电气设备原理及功能

电气设备的原理与功能
n二次设备
在电力系统中为了能对电气一次设备和系统的运行状况进行测 量、控制、保护和监察而需要一些专门的设备，包括：
（1）测量表计。如电压表、电流表、功率表、电能表、频 率表等，用于测量一次电路中的电气参数。
（2）继电保护及自动装置。如各种继电器和自动装置等， 用于监视一次系统的运行状况，迅速反应不正常情况并进行调 节或作用于断路器跳闸，切除故障。
装置
单相变压器 三相变压器
…
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（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 传递的一种静止电气设备，主要由铁芯及绕在铁芯上的绕 组组成。
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（二）变压器的结构
1 油浸式变压器wenku.baidu.com
2 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。
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结构特点：结构简单，制造方便，便于在套管上加装电 流互感器，配套性强；耗钢、耗油量大、体积大、重量 重；属自能式灭弧结构。
技术特点：额定电流不易做得很大；开断小电流时，燃 弧时间较长；开断电路的速度较慢；油量多，有发生爆 炸和火灾的危险性。
在真空中开断电流，利用真空的高绝缘强度来实现灭弧 的断路器。 （4）六氟化硫（SF6）断路器 采用具有优良灭弧性能的SF6气体作为灭弧介质的断路器。
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（1）油断路器
n 多油断路器 多油断路器的触头和灭弧系统放置在由钢板焊接成的装 有大量绝缘油的油箱中，其绝缘油既是灭弧介质，又是 主要的绝缘介质，承受不同的导体之间及导体与地之间 的绝缘。
（三）变压器基本参数及性能指标
1 基本参数
（1）额定电压U1N, U2N，三相变压器指线电压； （2）额定容量SN ； （3）额定电流I1N, I2N ，根据额定电压和额定容量计算得出； （4）额定频率fN ，我国规定工业用电频率为50Hz；
（5）阻抗电压（短路电压），通常以额定电压的百分数表示Uk % 由变压器短路试验获得，其反映在变压器在额定负载下运行时， 漏阻抗压降的大小，相应的有短路损耗Pk
（3）直流设备。如直流发电机、蓄电池组、硅整流装置等， 为保护、控制和事故照明等提供直流电源。
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第二节 同步发电机
发电机
定子
将机械能
转变为电 能的机械
水轮机
风力机
蒸汽轮机
燃气轮机
转子
柴油机
…
（a） 定子
转子
(b)
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第三节 电力变压器
变压器
将一种电 压的电能 变换为另 一种电压 的电能的
•操作机构：
•主要零部件：
•
弹簧、液压、电磁、气动及手动机构的
本体及其配件
•功能：
•
为开断元件分合闸操作提供能量，并实
现各种规定的操作
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三、断路器的类型
按灭弧介质的不同分类 （1）油断路器
采用绝缘油作为灭弧介质的断路器，逐渐被淘汰。 （2）压缩空气断路器
采用压缩空气作为灭弧介质及操作机构能源的断路器。 （3）真空断路器
额定开断电 流（kA）
123 45
67
安型装，地W点－；户N－外户型内设计序额号作定电电压压）（（或k最额V高定）工电流（A）
例如：ZN28－12/1250－25，表示户内式真空断 路器，设计序号为28，最高工作电压12kV，额定电 流为1250A，额定开断电流为25kA。
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• 二、断路器的基本结构：
n 断路器的型号含义 n 断路器的基本结构 n 断路器的型号含义 n 断路器的基本技术参数
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一、断路器的型号含义
产品名称；S—少油断路器，D—多油补断充路特器性，：LC—－六手氟车式， 化硫（SF6）断路器，Z—真空断路器G，－K改—进压型缩，空W气－断防污
路器，Q—自产气断路器，C—磁吹型断，路Q器－防震型
•主要零部件：
•
各种连杆
•
齿轮
•
拐臂
•
液压管道
•
压缩空气管道等
•功能：
•
将操作命令及操作功传递给开断元件的触
头和其它部件
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• 开断元件：
• 主要零部件：
•
主灭弧室
•
主触头系统
•
主导电回路
•
辅助灭弧室
•
辅助触头系统
•
并联电阻
• 功能：
•
开断及关合电力线路，安全隔离电源
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开断元件
支
持
主要零部件：开关本体 绝
的底架、底座
缘
功能：整台产品的基础 件
传
动
元
件
操
动
机
基座
构
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•支持绝缘件：
•主要零部件：
•
瓷柱
•
瓷套管
•
绝缘管等构成的支柱本体
•
拉紧绝缘子等
•功能：
• 保证开断元件有可靠的对地绝缘，承受开 断元件的操作力及各种外力
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•传动元件：
（6）空载电流，通常以额定电流的百分数表示 I0 % 由变压器空载试验获得，相应的有空载损耗P0
（7）连接组号
Y——星形连接，YN——星形连接并有中性点引线，
d——三角形连接， 例 YNd11
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2 性能参数 （1）变压器负载运行，二次侧端电压变化率∆u%。
变压器外特性
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（2）变压器损耗Σp。
（3）变压器效率η。
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（四）变压器分类
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第四节 电动机
电动机
将电能变 换为机械 能的装置
异步电动机 同步电动机 特种电机
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第五节 高压断路器
额定电压为3kV及以上，能够关合、承载和开断运 行状态的正常电流，并能在规定时间内关合、承载和 开断规定的异常电流（如短路电流、过负荷电流）的 开关电器称为高压断路器。高压断路器的作用：电力 网正常工作和发生故障时开断和关合电路。也即， ① 控制（操作）作用；②保护作用。
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n 电气设备的分类 n 同步发电机 n 电力变压器 n 电动机 n 高压断路器 n 互感器 n 隔离开关
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第一节 电气设备的分类
n一次设备
直接生产、输送、分配和使用电能的设备，包括： （1）生产和转换电能的设备，如发电机和变压器等； （2）接通或断开电路的开关设备，如断路器、隔离开 关、熔断器、接触器等； （3）将有关电气设备连接成电路的载流导体，如母线、 电缆等； （4）变换电气量的设备，电压互感器和电流互感器； （5）保护电器，如电抗器和避雷器等； （6）接地装置，电力系统中有工作接地、保护接地和 防雷接地；