作电压应满足：低于额定电压的30时不动作；高于额定电压的65时可靠动作。 2机构箱应具有防尘、防潮、防小动物进入及通风措施，液压与气动机构应有加热装置和恒温控制措施。 3电磁操作机构的合闸电源应保持稳定。运行中电源电压如有变化，其电压不低于额定电压的80，最高不得高于额定电压的11

54、0。 4液压操作机构应具有防“失压慢分装置，并用有防“失压慢分的机构卡具。所谓“失压慢分是指液压操作机因某种原因压力降到零，然后重新启动油泵打压时，造成断路器缓慢分闸、采用液压或气动机构时，其工作压力大于1MPa表压时，应有压力释放装置。 5弹簧操作机构在断路器合闸释放能量后，应能自动再次储能。 4.4.1 高压断路器的操作要求 3故障状态下的操作要求： 1断路器在运行中，由于某种原因造成油断路器严重缺油，六氟化硫断路器气体压力异常如突然降至零等，严禁对断路器进行停、送电操作，应立即断开故障断路器的控制电源，及时采取措施，将故障断路器退出运行。 2分相操作的断路器操作时，发生非全相合闸，应立即

55、将已合上相拉开，重新操作合闸一次，如仍不正常，那么应拉开合上相后汇报，上级派员处理。当发生非全相分闸时，应立即拉开故障开关控制电源，手动操作将拒动相分闸。 3严禁将有拒跳或合闸不可靠的断路器投入运行。 4.4.2 高压断路器的异常运行 1. 油断路器 1油断路器声音异常 2油断路器油位异常 3油断路器油质发黑 4断路器过热 5跳合闸线圈冒烟 6断路器跳合闸不同期4.4.2 高压断路器的异常运行 2真空断路器常见异常运行 1电动合不上闸 2合闸合空 3电动不脱扣 4分合闸不可靠 5合闸线圈烧毁 6分闸线圈烧毁 7辅助开关烧毁4.4.2 高压断路器的异常运行 3六氟化硫断路器常见异常运行 1泄漏气

56、体 2闪络放电。 3分合闸不可靠4.4.3 高压断路器的故障 1应停电处理的情况 1严重漏油，油标管中已看不见油位。 2本体或连接处过热变色或烧红。 3支持绝缘子断裂或套管炸裂。 4绝缘子严重放电。 5SF6断路器的气体压力值低于闭锁值。 6液压机构的压力值低于闭锁值。 7弹簧机构和弹簧拉力不够，闭锁信号不能复归。 8气动机构的气压低于闭锁值。4.4.3 高压断路器的故障 21035kV的少油断路器合闸后支持绝缘子断裂 31035kV的少油断路器拉杆绝缘子断裂或拉杆销子脱落 4油断路器严重缺油 5油断路器着火 6断路器误跳闸 7断路器拒绝合闸 8真空断路器真空度下降 9SF6断路器漏气 10操

57、作机构故障4.5 低压断路器 低压断路器用作交、直流线路的过载、短路保护，被广泛应用于建筑照明、动力配电线路、用电设备作为控制开关和保护设备，也可用于不频繁起动电动机以及操作或转换电路。 4.5 低压断路器 1种类 1万能式断路器 2塑料外壳式断路器 3电动斥力式限流断路器 4剩余电流保护断路器 5直流快速断路器 6灭磁断路器 4.5 低压断路器 2低压断路器的选用要点 表示低压断路器性能的主要指标有分断能力和保护特性。 分断能力是指开关在指定的使用和工作条件及在规定的电压下接通和分断的最大电流值kA。 保护特性主要分为过电流保护、过载保护和欠电压保护三种。4.5 低压断路器 1额定电压 断路

58、器的额定电压应大于线路额定电压。主要是交流380V或直流220V的供电系统。按线路额定电压进行选择时应满足以下条件： 4-5式中 低压断路器的额定电压，V； 线路的额定电压，V。 4.5 低压断路器 2额定电流 断路器的额定电流与过电流脱扣器的额定电流应大于线路计算负荷电流。当按线路的计算电流选择时，应能满足下式： 4-10-6式中 低压断路器的额定电流，A； 线路的计算电流或实际电流，A。 如果环境温度低于+40，那么电器产品温度每低1，允许电流比额定电流值增加0.5%。但增加总数不得超过20。4.5 低压断路器 断路器的保护定值 1长延时脱扣器的电流整定值，动作时间可以不小于10s；长延时

59、脱扣器只能作过载保护。 2短延时脱扣器的电流整定值，动作时间约为0.10.4s；短延时脱扣器可以作短路保护，也可以作过载保护。 3瞬时脱扣器的电流整定值，其动作时间约为0.02s。瞬时脱扣器一般用作短路保护。4.5 低压断路器 3瞬时过电流脱扣器的整定电流 瞬时脱扣器的动作时间为0.02s左右。 瞬时或短时过电流脱扣器的整定电流应能躲开线路的尖峰电流。 1负载是单台电动机，整定电流按下式计算 4-7式中 瞬时或短时过电流脱扣器整定电流值，A； 可靠系数，对动作时间大于0.02s的断路器，K 取1.35，对动作时间小于0.02s的断路器K取 1.72.0； 电动机的起动电流，A。4.5 低压断路

60、器 2当配电线路不考虑电动机的起动电流时，按下式计算整定值 4-10-8式中 配电线路的尖峰电流，A； 可靠系数，一般取1.35。 3当配电线路考虑电动机的起动电流时，按下式计算整定值 4-10-9式中 正常工作电流和可能出现的自起动电机 的起动电流的总和，A。4.5 低压断路器 3短时过电流脱扣器的整定电流 确定本级断路器短延时过电流脱扣器动作电流的整定，应与下一级开关整定电流选择性配合。本级动作整定电流应大于或等于下一级低压断路器短延时或瞬时动作整定值的1.2倍。假设下一级有多条分支线，那么取各分支路低压断路器中最大整定值的1.2倍。4.5 低压断路器 4长延时过电流脱扣器整定电流 长延时