第4章 电气设备及载流导体1
供配电系统的常用电气设备
§ 4.2 电弧的产生及灭弧方法
4.2.1 电弧及其主要危害 电弧— 一种高温、强光的电游离现象，开关电器和线路中一种必然的 物理现象，是电流的延续。 1．电弧的主要特征 〔1〕能量集中，发出高温、强光。 〔2〕自持放电，维持电弧稳定燃烧所需电压很低。 〔3〕游离的气体，质轻易变。 2．电弧的危害 〔1〕延长了电路的开断时间，从而使故障对供配电系统造成更大的损 坏。 〔2〕高温使开关触头变形、熔化，从而导致接触不良甚至损坏。 〔3〕高温可能造成人员灼伤甚至直接或间接的死亡，强光可能损害人 的视力。 〔4〕引起弧光短路，严重时造成爆炸事故。
4.2.2 电弧的产生
1．产生电弧的根本原因 触头间很大电场强度和很高的温度导致触头本身的电子及触头周围介质中 的电子被游离而形成电弧电流。 2．产生电弧的游离方式 〔1〕高电场发射 强电场把触头外表的电子拉出，形成自由电子并发射到 触头间隙中。 〔2〕热电发射 触头外表的电子吸收足够的热能而发射到触头间隙中形成 自由电子向间隙四周发射出去。 〔3〕碰撞游离 高速移动的自由电子碰撞中性质点，使中性质点游离成带 正电的正离子和自由电子。不断的碰撞使触头间隙中正离子和自由电子数 越来越多，形成“雪崩〞现象，当离子浓度足够大时，介质被击穿而产生 电弧。 〔4〕高温游离 电弧形成后的高温，加强了正离子和自由电子的游离。触 头越分开，电弧越大，高温游离也越显著。 注：高电场发射和热电发射的游离方式在触头分开之初占主导作用 碰撞游离和高温游离使电弧持续和开展 它们是互相影响，互相作用的。
4.2.4 开关电器中常用的灭弧方法 〔2〕按施加外力的性质来分， 气吹、油吹、磁力吹和电动力吹等。 如图4–2所示的低压刀开关迅速拉开刀闸时电动力吹弧使电弧加速拉长。
如图4–3所示采用专门的磁吹线圈来吹弧。
110KV变电站知识介绍(2014.2)
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利用水的流量和落差使水轮机转动。 生产过程：水能机械能电能
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利用原子能在反应堆的核裂变使汽轮机转动 生产过程：原子能机械能电能
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风力发电是利用风力
带动风车叶片旋转，再 通过增速机将旋转的速 度提升，來促使发电机 发电。依据目前的风车 技术，大約是每秒三公 尺的微风速度，便可以 开始发电。
电力系统的组成 发电厂、变电所的类型 变电站的电气设备
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第一节 电力系统的组成
多个电厂并网组成 110kV以上 110kV以下
输电网
配电网
发电厂
电力用户
电力系统的功能就是完成电能的生产、输送和分配。
电力系统的生产特点： 发电 供电
用电
对电力系统的要求： 安全 可靠
连续
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1、电力系统的基本概念
动力系统＝电力系统＋动力装置＋热能系统
由电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能 用户组成的电能与热能的整体就是动力系统。
动力系统是电能、热能的生产与消费联系起来的纽带。
电力网＝变压器＋输配电线＋电能用户
按供电范围的大小和电压等级的高低，电力网可分为地 方电力网、区域电力网和超高压输电网三种类型。一般情 况下，地方电力网的电压不超过35kV，区域电力网电压为 110～220kV，电压为330kV及以上的为超高压远距离输电 网。
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支柱绝缘子
220kV电流互感器 型号 LB6-220 电气符号：TA 电流互感器起到变流和电气隔离作用。便于二次仪表测量需要转换为比较统 一的电流。它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回 路电流信息的传感器，将高电流按比例转换成低电流。
电气设备一次部分习题集
电气设备一次部分第1章绪论1-1 什么是发点厂、变电站、电力系统及电力网?1-2 试述火电厂、水电厂、核电厂的基本生产过程及其特点?1-3 电力系统有哪些优越性?电力系统运行要满足哪些基本要求?1-4 电能质量的主要指标是什么?1-5 什么是一次设备和二次设备?它们各自包含哪些内容?1-6 一次设备的额定电压是如何规定的?1-7 试确定图示电力系统用电设备、发电机和变压器的额定电压（变压器用额定电压比的形式表示）。
图中所示电压为电力网额定电压。
第2章电力系统中性点的运行方式2-1 电力系统的电源中性点有哪机种运行方式?什么叫小接地电流系统和大接地电流系统?2-2 在系统发生单相接地故障时,小接地电流和大接地电流系统的相对地的电压和线电压有如何的变化?为什么小接地电流系统在发生单相接地故障时可允许短时继续运行而不允许长期运行?应采取什么对策?2-3 电网对地电容与哪些因素有关?小接地电流系统单相接地电容电流与哪些因素有关?2-4 为什么说利用消弧线圈进行全补偿并不可取?2-5 试述中性点直接接地系统在发生单相接地时的后果以及提高供电可靠性的措施?第3章电弧及电气触头的基本理论3-1 何为电弧?简述断路器触头断开时断口电弧的形成过程及由此而确定的基本灭弧方法?3-2 直流电弧稳定燃烧的条件为何?灭弧室和灭弧栅在灭弧原理上有何差别?3-3 交流电弧电流有何特点?熄灭交流电弧的条件是什么?3-4 什么叫介质强度恢复过程? 什么叫电压恢复过程?它们与哪些因素有关?3-5 在直流电弧和交流电弧中,将长电弧分割成短电弧灭弧是利用了什么原理?3-6 电气触头主要有哪几种接触形式?各有什么特点?3-7 如果电气触头发生振动是什么原因造成的?有什么危害?第4章电气设备及截流导体4-1 高压断路器的作用是什么?其常见类型有哪些?4-2 试述SF6断路器的灭弧装置的特点?4-3 隔离开关的作用是什么?4-4 熔断器的基本结构是什么?简述熔断器的熔断过程?4-5 电压互感器与电流互感器各有何作用,运行时有何特点?为什么工作时,电磁型电流互感器二次不能开路,而电压互感器不能短路。
水电站电气部分基础知识
额定容量是电气设备在额定电压下工作所达到额定电流时的容量。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。
水电站电气部分基础知识(五)
二、电气设备、接线和装置 （一）一次设备
水电站电气部分基础知识(五)
图1-4 洞沟电站接入系统图
水电站电气部分基础知识(五)
（四）配电装置
配电装置按电气设备装设地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置。 图1-4中，由峰61开关、峰62开关、峰51开关、峰31开关、峰33开关，峰336刀闸小 车，峰互05PT、峰互03PT等，主要有6.3KV、35KV开关、互感器等设备构成的配电 装置，布置在屋内，称为屋内配电装置；洞沟电站升压开关站采用户内35kV开关室+户 内主变场方案。
水电站电气部分基础知识(五)
（一）真空灭弧室的结构
真空灭弧室是真空断路器的心脏，其基本 结构如图2-2所示。
由于波纹管在轴向上可以伸缩，因而这种
结构既能实现从灭弧室外操动动触头作分合运
水电站电气部分基础知识(五)
电气设备在正常状态下，由于流过导体的工作电流相对较小，相应的电动力也 较小。而在短路时，特别是短路冲击电流流过时，电动力可达到很大的数值,当载流 导体和电气设备的机械强度不够时，将会产生变形或损坏。
导体具有质量和弹性，组成一弹性系统。当受到一次外力作用时，就按一定频 率在其平衡位置上下运动，形成固有振动，其振动频率称为固有频率。由于受到摩 擦和阻尼作用，振动会逐渐衰减。若导体受到电动力的持续作用而发生振动，便形 成强迫振动。如果导体的固有频率接近这两个频率之一时，就会出现共振现象，甚 至使导体及其构架损坏，应避免发生共振。
106.知识资料第四章第十四节电气设备选择
第 1 页/共 7 页4.14电气设备挑选考试大纲14.1控制电气设备挑选和校验的基本原则和主意14.2了解硬母线的挑选和校验的原则和主意发输配和供配电历年考题统计4.14.1电气设备的挑选原则与主意1．按正常工作条件挑选额定电压和额定电流（1）额定电压和最高工作电压导体和电器所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压m ax y U 不得低于所接电网的最高运行电压m ax g U ，即max max g y U U ≥（4-14-1）普通电气设备允许的最高工作电压：当额定电压在220kV 及以下时为1.15；额定电压为330～500kV 时为1.1。
而实际电网运行的，普通不超过1.1，因此在挑选设备时，普通可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件挑选。
（2）额定电流电气设备的额定电流是指在额定周围环境温度下，导体和电器的持久允许电流（或额定电流）m ax y I 应不小于该回路的最大持续工作电流m ax g I ，即max max g y I I ≥（4-14-2）因为发电机、调相机和变压器在电压降低5％时，出力保持不变，故其相应回路的N g I I 05.1max =（N I 为电机的额定电流）；母联断路器回路普通可取母线上最大一台发电机或变压器的m ax g I ；母线分段电抗器m ax g I 的应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流；出线回路m ax g I 的除考虑线路正常负荷电流（包括线路损耗）外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。
（3）按当地环境条件校核在挑选电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、湿度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过普通电器使用条件时，应向发明部门提出要求或采取相应的措施。
我国目前生产的电气设备，设计时取周围空气温度40℃作为计算值，若装置地点日最高气温高于＋40℃，但不超过＋60℃，最大延续工作电流应适当降低，设备的额定电流应乘以温度校正系数。
电气设备
第一章1新能源发电风力发电、海洋能发电、地热发电、太阳能发电、生物质能发电、磁流发电2.一次设备①生产和转换电能的设备②开关电器③限流电器④载流导体⑤补偿设备⑥互感器⑦保护电器⑧绝缘子⑨接地装置第二章1.电气主接线一次设备按预期的生产流程所连接成的电路2.电力系统中性点运行方式：中性点非有效接地：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经高电阻接地中性点有效接地：中性点直接接地、中性点经小阻抗接地3.小电流接地系统发生单相接地故障，电流电压变化？故障相的对地电压为零，非故障相的对地电压升高到线电压，即升高为相电压的根号3倍。
故障相的电流为零，非故障相为原来的根号3倍4.大电流接地系统发生单相接地故障，电流电压变化？故障相对地电压为零，非故障相对地电压基本保持不变，仍未相电压。
5.消弧线圈的原理，其补偿方式，常用哪种，原因？当电网发生单相接地故障后，故障点流过电容电流，消弧线圈提供电感电流进行补偿，使故障点电流降至10A以下，有利于防止弧光过零后重燃，达到灭弧的目的，降低高幅值过电压出现的几率，防止事故进一步扩大。
完全补偿、欠补偿和过补偿。
过补偿。
过补偿可避免谐振过电压的产生第三章1.电弧：电弧能导电通道，是由于电弧的弧柱内存在大量的带电粒子，这些带电粒子的定向运动形成电弧。
2.熄灭交流电弧的基本方法（1）吹弧（2）采用多断口灭弧（3）提高分闸速度（4）用耐高温金属材料制作触头（5）采用优质灭弧介质（6）短弧原理灭弧（7）利用固体介质的狭缝灭弧装置灭弧3.减少触头电阻的方法：增大接触压力、触头做防氧化措施第四章1.熔断器式刀开关的功能：作为线路和用电设备的电源隔离开关及严重过载和短路保护2.接触器的结构：电磁系统、触电系统、灭弧装置3.断路器保护装置：电磁脱扣器、热脱扣器、半导体式脱扣器、分励脱扣器4.断路器灭弧方式：断路器分合闸时，触头之间产生的强烈电弧使灭弧罩内的铁质栅片被磁化，产生吸力把电弧吹向灭弧罩，利用灭弧栅片冷却电弧，并将电弧分割成短弧，提高电弧电阻和电弧电压，最终将电弧熄灭。
变电站设备讲解
三、高压断路器
1、作用
（1）控制作用: 正常时接通、断开负荷电流。
（2）保护作用：故障时接通、断开短路电流。
2、符号 QF，DL
油：灭弧介质
3、类型 空 SF6气：：
真空： 磁吹：
4、技术参数
（1）额定电压（2）额定电流（3）额定开断电流
（4）动稳定电流（5）热稳定电流（6）关合电流
（7）全开断时间（8）操作循环
（3）额定开断电流。在额定电压下，规定的时间内断路 器能可靠切断的最大电流的有效值，称为额定开断电 流电I流k，为它：表1.6示、断3.路15器、的6.3断、路8、能1力0、。1我2.国5、规1定6、额2定0、开2断5、 31.5、40、50、63、80、100kA等
（4）动稳定电流。断路器在闭合位置时，所能通过的最 大短路电流，称为动稳定电流，亦称额定峰值耐受电 流，它表明断路器在冲击短路电流作用下，承受电动 力的能力。这个值的大小由导电及绝缘等部分的机械 强度所决定
2、二次设备
对一次设备进行测量、监视、保护、控制的设备。
（1）测量表计 （2）绝缘监察装置 （3）控制和信号装置 （4）继电保护装置 （5）自动装置 （6）直流电源设备 （7）塞流线圈（高频阻波器）
3、电气接线和配电装置的概念
（1）电气主接线（一次接线）
一次设备按预期的生产流程所连接形成的电路。
就是这种气体分子或原子生成负离子的倾向性强。由电 弧电离所产生的电子，被SF6气体和由它分解产生的卤族分子 和原子强烈的吸附，因而带电粒子的移动性显著降低，并由 于负离子与正离子极易复合还原为中性分子和原子。因此， 弧隙空间导电性的消失过程非常迅速。弧隙电导率很快降低， 从而促使电弧熄灭。
(3) 真空断路器的灭弧原理
发电厂电气部分课后题
《发电厂电气部分》课后习题第一章概述1.1发电厂的作用是什么？都有哪些类型？答：作用：发电厂是把各种天然能源（化学能、水能、原子能等）转换成电能的工场。
类型：火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂、海洋能发电厂、生物质能发电厂、磁流体发电厂等。
1.2火力发电厂的种类有哪些？其电能生产过程及其特点是什么？答：（1）种类：①按燃料分：燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂、余热发电厂。
②按蒸气压力和温度分：中低压发电厂、高压发电厂、超高压发电厂、亚临界压力发电厂、超临界压力发电厂。
③按原动机分：凝所式气轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂。
④按输出能源分：凝气式发电厂、热电厂。
⑤按发电厂总装机容量分：小容量发电厂、中容量发电厂、大中容量发电厂、大容量发电厂。
（2）火电厂的生产过程概括起来说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。
整个生产过程分三个系统：燃料的化学能在锅炉燃烧变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；锅炉产生的蒸汽进入气轮机，冲动气轮机的转子旋转，将热能转变为机械能，称不汽水系统；由气轮机转子的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。
1.3凝汽式水力发电厂主要由哪些部分构成？答：（1）燃烧系统——运煤系统、磨煤系统、燃烧系统、风烟系统、灰渣系统（2）汽水系统——给水系统、补充给水系统、循环水系统（3）电气系统——发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电所等。
1.4水力发电厂的种类有哪些？其电能生产过程及其特点是什么？答：（1）①按集中落差的方式分为：堤坝式水电厂、坝后式水电厂、河床式水电厂、引水式水电厂、混合式水电厂。
②按径流调节的程度分为：无调节水电厂、有调节水电厂、日调节水电厂、年调节水电厂、多年调节水电厂。
（2）水电厂具有以下特点：①可综合利用水能资源；发电成本低，效率高；②运行灵活；③水能可储蓄和调节；④水力发电不污染环境；⑤水电厂建设投资较大工期长；⑥水电厂建设和生产都受到河流的地形，水量及季节气象条件限制，因此发电量也受到水文气象条件的制约，有丰水期和枯水期之分，因而发电量不均衡；⑦由于水库的兴建，淹没土地，移民搬迁，农业生产带来一些不利，还可能在一定和程度破坏自然的生态平衡。
发电厂电气部分(第五版) 苗世洪主编
发电厂电气部分
二、电力系统发展前景
为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，是电力系统 的基本任务。节能减排，“一特四大”，实现高度自动化，西电东送，南北互供，发 展联合电力系统，是我国电力工业的发展方向，也是一项全局性的庞大系统工程。为 了实现这一目标，还有很多事要做，且依赖于各方面相关技术的全面进步。如下为相 关的技术与目标。
发电厂电气部分 （第五版）
苗世洪 朱永利 主编
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材 中国电力出版社
发电厂电气部分
前言
本课件是为了配合“十二五”普通高等教育本 科国家级规划教材《发电厂电气部分》的教学需要 而制作的。本课件采用PowerPoint软件。
本课件中所使用的章节号，公式、图及表的编 号均与原书一致。课件中未覆盖带“*”号标记供 选学的内容，特此说明。
1.节能减排，世纪之约 2.做好电力规划，加强电网建设
3.电力工业现代化
4.联合电力系统
5.电力市场
6.IT技术
7.洁净煤发电技术
8.绿色能源的开发和利用
发电厂电气部分
第二节 发电厂类型
一、电能与发电厂
电能是由一次能源经加工转换而成的能源，称为二次能源。 电能与其他形式的能源相比，其特点有： （1）电能可以大规模生产和远距离输送
发电厂电气部分
燃烧系统包括如下子系统：
（1）运煤系统。 （2）磨煤系统。 （3）燃烧系统。
（4）风烟系统。 （5）灰渣系统。
2. 汽水系统
火电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成 ，包括给水系统、循环水系统和补充给水系统，如图1-3所示。
发电厂电气部分
图1-3 火电厂汽水系统流程示意图
精品文档-供配电技术(刘燕)-第4章
第4章 供配电系统的主要电气设备
4.3.2 电力变压器的结构及型号 1. 电力变压器的结构 电力变压器是利用电磁感应原理进行工作的，因此其基本的结构
组成有电路和磁路两部分。变压器的电路部分就是它的绕组，对于降 压变压器来说，与系统电路和电源连接的称为一次绕组，与负载连接 的称为二次绕组；变压器的铁芯构成了它的磁路，铁芯由铁轭和铁芯 柱组成，绕组套在铁芯柱上。为了减少变压器的涡流和磁滞损耗，一 般采用表面有绝缘漆膜的硅钢片交错叠成铁芯。
在现代的电气开关电器中，常常根据具体情况综合利用上述某 几种灭弧方法来达到快速灭弧的目的。
第4章 供配电系统的主要电气设备
4.3 电 力 变 压 器
4.3.1 电力变压器的分类及特点 电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其主要功能是将
电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分 配和使用。
第4章 供配电系统的主要电气设备
2. 电弧的产生与熄灭 1) 电弧的产生 产生电弧的根本原因是开关触头在分断电流时，触头间电场强 度很大， 使得触头本身的电子及触头周围介质中的电子被游离， 从而形成电弧电流。产生电弧的游离方式有高电场发射、热电发射、 碰撞游离和高温游离。 在触头分开之初是高电场发射和热电发射 的游离方式占主导作用，接着碰撞游离和高温游离使电弧持续并发 展，而且它们是互相影响、互
图4-6 绝缘灭弧栅对电弧的作用
第4章 供配电系统的主要电气设备
(7) 真空灭弧法：真空具有相当高的绝缘强度，因此装在真空 容器内的触头分断时，在交流电流过零时即能熄灭电弧而不致复燃。 真空断路器就是利用真空灭弧原理制成的。
(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，绝缘恢复的速度约为空气的 100倍，因此SF6气体能快速灭弧。六氟化硫断路器就是利用SF6作 绝缘介质和灭弧介质的。
发电厂电气部分第三版习题参考答案
第一章电力系统概述1．何谓电力系统、动力系统及电力网答：电力系统是指由发电机、输配电线路、变配电所以及各种用户用电设备连接起来所构成的有机整体。
动力系统由电力系统再加上发电厂的动力局部〔火电厂的锅炉、汽轮机、热力管网等；水电厂的水库、水轮机、压力管道等〕构成。
电力网指在电力系统中，由各种不同电压等级的电力线路与变配电所构成的网络，简称电网。
2．联合成电力系统并不断扩大有什么优越性答：联合成电力系统并不断扩大的优越性有：〔1〕提高供电的可靠性；〔2〕减少系统中总备用容量的比重；〔3〕减少总用电负荷的峰值；〔4〕可以安装高效率的大容量机组；〔5〕可以水火互济节约能源改善电网调节性能；〔6〕可以提高电能质量。
3．何谓电力系统额定电压我国电网与用电设备的额定电压有哪些等级答：额定电压指某一受电器〔电动机、电灯等〕、发电机与变压器等在正常运行时具有最大经济效益的电压。
我国电网与用电设备的额定电压等级有220V、380V、3、6 、10 、35 、60 、110 、154 、220 、330 、500 、750 、1000 。
4．电能的质量指标有哪几项简要说明其内容。
答：电能的质量指标主要是频率、电压与波形三项。
〔1〕频率：对大型电力系统，频率的允许范围为50±0.2，对中小电力系统，频率的允许范围是50±0.5。
〔2〕我国规定用户处的电压容许变化范围是：1〕由35及以上电压供电的用户：±5％；2〕由10及以下电压供电的高压用户与低压电力用户：±7％；3〕低压照明用户：-10％～+5％。
〔3〕波形：电力系统供电电压或电流的标准波形是正弦波。
5．电力系统中性点有哪几种运行方式各有什么优缺点我国大体上用怎样的电压等级范围答：〔1〕电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式有中性点不接地、直接接地、经电阻接地与经消弧线圈接地运行方式。
其中经电阻接地又分经高电阻接地、经中电阻接地与经低电阻接地三种。
隔离开关
IR ：熔体最小熔化电流 IRTR ：熔体额定电流
IR kr I RT
：熔断器的融化系数
为了保证前后两级熔断器之间或熔断器与电源(或 负荷)保护装置之间动作的选择性，应进行熔体选 择性校验。各种型号熔断器的熔体熔断时间可由 制造厂提供的安秒特性曲线上查出。如所示，为 两个不同熔体的安秒特性曲线（INfs1 <INfs1）， 同一电流同时通过此二熔体时，熔体1先熔断。所 以，为了保证动作的选择性，前一级熔体应采用 熔体1，后一级熔体应采用熔体2。
户外式高压熔断器
2.户外支柱式高压熔断器
熔断器由瓷套、熔管及棒形支持绝缘子和接线端帽等组成。 RXW－35型限流式熔断器主要用于保护电压互感器。
熔管装于瓷套 中，熔件放在充满 石英砂填粒的熔管 内。熔断器的灭弧 原理与RN系列限流 式有填料高压熔断 器的灭弧原理基本 相同，均有限流作 用。
三、低压熔断器
工作原理 熔断器工作包括以下四个物理过程： （1）流过过载或短路电流时，熔体发热以至熔化； （2）熔断体气化，电路开断； （3）电路开后的间隙又被击穿，产生电弧； （4）电弧熄灭，熔断器的切断能力决定于最后一个过程。 熔断器的动作时间为上述四个过程的时间总和。
（二）熔断器的分类 按安装地点分：户内式、户外式 按使用电压的高低分：高压熔断器、低压熔断器 按灭弧方法及主要由其所决定的结构特点的不同 分为：瓷插式、封闭产气式、封闭填料式、产气 纵吹式 按限流特性分：限流式和非限流式
型号含义：
高压熔断器的型号参数及含义：□□□—□□/□ 第一位：产品字母代号（R-熔断器） 第二位：使用环境（N-户内，W-户外） 第三位：设计序号（1，2，3……） 第四位：额定电压（kV） 第五位：结构特点（H-带有限流电阻，Z-带重合闸，T-带 热脱扣器） 第六位：额定电流（A）
电气安全第四章
Ⅱ类设备 设备的防触电保护不仅靠基本绝缘还具备象双 重绝缘或加强绝缘这样的附加安全措施。这种设备 不采用保护接地的措施，也不依赖于安装条件。
5
双重绝缘和加强绝缘的安全条件
1.绝缘电阻和电气强度。 直流电压条件500V下测试： 工作绝缘的绝缘电阻不得低于2MΩ，保护绝缘 电阻不得低于5M，加强绝缘的绝缘电阻不得低于7M。 交流耐压试验的试验电压： 工作绝缘为1250V、保护绝缘为2500V、加强绝缘 为3750V。 耐压持续时间为1min，试验中不得发生闪 络或击穿。
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2.外壳防护和机械强度 Ⅱ类设备应保证： 在正常工作时以及在打开门盖和拆除可拆卸 部件时，人体不会触及仅由工作绝缘与带电体 隔离的全部金属部件，其外壳上不得有易于触 及到上述金属部件的孔洞。 若利用绝缘外护物实现加强绝缘，要求外护 物必须用钥匙才能开启，其上不得有金属件穿 过，并有足够的绝缘水平和机械强度。 Ⅱ类设备有明显位置上有“回”形标志。
基本绝缘损坏的情况下防止触电，而在基本绝缘之外使用 的独立绝缘，位于不可接触及金属件与可接触及金属件之 间。 双重绝缘 绝缘。 加强绝缘 reinforced insulation，是基本绝缘经改进后，在 绝缘强度和机械性能上具备了与双重绝缘同等同等防触电 能力的单一绝缘。 double insulation同时具有基本绝缘和附加绝缘的
15
（1）电压值的选取
在正常环境中作间接电击防护时，应采 用50V及以下安全电压； 采用安全电压作直接电击防护时，应采 用24V及以下安全电压，若采用24V以下 的安全电压，应另外采取防直接电击的 措施。
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原 因
按正常人体电阻1000Ω 计算，50V电压产 生的电流将落在交流电流效应的时间－电流 区域图的AC－3区，因此可知一般不会造成人 体器官的伤害。但在AC－3区还会产生一些生 理作用，因此在50V以内的电压，仍应有直接 电击防护措施。 由图可知，在AC－2区通常没有生理作用， 对应0.2S时间的上限电流约25mA，得到对应 电压为25V，而与25V最接近的SELV电压为24V， 故以24V为限，划定了正常环境条件下需要和 不需要直接电击防护措施的条件。
工厂供电（随堂练习）解析
第一章引论·1-1电力系统的组成要素1. 电力系统由电厂、电网、用户三部分组成。
√.2. 电力系统由发、变、输、配、用五部分组成。
√.3. 变电，包括升压变电、降压变电。
√.4. 电网的作用是将电能从发电厂从输送、并分配到电能用户。
√.5. 电网由电力线路、变配所组成。
√.6. 电力线路按其架设方法可分为架空线路和电缆线路。
√.7. 变配所是配电所的别称。
×8. 配电所是改变电压的地方。
×9. 变电所是分配电能的地方。
×10.电能最大的用户是同步电动机。
×第一章引论·1-2电力系统的额定电压1.发电机的额定电压比线路的额定电压高出（ C）A．1% B．3% C．5% D．10%2.变压器副边接负载时额定电压比负载的高出（C )A．1% B．3% C．5% D．10%3.变压器副边接线路时额定电压比线路的高出（ D ）A．1% B．3% C．5% D．10%4.电能的质量指标有：AB A．电压 B．频率 C．电流5.电网额定电压是指线路的额定电压。
√.6.负载的额定电压与线路的额定电压不同。
×7.变压器原边接线路时额定电压与线路额定电压不同。
×8.变压器原边接发电机时额定电压与发电机的不同。
×9.线路的额定电压是指线路首端、末端的平均电压。
√.10.同一电压线路一般允许的电压偏差是±10%。
×第一章引论·1-3电力系统的中运方式1.电力系统的中运方式分为中点接地、中点不接地两大类。
√.2.中点接地系统的可靠性较好。
×3.中点不接地系统的经济性较差。
√.4.中性点不接地系统包括中点不接地、中点经阻抗接地两种。
√.5.小电流接地方式包括中点不接地一种。
×6.大电流接地方式包括中点接地一种。
√.7.中点不接地系统发生单相接地时，两个完好相的首端电位都升高到线电压水平。
发电厂电气部分4
2、三相短路的暂态过程
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短路前单相电压、电流
u a U m sin( t ) i a I m（0）sin( t 0）) （ I m（0） Um ( R R ' ) ( L L' )
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★冲击系数Ksh
与短路网络的参数R、X（L）的大小有关，表示短路冲
击电流为短路电流周期分量幅值的倍数。
短路前网络为纯电感（R=0），则Ksh＝2 短路发生在纯电阻网络（X=0），则Ksh＝1 1≤Ksh≤2 实用计算中： 单机容量为12MW及以上的发电机母线短路上，Ksh=1.9 高压电网发生短路，Ksh=1.8
2 2 1 2
0） tg （
( L L' )
R R'
α —短路前瞬间（t＝0）电源电压的初相角， —短路前回路的阻抗角
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假设t＝0时刻发生短路
dia Ri a L U m sin( wt ) dt
4、短路可能干扰通讯系统(不对称接地短路引起不平衡电流)
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四、减少短路危害的措施
1、消除故障隐患 (设计、防误操作、巡视、防鸟害等)
2、采用快速保护和断路器，尽快切除故障 3、发电机装设自动电压调整器
4、采用限制短路电流的措施
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电气设备及载流导体
2、误差 采用继电保护的方法分析 （1）电流误差：
K i I 2 I1 fi 100% I1 （2）相位误差：－I 2与 I 1之间的夹角 i
（3）光电式电流互感器特点与原理介绍 优点： 1） 优良的绝缘性能以及便宜的价格 2） 不含铁芯，消除了磁饱和及铁磁谐振等问题 3） 抗电磁干扰性能好，低压边无开路高压危险 4） 动态范围大，测量精度高，频率响应范围宽 5）体积小、重量轻 6）适应了电力计量和保护数字化、微机化和自动化 发展的潮流
高压熔断器 1、基本知识 （1）基本构成和工作原理 结构：熔断器主要由金属熔件（又称熔体）、支持熔件的 触头、灭弧装置和绝缘底座等四部分构成。 工作原理：熔断器的工作过程由以下四个阶段组成： 1）熔断器的熔件因过载和短路而加热到熔化温度； 2）熔件的熔化和气化； 3）触头之间的间隙击穿，产生电弧； 4）电弧熄灭，电路被断开。 基本要求： 1）有良好和稳定的导电性能，能长期安全地 通过允许电流而不发生误熔断。 2）有较低的熔点。熔点高不仅使正常工作温度偏高， 对触头、金属材料和绝缘材料均不利，而且延长了 加热熔化的时间，不利于熔断器的快速动作。 3）有利于灭弧。 （2）熔件材料: 铅锡合金、 铅、 锌、 铜、 银 200º C、 327º C、420º C、1080º C、960º C
互感器（二）
电压互感器 1、工作特点 （1） 二次负荷小且恒定：仅几十～几百伏安 （2）二次阻抗大，接近空载，不影响一次系统 （3）运行中的电流互感器二次回路不允许短路 K uU 2 U1 2、误差 fu 100% U1 （1）电压误差： （2）相位误差 与 之间的夹角 （3）准确等级和额定容量 最大容量
电力系统培训第四章导体和绝缘子
第四章导体和绝缘子一、导体在输电线路中采用钢芯铝绞线，而钢芯铝绞线根据电压等级和跨越档距的不同又分为普通型、轻型和加强型，有防腐要求的又有轻防、中防和重防之分。
硬母线按所使用的材料不同，硬母线分为硬铜母线和硬铝母线、铝合金母线等；按截面形状不同硬母线又分为矩形、圆管形和槽形等结构。
铜的电阻率低、强度大、抗腐蚀性强，是很好的导电材料，矩形导体散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应较大小型水电站中常用矩形母线。
其型号表达为矩形竖放，散热较好，载流量大，但机械强度低；图（b）平放，散热差，载流量小，但机械强度高；图（c）三相母线垂直布置，它虽比图（a）、(b)水平布置易观察，但配电装置的高度有所增加。
对于手车式高压开关柜，为了减小柜体尺寸，母线还采用三角形布置。
总之，母线的布置方式应根据载流量的大小、短路电流水平和配电装置的具体情况而定。
矩形母线是用母线金具固定在支持绝缘子上的，为避免母线热胀冷缩对支持绝缘子产生较大的附加作用力，当矩形母线长度在20～30米之间时，母线间应加装伸缩补偿器，以消除由于温度变化引起的危险应力。
补偿器由厚度为0.2～0.5mm的薄片叠成，叠成后的截面应尽量不小于所连母线截面的1.25倍，材料与母线相同。
当母线厚度小于8mm时，可直接利用母线本身弯曲的办法使其得以伸缩。
为了便于识别相序，交流母线A相漆成黄色，B相漆成绿色，C相漆成红色。
着色后还可增加母线热辐射能力，提高其载流量，并能防止氧化腐蚀。
（a）（b）水平布置；（c）垂直布置3．电力电缆电力电缆是传送和分配电能的一种非裸露的特殊导线，具有防腐、防潮、防损伤、不易故障、布置紧凑等优点，但其具散热差、载流量小、有色金属利用率低、价格贵，一旦故障查找和修复较困难等缺点。
电力电缆多用于水电站、变电所中厂用电设备和直流设备的连接、单机容量较小的水电站中发电机、变压器与配电装置间的连接、城市的地下电网、工矿企业内部的供电、以及过江、过海峡的水下输电线。
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（3）分类 ① 按安装地点分：户内式和户外式； ② 按使用电压分：高低熔断和低压熔断器； ③ 按灭弧方法及结构特点的不同分：瓷插式、封闭产气式、 封闭填料式和产气纵吹式等； ④ 按限流特性分为限流式和非限流式。 （4）技术参数 1）熔断器的额定电压 2）熔断器的额定电流 3）熔体额定电流 4）熔断器的开断电流 （5）保护特性 图4－18 2、高压熔断器的结构 （1）户内高压熔断器 镀银康铜丝焊小锡球 石英砂填充 ＜7.5A固定于瓷芯 熔断指示器 RN1：电力线路和配电变压器 RN2：电压互感器
4.1.1 概述 1、开关电器概念：直接用于正常投切和故障切除电路的电气 一次设备称为开关电器。 2、分类： （1）按电压高低分类：高压开关电器和低压开关电器两类 （2）按安装场所分类：户内式和户外式两类 （3）按功能分类：断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器和 组合式开关电器（高压负荷开关＋熔断器） 4.1.2 高压断路器 1、用途：①控制（操作）作用；②保护作用 2、基本要求： （1）工作可靠 （2）具有足够的开断能力 （3）动作快速 （4）具有自动重合闸性能 （5）结构简单，经济合理
4.3.1.2 布置和排列 截面形状： 布置：排列（平排、竖排、三角排）、放置（平放、 立放）与装配； 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。由上向下：A，B，C相； （2）水平布置的母线。由内向外（面对母线）： A，B，C相的排列； （3）引下线排列。由左向右（面对母线）： A，B，C相的排列； （4）各种不同电压配电装置的母线， 其相位的配置应相互一致。
（2）相位误差 U 2 与U 1之间的夹角 u （3）准确等级和额定容量
1）准确等级：0.2、0.5、1、3 表4－2 2）额定容量：是指对应于最高准确级的容量
U1
最大容量
3、接线 （1）台单相双绕组－／－接线 图4-34(a)、(b) 35kV及以下测某一相对地电压和相间电压。 （2）单台单相双绕组Ｖ／Ｖ接线 图4-34(c) 35kV及以下测线、对中电压，但ＵCA误差大； （3）三台单相三绕组Ｙ0／Ｙ0／＞接线 图4-34(d) 万能接线，它广泛用于3～220kV系统。
4.3.1.3 母线的定相与着色 刷漆的目的： （1）为了便于识别相序、 （2）防止腐蚀； （3）提高母线表面散热效果（可增加 载流量12%~15%）。 母线应按下列规定刷漆着色： （1）三相交流母线：A相——黄色， B相——绿色， C相——红色； （2）直流母线：正极——赭色， 负极——蓝色。 （3）交流中性点汇流母线和直流均压汇流母线， 不接地者刷白色，接地者刷紫色带黑色横条。 软母线不宜着相色漆。
第4章电气设备及载流导体
教学目的：了解高压断路器、隔离开关和负荷开关 的用途、技术参数、结构及工作原理 复习旧课：1、交流电弧特性和熄灭方法 2、电气触头 重 点：高压断路器、隔离开关和负荷开关的 工作原理 难 点：高压断路器、隔离开关和负荷开关的结构 引入新课： 4.1 高压开关电器
4.1 高压开关电器
3、基本参数 （1）额定电压：指断路器长时间运行能承受的正常工作电压。最高 电压对于10~220kV的为1.15倍额定电压，对于330kV及以上为 1.1倍额定电压。 （2）额定电流：指断路器的触头结构和导电部分在规定环境温度下 允许通过的长期工作电流，其相应的发热温度不会超过国家标 准。 （3）额定开断电流：指断路器在额定电压下能可靠开断的最大短路 电流的有效值。 （4）额定开断容量：断路器的开断能力也可间接用开断容量 来 表示，在三相电路中其大小等于额定电压与额定开断电流的 3倍 （5）动稳定电流：表明断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力 的能力。其值由导电和绝缘等部件的机械强度决定。 （6）热稳定电流：表明断路器承受短路电流热效应的能力。用通电 时间（一般取4S）和最大电流有效值来综合表示。
（2）外高压熔断器 1）RW系列跌落式熔断器 4.1.5高压负荷开关 1、用途及类型 （1）用途 （2）类型 2、 结构 （1）户内式负荷开关 （2）户外式负荷开关
2）RW型限流熔断器
新课小结：断路器、隔离开关、熔断器和负荷开关的作用、 分类及工作原理。 作业：
第4章 电气设备及载流 导体
教学目的：了解高压断路器、隔离开关和负荷 开关的用途、技术参数、结构及工 作原理 复习旧课：断路器、隔离开关、熔断器和负荷 开关的作用、分类及工作原理。 重 点：互感器的工作原理及接线方式 难 点： 误差分析
（1）电流互感器的准确度等级：表4－1 10％误差曲线是指在保证电流互感器误差不超过10％ 的条件下，一次电流倍数n与电流互感器允许最大二次 负载阻抗 的关系曲线。 （2）电流互感器的额定容量：
由于电流互感器的二次电流为标准值，故其容量 也常用额定二次阻抗来表示。
3、准确度等级和额定容量
4、接线 图 4-29 电流互感器的常见接线方式 （a）单相接线：测一相电流，用于三相对称电路。 图4-29（a） （b）完全星形接线：测三相电流，用于不对称 或380／220V电路。 图4-29（b） （c）不完全星形接线：广泛用于小接地短路电流系统。 图4-29（d） （d）两相差接线：用于励磁或自动装置中。 5、分类和结构 （1）电磁式电流互感器的分类 1）按安装地点可分为户内式和户外式 2）按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式 3）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等 4）按一次绕组匝数可分为单匝和多匝式 （2）电磁式电流互感器的结构
4.2.2电流互感器
工作特点：图4－27 1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少；故一次 绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流， 而与二次电流大小无关； 2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小， 所以正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。 3）运行中的电流互感器二次回路不允许开路 ， 否则会在开路的两端产生高电压危及人身安全 或使电流互感器发热损坏。
第4章 电气设备及载流 导体
教学目的：了解高压断路器、隔离开关和负荷开关 的用途、技术参数、结构及工作原理 复习旧课： 电流互感器的原理、作用、分类、误差 及接线。 重 点： 互感器的工作原理及接线方式 难 点： 误差分析 引入新课： 4.2互感器（二）
4.2互感器（二）
4.2.2电压互感器 1、工作特点 （1） 二次负荷小且恒定：仅几十～几百伏安 （2）二次阻抗大，接近空载，不影响一次系统 （3）运行中的电流互感器二次回路不允许短路 2、误差 K uU 2 U 1 100 % （1）电压误差： f u
（7）开断时间：从操作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开断时间，它等于断路器的 固有分闸时间 和熄弧时间 之和，即 4、操动机构 （1）组成： 操动部分：由动力机构、扣住机构、脱扣机构和自由脱扣机构等组成 传动部分：由拉杆、提升机构、缓冲机构等组成 （2）分类：手动型、电磁型、液压型、气压型和弹簧型等 （3）基本要求： 1）具有足够的合闸功率 2）能维持断路器处在合闸位置，不因外界震动和其他原因产生误 分 闸功率。 3）有可靠的分闸装置和足够的分闸速度 4）具有自由脱扣装置 5）要保证分、合动作准确、连续，即分后准备合、合后准备分。 6）结构简单、体积小、价格低廉。
（开路的危害：∵ ，∴ ＝0时危害： （1）φ↑↑→ｄφ／ｄｔ↑↑→ｅ2↑↑103～104V， 将危及二次元件和人身安全； （2）φ↑↑→铁芯饱和→磁滞涡流↑↑→热烧毁； （3）剩磁→测量不准确。 ）
2、误差 采用继电保护的方法分析 （1）电流误差：
K i I 2 I1 fi 100 % I1 （2）相位误差：－I 2与 I 1之间的夹角 i
4、分类和结构 （1）电磁式电压互感器的分类 电压互感器按其特征分类如下： 1）根据安装地点的不同，可分为户内式和户外式； 2）根据相数的不同，可分为单相式和三相式，只有 20kV以下才有三相式； 3）按每相绕组数的不同，可分为双绕组和三绕组式； 4）按绝缘方式的不同，可分为干式、浇注式、油浸式、 气体绝缘等。
引入新课： 4.2 互感器（一）
4.2互感器（一）
4.2.1 互感器的作用：图4－26 广泛应用于电压等级的交流电路中，是一、二次设备 之间的重要联络元件，其作用： （1）变压或变流，正确反应一次系统的运行状态； （2）隔离高压，保证工作人员安全； （3）使二次元件标准化、小型化，方便遥测； （4）安装方便，便于实现集中管理和远方监控测量。
5、高压断路器的分类 （1）油断路器：可分为多油断路器和少油断路器 （2）压缩空气断路器 （3）真空断路器。 （4）六氟化硫（ ）断路器
6、高压断路器的基本结构和灭弧过程 （1）少油断路器 少油断路器分为户内式和户外式。 1）SN10系列户内式少油断路器:图4－3 2）SW系列户外式少油断路器：图4－5 （2） 断路器 1） 断路器的发展 2） 气体的特点 3） 断路器的灭弧装置
（3）光电式电流互感器特点与原理介绍 优点： 1） 优良的绝缘性能以及便宜的价格 2） 不含铁芯，消除了磁饱和及铁磁谐振等问题 3） 抗电磁干扰性能好，低压边无开路高压危险 4） 动态范围大，测量精度高，频率响应范围宽 5）体积小、重量轻 6）适应了电力计量和保护数字化、微机化和自动化 发展的潮流 （4）混合式光纤电流互感器的工作原理： 新课小结：电流互感器的原理、作用、分类、误差及接线。 作业：
4.1.4高压熔断器 1、基本知识 （1）基本构成和工作原理 结构：熔断器主要由金属熔件（又称熔体）、支持熔件的 触头、灭弧装置和绝缘底座等四部分构成。 工作原理：熔断器的工作过程由以下四个阶段组成： 1）熔断器的熔件因过载和短路而加热到熔化温度； 2）熔件的熔化和气化； 3）触头之间的间隙击穿，产生电弧； 4）电弧熄灭，电路被断开。 基本要求： 1）有良好和稳定的导电性能，能长期安全地 通过允许电流而不发生误熔断。 2）有较低的熔点。熔点高不仅使正常工作温度偏高， 对触头、金属材料和绝缘材料均不利，而且延长了 加热熔化的时间，不利于熔断器的快速动作。 3）有利于灭弧。 （2）熔件材料: 铅锡合金、 铅、 锌、 铜、 银 200º C、 327º C、420º C、1080º C、960º C