发电厂电气运行检修培训-项目5-电气一次设备.ppt

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1、2020/11/15 1 项目五 电气一次设备 第一节 开关电器中的电弧 第二节 高压断路器 第三节 高压隔离开关 第四节 互感器 第五节 高压开关柜 2020/11/15 2 一、电弧产生的物理过程 二、交流 电弧的熄灭与重燃 三、开关电器熄灭电弧基本方法 第一节：开关电器中的电弧 2020/11/15 3 一、 电弧产生的物理过程 1.电弧的危害 电弧的存在使电路不能断开， 开关电器失去了 开断电路的作用 ，影响电力系统的安全运行； 电弧的高温 可能会烧坏触头或触头周围的其它 部件。如果电弧长时间不能熄灭，引起开关电器 并爆炸，危及电力系统的安全运行。 2020/11/15 4 2.电弧的

2、形成 电弧是一种气体放电现象，电弧的产生是触头间 中性质点被游离 的过程。 电弧中带电质点的产生游离 游离 强电场发射 热电子发射 碰撞游离 热游离 2020/11/15 5 强电场发射 在动、静触头刚分离的瞬间，触头间隙距离 很小，触头间隙的电场强度很高 ,阴极触头表面自 动逸出电子。 2.电弧的形成 热电子发射 在弧光放电过程中，一方面电极表面少数点上 有局部集中的电流，另一方面触头分离后，触头接 触压力及接触面积逐渐减小，接触电阻逐渐增加， 会使电极表面产生高温，从而造成其中的电子获得 很大的动能后逸出到周围空间。 2020/11/15 6 碰撞游离 当电子的运动速度足够快，其动能大于中

3、性质点 的游离能，当 电子与中性质点相碰撞时就会使中性质 点分离为正离子和自由电子 ，这种游离称为碰撞游离。 碰撞游离示意图 2.电弧的形成 2020/11/15 7 热游离 在高温的作用下，气体分子不规则热运动的 速度增加。具有足够动能的中性质点相互碰撞时， 游离出正离子和自由电子，这种游离称为热游离。 电弧由碰撞游离产生 ，由热游离来 维持电弧燃烧 。 2.电弧的形成 2020/11/15 8 弧隙带电质点的去游离 在电弧形成的过程中，中性质点发生游离的 同时，还存在与游离相反的过程，即去游离。去游 离的作用是减轻弧柱中的游离程度，使电弧熄灭。 去游离 复合 扩散 2.电弧的形成 2020

4、/11/15 9 复合 复合是指两种带异性电荷的质点相接触而 形成中性质点的过程。 直接复合 间接复合 （ 主要形式 ） A+eA A+eA - A-+A+2A 影响复合的主要因素是温度，温度下降时， 带电质点的运动速度降低，复合的速度迅速增加。 2.电弧的形成 2020/11/15 10 扩散 扩散是带电质点从电弧间隙逸出到周围介质 中的现象。 高浓度 低浓度 影响扩散的主要因素是弧柱直径。将电弧拉长 或用气体、液体吹弧，能带走弧柱中的大量带电质点， 加强扩散作用。 2.电弧的形成 2020/11/15 11 小结 电弧形成：阴极发射（起因） 碰撞游离（重 要因素） 击穿（量变到质变） 热游

5、离（主要 因素） 维持发展。 游离和去游离是电弧形成时两个相反的过程， 游离使弧隙中带电质点数量增加，有助于电弧燃 烧；去游离使弧隙中带电质点数量减少，有利于 电弧熄灭。由此可见，要熄灭电弧，就要减弱游 离，加强去游离。 2.电弧的形成 2020/11/15 12 二、交流 电弧的熄灭与重燃 交流电弧电流每半周过零一次，给熄灭交流电 弧创造了有利条件。只要在电流过零后，电弧不发 生重燃，电弧就能最终熄灭，因此熄灭交流电弧要 比直流电弧容易 . 1.交流电弧的特点 2.交流电弧的熄灭 电弧过零后是否重燃，取决于电压恢复过程 和介质强度的恢复过程的 “ 竞赛 ” ，如果恢复电压 在某一时刻高于介质

6、强度，弧隙将被击穿，电弧再 次重燃；反之电弧熄灭，间隙恢复成绝缘介质。 2020/11/15 13 u t u j 1 u j 2 u h t 1 图 4 2 介 质 强 度 与 恢 复 电 压 曲 线 1 2 1 电 弧 不 重 燃 2 电 弧 在 t 1 时 刻 重 燃 uj(t) uh(t) 交流电弧熄灭条件 uj(t)弧隙介质强度； uh(t) 弧隙恢复电压 二、交流 电弧的熄灭与重燃 2020/11/15 14 三、开关电器灭弧基本方法 用液体或气体吹弧 1.高压断路器灭弧方法 （ a ) ( b ) 纵 吹 横 吹 （ a ) ( b ) 纵吹：吹弧方向与弧柱轴线 平行；主要使电弧

7、冷却变细最 后熄灭； 横吹：吹弧方向与弧柱轴线； 主要将电弧拉长，增大电弧的 表面积，冷却效果好。 2020/11/15 15 采用多断口灭弧 断路器的积木组合方式示意图 采用多个断口串联，使电弧 被分割成多个小电弧段。在 相同的行程下，多断口的电 弧比单断口拉得更长，并且 电弧拉长的速度加快，有利 于弧隙介质强度的恢复。 由于加在每个断口的电压降 低，使弧隙恢复电压降低， 有利于电弧熄灭。 1.高压断路器灭弧方法 2020/11/15 16 SW2-110型少油断路 器 每相单柱双断口 高压断路器采用多断口 结构后，由于断口之间 导电部分对地电容的影 响，会造成每个断口的 电压分布不均匀，使

8、承 受较高电压的断口首先 被击穿。为了改善断口 的电压分布，通常在每 个断口上并联电容。 1.高压断路器灭弧方法 2020/11/15 17 采用性能优良的灭弧介质 电弧中的去游离作用，在很大程度上取决于电 弧周围介质的特性。介质的灭弧性能越好，则去游 离作用越强，电弧越容易熄灭。 SF6气体和真空是理 想的灭弧和绝缘介质。 采用特殊金属材料作为灭弧触头 采用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温 金属作触头材料，可以减少热电子发射和电弧中的 金属蒸汽，抑制游离作用，有利于电弧的熄灭。常 用的触头材料有：铜 钨合金、银 钨合金等。 1.高压断路器灭弧方法 2020/11/15 18 迅速拉长电弧，

9、可使弧隙的电场强度 降低，电弧的长度和表面积增大，有利于电 弧的冷却和带电质点向周围介质的扩散，从 而加速电弧的熄灭。高压断路器常采用强力 的分闸弹簧，以加快触头的分断速度。 迅速拉长电弧 1.高压断路器灭弧方法 2020/11/15 19 2.中、低压断路器灭弧方法 利用短弧的近阴极效应灭弧 + + + + + + + + - - + + + + + + + + - - + + + + + 正 离 子 层 空 间 - 图 4 1 电 流 过 零 后 电 荷 重 新 分 布 近阴极效应： 实验表明，开关 开断过程中，当电流过零后， 触头电极极性发生了变化，在 新的阴极附近会出现介质强度 升高的

10、现象，称为近阴极效应。 这个突然升高的介质强度可达 150 250V，又叫起始介质强度。 2020/11/15 20 灭弧栅灭弧 : 由于近阴 极 效应的存在，在低压开关电器 中，将电弧引入用钢片制成的 灭弧栅中，整个电弧被分割成 若干短弧，每个短弧在阴极附 近形成 150 250V的起始介质强 度，如果起始介质强度之和大 于加在触头两端的电压，即可 将电弧熄灭 . 2.中、低压断路器灭弧方法 2020/11/15 21 利用固体介质的狭缝灭弧 利用固体介质壁的冷却作用使电弧熄灭 。 在低压电 器中，接触器、磁力起动器的灭弧都是采用这种方式 。 低压开关中广泛采用的 狭缝灭弧装臵。 灭弧片是由

11、石棉 水泥或陶土材料制成的。当触头间产生电弧后，在磁场线 圈产生的磁场作用下，对电弧产生电动力，将电弧拉入灭 弧片的狭缝中。在把电弧拉长的同时将电弧直接与灭弧片 冷壁紧密接触，加强冷却作用，促使电弧熄灭。 磁吹力的产生靠外加磁场，使 电弧在磁场中受力向灭弧 室狭缝中移动 。产生磁场的方法一般有三种：磁吹线圈与 电气回路串联；磁吹线圈与电气回路并联；采用永久磁铁。 2.中、低压断路器灭弧方法 2020/11/15 22 第二节 高压断路器 一、高压断路器基本知识 二、 SF6断路器 三、真空断路器 四、断路器操动机构 2020/11/15 23 一、高压断路器基本知识 1.高压断路器分类及作用

12、2.高压断路器基本结构 3.高压断路器型号 4.高压断路器发展 2020/11/15 24 1.高压断路器作用及分类 作用： 控制和保护作用 油断路器 压缩空气断路器 SF6断路器 真空断路器 固体产气断路器 少油断路器 多油断路器 分类 2020/11/15 25 结 构 开 断 部 分 操动和传动部分 绝 缘 部 分 2.高压断路器结构 SW2-110型少油断路器 2020/11/15 26 3.高压断路器的型号 LW6-126G /3150 40 产品名 称代号 安装场 所代号 其他标志 代号 额定电压 （ kV) 额定电流 (A) 额定短路开断电流（ kA） 设计序号 2020/11/

13、15 27 4.高压断路器发展 多油 少油 压缩空气 SF6、真 空的发展历程，前 三种高压断路器现 已淘汰。 （ 1）从灭弧介质看高压断路器发展 SW2-110型少油断路器 2020/11/15 28 （ 2）从绝缘看高压断路器发展 空气绝缘开关设备（ AIS） 依靠空气和绝缘子 使带电部分与地、 相与相之间绝缘。 4.高压断路器发展 2020/11/15 29 气体绝缘金属封闭开关设备（ GIS） 依靠 SF6气体和绝缘子使带电部 分与地、相与相之间绝缘。 4.高压断路器发展 2020/11/15 30 混合技术开关设备（ MTS） 介于 GIS和敞开式开关设备之间的一种的组 合电器，是空

14、气绝缘和气体绝缘组合的紧凑型开 关设备。 MTS可分两类 :一类为敞开式组合电器 ; 另一类为 H-GIS即复合式 GIS。 4.高压断路器发展 2020/11/15 31 ZCW10-126/T2000-31.5敞开式组合电器 4.高压断路器发展 2020/11/15 32 荆门特高压变电站 HGIS 4.高压断路器发展 2020/11/15 33 （ 3）智能型高压开关设备 4.高压断路器发展 2020/11/15 34 二、 SF6断路器 1.SF6气体性能 2.SF6断路器外形结构 3.运行维护中应注意问题 2020/11/15 35 1.SF6气体的性能 SF6气体是一种 无色、无味

15、、无毒 的惰性气体，在常温 常压下，密度约为空气的 5倍。在空气中不燃烧，不助燃 。 SF6呈强烈的 电负性， 容易吸附电子而形成负离子迁 移率低的负离子容易与正离子结合形成中性质点。 SF6气体电弧中弧心部分导热率低，温度高，电导率大， 其外焰部分导热率高，温度低，电导率小，所以 电弧电 流几乎集中在弧心部分。 当电弧电流减小趋近于零时， 细小的弧心一直存在到极小的电流。开断小电流时，不 会由于截流作用而产生操作过电压。 2020/11/15 36 瓷柱式结构示意图 开断元件 支持瓷瓶 操动 机构 LW6-252型 SF6断路器 2.SF6断路器外形结构 瓷柱式（ GCBP） SF6断路器结

16、构 2020/11/15 37 落地罐式（ GCBT） SF6断路器结构 LW12-550型落地罐式断路器 2.SF6断路器外形结构 2020/11/15 38 3.SF6断路器运行维护注意事项 纯净的 SF6气体是无毒的，但含有杂质的 SF6气体 在电弧的作用下可能分解出不同程度的毒性气体， 对人体造成伤害。 SF6断路器的 微水含量超标和泄漏 是断路器运行 中最常见的故障。 为了防止泄漏的有害气体被人体吸收，必须在 良好的通风条件下进行操作 。 2020/11/15 39 运行中 SF6气体的密度监视 SF6断路器通常设有二级警告信号，即补气压 力信号和闭锁压力信号。补气压力信号和闭锁压力

17、 信号的动作值一般为额定密度值的 90和 85。 考虑长年运行造成的密封件老化，气体绝 缘设备的年漏气率应不大于 1。 3.SF6断路器运行维护注意事项 2020/11/15 40 三、真空断路器 1.真空断路器特点 2.真空断路器结构 2020/11/15 41 真空灭弧室真空度： 1.33 10-2Pa1.33 10-5Pa ， 属于 高真空范畴。 真空一般是指 气体稀薄的空间。 绝对压力低于 正常大气压力的状态都可称为真空状态。 真空的程度以气体的绝对压力值来表示，压力 越低称之 真空度 越高。在国际单位制中，压力以 帕 (Pa)为单位。一个工程大气压约为 0.1MPa(兆 帕 )。过去

18、习惯使用毫米汞柱 (mmHg). （ 1） “ 真空 ” 含义 1、真空断路器特点 2020/11/15 42 （ 2）真空断路器特点 真空断路器是以 真空作为 绝缘和灭弧介质 ， 在真空容 器中进行电流开断和关合的 断路器。 特点： 真空介质绝缘强度高、 恢复速度快、断路器触头行程很 短、因而所需操作功小，在开断 电弧时弧压降低，触头磨损小， 断路器电寿命和机械寿命长。 1.真空断路器特点 2020/11/15 43 ZN63A-12(VS1)真空断路器 ZW17-40.5系列真空断路器 2.真空断路器结构 外形结构 2020/11/15 44 真空灭弧室结构 真空灭弧室外形 1进线杆； 2

19、扭转保护环 3波纹管 4端盖 5屏蔽罩 6陶瓷外壳 7屏蔽罩 8触头 9出线杆 10端盖 2.真空断路器结构 2020/11/15 45 四、操动机构 1.电磁机构 2. 弹簧机构 3.液压机构 2020/11/15 46 操动机构组成 2020/11/15 47 1.电磁机构 靠电磁铁将电能转化为机械能作为合闸动力的机构。 优点： 结构简单、工作可靠、制造成本较低； 缺点： 合闸线圈消耗的功率大，需要配备蓄电 池作为操作电源，使用和维护复杂。 2020/11/15 48 2.弹簧机构 利用已储能的弹簧作为动力使断路器动作的机构。 优点： 不需要大功率储能源，紧急情况下可手动储 能，灵活性高，

20、运行维护简单。 缺点： 结构比较复杂，机械加工工艺要求高，安装 调试困难。 2020/11/15 49 2.弹簧机构 BLK222弹簧操作机构 2020/11/15 50 合闸弹簧直接驱动断路器的操作杆，不需要任何中间 凸轮盘、连接杆或轴。 卷簧由一个通用电机储能 BLK222弹簧操作机构 2.弹簧机构 2020/11/15 51 辅助接点 与断路器的拉杆连接 合闸驱动点 分闸挚子 合闸挚子 分闸缓冲器 无合闸缓冲器 BLK222弹簧操作机构 2.弹簧机构 2020/11/15 52 分闸线圈 合闸线圈 BLK222弹簧操作机构 2.弹簧机构 2020/11/15 53 合闸弹簧位于电机储能的

21、 弹簧操动机构内。合闸弹 簧是钟表式卷簧，并经蜗 轮驱动器由通用电机储能。 合闸脱扣释放后，合闸能 量经驱动拐臂传给断路器 的触头和分闸弹簧。断路 器由分闸脱扣保持在合闸 位臵 BLK222弹簧操作机构 2.弹簧机构 2020/11/15 54 3.液压机构 利用高压压缩气体作为能源，液压油作为传 递能量的媒介，注入带有活塞的工作缸中，推动活 塞做功，使断路器进行合闸和分闸的机构。 优点： 操作功大、 动作平稳、速度快， 不需要大功率电源； 缺点： 结构复杂、 加工工艺高、油系 统的工作压力大， 速度特性受稳定影 响大、价格昂贵。 2020/11/15 55 第三节 高压隔离开关 一、隔离开关

22、作用 二、 隔离开关型号 三、隔离开关基本结构 四、隔离开关操作 五、隔离开关控制 2020/11/15 56 56 1.隔离开关的 主要用途是： 将被检修的设备与带电部 分可靠隔离，以保证工作人员和设备的安全； 2.用隔离开关可以进行的操作有： 倒母线操作； 拉合小电流电路 拉合无故障电压互感器和避雷器 改变中性点的运行方式 拉合空载母线及一定容量的变 压器和一定长度的空载线路 一、隔离开关作用 2020/11/15 57 GW4-126D /3150 50 产品 名称 安装 场所 带有 地刀 额定电压 （ kV) 额定电流 (A) 动稳定电 流（ kA） 设计 序号 二、隔离开关型号 20

23、20/11/15 58 三、隔离开关基本结构 GN系列户内隔离开关 2020/11/15 59 双柱式，水平旋转 三柱水平断口闸刀翻转式 三、隔离开关基本结构 GW系列户外隔离开关 2020/11/15 60 水平断口折叠式 三、隔离开关的基本结构 GW系列户外隔离开关 垂直断口折叠式 2020/11/15 61 GW4-126D隔离开关结构 每组隔离开关由三个独 立的单极组成，通过极间 连接构成三极联动。每个 单极由底座、支柱绝缘子、 导电系统、接地开关及传 动系统组成。 三、隔离开关的基本结构 2020/11/15 62 绝缘缘支柱上装 有软连接导电接线 座、中间触头、圆 柱形触头。中间触

24、 头、圆柱形触头通 过导电杆在两个绝 缘支柱中间接触。 中间触头的触指成 对装配，依靠拉伸 弹簧使触指夹紧触 指座和触头。 1接地刀静触头； 2中间触头导电杆； 3防雨罩；4圆柱形触头导电杆； 5软连接接线座； 三、隔离开关的基本结构 GW4-126D隔离开关结构 2020/11/15 63 隔离开关与接地开关的机械联锁部分是通过联锁盘 来实现的，当隔离开关在合闸位臵时，接地开关转动 轴的扇型联锁盘限制接地开关合闸。 当接地开关在合闸位臵时，接地开关联锁盘插入隔 离开关的扇型联锁盘，使隔离开关不能合闸。 接地开关静触头固定在隔离开关的导电管上， 动触头安装在底座上的接地闸刀铝管的端部。 三、隔

25、离开关的基本结构 GW4-126D隔离开关结构 2020/11/15 64 1. 拉、合无故障空载母线 PT 学院 1线 工业 2线 农业 1线 1QS 四、隔离开关的操作 2020/11/15 65 1. 拉、合无故障空载母线 PT 学院 1线 工业 2线 农业 1线 1QS 四、隔离开关的操作 2020/11/15 66 2. 拉、合无故障 PT PT 学院 1线 工业 2线 农业 1线 2QS 四、隔离开关的操作 2020/11/15 67 2. 拉、合无故障 PT PT 学院 1线 工业 2线 农业 1线 2QS 四、隔离开关的操作 2020/11/15 68 3. 拉、合主变压器中性

26、点接地刀闸 220kV 110kV 10kV 1D 四、隔离开关的操作 2020/11/15 69 3. 拉、合主变压器中性点接地刀闸 220kV 110kV 10kV 1D 四、隔离开关的操作 2020/11/15 70 4. 等电位操作 QF 1QF 1QS 2QS 四、隔离开关的操作 2020/11/15 71 4. 等电位操作 QF 1QF 1QS 2QS 四、隔离开关的操作 2020/11/15 72 4. 等电位操作 QF 1QF 1QS 2QS 四、隔离开关的操作 2020/11/15 73 4. 等电位操作 QF 1QF 1QS 2QS 四、隔离开关的操作 2020/11/15

27、 74 操作前的准备： 倒闸操作票 佩戴安全帽 使用绝缘手套 操作接地刀闸前，必须验电 高压隔离开关操作流程 四、隔离开关的操作 2020/11/15 75 操作现场规范： 核对设备编号 检查设备外观 正式发令 手动操作规范 电动操作规范 高压隔离开关操作流程 四、隔离开关的操作 2020/11/15 76 核对设备编号： 操作人应在设备编 号牌正前方 ， 立正 姿势 ， 距离以本人 手臂伸直为准 。 距 离不可太近 ， 以防 监护人视线 ， 距离 太远不便于操作 。 高压隔离开关操作流程 四、隔离开关的操作 2020/11/15 77 检查设备外观： 检查设备的外观 无放电 、 无裂纹 、

28、无变形等 。 高压隔离开关操作流程 四、隔离开关的操作 2020/11/15 78 正式发令操作 操作人做好操作准 备后 ， 监护人应保 持在操作人左后侧 0.5米为宜 ， 正式发 令时 ， 必须再次核 对一次编号 。 高压隔离开关操作流程 四、隔离开关的操作 2020/11/15 79 手动操作： 手动推上隔离开关 （ 包 括接地隔离开关 ） 起始 时应慢且谨慎 ， 在动 、 静触头行程完成一半时 ， 应快而迅速 ， 但在终了 不得过猛而损坏机械 ， 当发现合入故障点带负 荷推隔离开关 （ 带电合 地刀 ） 时 ， 严禁将隔离 开关再次拉开 。 高压隔离开关操作流程 四、隔离开关的操作 20

29、20/11/15 80 手动操作： 室外操作隔离开关时 操作人应密切注视动 、 静触头的运动情况 。 高压隔离开关操作流程 四、隔离开关的操作 2020/11/15 81 电动操作： 当隔离开关开始转动后， 监护人要密切关注隔离开 关的分合过程，操作人手 放于急停位置，做好紧急 停转的思想准备。另事先 要将操作摇把备好，以防 操作中电动失灵。 高压隔离开关操作流程 四、隔离开关的操作 2020/11/15 82 分 闸 动 作 隔离开关的操作演示 2020/11/15 83 分 闸 动 作 隔离开关的操作演示 2020/11/15 84 分 闸 动 作 隔离开关的操作演示 2020/11/15

30、 85 分 闸 动 作 隔离开关的操作演示 2020/11/15 86 合 闸 动 作 隔离开关的操作演示 2020/11/15 87 合 闸 动 作 隔离开关的操作演示 2020/11/15 88 合 闸 动 作 隔离开关的操作演示 2020/11/15 89 合 闸 动 作 隔离开关的操作演示 2020/11/15 90 操作方式 就地 ” 操作 远方自动 ” 操作 :110kV及以上 电压等级及无人值班变电站采用 五、隔离开关控制 2020/11/15 91 隔离开关必须是在断路器断开及接地刀闸断 开的情况下，才能进行操作。为避免误操作，隔 离开关与断路器、接地刀闸的操作之间必须按规 定

31、的操作顺序，加以闭锁。 隔离开关操 作的条件 相应断路器断开 相应接地刀闸断开 隔离开关操作条件 五、隔离开关控制 2020/11/15 92 电磁闭锁电磁锁 电磁闭锁是利用断路器、隔离开关、断路器 柜门等的辅助接点，接通或断开需闭锁的隔离开关、 开关柜门等电磁锁电源，使其操作机构无法动作， 从而实现开关设备之间的相互闭锁。 五、隔离开关控制 2020/11/15 93 K M 1 F R WU V M S B 1 S B 2 F R K M 2 Q F Q S E K M 1 K M 2 K M 1 K M 2 K M 2 K M 1 S B S Q 1 S Q 2 五、隔离开关控制 电气闭

32、锁电路电气逻辑闭锁 2020/11/15 94 微机防误闭锁 微机防误闭锁系统是将断路器、隔离开关、接 地刀闸（接地线）、开关柜门的辅助接点 ， 通过微 机编码锁具实现的闭锁。 将开关设备操作程序（规 则）或闭锁逻辑通过软件系统输入程序锁具进行倒 闸操作，既： 在电动操作的刀闸或地刀机构箱的操 作电源回路中加入微机五防接点 ，防误功能由微机 五防系统独立完成。 五、隔离开关控制 2020/11/15 95 机械防 误闭锁 装臵 微机防 误闭锁 装臵 五、隔离开关控制 2020/11/15 96 第四节 互感器 一、互感器作用及分类 二、 电流互感器 三、电压互感器 四、交流电网绝缘监察装臵 2

33、020/11/15 97 一、互感器作用及分类 1.互感器作用 将一次回路的高电压和大电流变为 二次回路的 标准值 ，使测量仪表和继电器小型化和标准化； 使测量仪表、继电器等二次设备与一次高压装 臵在 电气方面隔离 ，从而保证了设备和人身的安 全。 为了确保工作人员在接触仪表和继 电器时的安全，互感器的二次绕组必须一 点接地。 2020/11/15 98 2.互感器分类 互感 器 电流互感 器 电压互感 器 电磁式 电子式 电磁式 电容分压 式 电子式 一、互感器作用及分类 2020/11/15 99 二、电流互感器 1.工作原理 2 1 1 2 2 1 I I N N I IK N N i

34、2020/11/15 100 2.电流互感器特点 一次绕组串联于一次电路中，一次绕组的匝数很 少。 一次电流的大小决定于一次负载电流 。 二次绕组与二次负载串联，二次绕 组串联的仪表 和继电器电流线圈的阻抗很小，因此 正常运行时， 二 次绕组近似于短路工作状态。 运行中的电流互感器 二次侧严禁开路运行 。 二、电流互感器 2020/11/15 101 12ie t0 1i 2e 电流互感器二次开路时， 的变化曲 线 12,ie 二、电流互感器 运行中的 TA二次侧开路分析 2020/11/15 102 运行中的 TA二次侧开路的危 害 二、电流互感器 e2=-d/dt ，磁通急剧变化时， 二次

35、绕组内将 感应很高的尖顶波电势 e2,危及工作人员的安全， 威胁仪表和继电器以及连接电缆的绝缘。 磁路的严重饱和还会使 铁心严重发热 ，若不能 及时发现和处理，会使电磁式电流互感器烧毁和 电缆着火。 在铁心中产生剩磁， 影响互感器的特性 。 2020/11/15 103 3.电流互感器误差 角差（相位差） 比差 (电流误 差 ) %1 0 01 12 I IIKf ii 1 I 2 I 2 I 二、电流互感器 2020/11/15 104 4.电流互感器准确级及额定容量 二、电流互感器 （ 1）电流互感器的准确级 电 力 电 流 互 感 器 测 量 用 保 护 用 稳 态 保 护 用 （ P

36、类 ） 暂 态 保 护 用 （ T P 类 ） 测 量 用 计 量 用 如 ： 0 . 2 / 0 . 2 S 级 如 ： 0 . 5 / 0 . 5 S 级 P 、 P R 、 P X T P X 、 T P Y 、 T P Z 、 T P S 用 于 电 能 计 量 用 于 监 控 系 统 用 于 系 统 短 路 后 的 稳 态 过 程 用 于 系 统 短 路 后 的 暂 态 过 程 2020/11/15 105 二、电流互感器 保护用： 系统出现短路故障的情况下，要求保护用电流 互感器应有一定准确度，铁心基本不饱和，确保继电保护 装臵正确动作。 GB1208要求保护用互感器在二次绕组接额

37、 定负荷、且一次绕组通过额定准确限值一次电流时，复合 误差不超过误差限值；并规定，应将保护用电流互感器的 准确级与额定准确限值系数一起标注，例如： 5P15，表示 电流互感器为 5P级，额定准确限值系数为 15；互感器二次 绕组接额定负荷、且一次电流不超过 15倍额定电流时，互 感器的复合误差应小于 5 （ 1）电流互感器的准确级 测量用： 在额定电流下所规定的最大允许电流误差的百 分数来标称。标准的准确级为 0.1、 0.2、 0.5、 l、 3和 5级。 供特殊用途的为 0.2S及 0.5S级。 2020/11/15 106 定义 : 指 TA在额定二次电流（ 5A 1A） IN2和额定二

38、次阻 抗 ZN2下运行时，二次绕组输出容量，也可用二次阻抗表示。 由于 TA的误差和二次负荷有关 ,同一个 TA在不同的二次负 荷下，准确级不同，额定容量也不同。 如 : SN2=10VA(ZN2=0.4欧 ) 当 Z20.4时，准确级降为 1级，对应的额定容量为 15VA （ ZN2=0.6）。 （ 2）电流互感器的额定容量 二、电流互感器 2020/11/15 107 型号： LB6-110W2 L:电流互感器 B:带保护级 6:设计序号 110:额定电压 W2:结构代号 变比： 1、 2、 3绕组 :2 600/5 4、 5绕组：复变比： 300/5 600/5 1200/5 准确级：

39、1、 2、 3绕组 :5P20 4绕组： 0.5级 4绕组： 0.2级 二、电流互感器 4.电流互感器准确级及额定容量 2020/11/15 108 5.电流互感器极性及接线方式 二、电流互感器 互感器和变压器的绕组采用 “ 减极性 ” 标号法，用 “ 减极性 ” 法所确定的 “ 同名 端 ” ，即在 同一瞬间，两个同名端同为高 电位或同为低电位 。 按规定，电流互感器的一次绕组端子标 以 L1、 L2,二次绕组端子标以 K1、 K2， L1 与 K1为同名端， L2与 K2为同名端。 如果一 次电流从 L1流向 L2，则二次电流应从 K2流 向 K1。 （ 1）电流互感器的极性 2020/1

40、1/15 109 （ 2）电流互感器的接线方式 二、电流互感器 单相式接线 两相式不完全星形接线 2020/11/15 110 （ 2）电流互感器的接线方式 两相电流差接线 三相完全星形接线 二、电流互感器 2020/11/15 111 二、电流互感器 6.电流互感器使用注意事项 电流互感器在工作时 不允许开路 。 电流互感器二次侧有一 端必须接地 ，以防止 一、二次侧绕组绝缘击穿时，一次侧高压窜入 二次侧，危及人身和设备安全。 电流互感器在接线时，必须 注意端子极性 。 否则二次侧所接仪表、继电器中所流过的电流 不是预想的电流，甚至会引起事故。 2020/11/15 112 （ 1）电磁式电

41、压互感器工作原理 三、电压互感器 2 1 2 1 2 1 U U N N U UK N N u 1.工作原理 电磁式电压互感器的 优点 是 结构简单，有长时间的制造 和运行经验，产品成熟；暂 态响应特性较好。其缺点是 因铁芯的非线性特性，容易 产生铁磁谐振 ，引起测量不 准确和造成电压互感器的损 坏。 2020/11/15 113 （ 2）电容分压式电压互感器工作原理 C 1 C 2 U 1 U 2 21 1 11 21 1 2 CC C K KUU CC C U 分压比 三、电压互感器 1.工作原理 2020/11/15 114 C 1 C 2 C b T V r d Z L L F K U

42、 1 U 2 至 通 讯 主电容 分压电容 保护间隙 补偿电抗器 中间变压器 三、电压互感器 （ 2）电容分压式电压互感器工作原理 2020/11/15 115 三、电压互感器 电容式电压互感器的特点 （ 2）电容分压式电压互感器工作原理 供 110kV级及以上中性点直接接地系统测量电压之用 优 点 ： 除作为电压互感器用外，还可将其分压电容兼做高频载波 通讯的耦合电容； 电容分压式电压互感器的冲击绝缘强度比电磁式电压互感 器高； 体积小，重量轻，成本低； 在高压配电装臵中占地面积很小。 缺 点： 误差特性和暂态特性比电磁式电压互感器差，输出容量较 小。 2020/11/15 116 2.电压

43、互感器的特点 电 压互感器 一次侧的电压 (即电网电压 )不受互 感器二次侧负荷的影响； 接在电压互感器二次侧的阻抗很大，通过的电 流很小，电压互感器的 工作状态接近于空载状 态 ，二次电压接近于二次电势值，并取决于一 次电压值。 运行中的电压互感器二次侧绕组 不允许短路 。 当二次侧短路时，将产生很大的短路电流损 坏电压互感器。为了保护二次绕组，一般在二次侧 出口处安装些熔断器或低压断路器，用于过载和短 路保护。 三、电压互感器 2020/11/15 117 3.电压互感器的误差 比差 (电压误差 ) 1 0 0% 1 12 U UUKU U 角差（相位误差） 1 U 2 U 2 U 三、电

44、压互感器 2020/11/15 118 电压互感器的准确级： 指在规定的一次电压和二次 负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时误差的最 大限值。 额定容量： 对应于每个准确级，每台电压互感器规 定一个额定容量。在功率因数为 0.8(滞后 )时，额定 容量标准值为 10、 15、 25、 30、 50、 75、 100、 150、 200、 250、 300、 400、 500VA。 4.电压互感器准确级和额定容量 三、电压互感器 2020/11/15 119 4.电压互感器极性及接线方式 当交流电通过互感器一、 二次绕组时，在 同一瞬间， 同时为高电位的两端为同 极性端。 一次绕组用 A、 X

45、， 二次绕组用 a、 x注明。 （ 1）电压互感器的极性 A X a x 三、电压互感器 2020/11/15 120 FU （ 2）电压互感器的接线方 式 单相电压互感器：测量任意两相之间的线电压 三、电压互感器 2020/11/15 121 测量线电压，不能测量相电压。 这种接线广泛 用于小接地短路电流系统中。 两只单相电压互感器接成不完全星形接线 (V V形） 三、电压互感器 2020/11/15 122 三只单相三绕组电压互感器接成星形接线，且原 绕组中性点接地 能测量 线电压和相对地电压 ，在小接 地电流系统中，可用来监视 电网对 地绝缘的状况 。 三、电压互感器 2020/11/1

46、5 123 可用来测量线电压， 不用来测量相对地 的电压 ，即不 能用来监视电网对地绝缘，因此它的原 绕组没有引出的 中性点。 三相三柱式电压互感器的接线 三、电压互感器 2020/11/15 124 测量 线电压和相电压 ，可用于监视电网 对地的绝缘状 况和实现单相接地的继电保护其变比为： 1 100 100: 333 NU 三、电压互感器 三相五柱式电压互感器 2020/11/15 125 三、电压互感器 电容式电压互感器的接线 测量线电压和相电压，可 用于监视电网对地的绝缘 状况和实现单相接地的继 电保护 适用于 110 500kV的中 性点直接接地电网中。 2020/11/15 126

47、 （ 3）电压互感器的接线要 求 三、电压互感器 电压互感器的 电源侧要有隔离开关 ；在 35kV及以下电压 互感器的电源侧 加装高压熔断器进行短路保护。 电压互感器的负载侧也应 加装熔断器，用来保护过负荷。 60kV及以上 的电压互感器，其电源侧可 不装设高压熔断 器。 三相三柱式电压互感器不能用来进行交流电网的绝缘监 察。 电压互感器二次侧的接地点不许设在二次熔断器的后边， 必须设在二次熔断器的前边。 凡需在二次侧连接 交流电网绝缘监视装臵 的电压互感器， 其 一次侧中性点必须接地 ，否则无法进行绝缘监察。 2020/11/15 127 1. 绝缘监察装臵构成 四、 交流电网绝缘监察装置

48、2020/11/15 128 单相接地故障现象 警铃响， “接地 ”光字牌亮； 绝缘监视电压三相指示值不同，接地 相电压降低或等于零，其它两相电压升 高或为线电压，此时为稳定接地； 若绝缘监视电压不停地摆动，则为间 歇性接地； 机炉可能来电话，报告发现的异常现 象。 四、 交流电网绝缘监察装置 2. 高压厂用电系统接地故障查找 2020/11/15 129 单相接地故障处理 切换绝缘监视电压表，判别该段 单相接地 的性质和相别 ； 询问机炉有无设备启动或停止，有无设备 跳闸及其它异常情况，尽快停用有可疑现 象的用电设备； 利用高压备用厂变倒换厂用电，判别是哪 个半段接地，并可判别工作高压厂变是

49、否 接地，若判定为工作高压厂变低压侧接地 时，应将工作高压厂变停电，由备用高压 厂变供电； 将接地段低压厂变倒至备用电源运行； 四、 交流电网绝缘监察装置 2020/11/15 130 派人检查故障段 6KV一次系统，寻找故障点； 联系机炉倒换备用泵或 逐一瞬停 选择接地点； 所有负荷及电源均未接地时，则认为是母线或电 压互感器接地，在做好必要的安全措施后，按电压 互感器停电操作程序将 PT停电测绝缘； 将接地母线停电检查测绝缘； 寻找接地点的时间不得超过两小时。 四、 交流电网绝缘监察装置 单相接地故障处理 2020/11/15 131 低压侧一相保险熔断时，熔断相电压指示接近 “ 0” ，

50、类似于 接地相。但其他 两相电压不发生变化 ， 仍指示相电压，由于 电压互感器开口三角绕组没有零序电压输出，所以绝缘监察 装臵或监控系统不发 “ 单相接地 ” 报警信号 小电流接地系统电压互感器保险熔断与单相接地的区别 四、 交流电网绝缘监察装置 2020/11/15 132 高压保险一相（两相）熔断，熔断相对地电压接近 “ 0” ，其他 两相对地电压不发生变化，仍 指示相电压 。但由于高压侧缺少一 相电压，电压互感器输入电压不平衡，在二次开口三角就有零序 电压输出，绝缘监察装臵或监控系统就会 发出单相接地报警信号 。 小电流接地系统电压互感器保险熔断与单相接地的区别 四、 交流电网绝缘监察装

51、置 2020/11/15 133 小电流接地系统电压互感器保险熔断与单相接地的区别 6KV厂用 PT一次保险熔断故障现象 6KV系统 “ 6KV系统接地 ” 和 “ 6KV 系统 TV断线 ” 信号同时发出 。 与熔断相有关的线电压表指示降低，与熔断相无 关的线电压表不变。 6KV厂用电快切装臵故障。 四、 交流电网绝缘监察装置 6KV厂用电系统单相接地 6KV系统接地时，仅发 “ 接地 ” 信号。 接地时故障相电压降低或为零；非故障相电 压升高，最高可达线电压。 三个线电压表数值不变 。 2020/11/15 134 小电流接地系统电压互感器保险熔断与单相接地的区别 6KV厂用电系统 “ T

52、V断线 ” 信号发出 “ 6KV厂用电快切装臵故障 ” 信号发出 熔断相的相电压值降低，未熔断相的电 压表指示值不会升高。 PT二次保险单相熔断 四、 交流电网绝缘监察装置 2020/11/15 135 135 第五节 高压开关柜 一、高压开关柜基础知识 二、高压开关柜运行维护 2020/11/15 136 136 高压开关柜特点：结构紧凑，占地面积小， 安装工作量小，使用和维修方便，且有多种接 线方案以供选择，故用户使用极为便利。 开关柜是金属封闭式开关设备的俗称。按照国 标 GB3906的定义，金属封闭开关设备是指除进出 线外，完全被金属外壳包住的开关设备。 1.定义及特点 一、高压开关柜

53、基础知识 2020/11/15 137 137 按主开关的安装方式分为：固定式和移开式（手车式） 按开关柜隔室结构分为：铠装型、间隔型和箱型 按柜内绝缘介质分为：空气绝缘和复合绝缘。 2.高压开关柜分类及型号 2020/11/15 138 138 2020/11/15 K铠装式交流金属封闭开关设备 Y移开式 N户内 28设计序号 A改进顺序号 12额定电压（ 12kV） （ Z） 配真空断路器 T采用弹操机构 1250额定电流（ 1250A） 31.5开断电流（ 31.5kA） KYN28A-12（ Z） /T1250-31.5 型号解读 2.高压开关柜分类及型号 2020/11/15 139

54、 139 2020/11/15 X箱式交流金属封闭开关设备 G固定式 N户内 15设计序号 12额定电压（ 12kV） （ F.R） 配负荷开关 +熔断器组合； T采用弹操机构 100额定电流（ 100A） 31.5开断（ 31.5kA） (通过熔断器实现 ) XGN15-12(F.R)/T100-31.5 型号解读 2.高压开关柜分类及型号 2020/11/15 140 140 2020/11/15 固定式高压开关柜（ GG1A) 隔离开关 操作手柄 仪表、继 电器室 断路器操 作机构 断路器室 电缆室 隔离开关 3.高压开关柜的结构 2020/11/15 141 141 2020/11/1

55、5 正面有门、操作面板和防误机构 ，侧面有防护板相隔。 运行柜正面右上方是断路器室门，右下方是电缆室门。 中间隔板将开关柜内部分为上下两部分。 上部分有断 路器室、继电器室、仪表盘，下部分是电缆室。 隔离开关安装在柜体顶部 ，中间有隔板与断路器分开。 真空断路器、隔离开关操作机构等在断路器室内； 电流表互感器在中间隔板上 ；零序互感器等安装在电 缆室内，断路器操作机构安装在柜体正面左下方。二次 仪表及器件安装在仪表盘上和继电器室内。 基本结构 固定式高压开关柜（ GG1A) 3.高压开关柜的结构 2020/11/15 142 柜门和档板 不仅起到隔离人体与带电体的作 用，也 是防范内部短路故障

56、时电弧冲出伤人的重要 措施 。 封闭式高压开关柜 设有泄压通道 ， 当内部故 障短路时，电弧产生的高温、高压气体从人员不易 靠近的柜体顶部冲出。 高压开关柜在运行和操作时， 柜门 应锁紧， 不 得随意打开 ，以防止内部故障时，电弧产生的高 温、高压气体从柜门泄出伤及工作人员。同时，开 关柜的各功能室的柜门（仪表室除外）的 面板也不 能随意开孔 ，以避免开关柜泄压通道失效。 固定式高压开关柜（ GG1A) 3.高压开关柜的结构 2020/11/15 143 143 2020/11/15 中臵式高压开关柜结构 3.高压开关柜的结构 2020/11/15 144 母线室 独立在 开关柜的后 部，由于

57、用隔 板分隔，发生 人员误碰触电 的风险较小。 断路器室 在开关柜 前面中部，断路器 手车的隔离开关静 触头与母线相连， 手车拉出时，档板 自动落下将触头插 孔封闭， 检修作业 时 禁止打开触头档 板。 电缆室 在开关柜的下部，除连接线路电缆 外，还有电流互感器、线路避雷器、线路 接地开关。其前下柜门、后盖板与线路接 地开关有机械联锁， 只有合上线路接地开 关，才能打开前下柜门、后盖板。 中臵式高压开关柜 3.高压开关柜的结构 2020/11/15 145 145 2020/11/15 绝缘套筒内有真 空灭弧室及触头 上接线端子 下接线端子 手车式框架 二次接线插头 中臵式高压开关柜结构 3.

58、高压开关柜的结构 2020/11/15 146 146 2020/11/15 手车位臵 工作位臵： 试验位臵： 检修位臵： 3.高压开关柜的结构 2020/11/15 147 147 2020/11/15 互感器 互感器分电流互感器和电压互感器。 3.高压开关柜的结构 2020/11/15 148 148 2020/11/15 准确度等级 (根据互感器在回路中用途选 ) 0.5/10P10、 0.2/0.5/10P20、 0.5/5P10/5P10 测量级： 0.2S、 0.2、 0.5S、 0.5（ S扩大测量范围） 保护级： 5P、 10P，表示 5%和 10% P表示保护 准确限值系数：

59、 10、 15、 20、 25、 30（易被忽略） 电流互感器 举例： 5P10表示当一次过流 10倍时，该绕组的复合误差 5% 10P10表示当一次过流 10倍时，该绕组的复合误差 10% 10P15表示当一次过流 15倍时，该绕组的复合误差 10% 3.高压开关柜的结构 2020/11/15 149 149 2020/11/15 电压互感器 型号： JDZ(X)10-3、 6、 10 J:电压互感器 D：单相 Z:浇注式 X：带剩余电压绕组 10:设计序号 3、 6、 10：额定电压（ kV） 变比 二次电压： 100V ；一次电压根据系统电压 JDZ10-10： 10/0.1 10/0.

60、1/0.1（ V形接法） JDZX10-10： 10/3/0.1/3/0.1/3 10/3/0.1/3/ 0.1/3/0.1/3 （星形 Y和开口三角形接法） 3.高压开关柜的结构 2020/11/15 150 150 2020/11/15 户内高压带电显示装臵 带电显示装臵，由三个传感器和一个带电显 示器经导线连接组成。 带电显示装臵 型号： DXN3-10Q / T(Q) D：高压 X：显示装臵 N：户内 3：设计序号 10：额定电压 Q：加强绝缘型 T：提示型 Q：强制闭锁型 传感器型号： CG5-10Q/口 CG：传感器 5：设计序号 10：额定电压 (kV) Q：加强绝缘型 口：高度

61、（ mm） 3.高压开关柜的结构 2020/11/15 151 151 2020/11/15 接地开关 型号： JN15-12/31.5-口 JN17-12/40-口 J：接地开关 N：户内 15、 17：设计序号 31.5、 40：额定短时耐受电流（ kA） 口：相间距离（ mm） 3.高压开关柜的结构 2020/11/15 152 152 2020/11/15 4.一次接线方案 一次接线方案 单电源系统 2020/11/15 153 （ 1）电压互感器单独小车，避雷器直接连接母线。 4.一次接线方案 KYN28型母线电压互感器、避雷器柜 避雷器与电压互感器同柜体，电压互感器安 装在小车内，

62、避雷器安装在后柜门下部 （相当于线路柜的电缆室），当电压互感器 小车拉出后， 工作人员容易产生避雷器已经 停电的错觉，若在此时打开后柜门对避雷器 进行检修试验时，极易造成触电。 2020/11/15 154 （ 2）电压互感器、避雷器在同一柜内各单独小车 电压互感器与避雷器 同柜体 ， 避雷器小 车在电压互感器小车的下面 ，拉出避雷 器小车可以对避雷器进行检修试验。但 是， 在后下柜位臵的避雷器的静触头和 分支母线仍然有电，仍有人员误入、误 碰造成触电的风险。 因此，在对电压互 感器和避雷器进行 检修时，严禁打开触 头档板和后盖板， 避免触电。 4.一次接线方案 KYN28型母线电压互感器、避

63、雷器柜 2020/11/15 155 4.一次接线方案 KYN28型母线电压互感器、避雷器柜 （ 3）电压互感器、避雷器在不同柜内各经过小车方式 这类开关柜在检修时，由于 母线未停电，隔离静触头仍 有电 ，因此 严禁打开触头档板，避免触电。 （ 4）避雷器和电压互感器共同使用一个小车这 种方式避雷器与电压互感器同柜体，拉出小车， 避雷器与电压互感器都停电，这种方式的安全 风险较小。但此时 由于母线未停电，隔离静触 头仍有电 ，因此严禁打开触头档板，避免触电。 2020/11/15 156 156 2020/11/15 5.高压开关柜 “ 五防 ” （ 1）防止误分、误合断路器； 柜前只能用分闸在按钮操作断路器分闸； 只有在试验 /工作位臵断路器才能合闸； 接地开关合闸时，断路器手车不能进入工作位臵。 （ 2）防止带负荷拉合隔离开关（手车） 断路器合闸时，手车被锁定； 隔离手车在工作 /隔离位臵被程序锁定。 2020/11/15 157 157 2020/11/15 （ 3）防止带接地合闸 接地开关合闸时，断路器手车不能进入工作位臵； （ 4）防止带电合接地刀 断路器手车在工作位臵时，接地