高压电气设备

1、,高低压电气设备,强电和弱电主要区别是用途的不同。强电是用作一种动力能源。弱电是作为一种信号电,用于信息传输。电压并不是区分强电和弱电的方法。 强电电压高、功率大、电流大、频率低，一般用于市电系统或照明系统等，如空调线、插座线、高压线、照明线等。 弱电电压低、功率小、电流小、频率高，一般可用于电话、电脑、电视机的信号输入，广播系统，楼宇自动控制等。,强电弱电区别,高压和低压,电气设备按其工作电压分为高压电气设备和低压电气设备。 高压电气设备：电压等级在1000V及以上者； 低压电气设备：电压等级在1000V以下者；,一二,担负输送、变换和分配电能任务的电路称为主电路，也叫一次电路。一次电路中的

2、所有电气设备称为一次设备 。 用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，称为二次电路。二次电路中的所有电气设备称为二次设备,一次设备,电弧,电弧的基本知识,电弧实际上也就是开关两个触头之间空气（或其它绝缘介质）局部被击穿，形成的一个气体导电通道。,一、什么是电弧,电弧的危害,1.开关电器开断电路时，触头虽已分开，但实际并未真正断开。,2.电弧温度极高, 很容易烧坏开关触头；触头附近的绝缘物也会遭受破坏；还会引起短路故障、开关电器爆炸、形成火灾等危害电力系统的安全运行。,3.电弧是一束能导电的气体，它的质量很轻，在电动力、热力作用下能迅速移动、伸长、弯曲和变形，就很容易造成飞弧短路和伤人。,

3、灭弧的方法,1.迅速拉长电弧：提高断路器的分闸速度，采用多断口结构等。 2.吹弧：利用气体或绝缘油吹动电弧，使电弧拉长、冷却，这是高压断路器的主要熄弧手段。 3.采用真空：减少碰撞游离的可能性，迅速恢复介质绝缘强度。 4.弧隙并联电阻：主要用来提高断路器的熄弧能力。通常在220千伏及以上线路断路器上使用。 5. 提高弧隙介质压力：有利于加强正负离子复合。,熔断器,熔断器的用途,熔断器实际上是最简单和最早使用的一种保护电器，它串接在电路中，当电路发生过负荷或发生短路时，过负荷电流或短路电流流过熔体，熔体被迅速加热熔断，切断故障电流，从而保护了电路中其它电气设备。,熔断器的工作原理,熔断器串联接入

4、被保护电路中，在正常工作情况下，由于通过熔体的电流较小，熔体温度虽然上升，但不会熔化，电路可靠接通；当电路发生过负荷或短路，电流增大时，熔体温度上升超过熔点而熔断并迅速熄灭电弧，切断电路。,熔断器的保护特性,1.熔断器的保护特性是流过熔体的电流越大，熔断器的熔断时间越短。 2.熔断器具有结构简单、价格低廉、使用灵活等优点；3.但其容量小，保护特性不稳定。 4.熔断器广泛使用于35千伏及以下电压等级的装置中；主要作为小功率电力线路、配电变压器等电气设备的保护。在不太重要而又允许较长时间停电的高压线路中，熔断器与隔离开关或负荷开关配合使用可代替价格较高的断路器。,熔断器,1.符号：FU 2.图例：

5、,熔断器的型号,户内高压管式熔断器,户内高压管式熔断器,19,RW 410（G）型跌开式熔断器 1上接线端子 2上静触头 3上动触头 4管帽 5操作环 6熔管 7铜熔丝 8下动触头 9下静触头 10下接线端子 11绝缘瓷瓶 12固定安装板,图920 RN l、RN 2型高压熔断器 1瓷熔管 2金属管帽 3弹性触座 4熔断指示器 5接线端子 6瓷绝缘子 7底座,正常运行时，借熔丝张力拉紧使电路接通 线路上发生短路时，短路电流使熔丝熔断，形成电弧消弧管由于电弧烧灼而分解出大量气体，使管内压力剧增，并沿管道形成强烈的气流纵向吹弧，使电弧熄灭 熔丝熔断后，失去张力，回转跌开，造成明显可见的断开间隙 “

6、非限流” 熔断器,户外高压跌落式熔断器,户外高压跌落式熔断器, RW10-10F负荷型户外高压跌开式熔断器,一般跌开式熔断器的静触头上加装简单的灭弧室，因而能带负荷操作,“非限流” 熔断器,跌落式熔断器在变台区上的应用,高压隔离开关,高压隔离开关,无灭弧装置：高压隔离开关是一种没有专门的灭弧装置的开关设备，灭弧能力非常弱。因此，不能用来开断负荷电流或短路电流。 具有明显可见的断开间隙：隔离开关的触头暴露在空气中，在分闸状态时有暴露在空气中的明显可见的断口，在合闸状态时能可靠地通过负荷电流和短路电流。,高压隔离开关的主要用途,隔离电源, 安全检修：高压隔离开关是将需要检修的电气设备与带电部分相互

7、隔离，保证检修工作的安全。 在电路中隔离开关常与断路器串联使用，当电气设备需要停电检修时，先由具有专门灭弧装置的断路器开断电流，然后在无电流的情况下断开隔离开关，从而使需要检修的电气设备与其他带电部分之间有明显可见的断口。,29,高压隔离开关,5）高压断路器型号的一般表示,例：GW910/800 10，表示户外型高压隔离开关，设计序号为9，额定电压为10KV，额定电流为800A，极限通过电流为10KA。,变电所,30,高压隔离开关,高压隔离开关,GN810600型 高压隔离开关 1上接线端子 2静触头 3闸刀 4套管绝缘子 5下接线端子 6框架 7转轴 8拐臂 9升降绝缘子 10支柱绝缘子,高

8、压隔离开关,1.符号：QS 2.图例：,高压负荷开关,高压负荷开关,负荷开关是一种灭弧能力介于隔离开关和断路器之间的简易开关电器。负荷开关与隔离开关的主要不同是负荷开关装有简单的灭弧装置，可以接通和断开电路中的负荷电流。但负荷开关的灭弧能力远不如断路器，不能切断短路电流。,功能: 通断负荷电流和过负荷电流 隔离电源, 安全检修(结构有明显可见的断开间隙 ) 结构特点：隔离开关+简单的灭弧装置 符号：,高压负荷开关,FN310RT型高压负荷开关 1主轴，2上绝缘子兼气缸，3连杆，4下绝缘子，5框架，6 RN1型高压熔断器，7下触座，8闸刀，9弧动触头，10绝缘喷嘴(内有弧静触头)，11主静触头，

9、12上触座，13断路弹簧，14绝缘拉杆，15热脱扣器,1弧动触头，2绝缘喷嘴，3弧静触头，4接线端子，5气缸，6活塞，7上绝缘子，8主静触头，9电弧,结构：,45,高压负荷开关,高压负荷开关型号的一般表示,例：FW810/1000 10，表示户外型高压隔离开关，设计序号为8，额定电压为10KV，额定电流为1000A，最大开断电流为10KA。,高压断路器,高压断路器,高压断路器的用途,高压断路器在电网中起两方面的作用： 1.控制作用：根据电网运行的需要，将部分电气设备或线路投入或退出运行； 2.保护作用：在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护或自动装置发出跳闸信号，使断路器断开，将故障设备或线

10、路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分的正常运行。,高压断路器,功能： 通断正常负荷电流 自动跳闸，切除短路故障。 结构特点： 有完善灭弧装置 无明显可见的断开间隙,符号：QF,高压断路器的类型,按安装地点分,户外高压断路器,户内高压断路器,按灭弧介质及灭弧原理,六氟化硫（SF6）断路器,真空断路器,油断路器,压缩空气断路器等。,多油断路器,少油断路器,油断路器,多油断路器,少油断路器,真空断路器,SF6断路器,压缩空气断路器,磁吹断路器,油作为灭弧和绝缘用,油只作灭弧介质用,（目前在10、35kV电压等级中尚有使用）,利用真空作为绝缘和灭弧介质,利用SF6气体作灭弧和绝缘介质,利用磁场对电

11、弧的作用而熄弧,利用压缩空气吹弧,现基本无应用,变电所,52,高压断路器,高压断路器的操作机构 高压断路器在发生故障时，能够在继电保护装置的控制下，自动切断故障电流，因此高压断路器还应配有相应的操作机构以实现自动动作，操作机构有 手动式： 以人工手动方式进行分、断操作，简单， 但不能提供自动分、断操作 电动式：以电磁力作为断路器分、断操作的动力，以CD表示 弹簧式：以弹簧力作为断路器分、断操作的动力， 建筑配电系统常用，以CT表示 液压式：用液压机构提供断路器分、断操作的动力 气动式：用压缩空气提供断路器分、断操作的动力，如空气断路器 操作机构和控制回路的电压是选择高压断路器应考虑的因素,型号

12、：,断 流 容 量 M.VA,2.真空断路器,ZN28A-12户内交流高压真空断路器,ZN12B型35kV户内真空断路器,常 用 的 真 空 灭 弧 室,真空灭弧室由动静触头、屏蔽罩、波纹管、玻壳(玻璃、陶瓷或树脂材料制成的外壳)等组成，,避雷器,60,避雷器,1上接线端 2火花间隙 3云母垫圈 4瓷套管 5阀片 6下接线端子,FS410型,FS0.38型,避雷器 图例,阀式避雷器,结构特征 S变配电所用 Z变电站用 C磁吹式,F,设计序号,额定电压 （KV）,避雷器,高压断路器,高压断路器,高压断路器,变压器,feifei45,变压器是一种静止的电气设备，它通过电磁感应的作用，把一种电压的交

13、流电能变换成频率相同的另一种电压的交流电能。,在电力系统中和生产生活中，变压器应用非常广泛。,66,变电所,1.电力变压器功能： 实现电网的电压等级变换，是变电所主要设备。 2.变压器类型 电力变压器绕组的绝缘和冷却方式是影响变压器使用的主要因素。一般按变压器绕组的绝缘和冷却方式进行分为油浸式、干式两种形式。,67,变电所,油浸式变压器： 以油为变压器绕组的绝缘和冷却方 式，散热较好，性价比较适中， 但防火、防爆性能较差。 干式变压器：以环氧树脂为变压器绕组的绝缘和冷 却方式（用环氧树脂浇注变压器绕组 ）散热稍差，价格高，但防火、防爆 性能好，在现代建筑中的应用日益增 多。,68,变压器,1信

14、号温度计 2铭牌 3吸湿器 4油枕(储油柜) 5油位指示器(油标) 6防爆管 7瓦斯继电器 8高压套管 9低压套管 10分接开关 1l油箱 12铁心 13绕组及绝缘 14放油阀 15小车 16接地端子,三相油浸式电力变压器,feifei45,油浸式变压器在电力系统使用最为广泛，三相油浸式电力变压器的外形如图 。其基本结构可分成以下几个部分：铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等。 铁心和绕组是变压器的主要部件，称为器身，如图 ，器身放在油箱内部。,feifei45,变压器是通过电磁感应实现两个电路之间能量的，因此它必须具有电路和磁路两个基本部分。,作为电路的是两个或几个匝数不同且彼此绝缘的绕组

15、，作为磁路的是一个闭合铁心。,feifei45,变压器是由套在闭合铁心上的原、副两线圈组成,一、变压器的结构,feifei45,铁心（磁路部分）,铁心的材料,为了提高磁路的导磁性能，减小铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般采用高磁导率的铁磁材料0.350.5mm厚的硅钢片叠成。变压器用的硅钢片其含硅量比较高。硅钢片的两面均涂以绝缘漆，这样可使叠装在一起的硅钢片相互之间绝缘。,feifei45,（2）铁心形式,铁心是变压器的主磁路，电力变压器的铁心主要采用心式结构 ，它是将A、B、C三相的绕组分别放在三个铁心柱上，三个铁心柱由上、下两个铁轭连接起来，构成闭合磁路。如图,feifei45,绕组,绕组是

16、变压器的电路部分，它是由铜或铝的绝缘导线绕制而成。为了便于绝缘，低压绕组靠近铁心柱，高压绕组套在低压绕组外面。,feifei45,油箱,油浸式变压器均要有一个油箱，装入变压器油后，将组装好的器身装入其中，以保证变压器正常工作。变压器油用作加强变压器内部绝缘强度和散热作用。,feifei45,储油柜,变压器在运行中，随着油温的变化，油的体积会膨胀和收缩，为了减少油与外界空气的接触面积，减小变压器受潮和氧化的概率，通常在变压器上部安装一个储油柜（俗称油枕）。,feifei45,呼吸器,变压器随着负荷和气温变化，各变压器油温不断变化，这样油枕内的油位随着整个变压器油的膨胀和收缩而发生变化，为了使潮气

17、不能进入油枕使油劣化，将油枕用一个管子从上部连通到一个内装硅胶的干燥器（俗称呼吸器），硅胶对空气中水份具有很强的吸附作用，干燥状态状态为兰色，吸潮饱和后变为粉红色。吸潮的硅胶可以再生。,feifei45,冷却器,直接装配在变压器油箱壁上，对于强迫油循环风冷变压器，电动泵从油箱顶部抽出热油送入散热器管簇中，这些管簇的外表受到来自风扇的冷空气吹拂，使热量散失到空气中去，经过冷却后的油从变压器油箱底部重新回到变压器油箱内。无论电动泵装在冷却器上部还是下部，其作用是一样的。,feifei45,绝缘套管,变压器绕组的引出线从油箱内部引到箱外时必须经过绝缘套管，使引线与油箱绝缘。绝缘套管一般是陶瓷的，其结

18、构取决于电压等级。1kV以下采用实心磁套管，1035kV采用空心充气或充油式套管，110kV及以上采用电容式套管。为了增大外表面放电距离，套管外形做成多级伞形裙边。电压等级越高，级数越多。,feifei45,分接开关,变压器常用改变绕组匝数的方法来调压。一般从变压器的高压绕组引出若干抽头，称为分接头，用以切换分接头的装置叫分接开关。分接开关分为无载调压和有载调压两种，前者必须在变压器停电的情况下切换；后者可以在变压器带负载情况下进行切换。分接开关安装在油箱内，其控制箱在油箱外，有载调压分接开关内的变压器油是完全独立的，它也有配套的油箱、瓦斯继电器、呼吸器。,feifei45,压力释放阀,当变压

19、器内部发生严重故障而产生大量气体时，油箱内压力迅速增加，为防止变压器发生爆炸，油箱上安装压力释放阀。,feifei45,气体继电器,气体继电器又称为瓦斯继电器，是变压器的一种保护装置，安装在油箱与储油柜的连接管道中，当变压器内部发生故障时（如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故、油箱漏油使油面下降较多等）产生的气体和油流，迫使气体继电器动作。轻者发出信号，以便运行人员及时处理。重者使断路器跳闸，以保护变压器。,feifei45,二、变压器的工作原理,简单的说，变压器的工作原理就是电磁感应原理，也就是“动电生磁，动磁生电”的过程。,feifei45,跟电源连接的线圈叫原线圈，也叫初级线圈，跟负载连接的线

20、圈叫副线圈，也叫次级线圈，两线圈由绝缘导线绕制，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成,n1,n2,电路中的符号,feifei45,feifei45,feifei45,变压器的变压原理,（1）电动势关系 由于电磁感应现象，原、副线圈中具有相同的t根据电磁感应定律有：,所以，,feifei45,（2）电压关系,如果不计原、副线圈的电阻，则有 ：,所以：,n2 n1时，U2U1，这种变压器叫做升压变压器,n2 n1时，U2U1，这种变压器叫做降压变压器,所以，只要匝数不同，就可得到不同输出电压，这就变压器的变压原理。,feifei45,（）电流关系,由于不存在各种电磁能量损失，输入功率等于输出功率 P1

21、=P2，即：U1I1= U2I2,所以：,变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过电流大，应用较粗的导线绕制,feifei45,需要注意：,变压器能不能变换直流？ 变压器虽能改变电压、电流，但不能改变功率和频率，输入功率总等于输出的总功率，次级交变电流的频率总等于初级交变电流的频率,feifei45,feifei45,93,变压器,干式变压器,干式电力变压器,10kV级SCB10型 (IP00),95,变压器,1.变压器图例,2.变压器的标注方法是：,一次侧联结方式用大写字母标注，二次侧联结方式用小写字母标注。 星形连接用字母“Y、y”表示，三角形联结用字母

22、“D、d”表示。 中性点用字母“N、n”表示。 一次侧线电压矢量和二次侧线电压矢量的相位关系用时钟的时针与分针关系描述。一次侧线电压矢量为长针，二次侧为短针。,96,变压器,例如：连接组别Yyn12 变压器一次侧、二次侧为星形连接，中性点由二次侧引出 变压器一、二次侧线电压矢量相位差为0（对应时钟的12点钟的位置）。,97,变压器,d）变压器型号的一般表示,例如：SC71250/10表示三相干式电力变压器，设计序号为7， 额定容量为1250KVA，一次绕组电压为10KV,98,变压器,SCB10-630/10-0.4干式变压器产品说明： 1.产品型号：SCB10-630/10-0.4 2.额定

23、容量:630KVA 3.额定电压及高压分接范围:10KV 4.相数:3相 5.额定频率：50HZ，60HZ 6.连接组标号：Dyn11,Yyn0,互感器,互感器的主要作用有： （1）将高电压变为低电压（100V），大电流变为小电流（5A）。 （2）使测量二次回路与一次回路高电压和大电流实施电气隔离，以保证测量工作人员和仪表设备的安全。 （3）采用互感器后可使仪表制造标准化，而不用按被测量电压高低和电流大小来设计仪表。,互感器分类,电磁式互感器的工作原理,1.电流互感器的工作原理与普通变压器的工作原理基本相同。 2.理想电流互感器两侧的额定电流大小和它们的绕组匝数成反比，并且等于常数KI。,电流

24、互感器的工作原理,电流互感器的特性,（1）一次绕组串接于一次回路，匝数少、阻抗小，其一次侧电流由负荷电流决定； （2）二次侧所接表计阻抗小； （3）使用时二次侧严禁开路,电压互感器工作原理,电压互感器的工作原理、结构和接线方式与普通变压器相似，同样是由相互绝缘的一次、二次绕组绕在公共的闭合铁芯上组成，如图4-14所示。其主要区别是二者容量不同，且电压互感器是在接近空载的状态下工作。,电压互感器的特性,（1）一次绕组并接于一次回路，阻抗大，其一次侧电压由母线电压决定； （2）二次侧所接表计阻抗大； （3）使用时二次侧严禁短路,互感器型号说明,互感器代号,结构特点,绝缘方式,使用特点,L电流互感器

25、,低压电流互感器,低压电流互感器,LMZ1-0.5型电流互感器,JDZW-10R 电流互感器,高压电流互感器,TBY1-25型高压电压互感器,JDZX-10W户外型干式电压互感器,电流互感器 符号：,母线,母线,一、母线的作用 母线(也称汇流排)是汇集和分配电流的裸导体，指发电机、变压器和配电装置等大电流回路的导体，也泛指用于各种电气设备连接的导线。,母线分软母线和硬母线。 母线的材料有铜、铝和钢三种。,1.铜母线 铜的电阻率低，机械强度高，防腐蚀性能好，是很好的母线材料。 但我国铜的储量不多，比较贵重，因此，除在含有腐蚀性气体（如靠近化工厂、海岸等）或有强烈震动的地区应采用铜母线之外，一般都采用铝母线。,2.铝母线 铝的比重只有铜的30，电阻率约为铜的1.72倍。所以在长度和电阻相同的情况下，铝母线的重量只有铜母线的一半。而铝的储量较多，价格比铜低廉。总的来说用铝母线比用铜母线经济。因此目前我国在户内和屋外配电装置中都广泛采用铝母线。,3.钢母线 钢的优点是机械强度高，焊接简便，价格便宜。但钢的电阻率很大，为铜的7倍，用于交流时产生很强的趋肤效应，并造成很大的功率损耗，因此仅