电气设备的原理与选择
《发电厂电气部分》(含答案版)
《发电厂电气部分》复习第一章能源和发电 1、火、水、核等发电厂的分类火电厂的分类：（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，利用垃圾和工业废料作为燃料的发电厂。
（2）按蒸汽压力和温度分：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：凝汽式汽轮发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽--燃气轮轮机发电厂。
（4）按输出能源分：凝汽式发电厂，热电厂（5）按发电厂总装机容量的多少分：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。
水力发电厂的分类：（1）按集中落差的方式分类：堤坝式水电厂（坝后式，河床式），引水式水电厂，混合式水电厂。
（2）按径流调节的程度分类：无调节水电厂，有调节水电厂（根据水库对径流的调节程度：日调节水电厂，年调节水电厂，多年调节水电厂）。
核电厂的分类：压水堆核电厂，沸水堆核电厂。
2、抽水蓄能电厂的作用调峰，填谷，备用，调频，调相。
3、发展联合电力的效益（1）各系统间电负荷的错峰效益。
（2）提高供电可靠性、减少系统备用容量。
（3）有利于安装单机容量较大的机组。
（4）进行电力系统的经济调度。
（5）调峰能力互相支援。
4、火电厂的电能生产过程及其能量转换过程 P14火电厂的电能生产过程概括的说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。
整个过程可以分为三个系统：1、燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；2、锅炉中产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机转子旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；3、由汽轮机转子旋转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。
能量的转换过程是：燃料的化学能－热能－机械能－电能。
5、水力发电厂的基本生产过程答：基本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。
发电厂电气部分 复习 第六章
2009-2010《发电厂电气部分》要点 第六章第六章导体和电气设备的原理与选择（重点！） 1. 了解电气设备选择的一般条件1、正常工作条件：额定电流、额定电压额定电压：额定电压>电网额定电压（Ns N U U ≥）额定电流：额定电流>回路最大持续工作电流（max I I N ≥）2、短路条件：热稳定、动稳定 热稳定校验：设备在最严重的短路电流热效应下，发热最高温度不超过最高允许的温度（k t Q t I ≥2，t I 、t 为电气设备允许的热稳定电流和时间，kQ 短路产生的热效应）短路计算时间：继电器工作时间pr t +断路器全断开时间br t （P172） 断路器全断开时间br t ：固有分闸时间in t +电弧持续时间a t动稳定校验：设备最高允许动稳定电流大于短路电流（sh es I I ≥）2. 了解电弧的形成与熄灭过程；掌握高压断路器和隔离开关的功能；掌握高压断路器 和隔离开关的选择方法和步骤。
看懂例题6－1。
P183 1、电弧：电弧的形成（绝缘介质中中性质点转换为带点质点）：阴极表面发射电子（热电子发射、强电场电子发射）——碰撞游离——热游离电弧的熄灭：复合+扩散>游离 交流电弧的熄灭条件：电弧电流过零时，弧隙介质强度恢复速度>弧隙电压上升速度2、高压断路器的功能：1、 正常运行：设备过线路投入和切出（断开负荷电流）2、 设备或线路故障时：切出故障回路（断开短路电流）高压隔离开关：不产生电弧的切换动作（不能用于切换负荷电流和短路电流）3、高压断路器的选择（1）额定电压、额定电流额定电压：额定电压>电网额定电压（Ns N U U ≥）额定电流：额定电流>回路最大持续工作电流（max I I N ≥）（2）开断电流选择 P181 pt Nbr I I ≥（Nbr I 为额定开断电流，pt I 开断瞬间短路电流周期分量）开断时间较长时s t 1.0≥:''I I Nbr ≥（起始次暂态电流）开断时间较短s t 1.0≤：’k Nbr I I ≥（3）关合电流（断路器在闭合短路电流时安全）：关合电流大于短路电流最大冲击值sh Ncl i i ≥（4）热稳定校验和动稳定校验 k t Q t I ≥2sh es I I ≥4、隔离开关的选择（隔离电源、倒闸操作、分合小电流）：不能开断和关合电流，所以不必进行开断电流和关合电流校验（1）额定电压、额定电流额定电压：额定电压>电网额定电压（Ns N U U ≥）额定电流：额定电流>回路最大持续工作电流（max I I N ≥）（2）热稳定校验和动稳定校验 k t Q t I ≥2sh es I I ≥3. 了解互感器作用；了解误差及影响误差的因素；掌握互感器的选择方法和步骤；掌 握电流互感器准确级和额定容量的选择；注意计算长度的概念；掌握连接导线截面 的选择方法；掌握电压互感器的容量和准确级的选择，注意互感器和负荷接线方式 不一致时的折算。
导体及电气设备的原理与选择
导体及电气设备的原理与选择前言在现代社会中，导体及电气设备是我们生活中不可或缺的一部分。
无论是家庭用电还是工业生产，电气设备都扮演着重要的角色。
本文将介绍导体和电气设备的原理，以及如何选择合适的设备。
导体的原理导体是一种能够传导电流的材料。
在导体中，电流的传导是由电子的移动来实现的。
导体中的电子在受到外界电场的力作用下，会发生自由移动，从而形成电流。
导体的导电性取决于其原子或分子结构。
通常，具有松散结构的材料，例如金属，是良好的导体。
金属中的电子可以自由移动，因此可以很容易地形成电流。
而对于非金属材料，由于其原子或分子结构的限制，电子的移动受到阻碍，因此导电性较差。
导体的选择在选择导体时，需要考虑以下因素：1. 导电性能不同的导体具有不同的导电性能。
一般来说，金属材料具有更好的导电性能，因此常用于电路的导线和连接器中。
在选择导线和连接器时，应选择具有良好导电性能的金属材料，如铜或铝。
2. 机械强度导体在使用过程中需要承受一定的机械应力，因此导体材料的机械强度也是选择的重要考虑因素之一。
导体应能够抵抗拉伸、弯曲和挤压等力。
一些强度较高的导体材料，如钢铁或铜合金，常用于要求较高机械强度的场合。
3. 抗腐蚀性导体可能暴露在潮湿、酸性或碱性环境中，因此其抗腐蚀性也是选择导体的重要考虑因素之一。
一些具有良好抗腐蚀性的材料，如不锈钢或镀银的铜线，常被选用。
4. 成本因素导体的成本也是选择的重要因素。
不同材料的导体具有不同的价格。
在满足性能要求的前提下，应选择成本较低的导体材料。
电气设备的原理电气设备是指用于控制、转换和分配电能的设备。
电气设备的原理可以总结为以下几点：1. 电路原理电气设备的工作原理基于电路原理。
电路由电源、导线、开关、元件等组成。
电气设备的工作状态取决于电路中元件的连接和开关的状态。
通过控制开关的状态，可以实现电气设备的启动、停止、控制等功能。
2. 电能转换电气设备的一个重要功能是将电能转换成其他形式的能量。
发电厂电气部分第六章习题解答
第6章导体和电气设备的原理与选择6-1什么是验算热稳定的短路计算时间t k以及电气设备的开断计算时间t br？答：演算热稳定的短路计算时间t k为继电保护动作时间t pr和相应断路器的全开断时间t br之和，而t br是指断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。
6-2开关电器中电弧产生与熄灭过程与那些因素有关？答：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。
电弧形成过程：⑴电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射；⑵弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离。
电弧的熄灭关键是去游离的作用，去游离方式有２种：复合：正负离子相互吸引，彼此中和；扩散：弧柱中的带电质点由于热运行逸出弧柱外。
开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下因素有关：⑴电弧温度；⑵电场强度；⑶气体介质的压力；⑷介质特性；⑸电极材料。
6-3开关电器中常用的灭弧方法有那些？答：有以下几种灭弧方式：1）利用灭弧介质，如采用SF6气体；2）采用特殊金属材料作灭弧触头；3）利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。
6-4什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与那些因素有关？答：弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程为弧隙介质强度的恢复过程。
弧隙介质强度主要由断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定，随断路器形式而异。
弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。
电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。
发电厂电气部分第六章习题解答
第6章导体和电气设备的原理与选择6-1什么是验算热稳定的短路计算时间t k以及电气设备的开断计算时间t br？答：演算热稳定的短路计算时间t k为继电保护动作时间t pr和相应断路器的全开断时间t br之和，而t br是指断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。
6-2开关电器中电弧产生与熄灭过程与那些因素有关？答：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。
电弧形成过程：⑴电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射；⑵弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离。
电弧的熄灭关键是去游离的作用，去游离方式有２种：复合：正负离子相互吸引，彼此中和；扩散：弧柱中的带电质点由于热运行逸出弧柱外。
开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下因素有关：⑴电弧温度；⑵电场强度；⑶气体介质的压力；⑷介质特性；⑸电极材料。
6-3开关电器中常用的灭弧方法有那些？答：有以下几种灭弧方式：1）利用灭弧介质，如采用SF6气体；2）采用特殊金属材料作灭弧触头；3）利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。
6-4什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与那些因素有关？答：弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程为弧隙介质强度的恢复过程。
弧隙介质强度主要由断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定，随断路器形式而异。
弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。
电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。
发电厂电气部分第六章(3)
式中：Imax － 导体所在回路的最大持续工作电流 Ial
裸导体的选择
2.选择导体的截面大小 (2)按经济电流密度选择截面
作者：李长松 版权所有
当负荷电流通过载流导体时，将产生电能损耗。电能 损耗的大小与负荷电流的大小、母线截面(或母线电 阻)有关。
同一熔断器内，通常可分别接入额定电流 大于熔断器额定电流的任何熔体
6
7
用来保护电路中的电气设备免受过载和电路电流的危害。
不能用来正常地切断和接通电路，必须与其它电器（隔离开关、 接触器、负荷开关等）配合 广泛用在1000V及以下的装置中，在3~110kV高压配电装置作为 小功率电力线路、配电变压器、电力电容器、电压互感器等设备 的保护。
三、高压熔断器的分类
2. 非限流型高压熔断器：自然灭弧
作者：李长松 版权所有
在熔体熔化后，短路电流不减小，一直达到最大值。 在第一次过零或经过几个半周期之后电弧才熄灭。
四、高压熔断器的选择和校验
1. 选择额定电压 非限流型： UN ≥ UNS
作者：李长松 版权所有
限流型：
原因：
UN ≡ UNS
I
IN1 Id
2－截面较大 1－截面较小
三、高压熔断器的分类
分类方式 性能 保护范围 熄弧方式 安装场所 保护对象 型式 结 构 极数 底座绝缘子 限流式、非限流式 一般、后备、全范围 角壮式(大气中熄弧)、石英砂填料、喷射式、真空等 分类名称
户外、户内
变压器、电动机、电压互感器、单台并联电容器、电容 器组、电容器组、供电回路等 插入式、母线式、跌落式、非跌落式、混合式等 单极、三级 单柱、双柱
t 1 电源 2(粗) 1(细) d 2
电气设备选择的一般条件
第一节 电气设备选择的一般条件
第一节 电气设备选择的一般条件
选择条件有
｛ 特殊条件：个别电气设备具有的选择校验项目。
一般条件：多数电气设备共有的选择校验项目。
一、按正常工作条件选择额定电压和额定电流 1. 额定电压选择 1)正常电压要求是：电气设备所在回路的最高运行电压不 得高于电气设备的允许最高工作电压。 2) 由于电气设备的允许最高工作电压为其额定电压的UN 的1.1~1.15倍，而电网电压正常波动引起的最高运行电压不超 过电网额定电压UNs的1.1倍。 3) 一般可以按电气设备的额定电压UN不得低于其所在电 网的额定电压UNs的条件来选择电气设备，即: UN ≥ UNs
t ab t in t a
验算裸导体的短路热稳定时，tpr宜采用主保护动作时间，如主 保护有死区时，则采用能对该死区起保护作用的后备保护动作 时间； 验算电器的短路热稳定时，tpr宜采用后备保护动作时间。 少油断路器的燃弧时间ta为0.04~0.06s，SF6断路器的燃弧时间ta 为0.02~0.04s。
IN（或Ial）≥Imax
第一节 电气设备选择的一般条件
一、按正常工作条件选择电气设备
《发电厂电气主系统》 第六章 导体和电气设备的原理与选择
3) 当实际环境温度θ不同于导体的额定环境温度θ0时，其长期允 许电流应该用下式进行修正。 Ialθ = KIal ≥Imax 不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数K为
第一节 电气设备选择的一般条件
一、按正常工作条件选择电气设备
《发电厂电气主系统》 第六章 导体和电气设备的原理与选择
注意： 1) 海拔影响电气设备的绝缘性能，随装设地点海拔的增 加，空气密度和湿度相应减小，使得电气设备外部空气间隙 和固体绝缘外表面的放电特性降低，电气设备允许的最高工 作电压减小。 对海拔超过1000m的地区，一般应选用高原型产品或外绝 缘提高一级的产品。 对于现有110kV及以下大多数电器的外绝缘有一定裕度， 可在海拔2000m以下地区使用。 2) 在空气污秽(腐蚀减低绝缘强度)或有冰雪的地区，某 些电气设备应选用绝缘加强型或高一级电压的产品。
电气设计的知识点汇总
电气设计的知识点汇总电气设计是工程领域中重要的一环，在建筑、制造和其他领域中发挥着关键性的作用。
本文将对电气设计中的一些重要知识点进行汇总，以帮助读者更好地理解和应用电气设计的原理和技术。
一、电气设计的基本原理1. 电路理论：了解电气设计中的基本电路原理，包括电流、电压、电阻、电感和电容的概念及其相互关系。
熟悉欧姆定律、基尔霍夫定律和麦克斯韦方程组等电路分析方法。
2. 电气设备选择：根据实际需求选择合适的电气设备，包括断路器、开关、插座、电线电缆等。
了解不同设备的规格参数、额定电流和额定电压等重要信息。
3. 安全电气设计：了解电气设计中的安全要求和规范，包括接地系统设计、过电压保护、过载保护和短路保护等。
确保电气设计符合相关安全标准，降低安全事故的风险。
二、电气负载计算1. 功率计算：根据设备的功率需求计算所需的电源容量。
根据设备的额定功率和同时使用的设备数量，计算总功率负荷，并选择合适的配电设备。
2. 线缆选择：根据电流负载和距离计算所需的电线电缆的截面积，并选择合适的电线电缆类型。
考虑线路的电压降和电线电缆的耐热性能，确保电路正常运行。
三、照明设计1. 照明需求计算：根据照明场所的功能和使用要求计算所需的照明功率。
考虑照明布局、光源类型和光照度等因素，确保照明效果满足实际需求。
2. 照明控制：设计照明控制系统，包括开关、亮度调节和时间控制等。
根据照明需求和节能要求选择合适的控制方式，提高照明系统的效能和可靠性。
四、动力电气设计1. 电动机选择：根据负载特性和工作环境选择合适的电动机类型及功率。
考虑负载启动和负载变化时的功率需求，确保电动机能够正常运行。
2. 变频器应用：了解变频器控制技术以及在电动机控制中的应用。
通过调节电动机的转速和负载特性来实现能耗优化和运行控制。
五、电气布线设计1. 布线方式：根据建筑结构和电气负载特点选择合适的电气布线方式，包括明敷、隐敷和空中敷设等。
确保布线符合相关标准和规范要求。
电气设备的原理与选择
I 0 N1 fi bc sin( ) 100% I1 N1 I 0 N1 i sin i cos( ) 3440(') I1 N1
相位差:
电流互感器的准确级和额定容量
CT的准确级
CT根据测量时误差的大小而划分为不同的准确级。准确级是 指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大电 流误差。
五、限流电抗器的选择
厂、站装设限流电抗器的主要目的是限制短路电流，以便选择 轻型断路器及较小截面的电缆，有的还用来在短路故障时维持母线 的残压水平，以提高厂用电动机及其它用户的工作可靠性。但电抗 器在运行中有少量的功率损失及显著的电压损失，从而使另一侧的 电压水平有所降低，故应加以校验。
10kV出线2
•一次回路电压的选择 0.8UN1<UNs<1.2UN1
•二次回路电压的选择
•种类和型式选择
PT的种类和型式应根据装设地点和使用条件进行选择。 在6～35KV屋内配电装臵中，一般采用油浸式或浇注式；110～ 220KV，常采用串级式电磁PT；110-500KV 的配电装臵，当容量 和准确级满足要求时，可采用电容式电压互感器。
变比:
额定电流比 ，一次、二次额定电流之比
Ki I N1 / I N 2 N2 / N1
电流互感器的误差：
I1 N1 I 2 N 2 I 0 N1
N2 I1 I 2 I0 I2 I0 N1 '
I1
I2 I0
z0 z2l
由于CT本身存在励磁损耗和磁饱和等影响，一次电流和二次 电流测量值得数值和相位都有差异，即测量结果有误差。 电流误差:
第六章 导体和电气设备的原理与选择
tpr——继电保护动作时间。备在保验护算动电作器时的间短。路热效应时，宜采用后
tbr——相应断路器的全开断时间
tbr =tin+ta
tin ——断路器固有分闸时间，可在手册上查出。 ta ——断路器开断时电弧持续时间。
第二节 高压断路器和隔离开关的原理与选择
回顾 : 高压断路器的主要功能 ①正常状况下，控制各电力线路的开断与闭合。 ②事故时在继电保护装置控制下能自动切除短路电流。
（3）计算短路点
②母联断路器 考虑当采用该母联断路器向备用路线充电时，备
用母线故障流过该备用母线的全部短路电流。 ③带电抗器的出线回路
由于干式电抗器工作可靠性较高，且断路器与电 抗器间的连线很短，故障几率小，一般可选电抗 器后为计算短路点，这样出线可选用轻型断路器， 以节约投资。
系统
k6
k5
It
(2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不 校验动稳定。
(3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设 备可不校验动、热稳定。
3、短路电流计算条件：
做校验用的短路电流应按下列情况确定： （1）容量和接线
按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划 (一般为本工程建成后5～10年)；其接线应采用可能发生最大短 路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列 的接线方式(如切换厂用变压器时的并列)。
（二）交流电弧特性
1、交流电弧的波形 交流电弧具有过零值自然熄灭 及动态的伏安特性两大特点。
i Ua
图中A点是电弧产生时的电压，称为燃弧电压。 B点是电弧熄灭时的电压，称为熄弧电压。
显然，由于介质的热惯性，燃弧电压必然大于熄弧电压。
2、交流电弧的熄灭
在电流过零时，采取有效 措施加强弧隙的冷却，使 弧隙介质的绝缘能力达到 不会被弧隙外施电压击穿 的程度，则在下半周电弧 就不会重燃而最终熄灭。
发电厂电气部分第六章习题解答
第6章导体与电气设备的原理与选择6-1什么就是验算热稳定的短路计算时间t k以及电气设备的开断计算时间t br？答:演算热稳定的短路计算时间t k为继电保护动作时间t pr与相应断路器的全开断时间t br 之与,而t br就是指断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起,到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。
6-2开关电器中电弧产生与熄灭过程与那些因素有关？答:电弧就是导电的,电弧之所以能形成导电通道,就是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。
电弧形成过程:⑴电极发射大量自由电子:热电子+强电场发射;⑵弧柱区的气体游离,产生大量的电子与离子:碰撞游离+热游离。
电弧的熄灭关键就是去游离的作用,去游离方式有２种:复合:正负离子相互吸引,彼此中与;扩散:弧柱中的带电质点由于热运行逸出弧柱外。
开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下因素有关:⑴电弧温度;⑵电场强度;⑶气体介质的压力;⑷介质特性;⑸电极材料。
6-3开关电器中常用的灭弧方法有那些？答:有以下几种灭弧方式:1)利用灭弧介质,如采用SF6气体;2)采用特殊金属材料作灭弧触头;3)利用气体或油吹动电弧,吹弧使带电离子扩散与强烈地冷却面复合;4)采用多段口熄弧;5)提高断路器触头的分离速度,迅速拉长电弧,可使弧隙的电场强度骤降,同时使电弧的表面突然增大,有利于电弧的冷却与带电质点向周围介质中扩散与离子复合。
6-4什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与那些因素有关？答:弧隙介质强度恢复过程就是指电弧电流过零时电弧熄灭,而弧隙的绝缘能力要经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程为弧隙介质强度的恢复过程。
弧隙介质强度主要由断路器灭弧装置的结构与灭弧介质的性质所决定,随断路器形式而异。
弧隙电压恢复过程就是指电弧电流自然过零后,电源施加于弧隙的电压,将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长,一直恢复到电源电压的过程,这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。
断路器和隔离开关的原理与选择
断路器和隔离开关的原理与选择一、断路器的原理和选择1.断路器的工作原理断路器是一种用于切断或接通电流的电器设备。
它采用了磁力和热力两种工作原理。
磁力原理：当电路中出现过载或短路时，电流会突然增大，使过载保护装置产生磁场。
该磁场将触发断路器的触发机构，使触点迅速分离，从而切断电路。
热力原理：当电流超过断路器额定电流时，断路器的双金属片会受到加热，产生热弯曲，使触点迅速分离。
这一过程通常需要一段时间，称为热保护。
2.断路器的选择依据断路器的选择主要基于以下几个因素：额定电流：断路器的额定电流应根据所保护的电路负载电流来确定。
一般来说，额定电流应大于或等于负载电流。
额定电压：断路器的额定电压应与所保护的电路的额定电压相匹配。
选择过高的额定电压会导致断路器击穿，选择过低的额定电压会导致断路器频繁跳闸。
分断能力：断路器的分断能力应大于所保护的电路短路电流。
如果断路器的分断能力低于电路短路电流，它将无法有效切断电路，导致故障扩大。
故障使能时间：断路器的故障使能时间应能尽快满足电路故障的断开要求，以保护电器设备不受损坏。
断路器类型：根据不同的应用场景，断路器可分为空气断路器、真空断路器、油动断路器、SF6气体断路器等多种形式。
选择合适的断路器类型应考虑到电路的工作环境和要求。
二、隔离开关的原理和选择1.隔离开关的工作原理隔离开关是一种用于隔离电源和负载之间的开关设备，它通常不具备切断过载或短路电流的能力，只能用于开关电气线路。
隔离原理：隔离开关通过控制可移动和固定接点之间的相对位置来隔离电源和负载。
当可移动接点与固定接点分离时，电路被隔离，电源无法供应负载。
2.隔离开关的选择依据隔离开关的选择应基于以下几个因素：额定电流和额定电压：隔离开关的额定电流和额定电压应与所隔离电路的要求相匹配，以确保设备的安全运行。
触点材料和类型：隔离开关的触点材料和类型应考虑到负载电流和使用寿命。
常见的触点材料包括银合金和铜。
工作环境：考虑到隔离开关的工作环境，选择适合的密封等级。
发电厂电气-第6章习题
第6章电气设备的原理和选择主要内容：断路器和互感器的原理、主要电气设备（断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、电抗器、导体、支持绝缘子、穿墙套管、熔断器）的参数、选择原则和计算知识掌握要求：（1）断路器的原理➢功能、结构组成、种类、型号含义➢电弧原理➢交流电弧的特点和熄灭条件➢断路器的灭弧措施（2）互感器的原理➢功能、结构组成、种类➢电流互感器的等值电路和误差定义、影响误差的因素➢电流互感器的准确级和额定容量定义，会应用➢电压互感器中各种接线的适用范围和相应的二次绕组额定电压值➢互感器在主接线中的配置原则，会应用（3）电气设备的最大工作电流和短路电流计算根据电气设备所在的回路：➢确定流过该设备最大工作电流的原则，会计算；➢确定短路点的原则，会应用，会画计算短路电流的等值电路，会折算计算电抗，会查运算曲线（4）各种电气设备的选择内容和步骤：按哪些项目选择、选择的原则，哪些项目校验、校验原则，各项目中计算数据与电气设备的哪项参数对比。
重点掌握：断路器、电流互感器、电抗器、导体较复杂的计算：➢电抗器的百分电抗值的选择过程➢硬导体的动稳定校验一、断路器的原理1.高压断路器有哪些功能？由哪些部分组成？按灭弧介质有哪些种类？2.交流电弧电流有何特点？熄灭交流电弧的条件是什么？3.什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？4.高压断路器熄弧的主要措施。
采用两个及以上断口有何利弊，如何解决？5. LW6-500/3150， SW-110 ，LN-10 ， ZN5-10， GW6-220D ， GN2-10 这些型号分别是什么设备，说出每个字母和数字代表的含义。
6.隔离开关的功能。
二、互感器的原理1.互感器的作用。
CT的二次额定电流和PT的二次额定电压是多少？2.画出电流互感器的等效电路图，说明电流互感器误差的定义。
误差与哪些因素有关？在运行中，电流互感器的二次侧为何不允许开路？3.电流互感器准确级的定义。
电气设备基本知识与选择
目的：为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保 护范围以外的短路及电动机自启动等冲击电流 时误动作
保护电力电容器时 INfs = K INc
电力电容器回 路的额定电流
K－可靠系数（对限流式高压熔断器，当一台电力电容器 时K=1.5~2.0，当一组电力电容器时K=1.3~1.8）
目的：当系统电压升高或波形畸变引起回路电流 增大或运行中产生涌流时不应误熔断
X*L
X*
X *
( Id I
X
*
)
Ud Id
IN UN
100%
XL
U d I d ：基准电压、电流
２）按正常运行时电压损失校验
要求 U 5% ，考虑到 U 主要由Ｉ的无功分量 Imax sin
产生，电压损失
U (%)
X L (%)
I max IN
sin
３）母线残压校验
5%？
要求：
导体的经济截面：
SJΒιβλιοθήκη I max J需注意的两点：
尽量选择接近的截面，若无合适规格的导体，选小于 经济截面的导体。
按经济电流密度选择的导体截面，其允许电流必须大 于导体的最大持续工作电流
３）电晕电压校验
对110KV以上的裸导体，按晴天不发生全面 电晕条件校验：
裸导体的临界电压 Ucr ≥ Umax
与裸导体不同之处在于修正系数与敷设方式和环境温度有关。
敷设时电缆应保持一定的弯曲半径。应尽量将三芯电缆的截面限 制在185mm2及以下
4）允许电压降校验
对供电距离远、容量大的电缆线路，应校验 其电压损失，一般应满足电压降不超过5%
U % 173Imax L(r cos x sin ) /U 5）热稳定校验
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•下列几种情况不校验热稳定或动稳定
1.用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。 2.采用有限流电阻的熔断器保护的设备。其回路电流被电阻限制。 3.装设在电压互感器回路中的裸导体和电器。
➢短路电流计算条件
•容量和接线
按本工程的最终容量计算，并考虑本工程建成后5～10年的电力系统 远景发展规划，按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行短路计算。
✓电弧的危害
开关电器在开断有电流的电路时，电弧的产生是不可避免 的。电弧产生后，若不能在1～3个周波内尽快熄灭，将带 来很大的危害：
•电弧的温度很高，可达5000～7000度以上，常超过 金属的汽化点，可能烧坏开关电器的金属触头。
•烧坏开关电器的绝缘。如，烧坏瓷绝缘的表面，甚至 完全损坏，或者使有机绝缘材料炭化，以致失去绝缘性 能。
➢按短路情况校验
•短路热稳定校验
短路电流通过电器时，电器各部件温度（或发热效应）应不超过制造厂规定 的短路时发热最高允许值。满足热稳定的条件是：
It2t>=Qk
•电动力稳定校验
电动力稳定是指电器所能承受短路电流引起的机械效应的能力。在校验时， 须用短路电流的最大幅值或有效值与制造厂规定的最大允许电流进行比较。
器有过负荷运行的情况，按过负荷确定（1.3
～2倍的变压器额定电流）
DL5
练习：计算DL1、DL4、DL5 的最大持续工作电流
✓主母线、母联断路器：Imax取母线上最大 一台发电机或变压器的Imax。
练习：计算DL6的最大持续工 作电流
DL4 DL1
DL6
T1
T2
SN1
DL3 DL2
✓母线分段电抗器及分段断路器：相邻两
段母线上最大一台发电机额定电流的50％～80％。 G1
G2
练习：计算DL3的最大持续工
PN1
作电流
✓出线：除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷
•按当地环境条件校验 ：
•海拔对电器设备最高允许工作电压的影响
当电器设备的安装在制造厂规定的海拔高度以上时，由于海拔高度的 增加，空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和瓷绝缘的放电特性下降， 影响电器设备的外绝缘强度，制造厂规定的电器设备的最大工作电压就要 下降。对此须进行校正。
•若电弧长时间不熄灭，不仅烧坏开关电器，而且造成系 统事故，威胁电力系统安全运行。
✓电弧产生的物理过程
电弧的产生和维持是触头间中性质点（分子和原 子）被游离的结果。游离就是中性质点转化为带电 质点。游离的过程有四种形式：
•强电场发射。当触头刚分开时，触头间产生很强的电 场强度（E/s），大于3×10（-6）时，阴极表面电子 就会被电场力拉出，而形成触头间的自由电子。这种 游离方式，称为～
试验指出，海拔高度为1000～3500米范围内，按1％/100米进行补偿，即 海拔每增高100米，电器设备最高允许工作电压应降低1％。
•环境温度对允许持续工作电流的影响 我国目前生产的电器，设计时取周围介质温度40度。
如果周围环境温度高于40度时，每增高1度，设备的允许电流按减少1.8%修正； 如果周围环境温度低于40度时，每降低1度，设备的允许电流按增加0.5%修正；
练习：请选择如 图所示电厂的短 路点
DL5 DL4
DL6
T1
T2
SN1
DL3
DL1
DL2
G1
G2
PN1
•短路计算时间
✓验算热稳定的计算时间 tk＝tpr＋tbr tk－－短路计算时间 tpr－－继电保护时间，一般考虑后备保护时间 tbr －－断路器的全开断时间 tbr ＝ tin ＋ ta tin －－断路器固有分闸时间 ta －－断路器开断的电弧持续时间
•电器设备结构、类型的选择
选择电器时，应考虑电器的运行环境。屋外配电装置的电器，经常受到风、 雨、雾、露、积雪、薄冰、灰尘和有害气体的影响，工作条件比屋内配电装 置的电器差，因此电器常制成屋内装置和屋外装置两种。周围环境污秽的地 区、海边、盐湖区等，必须注意加强电器绝缘，采用特殊绝缘结构的加强型 电器，或选用额定电压高一级的电器。
•短路种类
一般按三相短路进行验算。
•选择短路计算点
在短路计算接线中，选择通过电器的短路电流为最大的点为短路计算点。 1.两侧都有电源的设备，比较两侧短路电流大小，选择电流大的作为短 路计算点。 2.母联断路器考虑母线向备用母线充电时候可以流过的短路电流。
3.带电抗器的出线，选择短路点于电抗器后，以选择轻型电器。
电气设备的原理与选择
导体和电器选择的一般条件
在发电厂和变电所得设计中，需选择各种电器设备，并 确定它们的型式和技术参数。选择时应从实际出发，根据我 国目前产品种类和供应情况，在保证安全、可靠和留有裕度 的前提下，力求经济，选择合适的设备。
➢按正常工作条件选择电器设备
•额定电压和最高工作电压
所选电器的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压 电气设备的最高工作电压为额定电压的1.1－1.15倍
•热电子发射。触头由金属制成，常温下，金属内部存在 有大量的自由电子。随着温度升高，自由电子能量升高， 运动加剧，有的电子会跑出金属表面，形成热电子发射。 特别是电弧形成后，弧隙间的高温使阴极表面受热会出线 强烈的只热点，不断发射出电子，在电场力作用下，不断 向阳极作加速运动。
断路器开断时，电弧持续时间，对少油断路器为0.04～0.06 s ， 对SF6和压缩空气断路器约为0.02～0.04s。
✓电器的开断时间
开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流。电器的开断时间选择为
tk’＝tprl＋tin
tprl －－主保护动作时间
高压断路器的原理与选择
断路器装有灭弧装置，用于电路中切断电流
➢电弧形成的物理过程
开关电器切断有电流流过的线路时，触头间电压 大于10～20伏，电流大于80～100mA，切断电 路的瞬间，触头间会产生强烈的白光，称为电弧。
✓电弧放电的特征
•能量集中，温度很高，亮度很强。 •电弧由三部分组成：阴极区、阳极区、弧柱区。 •电弧的气体放电是自持放电，维持电弧稳定燃烧的电 压很低。 •电弧是一束游离气体，质量极轻，容易变形。
电网的电压波动一般不超过额定电压的1.15倍
UN>=Uns •额定电流
电器的额定电流指在一定环境温度下，长时间内电器所能 允许通过的电流。
IN>=Imax Imax－－最大持续工作电流
•Imax的计算方法：
✓发电机、变压器、调相机回路：Imax=1.05Ie
（由于电压