电气设备的结构和工作原理(ppt 107页)

绝 缘
（3）操作机构： 产生分、合驱动力
支
（4）中间传动机构：传递操作动力
撑
中 间 传操 动动
机
（5）基座： 支持固定整体机构
基座 构
户内油断路器灭弧室
少油断路器
压缩空气断路器 外形
压缩空气断路器
压缩空气断路器灭弧室
SF6断路器
（１）SF6气体
优点：1）绝缘性能好；2）灭弧性能好；3）热、化学稳定性好； 4）无爆炸危险。 缺点：1）需要SF6气体压力监视装置；2）对SF6气体纯度和含水 量要求高；3）需要SF6气体回收装置。
真空断路器灭弧室
真空度：出厂——133*10-7Pa；运行中——133*10-4Pa 电弧的产生——金属蒸汽
电弧的熄灭 （１）真空作为绝缘和灭弧介质——介质击穿电压高 （２）开距小——均匀电场 （３）触头：材料、形状（磁吹）、截面（均匀电场） （４）屏蔽罩——改善电场、吸附带电质点、保护绝缘外壳
同一电流互感器在不同准确度级下有不同额定容量
6、接线
7、类型 户内，户外
穿墙式，母线式，套式管，支持式 干式，浇注式，油浸式 单匝式，多匝式
1、工作原理 2、工作特点
3-3 电压互感器
U1N N1 U2N N2
U2N10,100/ 03,10/30
①一次侧绕组并联于一次侧电路。
绝缘油（ 充油电缆）
保护层——保护绝缘层，并有防止绝缘油外溢和防止外界水分潮 气入侵的作用。
内护层：防渗漏、防受潮、放腐蚀；
外护层：加强机械强度，放外伤。
油浸纸绝缘电缆
聚氯乙烯绝缘电力电缆结构图
l－导体；2－聚氯乙烯绝缘；3－填充物；4 －聚氯乙烯包带；5－聚氯乙烯内护套；6 －钢带铠装；7－聚氯乙烯外护套
思考题
1、绝缘子的作用、基本要求、分类。 2、母线的作用、分类。 3、封闭母线的优点、适用场合、结构、冷却、注意事项。 4、架空线路的构成。 5、电缆的优点、分类、基本构成。
3-3 高压开关
几种高压开关作用的比较
隔离电 通断正常工 开断过负
压
作电流
荷电流
隔离开关

×
×
开断短 路电流
×
高压接触器 ×
1-熔体，2-静触头座 3-绝缘子，4-底座 5-接线端
1-熔管 2-端盖 3-顶盖 4-瓷心 5-熔体 6-小锡球 7-石英砂 8-指示熔体 9-熔断指示器
户内（RN型）： 通用型——RN1型
用于电动机、变压器、线路、配电盘、电容器等 实现短路保护、过负荷保护 根据保护特性选择 专用型——RN2型 用于电压互感器 实现短路保护 根据机械强度选择，材料电阻率大
3、运行注意事项 （1）严格控制母线温度。 （2）金属外壳牢固接地。不全连，全连 （3）保证安装正确。 （4）防潮、防露。 （5）表面涂漆完好。 4、冷却方式
自然风冷、人工通风冷却、水冷
3-3 架空线路和电缆
1、架空线路
导线——传输电能；
避雷线——将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击；
杆塔——支持导线和避雷线，使导线与导线、导线与大地之间 保持一定的安全距离；
优点： 开断能力强，断口开距小，开断时间短，体积小，重量轻，触头不 易氧化，运行维护简单，灭弧室免维护，结构简单，噪音低，寿命 长，无火灾、爆炸危险等。 缺点： 制造工艺、材料和密封要求高，开断电流和断口电压不能做得很高。 使用场合：3~35KV
７、操动机构
作用：使断路器分闸、合闸，并维持合闸 基本要求（１）动作可靠
分相封闭母线
（2）采用金属外壳封闭母线的优点
①减少接地故障，避免相间短路。
②减少母线周围钢结构发热。
③减少相间电动力。
④母线被封闭后，通常采用微正压方式运行，这样可以 防止绝缘子结露，提高了运行的可靠性，并且为母线强 迫通风冷却创造了条件。
⑤封闭母线由工厂成套生产，施工安装简便，简化了对 土建结构的要求，运行维护工作量较小。
6
额定电流
改进型：G， 带接地刀：D 额定电压 设计序号 户内：N， 户外：W
隔离开关：G
5、操作原则 先通后断 6、使用要求
（1）安装于断路器两侧 （2）足够的动稳定和热稳定能力 （3）规定的通断次数 （4）与断路器间良好的联锁 （5）可靠的操作机构
7、类型
（1）户内 （2）户外：单柱式，双柱式，三柱式
套管绝缘子
支柱绝缘子
3-2 母线
1、作用 汇集和分配电能，集中的大容量传送电能
散热 集肤效应、邻近效应 电磁场
2、母线分类
硬母线 软母线
铜母线 铝母线
敞露母线 封闭母线
矩形母线 槽形母线 管形母线
3、金属外壳的封闭母线 （1）采用金属外壳封闭母线的结构
共箱封闭母线
金属外壳
母线导体
绝缘子
分闸电磁铁
分闸一级阀
合闸一级阀
二级阀
蓄能器
排油阀
进油阀
液压缸
二、 高压隔离开关（disconnector,isolator）
1、作用
（1）保证高压电气装置检修的安全 （2）切换电路 （3）开断小电流电路
2、特点
（1） 触头在空气中，明显可见的断开点 （2）无灭弧装置
3、符号 QS
4、型号
123
45
5、分类
低压熔断器 <1KV 高压熔断器 1KV 有填料 无填料
限流型 在短路电流达到冲击短路电流之前熔断，熔断时间不超过0.01s 非限流型
专职人员使用 非专职人员使用
带电部分不易被触及，爬距和安全净距要求高，外壳 防护等级IP2
（1）低压熔断器
RM10型无填料封闭管式
（3）绝缘底座：电工瓷，环氧树脂
4、技术特点
（1）参数
额定电压，额定电流，熔体的额定电流，极限开断电流
（2）保护特性
I
极限开断电流
短路电流
短路——瞬时熔断
I1 I2
熔体的额定电流
过负荷——反时限熔断
正常——不熔断
t1
t2
t
（3）保护的选择性
FU0
FU1
…
上一级——熔体额定电流大 下一级——熔体额定电流小 既保证可靠性又保证选择性 配合方式： 在熔断时间相同的情况下，约3倍
（２）SF6断路器 优点：开断能力强，断口开距小，开断时间短，体积小，重量轻， 维护工作量小，噪音低，寿命长等， 缺点：但结构复杂，金属消耗量大，制造工艺、材料和密封要求 高，价格高等。
支柱式
220KV断路器结构
灭弧室 支柱
接线板 接线板
控制箱
传动箱
落地式
变开距灭弧室
定开距灭弧室
真空断路器
4、使用注意 二次侧必须有一点接地
3-2 电流互感器
1、工作原理 2、工作特点
I1N N 2 I2N N1
I2N1A或5A
①一次侧绕组串联于一次侧电路。
②二次侧绕组串接二次负荷。
③二次侧负荷阻抗小，二次电流的变化对一次侧影响 可忽略。
④二次侧绕组不允许开路。
正常运行时: 铁心按F设计——节省重量、尺寸、耗材
额定电流 改进型：G， 手车式：C 额定电压 设计序号
户内：N， 户外：W
断路器类型
5、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
6、基本结构
（1）通断元件： 主电路的接通或断开
通断元件
（2）支撑绝缘元件： 带电部分与地绝缘


FF 1F 2 (I0N1I1N1I2N2)
二次侧开路时:
I2=0


F F1 (I0 N1 I1 N1)
F d很 大 ,很 大 铁心饱和
dt
（1）二次侧感应很高的电压，危及人身和设备安全；
（2）磁通经铁心以外形成磁路，激磁电流增大，烧毁TA；
6、接线
1个单相双绕组TV的应用
110~220KV 测线电压
3~35KV 测相对地电压
2个单相双绕组TV的V，v接线
3~35KV，测3个线电压
1个三相三柱式双绕组TV的Y，yn接线
3~35KV测三个线电压
当系统发生单相接地故障，TV一次侧三相电压不对称， 因而在TV一次绕组中产生不对称的三相电流。若TV中性点引 出并接地， 则TV一次绕组中的不对称三相电流就含有零序分 量，从而在TV铁心中产生零序磁通。由于三相三柱式的铁心 不能为零序磁通提供磁路，故零序磁通将通过铁心以外形成通 路，由于此通路磁阻大，会引起TV激磁电流增大，产生较大 发热，可能烧毁TV。
第3章电气设备的结构和工作原理
1、作用
3-1 绝缘子
用来支持和固定裸载流体，并使裸导体与地绝缘，
或者用于使装置和电器中处在不同电位的载流导体之间 相互绝缘。
2、基本要求
足够的绝缘强度、机械强度、耐热性和防潮性
（1）材料：电工瓷，钢化玻璃，聚乙烯 （2）抗弯破坏荷重
3、分类
（1）支柱绝缘子 ①户内式支柱绝缘子，②户外式支柱绝缘子 （2）套管绝缘子 ①户内式套管绝缘子，②户外式套管绝缘子
隔离开关
双柱式
电容式电压互感器
三柱式
液压式操动机构
3-4 熔断器（fuse）
1、作用
熔断器是最简单的保护电器。串联接入被保护电路，发生短 路、过负荷时，熔断器熔体熔断，保护电路中其他设备的安全。
2、符号 FU，RD 3、构成
（1）熔管：绝缘纤维，电工瓷
（2）熔体：铅、锡，锌，合金
（2）支持固定熔管的载流部分：铜，铝
②二次侧绕组并接二次负荷。
③二次侧负荷阻抗大，二次负荷的变化对一次侧影响 可忽略。
④二次侧绕组不允许短路。
3、误差 ①变比误差 ②角误差 ③影响因素：一次侧电压、二次侧负载及功率因数 4、准确度级
0.2，0.5，1，3，5
5、技术参数
额定变压比，准确度级，额定容量
同一电压互感器在不同准确度级下有不同额定容量
（3）剩磁增大，准确度下降
3、误差 ①变比误差 ②角误差 ③影响因素：一次侧电流、二次侧负载及功率因数 4、准确度级
0.2，0.5，1，3，5 保护用：5PX（1%，6’，5%），10P（3%，10%）
5、技术参数 额定电压（一次） ，额定变流比，准确度级，
额定容量（二次侧额定阻抗） SN I22NZ2N
1-黄铜圈， 2-绝缘纸管， 3-黄铜帽， 4-插刀， 5-熔体， 6-特种垫圈， 7-刀座
RT0型有填料封闭管式
1-瓷波纹管，2-盖板，3-螺钉，4-熔断指示器，5-指示器熔体， 6-工作熔体，7-插刀，8-石英砂，9-熔体的引燃器，10-锡桥， 11-熔体的变截面小孔
（2）高压熔断器
户内（RN型）
电缆线路的优点
（1）占用地面和空间少
（2）供电安全可靠
（3）触电可能性小
（4）有利于提高电力系统 的功率因数
（5）运行、维护工作简单 方便
（6）有利于美化城市，具 有保密性
电缆线路的缺点
（1）一次性投资费用大
（2）线路不易变更
（3）线路不易分支
（4）故障测寻困难、修复 时间长
（5）电缆接头附件的制作 工艺要求高、费用高
绝缘子——使导线与杆塔保持绝缘；
金具——连接导线或将导线固定在绝缘子上，以及将绝缘固定 在杆塔上，也可作连接绝缘子或保护绝缘子和导线等用。
架空线路
分裂导线
2、电缆
导电线芯——传输电能； 铜，铝； 单心，两心，三心，四心，五心，多心
绝缘层——使导线芯与导电线芯、导电线芯与保护层互相隔绝； 塑料，橡胶，油浸纸，聚乙烯，聚氯乙烯，交链聚乙烯，
1个三相五柱式三绕组TV的YN，yn， 接线
3~35KV 测三个线电压，三个相对地电压，零序电压，用于交流绝缘监察
应用于中性点不接地系统，当系统发生单相接地故障时，
TV的第一二次绕组（yn绕组）： （1）三个监视线电压的电压表指示基本不变； （2）三个监视相对地电压的电压表指示一低两高：故障相对地 电位下降，非故障相对地电位升高。

×
×
负荷开关 ×


×
高压断路器 ×



一、高压断路器概述（circuit breaker）
1、作用
（1）正常时接通、断开负荷电流。
（2）故障时接通、断开短路电流。
2、符号 QF，DL
3、类型
油：灭弧介质 空 SF气 6：： 真空： 磁吹：
4Байду номын сангаас型号
123
45
6 7 额定开断电流
3-5 互感器
1、作用 将电路中大电流变成小电流，高电压变成低电压的
电器设备，作为测量仪表和继电器的交流电源。 2、电压互感器，电流互感器符号
LH,
YH,
CT,
PT,
TA,
TV,
3、特点
（1）使二次侧设备与一次侧高压设备电气隔离，保证工 作人员安全。 （2）测量仪表和继电器实现标准化和小型化。 （3）采用低压小截面控制电缆，实现远距离测量和控制。 （4）一次电路发生短路时，能保护二次侧设备免受损害。
（２）足够的操作功 （３）动作迅速 （４）具有自由脱扣功能 分类：（1）电磁式 （2）弹簧储能式 （3）液压式 （4）气压式
电磁式：直流电磁铁的电磁力
优点：结构简单、工作可靠、维护简便、成本低 合闸电流大，需要大容量直流电源，合闸时间长
电磁式操动机构 动作过程
弹簧式：弹簧储能
合闸电磁铁
液压式：气体储能，液体传递