1、张刘春设计大连理工大学大连理工大学电气工程学院电气工程学院20142014（一）开关电器概述（一）开关电器概述 1 1 断路器：电力网正常工作和发生故障时关合和开断电路。断路器：电力网正常工作和发生故障时关合和开断电路。 2 2 隔离开关：将高压设备与电源隔离，以保证检修工作人员隔离开关：将高压设备与电源隔离，以保证检修工作人员的安全。的安全。 3 3 熔断器：电路发生故障或短路时熔断器：电路发生故障或短路时, ,依靠熔件的熔断来开断依靠熔件的熔断来开断电路。电路。 4 4 低压控制电器：接通和分断低压交、直流的控制电路。低压控制电器：接通和分断低压交、直流的控制电路。（二）开关电器技术参数（
2、二）开关电器技术参数 1 1 额定电压：额定电压是指开关电器设计时所采用的标称电额定电压：额定电压是指开关电器设计时所采用的标称电压。压。 2 2 额定电流：额定电流：开关电器在额定频率下能长期通过而各个金属开关电器在额定频率下能长期通过而各个金属部分和绝缘部分的温升不超过长期工作时最大容许温升的部分和绝缘部分的温升不超过长期工作时最大容许温升的最大标称电流最大标称电流。 3 3 额定短时耐受电流：额定短时耐受电流是高压开关电器在额定短时耐受电流：额定短时耐受电流是高压开关电器在规定时间内能够通过而其温升不超过规定条件的最大标称规定时间内能够通过而其温升不超过规定条件的最大标称电流，主要反映开
3、关电器承受短路电流热效应的能力。电流，主要反映开关电器承受短路电流热效应的能力。 4 4 额定峰值耐受电流：额定峰值耐受电流是指开关电器在规额定峰值耐受电流：额定峰值耐受电流是指开关电器在规定条件下能够通过，而不发生机械损坏的最大标称电流，定条件下能够通过，而不发生机械损坏的最大标称电流，主要反映开关电器承受短路电流电动力效应的能力。主要反映开关电器承受短路电流电动力效应的能力。（一）低压断路器概述（一）低压断路器概述 低压断路器主要用于配电线路和电气设备的过载、欠低压断路器主要用于配电线路和电气设备的过载、欠压、失压和短路保护，常在低压大功率电路中作为主控电压、失压和短路保护，常在低压大功率
4、电路中作为主控电器。按电源类型分为交流式和直流式低压断路器，按结构器。按电源类型分为交流式和直流式低压断路器，按结构可分为万能式和装置式低压断路器。可分为万能式和装置式低压断路器。（二）低压断路器的选择要点（二）低压断路器的选择要点 （1 1）额定工作电压不小于线路额定电压。）额定工作电压不小于线路额定电压。（2 2）额定电流不小于线路计算负载电流。）额定电流不小于线路计算负载电流。（3 3）额定短路通断能力不小于线路中可能出现的最大短路电）额定短路通断能力不小于线路中可能出现的最大短路电流。流。（4 4）线路末端单相对地短路电流不小于）线路末端单相对地短路电流不小于1.51.5倍断路器脱扣器
5、倍断路器脱扣器整定电流。整定电流。（5 5）欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压；按使用场合）欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压；按使用场合的需要来确定是否需要带延时。的需要来确定是否需要带延时。（6 6）注意断路器接触方向，母联断路器应选用可在下方进线）注意断路器接触方向，母联断路器应选用可在下方进线的断路器。的断路器。（7 7）注意与其他电器的配合协调，各级断路器的过电流脱扣）注意与其他电器的配合协调，各级断路器的过电流脱扣器整定值和延时应符合选择性配合要求。器整定值和延时应符合选择性配合要求。（8 8）电动机保护断路器的瞬时动作电流应考虑电动机的启动）电动机保护断路器的瞬时动作电流应考
6、虑电动机的启动条件（电动机的种类、启动电流倍数和时间）。条件（电动机的种类、启动电流倍数和时间）。（三）断路器额定电流的确定（三）断路器额定电流的确定 断路器壳架等级额定电流（指塑壳或框架中所能装的断路器壳架等级额定电流（指塑壳或框架中所能装的最大过流脱扣器的额定电流）和断路器额定电流（过电流最大过流脱扣器的额定电流）和断路器额定电流（过电流脱扣器额定电流）可确定为：脱扣器额定电流）可确定为： 式中式中I IN.QFN.QF为断路器壳架等级的额定电流；为断路器壳架等级的额定电流；I Icaca为线路的计算为线路的计算负载电流；负载电流；I IN.ORN.OR为过电流脱扣器的额定电流。为过电流脱
7、扣器的额定电流。（一）低压接触器概述（一）低压接触器概述 低压接触器是电气传动和自动控制系统中应用最广的低压接触器是电气传动和自动控制系统中应用最广的一种电器，适用于远距离频繁的接通和分断交、直流主电一种电器，适用于远距离频繁的接通和分断交、直流主电路及大容量控制电路，其主要控制对象是电动机，也可用路及大容量控制电路，其主要控制对象是电动机，也可用于控制照明设备、电焊机、电容器、电热设备等负载。于控制照明设备、电焊机、电容器、电热设备等负载。交流接触器的结构交流接触器的结构（二）低压接触器的选用（二）低压接触器的选用 1 1、控制电动机负载、控制电动机负载 2 2、控制非电动机负载、控制非电动
8、机负载 （1 1）控制电热设备）控制电热设备 （2 2）控制电容器）控制电容器 （3 3）控制变压器）控制变压器 （4 4）控制照明装置）控制照明装置 （5 5）控制电磁铁）控制电磁铁（三）控制继电器概述（三）控制继电器概述 电磁式控制继电器是根据电磁吸合和释放原理而动作电磁式控制继电器是根据电磁吸合和释放原理而动作的继电器。常见的电磁式控制继电器有通用（电压、电流）的继电器。常见的电磁式控制继电器有通用（电压、电流）继电器、中间继电器、时间继电器、热过载继电器等。继电器、中间继电器、时间继电器、热过载继电器等。（一）真空断路器概述（一）真空断路器概述 利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质的断路
9、器称为利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质的断路器称为真空断路器。真空断路器。（二）真空断路器的触头（二）真空断路器的触头 1 1 圆盘形触头圆盘形触头 圆盘形触头目前只用于开断电流要求不大的真空负荷圆盘形触头目前只用于开断电流要求不大的真空负荷开关和真空接触器上。开关和真空接触器上。 2 2 横向磁场触头横向磁场触头 横向磁场就是与弧柱轴线相垂直的磁场，它与电弧电横向磁场就是与弧柱轴线相垂直的磁场，它与电弧电流产生的电磁力能使电弧在电极表面运动，防止电弧停留流产生的电磁力能使电弧在电极表面运动，防止电弧停留在某一点上，延缓阳极斑点的产生，提高了开断能力。在某一点上，延缓阳极斑点的产生，提高了开
10、断能力。 3 3 纵向磁场触头纵向磁场触头 在同样触头直径的情况下，纵向磁场触头能够开断的在同样触头直径的情况下，纵向磁场触头能够开断的电流最大。电流最大。 4 4 触头材料触头材料 触头材料除了要求具有一定的导电、导热和机械性能触头材料除了要求具有一定的导电、导热和机械性能外，还必须具备下述要求：外，还必须具备下述要求： （1 1）耐弧性能好。真空断路器的特点是不需检修，因此要）耐弧性能好。真空断路器的特点是不需检修，因此要求触头能够耐受少则求触头能够耐受少则8 81212次，多则次，多则30305050次开合额定短路次开合额定短路电流时对触头的烧损，还要求具有开合几千上万次额定电电流时对触
11、头的烧损，还要求具有开合几千上万次额定电流的能力。流的能力。 （2 2）截断电流小。真空断路器使用中的一个严重问题是截）截断电流小。真空断路器使用中的一个严重问题是截流过电压高，往往使被控制的电器设备的绝缘受到损坏，流过电压高，往往使被控制的电器设备的绝缘受到损坏，降低这种过电压的有效措施是减小截断电流值，而截流值降低这种过电压的有效措施是减小截断电流值，而截流值的大小与触头材料有关。的大小与触头材料有关。 （3 3）抗熔焊性能好。）抗熔焊性能好。 （4 4）含气量低。放气量太多会影响灭弧室的真空度，放气）含气量低。放气量太多会影响灭弧室的真空度，放气量的多少取决于材料的性质。量的多少取决于材
12、料的性质。（三）真空灭弧室的基本结构（三）真空灭弧室的基本结构 真空灭弧室主要由以下部件真空灭弧室主要由以下部件组成：组成： 1 1 绝缘外壳绝缘外壳 2 2 屏蔽罩屏蔽罩 3 3 波纹管波纹管 4 4 动、静触头动、静触头 1 1 绝缘外壳绝缘外壳 2 2 屏蔽罩屏蔽罩 1 1）主屏蔽罩作用）主屏蔽罩作用 （1 1）有效地防止金属蒸气喷溅到绝缘外壳的内表面，避免）有效地防止金属蒸气喷溅到绝缘外壳的内表面，避免内表面绝缘性能下降。内表面绝缘性能下降。 （2 2）屏蔽罩可使交流电流过零时，灭弧室内剩余的金属）屏蔽罩可使交流电流过零时，灭弧室内剩余的金属 蒸气和导电粒子径向快速地扩散到屏蔽罩上冷却
13、、复合和蒸气和导电粒子径向快速地扩散到屏蔽罩上冷却、复合和 凝结，有利于电流过零后弧隙介质强度的提高。凝结，有利于电流过零后弧隙介质强度的提高。 （3 3）提高触头间绝缘强度。）提高触头间绝缘强度。 2 2）主屏蔽罩分类）主屏蔽罩分类 （1 1）固定电位式。）固定电位式。 （2 2）悬浮电位式。）悬浮电位式。 3 3 波纹管波纹管 （1 1）液压成形波纹管。长度有限，最大压缩行程为自由长）液压成形波纹管。长度有限，最大压缩行程为自由长度的度的20203030，寿命数万次。，寿命数万次。 （2 2）薄片焊接成形波纹管。长度任意，最大压缩行程可达）薄片焊接成形波纹管。长度任意，最大压缩行程可达自由
14、长度的自由长度的6060，寿命几百万次。，寿命几百万次。（一）六氟化硫断路器概述（一）六氟化硫断路器概述 六氟化硫（六氟化硫（SFSF6 6）断路器是利用）断路器是利用SFSF6 6气体作绝缘与灭弧介气体作绝缘与灭弧介质的断路器。质的断路器。 优点：与油断路器比较，优点：与油断路器比较，SFSF6 6断路器具有断流能力强，灭弧断路器具有断流能力强，灭弧速度快，电绝缘性能好，检修周期长的优点。比较适于频速度快，电绝缘性能好，检修周期长的优点。比较适于频繁操作，而且没有燃烧爆炸的危险。繁操作，而且没有燃烧爆炸的危险。 缺点：要求断路器加工精度很高，密封性能要求很严，因缺点：要求断路器加工精度很高，
15、密封性能要求很严，因此价格比较昂贵。此价格比较昂贵。（二）双压式（二）双压式SFSF6 6断路器断路器（三）单压式（三）单压式SFSF6 6断路器断路器 与双压式与双压式SFSF6 6断路器相比，单压式断路器相比，单压式SFSF6 6断路器具有结构简断路器具有结构简单和开断电流大的特点。单和开断电流大的特点。（四）自能式气自吹（四）自能式气自吹SFSF6 6断路器断路器灭弧室的压力变化特性曲线灭弧室的压力变化特性曲线（一）熔断器概述（一）熔断器概述 电路中通过短路电流或长期过负载电路中通过短路电流或长期过负载电流时，利用熔体本身产生的热量将电流时，利用熔体本身产生的热量将自己熔断，从而切断电路
16、，达到保护自己熔断，从而切断电路，达到保护电气设备和载流导体的目的。电气设备和载流导体的目的。 熔断器按电压可分为高压熔断器和熔断器按电压可分为高压熔断器和低压熔断器；按装设地点可分为户内低压熔断器；按装设地点可分为户内式和户外式；按结构可分为螺旋式、式和户外式；按结构可分为螺旋式、插片式和管式；此外，还可分为限流插片式和管式；此外，还可分为限流式和无限流式等。式和无限流式等。 熔断器的基本结构由金属熔体、支熔断器的基本结构由金属熔体、支持熔体的触头和外壳组成。持熔体的触头和外壳组成。（二）熔断器的安秒特性（二）熔断器的安秒特性 熔体的熔断时间与通过熔体的熔断时间与通过的电流的关系称为熔断器的
17、的电流的关系称为熔断器的安秒特性。安秒特性。（三）熔断器过电压（三）熔断器过电压 高压熔断器的额定电压高压熔断器的额定电压必须大于或等于电网的额定必须大于或等于电网的额定电压。对于充填石英砂限流电压。对于充填石英砂限流的熔断器，在电流达最大值的熔断器，在电流达最大值之前就将电流截断而产生过之前就将电流截断而产生过电压，这将对电气设备造成电压，这将对电气设备造成威胁。过电压倍数与电路的威胁。过电压倍数与电路的参数、熔体的长度有关。参数、熔体的长度有关。（一）变压器的工作原理（一）变压器的工作原理 变压器是通过电磁感应原理，通过电磁耦合实现电能变压器是通过电磁感应原理，通过电磁耦合实现电能传递的一
18、种静止电气设备，主要由铁芯及绕在铁芯上的两传递的一种静止电气设备，主要由铁芯及绕在铁芯上的两个绕组组成。个绕组组成。变压器原理图变压器原理图（二）变压器的结构（二）变压器的结构 1 1 油浸式变压器油浸式变压器 2 2 干式变压器干式变压器 用环氧树脂浇注的变压器称为环氧树脂干式变压器。用环氧树脂浇注的变压器称为环氧树脂干式变压器。（三）变压器基本参数及性能指标（三）变压器基本参数及性能指标 1 1 基本参数基本参数 （1 1）额定电压）额定电压U U1N1N, , U U2N2N。三相变压器指线电压。三相变压器指线电压。（2 2）额定容量）额定容量S SN N。（3 3）额定电流）额定电流I
19、 I1N1N, , I I2N 2N 。根据额定电压和额定容量计算得出。根据额定电压和额定容量计算得出。（4 4）额定频率）额定频率f fN N。我国规定工业用电频率为。我国规定工业用电频率为50Hz50Hz。 2 2 基本参数基本参数 （1 1）变压器负载运行，二次侧端电压变化率）变压器负载运行，二次侧端电压变化率u%。变压器外特性变压器外特性（2 2）变压器损耗）变压器损耗p p。（3 3）变压器效率）变压器效率。（四）变压器分类（四）变压器分类 （五）变压器应用综述（五）变压器应用综述 1 1 电力变压器电力变压器 电力变压器用途示意图电力变压器用途示意图我国的电压等级及相应的输电容量和
20、输电距离我国的电压等级及相应的输电容量和输电距离 2 2 特种变压器特种变压器 特种变压器用途表特种变压器用途表（一）空载运行等值电路（一）空载运行等值电路 空载运行示意图空载运行示意图空载运行等值电路空载运行等值电路（二）负载运行等值电路（二）负载运行等值电路 负载运行示意图负载运行示意图负载运行等值电路负载运行等值电路（一）三相变压器的磁路结构（一）三相变压器的磁路结构 1 1 三相组式变压器三相组式变压器 2 2 三相芯式变压器三相芯式变压器（二）三相变压器的连接组（二）三相变压器的连接组 三相变压器和三相变压器组可以连接成星形、三角形三相变压器和三相变压器组可以连接成星形、三角形和曲折
21、形。对应于高压和低压侧分别用和曲折形。对应于高压和低压侧分别用Y Y、D D、Z Z和和y y、d d、z z来表示。当有中性点引出时，用来表示。当有中性点引出时，用Y YN N 、 Z ZN N和和y yn n 、 z zn n表示。表示。 若规定高压侧绕组的某感应线电压相量始终指向钟表若规定高压侧绕组的某感应线电压相量始终指向钟表的的1212点，则低压侧绕组所对应的感应线电压相量所指的小点，则低压侧绕组所对应的感应线电压相量所指的小时数就称为标号。时数就称为标号。双绕组变压器常用连接组双绕组变压器常用连接组双绕组变压器常用连接组双绕组变压器常用连接组（三）变压器的并联运行（三）变压器的并联
22、运行 变压器并联运行条件：变压器并联运行条件： （1 1）各台变压器的一、二次侧的额定电压相同，变压器连）各台变压器的一、二次侧的额定电压相同，变压器连接组的标号相同。接组的标号相同。 （2 2）各台变压器的阻抗电压相对值相等，各变压器的短路）各台变压器的阻抗电压相对值相等，各变压器的短路阻抗幅角相等。阻抗幅角相等。双绕组变压器常用连接组双绕组变压器常用连接组（一）多绕组变压器（一）多绕组变压器 具有两个以上绕组的变压器称为多绕组变压器。具有两个以上绕组的变压器称为多绕组变压器。 1 1 三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器（a a）升压变压器（）升压变压器（b b）降压变压器）降
23、压变压器（二）分裂绕组变压器（二）分裂绕组变压器 1 1 分裂绕组变压器结构分裂绕组变压器结构分裂绕组变压器低压侧绕组中有一个或几个绕组被分分裂绕组变压器低压侧绕组中有一个或几个绕组被分裂成额定容量相等的几个分裂绕组，各分裂绕组间无电气裂成额定容量相等的几个分裂绕组，各分裂绕组间无电气联系，而仅有较弱的磁联系。联系，而仅有较弱的磁联系。单相双绕组双分裂变压器单相双绕组双分裂变压器（a a）接线图（）接线图（b b）等值电路）等值电路 分裂绕组变压器在正常运行和低压侧短路时所呈现的电分裂绕组变压器在正常运行和低压侧短路时所呈现的电抗值不同，可完成电能变换的同时实现短路电流的限制。抗值不同，可完成
24、电能变换的同时实现短路电流的限制。双柱式单相双绕组双分裂变压器双柱式单相双绕组双分裂变压器（a a）接线图（）接线图（b b）等值电路）等值电路 2 2 分裂绕组变压器的应用分裂绕组变压器的应用分裂变压器分裂变压器电机连接示意图电机连接示意图（a a）接线图（）接线图（b b）等值电路）等值电路 正常工作时，流入变压器的工作电流遇到的等效阻抗为正常工作时，流入变压器的工作电流遇到的等效阻抗为穿越电抗穿越电抗X XD D= =X X1 10.50.5X X2 2 。 当低压侧一台发电机出口处短路时，来自另外一台发电当低压侧一台发电机出口处短路时，来自另外一台发电机的短路电流遇到的电抗为分裂电抗机
25、的短路电流遇到的电抗为分裂电抗X XF F= =X X2 2X X2 2, ,来自母线的来自母线的电流遇到的电抗为半穿越电抗电流遇到的电抗为半穿越电抗X XB=B=X X1 1X X2 2。（三）自耦变压器（三）自耦变压器 1 1 自耦变压器的结构自耦变压器的结构 2 2 优缺点优缺点优点：优点：用料省用料省，体积小体积小，效率高，效率高，造价低造价低；缺点：自耦变压器变比的减小缺点：自耦变压器变比的减小会使自耦变压器的短路阻抗值会使自耦变压器的短路阻抗值 减小减小，短路故障电流增大短路故障电流增大。自耦变压器自耦变压器 互感器是利用变压器的电磁感应原理，将大电量信号变换互感器是利用变压器的电
26、磁感应原理，将大电量信号变换为小电量信号以方便测量的一种设备，可分为电流互感器和电压为小电量信号以方便测量的一种设备，可分为电流互感器和电压互感器。互感器。 （一）电流互感器（一）电流互感器（TATA） 1 1、工作原理、工作原理 电流互感器工作原理图电流互感器工作原理图 2 2、使用注意事项、使用注意事项 （1 1）电流互感器二次侧绕组绝对不允许开路。）电流互感器二次侧绕组绝对不允许开路。 （2 2）电流互感器的二次侧绕组和外壳必须可靠接地，以防止因）电流互感器的二次侧绕组和外壳必须可靠接地，以防止因绝缘击穿而危害人身安全。绝缘击穿而危害人身安全。 （二）电压互感器（二）电压互感器(TV)(
27、TV) 电压互感器按工作原理可分为电磁式电压互感器和电容式电压互感器按工作原理可分为电磁式电压互感器和电容式电压互感器。电压互感器。 1 1、电磁式电压互感器、电磁式电压互感器 （1 1）工作原理）工作原理 电压互感器工作原理图电压互感器工作原理图 （2 2）电磁式电压互感器使用时的注意事项：）电磁式电压互感器使用时的注意事项： 1 1）电压互感器的二次侧绕组绝对不允许短路。）电压互感器的二次侧绕组绝对不允许短路。 2 2）电压互感器的二次侧绕组和铁芯必须可靠接地。）电压互感器的二次侧绕组和铁芯必须可靠接地。 3 3）电压互感器的二次侧负载不易接太多，以免降低负载）电压互感器的二次侧负载不易接
28、太多，以免降低负载阻抗，影响测量准确性。阻抗，影响测量准确性。 2 2、电容式电压互感器（、电容式电压互感器（CVTCVT） 电容式电压互感器电容式电压互感器 电容式电压互感器理想情况下输出电压电容式电压互感器理想情况下输出电压U U2L2L的计算公式：的计算公式： 其中，其中，k k1 1= =c c1 1/(/(c c1 1+ +c c2 2););k k2 2为中间变压器的变换比。为中间变压器的变换比。 电容式电压互感器具有结构简单、体积小、成本低等优点，电容式电压互感器具有结构简单、体积小、成本低等优点，可用于可用于110110-500kV500kV中性点直接接地系统中的电压测量。其缺
29、点中性点直接接地系统中的电压测量。其缺点主要是输出容量较小，误差较大。主要是输出容量较小，误差较大。LUkkU2121（一）电力电容器分类和用途（一）电力电容器分类和用途 电容器是一种基本的电器元件，两个相互靠近的平行电容器是一种基本的电器元件，两个相互靠近的平行板即可构成一个最简单的电容器，两极板间的绝缘材料称板即可构成一个最简单的电容器，两极板间的绝缘材料称为电介质。应用在电力系统中的电容器称为电力电容器，为电介质。应用在电力系统中的电容器称为电力电容器，其基本功能是存储电能（电荷），可用来实现对电网的无其基本功能是存储电能（电荷），可用来实现对电网的无功补偿（限制功率因数下降）、滤除高次
30、谐波（限制高次功补偿（限制功率因数下降）、滤除高次谐波（限制高次谐波电流）等功能，对提高电能质量、提高电网运行的经谐波电流）等功能，对提高电能质量、提高电网运行的经济性、可靠性有重要的作用。济性、可靠性有重要的作用。 根据电力电容器用途的不同，下表列出了详细的分类。根据电力电容器用途的不同，下表列出了详细的分类。 电容器的电性能很大程度上取决于绝缘介质的材料性能，通电容器的电性能很大程度上取决于绝缘介质的材料性能，通常总是希望介质的耐压性能好、介电常数大、损耗角正切小、体常总是希望介质的耐压性能好、介电常数大、损耗角正切小、体积电阻率高、耐老化性能好、介质无污染。根据介质的形态，电积电阻率高、
31、耐老化性能好、介质无污染。根据介质的形态，电力电容器常用的介质见下表所示。力电容器常用的介质见下表所示。电力电容器常用介质分类电力电容器常用介质分类 随着聚丙烯电工薄膜等材料的出现，电力电容器很快随着聚丙烯电工薄膜等材料的出现，电力电容器很快由全纸介质经过纸膜复合介质向全膜介质发展。全膜电力由全纸介质经过纸膜复合介质向全膜介质发展。全膜电力电容器具有击穿场强高、局部放电电压大、介质损耗低、电容器具有击穿场强高、局部放电电压大、介质损耗低、体积电阻率高、运行寿命长、安全可靠等诸多优点，在我体积电阻率高、运行寿命长、安全可靠等诸多优点，在我国得到了广泛的应用。国得到了广泛的应用。 （二）电力电容器
32、参数（二）电力电容器参数 1 1 基本参数基本参数 （1 1）额定电容）额定电容C CN N, ,电力电容器的设计值；电力电容器的设计值； （2 2）额定电压）额定电压U UN N, ,表示正常运行时加到电容器上的额定电表示正常运行时加到电容器上的额定电压压( (有效值有效值) )； （3 3）额定电流）额定电流I IN N, ,电容器正常工作时的电流有效值。电容器正常工作时的电流有效值。 （4 4）额定无功功率）额定无功功率Q Q，等于电容器额定电压和额定电流的，等于电容器额定电压和额定电流的乘积。乘积。 2 2 性能指标性能指标 （1 1）损耗角正切，）损耗角正切， , ,其中其中P P是
33、电容器在交流电压作用下，是电容器在交流电压作用下，其内部的介质、熔丝、放电器件等产生的总有功损耗。损耗角正其内部的介质、熔丝、放电器件等产生的总有功损耗。损耗角正切越大，电容器相对有功损耗越大，内部发热越严重；反之，电切越大，电容器相对有功损耗越大，内部发热越严重；反之，电容器发热较轻，电容器的质量及运行状况较好。通常损耗角正切容器发热较轻，电容器的质量及运行状况较好。通常损耗角正切会随外施电压和温度而有所变化。会随外施电压和温度而有所变化。QP/tan温度特性不同介质的tan1 1纸介质电容器纸介质电容器2 2膜膜/ /纸复合介质电容器纸复合介质电容器 3 3全膜介质电容器全膜介质电容器 （
34、2 2）自放电时间常数）自放电时间常数T T，T=RCT=RC, ,其中其中R R是电容器的绝缘电阻，是电容器的绝缘电阻，C C为为电容器的标称值。自放电时间常数电容器的标称值。自放电时间常数T T也是衡量电容器性能、制造也是衡量电容器性能、制造工艺的重要指标，通常认为工艺的重要指标，通常认为T T越大越好。越大越好。 （3 3）耐压性和比特性：电力电容器出厂前必须经过各种测试，）耐压性和比特性：电力电容器出厂前必须经过各种测试，其中极间耐压试验和极对壳耐压试验十分重要，其性能的好坏将其中极间耐压试验和极对壳耐压试验十分重要，其性能的好坏将直接影响到投入运行后电容器的可靠性和安全性。比特性是表
35、征直接影响到投入运行后电容器的可靠性和安全性。比特性是表征电力电容器质量与容量关系的一个参数，单位为电力电容器质量与容量关系的一个参数，单位为kg/kvarkg/kvar。 （三）并联电力电容器（三）并联电力电容器 1 1 并联电力电容器的结并联电力电容器的结构构 高压并联电力电容器高压并联电力电容器由许多电容器元件串联或由许多电容器元件串联或并联组成，通常还附加一并联组成，通常还附加一些辅助部件和结构，以满些辅助部件和结构，以满足电容器运行时的绝缘、足电容器运行时的绝缘、散热、机械保护等方面的散热、机械保护等方面的需要。需要。并联电力电容器并联电力电容器 2 2 并联电力电容器的应用并联电力
36、电容器的应用 并联电容器主要用在交流电力系统中，用来进行无功补偿、并联电容器主要用在交流电力系统中，用来进行无功补偿、提高功率因数、降低线路损耗，发挥输变电设备效能。提高功率因数、降低线路损耗，发挥输变电设备效能。 （1 1）补偿原理）补偿原理 电力系统中的感性负载较大时，会使母线上的电流滞后电电力系统中的感性负载较大时，会使母线上的电流滞后电压一定的电角度压一定的电角度,称之为功率因数角。称之为功率因数角。角的增大会增加系角的增大会增加系统的无功功率，造成电力系统及用户设备容量的浪费。采用并统的无功功率，造成电力系统及用户设备容量的浪费。采用并联电力电容器可以提高功率因数、降低线路损耗。联电
37、力电容器可以提高功率因数、降低线路损耗。等值电路等值电路 相量图相量图 无功补偿示意图无功补偿示意图 （2 2）并联电容器（组）的合闸涌流问题）并联电容器（组）的合闸涌流问题 对电容器（组）进行投切时，会在电容器（组）之间和对电容器（组）进行投切时，会在电容器（组）之间和母线上出现一个高频衰减电流，其幅值通常是电容器工作电流母线上出现一个高频衰减电流，其幅值通常是电容器工作电流的几倍甚至几十倍，称为并联电容器（组）涌流（的几倍甚至几十倍，称为并联电容器（组）涌流（Surge Surge CurrentCurrent）。）。涌流会导致电容器组及其它电力设备损坏涌流会导致电容器组及其它电力设备损坏
38、。 涌流产生的原因：涌流产生的原因： (a)(a)电容器组投切时产生涌流。电容器组投切时产生涌流。 （b b）开断电容器组时可能发生的重击穿涌流。）开断电容器组时可能发生的重击穿涌流。 (c)(c)电容器组内部电容器单元故障时产生的组内涌流。电容器组内部电容器单元故障时产生的组内涌流。 限制并联电容器限制并联电容器( (组组) )的涌流的方法：的涌流的方法： (a)(a)串联电抗器。串联电抗器。 (b)(b)加长电容器间连接引线，增加电容器单元间电感，可以降加长电容器间连接引线，增加电容器单元间电感，可以降低电容器故障时组内涌流的幅值。低电容器故障时组内涌流的幅值。 3 3 并联电力电容器成套
39、装置并联电力电容器成套装置 并联电容器成套装置分为高压和低压并联电容器成套装置并联电容器成套装置分为高压和低压并联电容器成套装置两种。高压并联电容器成套装置内部集成了电容器、电容器过两种。高压并联电容器成套装置内部集成了电容器、电容器过负载保护专用熔断器、放电装置、抑制涌流和限制高次谐波的负载保护专用熔断器、放电装置、抑制涌流和限制高次谐波的空心电抗器、限制过电压的避雷器、断路器和开关等设备。低空心电抗器、限制过电压的避雷器、断路器和开关等设备。低压并联电容器装置结构相对简单，一般接成三角形装设在负载压并联电容器装置结构相对简单，一般接成三角形装设在负载附近。附近。a a 高压并联电容高压并联
40、电容器组装置接线器组装置接线 b b 低压并联电容低压并联电容器组装置接线器组装置接线 （四）其它电容器（四）其它电容器 1 1、串联电容器、串联电容器 可以抵消输电线路的感抗，提高电力系可以抵消输电线路的感抗，提高电力系统静态稳定性和输送能力，减小输电线路的电压降落。统静态稳定性和输送能力，减小输电线路的电压降落。 2 2、电热电容器、电热电容器 主要用于频率主要用于频率40-24000Hz40-24000Hz范围内的感应范围内的感应加热电气系统中，可提高系统的功率因数及改善回路特征。加热电气系统中，可提高系统的功率因数及改善回路特征。 3 3、高压交流滤波电容器、高压交流滤波电容器 连接到
41、额定电压大于连接到额定电压大于1000V1000V的交的交流电力系统附近，可为大功率谐波源的谐波电流提供低阻抗通流电力系统附近，可为大功率谐波源的谐波电流提供低阻抗通道，用来抑制谐波分量对电力系统及通讯系统的影响，改善电道，用来抑制谐波分量对电力系统及通讯系统的影响，改善电力系统功率因数。力系统功率因数。 4 4、脉冲电容器、脉冲电容器 脉冲电容器可在极短的时间内，将存储脉冲电容器可在极短的时间内，将存储的能量迅速释放出来，广泛应用于高电压试验、海底探矿、激的能量迅速释放出来，广泛应用于高电压试验、海底探矿、激光技术和高能物理等领域。光技术和高能物理等领域。 5 5、高原型电容器、高原型电容器
42、 高原型电容器外壳内设绝对压力补偿高原型电容器外壳内设绝对压力补偿装置，具有抗低气压、抗低气温、抗温度突变的能力，可用于装置，具有抗低气压、抗低气温、抗温度突变的能力，可用于 10001000米至米至50005000米的高原地区进行无功补偿。米的高原地区进行无功补偿。 （一）雷闪放电与过电压（一）雷闪放电与过电压雷云放电过程雷云放电过程 雷闪过电压。发生雷闪时，除了会产生直击雷过电压之外，雷闪过电压。发生雷闪时，除了会产生直击雷过电压之外，还会在输电线路中出现感应过电压，这两种过电压均会对输电线还会在输电线路中出现感应过电压，这两种过电压均会对输电线路和电力设备造成危害。路和电力设备造成危害。
43、 （二）避雷装置（二）避雷装置 避雷装置是一种接地良好的导电装置，可用来保护物体免避雷装置是一种接地良好的导电装置，可用来保护物体免遭雷击，它主要由引雷装置、接地装置和连接它们的引下线组成。遭雷击，它主要由引雷装置、接地装置和连接它们的引下线组成。按照引雷装置的形式，避雷装置可分为避雷针、避雷线和避雷带。按照引雷装置的形式，避雷装置可分为避雷针、避雷线和避雷带。 （三）避雷器（三）避雷器 避雷器实质上是一种放电器，可优先于被保护电器放电动作，避雷器实质上是一种放电器，可优先于被保护电器放电动作，限制由线路传来的雷电冲击电压和操作过电压，完成保护后迅速限制由线路传来的雷电冲击电压和操作过电压，完
44、成保护后迅速恢复原来对地绝缘的状态，准备下次保护动作，同时使系统恢复恢复原来对地绝缘的状态，准备下次保护动作，同时使系统恢复正常工作状态。正常工作状态。 1 1、避雷器的分类、避雷器的分类 通常将避雷器分为保护间隙、管式避雷器、阀式避雷器三种，通常将避雷器分为保护间隙、管式避雷器、阀式避雷器三种，参见下表。参见下表。避雷器的用途和分类避雷器的用途和分类 2 2、避雷器的电气性能指标及特性、避雷器的电气性能指标及特性 (1)(1)额定电压额定电压: :避雷器的最大允许工频电压。避雷器的最大允许工频电压。 (2)(2)工频放电电压工频放电电压: :避雷器间隙放电时的工频电压有效值。避雷器间隙放电时
45、的工频电压有效值。 (3)(3)冲击放电电压冲击放电电压: :给定波形和极性的冲击电压施加到避雷器上，给定波形和极性的冲击电压施加到避雷器上，放电前所对应的电压峰值。放电前所对应的电压峰值。 (4)(4)放电电流放电电流: :避雷器保护动作时通过它的冲击电流及工频续流避雷器保护动作时通过它的冲击电流及工频续流统称为放电电流。统称为放电电流。 (5)(5)残压残压: :放电电流通过避雷器时，避雷器端子间的电压称为残放电电流通过避雷器时，避雷器端子间的电压称为残压。压。 (6)(6)通流容量通流容量: :即阀式避雷器的阀片耐受放电电流的能力，以规即阀式避雷器的阀片耐受放电电流的能力，以规定的波形和
46、通流次数下的电流幅值来表示。定的波形和通流次数下的电流幅值来表示。 (7)(7)伏秒特性伏秒特性: :指避雷器的绝缘介质在不同幅值冲击电压作用下，指避雷器的绝缘介质在不同幅值冲击电压作用下，冲击电压值与放电时间之间的关系曲线，它是综合衡量避雷器保冲击电压值与放电时间之间的关系曲线，它是综合衡量避雷器保护效果的重要依据。护效果的重要依据。 3 3、阀式避雷器、阀式避雷器 根据阀片材料的不同，阀式避雷器可分为碳化硅阀式避雷器根据阀片材料的不同，阀式避雷器可分为碳化硅阀式避雷器和金属氧化物阀式避雷器两种。和金属氧化物阀式避雷器两种。 （1 1）碳化硅避雷器）碳化硅避雷器 将多个串联的保护间隙和串联的
47、阀片相串联，压紧密封在将多个串联的保护间隙和串联的阀片相串联，压紧密封在避雷器瓷套内，阀片的材料采用金刚砂为主要成分。避雷器瓷套内，阀片的材料采用金刚砂为主要成分。普通型碳化硅避雷器结构简图普通型碳化硅避雷器结构简图 金刚砂颗粒非线性电阻金刚砂颗粒非线性电阻 (2) (2)金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器(MOA)(MOA) 金属氧化物避雷器由压紧密封在避雷器瓷套内的若干片金属氧化物避雷器由压紧密封在避雷器瓷套内的若干片ZnOZnO阀片构成。氧化锌阀片外加氧化铋及其它金属氧化物粉碎烧结成阀片构成。氧化锌阀片外加氧化铋及其它金属氧化物粉碎烧结成园饼状或环状，上下端面喷有金属电极，侧面涂有绝缘釉以
48、防沿园饼状或环状，上下端面喷有金属电极，侧面涂有绝缘釉以防沿面闪络。这种阀片具有非常优异的非线性特性，在高压下电阻很面闪络。这种阀片具有非常优异的非线性特性，在高压下电阻很小，泄放雷电流的同时能保持低残压小，泄放雷电流的同时能保持低残压, ,伏安特性曲线见下图：伏安特性曲线见下图：ZnOZnO阀片伏阀片伏安特性曲线安特性曲线 4 4、避雷器的选择、使用和维护注意问题、避雷器的选择、使用和维护注意问题 （1 1） 避雷器连续雷电冲击保护能力。碳化硅避雷器没有连避雷器连续雷电冲击保护能力。碳化硅避雷器没有连续雷电冲击保护能力；氧化锌避雷器有连续雷电冲击保护能力。续雷电冲击保护能力；氧化锌避雷器有连
49、续雷电冲击保护能力。 （2 2）避雷器使用寿命。避雷器使用寿命与许多因素有关，除）避雷器使用寿命。避雷器使用寿命与许多因素有关，除了制造工艺、机械故障、密封失效受潮等因素外，避雷器阀片的了制造工艺、机械故障、密封失效受潮等因素外，避雷器阀片的老化速度是影响寿命的关键因素。碳化硅避雷器和无间隙氧化锌老化速度是影响寿命的关键因素。碳化硅避雷器和无间隙氧化锌避雷器寿命有效使用寿命通常在避雷器寿命有效使用寿命通常在7-107-10年；串联间隙氧化锌避雷器年；串联间隙氧化锌避雷器寿命可达寿命可达2020年以上。年以上。 （3 3）避雷器通常应垂直安装，且周围留有足够的空间；顶部）避雷器通常应垂直安装，且
50、周围留有足够的空间；顶部引线水平压力不得超过允许值；对于由多节元件组装的避雷器，引线水平压力不得超过允许值；对于由多节元件组装的避雷器，应严格按照出厂标号组装。应严格按照出厂标号组装。 （4 4）避雷器运行过程中应经常监视和维护，有条件的电站型）避雷器运行过程中应经常监视和维护，有条件的电站型阀式避雷器应安装动作次数记录装置。碳化硅避雷器和金属氧化阀式避雷器应安装动作次数记录装置。碳化硅避雷器和金属氧化物避雷器应按有关标准定期测试性能，发现隐患应及时退出运行。物避雷器应按有关标准定期测试性能，发现隐患应及时退出运行。 电抗器属于感性元件，同电容器一样，也是一种基本的电器电抗器属于感性元件，同电
