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1、电气设备培训课件,一次系统,二次系统,一次系统:构成电能生产、输送、分配和使用的系统，称为一次系统.,二次系统:对一次系统进行保护、监控、测量、控制的系统，称为二次系统。,电气一次系统的设备称为一次设备，电气二次系统的设备，称为二次设备。,电气设备,一次设备,二次设备,系统,电气一次设备,生产和转换电能的设备,开关电器。用来接通或断开电路。,限流电器,载流导体,补偿设备,仪用互感器,防御过电压设备,绝缘子,接地装置,4.1高低压电器,4.1.1电气设备的额定参数,一、电气设备的额定电压,额定电压就是国家规定的电气设备标准的电压等级，是电气设备设计时所依据的电压值。在这一电压下工作时，电气设备的
2、技术经济性能能够达到最佳状态，保证可靠长期运行。,第一类额定电压是指100伏及以下的额定电压,第二类额定电压是指1001000伏之间的额定电压,额定电压为1000伏以下电气设备称为低压设备，1000伏及以上的电气设备称为高压设备。,第三类额定电压是指1000伏及其以上的电压等级。,一般我们习惯上称,将3千伏35千伏称为中压,110千伏、220千伏称为高压,330千伏、500千伏称为超高压,700千伏、1000千伏称为特高压,220/380伏为低压,我国采用的周围介质额定温度如下：电力变压器和大部分电器(如断路器、隔离开关、互感器等)的额定周围空气温度取为40。敷设在空气中的母线、电缆和绝缘导线
3、等为25。埋设地下的电力电缆的额定泥土温度为25。,二、电气设备的额定电流,电气设备的额定电流是指周围介质在额定环境温度时，其绝缘和载流导体及其连接的长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的最大电流值。,额定容量的规定条件与额定电流相同。变压器额定容量用视在功率(kVA)表示；发电机的原动机只能提供有功功率，所以一般以有功功率(kW)表示；当其额定容量用视在功率表示时，需表明功率因数。电动机也多用有功功率表示。,三、电气设备的额定容量,4.1.2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,带负荷拉刀闸,二、电弧的危
4、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。,三、熄灭交流电弧的方法,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
5、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。,4.1.3高压开关电器,仅用来在正常工作情况下，断开和闭合正常工作电流的开关电器，如高压负荷开关。仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流的开关电器，如高压熔断器。既用来断开和闭合正常工作电流，也用来断开和闭合过负荷电流或短路电流的开关电器，如高压断路器。不要求断开或闭合电流，只用来对被检修的电气设备隔离电压的开关电器，如隔离开关等。,一、高压断路器,（一）高压断路器的用途,高压断路器在电网中起两方面的作用：一是控制作用，即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（开闭正常工作电流）；二是保护作用
6、，即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，将故障设备或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分的正常运行（断开短路电流）。,（二）高压断路器的基本结构,高压断路器的基本结构：主要包括电路通断元件、绝缘支撑元件、操动机构及基座等几部分,1-通断元件；2-绝缘支撑元件；3-操动机构；4-基座,断路器基本结构示意图,（三）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,类型,按结构布置分,支柱式（或称瓷柱式）,罐式,六氟化硫全封闭
7、组合式,按其灭弧方式分,有双压式,单压式,1.六氟化硫断路器,1接线端子；2绝缘筒(内有气缸和触头)；3下接线端子；4操动机构箱；5小车；6断路弹簧,SF6断路器灭弧室结构和工作示意图,1静触头；2绝缘喷嘴；3动触头；4气缸(连同动触头由操动机构传动)；5压气活塞(固定)；6电弧,LN2-10型高压SF6断路器,六氟化硫气体的绝缘性能和灭弧性能比其它灭弧介质明显的优越，六氟化硫断路器的体积小、开断容量大、开断性能优异、电寿命长、检修间隔时间长（一般10年不检修，有的还提出20年不检修）、无噪音公害、无火灾危险。,特点,2.真空断路器,ZN28A-12户内交流高压真空断路器,ZN12B型35kV
8、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，,真空断路器的特点是动作快、操作噪音小、无污染、电气及机械寿命长、体积小、重量轻、能防火、防爆、检修方便。适用于作发电厂、变电站等输配电系统的控制或保护开关，尤其适用于开断重要负荷及频繁操作的场所。,特点,3.油断路器,油断路器分为多油断路器和少油断路器两种,SW6-110少油断路器,多油断路器中油作为灭弧介质，以及作为触头在分闸位置时其间的绝缘，同时油还作为断路器导电部分对地的绝缘。多油断路器耗油及钢材均多，但使用性能可靠，气候适应性较强。,少油断路器中利用少量
9、的变压器油作为灭弧介质以及触头间的绝缘，油不做对地绝缘。少油断路器导电部分对地的绝缘主要靠电瓷、环氧玻璃布和环氧树脂件。少油断路器耗用钢材及油量均少，价格较为低廉，曾在电力系统中广泛使用，目前国内用量仍较大；电压等级一般为220千伏及以下。,特点,压缩空气断路器是一种以压缩空气气体作为灭弧、绝缘和传动介质的断路器（我国一般选用的压力为20大气压）。在19291930年开始用于输配电系统中，曾发展为高压断路器的主要品种之一，额定电压世界水平已达到1200千伏。压缩空气断路器的主要缺点是结构较为复杂，加工精度与装配要求都较高，需要附设空气压缩装置，开断性能远不如六氟化硫断路器，所以目前压缩空气断路
10、器已逐渐不被使用。,4.压缩空气断路器,（四）高压断路器运行维护,1.断路器巡视检查项目,1)断路器的分、合位置指示应正确（与当时实际的运行工况相符）。2)断路器不过热（如示温蜡片不熔化，变色漆不变色）。3）断路器内部无异常声响(漏气声、振动声、放电声)。4）套管、支持绝缘子洁净、无裂痕，无放电声和电晕放电。5)引线的连接部位接触良好无过热，引线驰度适中。6)断路器接地部分完好。7)断路器环境良好。户外断路器栅栏完好，设备附近无杂草和杂物，防雨帽无鸟窝；户内配电装置室的门窗、通风及照明应良好。8)油断路器的油位在正常允许的范围之内，油色透明无碳黑悬浮物，无渗、漏油痕迹，放油阀门关闭紧密。9）六
11、氟化硫断路器每日定时记录SF6气体压力和温度。10）真空断路器灭弧室无异常。,2.断路器的正常维护工作,1)不带电部分应定期清扫。2)配合其他设备的停电机会，进行转动部位检查，清扫瓷瓶（即绝缘子）积存的污垢及处理缺陷。3)按设备使用说明书规定对机构添加润滑油。4)油断路器根据需要补充油或放油。5)检查合闸电源熔丝是否正常，核对容量是否相符。,（五）高压断路器的操作,断路器经检修恢复运行，操作前应检查检修中为保证人身安全所设置的措施(如接地线等)是否全部拆除，防误操作闭锁装置是否正常。长期停运的断路器在重新投入运行前应通过远方控制方式进行23次操作，操作无异常后方能投入运行。操作前应检查控制回路
12、、辅助回路、控制电源及操动机构均正常。操作中应同时监视有关电压、电流、功率等表计的指示及红绿灯的变化，操作把手不应返回太快。,4.1.3.2高压隔离开关,（一）高压隔离开关的结构,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。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。,GN210系列隔离开关,1.动触头 2.拉杆绝缘子 3.拉杆 4.转动轴 5.转动杠杆 6.支持绝缘子 7静触头,（二）高压隔离开关的主要用途,高压隔离开关是将需要检修的电气设备与带电部分相互隔离，保
13、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。此外，隔离开关也用来进行电路的切换操作以及开断通过微小电流的电路。这时电弧较弱，随着隔离开关触头开距的加大，电弧被拉长后自然冷却熄灭。,（三）高压隔离开关运行操作的若干问题1.隔离开关与断路器配合使用时，两者之间必须有机械的或电气的联锁，保证隔离开关必须在断路器切断电流之后才能分闸；并且只有在隔离开关合闸之后，断路器才能合闸。2.操作隔离开关时应注意与断路器的操作顺序送电时：先合母线（
14、电源）侧的隔离开关QS11），再合线路（负荷）侧的隔离开关（QS13），最后合上断路器（QF1）；断电时：操作顺序相反，先分断路器，再分线路（负荷）侧的隔离开关，最后分母线（电源）侧的隔离开关。,3.合隔离开关的操作要领1）迅速果断，但在合闸终了时用力不可太猛，以避免发生冲击。2）当合闸开始时如发生电弧，则应迅速合上隔离开关，禁止再往回拉。3）操作完应检查是否合好（即隔离开关动触头应完全进入固定触头）并检查接触良好。,4.拉隔离开关的操作要领1）拉闸开始时应慢而谨慎，当动触头离开固定触头时应迅速，特别是切允许小电流时，拉闸应迅速果断，以便消弧。2）错拉隔离开关时：在动触头刚离固定触头便发生电弧
15、时应立即合上，可以熄弧；若隔离开关已拉开则不许再合上。,节奏：慢快慢,运行中处于合闸位置的隔离开关，触头处应接触紧密并无发热现象。处于分闸位置的隔离开关，静触头与动触头间的距离应符合安全距离。如果太小，可能发生闪络，使得检修中的装置带电造成事故。,（四）高压隔离开关的巡视检查,1.检查隔离开关本体：如：三相触头在合闸时应同期到位，无错位或不同期到位现象。2.检查触头系统：如：触头应平整光滑，无脏污、锈蚀、变形；动、静触头间应接触良好，无因接触不良而引起过热发红或局部放电现象。3.检查各支持绝缘子：如：绝缘子应清洁、完整无破损、无裂纹、无电晕放电现象及闪络痕迹。4.检查操作机构：如：操作机构各部
16、件应无变形锈蚀和机械损伤，部件之间应连接牢固和无松动、脱落现象。5.检查接地隔离开关：如：接地隔离开关触头接触应良好，接地应牢固可靠，接地体可见部分应好。6.检查底座：如：底座法兰应无裂纹，法兰螺栓紧固应无松动。,4.1.3.3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。,4.1.3.4高压熔断器,1.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
17、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,2.熔断器的结构和工作原理熔断器主要由金属熔体（熔件）、支持熔体的载流部分（触头）和外壳（熔管）等组成。有些熔断器内还装有特殊的灭弧介质，如产气纤维管、石英砂等用来熄灭熔件熔断时形成的电弧。熔断器的工作原理是：熔断器串联接入被保护电路中，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。,RW310户外高压跌落式熔断器,跌落式熔断器在变台区上的应用,3.熔断器的保护特性熔断器的保护特性是流过熔体的
18、电流越大，熔断器的熔断时间越短。熔断器具有结构简单、价格低廉、使用灵活等优点；但其容量小，保护特性不稳定。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。,熔断器安秒特性曲线,INS熔体的额定电流Imin熔体最小熔断电流,4.1.4低压开关电器,在电力系统中，低压电器占很大比例，低压开关广泛使用于1000V以下的交、直流电路中。常用的低压开关有：低压刀开关、接触器、磁力启动器和低压断路器。低压开关的触头不像高压断路器那样密封在灭弧室里，而是敞
19、露在空气中，低压开关的灭弧方法一般是利用在空气中迅速拉长电弧自然灭弧或通过加装灭弧罩来进行灭弧的。,刀开关是一种最简单的低压开关，结构上分为两种，一种带灭弧罩或辅助速断触刀的刀开关，可用于手动接通和分断低压电路的正常工作电流；另一种不带灭弧罩的刀开关与高压隔离开关的作用相同，用于使被检修设备与电源隔离；通常不能用于切断和接通电流。,一、刀开关,开启式开关又名瓷底胶盖闸刀开关,封闭式负荷开关又名铁壳开关,二、接触器1.接触器的用途接触器是用于远距离频繁接通和分断负荷电流的低压开关。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他电力负载如电热器、电照明、电焊机、电容器组等。接触器在电压过低时会自动断开，
20、但不能切断短路电流和过负荷电流，因此必须与熔断器串联，由熔断器切断故障电流。,2.接触器的结构和工作原理接触器主要由电磁线圈、电磁铁、触头、灭弧罩和绝缘支撑架组成。其结构示意如图4-16所示。当线圈通电时，产生电磁力吸引衔铁，使触头闭合；当电磁线圈断电后，衔铁受到自身重量和弹簧力作用而返回，使触头分离。另外当电源电压过低时，电磁力减弱，对衔铁吸引下降，也会使触头分离，因此接触器也同时具有低电压保护。图417为两种型号的交流接触器外型。,CJ20系列交流接触器,（b）CJX1系列交流接触器,电磁式交流接触器的结构,(1)结构：接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧系统及其它部分组成。,触点系统,电
21、磁系统,灭弧系统,CJ10-20型交流接触器的结构示意图及图形符号,三、磁力起动器磁力起动器由三极交流接触器、过负荷保护用的热继电器和控制按钮等组合而成。磁力起动器是专门用来远距离控制电动机起动、停止、正反转的电器。当电压过低保护或过负荷时能自动跳闸，但不能起短路保护作用。实际工程中磁力起动器必须与熔断器串联使用，由熔断器切除短路故障。,（a）JR36系列热继电器,（b）NRE8电子式热继电器,四、低压断路器1.低压断路器的用途低压断路器又称自动空气开关，是低压开关中性能最完善的一种开关。它可以用来接通、分断正常负荷电流，又具有对电路进行自动保护的功能。当电路中发生短路、过负荷、低电压等故障时
22、，低压断路器都能自动切断电路。低压断路器广泛用作低压配电变压器的总开关、大负荷电力线路和大功率电动机的控制开关等。但其结构上着重提高灭弧能力，所以不适用于要求频繁操作的电路。,2.低压断路器的结构分类低压断路器按结构分为框架式（万能式）和塑料外壳式（封闭式）两类。1）框架式低压断路器又称万能式自动开关，为敞开式结构。它所有的部件都敞开安装在一个绝缘或金属框架上，结构复杂、尺寸较大、额定电流和断流能力较大、保护方案和操作方式较多，功能较齐全。4-18所示为DW16系列万能式低压断路器。2）塑料外壳式低压断路器又称装置式自动开关，为封闭式结构。它除操作手柄和板前接线头露出外，其余触头系统、灭弧罩、
23、操作机构及脱扣器等主要部件均装在一个封闭的塑料壳体内，额定电流较小、结构简单、体积小、外观整洁、使用安全。塑料外壳式低压断路器外型见图4-19所示。,DZ47-63系列低压断路器图片,低压断路器图形及文字符号,C65断路器,NM1系列塑料外壳式断路器,DZ20系列塑料外壳式断路器,万能式断路器实物图片(老型号）,模数化微型断路器,塑料外壳式,NA1系列智能型万能式低压断路器,五、低压熔断器低压熔断器的作用和工作原理与高压熔断器相同。不同的是，高压熔断器的熔体通常采用熔点较高，但导电性能较好的铜、银金属材料；而低压熔断器的熔体通常采用导电性能较差，但熔点较低的铅、铅锡合金和锌等金属。大容量的低压
24、熔断器也采用铜作为熔件。图420为一种断流容量较大的低压熔断器。,4.1.5互感器,一、互感器的用途及作用互感器是一种特殊变压器，广泛用于配电装置的交流电工测量和继电保护中。互感器分为两大类：一类为电流互感器也叫仪用变流器，用途是将交流大电流变换为标准的小电流（5安培或1安培），供电给测量仪表和保护装置的电流线圈；另一类是电压互感器也叫仪用变压器，用途是将交流高电压变换为标准的低电压（100伏或100/,二、互感器一、二次绕组与系统的连接方式,电流互感器（TA）一次绕组(N1)串联于被测量电路(L)中，二次绕组(N2)与测量仪表(如电流表A、有功功率表W的电流线圈)和保护装置的继电器电流线圈串
25、联；电压互感器(TV)一次绕组(N1)并联接于被测电路(L)中，二次绕组(N2)与测量仪表(如电压表V、有功功率表W的电压线圈)和保护装置的继电器电压线圈并联。,JSJW-10型,JDJ2-35型,JZW-24,JDZ-15,电压互感器,JSX6-35,JDJ-10,JZW-12型,电流互感器,4.1.6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。,二、母线的种类,母线有软、硬之分。软母线一般采用钢芯铝绞线，用悬式绝缘子将其两端拉紧固定。软母线在拉紧时存在适当的弛度，工作时会产生横向摆动，故软
26、母线的线间距离要大，常用于屋外配电装置。硬母线采用矩形、槽形或管形截面的导体，用支柱绝缘子固定，多数只作横向约束，而沿纵向则可以伸缩，主要承受弯曲和剪切应力。硬母线的相间距离小，广泛用于屋内、外配电装置。母线的材料有铜、铝和钢三种。不同材料制作的母线具有各自不同的特点和适用范围。,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
27、。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，因此仅用于高压小容量电路，如电压互感器、避雷器回路的引接线以及接地网的连接线等。,三、母线的截面,母线的截面形状有圆形、管形、矩形、槽形等,1.圆形截面母线的曲率半径均匀，无电场集中表现，不易产生电晕，但散热面积小，曲率半径不够大，作为硬母线则抗弯性能差，故采用圆形截面的主要是钢芯铝绞线。2.管形截面母线是空芯导体，集肤效应小，曲率半径大，不易电
28、晕，材料导电利用率、散热、抗弯强度和刚度都较圆形截面好。3.矩形截面母线的优点是散热面积大，集肤效应小，安装和连接方便。但矩形截面母线周围的电场很不均匀，易产生电晕，。4.槽形截面母线的电流分布均匀，比矩形母线载流量大。当工作电流很大，每相需要三条以上的矩形母线才能满足要求时，一般采用槽形母线。,四、母线的排列母线的排列应按设计规定，如无设计规定时，应按下述要求排列：1.垂直布置的母线。交流：A、B、C相的排列由上向下；直流：正、负的排列由上向下。2.水平布置的母线。交流：A、B、C相的排列由内向外(面对母线)；直流：正、负的排列由内向外。3.引下线排列。交流：A、B、C相的排列由左向右(面对
29、母线)；直流：正、负的排列由左向右。,五、三相母线的定相与着色 户内母线安装完毕后，均要刷漆。刷漆的目的是为了便于识别相序、防止腐蚀、提高母线表面散热系数。实验结果表明：按规定涂刷相色漆的母线可增加载流量1215。母线应按下列规定刷漆着色：(1)三相交流母线：A相刷黄色，B相刷绿色，C相刷红色，由三相交流母线引出的单相母线，应与引出相的颜色相同。(2)直流母线：正极刷赭色，负极刷蓝色。(3)交流中性线：不接地者刷白色，接地者刷紫色。户外母线为了减小对太阳辐射热的吸收，所以不刷漆。,六、三相母线的排列面对出线或面对配电屏正面：从上到下、从左向右、由远到近为A相、B相、C相及N线。,4.1.7防雷
30、装置,雷雨时，雷云放电经常波及到电力系统，使电力系统电压大幅度升高，称为大气过电压。架空输电线路上的大气过电压有两种：一种是雷直接击于输电线路引起的，称为直击雷过电压；另一种是雷击线路附近地面，由于电磁感应所引起的，称为感应雷击过电压。发电厂、变电站的雷害事故可来自两方面：一是雷直接击于导线或电气设备引起直击雷过电压；二是雷击输电线路后，沿线路传入发电厂、变电站的雷电波引起入侵雷过电压。,一、避雷针和避雷线 为了防止电气设备和架空输电线路遭受直接雷击，通常采用避雷针和避雷线。避雷针（线）装在被保护设备（输电线路）的上方并且与大地做良好连接，这样可以将雷电吸引到避雷针（线）本身，将雷电流引入大地，从而保护了设备（线路）免遭雷击。避雷针一般用于保护发电厂和变电站的导线及电气设备，避雷线主要用于保护架空输电线路，也可用于保护发电厂和变电站。图423(a)所示为架空线路及避雷线，图423(b)为单根避雷针的保护范围示意。,二、避雷器 避雷器的作用是用来限制作用于设备上的过电压，以保护电气设备。避雷器的类型主要有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和金属氧化物避雷器等几种。避雷器与被保护设备并联安装在被保护设备附近，当过电压超过一定值时，避雷器先放电，从而限制了被保护设备的过电压值。,
