4发电厂和变电所的一次系统.ppt

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1、第3章 发电厂和变电所的一次系统电气主接线高压电器低压电器互感器保护接地,第1节 电气主接线概述主接线的基本形式单母线接线双母线接线无母线接线各类发电厂和变电所主接线的特点,一、概述电气主接线：又称为一次接线，是由各种开关电器、变压器、互感器、线路、电抗器、母线等按一定顺序连接而成的接受、变换和分配电能的总电路。电气主接线图：将电路中的各种电气设备按行业标准规定的图形符号和文字符号绘制而成的电气连接图。（单线图、三线图）电气主接线的组成 电源线、引出线、母线电气主接线的要求：可靠性；灵活性；简单明了、运行方便；经济性；扩建性,二、主接线的基本形式（一）单母线接线 只有一组母线的接线称为单母线接

2、线。1.典型单母线接线,特点：电源和供电线路都连接在同一条母线上。倒闸操作（检修QF）：断开QF断开QSL断开QSW优点：简单、清晰、采用设备少、投资少、操作方便、易于扩建。缺点：检修QSW时或明显故障时，整个母线停电；检修QF时，整个出线停电。,2.单母线分段接线 把单母线分成两段，并在两段之间装设能够分段运行的开关电器，称为单母线分段接线。运行方式：分段运行：正常情况下分段开关是打开的。并列运行：正常情况下分段开关是闭合的。,优点：任一母线故障不会全部停电，两端母线可分别进行检修。缺点：可靠性较差（为什么？）。应用范围：中小型发电厂以及出线数目较少的35110kV级的变电所。,3.单母线带

3、旁路母线接线,为解决单母线分段接线出线断路器检修时的停电问题，可采用单母线加旁路母线接线。,优点：供电可靠性高，检修出线断路器时，不需停电。,缺点：需增加较多设备，操作复杂。,应用范围：110kV及以上高压配电装置中。,（二）双母线接线 工作母线、备用母线、母联断路器。1.双母线接线的工作状态（1）只有一组母线工作，分为工作母线和备用母线，同单母线分段相比，停电范围扩大，但是持续性增强；（2）两组母线同时工作，互为,备用，相当于单母线分段。与单母线分段相比，停电范围相同，供电持续性增强。,2.两组母线的优点轮流检修母线不致停电；检修母线QS时，只断开该回路；工作母线故障，可将所有回路转移到备用

4、母线，从而恢复供电；检修任意回路断路器，不使该回路长期停电；当个别回路要单独实验时，可将该回路单独接在备用母线。,3.检修工作母线 当检修工作母线时，要将所有的电源和线路换接到备用母线上。倒闸操作：闭合QFC两侧QS及QFC备用母线充电（若备用母线故障，QFC跳闸）闭合与备用母线相连的QS断开与工作母线相连QS断开QFC断开QFC两侧QS4.检修出线QF 闭合QFC检验W2断开QFC断开QF2断开QS1、QS3拆下QF2用跨条代替QF2闭合QS2、QS3闭合QFC,5.双母线接线的缺点接线复杂，容易出现误操作；当工作母线故障时及检修出线QF时，仍要短时停电；母线隔离开关数目较单母线大为增加，从

5、而增大占地面积，增加投资。6.双母线接线的改进措施为防止工作母线故障时全部停电，可以采用双母线同时带电运行（按单母线分段）的方式；采用双母线分段接线运行方式；为避免在检修线路断路器时造成短时停电，可以采用双母线带旁路接线。改进后仍存在当一组母线故障或检修时将使一半的回路供电中断的缺点。此外，倒闸操作易出现误操作。,双母线1,7.双母线接线的变形双母线双断路器接线方式,特点：双母线同时运行，每回路装有两台断路器。优点：任一组母线或断路器出现故障或进行检修都不会停电，隔离开关不作为操作电器使用。缺点：断路器数量多，成本高，占地面积大。,3/2（一倍半）接线方式 在两组母线间，装有三个断路器，但可以

6、引出两个回路。优点：具有很高的可靠性和灵活性任一母线甚至两母线故障、检修均不会造成停电；检修任一断路器不会造成停电；隔离开关不作为操作电器。缺点：需要断路器数目较多，继电保护较复杂，电源线和出线数量最好相等。,应用范围：我国330750kV的超高压变电所。,（三）无母线接线1.桥形接线 当电路内只有两台变压器和两条输电线时，可采用桥形接线，分为内桥接线和外桥接线。,a）内桥 b）外桥,内桥接线：桥断路器在线路断路器之内。内桥适用于电源进线线路较长而变压器又不需要经常切换的场所。外桥接线：桥断路器在线路断路器之外。外桥适用于电源进线线路较短而变压器需要经常切换的场所。应用范围：35110kV配电

7、装置,2.多角形接线 多角形接线是将电路连接闭合成环形，并按回路用断路器分隔，断路器数等于回路数。优点：运行可靠、灵活性高、较经济,检修任一断路器不需要切除线路或变压器；隔离开关不作为操作电器使用；任何单元退出、投入都很方便，不会影响其他单元的工作。,缺点：检修任意断路器都要开环运行，影响可靠性，不适用于回路数较多的情况，以三、四角居多；开环、闭环两种情况下潮流变化差别较大，使设备选择困难、继电保护整定困难；扩建不太方便。,应用范围：能够发展为一倍半接线或双母线接线，可作为超高压、大容量的枢纽变电所的初期接线方式。,3.单元及扩大单元接线 几个元件直接串联连接，其间无任何横的联系，这样不仅减少

8、了电器的数目，简化了配电装置的结构，降低造价，同时也减小了故障率。,发电机变压器单元接线 发电机和变压器成为一个单元组，电能经升压后，送入电网，变压器与发电机的容量相等。缺点：元件之一损坏和检修时，整个单元将被迫停止工作。应用范围：没有或者很少发电机电压负荷的大型发电厂。,a）发电机双绕组变压器单元接线b）发电机三绕组变压器单元接线,扩大单元接线 为减少变压器的台数和高压侧断路器的数目，以及节省配电装置的占地面积，可将两台发电机和一台变压器组成扩大单元接线。,缺点：运行灵活性较差。检修主变压器时，将使两台机组停止运转；当一台机组运转时，变压器处于轻负荷状态，效率低，损耗大。应用范围：用于水力发

9、电厂，以减少土石方的开挖量。,三、各类发电厂和变电所主接线的特点（一）火力发电厂1.地方性火力发电厂 地方性火力发电厂位于负荷中心，大部分电能用10kV配电线路送给用户，剩余电能升到110kV后送入电网，如热电厂。特点：发电机电压负荷比例较大，出线较多，故采用有母线或母线分段接线；分段母线间及出线均安装限流电抗器限制短路电流，以选用轻型断路器；高压侧可采用双母线、双母线带旁路、单母线分段、多角形或桥形接线。,2.区域性火力发电厂或核电厂 其生产电能主要依靠升压后送入电网，发电机电压负荷很少，地位很重要。高压侧均采用双母线接线或一倍半断路器接线，若回路较少可采用多角形接线；发电机电压侧负荷很少，

10、一般采用单元接线或扩大单元接线。（二）水力发电厂发电机电压侧多采用单元接线或扩大单元接线，有少量地区负荷，也可采用单母线或单母线分段接线；一般不考虑扩建，但要求配电装置布置紧凑；在高压侧，当出线数目不多时，采用多角形接线等无母线接线，若出线数目较多，可采用单母线分段、双母线或者3/2接线。,区域火力发电厂,大型水火力发电厂,（三）降压变电所1.区域变电所电压等级：一次为750、500、330、220kV，二次为220、110、35kV；高压侧根据出线多少或重要程度采用双母线、多角形或一倍半断路器接线，重要枢纽变电所多采用一倍半断路器接线或双母线四分段等方式；低压侧多采用双母线带旁路、单母线分段

11、以及无母线接线等接线方式。2.地方变电所电压等级：一次为110、35、10kV，二次为10KV及以下；高压侧当线路较少时可采用桥形、多角形等简化接线方式；当线路较多时，可采用双母线接线或者单母线分段；低压侧一般采用单母线分段或双母线等接线形式。,区域性变电所,某工厂35kV总降压变电所的主接线图,四、变电所主接线设计原则与实例,1.总降压变电所主接线设计原则,一次侧无母线、二次侧采用单母线接线：适用于只有一回电源进线和一台变压器的总降压变电所，该接线可靠性不高，只能用于三类负荷。,一次侧采用内桥或外桥接线、二次侧采用单母线分段接线：适用于具有两回电源进线和两台变压器的总降压变电所，可用于一、二

12、类负荷。,一、二次侧均采用单母线分段接线：适用于具有两回及以上电源进线或一、二次侧进出线较多的总降压变电所，可用于一、二类负荷。,一、二次侧均采用双母线接线：适用于负荷容量大，进、出线回路多的发电厂或区域变电所。,2.车间和小型工厂变电所主接线的选择原则,采用线路变压器单元接线：适用于只有一台配电变压器的车间变电所，但供电可靠性不高，只能用于小容量的三类负荷。高压侧无母线、低压侧采用单母线分段接线：适用于装有两台配电变压器的变电所,供电可靠性较高，可供一、二类负荷或用电量较大的车间变电所。,高压侧采用单母线接线、低压侧采用单母线分段接线：适用于装有两台及其以上配电变压器或具有多回高压出线的变电

13、所。供电可靠性较高，可供二、三类负荷，当与其他变电所之间有高压或低压联络线时，可供一、二类负荷。,高、低压侧均采用单母线分段接线：适用于装有两台配电变压器的变电所。供电可靠性相当高，可供一、二类负荷。,某丝绸炼染厂10/0.4kV变电所的主接线图。其高压侧为单母线接线、低压侧为单母线分段接线，同时与附近其他变电所之间架设高压联络线。,第2节 一次设备概述电气设备概述高压开关电器概述开关电器的灭弧原理,2.1 电气设备概述,一次系统（一次回路）：,二次系统（二次回路）：,担负电能的输送和分配任务的系统。,对一次系统进行监视、控制、测量和保护作用的系统。,一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。,

14、二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。,一次设备按其功能可分为以下几类：,变换设备：如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。保护设备：如熔断器、避雷器、电抗器等。无功补偿设备：如电力电容器、静止补偿器等。成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。,2.2 高压开关电器概述1.开关电器的任务在正常工作条件下，可靠的接通或断开电路；在改变运行方式时，灵活的进行切换操作；在系统发生故障时，迅速切除故障部分以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。,2.开关电器的分类断开和闭合正常工作电流，如闸刀开关、负荷开关；断开负荷电流

15、或短路电流，如熔断器；既可断开或闭合工作电流，也可断开或闭合故障电流，如断路器；不要求断开或闭合电流，只用来检修时隔离电源，如隔离开关。开关电器是电力系统中的重要设备之一，其中断路器的性能最完善，结构最复杂。,2.3 开关电器的灭弧原理,电弧：电气设备运行过程中出现的一种强烈的电游离现象。,条件：电压不低于10V，电流不小于80mA。,特点：光亮很强，温度很高。,对电气设备的影响电弧延长了电路开断时间；电弧的高温可能损坏开关触头、烧毁电气设备及导线电缆，还有可能引起电路弧光短路，造成火灾爆炸；强烈弧光可能损伤人的视力。,1.电弧的产生过程游离和去游离（1）游离 电弧的产生和维持是触头间的中性质

16、点（分子和原子）被游离的结果。产生电弧的游离方式有以下四种：高电场发射热电子发射碰撞游离热游离 综上所述，电弧是由于高电场发射和碰撞游离所产生，在热电子发射和热游离作用下，得以维持，这便是电弧产生的主要过程。,（2）去游离 去游离便是带电质点减少的过程。去游离方式主要有以下两种：复合：异性带电质点的电荷彼此中和的现象。扩散：带电质点从电弧内部逸出而进入到周围介质中的现象。浓度扩散温度扩散 游离和去游离贯穿于电弧的产生、熄灭的整个过程。在电弧形成时，游离大于去游离；在电弧熄灭时，去游离大于游离。,（3）影响游离和去游离的因素使电弧冷却可以减弱热游离，减少新带电质点的形成；去游离的效果在很大程度上

17、决定于介质的特点；介质的热传导能力、介质强度、热游离温度和热容量越大，去游离过程越激烈，如采用氢气、水蒸汽、二氧化碳、六氟化硫、压缩空气和真空等介质。触头的材料对于去游离也有一定的影响。可采用熔点高、热导率和热容量大的耐高温金属，减少热电子发射和电弧中的金属蒸汽。,2.交流电弧的特性（1）电弧的伏安特性直流电弧的伏安特性,电弧可以看成是一个非线性电阻。交流电弧的伏安特性,UR：燃弧电压UX：熄弧电压,（2）交流电弧的重燃与熄灭过零值自然熄灭特性 只要在电流经过零值后不使之重燃，电弧就能最终熄灭。交流电弧要比直流电弧更加容易熄灭。两个过程电压恢复过程（游离）介质强度恢复过程（去游离）电弧熄灭的条

18、件 若介质强度的恢复过程（去游离）大于电压恢复过程（游离），电弧将熄灭；若介质强度恢复过程小于电压恢复过程，电弧将重燃。（3）近阴极效应,3.开关电器中常用的灭弧方法速拉灭弧法冷却灭弧法吹弧灭弧法,长弧切短灭弧法；粗弧分细灭弧法；狭缝灭弧法；采用多断口灭弧：,长弧切短灭弧原理,狭缝灭弧原理,采用新型介质灭弧：SF6、真空、油、压缩空气；采用并联电阻：限制触头上的恢复电压幅值和电压恢复速度（几十至几百欧）；切断小电感电流或者电容电流时，消除危险过电压（几百至几千欧）；使沿着触头断口之间的电压均匀分布（几万至几十万欧）。,第3节 高低压开关电器高压断路器高压隔离开关高压负荷开关低压刀开关低压断路器

19、,3.1 高压断路器（开关、QF，）3.1.1 高压断路器的用途 不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。3.1.2 高压断路器的基本要求具有足够的开断能力；尽可能短的动作时间和运行可靠性；结构简单，便于操作和维修；有足够的动稳定性和热稳定性；具有防火防爆性；尺寸、质量小，价格低。,3.1.3 高压断路器的类型,SN10-10 LW36-126 ZN28A-12 ZW32-12 KW5,按照断路器采用灭弧介质的不同，断路器可分为油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、空气断路器等。,1.油断路器,多油断路器：油不仅是灭弧介质还是绝缘介质少油断

20、路器：油只作灭弧介质，不作绝缘介质,DW10-10柱上多油断路器,SN10-10型少油断路器,少油断路器广泛应用在635kV配电装置中。,SN10-10型高压少油断路器的一相油箱内部结构,SN10-10型少油断路器灭弧原理示意图,组成：框架、传动机构、油箱,导电回路：上接线端子静触头导电杆（动触头）中间滚动触头下接线端子,2.六氟化硫（SF6）断路器,双压式：有两个气压系统，分别作为绝缘和灭弧单压式：有一个气压系统，作为绝缘,SF6断路器的灭弧室结构,优点：断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、检修周期长、没有燃烧爆炸危险等。缺点：要求加工精度高，密封性能好，价格较昂贵。应用：主要用于需要频繁

21、操作及有易燃易爆危险的场所，广泛应用于封闭组合电器。,落地罐式SF6断路器,LW8-40.5型SF6断路器,3.真空断路器,真空断路器的灭弧室结构1静触头 2动触头 3屏蔽罩 4波纹管 5导电杆 6外壳,优点：体积小、重量轻、动作快、寿命长、操作噪声小、安全可靠、便于维护。缺点：价格较贵应用：主要使用于需频繁操作和安全要求较高的335kV配电网中。,ZN28A-12型真空断路器,ZW32-12型户外高压真空断路,VD4型真空断路器,ZW10-12型真空断路器,ZN12型真空断路器,3.1.4 断路器的操动机构,操作机构是指用以进行断路器合闸、保持合闸位置和跳闸的设备，每种操作机构均包括合闸机构

22、、跳闸机构和维持机构三部分。,手动式（CS型）能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作电源为交流。直流电磁式（CD型）能手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，零件数量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操作电源，且合闸功率大。弹簧储能式（CT型）能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，但可用交流操作电源，还可实现一次重合闸。,3.1.5 高压断路器的基本参数,额定电压UN：指断路器长期正常工作所能承受的电压，一般为线路额定电压的1.11.15倍。,额定电流IN：指断路器允许长期通过的最大工作电流。,额定开断电流IN.oc：指断路器在额定

23、电压下能够正常开断的最大短路电流，它表征断路器的开断能力。,额定开断容量SN.oc：指断路器额定电压和额定开断电流的乘积，即,热稳定电流 Its：表征断路器承受短路电流热效应的能力。,动稳定电流 imax：表征断路器承受短路电流力效应的能力，又称为极限通过电流。,分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到三相电弧完全熄灭为止的一段时间。,合闸时间：指断路器从接到合闸命令起，到三相触头刚接触为止的一段时间。,固有分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到主触头刚分离的一段时间；燃弧时间：指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段时间。,3.2 高压隔离开关（QS，）,高压隔离开关俗称刀闸，无专门灭弧装置，不

24、能带负荷操作。一般安装在断路器可能出现电源的一侧或两侧。,1.隔离开关的用途,隔离电压：隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。倒闸操作：先通后断，等电位操作。分、合小电流：可以接通或断开电流较小的回路（如电压互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路）。,2.高压隔离开关的类型,按安装地点分：户内式和户外式；按绝缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式；按刀闸的运行方式分：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式；按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀闸。,户内式隔离开关,3.隔离开关的外形

25、与结构,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,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,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,4.隔离开关的操作机构,手动杠杆操作机构；手动蜗轮操作机构；电动操作机构；气动操作机构。,3.3 高压负荷开关（QL，）,结构特点：有简单的灭弧装置。,功能：可以接通或

26、断开正常的负荷电流，但不能切断短路电流；多与高压熔断器配合使用；隔离电源，保证检修安全。,负荷开关的分类：,按安装地点分：户内式和户外式；按结构不同分：油负荷开关、真空负荷开关、SF6负荷开关、产气式负荷开关、压气式负荷开关；按操作方式分：手动操作和电动操作。,负荷开关的型号：,FN3-10型高压负荷开关,FN3-10型高压负荷开关工作示意图,ZFN-10型高压真空负荷开关,ZFN-10R型高压真空负荷开关熔断器组合电器,下图分别为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。,3.4 低压开关,1低压刀开关（QK）低压刀开关是一种最简单的低压

27、开关电器，只能手动，用于接通、断开低压电路中较小的正常工作电流。,按极数分：有单极、双极和三极三种；按用途分：有单投和双投两种；,按操作方式分：直接手柄操作和连杆操作两种；按灭弧结构分，有不带灭弧罩（用于无负荷情况下，可当作隔离开关使用）和带灭弧罩（通断一定的负荷电流）两种。,低压刀开关的分类,低压刀开关的型号,HD13型刀开关1上接线端子 2钢栅片灭弧罩 3闸刀 4底座 5下接线端子 6主轴 7静触头 8连杆 9操作手柄,2低压刀熔开关（QKF）,HR系列刀熔开关是将HD型刀开关的闸刀换以具有刀形触头的RT型熔断器的熔管，具有刀开关和熔断器双重功能。,刀熔开关的型号:,HR3型刀熔开关,3低

28、压负荷开关（QL）,由低压刀开关与低压熔断器串联组合而成，具有带灭弧罩的刀开关和熔断器的双重功能，既可以带负荷操作，又能进行短路保护。,常用的低压负荷开关有HH和HK两种系列:,HH系列：为封闭式负荷开关，将刀开关与熔断器串联，安装在铁壳内构成，俗称铁壳开关；HK系列：为开启式负荷开关，外装瓷质胶盖，俗称胶壳开关。,HH系列铁壳开关,HK系列胶壳开关,3.5 低压断路器（QF）,俗称低压自动开关、空气开关。它既能带负荷通断电路，又能在线路发生短路、过负荷、低电压、失电压等故障时自动跳闸。,低压断路器的动作原理图1主触头 2跳钩 3锁扣 4分励脱扣器5失压脱扣器 6过流脱扣器 7热脱扣器8加热电

29、阻 9、10脱扣按钮,1低压断路器的工作原理,低压断路器的动作原理如右图表示。,2低压断路器的分类,按电源种类分：有交流和直流两种；按结构型式分：有装置式和万能式两大类；按其灭弧介质分：有空气断路器和真空断路器等；按操作方式分：有手动操作、电磁铁操作和电动机储能操作；按保护性能分：有非选择型断路器、选择型断路器和智能型断路器；按用途分：有配电用断路器、电动机保护用断路器、照明用断路器和漏电保护断路器。,低压断路器的型号：,又称塑料外壳式自动开关，其全部机构和导电部分均装设在一个塑料外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，供手动操作之用，如图所示。,DZ系列装置式低压断路器的特点：采用钢灭弧栅，脱扣器

30、的脱扣速度快，整个断路时间不超过一个周期（0.02s），且断流能力也较大。,装置式低压断路器,NM1系列装置式低压断路器,MEC系列,BM1系列,WHM10系列,DZ20系列,又称框架式自动开关。它无外壳，其全部机构和导电部分敞开地装设在塑料的或金属的框架上。由于它的保护方案和操作方式较多，装设地点也很灵活，故称“万能式”或“框架式”。,合闸操作方式较多，可手柄操作、杠杆操作、电磁铁操作和电动机操作；采用钢灭弧栅，灭弧断流能力较强，但由于操作机构的影响，动作稍慢，断路时间在一个周期（0.02s）以上。,DW系列万能式低压断路器的特点：,万能式低压断路器,DW15型低压断路器1操作手柄 2自由脱

31、扣机构 3失压脱扣器 4过流脱扣器电流调节螺母 5过流脱扣器 6辅助触点（联锁触点）7钢栅片灭弧罩,3低压断路器的主要技术参数,低压断路器的额定电流IN1；过流脱扣器的额定电流 IN2；热脱扣器的额定电流 IN3。,额定电流：,三者关系是：IN1 IN2 IN3 I30,分断能力：指断路器在指定的使用和工作条件下，能在规定的电压下接通和分断的最大电流值，又称为极限分断电流或极限分断能力，通常用kA表示。,3低压断路器的保护特性,低压断路器主要用于配电线路和电气设备的过电流、过负荷、低电压、失电压和短路保护。,（1）过电流保护特性 t=f(I),低压断路器的保护特性a）两段式保护特性 b）三段式

32、保护特性,两段式保护,瞬时保护：短路保护长延时保护：反时限特性，过负荷保护,（2）欠电压保护特性：当低压断路器主电路电压高于0.75UN时，应能可靠工作而不动作；当该电压小于0.4UN时，应能可靠动作跳闸。欠电压脱扣器分为延时式和瞬时式两种。,三段式保护,瞬时保护：短路保护短延时保护：短路或者过负荷保护长延时保护：过负荷保护,第4节 高低压保护电器和限流电器高压熔断器低压熔断器避雷器限流电抗器,4.1 高压熔断器（FU,）,作用：当被保护线路流过短路电流或者过负荷电流时，熔体会自行熔断，切断电路，以达到保护目的。,特点：优点：结构简单、维护方便、体积小、成本低，广泛适用于35kV及以下电网。缺

33、点：供电可靠性差。,RN1、RW4、RW10-10(F)、RW10-10(G),1.户内式熔断器,RN1：用来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RN2：用来保护电压互感器，熔体为单根，额定 电流较小（0.5A）,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,特点：灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路电流达到冲击值以前完全熄灭电弧，属于“限流”式熔断器。,2.户外式熔断器（跌落式熔断器，FD、FDL）,功能：既可作35kV以下线路和设备的短路保护，还可用高压绝缘钩棒拉合熔管，以接通或开断空载设备和小负荷电流。,

34、RW4：一般跌落式熔断器，只能无负荷下操作，或通断小容量空载变压器和空载线路。RW10：负荷型跌落式熔断器，具有简单灭弧装 置和弧触头，可以带负荷操作。,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。,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,4.2 低压熔断器（FU）,低压熔断器有瓷插式（RC型）、螺旋式（RL型）、无填料密闭管式（RM型）、有填料密闭管式（RT型）等。,瓷插式熔断器,螺旋式熔断器,低压熔断器的型号,1

35、RM10型密闭管式熔断器,RM10型低压熔断器1铜帽 2管夹 3纤维熔管 4触刀 5变截面锌熔片,特点：结构简单、更换熔体方便、运行安全可靠，但灭弧能力较差，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。,2RT0型有填料管式熔断器,RT0型低压熔断器a）熔体 b）熔管 c）熔断器 d）操作手柄1栅状铜熔体 2触刀 3瓷熔管 4熔断器指示 5端面盖板6弹性触座 7瓷底座 8接线端子 9扣眼 10绝缘拉手手柄,特点：保护性能好，断流能力大，具有“限流”作用，但熔体为不可拆式，熔断后整个熔断器报废，不够经济。,3RZ1型自复式熔断器,RZ1型自复式熔断器1接线端子 2云母玻璃 3氧

36、化瓷管4不锈钢外壳 5钠熔体 6氩气 7接线端子,RZ1型自复式熔断器的结构如右所示。它采用金属钠作熔体。,特点：既能切断短路电流，又能自动恢复供电，缩短了停电时间。,4.3 避雷器（FV，）,作用：限制雷电过电压，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。安装位置：避雷器应与被保护物并联，装在被保护物的电源侧。,避雷器保护原理图,主要型式：保护间隙、管式避雷器、阀式避雷器、金属氧化物避雷器,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。一般与自动重合闸装置配合使用。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）

37、,由外部间隙s1、内部间隙s2和产气管组成。管型避雷器熄灭电弧的能力很强，但有上限和下限。,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 s1内部间隙 s2外部间隙,角型避雷器,3.阀型避雷器,阀型避雷器由火花间隙和阀片组成。,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。,阀型避雷器的结构原理图,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。,4.4 限流电抗器

38、（L，）作用：限制短路电流大小，以便于选择轻型断路器；维持母线电压水平，保证供电质量。组成：由三个空心线圈组成采用空心结构的优点：1）无铁心，不易饱和，伏安特性从额定电流到短路电流一直保持线性变化；2）无铁心，绕组电阻小，有功损耗小。安装位置：母线分段处、电缆馈线分类：限流电抗器分为普通电抗器和分裂电抗器两种，在35kV及以下供配电系统中，主要采用普通电抗器。,电抗器的基本参数：额定电抗百分数，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，如图所示。,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

39、A、C相重叠在一起。,电抗器的布置方式a）垂直布置 b）品字型布置 c）水平布置,第5节 互感器,互感器在供配电系统中的作用：使测量仪表、继电器等二次设备与主电路隔离；使测量仪表、继电器等标准化，有利于大批量生产；使测量仪表、继电器等二次设备的使用范围扩大。,5.1 概述,互感器,电流互感器（CT、TA，仪用变流器）电压互感器（PT、TV，仪用变压器）,1.电流互感器的工作原理,一次绕组：匝数很少，导线很粗，串联在一次回路中；二次绕组：匝数很多，导线很细，与测量仪表、继电器等的电流线圈串联。,5.2 电流互感器,工作时，其二次回路接近短路状态，二次侧的额定电流为5A或1A。,电流互感器的一次电

40、流I1与二次电流I2之间的关系为：,式中，Ki为电流互感器的变流比，Ki=IN1/IN2。,2.电流互感器的误差,电流互感器的等效电路和相量图a）等效电路 b）相量图,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。,电流误差 fi（又称比值差）：是二次电流乘以额定变流比Ki与一次电流数值差的百分数，即,相位误差 i（又称角差）：是 与的相角差，并规定若 超前于，i为正值，反之为负值。,由于很小，所以：,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,电流互感器的准

41、确级别 电流互感器根据误差不同分为多个准确级别，它是按照最大允许误差表示的。0.2级电流互感器用于实验室的精密测量或作为标准电流互感器；0.51级电流互感器用于一般的发电厂和变电所的测量仪表，其中电能表必须用0.5级的电流互感器；3级的电流互感器用于一般的测量和某些继电保护；5P、10P为继电保护专用。,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

42、差相对减小。,3.电流互感器的类型和型号,按一次电压分：有高压和低压两大类；按一次线圈匝数分：有单匝式和多匝式；按安装地点分：有户内式和户外式；按用途分：有测量用和保护用两大类；按准确度等级分：有0.2、0.5、1、3、5P、10P等级；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）；按安装型式分：有穿墙式、母线式、套管式、支持式等。,保护线圈和测量线圈的区别 高压电流互感器多制成不同准确等级的两个铁心和两个二次绕组，分别接仪表和继电器，以满足测量和保护的不同要求。测量用电流互感器的准确度要求较高，且铁心在一次电路短路时应易于饱和，以限制二次电流的增长倍数，使一次电路短路时，二次电路受到的冲

43、击较小。继电保护用的电流互感器的铁心在一次电路短路时，不应饱和，使二次侧电流与一次侧电流成比例增长，以适应保护灵敏度的要求。,电流互感器的型号,LMZJ1-0.5 LQJ-10,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,LQJ-10型电流互感器：其外形结构如图所示，有两个铁心和两个二次线圈，0.5级用于测量，3级用于继电保护。,LMZJ1-0.5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,LMZJ1-0.5型电流互感器：其外形结构如图所示，属于单匝式电流互感器，互感器铁心为环形（5800A）或矩形卷铁心（10003

44、000A）。,LCW1-35型 电流互感器,LLB-110型 SF6电流互感器,LLB-110型电流互感器：其外形结构如图所示，为倒挂式结构，互感器的底座、瓷套与顶部躯壳内部充以SF6气体作为绝缘介质。LAB1-35（原LCW1-35）型电流互感器：其外形结构如图所示。,4.电流互感器的极性和接线方式,电流互感器的极性 我国互感器和变压器的绕组端子均采用“减极性”标号法。,所谓“减极性”标号法，就是互感器按照右图接线，一次绕组接电压U1，二次绕组感应出电压U2，这时将一对同名端短接，则在另一对同名端测得电压为|U1-U2|。,电流互感器的接线方式,一相式接线：通常在B相上安装一个TA，测量一相

45、电流；用于三相平衡系统，供测量电流或过负荷保护的场合。,两相两继电器接线（不完全星形接线、两相V形接线）：能够测量三相电流，公共线上的电流为，用于中性点不接地系统，测量三相电流、电能以及做过流保护用。,两相一继电器接线（两相电流差接线）：在正常及三相短路时，流过公共线的电流为A、C相电流的向量差，为二次电流的 倍，常用于中性点不接地的三相三线制系统中。,三相三继电器接线（三相完全星形接线）：广泛用在一般不平衡的三相四线制系统中，也可用在三相不平衡的三相三线制系统中，作三相电流、电能测量及过流保护之用。,5.电流互感器的使用注意事项,电流互感器在工作时二次侧绝对不允许开路（不得串接开关和熔断器）

46、；电流互感器的二次侧必须有一端接地。,6.电流互感器的10%误差曲线,用于继电保护回路的电流互感器，应按10%误差曲线进行校验。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。,电流互感器的10%误差曲线,5.3 电压互感器,1.电压互感器的工作原理一次绕组匝数很多，二次绕组匝数很少，相当于降压变压器；工作时，一次绕组并联在一次电路中，二次绕组并联仪表、继电器的线圈；电压互感器工作时，二次侧相当于开路；二次侧额定电压一般为100V。,式中，Ku为电压互感器的变压比，。,2.电压互感器的误差,与不仅在数值上不相等，而且相位差也不是180

47、，即出现了电压误差和相位误差。,电压误差 fu（又称比值差）：是二次电压乘以额定变压比Ku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。电压误差对测量仪表的指示及继电器的输入值都将带来直接的影响；角差只是对功率型的测量仪表和继电器带来误差。,电压互感器的准确级 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，负荷功率因数为规定值时，电压误差的最大值。准确级按照比值差的百分数表示，有0.1、0.2、0.5、1、3、3P、6P。0.2级电压互感器：主要用于精密的实验室测量；0.5级、1级电压互感器：主要用于发电厂、变电所配电

48、盘上的仪表以及继电保护装置中，对于计算电能用的电能表应当采用0.5级的电压互感器。,电压互感器的误差与下列因素有关互感器励磁电流有关：励磁电流增大时，误差增大。与互感器绕组阻抗及漏抗有关：阻抗和漏抗加大时，误差也加大。与互感器二次负荷阻抗大小有关：二次负荷阻抗加大时，误差加大。与二次负荷功率因数有关：功率因数减小时，角误差将明显增大。电压互感器的额定输出容量 在额定二次电压U2N和额定负荷下，供给二次回路的视在功率值。只要电压互感器的实际二次负荷S2不超过额定值S2N，电压互感器的误差就不会超限。,3.电压互感器的类型和型号按相数分：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

49、度等级分，有0.2、0.5、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、干式（含环氧树脂浇注式）和充气式。,电压互感器的型号,JDZJ-10,下图分别为JDJ-10和JDJ2-35型电压互感器的外形结构。,JDJ-10型电压互感器,JDJ2-35型电压互感器,JDJ型单相双绕组油浸式电压互感器：,JDZJ-10型电压互感器1一次接线端子 2高压绝缘套管 3一、二次绕组 4铁心 5二次接线端子,JDZJ-10型单相三绕组环氧树脂浇注绝缘缘电压互感器：采用Y0/Y0/（开口三角形）接线，额定电压为,4.电压互感器的极性和接线方式电压互感器的极性减极性原则 过去规

50、定单相PT的一、二次绕组端子分别标以A、X和a、x，三相绕组标以A、X、B、Y、C、Z和a、x、b、y、c、z。现在单相PT的一、二次侧分别标以A、N和a、n，三相绕组分别标以A、B、C、N和a、b、c、n，其中N点和n点为中性点。如果一次电压的方向由A指向N，那么二次电压方向由a指向n。,电压互感器的接线方式单相式接线 用来测量电网的线电压（小电流接地系统）或者相对地电压（大电流接地系统）。,V/V形接线 用两个电压互感器组成，用来测量电网的线电压不能用来测量相电压，主要用于小电流接地系统。,Y0/Y0接线 由3个单相电压互感器组成，用来测量电网线电压，并可供电给接相电压的绝缘监视仪表。,Y