電氣工程第7章20101206

1、南京理工大學,第七章 發(fā)電廠及變電所一次設備,電氣工程基礎,2024/3/18,第七章 發(fā)電廠、變電所的一次設備,7.1 電氣設備選擇的一般條件 7.2 開關電器的滅弧原理7.3 高低壓開關電器7.4 高低壓保護電器和限流電器 7.5 互感器7.6 電力變壓器7.7 配電裝置簡介,2024/3/18,一次系統(tǒng)（一次回路） ：,二次系統(tǒng)（二次回路） ：,擔負電能的生產(chǎn)、輸送和分配任務的系統(tǒng)。,對一

2、次系統(tǒng)進行監(jiān)視、控制、測量和保護等的系統(tǒng)。,一次系統(tǒng)中的所有電氣設備，稱為一次設備。,二次系統(tǒng)中的所有電氣設備，稱為二次設備。,第七章 發(fā)電廠、變電所的一次設備,2024/3/18,一次設備按其功能可分為以下幾類：,變換設備：如電力變壓器、電流互感器、電壓互 感器等。開關設備：如斷路器、隔離開關、負荷開關等。保護設備：如熔路器、避雷器、電抗器等。無功補償設備：如電力電容器、靜止補償器等。成套配電裝置：如

3、高壓開關柜、低壓配電屏等。,第七章 發(fā)電廠、變電所的一次設備,2024/3/18,7.1 電氣設備選擇的一般條件,基本要求按正常運行條件進行選擇；按短路條件校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。,2024/3/18,一.按正常工作條件選擇電氣設備,1.額定電壓,2.額定電流,3.環(huán)境條件：海拔高度；溫度；裝設位置（室內(nèi)或室外）,,2024/3/18,二.按短路狀態(tài)校驗,1.熱穩(wěn)定校驗,2.動穩(wěn)定校驗,特殊情況：（1）用熔斷器保護的電氣設備，可不校

4、驗熱穩(wěn)定；（2）用有限流電阻的熔斷器保護的電氣設備，可不校 驗動穩(wěn)定；（3）裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備可 不校驗動、熱穩(wěn)定。,短路電流熱效應,2024/3/18,3.短路電流計算條件,(1)容量和接線：按本工程設計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃(一般為本工程建成后5～10年)；其接線應采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式(如切換廠用變壓器時的并列

5、)。(2)短路種類：一般按三相短路驗算，若其他種類短路較三相短路嚴重時，則應按最嚴重的情況驗算。(3)計算短路點：在計算電路圖中，同電位的各短路點的短路電流值均相等，但通過各支路的短路電流將隨著短路點的位置不同而不同。在校驗電器和載流導體時，必須確定電氣設備和載流導體處于最嚴重情況的短路點，使通過的短路電流校驗值最大。,2024/3/18,短路點的選擇,發(fā)電機回路母聯(lián)分段變壓器回路帶電抗器的出線廠用變壓器回路,2024/3

6、/18,4.短路計算時間,熱穩(wěn)定：后備保護動作時間和斷路器的全開斷時間之和。,開斷能力計算時間,2024/3/18,三、主要電氣設備的選擇和校驗項目,注：“√”表示需要進行選擇計算或校驗；“—”表示不需要進行選擇或校驗；,2024/3/18,7.2 開關電器的滅弧原理,1．電弧的產(chǎn)生：是觸頭間中性質(zhì)點被游離的結(jié)果。,強電場發(fā)射熱電發(fā)射碰撞游離熱游離,產(chǎn)生電弧的游離方式有：,一、電弧的產(chǎn)生和熄滅,2024/3/18,（1）強電場發(fā)射

7、,在斷路器觸頭分開的最初瞬間，觸頭電極的表面受到外加電壓所形成的強電場的作用，金屬電極表面的電子就會在電場力的作用下被拉出，即發(fā)生了所謂強電場發(fā)射。金屬表面發(fā)射電子的數(shù)量決定于極間電場強度的高低。當電場強度超過107V/cm時，即使金屬表面溫度不高，其電子發(fā)射量也會顯著增加。強電場發(fā)射是弧隙間初始電子產(chǎn)生的原因。,一、電弧的產(chǎn)生和熄滅,2024/3/18,（2）碰撞游離,當有一定強動能的電子撞擊到某種氣體的中性質(zhì)點時，可使其間電子

8、被釋放出來，游離成正離子和新的自由電子。被撞擊的電子和原來的電子又會在電場作用下向陽極作加速運動，獲得足夠動能后，又將撞擊其它中性質(zhì)點，產(chǎn)生更多的自由電子和正離子，使帶電質(zhì)點濃度迅速增加。這一游離過程即稱為碰撞游離。,一、電弧的產(chǎn)生和熄滅,2024/3/18,（3）熱游離,在高溫下，氣體分子和原子熱運動加快，它們互相碰撞，在溫度足夠高時會撞擊產(chǎn)生離子和自由電子，這種現(xiàn)象稱為熱游離。,一、電弧的產(chǎn)生和熄滅,不同溫度下空氣和氣體的熱電離程度

9、,2024/3/18,（4）熱電發(fā)射,在弧光放電過程中，電極表面少數(shù)點上有局部較集中的電流，同時因開關觸頭分離后，觸頭間接觸壓力及接觸面積逐漸減小，接觸電阻也隨之增加，會使電極表面有相應高溫，從而造成其中的電子獲得很大的動能后逸出到周圍空間。這種現(xiàn)象稱為熱電子發(fā)射，其強弱程度與陰極的材料及表面溫度有關，是氣體介質(zhì)中帶電質(zhì)點產(chǎn)生的主要原因之一。,一、電弧的產(chǎn)生和熄滅,2024/3/18,復合：指正、負帶電質(zhì)點重新結(jié)合為中性質(zhì)點。擴散：指

10、電弧中的帶電質(zhì)點向周圍介質(zhì)逸出的現(xiàn)象。,3．交流電弧的基本特性,伏安特性：如圖5-1所示。,UA ——燃弧電壓UB ——熄弧電壓,圖5-1 交流電弧的伏安特性,2．電弧的熄滅,電弧熄滅的條件：使觸頭間電弧中的去游離率大于游離率，即使離子消失的速度大于離子產(chǎn)生的速度。,一、電弧的產(chǎn)生和熄滅,2024/3/18,對熄弧能力較強的斷路器：電流過零后，如果暫態(tài)恢復電壓高于弧隙介質(zhì)強度，將發(fā)生弧隙擊穿，電弧將會重燃；稱為電擊穿，如果暫態(tài)恢復電

11、壓低于弧隙介質(zhì)強度，電弧就不會重燃，電路開斷成功。對熄弧能力較弱的斷路器：在電流過零瞬間，如果輸入能量大于散失能量，電弧就會重燃，稱為熱擊穿；如果散失能量大于輸入能量，弧隙溫度將繼續(xù)下降，電弧將會熄滅。,近陰極效應：交流電弧過零的瞬間，陰極附近在極短的時間內(nèi)立即出現(xiàn)大約150V～250V的介質(zhì)強度。當觸頭兩端外加交流電壓小于150V時，電弧將會熄滅。,一、電弧的產(chǎn)生和熄滅,2024/3/18,開關電弧的熄滅條件,介質(zhì)強度和恢復電壓,,

12、,2024/3/18,二、開關電器中常用的滅弧方法,速拉滅弧法；冷卻滅弧法；吹弧滅弧法（圖5-2）；,圖5-2 吹弧方式a）橫吹 b）縱吹1—電弧 2—觸頭,2024/3/18,長弧切短滅弧法（圖5-3）；粗弧分細滅弧法；狹縫滅弧法（圖5-4）；采用新型介質(zhì)（SF6、真空）滅?。徊捎枚鄶嗫跍缁?。,,圖5-3 長弧切短滅弧原理,圖5-4 狹縫滅弧原理,二、開關電器中常用的滅弧方法,2024/3/18,7.

13、3 高低壓開關電器,一、高壓斷路器,1. 高壓斷路器的用途（功能）,2. 對高壓斷路器的基本要求,絕緣應安全可靠；有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；有足夠的開斷能力； 動作速度快，熄弧時間短。,結(jié)構(gòu)特點：具有相當完善的滅弧結(jié)構(gòu)。,不僅能通斷正常負荷電流，而且能通斷一定的短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。,2024/3/18,一、高壓斷路器,3. 高壓斷路器的分類,根據(jù)斷路器采用的滅弧介質(zhì)和滅弧方式，一般可分為：多

14、油式斷路器；少油式斷路器；壓縮空氣高壓斷路器；真空斷路器；SF6斷路器等。斷路器的種類和型號主要根據(jù)安裝線路的電壓等級、切斷電流的大小和投資費用等進行選擇。,2024/3/18,一、高壓斷路器,4. 高壓斷路器的操作性能,圖7.6 全開斷時間和短路時間計算,,,2024/3/18,5.高壓斷路器的型號,例： SW4-110G/1000-3000S—少油；W—戶外；4—設計序號； 110—110kV；G—改進型；1000A—

15、IN；3000MVA—斷流容量。,2024/3/18,6. 各類高壓斷路器簡介,油斷路器：分為多油斷路器和少油斷路器兩大類。,圖5-5 SN10-10型高壓少油斷路器1—鋁帽 2—上接線端子 3—油標 4—絕緣筒5—下接線端子 6—基座 7—主軸 8—框架 9—斷路彈簧,圖5-5和圖5-6分別為 SN10-10型少油斷路器的外形結(jié)構(gòu)圖及其一相油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu) 。,一、高壓斷路器,2024/3/18,開 斷 部

16、分操動和傳動部分 絕 緣 部 分,組 成,,DW8-35型多油斷路器,油斷路器——多油斷路器,一、高壓斷路器,2024/3/18,高壓斷路器的型號說明,SN10-10 /3000 – 43.3,產(chǎn)品名稱代號,安裝場所代號,設計序號,額定電壓（kV),其他標志代號,額定電流(A),額定開斷電流（kA）,,一、高壓斷路器,2024/3/18,高壓斷路器的結(jié)構(gòu),DW8-35型多油斷路器,接地金屬箱型結(jié)構(gòu)示意圖,斷口,金屬

17、箱,絕緣套管,操動機構(gòu),接地金屬箱型,絕緣子支持型,,（1）斷路器的基本結(jié)構(gòu),一、高壓斷路器,2024/3/18,DW19 - 40.5型,一、高壓斷路器,2024/3/18,1—鋁帽 2—油氣分離室 3—上接線端子 4—油標 5—靜觸頭 6—滅弧室 7—動觸頭(導電桿) 8—滾動觸頭 9—下接線端子 10—轉(zhuǎn)軸 11—拐臂 12—基座 13—下支柱瓷瓶 14—上支柱瓷瓶 15—斷路彈

18、簧 16—絕緣筒 17—逆止閥 18—絕緣油,圖5-6 SN10-10型高壓少油斷路器的一相油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu),一、高壓斷路器,2024/3/18,絕緣子支持型結(jié)構(gòu)示意圖,SW2-63型少油斷路器,支持瓷瓶,操動機構(gòu),開斷元件,油斷路器——少油斷路器,一、高壓斷路器,2024/3/18,斷路器的積木組合方式,斷路器的積木組合方式示意圖,SW2-110型少油斷路器 每相單柱雙斷口,一、高壓斷路器,2024/3/18,SW

19、2-220型少油斷路器每相雙柱四斷口,一、高壓斷路器,2024/3/18,(3)多斷口斷路器的均壓問題及措施,一、高壓斷路器,2024/3/18,采用均壓電容,★為什么電容C能起到均壓的作用？,一、高壓斷路器,2024/3/18,并聯(lián)均壓電容,并聯(lián)電容,一、高壓斷路器,2024/3/18,戶內(nèi)式SN10-10斷路器,一、高壓斷路器,2024/3/18,戶內(nèi)式SN10-10斷路器動畫演示,一、高壓斷路器,2024/3/18,SN10-10

20、型少油斷路器的滅弧原理可用圖5-7表示。,圖5-7 SN10-10型少油斷路器滅弧原理示意圖1—靜觸頭 2—吸弧鐵片 3—橫吹滅弧溝 4—縱吹油囊 5—電弧 6—動觸頭,一、高壓斷路器,2024/3/18,(2)油斷路器小結(jié),優(yōu)點: 結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜缺點：檢修周期短 維護工作量大 潛在火災危險被SF6斷路器取代的趨勢（110kV及以上系統(tǒng)）被真空斷路器取代的趨勢（10kV

21、電力系統(tǒng)）,,一、高壓斷路器,2024/3/18,六氟化硫（SF6）斷路器：,雙壓式：有兩個氣壓系統(tǒng)，低壓氣體系統(tǒng)主要用作斷路器的內(nèi)部絕緣；高壓氣體系統(tǒng)用于滅弧。其優(yōu)點是開斷容量大，動作迅速，但結(jié)構(gòu)復雜。單壓式：只有一個低壓氣壓系統(tǒng)，作為斷路器的內(nèi)部絕緣，電弧靠斷路器開斷時與觸頭同時運動的壓氣活塞壓出SF6的氣流來熄滅。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，可靠性高，便于維護，應用比較廣泛。,分為雙壓式和單壓式兩類。,一、高壓斷路器,2024/

22、3/18,圖5-9為LW36-126型SF6斷路器的外形結(jié)構(gòu)。其它型號的外形結(jié)構(gòu),圖5-9 LW36-126型SF6斷路器,圖5-8為單壓式SF6斷路器滅弧室的結(jié)構(gòu)。,圖5-8 SF6斷路器的滅弧室結(jié)構(gòu)1—靜觸頭 2—絕緣噴嘴 3—動觸頭 4—絕緣筒 5—壓氣活塞 6—電弧,一、高壓斷路器,2024/3/18,LW6B-252斷路器,一、高壓斷路器,2024/3/18,LW12-500型落地罐式斷路器,金屬

23、罐,盆式支持絕緣子,一、高壓斷路器,2024/3/18,(2) SF6斷路器小結(jié),優(yōu)點絕緣性能和滅弧性能優(yōu)良單柱雙斷口的結(jié)構(gòu)檢修周期長，無火災的危險在110kV及以上系統(tǒng)取代油斷路器,,缺點：要求加工精度高，密封性能好，價格較昂貴。,一、高壓斷路器,2024/3/18,真空斷路器：,圖5-10為真空斷路器滅弧室的結(jié)構(gòu)。,圖5-10 真空斷路器的滅弧室結(jié)構(gòu)1—靜觸頭 2—動觸頭 3—屏蔽罩 4—波紋管 5—

24、導電桿 6—外殼,目前，國際上真空斷路器的設計、制造單位主要是德國西門子公司和ABB公司兩大派別。西門子公司的代表產(chǎn)品有3AF、3AG及3AH等；ABB公司的代表產(chǎn)品有VD4。,一、高壓斷路器,2024/3/18,真空斷路器：,一、高壓斷路器,2024/3/18,(2) 真空斷路器結(jié)構(gòu),ZN12-12系列真空斷路器,真空斷路器結(jié)構(gòu)外型圖,絕緣子,操動機構(gòu),真空滅弧室,絕緣拉桿,傳動機構(gòu),一、高壓斷路器,2024/3/18,(3)真空

25、滅弧室,真空滅弧室,觸頭,動觸桿,波紋管,屏蔽罩,密封外殼,一、高壓斷路器,2024/3/18,引進技術并國產(chǎn)化的產(chǎn)品，如ZN12-12、 ZN18-12、 ZN21-12、 ZN67-12分別是引進西門子3AF、日本東芝公司VK、比利時EIB公司產(chǎn)品和日本三菱電機VPR型真空斷路器等。在借鑒國外同類產(chǎn)品的基礎上開發(fā)的產(chǎn)品，如ZN63-12和ZN65-12分別效仿ABB的VD4和西門子的3AH。自行設計的產(chǎn)品，如ZN15-12、ZN

26、28-12、ZN30-12等。,國內(nèi)生產(chǎn)的真空斷路器歸納起來大致可分為三類：,圖5-11和圖5-12分別為ZN28A-12型戶內(nèi)式和ZW32-12型戶外式真空斷路器的外形結(jié)構(gòu)。其它型號的外形結(jié)構(gòu),一、高壓斷路器,2024/3/18,優(yōu)點：體積小、重量輕、動作快、壽命長、操作噪聲小、安全可靠、便于維護,在10kV電力系統(tǒng)中逐步取代少油斷路器 。,缺點：價格較貴。,圖5-11 ZN28A-12型真空斷路器,圖5-12 ZW32-12

27、型戶外高壓真空斷路,一、高壓斷路器,2024/3/18,7. 斷路器的操作機構(gòu),,說明：斷路器合閘時，操作機構(gòu)必須克服斷路器開斷彈簧的阻力和可動部分的重量及摩擦阻力等，所以合閘操作需做的功很大；斷路器跳閘時，只要將維持機構(gòu)的脫扣器釋放打開，在跳閘彈簧的作用下可迅速跳閘，所以跳閘操作所需做的功很小。,手動式（CS型）直流電磁式（CD型）彈簧儲能式（CT型）,操作機構(gòu)是指用以進行斷路器合閘、保持合閘位置和跳閘的，每種操作機構(gòu)均包括合閘機

28、構(gòu)、跳閘機構(gòu)和維持機構(gòu)三部分。,能手動跳、合閘和遠距離跳閘，不能遠距離合閘，操作電源為交流。,能手動和遠距離跳合閘，便于實現(xiàn)自動化，結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操作電源，且合閘功率大。,能手動和遠距離跳合閘，結(jié)構(gòu)復雜，零件數(shù)量多，且要求加工精度高，制造工藝復雜，成本高，但可用交流操作電源，還可實現(xiàn)一次重合閘。,一、高壓斷路器,2024/3/18,8. 高壓斷路器的基本參數(shù),額定電壓UN：指斷路器長期正常工作所能承

29、受的電壓。,額定電流IN：指斷路器允許長期通過的最大工作電流。,額定開斷電流IN.oc：指斷路器在額定電壓下能夠正常開斷的最大短路電流，它表征斷路器的開斷能力。,額定開斷容量SN.oc：指斷路器額定電壓和額定開斷電流的乘積，即,說明：如果斷路器的實際運行電壓U低于額定電壓 UN而額定開斷電流不變，此時的開斷容量應修正為：,一、高壓斷路器,2024/3/18,熱穩(wěn)定電流 Its：表征斷路器承受短路電流熱效應的能力。,動穩(wěn)定電流 ies：表

30、征斷路器承受短路電流力效應的能力。,分閘時間：指斷路器從得到分閘命令起，到三相電弧完全熄滅為止的一段時間，它包括斷路器的固有分閘時間和燃弧時間兩部分。,合閘時間：指斷路器從接到合閘命令起，到三相觸頭剛接觸為止的一段時間。,固有分閘時間：指斷路器從得到分閘命令起，到主觸頭剛分離的一段時間；燃弧時間：指從主觸頭分離到三相電弧完全熄滅的一段時間。,一、高壓斷路器,2024/3/18,9. 高壓斷路器的選擇,一、高壓斷路器,,（1）正常工作條

31、件 1)額定電壓選擇：式中：UN——QF的額定電壓；UNS——裝置地點電網(wǎng)的額定電壓。,,,2)額定電流選擇式中：IN——QF的額定電流；Imax——QF承受的實際最大持續(xù)工作電流。,2024/3/18,9. 高壓斷路器的選擇,一、高壓斷路器,2) 熱穩(wěn)定校驗,2024/3/18,[例7.1],2024/3/18,二、高壓隔離開關（俗稱刀閘）,1. 隔離開關的性能

32、,結(jié)構(gòu)特點：沒有滅弧裝置。,隔離電壓：隔離開關斷開后在電路中可以造成一明顯可見的斷開點，建立可靠的絕緣間隙，保證檢修人員的安全。倒閘操作：合閘時，先合上隔離開關，后合上斷路器；跳閘時，先斷開斷路器，后斷開隔離開關。分、合小電流：可以接通或斷開電流較小的回路（如電壓互感器、避雷器、空載母線、勵磁電流不超過2A的空載變壓器、電容電流不超過5A的空載線路等）。,7.3 高低壓開關電器,用途,2024/3/18,2. 高壓隔離開關的類型,

33、按安裝地點分：戶內(nèi)式和戶外式；按絕緣支柱的數(shù)目分：單柱式、雙柱式和三柱式；按刀閘的運行方式分：水平旋轉(zhuǎn)式、垂直旋轉(zhuǎn)式、擺動式和插入式；按有無接地刀閘分：單接地刀閘、雙接地刀閘和無接地刀閘。,二、高壓隔離開關（俗稱刀閘）,2024/3/18,隔離開關的型號說明,GN2-10G /3150 – []G,產(chǎn)品名稱代號,安裝場所代號,設計序號,額定電壓（kV),其他標志代號,額定電流(A),極限通過峰值電流（kA）,高原型,二、高壓隔離開

34、關（俗稱刀閘）,2024/3/18,戶內(nèi)式隔離開關,3. 隔離開關的外形與結(jié)構(gòu),圖5-13為GN8-10型戶內(nèi)隔離開關的外形結(jié)構(gòu)。,圖5-13 GN8-10型隔離開關1—上接線端子 2—靜觸頭 3—閘刀 4—套管絕緣子 5—下接線端子6—框架 7—轉(zhuǎn)軸 8—拐臂 9—升降絕緣子 10—支持絕緣子,視頻,二、高壓隔離開關（俗稱刀閘）,2024/3/18,戶外式隔離開關,圖5-14為GW4-110型雙

35、柱式戶外隔離開關的外形結(jié)構(gòu)。,圖5-14 GW4-110型雙柱式隔離開關1—接線座 2—主觸頭 3—接地刀閘觸頭 4—支柱絕緣子 5—主閘刀傳動軸 6—接地刀閘傳動軸 7—軸承座 8—接地刀閘 9—交叉連桿,視頻,二、高壓隔離開關（俗稱刀閘）,2024/3/18,戶外型三柱式,GW7-500型隔離開關（開斷狀態(tài)）,GW7A—220型三柱式隔離開關（關合狀態(tài)）,二、高壓隔離開關（俗稱刀閘）,2024/

36、3/18,GW5A-35、66、110系列隔離開關,戶外型V形,視頻,二、高壓隔離開關（俗稱刀閘）,2024/3/18,圖5-15為GW5-110D型V形戶外隔離開關的外形結(jié)構(gòu)。,圖5-15 GW5-110D型V形雙柱式隔離開關1—主閘刀底座 2—接地靜觸頭 3—出線座 4—導電帶 5—絕緣子 6—軸承座 7—傘齒輪 8—接地刀閘,二、高壓隔離開關（俗稱刀閘）,2024/3/18,戶外型剪刀型,二、高壓

37、隔離開關（俗稱刀閘）,2024/3/18,二、高壓隔離開關（俗稱刀閘）,2024/3/18,剪刀型隔離開關動畫演示,二、高壓隔離開關（俗稱刀閘）,2024/3/18,4. 隔離開關的操作機構(gòu),手動杠桿操作機構(gòu)；手動蝸輪操作機構(gòu)；,隔離開關的型號：,電動操作機構(gòu)；氣動操作機構(gòu)。,二、高壓隔離開關（俗稱刀閘）,2024/3/18,（1）種類和型式的選擇 ：選型時應根據(jù)配電裝置特點和使用要求以及技術經(jīng)濟條件來確定。,4. 隔離開關的選擇,

38、二、高壓隔離開關（俗稱刀閘）,（2）額定電壓選擇,（3）額定電流選擇,（4）熱穩(wěn)定校驗,（5）動穩(wěn)定校驗,,2024/3/18,三、高壓負荷開關,結(jié)構(gòu)特點：有簡單的滅弧裝置。,功能：可以接通或斷開正常的負荷電流，但不能切斷短路電流；多與高壓熔斷器配合使用。與隔離開關一樣，具有明顯的斷開間隙，也具有隔離電源，保證安全檢修的功能。,負荷開關的分類：,按安裝地點分：戶內(nèi)式和戶外式； 按結(jié)構(gòu)不同分：油負荷開關、真空負荷開關、SF6負荷開關、產(chǎn)

39、氣式負荷開關、壓氣式負荷開關；按操作方式分：手動操作和電動操作。,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,圖5-16為FN3-10型戶內(nèi)壓氣式負荷開關的外形結(jié)構(gòu)。,負荷開關的型號：,三、高壓負荷開關,2024/3/18,圖5-16 FN3-10型高壓負荷開關,1—主軸 2—上絕緣子 3—連桿 4—下絕緣子 5—框架 6—熔斷器 7—下觸座 8—閘刀 9—弧動觸頭 10—絕緣噴嘴（內(nèi)有弧靜觸頭）

40、11—主靜觸頭 12—上觸座 13—斷路彈簧 14—絕緣拉桿 15—熱脫扣器,三、高壓負荷開關,2024/3/18,圖5-17和圖5-18分別為ZFN-10型戶內(nèi)高壓真空負荷開關和ZFN-10R型高壓真空負荷開關-熔斷器組合電器的外形結(jié)構(gòu)。,圖5-17 ZFN-10型高壓真空負荷開關,圖5-18 ZFN-10R型高壓真空負荷開關,其它真空負荷開關的外形結(jié)構(gòu)如圖所示。,三、高壓負荷開關,2024/3/18,2.負

41、荷開關舉例,FKRN12-12D壓氣式負荷開關,FZW30-12戶外交流高壓真空負荷開關,三、高壓負荷開關,2024/3/18,FN5-10系列戶內(nèi)高壓真空負荷開關及熔斷器組合電器,三、高壓負荷開關,2024/3/18,四、低壓開關,1．低壓刀開關,按極數(shù)分：有單極、雙極和三極三種;按用途分：有單投和雙投兩種；,按操作方式分：直接手柄操作和連桿操作兩種；按滅弧結(jié)構(gòu)分，有不帶滅弧罩和帶滅弧罩兩種。,低壓刀開關的分類,說明：不帶滅弧罩的

42、刀開關只能在無負荷下操作，可作低壓隔離開關使用；帶滅弧罩的刀開關能通斷一定的負荷電流。,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,圖5-19為HD13型刀開關的外形結(jié)構(gòu)。,低壓刀開關的型號,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,圖5-19 HD13型刀開關1—上接線端子 2—鋼柵片滅弧罩 3—閘刀 4—底座 5—下接線端子 6—主軸 7—靜觸頭 8—連桿 9—操作手柄,7.3 高低壓開

43、關電器,2024/3/18,2．低壓刀熔開關,HR系列刀熔開關是將HD型刀開關的閘刀換以具有刀形觸頭的RT型熔斷器的熔管，具有刀開關和熔斷器雙重功能。,刀熔開關的型號:,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,3．低壓負荷開關,由低壓刀開關與低壓熔斷器串聯(lián)組合而成，具有帶滅弧罩的刀開關和熔斷器的雙重功能，既可以帶負荷操作，又能進行短路保護。,常用的低壓負荷開關有HH和HK兩種系列:,HH系列：為封閉式負荷開關，將刀開關與熔斷器串聯(lián)

44、，安裝在鐵殼內(nèi)構(gòu)成，俗稱鐵殼開關；HK系列：為開啟式負荷開關，外裝瓷質(zhì)膠蓋，俗稱膠殼開關。,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,五、低壓斷路器（低壓自動開關或空氣開關）,功能：既能帶負荷通斷電路，又能在線路發(fā)生短路、過負荷、低電壓（或失壓）等故障時自動跳閘。,1．低壓斷路器的工作原理,低壓斷路器的動作原理可用圖5-20表示。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,圖5-20 低壓斷路器的動作原理圖

45、1—主觸頭 2—跳鉤 3—鎖扣 4—分勵脫扣器5—失壓脫扣器 6—過流脫扣器 7—熱脫扣器8—加熱電阻 9、10—脫扣按鈕,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,2．低壓斷路器的分類,按電源種類分：有交流和直流兩種；按結(jié)構(gòu)型式分：有裝置式和萬能式兩大類；按其滅弧介質(zhì)分：有空氣斷路器和真空斷路器等；按操作方式分：有手動操作、電磁鐵操作和電動機儲能操作；按保護性能分：有非選擇型斷路器、選擇型斷路器和智能型斷路

46、器；按用途分：有配電用斷路器、電動機保護用斷路器、照明用斷路器和漏電保護斷路器。,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,低壓斷路器的型號：,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,又稱塑料外殼式自動開關，其全部機構(gòu)和導電部分均裝設在一個塑料外殼內(nèi)，僅在殼蓋中央露出操作手柄，供手動操作之用，如圖5-21所示。,DZ系列裝置式低壓斷路器的特點：,圖5-21 裝置式低壓斷路器,其它系列裝置式低壓斷路器的外形結(jié)構(gòu)如圖所示。,采

47、用鋼滅弧柵，脫扣器的脫扣速度快，整個斷路時間不超過一個周期（0.02s），且斷流能力也較大。,裝置式低壓斷路器,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,又稱框架式自動開關。它無外殼，其全部機構(gòu)和導電部分敞開地裝設在塑料的或金屬的框架上。由于它的保護方案和操作方式較多，裝設地點也很靈活，故稱“萬能式”或“框架式”。,合閘操作方式較多，可手柄操作、杠桿操作、電磁鐵操作和電動機操作；采用鋼滅弧柵，滅弧斷流能力較強，但由于操作機構(gòu)的影響

48、，動作稍慢，斷路時間在一個周期（0.02s）以上。,DW系列萬能式低壓斷路器的特點：,圖5-22為DW15系列低壓斷路器的外形結(jié)構(gòu)圖。,其它系列裝置式低壓斷路器的外形結(jié)構(gòu)如圖所示。,萬能式低壓斷路器,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,圖5-22 DW15型低壓斷路器1—操作手柄 2—自由脫扣機構(gòu) 3—失壓脫扣器 4—過流脫扣器電流調(diào)節(jié)螺母5—過流脫扣器 6—輔助觸點（聯(lián)鎖觸點） 7—鋼柵片滅弧罩,

49、7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,3．低壓斷路器的主要技術參數(shù),低壓斷路器的額定電流IN1；過流脫扣器的額定電流 IN2 ；熱脫扣器的額定電流 IN3 。,額定電流：,三者關系是： IN1＞IN2 ＞IN3 ＞I30,分斷能力：指斷路器在指定的使用和工作條件下，能在規(guī)定的電壓下接通和分斷的最大電流值，又稱為極限分斷電流或極限分斷能力，通常用kA表示。,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,4．低壓斷路器的保護特性

50、,過電流保護特性：I=f（t），如圖5-23所示。,欠電壓保護特性：當?shù)蛪簲嗦菲髦麟娐冯妷焊哂?0.75UN時，應能可靠工作而不動作；當該電壓小于 0.４UN時，應能可靠動作跳閘。欠電壓脫扣器分為延時式和瞬時式兩種。,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,5. 低壓斷路器的選擇與校驗,低壓斷路器過流脫扣器的選擇,過流脫扣器的額定電流應不小于線路的計算電流，即,≥,低壓斷路器過流脫扣器的整定,,≥,式中， 為可靠系數(shù)

51、，對動作時間在0.02s以上的萬能式斷路器（DW型），取1.35；對動作時間在0.02s以下的塑料外殼式斷路器（DW型），取1.7~2。,瞬時過流脫扣器的動作電流應躲過線路的尖峰電流 ，即,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,≥,（　 取1.2）,≥,≤,（　 取1.1）,短延時過流脫扣器的動作電流也應躲過線路的尖峰電流 ，即,長延時過流脫扣器的動作電流應躲過線路的計算電流 ，即,過流脫扣器的動作電流應與被保護線路的允

52、許電流相配合，即,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,低壓斷路器的選擇與校驗,,對動作時間在0.02s以上的DW型斷路器：對動作時間在0.02s以下的DZ型斷路器：,≥,≥,低壓斷路器的額定電壓應不低于保護線路的額定電壓；低壓斷路器的額定電流應不小于它所安裝脫扣器的額定電流；低壓斷路器的類型應符合安裝條件、保護性能及操作方式的要求；斷流能力的校驗：,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,≥1.5,,式中， Io

53、p為低壓斷路器瞬時或短延時過流脫扣器的動作電流； 為低壓斷路器保護線路末端的最小短路電流，對中性點不接地系統(tǒng)，取兩相短路電流 ；對中性點直接接地系統(tǒng)，取單相短路電流 。,低壓斷路器保護靈敏度校驗,前后低壓斷路器之間及低壓斷路器與熔斷器之間的選擇性配合,應按其保護特性曲線來進行校驗，其偏差范圍按±（20%～30%）考慮，前一級考慮負偏差，后一級考慮正偏差。,前后低壓斷路器之間的選擇性配合,

54、7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,2024/3/18,應通過各自的保護特性曲線來進行校驗，前一級低壓斷路器考慮–20%～–30%的負偏差，后一級熔斷器考慮+30%～+50%的正偏差。,低壓斷路器與熔斷器之間的選擇性配合,7.3 高低壓開關電器,2024/3/18,7.4 高低壓保護電器和限流電器,一、高壓熔斷器,功能：當被保護線路流過短路電流或過負荷電流時，熔體會因自身產(chǎn)生的熱量而自行熔斷，從而達到切斷電路、保護電網(wǎng)和設

55、備的目的。,高壓熔斷器的型號,2024/3/18,7.4 高低壓保護電器和限流電器,1．戶內(nèi)式熔斷器,戶內(nèi)式熔斷器常用型號有RN1和RN2兩種，兩者的外形結(jié)構(gòu)如圖5-24所示。其熔管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-25所示。,圖5-24 RN1 、RN2型高壓熔斷器1—瓷熔管 2—金屬管帽 3—彈性觸座4—熔斷器指示 5—接線端子 6—瓷絕緣子 7—底座,圖5-25 RN1、RN2型熔斷器熔管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1—金屬管帽 2—瓷管

56、 3—工作熔體 4—指示熔體 5—錫球 6—石英砂填料 7—熔斷器指示器,用于保護電力線路和電力變壓器，熔體為一根或幾根并聯(lián)，額定電流較大。,用于保護電壓互感器，熔體為單根，額定電流較?。?.5A）。,2024/3/18,1．戶內(nèi)式熔斷器,特點：滅弧能力很強，滅弧速度很快，能在短路電流未達到?jīng)_擊值以前完全熄滅電弧，屬于“限流”式熔斷器。,7.4 高低壓保護電器和限流電器,2024/3/18,2．戶外式熔斷器,戶外跌落

57、式熔斷器常用型號有RW4和RW10兩種，圖5-26為RW4型的外形結(jié)構(gòu)。,特點：滅弧能力不強，滅弧速度不高，不能在短路電流達到?jīng)_擊值以前熄滅電弧，屬于“非限流”式熔斷器。,7.4 高低壓保護電器和限流電器,2024/3/18,2024/3/18,圖5-26 RW4型高壓跌落式熔斷器1—上接線端子 2—上靜觸頭 3—上動觸頭 4—管帽 5—操作環(huán) 6—熔管 7—銅熔絲 8—下動觸頭 9—下靜觸頭 10—下接線

58、端子 11—絕緣瓷瓶 12—固定安裝板,7.4 高低壓保護電器和限流電器,2024/3/18,二、低壓熔斷器,低壓熔斷器有瓷插式（RC型）、螺旋式（RL型）、無填料密閉管式（RM型）、有填料密閉管式（RT型）等。,低壓熔斷器的型號,7.4 高低壓保護電器和限流電器,2024/3/18,1．RM10型密閉管式熔斷器,圖5-27為RM10型熔斷器的結(jié)構(gòu)圖。熔體采用變截面的鋅熔片以改善熔斷器的保護性能。,特點：結(jié)構(gòu)簡單、更換熔體方

59、便、運行安全可靠，但滅弧能力較差，不能在短路電流達到?jīng)_擊值以前熄滅電弧，屬于“非限流”式熔斷器。,圖5-27 RM10型低壓熔斷器1—銅帽 2—管夾 3—纖維熔管 4—觸刀 5—變截面鋅熔片,7.4 高低壓保護電器和限流電器,2024/3/18,2．RT0型有填料管式熔斷器,它的柵狀銅熔體具有引燃柵，熔體具有變截面小孔和“錫橋”，熔管內(nèi)有石英砂填料，因此滅弧能力很強，有“限流”作用。,特點：保護性能好，斷流能力

60、大，但熔體為不可拆式，熔斷后整個熔斷器報廢，不夠經(jīng)濟。,圖5-28為RT0型熔斷器的結(jié)構(gòu)圖。,3．RZ1型自復式熔斷器,RZ1型自復式熔斷器的結(jié)構(gòu)如圖5-29所示。它采用金屬鈉作熔體。,7.4 高低壓保護電器和限流電器,2024/3/18,圖5-28 RT0型低壓熔斷器a）熔體 b）熔管 c）熔斷器 d）操作手柄1—柵狀銅熔體 2—觸刀 3—瓷熔管 4—熔斷器指示 5—端面蓋板6—彈性觸座 7—瓷底座

61、 8—接線端子 9—扣眼 10—絕緣拉手手柄,7.4 高低壓保護電器和限流電器,2024/3/18,,特點：既能切斷短路電流，又能自動恢復供電，縮短了停電時間。,圖5-29 RZ1型自復式熔斷器1—接線端子 2—云母玻璃 3—氧化瓷管4—不銹鋼外殼 5—鈉熔體 6—氬氣 7—接線端子,7.4 高低壓保護電器和限流電器,2024/3/18,熔斷器的選擇與校驗,熔斷器熔體額定電流的選擇,熔體的額定電流不

62、小于線路的計算電流，即,,≥,熔體的額定電流應躲過線路的尖峰電流，即,≥,熔體的額定電流應與被保護線路的允許電流相配合，即,,≤,（1.5～2）INT,對于保護電力線路的熔斷器，其熔體額定電流應滿足：,對于保護電力變壓器的熔斷器：,2024/3/18,熔斷器的選擇與校驗,≥,≥,,對限流式熔斷器（如RN1、RT0等）：,對非限流式熔斷器（如RW4、RM10等）：,≥,≥,,對于保護電壓互感器的RN2型熔斷器，其熔體額定電流一般選用0.5

63、A。,熔斷器的額定電壓應不低于保護線路的額定電壓 ，即,熔斷器的熔管額定電流應不小于它所安裝熔體的額定電流，即,熔斷器斷流能力的校驗：,熔斷器的選擇與校驗,2024/3/18,熔斷器保護靈敏度校驗,,≥4～7,前后熔斷器之間的選擇性配合,熔斷器的保護特性曲線：是指熔斷器熔體的熔斷時間和通過其電流的關系曲線 。,熔斷器的實際熔斷時間與從平均保護特性曲線上查出的時間可能有50%的誤差；熔體截面越大，額定電流

64、越大，時限特性越高。,式中， 為熔斷器保護線路末端的最小短路電流，對中性點不接地系統(tǒng)，取兩相短路電流 ；對中性點直接接地系統(tǒng)，取單相短路電流 。,熔斷器的選擇與校驗,2024/3/18,,＞,＞,,前后熔斷器之間的選擇性配合：應按其保護特性曲線來進行校驗。,熔斷器的選擇與校驗,2024/3/18,2024/3/18,一般而言，只要前一級熔斷器熔體額定電流比后一級熔斷器的熔體額定電流大2～3級，就能保

65、證選擇性動作。,圖5-63 熔斷器保護的選擇性配合a）熔斷器在線路中的選擇性配置 b）熔斷器保護特性曲線進行選擇性校驗,熔斷器的選擇與校驗,2024/3/18,三、限流電抗器,分類：空心式電抗器、鐵心式電抗器和飽和電抗器。,空心電抗器：串接于交流電力系統(tǒng)中，用于限制系統(tǒng)故障時的短路電流。鐵心電抗器：分為串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電抗器，串聯(lián)電抗器用于抑制電容器組的高次諧波電壓及限制電容器組的合閘電流；并聯(lián)電抗器用于補償輸電線路的無功

66、容量，維持輸電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定，降低系統(tǒng)的絕緣水平及操作過電壓。飽和電抗器：并聯(lián)于靜止無功補償裝置中，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的負荷電流和無功功率，調(diào)節(jié)或穩(wěn)定系統(tǒng)的運行電壓。,7.4 高低壓保護電器和限流電器,2024/3/18,7.4 高低壓保護電器和限流電器,2024/3/18,7.4 高低壓保護電器和限流電器,2024/3/18,電抗器的基本參數(shù)：是額定電抗百分數(shù)，它等于在電抗器中流過額定電流時的感抗壓降占其額定電壓的百分數(shù)，即,電抗器

67、的布置方式：三相垂直布置、品字型布置和三相水平布置，如圖5-33所示。,,圖5-33 電抗器的布置方式a）垂直布置 b）品字型布置 c）水平布置,7.4 高低壓保護電器和限流電器,2024/3/18,7.5 互感器,一、概述,互感器在供配電系統(tǒng)中的作用是：,使測量儀表、繼電器等二次設備與主電路隔離；使測量儀表、繼電器等標準化，有利于大批量生產(chǎn)；使測量儀表、繼電器等二次設備的使用范圍擴大。,二、電流互感器,1. 電流互感

68、器的工作原理,,一次繞組：匝數(shù)很少，導線很粗，串聯(lián)在一次回路中；二次繞組：匝數(shù)很多，導線很細，與測量儀表、繼電器等的電流線圈串聯(lián)。,2024/3/18,,電流互感器的一次電流I1與二次電流I2之間的關系為,,式中，Ki為電流互感器的變流比， 　　 　。,7.5 互感器,圖5-37 電流互感器原理接線圖,2024/3/18,根據(jù)磁勢平衡原理可知:,∴,由相量圖可知， 與　不僅在數(shù)值上不相等，而且相位也不相同，即出現(xiàn)了電流