电气设备及运行维护6、7、8、9、11..ppt

1、电气设备及运行维护,第6、7、8、9、11章,第6章 开关电器,模块1、电弧的形成和熄灭,一、概述,1、电弧为一种气体游离放电现象 现象：开关电器开断电路时，触关间产生的耀眼的白光。 电弧的存在说明电路中有电流，只有当电弧熄灭，触头间隙成为绝缘介质时，电路才算断开。,2、特征： 强功率的放电现象 自持放电,电弧是一束游离的气体，质量极轻，极易变形。 电弧可分为：气体电弧（长弧）、真空电弧（短弧）。,二、电弧的形成,1、带电质点的来源 电极发射大量自由电子： 热电子+强电场发射 弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子： 碰撞游离+热游离 2、电弧的组成 阴极区、阳极区、弧柱 3、电弧产生的条件

2、触头分段、触头击穿、真空或气体击穿、辉光放电、火花放电,三、电弧特性及参数,物理特性 电弧的伏安特性 电位梯度 温度 直径,二、 直流电弧和交流电弧,一、直流电弧特性：,1、静态伏安特性曲线,2、电弧电压分布图： =阴极区电压+弧柱区电压+阳极区电压,U=阴极区电压U阴极区+弧柱区UH+阳极区 当电路中电源电压不足以维持电弧电压和线路上的压降时，电弧就熄灭 直流电弧熄灭条件 1、拉长电弧 2、增强冷却,2、交流电弧：在交流电路中产生的电弧,一、特性 1、动态状安特性曲线： 电弧电压和电流随时间不断变化，每一周期，电流过零2次 Uh马鞍形状。A B A燃弧电压 B熄弧电压,电弧在自然过零时将自动

3、熄灭，但下半周期随着电压的升高，电弧会重燃。 若电流过零时，电弧不再重燃，电弧就此熄灭。 2、热惯性：电弧温度的变化滞后于电流的变化,二、交流电弧的熄灭,强迫熄弧（如直流电弧） 截流熄弧（由电流不稳定产生） 过零熄弧（开关设备如断路器等属于此种类型） 电流开断后绝缘强度的恢复 弧隙从原来的电流通道逐渐变成介质的过程就是介质强度的恢复过程 措施：采用介质强度高的灭弧介质、采用各种灭弧装置加强电弧冷却、拉长电弧 交流短弧和长弧的熄灭方法：短弧弧长短、熄弧起主要作用是阴极介质恢复强度，灭弧室结构采用去离子式狭缝式。 长弧弧长较长，熄弧起主要作用的是弧柱的去游离过程，使介质恢复强度快速上升，灭弧室结构

4、采用磁吹式、旋弧式等,模块2、开关电器中熄灭交流电弧的基本方法,一、空气电弧的熄灭： 1、静态电弧的熄灭：自由燃烧 2、磁吹及自产气灭弧：电磁力拉长电弧灭弧装置拉长电弧 3、压缩空气中电弧的熄灭：高速气流吹弧冷却,二、油中电弧的熄灭： 1、静态油：电弧高温油蒸汽气泡（导热性及压力）电流过零后熄灭 2、气吹油中电弧熄灭：自能灭弧、外能灭弧 三、SF6气体中电弧的熄灭： SF6气体是至今最好的灭弧介质。 灭弧利用气吹原理：1、电流过零前（散热） 2、电流过零后吹灭电弧,四、真空中电弧的熄灭 1、真空的击穿原因三种假设：场致发射、团粒作用、电极二次发射。 2、真空电弧的形态与特性： 大电流不移动不易

5、灭，集聚型 小电流移动易灭，扩散型 3、外加磁场对电弧的影响：横向电弧斑点移动，电流过零时易熄灭。 纵向电弧向中心挤压，直径变小，电弧电压降低。,4、真空电弧的熄灭： A、扩散型：横吹熄弧 B、集聚型：纵吹熄弧,模块3 电气触头基本知识,分类,1、固定触头如母线的联接，采用螺柱连接和压接两种； 2、滑动触头如滑环与碳刷； 3、可断触头动静触头可采用对接式和插入式。 触头按结构分类：梅花型、自力型、对接型、表带型、螺旋型,触头的接触电阻,接触电阻直接反映触头的工作状况 其大小决定了触头的发热触头的工作情况,触头的工作情况,1、在长期负载电流下的工作 负载电流I触头RcI2Rc 发热 需采用 降低

6、温度及提高通流能力、严防金属氧化层造成的恶性循环的方法。,2、在短时大电流下的工作 在t很短的瞬间，电流很大会在某一点集聚大热量触头的熔焊 机械强度 弹力 对策：规定短时发热最高温度限值,3、在大电流下的关合和分断 会出现： 弹跳现象 在可断触头的触头间产生的电弧可能会烧坏触头,模块4、高压断路器,一、高压断路器的分类（按使用条件） 高压开关 、低压开关 户内 、户外 断路器、隔离开关类、负荷开关类、熔断器、结合型开关 二、高压断路器分类（按灭弧介质） 油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、 真空断路器、低压空气断路器和磁吹断路器,5、少油式断路器 多油QF相比：具有用油量少、体积小、结构简

7、单、节省钢材、防火防爆的特点，但检修周期短，在户外使用时，受大气条件影响大，而且配 套性差。 以SN10-10I型为例： 组成： 导电回路上出线座静触头座辨形触头 动触头导电杆动触头下出线座 灭弧系统纵横吹灭弧室（纵横油气吹+机械油吹） 逆止阀：电弧形成后分解油，逆止阀钢球上推堵住回油孔， 形成密闭燃弧，使内腔压力升高 油气分离器：a.避免灭弧室完全封死，压力过高 b.避免直接将炽热的带有大量电子和离子的油气混合 物排出箱外，引起自燃和设备绝缘闪络。 传动机构：主轴、分相轴、操动轴 框架：依靠两个支持绝缘子将各相与地绝缘,6、SF6断路器的优缺点 断口耐压高 允许断路次数多 开断性能好 占地面

8、积小 加工精度高，密封性能好，对水分子与气体的检测要求严格,主要性能及技术参数,1、电流通过能力： 额定电流和温升 额定短时耐受电流（热稳定电流） 额定峰值耐受电流：标准规定应等于2.5倍额定短时耐受电流 2、绝缘耐受能力 额定电压,额定绝缘水平 3、开断能力：能可靠开断故障电流 4、关合能力及操作性能 额定短路关合电流及合闸能力 操作性能与动作时间 5、机械和电气使用寿命 6、各种条件下的开断与关合性能 7、环境耐受及其他性能 三、高压断路器的发展趋势：大容量、自能化、小型化、组合化、智能化、高可靠。,模块5、高压断路器的操动机构,要求：合闸、合闸保持、分闸、辅助要求（自由脱扣、防跳跃、复位

9、、防失压慢分、连锁、计数、状态指示等）。 分类：电磁式、弹簧式、气动式、液压式。,主要技术参数： 1、储能单元：电机型号、输出功率、额定电压、额定电流、工作电压范围、空载转速、储能时间 2、分合闸单元：电、气、油的额定值、额定功率、线圈电阻、工作电压范围 3、机械传动单元：合闸功率、输出角度、行程等 4、其他参数：机构质量、气/油压降、频繁启动建压次数、泄漏率等,模块6、隔离开关 1、QS的作用: 隔电保安 倒闸操作：等电位操作 切投小电流电路：保证电弧能可靠自行熄灭 2、QS的特点 没有专门的灭弧装置 QS分闸时，应有明显可见的断口 QS合闸时，应能可靠地满足动热稳定 3、技术参数：额定电流

10、及温升、额定峰值耐受电流（动稳定电流）、额定短时耐受电流（热稳定电流）、母线转换电流。 分类：户内（外）、绝缘支柱数量、运动方式、接地形式 操动机构：电动、手动操动机构 发展方向：高电压、大容量、高可靠、少维护、小型化,3、户内型QS: GN6、GN8型 结构：底座绝缘子、导电系统 磁锁装置的作用：散热 增加接触压力 提高动稳定 4、户外型QS GW4-35D 导电回路 双柱式绝缘子 接地刀闸与主刀联锁（一分-合） 底座,模块7、高低压熔断器 1、作用：短路保护或过载保护 缺点：保护性能不稳定 2、组成： 熔件（熔体）：铜、银 触头、灭弧装置、绝缘底座 3、工作过程： 汽化过程发弧过程灭弧过程

11、 全开断时间=熔化时间+发弧时间+燃弧时间 4、分类之一： 限流型速度快、高电阻、出现过电压 非限流型速度慢、不出现过电压 5、分类之二： 户内型高压熔断路：RN1、RN3电力变压器或线路保护 RN2、RN6电压互感器保护 户外型高压熔断器：RW3跌落式FU、RW10-35型限流型FU,模块8、高压负荷开关 它具有简单灭弧装置和一定的分合闸速度，能开断正常负荷电流和过负荷电流，但不能开断短路电流。 在分闸状态有明显可见的断口，可起到隔离开关的作用，但性能又优于隔离开关，是介于隔离开关与断路器之间的一种开关电器。 高压负荷开关常常与高压熔断器串联合用，前者作为操作电器投切电路的正常负荷电流，而由

12、后者作为保护电器开断电路的短路电流及过载电流。,适用范围及分类： 1、适用范围：35KV小型化变电站进线开关、10KV母线分段开关及电容器组投切开关、与熔断器配合为配电变高压侧保护、联络开关等 2、分类：产气式、压气式、真空、SF6 典型高压负荷开关：户内、户外（P121） 负荷开关运行与维护：（P122）,模块9：自动重合器与自动分段器,一、作用：配电网中的智能化设备，起到自动隔离线路中故障区域的作用。 1、重合器：自动检测回路故障按定时限或反时限保护特性断开故障电流给定次数重合（和断路器区别在控制器，可进行多次重合）永久性故障闭锁 2、分段器：记忆故障电流次数达到整定次数无电流自动分闸并闭

13、锁 瞬时性故障分段器合闸状态（保证供电） 永久性故障分段器分闸闭锁,二、类型： 1、重合器与分段器分类：油、真空、SF6 2、故障识别与恢复方案： 电流时间型：重合器跳闸故障电流重合 电压时间型：线路失压分闸来电延时重合闸 重合器与分段器的构成和结构：本体、机构、控制三部分组成 重合器与分段器介绍（p125）及应用（P126）,模块10：组合电器,概念：将两种或以上的高压电气设备按电力系统主接线要求组成一个有机的整体，而各元件保持原功能的装置。 优势：占地面积小、可靠性高 分类：封闭式GIS、复合式HIS、敞开式HGIS 发展方向：环保型、小型化、智能型、复合化开关设备、高电压大容量 二、 G

14、IS组合电器（P130）,第七章 互感器,1、分类：电压互感器、电流互感器 2、作用： 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、价格便宜，并便于屏内安装。 使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。,3、电流互感器 额定变比 ： 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）正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。 3）运行中的电流互感器二次回路不允许开路。 4）为了防止绝缘损坏是高压窜入二次侧，危及人

15、身和设备安全，电流互感器副绕组一端及铁芯必须接地。,4、电压互感器 1）电压互感器的一次侧并联接入电网 2)电压互感器正常工作在接近变压器空载状态。 3）电压互感器的二次侧负载不允许短路，故一般在其二次侧装设熔断器或自动开关作短路保护。 4）电压互感器的额定变压比为 其中 等于电网额定电压， 已统一为100(或100/ )V 电压互感器误差：电压误差和相位误差两项。,第八章、补偿设备,1、全补偿 接地点电流为零（不采用） 缺点：由XL=Xc，网络容易因不对称形成串联谐振过电压 2、欠补偿 接地点为容性电流（少采用） 缺点：易发展成为全补偿方式 3、过补偿 为感性电流 (采用) 注意：电感电流数

16、值不能过大,模块1、电力电容器 一、基本知识： 串联电容器：利用容抗补偿线路电感，提高线路末端电压，降低电压波动、改善潮流分布、提高系统稳定性。 并联电容器：提供无功功率、改善功率因素、提高电压、减少电压和功率损失。 二、并联电容器 工作原理 技术参数：额定电压、额定电流、电容量等 接线方式：星形：接线清楚、布置容易、容量小 双星形：接线复杂、继保配合方式多、可靠性高、灵敏度高、容量为单星接线2倍,并联电容器的保护：内熔丝、外熔断器、不平衡电压保护、相电压差动保护、中性点不平衡电流保护、桥式差电流保护 并联电容器运行与维护（P148）,模块2：电抗器,一、基本知识： 电抗器：用作限流、稳流、无

17、功补偿、移相等用途的一种电感原件。 分类： 1、按结构及冷却介质：空心式、铁心式、干式、油浸式等 2、按连接：并联电容器和串联电容器 3、按功能：限流电抗器、补偿电抗器 4、按用途：限流电抗器、滤波电抗器、平波电抗器 结构：空心电抗器、 铁心式电抗器。 工作原理及作用：串联：限制短路电流、限制操作过电压、滤除高次谐波 并联：补偿容性电流、限制末端电压、降低操作过电压、消除潜供电流等 技术参数：额定电压、额定电流、额定容量、额定端电压（并联）、额定电抗（串联） 运行与维护（P151）,模块3：消弧线圈作用：使接地故障点电弧熄灭分类：无载调整和负载调整,为了保持补偿电流与电压之间的线性关系，采用滞

18、气隙铁芯 气隙沿整个铁芯均匀设置，以减少漏磁 为了绝缘及散热，铁芯和线圈都浸在油中 为适应系统中电容电流变化特点，消弧线圈中设有分接头（59个） 加装条件及容量选择：（P154） 消弧线圈的运行： （P155） 消弧线圈的巡视、异常及事故处理： （P156）,消弧线圈结构特点,第九章、 母线、电缆及绝缘子,模块1、母线 1、作用汇集、分配和传送电能 2、特点裸导体装置、通过的功率大、要承受很大的动热稳定 3、材料 硬母线：铜导电率高、机械强度高、抗腐蚀性能好 铝导电率较低、截面大、重量轻、耐腐蚀性能差 钢导电率差、趋肤效应严重、损耗较大 软母线：钢芯铝绞线 4、截面形状 矩形母线：在同截面下，

19、周长要长，冷却条件好耗金属要少 图形与管形母线：可防止产生电晕，散热面小 大电流母线,5、母线的布置 母线三相导体排列方式：水平排列、竖直排列、在角形排列 （各相之间的相对关系） 软母线 硬母线 母线的放置法： 平放、立放 （母线与空间的相对关系） 安装方式： 平装机械抗弯强度高，对流散热效果差 立装对流散热效果好，机械抗弯强度高差 （母线与绝缘子的相互关系） 综合布置方式：竖排立放平装、平排平放平装 竖排平放立装、平排立放立装 6、母线的着色 硬母线刷漆：直流：正极赫色负极蓝色。交流：黄、绿、红。 目的： 区别相序 增加辐射散热、载流量提高12%15% 防腐蚀作用,模块2、电力电缆 特点：铺

20、设在地下，结构紧凑、占用空间小、走向和布置灵 活、不影响环境、现场施工简便 结构： 电缆芯线：铝芯或铜芯、圆形或扇形截面 绝缘层：各芯线绝缘相间绝缘芯线对比地绝缘 密封护套：铅色、铅包 保护层：钢带、钢丝叠加、沥青防腐层 分类 油浸纸绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆、 交联聚氯乙烯绝缘电缆、橡皮绝缘电缆 电缆头-电缆与电缆、架空线、电机、电器等连接时要用电缆头 分类 ：终端头：环氧树脂型、干包型 中间接头：电缆与电缆的连接,模块3、绝缘子 作用：支持支持及固定带电裸导体，并使之与地绝缘 绝缘带电导体之间的绝缘 技术要求：绝缘性能好+机械性能好 分类 电器绝缘子固定电器的载流部分 电站绝缘子固定硬母线

21、（支柱绝缘子-套管绝缘子） 线路绝缘子固定软母线（针式、悬式、棒式） 结构：绝缘体+金属配件 支柱绝缘子 套管绝缘子,第11章 配电装置,模块1 一般知识,一、配电装置的定义 a、按电气主接线进行集中布置和连接的一次设备。 b、同一级电压的开关设备、载流导体等，加上辅助设备、土建设备等。 c、正常情况下，用来接受和分配电能；故障情况下，能迅速切除故障部分恢复运行。,二、基本要求,a、安全：设备布置合理清晰、采取保护措施。 如：设置遮拦和安全出口、防爆隔墙、设备外壳底座等保护接地。 b、可靠：设备选择合理、故障率低、影响范围小。 c、方便：设备布置便于操作集中，便于检修、巡视。 d、经济：合理布

22、置、节省用地、节省材料。 e、发展：预留备用间隔、备用容量。,三、最小安全净距 A值：基本电气距离 A1（导体对地） A2（导体对导体） B值：裸导体与遮拦之间的距离 C值：无遮拦裸导体与地（楼）面的垂直净距 D值：不同时停电检修的无遮拦带电部分之间。 E值：通向屋外的出线套管至屋外通道的垂直净距,模块2、屋内配电装置 1、配电装置的一般构成方法及图式 间隔：为配电装置的最小组成部分、其大体上对应主接线图中的接线单元。 部署：排列单列、双列 考虑：排列的顺序要合理（地理位置、避免交叉） 单列进出线QF排成一列布置在母线一侧。 双列进出线QF排成二列布置在母线两侧。 分层单层、双层、三层 通道的

23、走向 c图式：布置图、断面图,2、屋内配电装置设备的布置特点： 由于允许的安全净距小，能分层布置，因而占地面积比屋外布置小； 维修、操作和巡视都在户内进行，不受气条件的影响； 电气设备不易受外界污秽空气环境的影响，维护工作量小； 电气设备之间的距离小，通风散热条件差，且不便于扩建； 房屋建筑投资大，但可采用价格较低的屋内型设备，能减小一些设备的投资。,3、屋内低压配电装置布置要求： 屋内低压配电装置的电气距离应满足规范要求。 低压配电装置的维护通道的出口数目，按配电装置的长度确定： 长度不足6m时允许一个出口； 长度超过6m时，应设两个出口并布置在通道的两端； 当两出口之间的距离超过15m时，

24、其间应增加出口。 低压配电室长度超过7m时，应设两个出口，并宜布置在配电室的两端。 当低压配电室为楼上和楼下两部分布置时，楼上部分的出口应至少有一个为通向该层走廊或室外的安全出口。 配电室的门均应向外开启，但通向高压配电装置时的门应双向开启门。,模块3、屋内高压成套配电装置： 固定式高压开关柜、手车式高压开关柜、SF6全封闭组合电器、 #高压开关柜的闭锁装置应具有“五防”功能： 防止误分、误合断路器； 防止带负荷分、合隔离开关或带负荷推入、拉出金属封闭式开关柜的手车隔离插头； 防止带电挂接地线或合接地开关； 防止带接地线或接地开关合闸； 防止误入带电间隔，以保证可靠的运行和操作人员的安全。,#屋内高压成套