常用高压电气设备(ppt)

Text (Arial 32),2nd level text (Arial 28),3rd level text (Arial 24),4th level text (Arial 20),常用高压电气设备 及电气主接线,2.1 电气设备的定义,供配电系统的电气设备是指用于发电、输电、变电、配电和用电的所有设备，包括发电机、变压器、控制电器、保护设备、测量仪表、线路器材和用电设备（如电动机、照明用具）等。,2.1.1 电气设备的分类,1. 按电压等级分,（1）高压设备,交流50Hz、额定电压1200V以上,直流、额定电压1500V以上,（2）低压设备,交流50Hz、额定电压1200V及以下,直流、额定电压1500V及以下,2按设备所属回路分,（1） 一次回路及一次设备,一次回路: 供配电系统中用于传输、变换和分配电力电能的主电路,一次设备或一次电器: 设置在一次回路中的电气设备,（2） 二次回路及二次设备,二次回路: 指用来控制、指示、监测和保护一次回路运行的电路,二次设备或二次电器: 设置在二次回路中的电气设备。,3按在一次电路中的功能分,（1）变换设备: 用来按电力系统工作的要求变换电压或电流的电气设备，如变压器、互感器等。,（2）控制设备: 用于按电力系统的工作要求控制一次电路通、断的电气设备，如高低压断路器、开关等。,（3）保护设备: 用来对电力系统进行过电流和过电压等的保护用电气设备，如熔断器、避雷器等。,（4）补偿设备: 用来补偿电力系统中无功功率以提高功率因数的设备，如并联电容器等。,（5）成套设备(装置): 按一次电路接线方案的要求，将有关的一次设备及其相关的二次设备组合为一体的电气装置，如高低压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等。,2.2.1 电弧及其主要危害,电弧 一种高温、强光的电游离现象，开关电器和线路中一种必然的物理现象，是电流的延续。,1电弧的主要特征,（1）能量集中，发出高温、强光。,（,10kvQF断开20kv的电流,电弧功率达到一万kw以上）,（2）自持放电，维持电弧稳定燃烧所需电压很低。,（,在大气中,1cm长的直流电弧的弧柱电压仅1530v,在变压器油中,1cm长的直流电弧的弧柱电压仅100220v）,（3）游离的气体，质轻易变。,（电弧在气体或液体的流动作用下或电动力作用下,能迅速移动,伸长或弯曲）.,2电弧的危害,（1）延长了电路的开断时间，从而使故障对供配电系统造成更大的损坏。,（2）高温使开关触头变形、熔化，从而导致接触不良甚至损坏。,（3）高温可能造成人员灼伤甚至直接或间接的死亡，强光可能损害人的视力。,（4）引起弧光短路，严重时造成爆炸事故。,电弧的产生及灭弧方法,1产生电弧的根本原因,触头间很大电场强度和很高的温度导致触头本身的电子及触头周围介质中的电子被游离而形成电弧电流。（,电路电压不低于10,20伏，电流不小于80100mA,）,2产生电弧的游离方式,（1）强电场发射：,电弧的形成是触头间中性质子(分子和原子)被游离的过程。开关触头分离时，触头间距离很小，电场强度E很高(E = U/d)。当电场强度超过310,6,V/m时，阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。,（2）热电发射：,电弧形成后，弧隙间的高温使阴极表面的电子获得足够的能量而向外发射，形成热电场发射。,2.2.2 电弧的产生,（3）碰撞游离：,从阴极表面发射出来的自由电子和触头间原有的少数电子，在电场力的作用下向阳极作加速运动，途中不断地和中性质点相碰撞。只要电子的运动速度v足够高，电子的动能A=mv,2,足够大，就可能从中性质子中打出电子，形成自由电子和正离子。这种现象称为碰撞游离。新形成的自由电子也向阳极作加速运动，同样地会与中性质点碰撞而发生游离。碰撞游离连续进行的结果是触头间充满了电子和正离子，具有很大的电导；在外加电压下，介质被击穿而产生电弧，电路再次被导通。,（4）高温游离 ： 在电弧形成后的高温,的作用下(电弧中心部分维持的温度可达10000以上)，气体中性质点的不规则热运动速度增加。当具有足够动能的中性质点相互碰撞时，将被游离而形成电子和正离子,。也称热游离。,触头越分开，电弧越大，高温游离也越显著。,注：,强电场发射和热电发射的游离方式在触头分开之初占主导作用，,碰撞游离和高温游离使电弧持续和发展,它们是互相影响，互相作用的。,在开关电器的触头间，发生游离过程的同时，还发生着使带电质点减少的去游离过程。,1电弧熄灭的条件,去游离率大于游离率，即其中离子消失的速率大于离子产生的速率。,2去游离方式,（1）复合 正、负带电质点重新结合为中性质点,电弧中温度越低，电场强度越弱，截面越小，介质的性质越稳定，密度越高，复合愈快。,（2）扩散 电弧中的带电质点向电弧周围介质散发开去，使弧区带电质点的浓度减少。,电弧与周围介质的浓度差越大，电弧与周围介质的温度差越大，电弧截面越小，扩散就越强烈。,3交流电弧的熄灭,电流过零时，电弧将暂时熄灭，弧柱温度急剧下降，高温游离中止，去游离大大增强，阴极附近空间的绝缘强度迅速增高。由于交流电流每一个周期两次过零值，在熄灭交流电弧时，就是充分利用这一特点来加速电弧的熄灭。,2.2.3 电弧的熄灭,1速拉灭弧法,是开关电器中最基本的灭弧方法。高低压断路器中都装有强力的断路弹簧，目的就是加速触头的分断速度。,2冷却灭弧法,利用介质如油等来降低电弧的温度从而增强去游离来加速电弧的熄灭。,3吹弧灭弧法,利用外力如气流、油流或电磁力来吹动电弧，使电弧拉长，同时也使电弧冷却，电弧中的电场强度降低，复合和扩散增强，加速电弧熄灭。,（1）按吹弧的方向(相对电弧方向)分纵吹和横吹，如图21a和图21b所示。,2.2.4 开关电器中常用的灭弧方法,（2）按施加外力的性质来分，,气吹、油吹、磁力吹和电动力吹等。,图22所示的低压刀开关迅速拉开刀闸时电动力吹弧使电弧加速拉长。,图23所示采用专门的磁吹线圈来吹弧。,图24所示利用铁磁物质钢片来吸动电弧，这相当于反向吹弧。,4长弧切短灭弧法,如图 25所示，利用金属片（如钢栅片）将长弧切成若干短弧。当外施电压(触头间)小于电弧上的电压降时，电弧不能维持而迅速熄灭。低压断路器和部分刀开关的灭弧罩就是利用这个原理来灭弧的。,5粗弧分细灭弧法,将粗弧分成若干平行的细小电弧，增大了接触面，降低电弧的温度，从而使带电质点的复合和扩散得到加强，使电弧加速熄灭。,6狭沟灭弧法,如图2-6所示，陶瓷制成的绝缘灭弧栅使电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧，冷却条件改善，电弧与介质表面接触使带电质点的复合增强，从而加速电弧的熄灭。如有的熔断器在熔管中充填石英砂，就是利用狭沟灭弧原理。,7真空灭弧法,将开关触头装在真空容器内，产生的电弧（真空电弧）较小，且在电流第一次过零时就能将电弧熄灭。真空断路器就是利用这种原理来熄灭电弧的。,8六氟化硫（SF6）灭弧法,SF6气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，绝缘强度约为空气的3倍，而绝缘强度的恢复速度约比空气快100倍，可极大的提高开关的断流容量和减少灭弧所需时间。,注：电气设备的灭弧性能往往是衡量其运行可靠性和安全性的重要指标之一。,2,.2.5 对电气触头的基本要求,1满足正常负荷的发热要求,触头必须接触紧密良好，尽量减少或避免触头表面产生氧化层，以降低接触电阻。,2具有足够的机械强度,能够经受规定的通断次数而不致发生机械故障或损坏。,3具有足够的动稳定度和热稳定度,具有足够的动稳定度指在可能发生的最大短路冲击电流通过时，触头不至于因最大电动力作用而损坏,具有足够的热稳定度指在可能最长的短路时间内通过最大短路电流时所产生的热量不致使触头烧损或熔焊。,4具有足够的断流能力,在开断规定的最大负荷电流或最大短路电流时，触头不应被电弧过度烧损，更不应发生熔焊现象。,各种触头实物图,1 了解常用开关设备的作用、功能、分类,2 了解常用开关设备主要性能与参数的含义,3 了解常用开关设备的工作原理,2.3 常用高压开关设备简介,2.3.1 高压电器应该满足的基本要求：,1、绝缘安全可靠；,2、温升符合标准；,3、有足够的热稳定性和动稳定性；,4、开关电器应能够迅速可靠的切断其额定开断电流。,5、高压电器应能够一定的自然条件的作用。,6、成本低、寿命长、维修量小。,1、额定电压U,N,（有效值）；,2、最高工作电压U,m,（有效值）；,3、额定电流I,N,（有效值）；,4、额定开断电流I,Nk,（有效值）；,5、动稳定电流（峰值耐受电流）I,F,（有效值）；,6、热稳定电流（短时耐受电流） I,k,（有效值）；,7、燃弧时间t,rh,8、固有分闸时间t,gf,9、全开断时间t,kd,10、合闸时间t,hz,11、额定短路关合电流I,Ng,12、额定操作顺序,2、高压电器的基本技术参数,开关电器概念和作用,正常情况下可靠接通或断开电路；,改变运行方式时进行切换操作；,系统发生故障迅速切除故障部分，保证非故障部分的正常运行；,在设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的安全。,概念,直接用于正常投切和故障切除电路的电气一次设备称为开关电器。,作用,（1）,（2）,（3）,（4）,开关电器的分类,按电压等级分,按安装地点分,按功能分,低压开关电器,高压开关电器,屋内式,屋外式,断路器,隔离开关,负荷开关,熔断器,开关电器,2.3.2 高压断路器,高压断路器的作用,高压断路器的基本要求,高压断路器的分类,高压断路器的技术参数,高压断路器的分类,真空断路器,SF,6,断路器,主要内容,高压断路器作用和要求,1、高压断路器的作用,其一是,控制作用,；其二是,保护作用,。,2、高压断路器的基本要求,工作可靠，有足够的开断能；,尽可能短的开断时间，结构简单；,足够的机械强度和良好的稳定性能；,具有自动重合闸性能，价格低廉。,系统正常情况,系统故障情况,问题：两种作用在何时发挥各自功能？,断路器能通断任何性质电流电路,（1）,（2）,（3）,（4）,3、高压断路器的分类,按安装地点分类,屋内式断路器,屋外式断路器,按采用的灭弧介质分类,压缩空气断路器（空气即作灭弧介质又作绝,缘介质，20105Pa空气压力）,真空断路器（真空的介电强度高）,SF6断路器（SF6 即为灭弧介质又为绝缘介质）,4、高压断路器技术参数,（1）额定电压Ue：,（2）额定电流Ie：,指断路器的触头结构和导电部分在规定环境温度下允许通过的长期工作电流，其相应的发热温度不会超,过国家标准。（决定,了导体截面，结构）,指断路器长时间运行能承受的正常工作电压。（决定了绝缘水平、尺寸、灭弧条件）,（3）额定开断电流I,ekd,（4）额定开断容量:,（5）动稳定电流（极限通过电流）i,dw,指断路器在额定电压下能可靠断开的最大断路电流的有效值。它表征断路器的开断能力。,指断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。（其大小是由导电和绝缘等部分的机械强度所决定）,（6）热稳定电流I,rw,（7）开断时间t,kd,指断路器承受短路电流热效应的能力。（利用热稳定时间tr对应的Irw） （一般取4,S,）,从操作机构跳闸线圈接通跳闸脉冲起，到三相电弧完全熄灭时止的一段时间。（等于断路器的固有分闸时间和熄弧时间之和）,5、高压断路器的型号,特点,靠人力合闸，靠弹簧力分闸的操作机构。,7、高压真空断路器,开关内真空的作用,利用真空作为灭弧、触头间的绝缘介质。,真空断路器灭弧原理,真空间隙内的气体稀薄，分子的自由行程大，发生碰撞的机率很小，碰撞游离不是真空间隙击穿产生电弧的主要因素。真空中的电弧是由触头间电极蒸汽形成的，具有很强的扩散作用，因而使电弧电流过零后触头间隙的介质强度能很快恢复起来，使电弧迅速熄灭。,真空断路器的优点,（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,真空断路器的缺点,（1）,（2）,结构轻巧，触头开距小，动作快，操作功 小，体积小，重量轻。,燃弧时间短，需半个周期。,触头间隙介质恢复速度快。,电气寿命和机械寿命均长。,维修量小，能防火防爆。,开断小电感电流时，会出现熄弧过电压。在应用中可采用氧化锌避雷器、阻容串联元件等限制熄弧过电压。,开断后动态绝缘劣老化产生重击穿现象,真空断路器适用场所,广泛用于35kV及以下的电压等级中。,真空断路器的灭弧室,灭弧室为真空密闭容器。,主要材料玻璃和陶瓷。,（1）玻璃,优点是加工容易有一定的机械强度易与多种金属封接，可以观察到内部的运行情况，便于运行监视内部情况。但不能承受强烈的冲击，其软化温度也较低,（1）陶瓷,机械强度高，软化温度也高，但装配焊接工艺要求高。,真空断路器的触头,（1）触头材料,铜铬合金,CuCr,（2）触头结构,横向磁场触头纵向磁场触头,真空断路器灭弧罩,分主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、均压用屏蔽罩,（1）主屏蔽罩作用,防止燃弧过程中电弧生成物喷到绝缘外壳内壁上，降低外壳绝缘；,改善灭弧室内部电场，使其均匀化，促进真空灭弧室的小型化；,吸收大部分电弧能量，冷却电弧生成物，有利于介电强度的恢复。,（2）波纹屏蔽罩作用,在开关的动触头上下运动时保证灭弧室的良好密封。,波纹管有液压成形和膜片焊接两种。,波纹管的伸缩量决定了断路器的开距。,波纹管的疲劳度决定了断路器的寿命。,灭弧室,的结构,4,5,2,3,1,一、技术参数,1、额定雷击冲击耐受电压（全波）,KV,75,2、额定短时，工频耐受电压（1分钟）,KV,42,3、合闸时间：,S,4、分闸时间：,S,5、储能电机功率：,W,275,6、储能电动机额定电压：,V,110 220,7、储能时间：,S,15,8、合闸电磁铁Ue ：,V,110 220,9、分闸Ue：,V,110 220,10、操作顺序：分合分-180S-合分；分-180S-合分-180S-合分,2、弹簧操动机构的简单介绍,2、弹簧操动机构的简单介绍,储能机构主体是一个外壳为铸铝的减速箱1，其内部装有两套蜗轮蜗杆。储能轴O3横穿减速箱，与蜗轮蜗杆无机械联系。储能轴上套一轴套，该轴套用键连在大蜗轮上，轴套上设有轴销，并装有棘爪。在储能轴的右端装有一凸轮3，棘爪通过凸轮上的缺口带动凸轮转动。在储能轴的左端装有曲柄，其外端挂有合闸弹簧2。,减速箱的轴O2上装有三角形杠杆4，在该杠杆A轴销处装有滚针轴承作为合闸滚轮。合闸时，合闸弹簧的能量通过凸轮传递给合闸滚轮。在三角形杠杆的B轴销处，连接有连杆9，其另一端与主轴O1上的拐臂O1C相连，这样就形成了一组O1CBo2四连杆机构，用来传递合闸作用力。减速箱储能轴上还安装有带扣合滚轮（滚针轴承）的拐臂，用来锁住合闸掣子13。,2、弹簧操动机构的简单介绍,电动储能时，接通电动机电源，轴套由减速箱中的大蜗轮带动。当棘爪进入凸轮缺口时，使带动储能轴O3转动，从而使挂在储能轴曲柄上的合闸弹簧拉伸而实现储能。储能完毕后，减速箱轴销上的合闸滚轮被合闸掣子锁住，维持储能状态。同时，曲柄上的小连杆推动一弯板使微动开关打开，切断电机电源。在面板孔中显示有机构已储能的机械指示。电机储能时间应大于15s。,凸轮储能系统的两种状态如下图所示，其中，图（a）为未储能状态，此时储能杠杆在合闸弹簧初拉力作用下处于接近死点位置（三点接近在一条直线上）。储能开始后，杠杆3绕O3轴作逆时针转动，合闸弹簧被拉伸储能。当杠杆3越过上死点位置时见图（b），该杠杆就脱离减速箱中大蜗轮的制约，,2、弹簧,操动机构的简单介绍,图3 凸轮储能系统结构,1-凸轮；2-扣合杠杆；3-杠杆；4-合闸锁扣；5-合闸弹簧,2、弹簧,操动机构的简单介绍,真空灭弧室的特点,图示动触头为纯紫铜；触头顶部凸台为铜铬合金 材料,。,杯状螺旋槽,真空灭弧室的特点,波纹管,动触头,真空灭弧室外型,内屏蔽罩,内屏蔽罩,8、高压SF,6,断路器,各类六氟化硫断路器外观图,SF,6,气体的性质,SF,6,是一种无色、无味、无毒、不可燃，冷却电弧特性强，高温电弧作用下有较高的冷却效应。,SF,6,气体比重大，同条件下为空气的5倍，有优良的导热性能，绝缘强度较高。,SF,6,气体具有非常高的介电强度。在均匀电场下，约为同一气压下空气的倍。在3个大气压下其介电强度与变压器油相当。,SF,6,气体的用途, 电力行业, 环保行业, 冶金铸造,SF,6,主要用作电气绝缘介质和灭弧介质，保证电气设备运行安全可靠同时，可使其尽量小型化，降低设备成本 。,SF,6,目前是应用较为广泛的测定大气污染的示踪剂，示踪距离可达100公里 。,SF6可用于有色金属的冶炼和铸造工艺，防止镁及其合金熔融物氧化，也可用于铝及其合金熔融物的脱气和纯化 。,SF,6,断路器分类,SF,6,断路器的结构按照对地绝缘方式的不同可以分为落地罐式和瓷柱式两种。,落地罐式,便于安装电流互感器，抗震性好，但系列性能差。,断路器的灭弧室可以布置成“T”或“Y”形，单断口，可布置成单柱式，灭弧室位于高电位，靠支柱绝缘套管对地绝缘。,瓷 柱 式,单极剖面图,灭弧室,SF6,断路器分合闸,合闸,分闸,SF,6,断路器灭弧室,六氟化硫断路器灭弧室,灭弧室 单气压,双压灭弧室,变开距灭弧室,定开距灭弧室,灭弧室内有一个气压系统，压气缸与触头同时运动，将压气室内的气体压缩，高速气流纵吹灭弧。,SF,6,灭弧室有两个气压系统，分高低压室，高压吹向低压，低压再吹向电弧。,操动机构作用,操,动机构的构成,操动机构分类型号,操动机构基本要求,电磁操动机构,弹簧操动机构,液压操动机构,手动操动机构,2.3.3 操动机构,断路器弹簧操动机构的三维模型,1、操动机构的作用,（1）作用,使断路器合闸,使断路器维持合闸状态,使断路器分闸。,（2）分类,操动部分：,传动部分：,由动力机构、扣住机构、脱扣机构和自由脱扣机构等组成。,由拉杆、提升机构、缓冲机构等组成。,2、操动机构的分类,（3）分类,手动型(S)、电磁型(D)、液压型(Y)、气压型(Q)和弹簧型(T)等,（4）型号,CD10,CT19,CY3,4、操动机构基本要求,（5）基本要求,能维持断路器处在合闸位置，不因外界震动和其他原因产生误分闸功率。,具有自由脱扣装置在断路合闸的过程中又接到分闸命令时，断路器应立即终止合闸过程，迅速可靠的分闸。这种在合闸过程中的分闸叫自由脱扣,具有足够的合闸功率,有可靠的分闸装置和足够的分闸速度,断路器在关合电路过程中，如遇到永久性短路事故，则在继电保护装置的作用下会立即分闸，此时合闸命令尚未解除，操作机构又立即自动合闸，出现重复“合跳”的现象叫“跳跃”。,要保证分、合动作准确、连续，即分后准备合、合后准备分。,应能实现“防止跳跃”,结构简单、体积小、价格低廉,5、电磁操动机构CD10,特点,直接依靠电磁力合闸的操作机构称为电磁操作机构。它结构简单，工作可靠、价格低廉，合闸时所需功率较大，体积大且笨重，一般用110KV及以下的少油断路器，合闸电源一般为直流110V或220V。,结构原理,合闸电磁系统,自由脱扣机构,维持机构,缓冲系统,合闸状态,分闸状态,6、弹簧操动机构CT19,特点,利用弹簧储存的能量进行合闸的机构，弹簧操作机构的优点是不需要大功率的合闸用直流电源，但是机械结构比较复杂，加工制造和调整的要求较高。现已广泛采用，一般用于35KV及以下的真空断路器。,结构原理, 驱动机构单元,位于右侧板和中间板之间，为一匹配真空断路器运动的凸轮连杆式机构。它的轴输出位于机构的最上端，结构开放，容易与断路器配接。, 储能机构单元,位于左侧板和中间板之间，为一两级齿轮减速机构，储能时可以电动或人力操作，具有防逆转和机械离合装置，其运行平稳、噪声小，效率高，两根合闸弹簧分别布置在机构两边外侧，受力均匀，稳定性好。, 托扣器单元,分合闸脱扣器及过流脱扣器电磁铁均采用水平布置，手动脱扣与脱扣器合为一体，直接脱扣。, 电气控制单元,辅助开关、行程开关、接线端子、桥堆整流块组成。如采用交直流两用电机或直流供电，则不需要桥堆整流。,7、液压操动机构CY3,特点,断路器的液压操动机构利用压缩气体储能，用压力油作为传递动力的介质，并借助各种操作油阀进行控制，全面实现操动机的各项要求。该类操作机构较复杂，制造工艺和密封要求高。但动作迅速，体积小，噪声和冲击力都很小，不需要大功率合闸电源，短时失去电源仍可进行合分闸。在110KV及以上的断路器配套中得到广泛应用。,结构原理, 箱体, 工作缸,活塞右侧是否有压受到跳合闸阀的控制,它是整个机构的支承架和防护外壳，箱内是透平油和操动机构的所有部件。其下部还有加热器，当环境温度低于零度时，自动加热，以保证液压油的粘度适宜, 主阀系统,包括跳闸阀和合闸阀，它们既可以电磁操作，也可以现场手动操作, 储能系统,由储压筒、油泵与电动机组成。储压筒是充有高压气体的金属容器。当机构操作时，气体膨胀，释放出的能量经液压油泵传递给工作缸并转变成机械能。电动机带动油泵向储压器压油使气体压缩。储压筒内压力改变，可使活塞上下移动，带动相关行程开关动作。,S1当压力高时动作，使电动机停止工作,S2当压力降到一定值时，起动电动机打压,S3当压力继续下降时，重合闸装置闭锁,S4当压力再下降时，合闸闭锁,S5当压力下降这时，跳闸也闭锁,液压操动机构,8、手动操动机构CS,特点,靠人力合闸，靠弹簧力分闸的操作机构。,分闸状态,合闸状态,合闸演示,分闸演示,隔离开关的作用,隔离开关的基本要求,隔离开关的特点,隔离开关的分类,隔离开关的型号,隔离开关的技术参数,各类隔离开关的实物图片,2.3.3 隔离开关,1、隔离开关的作用,1) 隔离电源，保证安全；,2) 倒闸操作；,结构特点：,没有灭弧装置。,停电操作,：,先断断路器，再断负荷侧隔离开关，,最后断电源侧隔离开关,送电操作,：,先合电源侧隔离开关，再合负荷侧,隔离开关，最后合断路器,QS应与QF配合使用满足“隔离开关先通后断”原则,1、隔离开关的作用,3) 接通或切断小电流电路。,拉合电压互感器、避雷器电路。,拉合母线和直接与母线相连设备的电容电流。,拉合励磁电流小于2A的空载变压器（电压35KV、容量为1000KVA及以下；电压110KV、容量3200KVA及以下）,拉合电容电流不超过5A的空载线路（电压10KV、长度5KM及以下的架空线路；电压35KV、长度10KM及以下的架空线路）。,2、隔离开关基本要求,分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。,断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证在过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。,有足够的动热稳定、机械强度、绝缘强度。,跳、合闸时的同期要好，要有最佳的跳合闸速度，以尽可能降低操作过电压。,结构应结构简单动作可靠。,带有接地刀闸的隔离开关必须装设联锁机构，以保证隔离开关的正确操作。,3、隔离开关的特点,在分闸状态下，动静触头间应有明显可见的断口，绝缘可靠。,在关合状态下，其导电系统能可靠通过正常的工作电流I,gmax,和故障下的短路电流I,dmax,，通过时满足动热稳定。,没有专门的灭弧装置，除了能开断很小的电流外，不能用来开断负荷电流I,g,，更不能开断短路电流I,d,。,4、高压隔离开关分类,按装设地点分：,按绝缘支柱分：,按动触头运动方式分：,按有无接地刀闸分：,按操动机构分：,按极数分：,户内式和户外式,单柱式，双柱式和三柱式,水平旋转式，垂直旋转式，,摆动式和插入式,无接地刀闸，一侧有接地刀,闸，两侧有接地刀闸,手动式，电动式，气动式，液动式,单极，双极，三极,5、隔离开关的型号,GN10-35G（T）/1000,GW4-12D/630,户内式隔离开关,图5-10为GN8-10型户内隔离开关的外形结构。,图5-10 GN8-10型隔离开关,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支持绝缘子,户外式隔离开关,图5-11为GW4-110型双柱式户外隔离开关的外形结构。,图5-11 GW4-110型双柱式隔离开关,1接线座 2主触头,3接地刀闸触头 4支柱绝缘子,5主闸刀传动轴 6接地刀闸传动轴,7轴承座 8接地刀闸 9交叉连杆,图5-12为GW5-110D型V形户外隔离开关的外形结构。,图5-12 GW5-110D型V形双柱式隔离开关,1主闸刀底座 2接地静触头 3出线座,4导电带 5绝缘子 6轴承座,7伞齿轮 8接地刀闸,6、隔离开关技术参数,额定电压U,e,：,额定电流,Ie,：,动稳定电流（极限通过电流）i,dw,：,热稳定电流I,rw,：,指隔离开关长时间运行能承受的正常工作电压。（决定了绝缘水平、尺寸）,指隔离开关的触头结构和导电部分在规定环境温度下允许通过的长期工作电流，其相应的发热温度不会超过国家标准。（决定了截面，结构）,指隔离开关在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。（决定了机械强度）,指隔离开关承受短路电流热效应的能力。（利用热稳定时间tr对应的I,rw,）,7、各类隔离开关图片,GW4-1,GW4-2,GW4-3,GW4-4,GW1-12,GW-12,GW5-2,GW5-1,高压负荷开关的作用,高压负荷开关的分类,高压负荷开关的型号,FZW-12(40.5)型真空负荷开关,2.3.4 高压负荷开关,FLN36-12D六氟化硫负荷开关,KRN12-12D负荷开关及熔断器组合,高压负荷开关文字符号QL,1、高压负荷开关作用,控制作用,保护作用,能开断正常的负荷电流和过负荷电流；,能关合一定的短路电流，但不能开断短路电流。,具有隔离开关的全部功能。,具有断路器的一部分功能。,具有熔断器的全部功能（带熔断器）。,FN7-12系列户内交流高压负荷开关,熔断器,2、高压负荷开关分类,按使用地点分,按灭弧方式分：,按是否带熔断器：,户内型和户外型。,产气式、压气式、压缩空气式、油浸式、真空式和六氟化硫式。,带熔断器和不带熔断器。,FZN21-12D/T630-20型户内高压真空负荷开关。开关具有关合、承载、开断负荷及过负荷电流的能力；亦可开断、关合空载长线、空载变压器及电容器。,3、高压负荷开关型号,高压负荷开关的型号一般由符号和数字组成。,1设备名称；,2安装地点；,3设计序号；,4额定电压，kV；,5操动机构，有D表示电动，无D表示手动；,6熔断器代号，有R带熔断器，无R不带；,7S，表示熔断器安装在上方，否则在下方；,8额定工作电流,A；,9额定开断电流,kA；,4、真空负荷开关,FZW-12(40.5),FZW-12(40.5)型户外交流高压真空隔离负荷开关适用于配电线路、小型变、配电站中作为分、合负荷电流之用。,该负荷开关配操作机构可电动分、合操作、亦同时具备手动分、合操作功能。,特别是型系列隔离负荷开关主要用于投切主变，也可以用于进出线及线路分段，开关与熔断器配合使用可代替断路器。,隔离负荷开关的真空灭弧室只需开断和关合负荷电流，关合短路电流，不长期通电，也不需要承受动热稳定电流，并且通过对灭弧室及整个开关部分的电场计算，优化了产品结构，使灭弧室结构简单，体积小，具有较高的技术经济指标。,图5-13和图5-14分别为ZFN-10型户内高压真空负荷开关和ZFN-10R型高压真空负荷开关-熔断器组合电器的外形结构。,图5-13 ZFN-10型高压真空负荷开关,图5-14 ZFN-10R型高压真空负荷开关,其它真空负荷开关的外形结构,如图所示,。,FZW-12(40.5)型真空隔离负荷开关外观图,高压熔断器的作用和特点,高压熔断器的结构,高压熔断器的工作过程,高压熔断器的保护特性,高压熔断器的技术参数,高压熔断器的分类,各类常见的高压熔断器,2.3.5,高压熔断器,1、熔断器作用和特点,作用,故障或过负荷时自动切断电路，保护设备。,特点,结构简单，体积小，布置紧凑；,动作直接，不需继电保护与二次回路配合；,熔断后，需更换，增加停电时间；,保护特性不稳定，可靠性地；,保护选择性不容易配合。,2、高压熔断器的结构,高压熔断器由金属熔体、触头、灭弧装置、绝缘底座。,3、熔断器的工作工程,熔断器的安装,熔断器安装在被保护设备或线路的电源侧。,工作过程的三个阶段,正常工作阶段；,过负荷或断路阶段；,熔体熔断气化，产生电弧阶段。,3、熔断器的保护特性,安秒特性,熔体熔断电流和熔断时间之间呈现反时限特性，其关系曲线称为熔断器的保护特性，也称安秒特性曲线 。,选择特性,指当电网中有几级熔断器串联使用时，分别保护各电路中的设备，如果某一设备发生过负荷或短路故障时，应当由保护该设备（离该设备最近）的熔断器熔断，切断电路，即为选择性熔断 。,如果保护该设备的熔断器不熔断，而由上级熔断器熔断或者断路器跳闸，即为非选择性熔断 。,4、熔断器的技术参数,熔断器的额定电流,熔断器的额定电压,熔断器的开断电流,熔体的额定电流,它指一般环境温度（不超过40）下熔断器壳体的载流部分和接触部分允许通过的长期最大工作电流。,熔体允许长期通过而不致发生熔断的最大有效电流。,熔体器所能开断的最大短路电流。若被开断的电流大于此电流时，有可能导致熔断器损坏，或由于电弧不能熄灭而引起相间短路。,它既是绝缘所允许的电压等级，又是熔断器允许的灭弧电压等级。,5、高压熔断器的分类,户内式和户外式。,按使用地点分：,限流式和非限流式。,按是否有限流作用：,具体的型号：,RN1,型、,RN2,型、,RN5,型、,RN6,型,RW1,型、,RW3,RW7,型、,RW10-10,型、,PRWG1,型、,PRWG3,型,型、,RXW0-35/2,10,型,注意：,RN2,型熔断器用于电压互感器保护用，其额定电流很小，即I,N,。,注：对于“自爆式”熔断器，在“R”前面加字母“B”,户内广泛采用RN系列的高压管式限流熔断器,户外则广泛使用RW4、RW10F等型号的高压跌开式熔断器，或RW10-35型的高压限流熔断器。,2高压熔断器的全型号的表示和含义如下：,户内式高压熔断器,RN1,、,RN3,、,RN5,型（限流式）,（,1,）用途：,（,2,）结构：,熔管：,熔丝：,填料：,指示器：,（,3,）动作过程：,用于线路和变压器的过载和短路保护,用陶瓷制成，具有较高的机械强度和耐热性能。,用镀银的铜丝制成。（及以下绕瓷芯棒上； 10A及以上的绕成螺旋形；熔丝由数段直径不同的串联，点焊小锡球）,通常为石英沙。,由拉丝、铜帽和弹簧组成。,短路；过载,特点：灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路电流未达到冲击值以前完全熄灭电弧，属于,“限流”,式熔断器。,户内式熔断器常用型号有RN1和RN2两种，两者的外形结构如图5-21所示。其熔管的内部结构如图5-22所示。,图5-21 RN1 、RN2型高压熔断器,1瓷熔管 2金属管帽 3弹性触座,4熔断器指示 5接线端子 6瓷绝缘子 7底座,图5-22 RN1、RN2型熔断器熔管内部结构图,1金属管帽 2瓷管 3工作熔体,4指示熔体 5锡球 6石英砂填料,7熔断器指示器,用于保护电力线路和电力变压器，熔体为一根或几根并联，额定电流较大。,用于保护电压互感器，熔体为单根，额定电流较小（）。,户外式高压熔断器,RW,系列跌落式熔断器（非限流式）,（1）用途：,（2）结构：,（3）工作原理：,RW10型限流式熔断器,用于线路和变压器的过载和短路保护,人为的设置一个易熔的金属元件（弱）使支路过载、短路熔断,（1）用于电压互感器专用保护（Ie）,（2）结构：水平安装、石英沙填料,特点：灭弧能力不强，灭弧速度不高，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于,“非限流”,式熔断器。,6、1) RW3型熔断器,图5-23 RW4型高压跌落式熔断器,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,2) RW4型高压跌落式熔断器,3) RW10-35型熔断器,避雷器是一种用来限制雷电过电压的,保护电器,，它可防止雷电过电压沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，危害电气设备绝缘。,避雷器应与被保护物并联，,装在被保护物的电源侧,，如,图5-27,所示。,避雷器,1. 保护间隙（角型避雷器）,由两个圆钢型电极组成，其中一个电极接线路，另一个电极接地。主要用于室外且负荷不重要的线路上。,2. 管型避雷器（排气式避雷器）,由外部间隙,s,1,、内部间隙,s,2,和产气管组成，其结构原理如图5-28所示。,图5-27 避雷器保护原理图,图5-28 管型避雷器的结构原理图,1产气管 2棒形电极 3环形电极 4螺母,s,1,外部间隙,s,2,内部间隙,管型避雷器的型号,3. 阀型避雷器,阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，如,图5-29,所示。,用金刚砂（SiC）颗粒和结合剂在一定温度下烧结而成的非线性电阻元件，它的阻值随通过电流的大小而变化，当通过电流较大时，电阻值很小；当通过电流较小时，电阻值很大。,阀型避雷器象一个阀门：对雷电流，阀门打开使其泄入大地；对工频续流，阀门关闭，迅速切断电路。,图5-29 阀型避雷器的结构原理图,阀型避雷器的型号,4.,金属氧化物避雷器,（压敏避雷器）,它没有火花间隙，只有压敏电阻片（以氧化锌为主要材料），具有良好的非线性特性 。,优点：通断容量大、残压低、动作迅速、可靠性高、维护简单，对大气过电压和雷电过电压都能起到很好的保护作用。,金属氧化物避雷器的型号,电抗器的基本参数：额定电抗百分数，它等于在电抗器中流过额定电流时的感抗压降占其额定电压的百分数，即,电抗器的布置方式：三相垂直布置、品字型布置和三相水平布置，如图,5-30,所示。,Why?,图5-30 电抗器的布置方式,a）垂直布置 b）品字型布置 c）水平布置,注意：,电抗器垂直布置时，B相应放在A、C相中间；品字型布置时，不应将A、C相重迭在一起。,、限流电抗器,作用：限制短路电流 。,互感器与系统连接,互感器的作用,互感器的工作特性,2.4 互感器,主要内容,2.4.1 互感器概述,1、互感器与系统的连接,互感器是一种特殊的变压器。,电流互感器一次绕组串接于被测电路，二次绕组与测量仪表或继电器的电流线圈相串联。,电压互感器一次绕,组并接于被测电路，,二次绕组与测量仪,表或继电器的电压线圈相串联。,2、互感器分类与作用,第一，,第二，,第三，,互感的分类,互感器分为电流互感器和电压互感器。,互感器的作用,把系统大电流和高电压按一定比例变换为小电流和低电压；(,变换功能,),提供各种仪表和继电保护所用的电流和电压；,(,扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围),将二次系统与一次的高电压和大电流隔离，互感器二次侧可靠接地，保证设备以及工作人员的人身安全 ；,(,隔离和保护功能),简称CT，文字符号TA，是变换电流的设备。,1基本原理,电流互感器的基本结构和原理如图所示，,2.4.2 电流互感器,（2）结构特点：,1.一次绕组匝数少，二次绕组匝数多,2.一次绕组导体较粗，二次绕组导体细,3.一次绕组串接在一次电路中，二次绕组与仪表、继电器电流线圈串联，形成闭合回路。由于这些电流线圈阻抗很小，工作时电流互感器的二次回路接近短路状态。,（3）电流互感器的变流比用K,i,表示,（1）组成：一次绕组、铁心、二次绕组,式中，I,1N, 一次侧额定电流值；I,2N, 二次侧额定电流值；N,1, 一次绕组匝数；N,2, 二次绕组匝数；变流比K,i,一般表示成如1005A的形式。,根据磁势平衡原理可知:,由相量图可知， 与不仅在数值上不相等，而且相位也不相同，即出现了,电流误差,和,相位误差,。,图5-35 电流互感器的等值电路和相量图,a）等效电路 b）相量图,2. 电流互感器的误差,电流误差,f,i,（又称比值差） ：是二次电流乘以额定变流比,K,i,与一次电流数值差的百分数，即,相位误差 （又称角差） ：是与的相角差，并规定若 超前于，为正值，反之为负值。,由于很小，由,图5-35,可得：,复合误差 ：在稳态情况下，电流互感器二次电流瞬时值乘以额定变比后与一次电流瞬时值之差的有效值占一次电流有效值的百分数，即,电流互感器的误差与下列因素有关：,与励磁安匝大小有关：励磁安匝加大时，误差加大。,一次电流大小有关：在额定值范围内，一次电流增大时，误差减小，当一次电流在额定值附近时，误差最小。,与二次负荷阻抗大小有关：二次负荷阻抗加大时，误差加大。,与二次负荷的功率因数有关：功率因数减小时，电流误差将加大，而相位误差相对减小。,电流互感器的,10%,误差曲线 ：,电流互感器的10%误差曲线，是指电流互感器的误差为10%时，一次电流倍数 与二次负荷阻抗最大允许值的关系曲线，如图5-36所示。,保护用电流互感器要求其复合误差限值为10%，因此应按10%误差曲线进行校验。,图5-36 电流互感器的10%误差曲线,3. 电流互感器的准确度等级和额定容量,电流互感器的准确度等级：根据测量误差的大小，电流互感器可分为,、,、,1,、,3,、,5P,、,10P,等级。（表,5-25-3,）,注意：,同一台电流互感器使用在不同的准确度等级时，其额定容量也不同 。,测量用电流互感器的准确度级为：、1、3、5等六个标准；,保护用电流互感器的准确度级有5P和10P两个准确度级,电流互感器的额定容量 ：指电流互感器在额定二次电流和额定二次阻抗下运行时，二次绕组输出的容量， 即,4.,电流互感器极性判断,减极性：,在一次绕组和二次绕组的同极性端（同名端）同时加入某一同相位电流时，两个绕组产生的磁通在铁心中同方向。,通常，一次绕组的出线端子标为L1和L2，二次绕组的出线端子标为K1和K2，其中L1和K1为同名端，L2和K2为同名端。如果,一次电流从极性端流入时,，则,二次电流应从同极性端流出,。,5.,电流互感器的接线方式,图5-40 电流互感器的接线方式,a）一相式接线 b）,两相不完全星形接线,c）两相电流差接线 d）三相完全星形接线,一相式接线：,用于负荷平衡的三相电路中。,两相不完全星形接线：,用于中性点不接地的三相三线制系统中。,两相电流差接线：,用于中性点不接地的三相三线制系统中。,三相完全星形接线：,用于三相四线制或三相三线制系统中。,又叫两相V形接线,一相式接线,1）说明 互感器通常接在B相，电流互感器二次线圈中流过的是对应相一次电流的二次电流值，反应的是该相的电流。,2）应用 通常用于三相负荷平衡的系统中，供测量电流或过负荷保护装置用。,（1）一相式接线,（2）两相V形接线,两相V形接线,两相V形接线的电流互感器一、二次侧的电流相量图,1）说明 这种接线也叫两相不完全星形接线，电流互感器通常接在A、C相上，由相量图可知，公共线上的电流反应的正是未接互感器的那一相的电流。,2）应用 在中性点不接地的三相三线制系统中，用于测量三相电流、电能及作过电流继电保护之用称“两相两继电器式接线”。,（3）两相电流差式接线,1）说明 又叫两相一继电器式接线，2）应用 适用于中性点不接地的三相三线制系统中，作过电流继电保护之用。,两相电流差式接线,（4）三相星形接线,1）说明 这种接线中的三个电流线圈正好反映了各相电流,2）应用 被广泛用于三相负荷不平衡的三相四线制系统中，也用在负荷可能不平衡的三相三线制系统中作三相电流、电能测量及过电流继电保护之用。,三相星形接线,（1） 电流互感器的类型,1）按一次电压分 高压 低压,2）按一次绕组匝数分 单匝 (包括母线式、芯柱式、套管式),多匝式(包括线圈式、线环式、串级式)。,3）按用途分 测量用 保护用,4）按准确度级分 测量用电流互感器有，1，3，5等级，保护用电流互感器一般为5P和10P两级。,5）按绝缘介质类型分 油浸式、环氧树脂浇注式、干式、SF6气体绝缘等；,6）按铁心分 同一铁心和分开（两个）铁心两种。,说明 高压电流互感器通常有两个不同准确度级的铁心和二次绕组，分别接测量仪表和继电器。测量用的电流互感器铁心在一次电路短路时易于饱和，以限制二次电流的增长倍数，保护仪表。保护用的电流互感器铁心在一次电路短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增长，以保证保护灵敏度的要求。,6. 电流互感器的分类和型号,（2）电流互感器的型号,图5-37 LQJ-10型电流互感器,1一次接线端子 2一次绕组 3二次接线端子,4铁心 5二次绕组 6警告牌,其外形结构如图,5-37,所示，有两个铁心和两个二次线圈，,级用于测量，,3,级用于继电保护。,LQJ-10型电流互感器：,图型电流互感器,1铭牌 2一次母线穿孔 3铁心,4安装板 5二次接线端子,其外形结构如,图,5-38,所示，属于单匝式电流互感器，互感器铁心为环形（,5,800A,）或矩形卷铁心（,1000,3000A,）。,型电流互感器,户内母线式环氧树脂浇注绝缘加大容量的电流互感器,用于低压配电屏和其他低压电路中，本身无一次绕组，穿过其铁心的母线就是其一次绕组。,LFZ-1 0Q,L,电流互感器,Currenttransformer,F,复匝式,Z,浇注式,Castingtype,10,额定电压,（kV）Highestvoltagefor,equipment(kV),Q,结构代号,Structurecode,LMZB7-10GYW1,L,电流互感器,Currenttransformer,M,母线式,Busbartype,Z,浇注式,Castingtype,B,带保护级,Wityprotectiveclass,7,设计序号,DesignNumber,10,额定电压,（kV） Highestvoltagefor,equipment(kV),GYW1,高原污秽,PlateauDirty,LDZB6-10Q,L,电流互感器,Currenttransformer,D,单匝式,Z,浇注式,Castingtype,B,带保护级,Wityprotectiveclass,6,设计序号,DesignNumber,10,额定电压,（kV）Highestvoltagefor,equipment(kV)Q,结构代号,Structurecode,（1）电流互感器在工作时二次侧不得开路。,安装时，二次结线必须可靠、牢固，决不允许在二次回路中接入开关或熔断器。,原因,如果开路，二次侧可能会感应出危险的高电压，危及人身和设备安全。,互感器铁心会由于磁通剧增而过热，产生剩磁，导致互感器准确度的降低。,（2）电流互感器二次侧有一端必须接地。,原因 为了防止一、二次绕组间绝缘击穿时，一次侧高电压窜人二次侧，危及设备和人身安全。,（3）电流互感器在接线时，要注意其端子的极性。,原因 如果接错端子，二次侧的仪表和继电器流过的电流不是要求的电流，甚至会导致事故的发生。(,当使一次电流自L1端流向L2时，二次电流自K1端流出经外部回路到K2。L1和K1，L2和K2分别为同极性端),7,电流互感器的使用注意事项,2.4.3 电压互感器,简称PT，文字符号TV。是变换电压的设备。,1基本原理和结构,电压互感器的基本结构原理如图所示,电压互感器的基本结构和接线,1铁心 2一次绕组 3二次绕组,（1）组成 1)一次绕组 2)二次绕组 3)铁心,（2）结构特点,1） 一次绕组并联在主回路中，二次绕组并联二次回路中的仪表、继电器等的电压线圈，由于这些二次绕组的电压线圈阻抗很大，电压互感器工作时二次绕组接近于开路状态。,2） 一次绕组匝数较多，二次绕组的匝数较少，相当于降压变压器。,3） 一次绕组的导线较细，二次绕组的导线较粗。,二次侧额定电压一般为100V，用于接地保护的电压互感器二次侧额定电压为（100/）V，辅助二次绕组则为（100/3）V。,（3）电压互感器的变压比用Ku表示：,式中，U,1N, 电压互感器一次绕组额定电压; U,2N, 电压互感器二次绕组额定电压; N,1, 一次绕组的匝数; N,2, 二次绕组的匝数; 变压比Ku通常表示成如10的形式。,注：电压互感器有单相和三相两类，在成套装置内，采用单相电压互感器较为常见。,2. 电压互感器的误差,电压互感器的等效电路和相量图如图5-42所示。,图5-42 电压互感器的等值电路和相量图,a）等效电路 b）相量图,由相量图可知， 与不仅在数值上不相等，而且相位也不相同，即出现了,电压误差,和,相位误差,。,电压误差,f,u,（又称比值差） ：是二次电压乘以额定变压比,K,u,与一次电压数值差的百分数，即,相位误差 （又称角差） ：是与 的相角差，并规定若 超前于，为正值，反之为负值。,电,压,互感器的误差,包括以下两部分,：,空载误差 ：由 引起的误差，其数值大小主要取决于铁心材料和制造工艺的优劣；,负载误差 ：由 引起的误差，其数值大小与二次侧负荷大小和功率因数有关。,3. 电压互感器的准确度等级和额定容量,电压互感器的准确度等级：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 ，,、,、,1,、,3,、,3P,、,6P,等级。 （表,5-4,）,电,压,互感器的额定容量 ：指对应于最高准确度等级的容量。,4. 电压互感器的类型,按相数分：有单相和三相两大类；,按用途分：有测量用和保护用两大类；,按准确度等级分，有,、,、,1,、,3,、,3P,、,6P,等级；,按安装地点分：有户内式和户外式；,按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）。,电压互感器的型号,图5-43为JDJ-10型电压互感器的外形结构。,图5-43 JDJ-10型电压互感器,JDJ,型单相双绕组油浸式电压互感器：用于,6,35kV,电力系统中，供电压、电能、功率的测量和继电保护用。,JSJW,型三相三线圈五芯柱油浸式电压互感器：用于小电流接地系统中的电压、电能测量和绝缘监视。该系列电压互感器有两个二次绕组，一个接成星形，供测量和继电保护用，另一个接成开口三角形，用来监视线路的绝缘情况。,JSJW型,图5-44 JDZJ-10型电压互感器,1