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第4章电气设备及载流导体,教学目的:了解高压断路器、隔离开关和负荷开关 的用途、技术参数、结构及工作原理 复习旧课:1、交流电弧特性和熄灭方法 2、电气触头 重 点:高压断路器、隔离开关和负荷开关的 工作原理 难 点:高压断路器、隔离开关和负荷开关的结构 引入新课: 4.1 高压开关电器,4.1 高压开关电器,4.1.1 概述 1、开关电器概念:直接用于正常投切和故障切除电路的电气 一次设备称为开关电器。 2、分类: (1)按电压高低分类:高压开关电器和低压开关电器两类 (2)按安装场所分类:户内式和户外式两类 (3)按功能分类:断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器和 组合式开关电器(高压负荷开关熔断器) 4.1.2 高压断路器 1、用途:控制(操作)作用;保护作用 2、基本要求: (1)工作可靠 (2)具有足够的开断能力 (3)动作快速 (4)具有自动重合闸性能 (5)结构简单,经济合理,3、基本参数 (1)额定电压:指断路器长时间运行能承受的正常工作电压。最高 电压对于10220kV的为1.15倍额定电压,对于330kV及以上为 1.1倍额定电压。 (2)额定电流:指断路器的触头结构和导电部分在规定环境温度下 允许通过的长期工作电流,其相应的发热温度不会超过国家标 准。 (3)额定开断电流:指断路器在额定电压下能可靠开断的最大短路 电流的有效值。 (4)额定开断容量:断路器的开断能力也可间接用开断容量 来 表示,在三相电路中其大小等于额定电压与额定开断电流的 倍 (5)动稳定电流:表明断路器在冲击短路电流作用下,承受电动力 的能力。其值由导电和绝缘等部件的机械强度决定。 (6)热稳定电流:表明断路器承受短路电流热效应的能力。用通电 时间(一般取4S)和最大电流有效值来综合表示。,(7)开断时间:从操作机构跳闸线圈接通跳闸脉冲起,到三相电弧完 全熄灭时止的一段时间称为断路器的开断时间,它等于断路器的 固有分闸时间 和熄弧时间 之和,即 4、操动机构 (1)组成: 操动部分:由动力机构、扣住机构、脱扣机构和自由脱扣机构等组成 传动部分:由拉杆、提升机构、缓冲机构等组成 (2)分类:手动型、电磁型、液压型、气压型和弹簧型等 (3)基本要求: 1)具有足够的合闸功率 2)能维持断路器处在合闸位置,不因外界震动和其他原因产生误分 闸功率。 3)有可靠的分闸装置和足够的分闸速度 4)具有自由脱扣装置 5)要保证分、合动作准确、连续,即分后准备合、合后准备分。 6)结构简单、体积小、价格低廉。,5、高压断路器的分类 (1)油断路器:可分为多油断路器和少油断路器 (2)压缩空气断路器 (3)真空断路器。 (4)六氟化硫( )断路器 6、高压断路器的基本结构和灭弧过程 (1)少油断路器 少油断路器分为户内式和户外式。 1)SN10系列户内式少油断路器:图43 2)SW系列户外式少油断路器:图45 (2) 断路器 1) 断路器的发展 2) 气体的特点 3) 断路器的灭弧装置,4.1.3隔离开关 1、作用和分类 作用:(1)隔离电源,保证安全;(2)倒闸操作; (3)接通或切断小电流电路。 分类:(1)按装设地点的不同,分为户内式和户外式两种。 (2)按绝缘支柱数目分为单柱式、双柱式和三柱式三种。 (3)按动触头运动方式,可分为水平旋转式、 垂直旋转式、摆动式和插入式等。 (4)按有无接地闸刀,可分为无接地闸刀、 一侧有接地闸刀、两侧有接地闸刀三种。 (5)按操动机构的不同,分为手动式, 电动式、气动式和液动式等。 (6)按极数分为单极、双极、三极三种。 2、操作原则 3、结构 (1)户内式隔离开关 (2)户外隔离开关 1)单柱式隔离开关 2)双柱式隔离开关 3)三柱式隔离开关,4.1.4高压熔断器 1、基本知识 (1)基本构成和工作原理 结构:熔断器主要由金属熔件(又称熔体)、支持熔件的 触头、灭弧装置和绝缘底座等四部分构成。 工作原理:熔断器的工作过程由以下四个阶段组成: 1)熔断器的熔件因过载和短路而加热到熔化温度; 2)熔件的熔化和气化; 3)触头之间的间隙击穿,产生电弧; 4)电弧熄灭,电路被断开。 基本要求: 1)有良好和稳定的导电性能,能长期安全地 通过允许电流而不发生误熔断。 2)有较低的熔点。熔点高不仅使正常工作温度偏高, 对触头、金属材料和绝缘材料均不利,而且延长了 加热熔化的时间,不利于熔断器的快速动作。 3)有利于灭弧。 (2)熔件材料: 铅锡合金、 铅、 锌、 铜 、 银 200C、 327C、420C、1080C、960C,(3)分类 按安装地点分:户内式和户外式; 按使用电压分:高低熔断和低压熔断器; 按灭弧方法及结构特点的不同分:瓷插式、封闭产气式、 封闭填料式和产气纵吹式等; 按限流特性分为限流式和非限流式。 (4)技术参数 1)熔断器的额定电压 2)熔断器的额定电流 3)熔体额定电流 4)熔断器的开断电流 (5)保护特性 图418 2、高压熔断器的结构 (1)户内高压熔断器 镀银康铜丝焊小锡球 石英砂填充 7.5A固定于瓷芯 熔断指示器 RN1:电力线路和配电变压器 RN2:电压互感器,(2)外高压熔断器 1)RW系列跌落式熔断器 2)RW型限流熔断器 4.1.5高压负荷开关 1、用途及类型 (1)用途 (2)类型 2、 结构 (1)户内式负荷开关 (2)户外式负荷开关 新课小结:断路器、隔离开关、熔断器和负荷开关的作用、 分类及工作原理。 作业:,第4章 电气设备及载流导体,教学目的:了解高压断路器、隔离开关和负荷 开关的用途、技术参数、结构及工 作原理 复习旧课:断路器、隔离开关、熔断器和负荷 开关的作用、分类及工作原理。 重 点:互感器的工作原理及接线方式 难 点: 误差分析 引入新课: 4.2 互感器(一),4.2互感器(一),4.2.1 互感器的作用:图426 广泛应用于电压等级的交流电路中,是一、二次设备 之间的重要联络元件,其作用: (1)变压或变流,正确反应一次系统的运行状态; (2)隔离高压,保证工作人员安全; (3)使二次元件标准化、小型化,方便遥测; (4)安装方便,便于实现集中管理和远方监控测量。,4.2.2电流互感器 工作特点:图427 1)一次绕组串联在电路中,并且匝数很少;故一次 绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流, 而与二次电流大小无关; 2)电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小, 所以正常情况下,电流互感器在近于短路的状态下运行。 3)运行中的电流互感器二次回路不允许开路 , 否则会在开路的两端产生高电压危及人身安全 或使电流互感器发热损坏。 (开路的危害: , 0时危害: (1)2103104V, 将危及二次元件和人身安全; (2)铁芯饱和磁滞涡流热烧毁; (3)剩磁测量不准确。 ),2、误差 采用继电保护的方法分析 (1)电流误差: (2)相位误差: 与 之间的夹角 3、准确度等级和额定容量 (1)电流互感器的准确度等级:表41 10误差曲线是指在保证电流互感器误差不超过10 的条件下,一次电流倍数n与电流互感器允许最大二次 负载阻抗 的关系曲线。 (2)电流互感器的额定容量: 由于电流互感器的二次电流为标准值,故其容量 也常用额定二次阻抗来表示。,4、接线 图 4-29 电流互感器的常见接线方式 (a)单相接线:测一相电流,用于三相对称电路。 图4-29(a) (b)完全星形接线:测三相电流,用于不对称 或380220V电路。 图4-29(b) (c)不完全星形接线:广泛用于小接地短路电流系统。 图4-29(d) (d)两相差接线:用于励磁或自动装置中。 5、分类和结构 (1)电磁式电流互感器的分类 1)按安装地点可分为户内式和户外式 2)按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式 3)按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等 4)按一次绕组匝数可分为单匝和多匝式 (2)电磁式电流互感器的结构,(3)光电式电流互感器特点与原理介绍 优点: 1) 优良的绝缘性能以及便宜的价格 2) 不含铁芯,消除了磁饱和及铁磁谐振等问题 3) 抗电磁干扰性能好,低压边无开路高压危险 4) 动态范围大,测量精度高,频率响应范围宽 5)体积小、重量轻 6)适应了电力计量和保护数字化、微机化和自动化 发展的潮流 (4)混合式光纤电流互感器的工作原理: 新课小结:电流互感器的原理、作用、分类、误差及接线。 作业:,第4章 电气设备及载流导体,教学目的:了解高压断路器、隔离开关和负荷开关 的用途、技术参数、结构及工作原理 复习旧课: 电流互感器的原理、作用、分类、误差 及接线。 重 点: 互感器的工作原理及接线方式 难 点: 误差分析 引入新课: 4.2互感器(二),4.2互感器(二),4.2.2电压互感器 1、工作特点 (1) 二次负荷小且恒定:仅几十几百伏安 (2)二次阻抗大,接近空载,不影响一次系统 (3)运行中的电流互感器二次回路不允许短路 2、误差 (1)电压误差: (2)相位误差 与 之间的夹角 (3)准确等级和额定容量 1)准确等级:0.2、0.5、1、3 表42 2)额定容量:是指对应于最高准确级的容量 最大容量,3、接线 (1)台单相双绕组接线 图4-34(a)、(b) 35kV及以下测某一相对地电压和相间电压。 (2)单台单相双绕组接线 图4-34(c) 35kV及以下测线、对中电压,但CA误差大; (3)三台单相三绕组00接线 图4-34(d) 万能接线,它广泛用于3220kV系统。 4、分类和结构 (1)电磁式电压互感器的分类 电压互感器按其特征分类如下: 1)根据安装地点的不同,可分为户内式和户外式; 2)根据相数的不同,可分为单相式和三相式,只有 20kV以下才有三相式; 3)按每相绕组数的不同,可分为双绕组和三绕组式; 4)按绝缘方式的不同,可分为干式、浇注式、油浸式、 气体绝缘等。,(2)电磁式电压互感器的结构 1)浇注绝缘电压互感器 2)油浸式电压互感器 3)六氟化硫气体绝缘式电压互感器 (3)电容式电压互感器的原理与特点 新课小结:电压互感器的原理、作用、分类、误差 及接线。 作业:,第4章 电气设备及载流导体,教学目的:了解母线、电缆及绝缘子的 用途、技术参数、结构及布置 复习旧课:电压互感器的原理、作用、 分类、误差及接线。 重 点: 难 点:电缆的结构 引入新课: 4.3.1 母线 4.3.2 电力电缆 4.3.3 绝缘子,4.3.1 母线,4.3.1.1用途及类别 1、用途:母线(也称汇流排)是汇集和分配电流的裸导体, 是发电机、变压器和配电装置等大电流回路的导体,也 泛指用于各种电气设备连接的导线。 2、类别: 软母线:LGJ-S 硬母线:圆形、管形、矩形、槽形等 3、材料:母线的材料有铜、铝和钢三种。 性能比较:电阻率、机械强度、防腐、价格、含量、 连接等 “以铝代铜”,4.3.1.2 布置和排列 截面形状: 布置:排列(平排、竖排、三角排)、放置(平放、 立放)与装配; 母线的排列应按设计规定,如无设计规定时, 应按下述要求排列。 (1)垂直布置的母线。由上向下:A,B,C相; (2)水平布置的母线。由内向外(面对母线): A,B,C相的排列; (3)引下线排列。由左向右(面对母线): A,B,C相的排列; (4)各种不同电压配电装置的母线, 其相位的配置应相互一致。,4.3.1.3 母线的定相与着色 刷漆的目的: (1)为了便于识别相序、 (2)防止腐蚀; (3)提高母线表面散热效果(可增加 载流量12%15%)。 母线应按下列规定刷漆着色: (1)三相交流母线:A
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