1、企业供电系统与安全用电 主编 朱照红课题一课题一 一、电力系统组成1.发电2.电能的传输3.变电所4.配电线路5.用户一、电力系统组成图1-1电力系统示意图1.发电1)火力发电通常以煤或油为燃料，使锅炉产生蒸汽，以高温(500以上)、高压(9.8MPa以上)蒸汽驱动汽轮机，由汽轮机带动发电机而发电。2)水力发电是利用自然水资源作为动力，通过水库或筑坝截流的方法提高水位，利用水流的位能驱动水轮机，带动发电机发电。3)核动力发电是由核燃料在反应堆中的裂变反应所产生的热能来产生高温高压蒸汽，驱动汽轮机，带动发电机发电。图1-2三峡水电厂a)三峡大坝b)三峡水电厂控制中心图1-3核电厂发电过程1核反应
2、堆2稳压器3蒸汽发生器4汽轮发电机组5给水加热器6给水泵7主循环泵2.电能的传输为了安全和节约，通常都把大发电厂建在远离城市中心的能源产地附近。如水力发电厂就是建在远离城市的江河上。因此，发电厂发出的电能还需要经过一定距离的输送，才能分配给各用户。由于发电机的绝缘强度和运行安全等因素，发电机发出的电压不能很高，一般为3.15kV、6.3kV、10.5kV、15.75kV等。为了减少电能在数十、数百公里输电线路上的损失，还必须经过升压变压器升高到35500kV后再进行远距离输电。目前，我国常用的输电电压等级有35kV、110kV、220kV、330kV及500kV等。输电电压的高低，要根据输电距
3、离和输电容量而定，其原则是：容量越大，距离越远，输电电压就越高。我国也已采用高压直流输电方式，把交流电转化成直流电后再进行输送。电力输电线路一般都采用钢芯铝绞线，通过架空线路，把电能送到远方变电所。但在跨越江河和通过闹区以及不允许采用架空线路的区域，则需采用电缆线路。电缆线路投资较大且维护困难。3.变电所变电所有升压与降压之分。升压变电所通常与大型发电厂结合在一起，在发电厂电气部分装有升压变压器，把发电厂发出的电压升高，通过高压输电网络将电能送向远方。降压变电所设在用电中心，将高压的电能适当降压后，向该地区用户供电。根据供电的范围不同，降压变电所可分为一次(枢纽)变电所和二次变电所。一次变电所
4、是从110kV以上的输电网受电，将电压降到35110kV，供给一个大的区域用电。二次变电所大多数从35110kV输电网络受电，将电压降到610kV，向较小范围供电。4.配电线路“配电”就是电力的分配，从配电变电站到用户终端的线路称为配电线路。配电线路的电压简称为配电电压。电力系统电压高低的划分有不同的方法，但通常以1kV为界限：额定电压在1kV及以下的系统为低压系统；额定电压在1kV以上的系统为高压系统。常用的高压配电线的额定电压有3kV、6kV和10kV三种。常用的低压配电线的额定电压为380V/220V。5.用户(1)一级负荷此级负荷一旦中断供电，将造成人身伤亡、重大政治影响、重大经济损失
5、或公共场所秩序严重混乱。(2)二级负荷此级负荷若中断供电，将造成较大的经济损失，如大量产品报废、造成公共场所秩序混乱等。(3)三级负荷除一、二级负荷外的其他负荷均属三级负荷。二、工业企业配电接线1.基本接线形式2.工业企业配电网接线形式1.基本接线形式图1-4无备用接线方式的结构a)单回路放射式b)树干式c)链式1.基本接线形式图1-5有备用接线方式的结构a)双回路放射式b)双回路干线式c)两端供电式d)环式e)多端供电式2.工业企业配电网接线形式(1)高压配电网接线形式由厂区总降压变电所引出的610kV高压配电线路承担向各个车间变电所输电的任务。(2)低压配电网接线形式低压配电网基本接线形式
6、有放射式、树干式和链式三种，其结构特点及优缺点见表1-1。(1)高压配电网接线形式1)放射式配电网。2)树干式配电网。3)链式配电网。4)环式配电网。1)放射式配电网。图1-6常用的放射式配电网的结构a)单回路放射式b)有公共备用线路放射式c)双电源双回路放射式2)树干式配电网。图1-7树干式配电网的结构图1-8链式配电网的结构3)链式配电网。4)环式配电网。图1-9环式配电网的结构(2)低压配电网接线形式1)放射式低压配电网适用于给大容量设备、要求集中控制的设备或要求可靠性高的重要设备供电。2)树干式低压配电网适用于明敷线路，可给可靠性要求不高和较小容量的设备供电。3)链式低压配电网适用于暗
7、敷线路，可给可靠性要求不高的小容量设备供电。(2)低压配电网接线形式表1-1低压配电网接线形式(2)低压配电网接线形式表1-1低压配电网接线形式三、电力系统中性点运行方式1.中性点不接地系统2.中性点直接接地系统3.中性点经消弧线圈接地系统4.中性点经电阻接地系统1.中性点不接地系统图1-10中性点不接地系统的运行方式a)正常运行b)单相接地2.中性点直接接地系统图1-11中性点直接接地系统的运行方式a)正常运行b)发生单相接地故障3.中性点经消弧线圈接地系统图1-12中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障3.中性点经消弧线圈接地系统图1-13消弧线圈接地补偿装置4.中性点经电阻接地系统图1
8、-14中性点经电阻接地系统原理4.中性点经电阻接地系统图1-15常用的中性点接地电阻器外形课题二 一、电力变压器分类1.油浸式变压器2.干式变压器1.油浸式变压器(1)S9系列油浸式电力变压器S9系列油浸式电力变压器是国家推广使用的更新换代产品(见图2-1)，与S7系列(已列入国家明令淘汰产品目录)相比，空载损耗平均降低10.3，空载电流平均降低22.4。(2)S11系列油浸式变压器如图2-3所示，S11M.R为三相卷铁心全密封配电变压器，它用专用卷绕设备将硅钢带连续绕制成封闭型整体铁心，减小了传统铁心的接缝气隙，噪声明显减小，经退火处理后，其空载损耗比S9系列产品平均下降30%。(1)S9系
9、列油浸式电力变压器图2-1S9系列油浸式电力变压器(1)S9系列油浸式电力变压器图2-2S9M系列全密封电力变压器图2-3S11M.R三相卷铁心全密封配电变压器(2)S11系列油浸式变压器2.干式变压器图2-4SG系列干式变压器2.干式变压器图2-5常见电力变压器的基本结构1高压套管2分接开关3低压套管4气体继电器5防爆套管6储油柜7油位计8呼吸器9散热器10铭牌11接地螺栓12油样阀门13放油阀门14阀门15线圈16信号温度计17铁心18净油器19油箱20变压器油二、电力变压器结构1.铁心铁心是变压器的磁路部分，是绕组的支撑骨架，由心柱和磁轭两部分组成。铁心用厚度为0.35mm、表面涂有绝缘
10、漆的热轧硅钢片或冷轧硅钢片叠装而成。2.绕组绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成。工作电压高的绕组称为高压绕组，工作电压低的绕组称为低压绕组。3.绝缘套管绝缘套管由外部的瓷套管和其中的导电杆组成，其作用是使高、低压绕组的引出线与变压器箱体绝缘。电压小于1kV时采用实心瓷套管；电压在1035kV时采用充气式或充油式套管；电压大于110kV时采用电容式套管。4.油箱油浸式变压器的外壳就是油箱，油箱中盛有用来绝缘的变压器油。油箱可保护变压器铁心和绕组不受外力作用和潮湿的侵蚀，并通过油的对流，把铁心和绕组产生的热量传递给箱壁和散热管，再把热量散发到周围的空气中去。一般来说，对30200k
11、VA变压器，采用排管式油箱；对2.56.3MVA的变压器，所需散热面积较大，一般在油箱壁上装置若干只散热器以加强冷却。5.附件电力变压器的附件有储油柜、分接开关、安全气道、气体继电器、测温装置等，其作用是保证变压器的安全和可靠运行。三、电力变压器的电气试验项目1.绝缘电阻和吸收比的测量2.绕组直流电阻的测量3.变压器电压比的测量4.变压器联结组标号试验5.空载试验6.短路试验7.泄漏电流测试8.介质损失角正切值(tan)的测试9.交流耐压试验1.绝缘电阻和吸收比的测量表2-1油浸式电力变压器绕组绝缘电阻的允许值(单位：M)2.绕组直流电阻的测量在变压器施工的交接验收、大修或变更分接开关位置时，
12、常需测量绕组的直流电阻；在变压器短路特性试验和温升试验时也需要用到绕组的直流电阻。测量绕组的直流电阻主要目的是：检查变压器绕组内部导线和引线的焊接质量；判断变压器有无层间短路或内部断线；判断并联支路连接是否正确；确定电压分接开关、引线与套管的接触是否良好等。三相变压器的各相绕组的直流电阻之间的差别应很小，一般应在三相平均值的4%以下。3.变压器电压比的测量变压器空载运行时，一次电压U1与二次电压U2之比值称为变压器的电压比k。测量电压比的目的是：检查变压器的电压比是否与其铭牌标注数据相符合；检验电压分接开关的状况；判断变压器是否存在匝间短路的现象；判断电压比的准确度，以确定该变压器能否并联运行
13、等。电压比的测量结果与变压器的铭牌相比不应有明显的差别，一般地说，电压比的允许偏差为0.5%。4.变压器联结组标号试验三相变压器的联结组标号是用来表示变压器的一次绕组、二次绕组的联结方式以及时钟时序数所表示的相位移关系。变压器的联结组标号共有12种，国家标准规定三相变压器的五种标准联结组标号，分别是：Y,yn0、Y,d11、YN,d11、YN,y0、Y,y0，其中前三种最常用。例变压器联结组标号“Y,yn0”中，“，”左边的大写英文字母Y表示一次绕组的联结方式为联结；右边的小写英文字母yn表示带中性线的联结；最后的数字0表示一次绕组和二次绕组电压相位差为0。值得注意的是：联结组标号完全相同，是
14、变压器并联运行的重要条件之一，否则会产生严重的环流而烧毁变压器。因此，变压器在交接或更换绕组时必须进行联结组标号试验，检查结果应与该变压器的铭牌标志相符合。5.空载试验变压器的空载试验是指在变压器的任意一侧通以额定电压，同时将其他绕组开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流的试验。空载电流一般用实际测得的空载电流I0与额定电流IN的百分数I(%)来表示。空载试验的目的是：测量变压器的空载电流和空载损耗；发现磁路中的局部或整体缺陷；检查绕组匝间、层间的绝缘是否良好；检查变压器的铁心片间绝缘和装配质量等。额定条件下，电力变压器空载试验时空载电流的允许偏差为+22%；空载损耗的允许偏差为+15%
15、。如超出允许值应再进行单相全压试验，以找出缺陷部位。6.短路试验短路试验就是将变压器的一侧绕组短路，而另一侧施加额定频率的交流电压的试验。现场试验时，一般是将低压侧短路，从高压侧施加电压，将电压调整到短路侧电流为额定电流值时，记录功率值和电压值。再将此值换算到规定的温度下便是变压器的负载损耗(又称短路损耗)和短路电压。短路试验的目的是：求得变压器的负载损耗和短路电压；计算变压器的效率；确定变压器的热稳定性能和动稳定性能；计算二次侧的电压变化；确定变压器能否与其他变压器并列运行；及时发现变压器在结构和制造上的缺陷等。试验规程规定，变压器的允许负载损耗偏差为10%，短路电压为10%。当试验结果偏差
16、较大时，应分析原因，查明缺陷。7.泄漏电流测试变压器绕组连同套管一起的泄漏电流是指除被试绕组外其余均短路后与铁心同时接地，然后依次对被试绕组施加直流电压，测量被试绕组对铁心、外壳和其他非被试绕组之间的泄漏电流。泄漏电流测试是预防性试验之一。测量绕组连同套管一起的泄漏电流的试验原理与测量绝缘电阻相似，不同之处在于：前者试验电压较高，并可任意调节，测量结果用微安表显示，试验灵敏度、准确度都较高。所以，泄漏电流测试能更加有效地检查出绕组和套管的绝缘缺陷。请读者注意这两方面的比较。电压为35kV及以上且容量为10 000kVA及以上的电力变压器，必须进行泄漏电流测试，其他变压器不作此规定。泄漏电流测试
17、的不足之处在于它不能发现未贯通的集中性缺陷以及绝缘整体老化、游离缺陷等。8.介质损失角正切值(tan)的测试测试介质损失角正切值(tan)也是预防性试验的基本方法之一。所谓介质损耗是指在周期性变化的交流电压作用下产生的功率损耗。这种损耗的大小正比于无功电流与总电流的夹角的正切tan，称为介质损失角，tan称为介质损失角正切值。介质损失角正切值一般在测量绝缘电阻和泄漏电流之后测试。测试变压器绝缘绕组的介质损失角正切值(tan)是判断变压器绝缘性能的有效方法。9.交流耐压试验表2-2电力变压器交流耐压试验电压标准(单位：kV)四、电力变压器选择和运行1.变压器选择2.变压器运行1.变压器选择(1)
18、变压器容量确定原则变电所主变压器的容量一般按510年规划负荷来选择。(2)电压比(旧称变比)的选择用户变压器一般都是三相双绕组降压变压器。(3)联结组标号确定变压器的联结组标号可根据电压比和需要确定。(4)台数确定变电所主变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量等有密切关系。(5)变压器形式确定一般的电力用户都应选用三相油浸式自冷或风冷的普通变压器。2.变压器运行(1)运行冷却方式选择运行冷却方式有自然空气冷却(干式)、油循环空气自然冷却(油浸自冷式)、油循环强迫空气冷却(油浸风冷式)和强迫油循环风冷却四种。(2)运行允许温升规定我国国家标准中，对变压器的温升作如下规定：最高空气温度为40，
19、年平均温度为15，油浸变压器绕组允许温升为65，铁心允许温升为80，油顶层允许温升为55。(3)并列运行条件将两台或两台以上的变压器一次绕组并联接到公共电源上，二次绕组也并联接在一起向负载供电，这种运行方式称为变压器的并列运行。(1)运行冷却方式选择1)自然空气冷却(干式)。2)油循环空气自然冷却(油浸自冷式)。3)油循环强迫空气冷却(油浸风冷式)。4)强迫油循环水冷却(油浸水冷式)。5)强迫油循环风冷却。(3)并列运行条件1)各台变压器的一次侧额定电压和二次侧额定电压应分别相等，允许差值在5以内，即各台变压器的电压比亦相等，可允许差值在0.5%以内。2)各台变压器的短路电压(阻抗百分数)Ud
20、应相等，可允许差值在0.5以内。3)各台变压器的联结组标号应相同。五、电力变压器维护1.油浸式电力变压器故障分析2.干式变压器的检查内容3.变压器运行异常的处理方法1.油浸式电力变压器故障分析表2-3油浸式电力变压器常见故障分析2.干式变压器的检查内容1)有无异常声音及振动。2)有无局部过热、有害气体腐蚀等使绝缘表面发生爬电和碳化现象等造成的变色。3)变压器的风冷装置运转是否正常。4)高、低压接头有无过热，电缆头有无漏电、爬电现象。5)绕组的温升是否超过变压器采用的绝缘材料等级规定值。6)支撑绝缘子有无裂纹、放电痕迹。7)检查绕组压件是否松动。8)铁心风道有无灰尘及杂物堵塞,铁心有无生锈或腐蚀
21、现象等。3.变压器运行异常的处理方法(1)运行中的不正常现象及处理值班人员在变压器运行中发现不正常现象时，应设法尽快消除，并报告上级和作好记录。(2)气体保护装置动作的处理在查明原因消除故障前不得将变压器投入运行。为查明原因应重点考虑这样几个方面：是否排气未尽；保护及直流等二次回路是否正常；变压器外观有无明显反映故障性质的异常现象；气体继电器中积集的气体量及其是否可燃；气体继电器中的气体和油中溶解气体的色谱分析结果；必要的电气试验；变压器其他继电保护装置动作情况。课题三 一、高压电器概述高压电器是电力系统中最重要的电气设备之一，其作用是：在正常工作情况下可靠地接通或断开电路；在改变运行方式时灵
22、活地切换操作；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。根据高压电器在电路中担负的任务不同可以分为高压断路器、熔断器、隔离开关和负荷开关等几类。其中断路器和熔断器的灭弧能力强，能熄灭短路电流产生的电弧，将短路故障电路断开；负荷开关也和断路器一样具有灭弧装置，但灭弧能力不强，只能断开负荷电流；隔离开关则主要用于检修时隔离电源。二、高压电器中的电弧现象电弧是一种极强烈的电游离现象，具有强光和高温的特点，对高压电器的安全运行存在极大的威胁：如果电弧是短路电流产生的，电弧的存在就意味着短路电流还存在，从而使短路电流危害的时间延长；其次，电
23、弧的高温可能烧损电器触头，烧毁电气设备及导线、电缆，甚至引起火灾和爆炸事故；此外，强烈的弧光可能损伤人的视力。因此，电气设备在结构设计上要力求避免产生电弧或在产生电弧后能迅速将其熄灭。电气设备的触头在分断电流时之所以会产生电弧，根本的原因(内因)在于触头本身及周围介质中含有大量可被游离的粒子。这样，当触头间存在着足够大的电场强度时(外因)时，就可能使粒子强烈游离而形成电弧。1.速拉灭弧法迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，导致带电粒子的复合迅速增强，从而加速电弧的熄灭。这是开关电器中普遍采用的一种最基本的灭弧方法。2.冷却灭弧法降低电弧的温度，可使电弧中的热游离减弱，导致带电粒子的复合增强，
24、有助于电弧迅速熄灭。这种灭弧方法在开关电器中应用也较普遍。3.吹弧灭弧法利用外力(如气流、油流或电磁力)来吹动电弧，使电弧加速冷却，同时拉长电弧，降低电弧中的电场强度，使带电粒子的复合和扩散增强，从而加速电弧的熄灭。按吹弧的方向来分，有横吹和纵吹之分；按外力的性质来分，有气吹、油吹、电动力吹和磁力吹等方式。图3-1所示为吹弧灭弧法的示意图。低压刀开关迅速拉开刀闸时，不仅迅速拉长了电弧，而且其本身回路电流产生的电动力作用于电弧，吹动电弧使之拉长。有的高压电器采用专门的磁吹线圈来吹动电弧，有的利用钢片来吸动电弧。4.长弧切短灭弧法电弧的电压降主要降落在阴极和阳极上(阴极压降又比阳极压降大得多)。如
25、果利用金属片(如钢栅片)将长弧切为若干短弧，则电弧上的压降将近似地增大若干倍。当外施电压小于电弧上的压降时，电弧就不能维持而迅速熄灭。图3-2所示为钢栅片将长弧切成若干短弧的情形。这种钢栅片具有上述电动力吹弧和铁磁吹弧的作用，同时还可冷却电弧。5.粗弧分细灭弧法将粗大的电弧分为若干平行的细小电弧，使电弧与周围介质的接触面积增大，从而改善电弧的散热条件，降低电弧的温度，使电弧中带电粒子的复合和扩散均得到增强，以保证电弧迅速熄灭。多断口灭弧也就是利用了这种原理。6.狭沟灭弧法图3-1吹弧灭弧法a)纵吹b)横吹6.狭沟灭弧法图3-2长弧切短灭弧法1静触头2电弧3动触头4钢栅片7.真空灭弧法真空具有较
26、高的绝缘强度。处于真空中的触头间只有在触头断开瞬间产生的所谓“真空电弧”，这种电弧在电流过零时就能立即熄灭且不复燃。真空断路器就是利用这种原理制成的。8.六氟化硫(SF6)灭弧法SF6气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，其绝缘强度约为空气的3倍，介质强度恢复速度约为空气的100倍。六氟化硫断路器就是利用SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质，获得了极高的断开容量。三、高压隔离开关1.高压隔离开关(文字符号为QS)的类型和作用2.高压隔离开关的正确选用1.高压隔离开关(文字符号为QS)的类型和作用(1)隔离电源在需要检修或分断的电路、设备和带电运行的电路、设备之间形成一个明显的断开点，确保检修或工作的安
27、全。(2)切断母线在有电压而无负荷的情况下，通过隔离开关将设备或电路从一组母线换接到另一组母线上。(3)接通或断开空载电路包括母线、电压互感器和避雷器等小容量的空载电路或其他电容电流不超过5A的空载电路。1.高压隔离开关(文字符号为QS)的类型和作用图3-3典型的高压隔离开关外形a)GW112系列户外高压隔离开关b)GN21035系列户内高压隔离开关c)GN1912(C)系列户内高压隔离开关d)GN2212(C)系列户内高压隔离开关1.高压隔离开关(文字符号为QS)的类型和作用图3-4典型的户内高压隔离开关结构1上接线端2静触头3刀闸4套管绝缘子5下接线端6框架7转轴8拐臂9升降绝缘子10支柱
28、绝缘子2.高压隔离开关的正确选用(1)型号含义高压隔离开关的型号一般由产品型号和规格数字两大部分组成，中间用“/”隔开。(2)选配说明高压隔离开关的选择应根据其额定电压、额定电流、安装条件等因素考虑，并作短路时的动、热稳定校验。图3-5高压隔离开关的型号及其含义四、高压负荷开关图3-6FN210型户内压气式负荷开关a)外形b)结构示意1框架2缓冲器3绝缘拉杆4绝缘子5、12接线板6弹簧7主闸刀8灭弧闸刀9主触头10灭弧触头11喷口13气缸14活塞15主轴四、高压负荷开关表3-1常用负荷开关的外形、特点和用途四、高压负荷开关表3-1常用负荷开关的外形、特点和用途五、高压断路器1.高压断路器的基本
29、参数2.油断路器3.真空断路器1.高压断路器的基本参数(1)额定电压额定电压是表征断路器绝缘强度的参数。(2)额定电流额定电流是表征断路器长期通过电流的能力，即断路器允许长期连续通过且各部分温度不会超过规定值的最大电流。(3)额定分断电流周期分量有效值它是表征断路器分断能力的参数，即在额定电压下，断路器能可靠分断的最大电流，通常也简称为额定分断电流。(4)额定动稳定电流和额定关合电流额定动稳定电流是表征断路器通过短时电流能力的参数，即通过最大非对称短路电流时，断路器能承受的电动力效应。1.高压断路器的基本参数(5)额定热稳定电流和额定热稳定时间额定热稳定电流也是表征断路器通过短时电流能力的参数
30、，但它反映的是断路器承受短路电流热效应的能力，其值和额定分断电流相等，相应的额定热稳定时间为2s，也可以采用4s和相应的热稳定电流值。(6)分断时间和合闸时间从操动机构跳闸线圈接通跳闸脉冲起，到三相电弧完全熄灭时止的一段时间称为断路器的分断时间。2.油断路器1)检查导电杆和静触头的接触是否良好。2)检查缓冲器的压缩行程是否符合规定，三相缓冲器是否同时工作，最后位置是否一致，缓冲作用是否均衡，运动机构不应有显著的冲击。3)检查合闸限位装置。4)测量导电杆总行程、压缩行程，测量导电杆和静触头的开断距离，测量转轴或拐臂从分闸到合闸的回转角度及在合闸或分闸位置时与水平线的夹角。2.油断路器图3-7SN
31、1010型户内少油断路器的外形和结构1帽盖2上接线端子3油标4框架5油箱(绝缘筒)6绝缘子7下接线端子8主轴9基座3.真空断路器(1)真空断路器的灭弧原理以真空作为绝缘与灭弧介质的断路器称为真空断路器。(2)真空断路器结构真空断路器一般都由真空灭弧室、操动机构和支撑部件等三大部分组成。(3)真空断路器的特点(4)典型真空断路器的主要技术参数见表3-2。(1)真空断路器的灭弧原理图3-8真空灭弧室的原理结构图1动触杆2波纹管3外壳4动触头5屏蔽罩6静触头(2)真空断路器结构图3-9ZN1210型真空断路器的结构与外形图a)结构b)外形1上接线端2绝缘子3机构箱4绝缘拉杆5真空灭弧室6动触杆7下接
32、线端(3)真空断路器的特点1)真空介质的绝缘强度高，灭弧能力强。2)真空介质不会老化。3)不需要采取冷却电弧的技术措施，也不需要控制灭弧介质流动的强制措施。4)电弧能量小，断路器使用寿命长。(4)典型真空断路器的主要技术参数见表3-2。表3-2典型真空断路器主要技术参数六、高压熔断器1.户内式高压熔断器2.户外式高压熔断器图3-10户内式高压熔断器的外形和结构1瓷熔管2弹性触片3出线端子4瓷绝缘子5底座1.户内式高压熔断器2.户外式高压熔断器图3-11RW4型户外跌落式熔断器1上接线端子2上静触头3下静触头4操作环5固定板6熔管7瓷绝缘子8下动触头9下接线端子七、高压真空接触器1.高压真空接触
33、器的作用2.高压真空接触器的结构1.高压真空接触器的作用高压真空接触器适用于310kV、三相交流50Hz的电力系统中，供通断电路、频繁起动、控制高压交流电动机、电炉变压器等高压设备用。它与高压限流式熔断器等构成组合单元配用于高压开关柜中。2.高压真空接触器的结构图3-12ZJZ10型高压真空接触器的外形和结构a)外形2.高压真空接触器的结构图3-12ZJZ10型高压真空接触器的外形和结构(续)b)结构1螺母2框架3灭弧室4软连接5绝缘子6触头弹簧7线圈8分闸弹簧9铁心八、高压开关柜图3-13GG-1A(F)07S型固定式高压开关柜的外形和基本结构1母线2母线隔离开关3少油断路器4电流互感器5出
34、线隔离开关6电缆头7检修门8端子箱门9操作板10断路器的手动操作机构11隔离开关操作手柄12仪表盘13上检修门14、15观察窗课题四 一、低压电器概述表4-1常用低压电器的用途和典型产品一、低压电器概述表4-1常用低压电器的用途和典型产品二、低压断路器1.塑壳式断路器2.万能框架式断路器3.漏电断路器1.塑壳式断路器(1)基本结构塑壳式断路器结构紧凑、重量轻，适于独立安装，多用作支路保护开关。(2)技术参数低压断路器的主要参数有：额定电压、额定电流、极数、脱扣器类型及其额定电流整定范围、电磁脱扣器整定范围、主触头分断能力等。(3)选用原则(2)技术参数1)额定工作电压。2)额定绝缘电压。3)壳
35、架额定电流。4)断路器额定电流。4-1A.TIF图4-1塑壳式断路器a)外形b)结构c)原理d)符号1盖2灭弧室3手柄4自由脱扣机构5主轴6脱扣轴7热双金属片8瞬时调节9下母线10热组件11电磁脱扣器12软连接13静触头14动触头15上母线16主触头17铰链18搭钩19支点20电流脱扣器21、24衔铁22杠杆23弹簧25欠电压脱扣器26发热元件27双金属片(3)选用原则1)断路器的额定工作电压电路额定电压。2)断路器的额定电流电路计算负载电流。3)断路器的额定短路通断能力电路中可能出现的最大短路电流。4)电路末端单相对地短路电流1.25倍断路器瞬时(或短延时)脱扣器整定电流。5)欠电压脱扣器的
36、额定电压应等于电路的额定电压。2.万能框架式断路器万能框架式断路器主要用于交流配电网络中，用来分配电能、保护电路及电源设备免受过载、欠电压和短路等故障的危害。壳架电流630A及以下规格的万能框架式断路器可用来保护电动机的过载、欠电压和短路。万能框架式断路器的特点是具有一个钢制框架(小容量的也有用塑料底板和金属支架构成框架)，所有部件都装于框架内，导电部分加以绝缘，其部件大都设计成可拆卸式的，便于安装和制造。3.漏电断路器(1)电磁式漏电断路器工作原理电磁式漏电断路器的工作原理如图4-3所示，其结构是在一般的塑壳式断路器中增加一个能检测剩余电流的感受组件(检测电流互感器)和剩余电流脱扣器。(2)
37、电子式漏电断路器工作原子式漏电断路器(DZ15CE型)工作原理如图4-4所示。3.漏电断路器图4-2常用的漏电断路器外形(1)电磁式漏电断路器工作原理图4-3电磁式漏电断路器工作原理(2)电子式漏电断路器工作原子式漏电断路器(DZ15CE型)工作原理如图4-4所示。图4-4电子式漏电断路器(DZ15CE型)工作原理三、刀开关1.开启式负荷开关2.封闭式负荷开关1.开启式负荷开关(1)选用原则用于一般照明电路和功率小于5.5kW的电动机控制电路中。(2)安装要领开启式负荷开关必须垂直安装在控制屏或开关板上，合闸状态时手柄应朝上，不允许倒装或平装，以防发生误合闸事故。(3)操作维护开启式负荷开关在
38、分闸和合闸操作时，应动作迅速，使电弧尽快熄灭。1.开启式负荷开关图4-5HK系列开启式负荷开关a)外形b)结构c)符号1瓷质手柄2动触头3出线座4瓷底座5静触头6进线座7胶盖紧固螺钉8胶盖2.封闭式负荷开关(1)选用原则适用于交流频率50Hz、额定工作电压为380V、额定工作电流小于400A的电路中，用于手动不频繁地接通和分断带负载的电路及实现电路末端的短路保护，也可用于控制15kW以下小容量交流电动机不频繁地直接起动和停止。(2)安装要领封闭式负荷开关必须垂直安装于无强烈振动和冲击的场合，安装高度一般离地不低于1.31.5m，外壳必须可靠接地。(3)操作维护进行分、合闸操作时，要站在开关的手
39、柄外侧，不准面对开关，以免因意外故障电流使开关爆炸，铁壳飞出伤人。2.封闭式负荷开关图4-6封闭式负荷开关的外形和结构1动触刀2静夹座3熔断器4进线孔5出线孔6速断弹簧7转轴8手柄9罩盖10罩盖锁紧螺栓四、转换开关1.结构分类2.选用说明3.安装维护1.结构分类图4-7常用的转换开关外形2.选用说明转换开关选用时通常需考虑的因素有：按额定电压和工作电流等选用合适的系列；按操作需要选定手柄形式和定位形式；按控制要求参照转换开关样本确定触头数量和接线图编号；选择面板型式及标志。3.安装维护1)安装前必须用清洁柔软的抹布仔细揩去开关触头盒和触头外露表面的尘埃。2)转换开关一般应水平安装在屏板上，但也
40、可倾斜或垂直安装。3)转换开关的面板从屏板正面插入，并旋紧在面板双头螺栓上的螺母，使面板紧固于屏板上，安装转换开关要先拆下手柄，安装好后再装上手柄。4)有些型号(如LW2Y等)的转换开关固定在屏板上时，必须预先从开关上拆下面板和固定垫板。5)在更换或修理损坏的零件时，拆开的零件必须除去尘埃和污垢，并在转动部分的表面涂上一层薄工业用凡士林，经过装配和调试后即可投入使用。3.安装维护6)当开关有故障时必须立即切断电路，然后检验是否有妨碍可动部分正常转动的故障、检验弹簧有无变形或失效、触头工作状态和触头状况是否正常等。五、交流接触器1.结构原理2.选用说明3.安装维护1.结构原理图4-8常用交流接触
41、器的外形a)CJ20系列交流接触器b)3TB系列交流接触器c)B系列交流接触器1.结构原理图4-9交流接触器的结构和工作原理示意图a)结构b)工作原理1反作用弹簧2主触头3触头压力弹簧4灭弧罩5辅助常闭触头6辅助常开触头7动铁心8缓冲弹簧9静铁心10短路环11吸引线圈1.结构原理图4-10接触器的符号a)吸引线圈b)主触头c)辅助常开触头d)辅助常闭触头2.选用说明(1)选择接触器主触头的额定电压接触器主触头的额定电压应大于或等于控制电路的额定电压。(2)选择主触头的额定电流接触器控制电阻性负载时，主触头的额定电流应等于负载的额定电流；接触器控制电动机负载时，主触头的额定电流应大于或稍大于电动
42、机的额定电流。(3)选择接触器吸引线圈的电压当控制电路简单、使用电器较少时，为节省变压器，可直接选用380或220的电压。(4)选择接触器的触头数量及类型接触器的触头数量、类型应满足电路的要求。3.安装维护(1)安装前的检查(2)安装时的注意事项(3)安装后的检查(1)安装前的检查1)检查接触器铭牌与吸引线圈的技术数据(如额定电压、电流、操作频率和通电持续率等)是否符合实际使用要求。2)检查接触器外观有无机械损伤，并用手推动接触器活动部分，要求产品动作灵活、无卡住现象，并应检查有无杂物落入接触器内部。3)对新买来的或已搁置很久的接触器，最好作解体检查，重点检查产品内部有无缺损零件，并用汽油擦净
43、铁心表面上的防锈油脂或清除粘结在表面的锈垢。4)测量吸引线圈电阻，检查与调整触头的开距、超程、初压力与终压力，并使各极触头动作同步。5)检查产品的绝缘电阻。(2)安装时的注意事项1)按规定留有适当的飞弧空间，以免飞弧烧坏相邻器件。2)安装位置应正确，除特殊订货外，一般安装在垂直面上，即使是直动式的接触器也不得随意安装，安装位置应符合使用说明书上的规定，安装时其倾斜角不得超过5，否则会影响接触器的动作特性。3)安装与接线时，注意勿使零件失落而掉入电器内部。(3)安装后的检查1)灭弧罩必须完整无缺且固定牢靠，绝不允许不带灭弧罩或带破损灭弧罩运行。2)检查接线正确无误后，应在主触头不带电的情况下操作
44、几次，然后测量产品的动作值，测量值须符合产品规定要求。3)对于新调换的真空接触器，应测量其真空度，测量值必须符合规定要求。课题五 一、继电保护概述1.电力系统继电保护2.继电保护装置的组成3.继电保护装置的基本要求1.电力系统继电保护1)故障点通过很大的短路电流和电弧使故障设备烧坏。2)通过短路电流时所产生的热和电动力使系统设备缩短使用寿命；3)因电压降低破坏用户工作的稳定性或影响产品质量；破坏系统并列运行的稳定性，产生振荡，甚至使整个系统瓦解。2.继电保护装置的组成(1)测量部分测量被保护元件工作状态的物理量，并和已给的整定值进行比较，从而判断保护是否应该起动。(2)逻辑部分根据测量部分各输
45、出量的大小、性质、出现的顺序等，使保护装置按一定的逻辑程序工作，最后传到执行部分。(3)执行部分根据逻辑部分送的信号，最后完成保护装置所担负的任务，如发出信号、跳闸或不动作等。2.继电保护装置的组成图5-1继电保护装置的组成3.继电保护装置的基本要求(1)选择性要求选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行，如图5-2所示。(2)速动性要求速动性是指尽可能快地切除故障。(3)灵敏性要求灵敏性是指继电保护装置对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。(4)可靠性要求可靠性是指在规定的保护范围内发生了属于它应该动作的故
46、障时，继电保护装置不应该拒绝动作；而在其他不属于它应该动作的情况下，则不应该误动作。3.继电保护装置的基本要求图5-2选择性要求保护二、常用保护继电器和电流互感器1.电流继电器2.电压继电器3.过电流继电器4.中间继电器5.信号继电器6.差动继电器7.冲击继电器8.电流互感器1.电流继电器图5-3DL10系列电流继电器a)实物图b)结构示意图1电磁铁2线圈3可动衔铁4反作用弹簧5动触点6静触点7调整把手8刻度盘2.电压继电器电压继电器与电流继电器结构基本相同，区别主要在于前者为电压线圈，后者为电流线圈。电压继电器有过电压继电器和欠电压继电器两种。过电压继电器只在线圈电压超过一定数值时才动作；欠
47、电压继电器只在线圈电压低于一定数值时才动作，且其线圈是长期带电的。常用的电磁式电压继电器有DJ100、DY20C和DY30系列。DY30系列整流式电压继电器由于是将交流电压经电阻降压、二极管整流后加在线圈两端的，所以它解决了DJ100、DY20C型欠电压继电器因可动系统本身振动引起的轴承磨损问题。3.过电流继电器(1)感应式过电流继电器(2)整流式过电流继电器整流式过电流继电器一般由变流器及其可动部分、单极晶体管驱动电路和执行继电器等三大部分组成。3.过电流继电器图5-4常用过电流继电器a)JL12过电流延时继电器b)JSL15型定时限过电流继电器c)EOCR3MS/FMS智能过电流继电器(1
48、)感应式过电流继电器图5-5感应式过电流继电器的结构1电磁铁2短路环3铝盘4可动框架5弹簧6永久磁铁7蜗杆8扇形齿轮9突柄10衔铁11薄钢片12触点13时限螺杆14动作时间调整值指示器15、19插销16时限调整螺钉17档板18线圈(2)整流式过电流继电器图5-6LL13A型整流式过电流继电器原理图4.中间继电器图5-7常用的中间继电器5.信号继电器(1)额定值线圈电压有直流220V、110V、48V、24V和12V五种；电流额定值为0.014A，共17档。(2)触点容量220V直流电感性负载电路中，触点容量不大于30W；220V交流电路中，触点容量不大于200W。(3)功率消耗电流线圈功率消耗
49、不大于0.3W，电压线圈功率消耗不大于3W。5.信号继电器图5-8信号继电器的结构1电磁铁2弹簧3衔铁4信号牌5复位手柄6观察孔7动触点8静触点9线圈6.差动继电器图5-9BCH2型差动继电器a)外形b)纵差保护原理7.冲击继电器图5-10极化继电器1工作线圈2返回线圈3电磁铁4可动衔铁5永久磁铁6触点7.冲击继电器图5-11JC2型冲击继电器工作原理a)负电源复归b)正电源复归8.电流互感器1)一相接线如图5-13a所示。2)两相V形接线如图5-13b所示。3)两相电流差接线如图5-13c所示。4)三相接线如图5-13d所示。5)零序接线如图5-13e所示。8.电流互感器图5-12穿心式电流
50、互感器外形和结构示意图a)外形b)结构示意图图5-13电流互感器在三相交流电路中的接线方式a)一相接线b)两相V形接线c)两相电流差接线d)三相图形接线e)零序接线三、典型继电保护方式1.电流继电保护2.差动保护3.欠电压保护4.零序电流保护及绝缘监视5.自动重合闸1.电流继电保护1)定时限过电流继电保护电路原理如图5-14a所示。2)反时限过电流继电保护原理如图5-14b所示。3)电流速断保护原理如图5-14c所示。4)电流速断和定时限过流保护原理如图5-14d所示。图5-14过电流保护装置原理图a)定时限过电流保护原理b)反时限过流保护原理c)电流速断保护原理d)电流速断和定时限过电流保护
