電力工程基礎(chǔ)

1、電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 直接生產(chǎn)、輸送、分配和使用電能的設(shè)備，包括： （1）生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)和變壓器等； （2）接通或斷開電路的開關(guān)設(shè)備，如斷路器、隔離開 關(guān)、熔斷器、 接觸器等； （3）將有關(guān)電氣設(shè)備連接成電路的載流導(dǎo)體，如母線、 電纜等； （4）變換電氣量的設(shè)備，電壓互感器和電流互感器； （5）保護(hù)電器，如電抗器和避雷器等； （6）接地裝置，電力系統(tǒng)中有工作接地、保護(hù)接地和 防雷接地； 在電力系統(tǒng)中為了能對(duì)電氣一次設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行測(cè)量、控制、保護(hù)和監(jiān) 察而需要一些專門的設(shè)備，包括： （1）測(cè)量表計(jì)。如電壓表、電流表、功率表、電能表、頻率表等，用于測(cè)

2、量一 次電路中的電氣參數(shù)。 （2）繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置。如各種繼電器和自動(dòng)裝置等， 用于監(jiān)視一次系統(tǒng)的 運(yùn)行狀況，迅速反應(yīng)不正常情況并進(jìn)行調(diào)節(jié)或作用于斷路器跳閘，切除故障。 （3）直流設(shè)備。如直流發(fā)電機(jī)、蓄電池組、硅整流裝置等，為保護(hù)、控制和事 故照明等提供直流電源。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 發(fā)電機(jī) 將機(jī)械能轉(zhuǎn)變 為電能的機(jī)械 定子 轉(zhuǎn)子 （a） 轉(zhuǎn)子 定子 (b) 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 4 變壓器 將一種電壓的 電能變換為另 一種電壓的電 能的裝置 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （一）變壓器的工作原理 變壓器是通過電磁感應(yīng)原理，通過電磁耦

3、合實(shí)現(xiàn)電能傳遞的一種靜止電氣設(shè)備， 主要由鐵芯及繞在鐵芯上的繞組組成。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （二）變壓器的結(jié)構(gòu) 1 油浸式變壓器 2 干式變壓器 用環(huán)氧樹脂澆注的變壓器稱為環(huán)氧樹脂干式變壓器。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （三）變壓器基本參數(shù)及性能指標(biāo) 1 基本參數(shù) （1）額定電壓U1N, U2N，三相變壓器指線電壓； （2）額定容量SN ； （3）額定電流I1N, I2N ，根據(jù)額定電壓和額定容量計(jì)算得出； （4）額定頻率fN ，我國(guó)規(guī)定工業(yè)用電頻率為50Hz； （5）阻抗電壓（短路電壓），通常以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示 由變壓器短路試驗(yàn)獲得，其反映在變壓

4、器在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，漏阻抗壓降的大小， 相應(yīng)的有短路損耗Pk （6）空載電流，通常以額定電流的百分?jǐn)?shù)表示 由變壓器空載試驗(yàn)獲得，相應(yīng)的有空載損耗P0 （7）連接組號(hào) Y星形連接，YN星形連接并有中性點(diǎn)引線， d三角形連接， 例 YNd11 % k U 0% I 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 2 性能參數(shù) （1）變壓器負(fù)載運(yùn)行，二次側(cè)端電壓變化率u%。 變壓器外特性 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （2）變壓器損耗p。 （3）變壓器效率。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （四）變壓器分類 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電動(dòng)機(jī) 將電能變換為 機(jī)

5、械能的裝置 異步電動(dòng)機(jī) 同步電動(dòng)機(jī) 特種電機(jī) 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 額定電壓為3kV及以上，能夠關(guān)合、承載和開斷運(yùn)行 狀態(tài)的正常電流，并能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)關(guān)合、承載和開 斷規(guī)定的異常電流（如短路電流、過負(fù)荷電流）的開 關(guān)電器稱為高壓斷路器。高壓斷路器的作用：電力網(wǎng) 正常工作和發(fā)生故障時(shí)開斷和關(guān)合電路。也即， 控 制（操作）作用；保護(hù)作用。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 一、高壓斷路器的工作原理 1. 電弧的概念 當(dāng)開關(guān)電器開斷電路時(shí)，電壓和電流達(dá)到一定值時(shí)，觸頭 剛剛分離后，觸頭之間就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的白光，稱為電弧。 2.電弧的本質(zhì) 電弧的實(shí)質(zhì)是一種氣體放電現(xiàn)象：絕

6、緣氣體（或絕緣油受熱分解出氣體）游離產(chǎn) 生的自由電子導(dǎo)電。 3. 電弧放電的特征 （1）電弧由三部分組成：陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)； （2）電弧溫度很高，可達(dá)5000-7000。C； （3）電弧是一種自持放電現(xiàn)象； （4）電弧是一束游離的的氣體。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 4. 電弧的危害 （1）電弧的存在延長(zhǎng)了開關(guān)電器開斷故障電路的時(shí)間，加重了電力系統(tǒng) 短路故障的危害。 （2）電弧產(chǎn)生的高溫，將使觸頭表面熔化和蒸化，燒壞絕緣材料。對(duì)充 油電氣設(shè)備還可能引起著火、爆炸等危險(xiǎn)。 （3）由于電弧在電動(dòng)力、熱力作用下能移動(dòng)，很容易造成飛弧短路和傷 人，或引起事故的擴(kuò)大。 電力工程基礎(chǔ)

7、 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 5. 電弧的形成弧柱中自由電子的主要來源 （1）熱電子發(fā)射 當(dāng)斷路器的動(dòng)、靜觸頭分離時(shí)，觸頭間的接觸壓力及接觸面積逐漸縮小， 接觸電阻增大，使接觸部位劇烈發(fā)熱，導(dǎo)致陰極表面溫度急劇升高而發(fā)射電 子 ，形成熱電子發(fā)射。 （2）強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射 開關(guān)電器分閘的瞬間，由于動(dòng)、靜觸頭的距離很小，觸頭間的電場(chǎng)強(qiáng)度就 非常大，使觸頭內(nèi)部的電子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下被拉出來，就形成強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （3）碰撞游離 從陰極表面發(fā)射出的電子在電場(chǎng)力的作用下高速向陽極運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中不 斷地與中性質(zhì)點(diǎn)（原子或分子）發(fā)生碰撞。當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)的電子積聚足夠大的動(dòng)

8、能 時(shí)，就會(huì)從中性質(zhì)點(diǎn)中打出一個(gè)或多個(gè)電子，使中性質(zhì)點(diǎn)游離，這一過程稱為碰 撞游離。 （4）熱游離 弧柱中氣體分子在高溫作用下產(chǎn)生劇烈熱運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能很大的中性質(zhì)點(diǎn)互相碰撞 時(shí)，將被游離而形成電子和正離子，這種現(xiàn)象稱為熱游離?；≈鶎?dǎo)電就是靠熱游 離來維持的。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 5. 電弧的形成過程 斷路器斷開過程中電弧是這樣形成的：觸頭剛分離時(shí)突然解除接觸壓力，陰極表 面立即出現(xiàn)高溫?zé)霟狳c(diǎn)，產(chǎn)生熱電子發(fā)射；同時(shí)，由于觸頭的間隙很小，使得電 壓強(qiáng)度很高，產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射。從陰極表面逸出的電子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，加速向 陽極運(yùn)動(dòng)，發(fā)生碰撞游離，導(dǎo)致觸頭間隙中帶電質(zhì)點(diǎn)急劇增加，溫度驟

9、然升高， 產(chǎn)生熱游離并且成為游離的的主要因素，此時(shí)，在外加電壓作用下，間隙被擊穿， 形成電弧。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 6. 電弧的去游離過程：包括復(fù)合和擴(kuò)散兩種形式。 （1）復(fù)合 復(fù)合是正、負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)相互結(jié)合變成不帶電質(zhì)點(diǎn)的現(xiàn)象。由于弧柱中電子的 運(yùn)動(dòng)速度很快，約為正離子的1000倍，所以電子直接與正離子復(fù)合的幾率很小。 一般情況下，先是電子碰撞中性質(zhì)點(diǎn)時(shí)，被中性質(zhì)點(diǎn)捕獲變成負(fù)離子，然后再 與質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度相當(dāng)?shù)恼x子互相吸引而接近，交換電荷后成為中性質(zhì)點(diǎn)。 還有一種情況就是電子先被固體介質(zhì)表面吸附后，再被正離子捕獲成為中性質(zhì) 點(diǎn)。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與

10、功能 （2）擴(kuò)散 擴(kuò)散是弧柱中的帶電質(zhì)點(diǎn)逸出弧柱以外，進(jìn)入周圍介質(zhì)的現(xiàn)象。擴(kuò)散有三 種形式： 溫度擴(kuò)散：由于電弧和周圍介質(zhì)間存在很大溫差，使得電弧中的高溫帶電 質(zhì)點(diǎn)向溫度低的周圍介質(zhì)中擴(kuò)散，減少了電弧中的帶電質(zhì)點(diǎn)； 濃度擴(kuò)散：因?yàn)殡娀『椭車橘|(zhì)存在濃度差，帶電質(zhì)點(diǎn)就從濃度高的地方 向濃度低的地方擴(kuò)散，使電弧中的帶電質(zhì)點(diǎn)減少； 利用吹弧擴(kuò)散：在斷路器中采用高速氣體吹弧，帶走電弧中的大量帶電質(zhì) 點(diǎn)，以加強(qiáng)擴(kuò)散作用。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 7. 影響去游離的因素 （1）電弧溫度 電弧是由熱游離維持的，降低電弧溫度就可以減弱熱游離，減少新的帶電質(zhì)點(diǎn) 的的產(chǎn)生。同時(shí)，也減小了帶電質(zhì)

11、點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度，加強(qiáng)了復(fù)合作用。通過快速拉 長(zhǎng)電弧，用氣體或油吹動(dòng)電弧，或使電弧與固體介質(zhì)表面接觸等，都可以降低電 弧的溫度。 （2）介質(zhì)的特性 電弧燃燒時(shí)所在介質(zhì)的特性在很大程度上決定了電弧中去游離的強(qiáng)度，這些特 性包括：導(dǎo)熱系數(shù)、熱容量、熱游離溫度、介電強(qiáng)度等。若這些參數(shù)值越大，則 去游離過程就越強(qiáng)，電弧就越容易熄滅。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （3）氣體介質(zhì)的壓力 氣體介質(zhì)的壓力對(duì)電弧去游離的影響很大。因?yàn)?，氣體的壓力越大，電弧中質(zhì) 點(diǎn)的濃度就越大，質(zhì)點(diǎn)間的距離就越小，復(fù)合作用越強(qiáng)，電弧就越容易熄滅，如 壓縮空氣。 在高度的真空中，由于發(fā)生碰撞的幾率減小，抑制了碰撞游離，

12、而擴(kuò)散作用卻 很強(qiáng)。因此，真空是很好的滅弧介質(zhì)。 （4）觸頭材料 觸頭材料也影響去游離的過程。當(dāng)觸頭采用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱能力強(qiáng)和熱容量大的 耐高溫金屬時(shí)，減少了熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸汽，有利于電弧熄滅。 除了上述因素以外，去游離還受電場(chǎng)電壓等因素的影響。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 8. 交流電弧的特性 在交流電路中，電流瞬時(shí)值隨時(shí)間變化，因而電弧的溫度、直徑以及電弧電壓 也隨時(shí)間變化，電弧的這種特性稱為動(dòng)特性。由于弧柱的受熱升溫或散熱降溫都 有一定過程，跟不上快速變化的電流，所以電弧溫度的變化總滯后于電流的變化， 這種現(xiàn)象稱為電弧的熱慣性。 交流電弧在交流電流自然過零時(shí)將自動(dòng)

13、熄滅，但在下半周隨著電壓的增高，電 弧又重燃。如果電弧過零后，電弧不發(fā)生重燃，電弧就此熄滅。熄滅交流電弧的 關(guān)鍵在于電弧電流過零后，弧隙的介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過程能否始終大于弧隙電壓的 恢復(fù)過程。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 9. 熄滅交流電弧的方法 本質(zhì)：削弱游離過程，加強(qiáng)去游離過程 （1）提高觸頭的分閘速度 （2）采用多斷口 （3）吹弧 （4）短弧原理滅弧 （5）利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧 （6）用耐高溫金屬材料作觸頭、優(yōu)質(zhì)滅弧介質(zhì) 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （1）提高觸頭的分閘速度 迅速拉長(zhǎng)電弧，有利于迅速減小弧柱中

14、的電位梯度， 增加電弧與周圍介質(zhì)的接觸面積，加強(qiáng)冷卻和擴(kuò)散的 作用。因此，現(xiàn)代高壓開關(guān)中都采取了迅速拉長(zhǎng)電弧 的措施滅弧，如采用強(qiáng)力分閘彈簧，其分閘速度已達(dá) 16m/s以上。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （2）采用多斷口 每一相有兩個(gè)或多個(gè)斷口相串聯(lián)。在熄弧時(shí)，多斷口把電弧分割成多個(gè)相串聯(lián) 的小電弧段。多斷口使電弧的總長(zhǎng)度加長(zhǎng)，導(dǎo)致弧隙的電阻增加；在觸頭行程、分 閘速度相同的情況下，電弧被拉長(zhǎng)的速度成倍增加，使弧隙電阻加速增大，提高了 介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)速度，縮短了滅弧時(shí)間。 采用多斷口時(shí)，加在每一斷口上的電壓成倍減少，降低了弧隙的恢復(fù)電壓，亦 有利于熄滅電弧。在要求將電弧拉到同樣

15、的長(zhǎng)度時(shí)，采用多斷口結(jié)構(gòu)成倍減小了觸 頭行程，也就減小了開關(guān)電器的尺寸。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （3）吹弧 用新鮮而且低溫的介質(zhì)吹拂電弧時(shí)，可以將帶電質(zhì)點(diǎn)吹到弧隙以外，加強(qiáng)了 擴(kuò)散，由于電弧被拉長(zhǎng)變細(xì)，使弧隙的電導(dǎo)下降。吹弧還使電弧的溫度下降，熱 游離減弱，復(fù)合加快。吹弧可分為以下幾種： n 按吹弧氣流產(chǎn)生的方法分： 用油氣吹弧 用壓縮空氣或六氟化硫氣體吹弧 產(chǎn)氣管吹弧 n 按吹弧的方向分為： 縱吹 橫吹 縱橫吹 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 n 按吹弧氣流產(chǎn)生的方法分 用油氣吹弧 用油氣作吹弧介質(zhì)的斷路器稱為油斷

16、路器。在這種斷路器中，有用專 用材料制成的滅弧室，其中充滿了絕緣油。當(dāng)斷路器觸頭分離產(chǎn)生電弧后， 電弧的高溫使一部分絕緣油迅速分解為氫氣、乙炔、甲烷、乙烷、二氧化 碳等氣體，其中氫的滅弧能力是空氣的7.5倍。這些油氣體在滅弧室中積 蓄能量，一旦打開吹口，即形成高壓氣流吹弧。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 用壓縮空氣或六氟化硫氣體吹弧 將20個(gè)左右大氣壓的壓縮空氣或5個(gè)大氣壓左右的六氟化硫氣體（SF6） 先儲(chǔ)存在專門的儲(chǔ)氣罐中，斷路器分閘時(shí)產(chǎn)生電弧，隨后打開噴口，用具 有一定壓力的氣體吹弧。 產(chǎn)氣管吹弧 產(chǎn)氣管由纖維、塑料等有機(jī)固體材料制成，電弧燃燒時(shí)與管的內(nèi)壁緊密 接觸，在高溫作

17、用下，一部分管壁材料迅速分解為氫氣、二氧化碳等，這 些氣體在管內(nèi)受熱膨脹，增高壓力，向管的端部形成吹弧。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 n 按吹弧的方向分為 縱吹 吹弧的介質(zhì)（氣流或油流）沿電弧方向的吹拂稱為縱吹，縱吹能增強(qiáng)弧柱中的 帶電質(zhì)點(diǎn)向外擴(kuò)散，使新鮮介質(zhì)更好地與熾熱電弧接觸，加強(qiáng)電弧的冷卻，有利 于迅速滅弧。 橫吹 橫吹時(shí)氣流或油流的方向與觸頭運(yùn)動(dòng)方向是垂直的，或者說與電弧軸線方向垂 直。橫吹不但能加強(qiáng)冷卻和增強(qiáng)擴(kuò)散，還能將電弧迅速吹彎吹長(zhǎng)。有介質(zhì)滅弧柵 的橫吹滅弧室，柵片能更充分地冷卻和吸附電弧，加強(qiáng)去游離。在相同的工作條 件下，橫吹比縱吹效果要好。 電力工程基礎(chǔ) 第二

18、章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 縱橫吹 橫吹滅弧室在開斷小電流時(shí)因室 內(nèi)壓力太小，開斷性能較差。為了 改善開斷小電流時(shí)的滅弧性能，可 將縱吹和橫吹結(jié)合起來。在大電流 時(shí)主要靠橫吹，小電流時(shí)主要靠縱 吹，這就是縱橫吹滅弧室。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （4）短弧原理滅弧 滅弧裝置是一個(gè)金屬柵滅弧罩，其將電弧分為多個(gè)串聯(lián)的短弧的方法來滅弧。由于 受到電磁力的作用，電弧從金屬柵片的缺口處被引入金屬柵片內(nèi)，一束長(zhǎng)弧就被多 個(gè)金屬片分割成多個(gè)串聯(lián)的短弧。如果所有串聯(lián)短弧陰極區(qū)的起始介質(zhì)強(qiáng)度或陰極 區(qū)的電壓降的總和永遠(yuǎn)大于 觸頭間的外施電壓，電弧就

19、不再重燃而熄滅。采用缺口 鐵質(zhì)柵片，是為了減少電弧 進(jìn)入柵片的阻力，縮短燃弧 時(shí)間。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （5）利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧 滅弧裝置的滅弧片是由石棉水泥或陶土制成的。觸頭間產(chǎn)生電弧后，在磁吹 裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下，將電弧吹入由滅弧片構(gòu)成的狹縫中，把電弧迅速拉長(zhǎng)的 同時(shí)，使電弧與滅弧片內(nèi)壁緊密接觸，對(duì)電弧的表面進(jìn)行冷卻和吸附，產(chǎn)生強(qiáng)烈 的去游離。 石英砂熔斷器中的熔絲熔斷時(shí)，在石英砂的狹溝中產(chǎn)生電弧。由于受到石英 砂的冷卻和表面吸附作用，使電弧迅速熄滅。同時(shí)，熔絲氣化時(shí)產(chǎn)生的金屬蒸汽 滲入石英砂中遇冷而迅速凝結(jié)，大大減少了弧隙中的金屬蒸汽，使得電弧容易熄

20、滅。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （6）用耐高溫金屬材料作觸頭、優(yōu)質(zhì)滅弧介質(zhì) 觸頭材料對(duì)電弧中的去游離也有一定影響，用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱 容量大的耐高溫金屬制作觸頭，可以減少熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸汽， 從而減弱了游離過程，有利于熄滅電弧。 滅弧介質(zhì)的特性，如導(dǎo)熱系數(shù)、電強(qiáng)度、熱游離溫度、熱容量等，對(duì) 電弧的游離程度具有很大影響，這些參數(shù)值越大，去游離作用就越強(qiáng)。在 高壓開關(guān)中，廣泛采用壓縮空氣、六氟化硫（SF6）氣體、真空等作為滅弧 介質(zhì)。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 二、高壓斷路器的基本技術(shù)數(shù)據(jù) （1）額定電壓

21、（kV） 保證斷路器長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行能承受的工作電壓（線電壓），我國(guó)采用的額定 電壓等級(jí)：3、6、10、35、60、110、220、330、500、750、1000kV等。 （2）最高工作電壓（kV） 通常規(guī)定，220kV及以下設(shè)備，其最高工作電壓為額定電 壓的1.15倍；對(duì)于 330kV及以上的設(shè)備規(guī)定為額定電壓的1.1倍 。我國(guó)采用的最高電壓有：3.5、 6.9、11.5、40.5、69、126、252、363、550、825、1100kV等。 （3）額定電流（A） 斷路器在規(guī)定的基準(zhǔn)環(huán)境溫度下允許長(zhǎng)期通過的最大工作電流有效值。我國(guó) 采用的額定電流有：200、400、630、1000、125

22、0、1600、2000、2500、 3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A等。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （4）額定開斷電流（kA） 在額定電壓下，斷路器能可靠開斷的最大電流有效值，稱為該電壓下的 額定開斷電流 。在電壓低于額定電壓時(shí)，開斷電流可以比額定開斷電流 大，但由于滅弧裝置機(jī)械強(qiáng)度的限制，開斷電流有個(gè)極限值，稱為極限 開斷電流。 （5）額定關(guān)合電流（kA） 在額定電壓下，斷路器能可靠地閉合的最大短路電流峰值。額定關(guān)合電 流反映斷路器關(guān)合短路故障的能力，主要決定于斷路器滅弧裝置的性能、 觸頭構(gòu)造及操動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式

23、。 （6）額定熱穩(wěn)定電流（kA） 斷路器在規(guī)定時(shí)間（通常為4s）內(nèi)允許通過的最大短路電流有效值。額 定熱穩(wěn)定電流表明斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （7）額定動(dòng)穩(wěn)定電流（kA） 斷路器在閉合狀態(tài)下，允許通過的最大短路電流峰值，又稱極限通過電流。 額定動(dòng)穩(wěn)定電流表明斷路器在沖擊短路電流的作用下，承受電動(dòng)力效應(yīng)的能 力，它決定于導(dǎo)體和絕緣等部件的機(jī)械強(qiáng)度 。 （8）合閘時(shí)間（s） 斷路器從接到合閘命令（合閘回路通電）起到斷路器觸頭剛接觸時(shí)所經(jīng)過的 時(shí)間間隔，稱為合閘時(shí)間。 （9）分閘時(shí)間（s） 分閘時(shí)間是反映斷路器開斷過程快慢的參數(shù)。 電力工程基礎(chǔ) 第

24、二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 1）固有分閘時(shí)間t1 指斷路器接到分閘命令起到滅 弧觸頭剛分離時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間 2）滅弧時(shí)間t2 觸頭分離到各相電弧完全熄滅 所經(jīng)過的時(shí)間 3）全分閘時(shí)間tt 斷路器從接到分閘命令起到斷 路器觸頭開斷至三相電弧完全 熄滅時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間間隔。 tt=t1+t2 （10）額定開斷容量（MVA） 斷路器的開斷能力也可間接用開斷容量來表示，其大小與額定電 壓與額定開斷電流的有關(guān)： 3 N Nb NbrNN r br Nbr U I SU S I 其中，斷路器的額定電壓 斷路器的額定開斷電流 斷路器的額定開斷容量 電力工程基礎(chǔ) 第二章

25、 電氣設(shè)備的原理與功能 三、高壓斷路器的型號(hào)含義 1234567 產(chǎn)品名稱；S少油斷路器，D多油斷路器，L六氟 化硫（SF6）斷路器，Z真空斷路器，K壓縮空氣斷 路器，Q自產(chǎn)氣斷路器，C磁吹斷路器 安裝地點(diǎn)；N戶內(nèi) 型，W戶外型 設(shè)計(jì)序號(hào) 額定電壓（或最高工 作電壓）（kV） 補(bǔ)充特性：C手車式， G改進(jìn)型，W防污型， Q防震型 額定電流（A） 額定開斷電 流（kA） 例如：ZN2812/125025，表示戶內(nèi)式真空斷路器，設(shè)計(jì)序號(hào)為28， 最高工作電壓12kV，額定電流為1250A，額定開斷電流為25kA。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功

26、能 四、高壓斷路器的類型 按滅弧介質(zhì)的不同分類 （1）油斷路器 采用絕緣油作為滅弧介質(zhì)的斷路器，逐漸被淘汰。 （2）壓縮空氣斷路器 采用壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)及操作機(jī)構(gòu)能源的斷路器。 （3）真空斷路器 在真空中開斷電流，利用真空的高絕緣強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)滅弧的斷路器。 （4）六氟化硫（SF6）斷路器 采用具有優(yōu)良滅弧性能的SF6氣體作為滅弧介質(zhì)的斷路器。 （1）油斷路器 n 多油斷路器 多油斷路器的觸頭和滅弧系統(tǒng)放置在由鋼板焊接成的裝有大量絕緣油的油 箱中，其絕緣油既是滅弧介質(zhì)，又是主要的絕緣介質(zhì)，承受不同的導(dǎo)體之 間及導(dǎo)體與地之間的絕緣。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，便于在套管上加裝電流互感器，配套

27、性 強(qiáng)；耗鋼、耗油量大、體積大、重量重；屬自能式滅弧結(jié)構(gòu)。 技術(shù)特點(diǎn)：額定電流不易做得很大；開斷小電流時(shí)，燃弧時(shí)間較長(zhǎng)；開斷 電路的速度較慢；油量多，有發(fā)生爆炸和火災(zāi)的危險(xiǎn)性。 運(yùn)行維護(hù)特點(diǎn)：運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單；噪聲低；檢修周期短；需配備一套油處理 裝置。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 n 少油斷路器 少油斷路器的觸頭和滅弧系統(tǒng)放置在裝有少量絕緣油的絕緣筒中，其絕緣油 主要作為滅弧介質(zhì)，只承受觸頭斷開時(shí)斷口之間的絕緣，不作為主要的絕緣 介質(zhì)。少油斷路器中不同相的導(dǎo)電部分之間及導(dǎo)體與地之間是利用空氣、陶 瓷和有機(jī)絕緣材料來實(shí)現(xiàn)絕緣。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，可配用各種操動(dòng)機(jī)構(gòu)；比多

28、油斷路器油量 少、重量輕；采用積木式結(jié)構(gòu)，便于制成各種電壓等級(jí)產(chǎn)品。 技術(shù)特點(diǎn)：開斷電流大，10kV等級(jí)可通過加并聯(lián)回路以提高額定電流； 110kV及以上電壓等級(jí)時(shí)采用積木結(jié)構(gòu)；全開斷時(shí)間較短；增加壓油活塞裝置 加強(qiáng)機(jī)械油吹后，提高開斷小電流的能力；存在火災(zāi)危險(xiǎn)。 運(yùn)行維護(hù)特點(diǎn)：運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，易于維護(hù)；噪聲低；油質(zhì)容易劣化；需配備 一套油處理裝置。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （2）壓縮空氣斷路器 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，工藝和材料要求高；有色金屬消耗量大、價(jià)格 高；需要裝設(shè)專用的空氣壓縮系統(tǒng)；操動(dòng)機(jī)構(gòu)與斷路器合為一體；體 積和重量比

29、較輕。 技術(shù)特點(diǎn)：額定電流和開斷電流都可以做得很大，適合開斷大容量電路； 動(dòng)作快，全開斷時(shí)間短；快速自動(dòng)重合閘時(shí)斷流容量不降低；無火災(zāi) 危險(xiǎn)。 運(yùn)行維護(hù)特點(diǎn)：維修周期長(zhǎng)；噪聲較大；無火災(zāi)危險(xiǎn)；需要一套壓縮空氣 裝置作為氣源；運(yùn)行費(fèi)用大。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （3）真空斷路器 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：滅弧室材料及工藝要求高；體積小、重量輕；觸頭不易氧化； 滅弧室的機(jī)械強(qiáng)度比較差，不能承受較大的沖擊振動(dòng)。 技術(shù)特點(diǎn)：可連續(xù)多次操作，開斷性能好；滅弧迅速，開斷時(shí)間短；開斷 電流及斷口電壓不易做得很高；無火災(zāi)危險(xiǎn)；開距小，約為同等電壓 油斷路器觸頭開距的1/10左右；所需操作能量??；開斷時(shí)產(chǎn)

30、生的電弧 能量??；滅弧室的機(jī)械壽命和電氣壽命都很高。 運(yùn)行維護(hù)特點(diǎn)：運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，滅弧室不需要檢修；噪聲低；運(yùn)行費(fèi)用低； 無火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 ZW32-12真空斷路器 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （4）SF6斷路器 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝及密封要求嚴(yán)格，對(duì)材料要求高；體積小、重 量輕；用于封閉式組合電器時(shí)，可大量節(jié)省占地面積。 技術(shù)特點(diǎn)：額定電流和開斷電流都可以做得很大；開斷性能好，適合于各 種工況開斷；SF6氣體滅弧、絕緣性能好，故斷口電壓可做得較高；斷口 開距小。 運(yùn)行維護(hù)特點(diǎn)：維護(hù)工作量??；噪聲低；檢修周期長(zhǎng)；運(yùn)行穩(wěn)定，安全可

31、 靠，壽命長(zhǎng)；可頻繁操作。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 罐式SF6斷路器 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 瓷柱式SF6斷路器 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 1.概念：互感器是電力系統(tǒng)中一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間 的聯(lián)絡(luò)元件，用以變換電壓或電流，分別為測(cè)量?jī)x表、 保護(hù)裝置和控制裝置提供電壓或電流信號(hào)，反映電氣設(shè) 備的正常運(yùn)行和故障情況，分為電壓互感器（TV）和 電流互感器（TA） 。 2.作用： （1）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉?biāo) 準(zhǔn)值。電壓互感器的額定二次電壓為100V或100 V， 電流互感器的額

32、定二次電流為5A 、1A或0.5A。這樣， 二次設(shè)備的絕緣水平可按低壓設(shè)計(jì)，使測(cè)量?jī)x表和繼電 保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，結(jié)構(gòu)輕巧、價(jià)格便宜。 3 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （2）所有二次設(shè)備可用低電壓、小電流的電纜連接，使配電屏內(nèi)布線簡(jiǎn)單、 安裝方便；便于集中管理，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和測(cè)量。 （3）二次回路不受一次回路的限制，接線靈活方便。對(duì)二次設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、 調(diào)換以及調(diào)整試驗(yàn)時(shí)，不需中斷一次系統(tǒng)的運(yùn)行。 （4）使二次側(cè)的設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)要有一點(diǎn)接地， 保證二次系統(tǒng)設(shè)備和工作人員的安全。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 3.類型 目前，互感器常用

33、電磁式和電容式，隨著電力系統(tǒng)容量 的增大和電壓等級(jí)的提高，光電式、無線電式互感器正 應(yīng)運(yùn)而生，逐漸應(yīng)用于電力生產(chǎn)中。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 n工作原理和工作特性 n測(cè)量誤差 n準(zhǔn)確級(jí)與額定容量 n接線 n分類 n型號(hào) 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （一）工作原理和工作特性 電流互感器的一次繞組串聯(lián)于被測(cè)量電路內(nèi)，二次繞組與二次回路串聯(lián)。 當(dāng)一次側(cè)流過電流I1時(shí)，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，此磁通穿過二次繞組，產(chǎn)生 電動(dòng)勢(shì)，在二次回路中產(chǎn)生電流I2。 磁勢(shì)平衡方程 1 0 1221 I NI NI N 忽略很小的勵(lì)磁安匝 1 122 I NI N 只考慮電流數(shù)值得

34、1122 I NI N 電流互感器的額定電流比Ki： 122112 / iNN KIINNII 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 工作特性： u一次繞組匝數(shù)很少，二次繞組匝數(shù)多。 u正常運(yùn)行時(shí)，二次繞組近似于短路工作狀態(tài)。 u一次電流的大小決定于一次負(fù)載電流，與二次電流大小無關(guān)。 u運(yùn)行中的電流互感器二次回路不允許開路。 運(yùn)行中當(dāng)需要檢修、校驗(yàn)二次儀表時(shí)，必須先將電流互感器二次繞組回路短接， 再進(jìn)行拆卸操作。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電流互感器二次側(cè)不能開路的原因 正常工作時(shí)： 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程 ，NlIl和N2I2互相抵消一大部分，激磁磁勢(shì)NlI0 數(shù)值不 大。

35、二次電路開路時(shí)： N2I2 等于零，激磁磁勢(shì)猛增到NlIl，鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度猛增，造成鐵心磁飽和。 鐵心飽和致使隨時(shí)間變化的磁通的波形由正弦波變?yōu)槠巾敳ǎ诖磐ㄇ€過 零前后磁通在短時(shí)間內(nèi)從+m變?yōu)?m ，使d/dt值很大，產(chǎn)生很高的尖頂波電 動(dòng)勢(shì)，其值可達(dá)數(shù)千甚至上萬伏，危害設(shè)備和人身安全；鐵芯損耗加大，嚴(yán)重過 熱，損壞鐵芯絕緣；鐵芯中的剩磁使互感器誤差增大。 P53 圖2-23 1 0 1221 I NI NI N 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電流互感器使用注意事項(xiàng) u電流互感器在工作時(shí)其二次側(cè)不得開路。 u電流互感器的二次側(cè)有一

36、端必須接地。 u電流互感器在連接時(shí)，要注意其端子的極性。 u電流互感器必須保證一定的準(zhǔn)確度，電流互感器 的負(fù)載阻抗不得大于與準(zhǔn)確級(jí)相對(duì)應(yīng)的額定阻抗。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （二）測(cè)量誤差 電流誤差： 角誤差（相位誤差）：旋轉(zhuǎn)180的二次電流 與一次電流 之間的夾角，規(guī)定二次側(cè)相量超前于一次側(cè)相量時(shí)角誤差為正，反之為負(fù)。 21 1 100% i i K II f I 2 -I 1 I 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （三）電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)與額定容量 n電流互感器的準(zhǔn)確級(jí) 是指在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時(shí)的電流誤差限值（即 最大電流誤差）。 測(cè)量用

37、電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)有：0.1，0.2，0.5，1，3和5級(jí)； 保護(hù)用電流互感器按用途分為穩(wěn)態(tài)保護(hù)用（P）和暫態(tài)保護(hù)（TP）兩類。穩(wěn)態(tài)保 護(hù)用電流互感器規(guī)定有5P和10P兩種準(zhǔn)確級(jí) 。 穩(wěn)態(tài)保護(hù)：P、PR、PX 其中P類為準(zhǔn)確限值規(guī)定為穩(wěn)態(tài)對(duì)稱一次電流下的復(fù)合誤差的電流互感器； PR類是剩磁系數(shù)有規(guī)定限值的電流互感器；而PX類是一種低漏磁的電流互感器。 暫態(tài)保護(hù)用： TPS級(jí)、TPX級(jí)、TPY級(jí)和TPZ級(jí) 能滿足短路電流具有非周期分量的暫態(tài)過程性能要求的保護(hù)用電流互感器稱為 暫態(tài)保護(hù)用電流互感器（TP類）。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 一般0.1、0.2級(jí)主要用于實(shí)驗(yàn)室精密測(cè)量和

38、供電容量 超過一定值（月供電量超過100萬kWh）的線路或用 戶；0.5級(jí)的可用于收費(fèi)用的電能表；0.5-1級(jí)的用于 發(fā)電廠、變電所的盤式儀表和技術(shù)上用的電能表；3 級(jí)、5級(jí)的電流互感器用于一般的測(cè)量和某些繼電保 護(hù)上；5P和10P級(jí)的用于繼電保護(hù)，在舊型號(hào)產(chǎn)品中 用B、C、D級(jí)表示。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 注意：復(fù)合誤差的概念 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 n電流互感器的額定容量 電流互感器的額定容量SN2系指電流互感器在額定二次電流和額定 二次阻抗下運(yùn)行時(shí)，二次繞組輸出的容量。由于電流互感器的額定 二次電流為標(biāo)

39、準(zhǔn)值（5A或1A或0.5A），也為了便于計(jì)算，有的廠家 提供電流互感器的額定阻抗ZN2值。 因電流互感器的誤差和二次負(fù)荷有關(guān)，故同一臺(tái)電流互感器使用在 不同準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，會(huì)有不同的額定容量。 教材P55 例 2 222NNN ZSI 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 n電流互感器的10%誤差曲線 測(cè)量用TA：要求在正常工作范圍內(nèi)有較高的準(zhǔn)確度；而當(dāng)電路發(fā)生短 路時(shí)，希望TA過飽和，以免儀表受到短路電流的損害。 用TA：要求其在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)也能較準(zhǔn)確的測(cè)量故障電流。因 此保護(hù)TA，在可能出現(xiàn)的短路電流范圍內(nèi)，要求其最大誤差限值（復(fù)合 誤差）不超過10%。 11N nII 2 Z 電力工程

40、基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 按10%誤差曲線選擇校驗(yàn)保護(hù)用TA 已知可能的最大短路電流 ，求得一次電流倍數(shù) 由10%誤差曲線查得可允許使用的最大二次負(fù)荷阻抗 若 ，則能保證誤差在10%內(nèi)；否則，應(yīng)減小 使其滿足上式。 maxk I max1kkN nII 2 max Z 22 max ZZ 2 Z 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （四）電流互感器的接線 u 單相接線 主要用來測(cè)量單相負(fù)荷電流或三相系統(tǒng)中平衡負(fù)荷的某一相電流。 u 兩相V形接線（不完全星形接線） 在610kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛。 u 兩相電流差接線 通常應(yīng)

41、用于繼電保護(hù)線路中 u 星形接線 用來測(cè)量負(fù)荷平衡或不平衡的三相電力系統(tǒng)中的三相電流。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （五）電流互感器的分類 u按安裝地點(diǎn)可分為屋內(nèi)（20kV及以下）和屋外式（35kV及 以上）。 u按安裝方式可分為穿墻式、支持式和裝入式（套管式）。 u按絕緣方式可分為干式、澆注式、油浸式等。干式用絕緣膠浸漬，用于屋內(nèi)低 壓電流互感器；澆注式以環(huán)氧樹脂作絕緣，目前僅用于35kV及以下的屋內(nèi)電流 互感器；油浸式多為屋外式。 u按一次繞組匝數(shù)可分為單匝式和多匝式。單匝式分為貫穿型和母線型兩種。 u按電流互感器的工作原理，可分為電磁式、電容式、光電式和無線電式。 電力工

42、程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （六）電流互感器的型號(hào) 電流互感器全型號(hào)的表示和含義如下： 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 套管式電流互感器 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 穿墻式環(huán)氧電流互感器 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 SF6氣體絕緣電流互感器 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 n工作原理和工作特性 n測(cè)量誤差 n準(zhǔn)確級(jí)與額定容量 n接線 n分類 n型號(hào) 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （一）工作原理和工作特性 電磁式電壓互感器一次繞組與一次被測(cè)電力網(wǎng)并聯(lián)，二次繞組與二次測(cè)量?jī)x表 和繼電器的電壓線圈并聯(lián)。 電動(dòng)勢(shì)平衡方程

43、1111 2222 UEI Z UEI Z 忽略繞組漏阻抗壓降 11 22 UE UE 11 11 222 2 N u N UUEN K UUEN 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 E1 E2 工作特性： u一次繞組匝數(shù)很多，二次繞組匝數(shù)很少。 u正常運(yùn)行時(shí)，二次繞組近似于空載工作狀態(tài)。 u電壓互感器一次側(cè)的電壓(即電網(wǎng)電壓)不受互感器二次側(cè) 負(fù)荷的影響 u運(yùn)行中的電壓互感器二次回路不允許短路。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 。 電壓互感器使用注意事項(xiàng) n電壓互感器二次側(cè)不得短路。電壓互感器的一、二次側(cè)都應(yīng)裝設(shè)熔斷器 （ 6OkV及以上的電壓互感器，其電源側(cè)可不裝設(shè)高壓

44、熔斷器）。 n電壓互感器的電源側(cè)要裝設(shè)隔離開關(guān)。 n電壓互感器鐵芯及二次繞組一端必須接地。防止一、二次繞組間的絕緣擊穿 時(shí)，一次側(cè)的高電壓竄入二次側(cè)，危及工作人員人身和二次設(shè)備的安全。 n電壓互感器在接線時(shí)要注意端子極性的正確。接線時(shí)，應(yīng)保證一、二次繞組 的首尾標(biāo)號(hào)及同名端的正確。 n電壓互感器的負(fù)載容量應(yīng)不大于準(zhǔn)確級(jí)相對(duì)應(yīng)的額定容量。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （二）測(cè)量誤差 電壓誤差： 角誤差（相位誤差）：旋轉(zhuǎn)180的二次電壓 與一次電壓 之間的夾角，規(guī)定二次側(cè)相量超前于一次側(cè)相量時(shí)角誤差為正，反之為負(fù)。21 1 100% u u K U U f U 2 -U 1 U 電

45、力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （三）電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)與額定容量 n電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí) 是指在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，負(fù)荷功率因數(shù)為額定值時(shí) 的電壓誤差限值（即最大電壓誤差） 。 測(cè)量用電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)有：0.1，0.2，0.5，1和3級(jí)； 保護(hù)用電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)規(guī)定有3P和6P兩種。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 n電壓互感器的額定容量 電壓互感器的誤差與二次負(fù)荷有關(guān)，因此同一臺(tái)TV在不同準(zhǔn)確度級(jí)下，都 有相應(yīng)的額定容量。在功率因數(shù)為0.8(滯后)時(shí)，額定容量標(biāo)準(zhǔn)值為10、15、 25、30、50、75、1

46、00、150、200、250、300、400、500VA。但一般說 電壓互感器的額定容量是指最高準(zhǔn)確度級(jí)下的額定容量。 電壓互感器按在最高電壓下長(zhǎng)期工作允許的發(fā)熱條件，還規(guī)定了最大極限 容量。 與電流互感器一樣，要求在某些準(zhǔn)確度級(jí)下測(cè)量時(shí)，二次負(fù)載不應(yīng)超過該 準(zhǔn)確級(jí)規(guī)定的容量，否則準(zhǔn)確度級(jí)下降，測(cè)量誤差是滿足不了要求的。 教材 P57 例 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （四）電壓互感器的接線 n 單相電壓互感器接線 用于35kV及以下的中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中測(cè)量線電壓； 用在110kV及以上中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)中測(cè)量相對(duì)地電壓； n V，V形接線（不完全星形接線） 來測(cè)量三個(gè)線電壓

47、，但不能測(cè)量相電壓，應(yīng)用于20kV及以下中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消 弧線圈接地的電網(wǎng)中； n 一臺(tái)三相三柱式電壓互感器Yyn接線 用于測(cè)量線電壓，不能測(cè)量相電壓； n 一臺(tái)三相五柱式電壓互感器的YNynV接線 測(cè)量線電壓、相電壓和零序電壓（用作絕緣監(jiān)察裝置，開口三角形），廣泛應(yīng)用 于小接地電流電網(wǎng)中； 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 n 三個(gè)單相三繞組電壓互感器接成的YNynd接線 主要應(yīng)用于3kV及以上電網(wǎng)中，用于測(cè)量線電壓、相電壓和零序電 壓（用作絕緣監(jiān)察裝置，開口三角形）。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 電力工程基礎(chǔ) 第二章

48、電氣設(shè)備的原理與功能 三相五柱式電壓互感器的接線圖 （五）電壓互感器的分類 u 按安裝地點(diǎn)分為戶內(nèi)式和戶外式； u 按相數(shù)分為單相式和三相式，只有20kV以下才制成三相式； u 按線圈數(shù)可分為雙線圈和三線圈； u 按絕緣結(jié)構(gòu)可分為干式、澆注式、普通油浸式、串級(jí)油浸式和電容式。干式多用 于低壓戶內(nèi)配電；澆注式用于335kV；油浸式主要用于35kV及以上的電壓互感器。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 （六）電壓互感器的型號(hào) 電壓互感器全型號(hào)的表示和含義如下： 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 JDZ10型澆注式單相電壓互感器 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 JSJ

49、W-10型油浸式三相五柱 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 JCC-20型串級(jí)式電壓互感器 JDXN35電壓互感器 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 1.結(jié)構(gòu) 2.分壓原理 主要由電容分壓器、補(bǔ)償電抗 器、中間變壓器、阻尼器及載 波裝置、防護(hù)間隙等組成。 在被測(cè)電網(wǎng)的相和地之間接有主電容C1和分壓電容C2，Zi為繼電器、儀表等電壓線 圈阻抗。電容式電壓互感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電容串接的分壓器，被測(cè)電網(wǎng)的電壓在 電容C1、C2上按反比分壓。 1 11 c2 12 CU UKU CC 1 12 C K CC 分壓比 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 L補(bǔ)償電抗：可補(bǔ)償電容分

50、 壓器的內(nèi)阻抗 。 TV 中間變壓器：將測(cè)量?jī)x 表經(jīng)中間變壓器TV后與分壓 器連接，減小分壓器的輸出 電流以減少誤差。 rd阻尼電阻：在TV副邊單 獨(dú)設(shè)置一只線圈，接入阻尼 電阻rd，用以抑制鐵磁諧振 過電壓。 CK 補(bǔ)償電容器：用來補(bǔ)償電磁式電壓互感器TV的磁化電流和副 邊負(fù)荷電流的無功分量，亦能減小測(cè)量裝置的誤差。 P1放電間隙：用以保護(hù)TV的原繞組和補(bǔ)償電抗器L，防止因受二 次側(cè)短路所產(chǎn)生的過電壓而造成的損壞。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 3.電容式電壓互感器的特點(diǎn) 供11OkV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)測(cè)量電壓之用 優(yōu)點(diǎn)： u除作為電壓互感器用外，還可將其分壓電容兼做高頻

51、載波通訊的耦 合電容； u電容分壓式電壓互感器的沖擊絕緣強(qiáng)度比電磁式電壓互感器高； u體積小，重量輕，成本低； u在高壓配電裝置中占地面積很小。 缺點(diǎn)： u誤差特性和暫態(tài)特性比電磁式電壓互感器差 u輸出容量較小 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 傳統(tǒng)電磁式和電容式互感器隨著電壓等級(jí)的提高，成本越來越高，結(jié)構(gòu)也 更復(fù)雜，測(cè)量時(shí)的暫態(tài)響應(yīng)速度較慢，測(cè)量直流分量和高頻分量時(shí)誤差較大， 從而推動(dòng)了新型互感器的發(fā)展。 新型互感器的研制是光電子、光纖通信和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 1.新型互感器的分類 新型互感器按高、低壓部分的耦合方式，可分為無

52、線電電磁波耦合、電 容耦合和光電耦合式，其中光電式互感器性能最佳，研制工作進(jìn)展很快。 光電式互感器的原理是利用石英晶體材料的磁電效應(yīng)和電場(chǎng)效應(yīng)，將被 測(cè)的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，經(jīng)光通道傳播，由接收裝置進(jìn)行數(shù)字 化處理將接收到的光波轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，并經(jīng)過放大，供儀表和繼電器使用。 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 2.新型互感器的優(yōu)缺點(diǎn) n優(yōu)點(diǎn) 高低壓間沒有直接的電磁聯(lián)系，使絕緣結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化； 測(cè)量過程中不需要消耗很大能量； 測(cè)量范圍寬，暫態(tài)響應(yīng)快，準(zhǔn)確度高； 二次繞組數(shù)量增多，滿足多重保護(hù)需要； 重量輕、成本低。 n缺點(diǎn) 輸出容量較小，需研制功率更大的放大器或采用小功率的半導(dǎo)體繼電 保護(hù)裝置來減小互感器的負(fù)荷 電力工程基礎(chǔ) 第二章 電氣設(shè)備的原理與功能 隔離開關(guān)又稱（隔離）刀閘，是一種高壓開關(guān)電器。因?yàn)樗鼪]有專門的滅弧裝 置，故不能用來切斷負(fù)荷電流和短路電流。使用時(shí)應(yīng)與斷路器配合，只有在斷 路器斷開時(shí)才能進(jìn)行操作。隔離開關(guān)在分閘時(shí)，動(dòng)靜觸頭間形成明顯可見的斷 口