電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理課件

1、第3章 電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理3-1 絕緣子 1、作用（2）抗彎破壞荷重（1）材料：電工瓷，鋼化玻璃，聚乙烯足夠的絕緣強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性和防潮性2、基本要求 用來支持和固定裸載流體，并使裸導(dǎo)體與地絕緣，或者用于使裝置和電器中處在不同電位的載流導(dǎo)體之間相互絕緣。（1）支柱絕緣子戶內(nèi)式支柱絕緣子，戶外式支柱絕緣子（2）套管絕緣子戶內(nèi)式套管絕緣子，戶外式套管絕緣子3、分類套管絕緣子支柱絕緣子3-2 母線1、作用匯集和分配電能，集中的大容量傳送電能2、母線分類硬母線軟母線敞露母線封閉母線銅母線鋁母線矩形母線槽形母線管形母線散熱集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)電磁場3、金屬外殼的封閉母線（1）采用金屬外殼封閉母

2、線的結(jié)構(gòu)共箱封閉母線金屬外殼母線導(dǎo)體絕緣子分相封閉母線減少接地故障，避免相間短路。減少母線周圍鋼結(jié)構(gòu)發(fā)熱。減少相間電動(dòng)力。母線被封閉后，通常采用微正壓方式運(yùn)行，這樣可以防止絕緣子結(jié)露，提高了運(yùn)行的可靠性，并且為母線強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻創(chuàng)造了條件。封閉母線由工廠成套生產(chǎn)，施工安裝簡便，簡化了對土建結(jié)構(gòu)的要求，運(yùn)行維護(hù)工作量較小。（2）采用金屬外殼封閉母線的優(yōu)點(diǎn)3、運(yùn)行注意事項(xiàng)4、冷卻方式（1）嚴(yán)格控制母線溫度。（2）金屬外殼牢固接地。不全連，全連（3）保證安裝正確。（4）防潮、防露。（5）表面涂漆完好。自然風(fēng)冷、人工通風(fēng)冷卻、水冷3-3 架空線路和電纜導(dǎo)線傳輸電能；避雷線將雷電流引入大地，以保護(hù)電力線路

3、免遭雷擊；桿塔支持導(dǎo)線和避雷線，使導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與大地之間保持一定的安全距離；絕緣子使導(dǎo)線與桿塔保持絕緣；金具連接導(dǎo)線或?qū)?dǎo)線固定在絕緣子上，以及將絕緣固定在桿塔上，也可作連接絕緣子或保護(hù)絕緣子和導(dǎo)線等用。1、架空線路架空線路分裂導(dǎo)線導(dǎo)電線芯傳輸電能； 銅，鋁； 單心，兩心，三心，四心，五心，多心絕緣層使導(dǎo)線芯與導(dǎo)電線芯、導(dǎo)電線芯與保護(hù)層互相隔絕；塑料，橡膠，油浸紙，聚乙烯，聚氯乙烯，交鏈聚乙烯，絕緣油（ 充油電纜）保護(hù)層保護(hù)絕緣層，并有防止絕緣油外溢和防止外界水分潮氣入侵的作用。內(nèi)護(hù)層：防滲漏、防受潮、放腐蝕；外護(hù)層：加強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度，放外傷。2、電纜油浸紙絕緣電纜聚氯乙烯絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)圖l

4、導(dǎo)體；2聚氯乙烯絕緣；3填充物；4聚氯乙烯包帶；5聚氯乙烯內(nèi)護(hù)套；6鋼帶鎧裝；7聚氯乙烯外護(hù)套電纜線路的優(yōu)點(diǎn)（1）占用地面和空間少（2）供電安全可靠（3）觸電可能性?。?）有利于提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)（5）運(yùn)行、維護(hù)工作簡單方便（6）有利于美化城市，具有保密性電纜線路的缺點(diǎn)（1）一次性投資費(fèi)用大（2）線路不易變更（3）線路不易分支（4）故障測尋困難、修復(fù)時(shí)間長（5）電纜接頭附件的制作工藝要求高、費(fèi)用高思考題1、絕緣子的作用、基本要求、分類。2、母線的作用、分類。3、封閉母線的優(yōu)點(diǎn)、適用場合、結(jié)構(gòu)、冷卻、注意事項(xiàng)。4、架空線路的構(gòu)成。5、電纜的優(yōu)點(diǎn)、分類、基本構(gòu)成。隔離電壓通斷正常工作電流開斷過

5、負(fù)荷電流開斷短路電流隔離開關(guān)高壓接觸器負(fù)荷開關(guān)高壓斷路器幾種高壓開關(guān)作用的比較3-3 高壓開關(guān)一、高壓斷路器概述（circuit breaker）1、作用（1）正常時(shí)接通、斷開負(fù)荷電流。（2）故障時(shí)接通、斷開短路電流。3、類型2、符號QF，DL額定電流改進(jìn)型：G，手車式：C額定電壓設(shè)計(jì)序號戶內(nèi)：N，戶外：W斷路器類型4、型號1234567額定開斷電流（1）通斷元件：（2）支撐絕緣元件：（3）操作機(jī)構(gòu)：（4）中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：（5）基座：（1）額定電壓（2）額定電流（3）額定開斷電流（4）動(dòng)穩(wěn)定電流（5）熱穩(wěn)定電流（6）關(guān)合電流（7）全開斷時(shí)間（8）操作循環(huán)5、技術(shù)參數(shù)6、基本結(jié)構(gòu)絕緣支撐中間傳動(dòng)通

6、斷元件基 座操動(dòng)機(jī)構(gòu)主電路的接通或斷開帶電部分與地絕緣產(chǎn)生分、合驅(qū)動(dòng)力傳遞操作動(dòng)力支持固定整體機(jī)構(gòu)少油斷路器戶內(nèi)油斷路器滅弧室壓縮空氣斷路器壓縮空氣斷路器外形壓縮空氣斷路器滅弧室（）SF6氣體優(yōu)點(diǎn)：1）絕緣性能好；2）滅弧性能好；3）熱、化學(xué)穩(wěn)定性好；4）無爆炸危險(xiǎn)。缺點(diǎn)：1）需要SF6氣體壓力監(jiān)視裝置；2）對SF6氣體純度和含水量要求高；3）需要SF6氣體回收裝置。（）SF6斷路器優(yōu)點(diǎn)：開斷能力強(qiáng)，斷口開距小，開斷時(shí)間短，體積小，重量輕，維護(hù)工作量小，噪音低，壽命長等，缺點(diǎn)：但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬消耗量大，制造工藝、材料和密封要求高，價(jià)格高等。 SF6斷路器支柱式滅弧室接線板接線板支柱傳動(dòng)箱控制箱

7、220KV斷路器結(jié)構(gòu)落地式變開距滅弧室定開距滅弧室真空斷路器真空斷路器滅弧室真空度：出廠133*10-7Pa；運(yùn)行中133*10-4Pa電弧的產(chǎn)生金屬蒸汽電弧的熄滅（）真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)介質(zhì)擊穿電壓高（）開距小均勻電場（）觸頭：材料、形狀（磁吹）、截面（均勻電場）（）屏蔽罩改善電場、吸附帶電質(zhì)點(diǎn)、保護(hù)絕緣外殼優(yōu)點(diǎn)：開斷能力強(qiáng)，斷口開距小，開斷時(shí)間短，體積小，重量輕，觸頭不易氧化，運(yùn)行維護(hù)簡單，滅弧室免維護(hù)，結(jié)構(gòu)簡單，噪音低，壽命長，無火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)等。缺點(diǎn)：制造工藝、材料和密封要求高，開斷電流和斷口電壓不能做得很高。使用場合：335KV、操動(dòng)機(jī)構(gòu)作用：使斷路器分閘、合閘，并維持合閘基本要求

8、（）動(dòng)作可靠（）足夠的操作功（）動(dòng)作迅速（）具有自由脫扣功能分類：（1）電磁式（2）彈簧儲(chǔ)能式（3）液壓式（4）氣壓式優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護(hù)簡便、成本低合閘電流大，需要大容量直流電源，合閘時(shí)間長電磁式：直流電磁鐵的電磁力電磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作過程彈簧式：彈簧儲(chǔ)能排油閥分閘一級閥合閘一級閥二級閥進(jìn)油閥二級閥液壓缸蓄能器合閘電磁鐵分閘電磁鐵液壓式：氣體儲(chǔ)能，液體傳遞二、 高壓隔離開關(guān)（disconnector,isolator）1、作用（1）保證高壓電氣裝置檢修的安全（2）切換電路（3）開斷小電流電路2、特點(diǎn)（1） 觸頭在空氣中，明顯可見的斷開點(diǎn)（2）無滅弧裝置3、符號QS額定電流改進(jìn)型：G，

9、帶接地刀：D額定電壓設(shè)計(jì)序號戶內(nèi)：N，戶外：W隔離開關(guān)：G4、型號1234566、使用要求（1）戶內(nèi)（2）戶外：單柱式，雙柱式，三柱式7、類型（1）安裝于斷路器兩側(cè)（2）足夠的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定能力（3）規(guī)定的通斷次數(shù)（4）與斷路器間良好的聯(lián)鎖（5）可靠的操作機(jī)構(gòu)先通后斷5、操作原則隔離開關(guān)雙柱式電容式電壓互感器 三柱式液壓式操動(dòng)機(jī)構(gòu)3-4 熔斷器（fuse）1、作用 熔斷器是最簡單的保護(hù)電器。串聯(lián)接入被保護(hù)電路，發(fā)生短路、過負(fù)荷時(shí)，熔斷器熔體熔斷，保護(hù)電路中其他設(shè)備的安全。3、構(gòu)成（1）熔管：絕緣纖維，電工瓷（2）熔體：鉛、錫，鋅，合金（2）支持固定熔管的載流部分：銅，鋁 （3）絕緣底座：電工瓷

10、，環(huán)氧樹脂2、符號FU，RD（2）保護(hù)特性I1I2t1t2tI額定電壓，額定電流，熔體的額定電流，極限開斷電流4、技術(shù)特點(diǎn)（1）參數(shù)過負(fù)荷反時(shí)限熔斷正常不熔斷短路瞬時(shí)熔斷熔體的額定電流短路電流極限開斷電流（3）保護(hù)的選擇性FU0FU1上一級熔體額定電流大下一級熔體額定電流小既保證可靠性又保證選擇性配合方式：在熔斷時(shí)間相同的情況下，約3倍5、分類1KV1KV在短路電流達(dá)到?jīng)_擊短路電流之前熔斷，熔斷時(shí)間不超過0.01s帶電部分不易被觸及，爬距和安全凈距要求高，外殼防護(hù)等級IP2（1）低壓熔斷器1-黃銅圈，2-絕緣紙管，3-黃銅帽，4-插刀，5-熔體，6-特種墊圈，7-刀座RM10型無填料封閉管式R

11、T0型有填料封閉管式1-瓷波紋管，2-蓋板，3-螺釘，4-熔斷指示器，5-指示器熔體，6-工作熔體，7-插刀，8-石英砂，9-熔體的引燃器，10-錫橋，11-熔體的變截面小孔（2）高壓熔斷器戶內(nèi)（RN型）1-熔體，2-靜觸頭座3-絕緣子，4-底座5-接線端1-熔管2-端蓋3-頂蓋4-瓷心5-熔體6-小錫球7-石英砂8-指示熔體9-熔斷指示器戶內(nèi)（RN型）：通用型RN1型用于電動(dòng)機(jī)、變壓器、線路、配電盤、電容器等實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)根據(jù)保護(hù)特性選擇專用型RN2型用于電壓互感器實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度選擇，材料電阻率大3-5 互感器 1、作用 將電路中大電流變成小電流，高電壓變成低電壓的電器設(shè)

12、備，作為測量儀表和繼電器的交流電源。2、電壓互感器，電流互感器符號LH,CT,TA,YH,PT,TV,（1）使二次側(cè)設(shè)備與一次側(cè)高壓設(shè)備電氣隔離，保證工作人員安全。（2）測量儀表和繼電器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和小型化。（3）采用低壓小截面控制電纜，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量和控制。（4）一次電路發(fā)生短路時(shí)，能保護(hù)二次側(cè)設(shè)備免受損害。4、使用注意 二次側(cè)必須有一點(diǎn)接地3、特點(diǎn)3-2 電流互感器一次側(cè)繞組串聯(lián)于一次側(cè)電路。二次側(cè)繞組串接二次負(fù)荷。二次側(cè)負(fù)荷阻抗小，二次電流的變化對一次側(cè)影響可忽略。二次側(cè)繞組不允許開路。1、工作原理2、工作特點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí):鐵心按F設(shè)計(jì)節(jié)省重量、尺寸、耗材二次側(cè)開路時(shí):I2=0（1）二次側(cè)感

13、應(yīng)很高的電壓，危及人身和設(shè)備安全；（2）磁通經(jīng)鐵心以外形成磁路，激磁電流增大，燒毀TA；（3）剩磁增大，準(zhǔn)確度下降鐵心飽和影響因素：一次側(cè)電流、二次側(cè)負(fù)載及功率因數(shù)4、準(zhǔn)確度級額定電壓（一次） ，額定變流比，準(zhǔn)確度級，額定容量（二次側(cè)額定阻抗）3、誤差變比誤差 角誤差5、技術(shù)參數(shù)0.2，0.5，1，3，5保護(hù)用：5PX（1%，6，5%），10P（3%，10%）同一電流互感器在不同準(zhǔn)確度級下有不同額定容量6、接線7、類型3-3 電壓互感器一次側(cè)繞組并聯(lián)于一次側(cè)電路。二次側(cè)繞組并接二次負(fù)荷。二次側(cè)負(fù)荷阻抗大，二次負(fù)荷的變化對一次側(cè)影響可忽略。二次側(cè)繞組不允許短路。1、工作原理2、工作特點(diǎn)影響因素：

14、一次側(cè)電壓、二次側(cè)負(fù)載及功率因數(shù)4、準(zhǔn)確度級額定變壓比，準(zhǔn)確度級，額定容量3、誤差變比誤差 角誤差5、技術(shù)參數(shù)0.2，0.5，1，3，5同一電壓互感器在不同準(zhǔn)確度級下有不同額定容量6、接線335KV測相對地電壓110220KV測線電壓1個(gè)單相雙繞組TV的應(yīng)用335KV，測3個(gè)線電壓2個(gè)單相雙繞組TV的V，v接線1個(gè)三相三柱式雙繞組TV的Y，yn接線335KV測三個(gè)線電壓當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，TV一次側(cè)三相電壓不對稱，因而在TV一次繞組中產(chǎn)生不對稱的三相電流。若TV中性點(diǎn)引出并接地， 則TV一次繞組中的不對稱三相電流就含有零序分量，從而在TV鐵心中產(chǎn)生零序磁通。由于三相三柱式的鐵心不能為零序磁

15、通提供磁路，故零序磁通將通過鐵心以外形成通路，由于此通路磁阻大，會(huì)引起TV激磁電流增大，產(chǎn)生較大發(fā)熱，可能燒毀TV。335KV測三個(gè)線電壓，三個(gè)相對地電壓，零序電壓，用于交流絕緣監(jiān)察1個(gè)三相五柱式三繞組TV的YN，yn， 接線TV的第二二次繞組（ 繞組）（3）開口三角繞組輸出為3倍零序電壓（沒有發(fā)生單相接地時(shí)，三相對稱，沒有零序，開口三角繞組輸出為0），單相接地保護(hù)電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警信號。TV的第一二次繞組（yn繞組）：（1）三個(gè)監(jiān)視線電壓的電壓表指示基本不變；（2）三個(gè)監(jiān)視相對地電壓的電壓表指示一低兩高：故障相對地電位下降，非故障相對地電位升高。應(yīng)用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接

16、地故障時(shí)，3220KV測三個(gè)線電壓，三個(gè)相對地電壓，零序電壓，用于交流絕緣監(jiān)察 3個(gè)單相三繞組TV的YN，yn， 接線7、類型電容式原理：利用電容串聯(lián)分壓優(yōu)點(diǎn)：更加降低絕緣投資；缺點(diǎn)：準(zhǔn)確度下降思考題1、為什么互感器二次側(cè)必須一點(diǎn)接地？（防止一次側(cè)高電壓、大電流竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全）2、電流互感器的作用、原理、參數(shù)、工作特點(diǎn)、誤差、接線、類型。（大電流變成小電流）3、電壓互感器的作用、原理、參數(shù)、工作特點(diǎn)、誤差、接線、類型。（高電壓變成低電壓）4、為什么CT二次側(cè)不允許開路、PT二次側(cè)不允許短路？5、為什么三相三柱式電壓互感器不能引出中性線、不能測量相對地電壓、不能測量零序電壓、不能

17、用于交流絕緣檢查？ 交流1200V，直流1500V以下電路中起控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換、通斷作用。低壓電器的作用：低壓電器分類：刀開關(guān)，組合開關(guān)，熔斷器，低壓斷路器接觸器，電磁啟動(dòng)器，主令電器，萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制繼電器3-6 低壓開關(guān)隔離電壓通斷正常工作電流過負(fù)荷保護(hù)短路保護(hù)欠電壓保護(hù)刀開關(guān)接觸器交流 直流磁力啟動(dòng)器低壓斷路器(自動(dòng)空氣開關(guān))幾種低壓開關(guān)作用的比較1、閘刀開關(guān)（knife switch）（1）作用 閘刀開關(guān)是一種最簡單的低壓開關(guān)，不與其他電器組合時(shí)，主要用于隔離電源，保證檢修安全，一般只能用手動(dòng)方式操作。與其他電器的組合：與熔斷器串聯(lián)合成一個(gè)單元刀開關(guān)熔斷器組可動(dòng)部分由帶熔體的載

18、熔件組合熔斷器式刀開關(guān)與熔斷器組合并加裝輔助元件低壓負(fù)荷開關(guān)（2）符號Q額定電壓，額定電流，動(dòng)穩(wěn)定電流，熱穩(wěn)定電流（3）型號含義1234（2）技術(shù)參數(shù)：極數(shù)額定電流設(shè)計(jì)序號兩位，第1位：H表示刀開關(guān)；第2位：D，S，R，G，K，H等（3）分類HD、HS系列HR、 HG系列（熔斷器式刀開關(guān)）HK、HY系列（刀開關(guān)熔斷器） 用于成套配電裝置中，隔離電源（無滅弧罩）或手動(dòng)不頻繁接通和分?jǐn)嚯娐罚ㄓ袦缁≌郑?用于工業(yè)企業(yè)配電網(wǎng)中不頻繁操作的場合，并作為電氣設(shè)備和線路的過負(fù)荷和短路保護(hù)用熔斷體或帶有熔斷體的載熔件作為動(dòng)觸頭用刀開關(guān)的一極或多極與熔斷器串聯(lián)構(gòu)成的組合電器 用于照明、電熱設(shè)備及小容量電動(dòng)機(jī)的控

19、制線路中，手動(dòng)不頻繁操作的場所（4）安裝和使用注意事項(xiàng) 刀開關(guān)的刀片應(yīng)垂直安裝（只作隔離電源用時(shí)可水平安裝）且合閘時(shí)，手柄操作方向應(yīng)從下向上，分閘時(shí)反之 刀開關(guān)接線時(shí)，電源進(jìn)線應(yīng)接開關(guān)上部的引線端，用電設(shè)備應(yīng)接開關(guān)下部的引線端（保證斷開后閘刀和熔體上都不帶電） 雙投開關(guān)在分閘位置時(shí)，應(yīng)將刀片可靠固定，不能有刀片自行合閘的可能 動(dòng)、靜觸頭之間保證足夠的接觸壓力 接線端子應(yīng)接觸良好 合、分閘各相速度應(yīng)一致，并無卡阻現(xiàn)象2、接觸器（contactor）（1）作用 用來遠(yuǎn)距離接通或斷開低壓電路中負(fù)荷電流。廣泛使用在頻繁起動(dòng)及控制電動(dòng)機(jī)的回路中，但不宜用于具有導(dǎo)電性灰塵多，腐蝕性強(qiáng)或有爆炸性氣體的環(huán)境中

20、。額定電壓，額定電流，動(dòng)穩(wěn)定電流，熱穩(wěn)定電流（3）技術(shù)參數(shù)（2）符號K 不具有過負(fù)荷保護(hù)、短路保護(hù)能力，但三極交流接觸器具有欠電壓保護(hù)能力。（5）型號含義極數(shù)額定電流設(shè)計(jì)序號接觸器：J13452直流：D，交流：C（4）分類CJ10型交流接觸器原理1-滅弧罩，2-靜觸頭3-動(dòng)觸頭，4-銜鐵5-連接導(dǎo)線，6-底座7-接線端子，8-電磁鐵線圈9-鐵心，10-輔助接點(diǎn)典型電路3、磁力起動(dòng)器（magnetic starter,magnetic switch）額定電壓 ，額定電流 ，動(dòng)穩(wěn)定電流 ，熱穩(wěn)定電流（1）作用 專門用于控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)，具有過負(fù)荷保護(hù)、欠電壓保護(hù)能力，但不具有短路保護(hù)能

21、力，又稱低壓電磁開關(guān)。（2）組成由三極交流接觸器、熱繼電器和按鈕開關(guān)等組合而成熱繼電器（thermal overload relay）的原理（3） 技術(shù)參數(shù)熱繼電器原理1-熱元件，2-雙金屬片，3-扣板，4-彈簧，5-絕緣拉板，6-觸點(diǎn)（4）典型電路4、自動(dòng)空氣開關(guān)（automatic switch,automatic circuit breaker）（1）作用 低壓開關(guān)中性能最完善的，不僅可以切斷電路的負(fù)荷電流，而且可以作為短路、過負(fù)荷、欠電壓保護(hù)，不宜頻繁操作。額定電壓，額定電流，額定開斷電流，動(dòng)穩(wěn)定電流，熱穩(wěn)定電流（3）技術(shù)參數(shù)（2）符號K（5）型號含義用途代號脫扣器方式極數(shù)（4）分類1

22、3452678操作方式額定電流額定開斷電流設(shè)計(jì)序號 類別：塑殼式DZ，框架式DW（6）工作原理1-主觸頭， 2-輔助觸點(diǎn)， 3-鉤桿， 4-搭鉤， 5-過電流脫扣器線圈，6-過電流脫扣器銜鐵， 7、10-彈簧， 8-欠電壓脫扣器線圈， 9-欠電壓脫扣器銜鐵，11-分閘按鈕，12-分閘彈簧（7）構(gòu)成以380V框架式為例1-合閘操動(dòng)機(jī)構(gòu)，2-動(dòng)觸頭，3-滅弧罩，4-靜觸頭，5-快速電磁鐵，6-速飽和電流互感，7-欠電壓脫扣器，8-熱脫扣器，9-分勵(lì)脫扣器觸頭系統(tǒng)滅弧罩自由脫扣在合閘過程中或合閘于短路點(diǎn)時(shí)，能可靠實(shí)現(xiàn)跳閘思考題1、熔斷器的作用、參數(shù)、保護(hù)特性、應(yīng)用。2、接觸器和磁力啟動(dòng)器的作用、原理、適用范圍、典型應(yīng)用電路分析。3、自動(dòng)空氣開關(guān)的作用、原理、適用范圍。4、隔離開關(guān)的作用、參數(shù)、操作原則、運(yùn)行注意事