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1、1,项目五 电气一次设备,第一节 开关电器中的电弧第二节 高压断路器 第三节 高压隔离开关第四节 互感器第五节 高压开关柜,2,一、电弧产生的物理过程二、交流电弧的熄灭与重燃三、开关电器熄灭电弧基本方法,第一节：开关电器中的电弧,3,一、电弧产生的物理过程,1.电弧的危害,电弧的存在使电路不能断开，开关电器失去了开断电路的作用，影响电力系统的安全运行；电弧的高温可能会烧坏触头或触头周围的其它部件。如果电弧长时间不能熄灭，引起开关电器并爆炸，危及电力系统的安全运行。,4,2.电弧的形成,电弧是一种气体放电现象，电弧的产生是触头间中性质点被游离的过程。,电弧中带电质点的产生游离,5,强电场发射,在
2、动、静触头刚分离的瞬间，触头间隙距离很小，触头间隙的电场强度很高,阴极触头表面自动逸出电子。,2.电弧的形成,热电子发射,在弧光放电过程中，一方面电极表面少数点上有局部集中的电流，另一方面触头分离后，触头接触压力及接触面积逐渐减小，接触电阻逐渐增加，会使电极表面产生高温，从而造成其中的电子获得很大的动能后逸出到周围空间。,6,碰撞游离,当电子的运动速度足够快，其动能大于中性质点的游离能，当电子与中性质点相碰撞时就会使中性质点分离为正离子和自由电子，这种游离称为碰撞游离。,2.电弧的形成,7,热游离,在高温的作用下，气体分子不规则热运动的速度增加。具有足够动能的中性质点相互碰撞时，游离出正离子和
3、自由电子，这种游离称为热游离。,电弧由碰撞游离产生，由热游离来维持电弧燃烧。,2.电弧的形成,8,弧隙带电质点的去游离,在电弧形成的过程中，中性质点发生游离的同时，还存在与游离相反的过程，即去游离。去游离的作用是减轻弧柱中的游离程度，使电弧熄灭。,2.电弧的形成,9,复合,复合是指两种带异性电荷的质点相接触而形成中性质点的过程。,直接复合,间接复合,（主要形式）,A+eA,A+eA-A-+A+2A,影响复合的主要因素是温度，温度下降时，带电质点的运动速度降低，复合的速度迅速增加。,2.电弧的形成,10,扩散,扩散是带电质点从电弧间隙逸出到周围介质中的现象。,高浓度低浓度,影响扩散的主要因素是弧
4、柱直径。将电弧拉长或用气体、液体吹弧，能带走弧柱中的大量带电质点，加强扩散作用。,2.电弧的形成,11,小结,电弧形成：阴极发射（起因）碰撞游离（重要因素）击穿（量变到质变）热游离（主要因素）维持发展。,游离和去游离是电弧形成时两个相反的过程，游离使弧隙中带电质点数量增加，有助于电弧燃烧；去游离使弧隙中带电质点数量减少，有利于电弧熄灭。由此可见，要熄灭电弧，就要减弱游离，加强去游离。,2.电弧的形成,12,二、交流电弧的熄灭与重燃,交流电弧电流每半周过零一次，给熄灭交流电弧创造了有利条件。只要在电流过零后，电弧不发生重燃，电弧就能最终熄灭，因此熄灭交流电弧要比直流电弧容易.,1.交流电弧的特点
5、,2.交流电弧的熄灭,电弧过零后是否重燃，取决于电压恢复过程和介质强度的恢复过程的“竞赛”，如果恢复电压在某一时刻高于介质强度，弧隙将被击穿，电弧再次重燃；反之电弧熄灭，间隙恢复成绝缘介质。,13,uj(t)uh(t),交流电弧熄灭条件,二、交流电弧的熄灭与重燃,14,三、开关电器灭弧基本方法,用液体或气体吹弧,1.高压断路器灭弧方法,纵吹：吹弧方向与弧柱轴线平行；主要使电弧冷却变细最后熄灭；横吹：吹弧方向与弧柱轴线；主要将电弧拉长，增大电弧的表面积，冷却效果好。,15,采用多断口灭弧,断路器的积木组合方式示意图,采用多个断口串联，使电弧被分割成多个小电弧段。在相同的行程下，多断口的电弧比单断
6、口拉得更长，并且电弧拉长的速度加快，有利于弧隙介质强度的恢复。由于加在每个断口的电压降低，使弧隙恢复电压降低，有利于电弧熄灭。,1.高压断路器灭弧方法,16,SW2-110型少油断路器 每相单柱双断口,高压断路器采用多断口结构后，由于断口之间导电部分对地电容的影响，会造成每个断口的电压分布不均匀，使承受较高电压的断口首先被击穿。为了改善断口的电压分布，通常在每个断口上并联电容。,并联电容,1.高压断路器灭弧方法,17,采用性能优良的灭弧介质,电弧中的去游离作用，在很大程度上取决于电弧周围介质的特性。介质的灭弧性能越好，则去游离作用越强，电弧越容易熄灭。SF6气体和真空是理想的灭弧和绝缘介质。,
7、采用特殊金属材料作为灭弧触头,采用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属作触头材料，可以减少热电子发射和电弧中的金属蒸汽，抑制游离作用，有利于电弧的熄灭。常用的触头材料有：铜钨合金、银钨合金等。,1.高压断路器灭弧方法,18,迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度降低，电弧的长度和表面积增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质的扩散，从而加速电弧的熄灭。高压断路器常采用强力的分闸弹簧，以加快触头的分断速度。,迅速拉长电弧,1.高压断路器灭弧方法,19,2.中、低压断路器灭弧方法,利用短弧的近阴极效应灭弧,近阴极效应：实验表明，开关开断过程中，当电流过零后，触头电极极性发生了变化，在新的阴极附近会出
8、现介质强度升高的现象，称为近阴极效应。这个突然升高的介质强度可达150250V，又叫起始介质强度。,20,灭弧栅灭弧:由于近阴 极效应的存在，在低压开关电器中，将电弧引入用钢片制成的灭弧栅中，整个电弧被分割成若干短弧，每个短弧在阴极附近形成150250V的起始介质强度，如果起始介质强度之和大于加在触头两端的电压，即可将电弧熄灭.,2.中、低压断路器灭弧方法,21,利用固体介质的狭缝灭弧,利用固体介质壁的冷却作用使电弧熄灭。在低压电器中，接触器、磁力起动器的灭弧都是采用这种方式。,低压开关中广泛采用的狭缝灭弧装置。灭弧片是由石棉水泥或陶土材料制成的。当触头间产生电弧后，在磁场线圈产生的磁场作用下
9、，对电弧产生电动力，将电弧拉入灭弧片的狭缝中。在把电弧拉长的同时将电弧直接与灭弧片冷壁紧密接触，加强冷却作用，促使电弧熄灭。,磁吹力的产生靠外加磁场，使电弧在磁场中受力向灭弧室狭缝中移动。产生磁场的方法一般有三种：磁吹线圈与电气回路串联；磁吹线圈与电气回路并联；采用永久磁铁。,2.中、低压断路器灭弧方法,22,第二节 高压断路器,一、高压断路器基本知识二、SF6断路器三、真空断路器四、断路器操动机构,23,一、高压断路器基本知识,1.高压断路器分类及作用2.高压断路器基本结构3.高压断路器型号4.高压断路器发展,24,1.高压断路器作用及分类,作用：控制和保护作用,25,2.高压断路器结构,S
10、W2-110型少油断路器,26,3.高压断路器的型号,LW6-126G/3150 40,产品名称代号,安装场所代号,其他标志代号,额定电压（kV),额定电流(A),额定短路开断电流（kA）,设计序号,27,4.高压断路器发展,多油少油压缩空气SF6、真空的发展历程，前三种高压断路器现已淘汰。,（1）从灭弧介质看高压断路器发展,SW2-110型少油断路器,28,（2）从绝缘看高压断路器发展,空气绝缘开关设备（AIS）,依靠空气和绝缘子使带电部分与地、相与相之间绝缘。,4.高压断路器发展,29,气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）,依靠SF6气体和绝缘子使带电部分与地、相与相之间绝缘。,4.高压断路
11、器发展,30,混合技术开关设备（MTS）,介于GIS和敞开式开关设备之间的一种的组合电器，是空气绝缘和气体绝缘组合的紧凑型开关设备。MTS可分两类:一类为敞开式组合电器;另一类为H-GIS即复合式GIS。,4.高压断路器发展,31,ZCW10-126/T2000-31.5敞开式组合电器,4.高压断路器发展,32,荆门特高压变电站 HGIS,4.高压断路器发展,33,（3）智能型高压开关设备,4.高压断路器发展,34,二、SF6断路器,1.SF6气体性能2.SF6断路器外形结构3.运行维护中应注意问题,35,1.SF6气体的性能,SF6气体是一种无色、无味、无毒的惰性气体，在常温常压下，密度约为
12、空气的5倍。在空气中不燃烧，不助燃。,SF6呈强烈的电负性，容易吸附电子而形成负离子迁移率低的负离子容易与正离子结合形成中性质点。,SF6气体电弧中弧心部分导热率低，温度高，电导率大，其外焰部分导热率高，温度低，电导率小，所以电弧电流几乎集中在弧心部分。当电弧电流减小趋近于零时，细小的弧心一直存在到极小的电流。开断小电流时，不会由于截流作用而产生操作过电压。,36,瓷柱式结构示意图,开断元件,支持瓷瓶,操动机构,LW6-252型SF6断路器,2.SF6断路器外形结构,瓷柱式（GCBP）SF6断路器结构,37,落地罐式（GCBT）SF6断路器结构,LW12-550型落地罐式断路器,2.SF6断路
13、器外形结构,38,3.SF6断路器运行维护注意事项,纯净的SF6气体是无毒的，但含有杂质的SF6气体在电弧的作用下可能分解出不同程度的毒性气体，对人体造成伤害。,SF6断路器的微水含量超标和泄漏是断路器运行中最常见的故障。,为了防止泄漏的有害气体被人体吸收，必须在良好的通风条件下进行操作。,39,运行中SF6气体的密度监视,SF6断路器通常设有二级警告信号，即补气压力信号和闭锁压力信号。补气压力信号和闭锁压力信号的动作值一般为额定密度值的90和85。,考虑长年运行造成的密封件老化，气体绝缘设备的年漏气率应不大于1。,3.SF6断路器运行维护注意事项,40,三、真空断路器,1.真空断路器特点2.
14、真空断路器结构,41,真空灭弧室真空度：1.3310-2Pa1.3310-5Pa，属于高真空范畴。,真空一般是指气体稀薄的空间。绝对压力低于正常大气压力的状态都可称为真空状态。真空的程度以气体的绝对压力值来表示，压力越低称之真空度越高。在国际单位制中，压力以帕(Pa)为单位。一个工程大气压约为0.1MPa(兆帕)。过去习惯使用毫米汞柱(mmHg).,（1）“真空”含义,1、真空断路器特点,42,（2）真空断路器特点,真空断路器是以真空作为绝缘和灭弧介质，在真空容器中进行电流开断和关合的断路器。,特点：真空介质绝缘强度高、恢复速度快、断路器触头行程很短、因而所需操作功小，在开断电弧时弧压降低，触
15、头磨损小，断路器电寿命和机械寿命长。,1.真空断路器特点,43,ZN63A-12(VS1)真空断路器,ZW17-40.5系列真空断路器,2.真空断路器结构,外形结构,44,真空灭弧室结构,真空灭弧室外形,1进线杆；2扭转保护环3波纹管4端盖5屏蔽罩6陶瓷外壳7屏蔽罩8触头9出线杆10端盖,2.真空断路器结构,45,四、操动机构,1.电磁机构2.弹簧机构3.液压机构,46,操动机构组成,47,1.电磁机构,靠电磁铁将电能转化为机械能作为合闸动力的机构。,优点：结构简单、工作可靠、制造成本较低；缺点：合闸线圈消耗的功率大，需要配备蓄电池作为操作电源，使用和维护复杂。,48,2.弹簧机构,利用已储能
16、的弹簧作为动力使断路器动作的机构。,优点：不需要大功率储能源，紧急情况下可手动储能，灵活性高，运行维护简单。缺点：结构比较复杂，机械加工工艺要求高，安装调试困难。,49,2.弹簧机构,BLK222弹簧操作机构,50,合闸弹簧直接驱动断路器的操作杆，不需要任何中间凸轮盘、连接杆或轴。卷簧由一个通用电机储能,BLK222弹簧操作机构,2.弹簧机构,51,BLK222弹簧操作机构,2.弹簧机构,52,分闸线圈,合闸线圈,BLK222弹簧操作机构,2.弹簧机构,53,合闸弹簧位于电机储能的弹簧操动机构内。合闸弹簧是钟表式卷簧，并经蜗轮驱动器由通用电机储能。合闸脱扣释放后，合闸能量经驱动拐臂传给断路器的
17、触头和分闸弹簧。断路器由分闸脱扣保持在合闸位置,BLK222弹簧操作机构,2.弹簧机构,54,3.液压机构,利用高压压缩气体作为能源，液压油作为传递能量的媒介，注入带有活塞的工作缸中，推动活塞做功，使断路器进行合闸和分闸的机构。,优点：操作功大、动作平稳、速度快，不需要大功率电源；缺点：结构复杂、加工工艺高、油系统的工作压力大，速度特性受稳定影响大、价格昂贵。,55,2023/11/2,55,第三节 高压隔离开关,一、隔离开关作用二、隔离开关型号三、隔离开关基本结构四、隔离开关操作五、隔离开关控制,56,2023/11/2,56,1.隔离开关的主要用途是：将被检修的设备与带电部分可靠隔离，以保
18、证工作人员和设备的安全；,2.用隔离开关可以进行的操作有：,倒母线操作；,拉合小电流电路,一、隔离开关作用,57,2023/11/2,57,GW4-126D/3150 50,产品名称,安装场所,带有地刀,额定电压（kV),额定电流(A),动稳定电流（kA）,设计序号,二、隔离开关型号,58,2023/11/2,58,三、隔离开关基本结构,GN系列户内隔离开关,59,双柱式，水平旋转,三柱水平断口闸刀翻转式,三、隔离开关基本结构,GW系列户外隔离开关,60,水平断口折叠式,三、隔离开关的基本结构,GW系列户外隔离开关,垂直断口折叠式,61,GW4-126D隔离开关结构,每组隔离开关由三个独立的单
19、极组成，通过极间连接构成三极联动。每个单极由底座、支柱绝缘子、导电系统、接地开关及传动系统组成。,三、隔离开关的基本结构,62,绝缘缘支柱上装有软连接导电接线座、中间触头、圆柱形触头。中间触头、圆柱形触头通过导电杆在两个绝缘支柱中间接触。中间触头的触指成对装配，依靠拉伸弹簧使触指夹紧触指座和触头。,1接地刀静触头；2中间触头导电杆；3防雨罩；4圆柱形触头导电杆；5软连接接线座；,三、隔离开关的基本结构,GW4-126D隔离开关结构,63,隔离开关与接地开关的机械联锁部分是通过联锁盘来实现的，当隔离开关在合闸位置时，接地开关转动轴的扇型联锁盘限制接地开关合闸。当接地开关在合闸位置时，接地开关联锁
20、盘插入隔离开关的扇型联锁盘，使隔离开关不能合闸。,接地开关静触头固定在隔离开关的导电管上，动触头安装在底座上的接地闸刀铝管的端部。,三、隔离开关的基本结构,GW4-126D隔离开关结构,64,1.拉、合无故障空载母线,PT,学院1线,工业2线,农业1线,1QS,四、隔离开关的操作,65,1.拉、合无故障空载母线,PT,学院1线,工业2线,农业1线,1QS,四、隔离开关的操作,66,2.拉、合无故障PT,PT,学院1线,工业2线,农业1线,2QS,四、隔离开关的操作,67,2.拉、合无故障PT,PT,学院1线,工业2线,农业1线,2QS,四、隔离开关的操作,68,3.拉、合主变压器中性点接地刀闸
21、,220kV,110kV,10kV,1D,四、隔离开关的操作,69,3.拉、合主变压器中性点接地刀闸,220kV,110kV,10kV,1D,四、隔离开关的操作,70,4.等电位操作,QF,1QF,1QS,2QS,四、隔离开关的操作,71,4.等电位操作,QF,1QF,1QS,2QS,四、隔离开关的操作,72,4.等电位操作,QF,1QF,1QS,2QS,四、隔离开关的操作,73,4.等电位操作,QF,1QF,1QS,2QS,四、隔离开关的操作,74,操作前的准备：,倒闸操作票 佩戴安全帽 使用绝缘手套 操作接地刀闸前，必须验电,高压隔离开关操作流程,四、隔离开关的操作,75,操作现场规范：,
22、核对设备编号 检查设备外观 正式发令 手动操作规范 电动操作规范,高压隔离开关操作流程,四、隔离开关的操作,76,核对设备编号：操作人应在设备编号牌正前方，立正姿势，距离以本人手臂伸直为准。距离不可太近，以防监护人视线，距离太远不便于操作。,高压隔离开关操作流程,四、隔离开关的操作,77,检查设备外观：检查设备的外观无放电、无裂纹、无变形等。,高压隔离开关操作流程,四、隔离开关的操作,78,正式发令操作操作人做好操作准备后，监护人应保持在操作人左后侧0.5米为宜，正式发令时，必须再次核对一次编号。,高压隔离开关操作流程,四、隔离开关的操作,79,手动操作：手动推上隔离开关（包括接地隔离开关）起
23、始时应慢且谨慎，在动、静触头行程完成一半时，应快而迅速，但在终了不得过猛而损坏机械，当发现合入故障点带负荷推隔离开关（带电合地刀）时，严禁将隔离开关再次拉开。,高压隔离开关操作流程,四、隔离开关的操作,80,手动操作：室外操作隔离开关时操作人应密切注视动、静触头的运动情况。,高压隔离开关操作流程,四、隔离开关的操作,81,电动操作：当隔离开关开始转动后，监护人要密切关注隔离开关的分合过程，操作人手放于急停位置，做好紧急停转的思想准备。另事先要将操作摇把备好，以防操作中电动失灵。,高压隔离开关操作流程,四、隔离开关的操作,82,分闸动作,隔离开关的操作演示,83,分闸动作,隔离开关的操作演示,8
24、4,分闸动作,隔离开关的操作演示,85,分闸动作,隔离开关的操作演示,86,合闸动作,隔离开关的操作演示,87,合闸动作,隔离开关的操作演示,88,合闸动作,隔离开关的操作演示,89,合闸动作,隔离开关的操作演示,90,2023/11/2,90,操作方式,五、隔离开关控制,91,2023/11/2,91,隔离开关必须是在断路器断开及接地刀闸断开的情况下，才能进行操作。为避免误操作，隔离开关与断路器、接地刀闸的操作之间必须按规定的操作顺序，加以闭锁。,隔离开关操作条件,五、隔离开关控制,92,2023/11/2,92,电磁闭锁电磁锁,电磁闭锁是利用断路器、隔离开关、断路器柜门等的辅助接点，接通或
25、断开需闭锁的隔离开关、开关柜门等电磁锁电源，使其操作机构无法动作，从而实现开关设备之间的相互闭锁。,五、隔离开关控制,93,2023/11/2,93,五、隔离开关控制,电气闭锁电路电气逻辑闭锁,94,2023/11/2,94,微机防误闭锁,微机防误闭锁系统是将断路器、隔离开关、接地刀闸（接地线）、开关柜门的辅助接点，通过微机编码锁具实现的闭锁。将开关设备操作程序（规则）或闭锁逻辑通过软件系统输入程序锁具进行倒闸操作，既：在电动操作的刀闸或地刀机构箱的操作电源回路中加入微机五防接点，防误功能由微机五防系统独立完成。,五、隔离开关控制,95,机械防误闭锁装置,微机防误闭锁装置,五、隔离开关控制,9
26、6,第四节 互感器,一、互感器作用及分类二、电流互感器三、电压互感器四、交流电网绝缘监察装置,97,一、互感器作用及分类,1.互感器作用,将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值，使测量仪表和继电器小型化和标准化；使测量仪表、继电器等二次设备与一次高压装置在电气方面隔离，从而保证了设备和人身的安全。,为了确保工作人员在接触仪表和继电器时的安全，互感器的二次绕组必须一点接地。,98,2.互感器分类,一、互感器作用及分类,99,二、电流互感器,1.工作原理,100,2.电流互感器特点,一次绕组串联于一次电路中，一次绕组的匝数很少。一次电流的大小决定于一次负载电流。,二次绕组与二次负载串联，二
27、次绕组串联的仪表和继电器电流线圈的阻抗很小，因此正常运行时，二次绕组近似于短路工作状态。,运行中的电流互感器二次侧严禁开路运行。,二、电流互感器,101,电流互感器二次开路时，的变化曲线,二、电流互感器,运行中的TA二次侧开路分析,102,运行中的TA二次侧开路的危害,二、电流互感器,e2=-d/dt，磁通急剧变化时，二次绕组内将感应很高的尖顶波电势e2,危及工作人员的安全，威胁仪表和继电器以及连接电缆的绝缘。磁路的严重饱和还会使铁心严重发热，若不能及时发现和处理，会使电磁式电流互感器烧毁和电缆着火。在铁心中产生剩磁，影响互感器的特性。,103,3.电流互感器误差,角差（相位差）,比差(电流误
28、差),二、电流互感器,104,4.电流互感器准确级及额定容量,二、电流互感器,（1）电流互感器的准确级,105,二、电流互感器,保护用：系统出现短路故障的情况下，要求保护用电流互感器应有一定准确度，铁心基本不饱和，确保继电保护装置正确动作。GB1208要求保护用互感器在二次绕组接额定负荷、且一次绕组通过额定准确限值一次电流时，复合误差不超过误差限值；并规定，应将保护用电流互感器的准确级与额定准确限值系数一起标注，例如：5P15，表示电流互感器为5P级，额定准确限值系数为15；互感器二次绕组接额定负荷、且一次电流不超过15倍额定电流时，互感器的复合误差应小于5,（1）电流互感器的准确级,测量用：
29、在额定电流下所规定的最大允许电流误差的百分数来标称。标准的准确级为0.1、0.2、0.5、l、3和5级。供特殊用途的为0.2S及0.5S级。,106,定义:指TA在额定二次电流（5A 1A）IN2和额定二次阻抗ZN2下运行时，二次绕组输出容量，也可用二次阻抗表示。由于TA的误差和二次负荷有关,同一个TA在不同的二次负荷下，准确级不同，额定容量也不同。如:SN2=10VA(ZN2=0.4欧)当Z20.4时，准确级降为1级，对应的额定容量为15VA（ZN2=0.6）。,（2）电流互感器的额定容量,二、电流互感器,107,二、电流互感器,4.电流互感器准确级及额定容量,108,5.电流互感器极性及接
30、线方式,二、电流互感器,互感器和变压器的绕组采用“减极性”标号法，用“减极性”法所确定的“同名端”，即在同一瞬间，两个同名端同为高电位或同为低电位。按规定，电流互感器的一次绕组端子标以L1、L2,二次绕组端子标以K1、K2，L1与K1为同名端，L2与K2为同名端。如果一次电流从L1流向L2，则二次电流应从K2流向K1。,（1）电流互感器的极性,109,（2）电流互感器的接线方式,二、电流互感器,单相式接线,两相式不完全星形接线,110,（2）电流互感器的接线方式,两相电流差接线,三相完全星形接线,二、电流互感器,111,二、电流互感器,6.电流互感器使用注意事项,电流互感器在工作时不允许开路。
31、电流互感器二次侧有一端必须接地，以防止一、二次侧绕组绝缘击穿时，一次侧高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。电流互感器在接线时，必须注意端子极性。否则二次侧所接仪表、继电器中所流过的电流不是预想的电流，甚至会引起事故。,112,（1）电磁式电压互感器工作原理,三、电压互感器,1.工作原理,电磁式电压互感器的优点是结构简单，有长时间的制造和运行经验，产品成熟；暂态响应特性较好。其缺点是因铁芯的非线性特性，容易产生铁磁谐振，引起测量不准确和造成电压互感器的损坏。,113,（2）电容分压式电压互感器工作原理,分压比,三、电压互感器,1.工作原理,114,主电容,分压电容,保护间隙,补偿电抗器,中间变压
32、器,三、电压互感器,（2）电容分压式电压互感器工作原理,115,三、电压互感器,电容式电压互感器的特点,（2）电容分压式电压互感器工作原理,供110kV级及以上中性点直接接地系统测量电压之用 优 点：除作为电压互感器用外，还可将其分压电容兼做高频载波通讯的耦合电容；电容分压式电压互感器的冲击绝缘强度比电磁式电压互感器高；体积小，重量轻，成本低；在高压配电装置中占地面积很小。缺 点：误差特性和暂态特性比电磁式电压互感器差，输出容量较小。,116,2.电压互感器的特点,电压互感器一次侧的电压(即电网电压)不受互感器二次侧负荷的影响；接在电压互感器二次侧的阻抗很大，通过的电流很小，电压互感器的工作状
33、态接近于空载状态，二次电压接近于二次电势值，并取决于一次电压值。运行中的电压互感器二次侧绕组不允许短路。,当二次侧短路时，将产生很大的短路电流损坏电压互感器。为了保护二次绕组，一般在二次侧出口处安装些熔断器或低压断路器，用于过载和短路保护。,三、电压互感器,117,3.电压互感器的误差,比差(电压误差),角差（相位误差）,三、电压互感器,118,电压互感器的准确级：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误差的最大限值。额定容量：对应于每个准确级，每台电压互感器规定一个额定容量。在功率因数为0.8(滞后)时，额定容量标准值为10、15、25、30、50、75、100、15
34、0、200、250、300、400、500VA。,4.电压互感器准确级和额定容量,三、电压互感器,119,4.电压互感器极性及接线方式,当交流电通过互感器一、二次绕组时，在同一瞬间，同时为高电位的两端为同极性端。一次绕组用A、X，二次绕组用a、x注明。,（1）电压互感器的极性,三、电压互感器,120,（2）电压互感器的接线方式,单相电压互感器：测量任意两相之间的线电压,三、电压互感器,121,测量线电压，不能测量相电压。这种接线广泛用于小接地短路电流系统中。,两只单相电压互感器接成不完全星形接线(VV形）,三、电压互感器,122,三只单相三绕组电压互感器接成星形接线，且原绕组中性点接地,能测量
35、线电压和相对地电压，在小接地电流系统中，可用来监视电网对地绝缘的状况。,三、电压互感器,123,可用来测量线电压，不用来测量相对地的电压，即不能用来监视电网对地绝缘，因此它的原绕组没有引出的中性点。,三相三柱式电压互感器的接线,三、电压互感器,124,测量线电压和相电压，可用于监视电网对地的绝缘状况和实现单相接地的继电保护其变比为：,三、电压互感器,三相五柱式电压互感器,125,三、电压互感器,电容式电压互感器的接线,测量线电压和相电压，可用于监视电网对地的绝缘状况和实现单相接地的继电保护 适用于110500kV的中性点直接接地电网中。,126,（3）电压互感器的接线要求,三、电压互感器,电压
36、互感器的电源侧要有隔离开关；在35kV及以下电压互感器的电源侧加装高压熔断器进行短路保护。电压互感器的负载侧也应加装熔断器，用来保护过负荷。60kV及以上的电压互感器，其电源侧可不装设高压熔断器。三相三柱式电压互感器不能用来进行交流电网的绝缘监察。电压互感器二次侧的接地点不许设在二次熔断器的后边，必须设在二次熔断器的前边。凡需在二次侧连接交流电网绝缘监视装置的电压互感器，其一次侧中性点必须接地，否则无法进行绝缘监察。,127,1.绝缘监察装置构成,四、交流电网绝缘监察装置,128,单相接地故障现象,警铃响，“接地”光字牌亮；绝缘监视电压三相指示值不同，接地相电压降低或等于零，其它两相电压升高或
37、为线电压，此时为稳定接地；若绝缘监视电压不停地摆动，则为间歇性接地；机炉可能来电话，报告发现的异常现象。,四、交流电网绝缘监察装置,2.高压厂用电系统接地故障查找,129,单相接地故障处理,切换绝缘监视电压表，判别该段单相接地的性质和相别；询问机炉有无设备启动或停止，有无设备跳闸及其它异常情况，尽快停用有可疑现象的用电设备；利用高压备用厂变倒换厂用电，判别是哪个半段接地，并可判别工作高压厂变是否接地，若判定为工作高压厂变低压侧接地时，应将工作高压厂变停电，由备用高压厂变供电；将接地段低压厂变倒至备用电源运行；,四、交流电网绝缘监察装置,130,派人检查故障段6KV一次系统，寻找故障点；联系机炉
38、倒换备用泵或逐一瞬停选择接地点；所有负荷及电源均未接地时，则认为是母线或电压互感器接地，在做好必要的安全措施后，按电压互感器停电操作程序将PT停电测绝缘；将接地母线停电检查测绝缘；寻找接地点的时间不得超过两小时。,四、交流电网绝缘监察装置,单相接地故障处理,131,低压侧一相保险熔断时，熔断相电压指示接近“0”，类似于接地相。但其他两相电压不发生变化，仍指示相电压，由于电压互感器开口三角绕组没有零序电压输出，所以绝缘监察装置或监控系统不发“单相接地”报警信号,小电流接地系统电压互感器保险熔断与单相接地的区别,四、交流电网绝缘监察装置,132,高压保险一相（两相）熔断，熔断相对地电压接近“0”，
39、其他两相对地电压不发生变化，仍指示相电压。但由于高压侧缺少一相电压，电压互感器输入电压不平衡，在二次开口三角就有零序电压输出，绝缘监察装置或监控系统就会发出单相接地报警信号。,小电流接地系统电压互感器保险熔断与单相接地的区别,四、交流电网绝缘监察装置,133,小电流接地系统电压互感器保险熔断与单相接地的区别,6KV厂用PT一次保险熔断故障现象,6KV系统“6KV系统接地”和“6KV 系统TV断线”信号同时发出。与熔断相有关的线电压表指示降低，与熔断相无关的线电压表不变。6KV厂用电快切装置故障。,四、交流电网绝缘监察装置,6KV厂用电系统单相接地,6KV系统接地时，仅发“接地”信号。接地时故障
40、相电压降低或为零；非故障相电压升高，最高可达线电压。三个线电压表数值不变。,134,小电流接地系统电压互感器保险熔断与单相接地的区别,6KV厂用电系统“TV断线”信号发出“6KV厂用电快切装置故障”信号发出 熔断相的相电压值降低，未熔断相的电压表指示值不会升高。,PT二次保险单相熔断,四、交流电网绝缘监察装置,135,135,第五节 高压开关柜,一、高压开关柜基础知识二、高压开关柜运行维护,136,136,高压开关柜特点：结构紧凑，占地面积小，安装工作量小，使用和维修方便，且有多种接线方案以供选择，故用户使用极为便利。,开关柜是金属封闭式开关设备的俗称。按照国标GB3906的定义，金属封闭开关
41、设备是指除进出线外，完全被金属外壳包住的开关设备。,1.定义及特点,一、高压开关柜基础知识,137,137,按主开关的安装方式分为：固定式和移开式（手车式）按开关柜隔室结构分为：铠装型、间隔型和箱型按柜内绝缘介质分为：空气绝缘和复合绝缘。,2.高压开关柜分类及型号,138,138,2023/11/2,K铠装式交流金属封闭开关设备Y移开式N户内28设计序号A改进顺序号12额定电压（12kV）（Z）配真空断路器T采用弹操机构1250额定电流（1250A）31.5开断电流（31.5kA）,KYN28A-12（Z）/T1250-31.5,型号解读,2.高压开关柜分类及型号,139,139,2023/1
42、1/2,X箱式交流金属封闭开关设备G固定式N户内15设计序号12额定电压（12kV）（F.R）配负荷开关+熔断器组合；T采用弹操机构100额定电流（100A）31.5开断（31.5kA）(通过熔断器实现),XGN15-12(F.R)/T100-31.5”,型号解读,2.高压开关柜分类及型号,140,140,2023/11/2,固定式高压开关柜（GG1A),隔离开关操作手柄,仪表、继电器室,断路器操作机构,断路器室,电缆室,隔离开关,3.高压开关柜的结构,141,141,2023/11/2,正面有门、操作面板和防误机构，侧面有防护板相隔。运行柜正面右上方是断路器室门，右下方是电缆室门。中间隔板将
43、开关柜内部分为上下两部分。上部分有断路器室、继电器室、仪表盘，下部分是电缆室。隔离开关安装在柜体顶部，中间有隔板与断路器分开。真空断路器、隔离开关操作机构等在断路器室内；电流表互感器在中间隔板上；零序互感器等安装在电缆室内，断路器操作机构安装在柜体正面左下方。二次仪表及器件安装在仪表盘上和继电器室内。,基本结构,固定式高压开关柜（GG1A),3.高压开关柜的结构,142,柜门和档板不仅起到隔离人体与带电体的作用，也是防范内部短路故障时电弧冲出伤人的重要措施。封闭式高压开关柜设有泄压通道，当内部故障短路时，电弧产生的高温、高压气体从人员不易靠近的柜体顶部冲出。高压开关柜在运行和操作时，柜门应锁紧
44、，不得随意打开，以防止内部故障时，电弧产生的高温、高压气体从柜门泄出伤及工作人员。同时，开关柜的各功能室的柜门（仪表室除外）的面板也不能随意开孔，以避免开关柜泄压通道失效。,固定式高压开关柜（GG1A),3.高压开关柜的结构,143,143,2023/11/2,中置式高压开关柜结构,3.高压开关柜的结构,144,母线室独立在开关柜的后部，由于用隔板分隔，发生人员误碰触电的风险较小。,断路器室在开关柜前面中部，断路器手车的隔离开关静触头与母线相连，手车拉出时，档板自动落下将触头插孔封闭，检修作业时禁止打开触头档板。,电缆室在开关柜的下部，除连接线路电缆外，还有电流互感器、线路避雷器、线路接地开关
45、。其前下柜门、后盖板与线路接地开关有机械联锁，只有合上线路接地开关，才能打开前下柜门、后盖板。,中置式高压开关柜,3.高压开关柜的结构,145,145,2023/11/2,绝缘套筒内有真空灭弧室及触头,上接线端子,下接线端子,手车式框架,二次接线插头,中置式高压开关柜结构,3.高压开关柜的结构,146,146,2023/11/2,手车位置,工作位置：试验位置：检修位置：,3.高压开关柜的结构,147,147,2023/11/2,互感器,互感器分电流互感器和电压互感器。,3.高压开关柜的结构,148,148,2023/11/2,准确度等级(根据互感器在回路中用途选)0.5/10P10、0.2/0
46、.5/10P20、0.5/5P10/5P10 测量级：0.2S、0.2、0.5S、0.5（S扩大测量范围）保护级：5P、10P，表示5%和10%P表示保护 准确限值系数：10、15、20、25、30（易被忽略）,电流互感器,举例：5P10表示当一次过流10倍时，该绕组的复合误差5%10P10表示当一次过流10倍时，该绕组的复合误差10%10P15表示当一次过流15倍时，该绕组的复合误差10%,3.高压开关柜的结构,149,149,2023/11/2,电压互感器,型号：JDZ(X)10-3、6、10 J:电压互感器 D：单相 Z:浇注式 X：带剩余电压绕组 10:设计序号3、6、10：额定电压（
47、kV）,变比二次电压：100V；一次电压根据系统电压JDZ10-10：10/0.1 10/0.1/0.1（V形接法）JDZX10-10：10/3/0.1/3/0.1/3 10/3/0.1/3/0.1/3/0.1/3（星形Y和开口三角形接法）,3.高压开关柜的结构,150,150,2023/11/2,户内高压带电显示装置,带电显示装置，由三个传感器和一个带电显示器经导线连接组成。,带电显示装置,型号：DXN3-10Q/T(Q)D：高压 X：显示装置 N：户内 3：设计序号 10：额定电压 Q：加强绝缘型 T：提示型 Q：强制闭锁型,传感器型号：CG5-10Q/口 CG：传感器 5：设计序号 10
48、：额定电压(kV)Q：加强绝缘型 口：高度（mm）,3.高压开关柜的结构,151,151,2023/11/2,接地开关,型号：JN15-12/31.5-口 JN17-12/40-口J：接地开关 N：户内 15、17：设计序号31.5、40：额定短时耐受电流（kA）口：相间距离（mm）,3.高压开关柜的结构,152,152,2023/11/2,4.一次接线方案,一次接线方案,单电源系统,153,（1）电压互感器单独小车，避雷器直接连接母线。,4.一次接线方案,KYN28型母线电压互感器、避雷器柜,避雷器与电压互感器同柜体，电压互感器安装在小车内，避雷器安装在后柜门下部（相当于线路柜的电缆室），当
49、电压互感器小车拉出后，工作人员容易产生避雷器已经停电的错觉，若在此时打开后柜门对避雷器进行检修试验时，极易造成触电。,154,（2）电压互感器、避雷器在同一柜内各单独小车,电压互感器与避雷器同柜体，避雷器小车在电压互感器小车的下面，拉出避雷器小车可以对避雷器进行检修试验。但是，在后下柜位置的避雷器的静触头和分支母线仍然有电，仍有人员误入、误碰造成触电的风险。因此，在对电压互感器和避雷器进行检修时，严禁打开触头档板和后盖板，避免触电。,4.一次接线方案,KYN28型母线电压互感器、避雷器柜,155,4.一次接线方案,KYN28型母线电压互感器、避雷器柜,（3）电压互感器、避雷器在不同柜内各经过小
50、车方式这类开关柜在检修时，由于母线未停电，隔离静触头仍有电，因此严禁打开触头档板，避免触电。,（4）避雷器和电压互感器共同使用一个小车这种方式避雷器与电压互感器同柜体，拉出小车，避雷器与电压互感器都停电，这种方式的安全风险较小。但此时由于母线未停电，隔离静触头仍有电，因此严禁打开触头档板，避免触电。,156,156,2023/11/2,5.高压开关柜“五防”,（1）防止误分、误合断路器；,柜前只能用分闸在按钮操作断路器分闸；只有在试验/工作位置断路器才能合闸；接地开关合闸时，断路器手车不能进入工作位置。,（2）防止带负荷拉合隔离开关（手车）,断路器合闸时，手车被锁定；隔离手车在工作/隔离位置被
