发电厂及变电站电气设备第章.docx

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1、(精编)发电厂及变电站电气设备第章第4章电气设备及载流导体教学要求：掌握高、低压开关电器的结构特点、工作原理、电气参数及其应用，重点掌握断路器的工作原理；掌握互感器的作用、结构、接线方式及准确度等级；掌握母线、电缆、绝缘子、限流电器的工作原理、结构及应用。4.1高压开关电器4.1.1概述在电力系统的各类电力装置中，主要电力元件如发电机、变压器、线路、母线等，在改变运行方式或停电检修时，需要进行正常的投入与切出；在出现故障时则须迅速分断短路电流，切除故障电路，以保证系统或装置的其他部分的正常工作。这种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。开关电

2、器的分类有以下三种方式：1．按电压高低分类开关电器按使用电压的高低分为高压开关电器和低压开关电器两类，后者用于1kV及以下电力网络中。2．按安装场所分类开关电器按安装场所分为户内式和户外式两类，其中低压开关电器除少数例外，多为户内式；110kV及以上的开关电器主要是户外式。3．按功能分类根据开关电器在开断和关合电路中所担负的任务的不同，分为以下几类：断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器。将高压负荷开关和熔断器装配在一起的组合式开关电器，具有类似高压断路器的功能，在某些电路中可代替断路器使用。4.1.2高压断路器4.1.2.1高压断路器的用途高压断路器是高压电器中最

3、重要的部分，是电力系统一次设备中控制和保护的关键电器，受它控制和保护的电路，无论在空载、负载或短路故障状态，都应可靠地动作。总的来讲，高压断路器在电网中起两方面的作用：一是控制作用，即根据电网运行的需要，将部分电气设备或线路投入或退出运行；二是保护作用，即在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信号，启动断路器，将故障部分设备或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分的正常运行。4.1.2.2高压断路器的基本要求由于断路器在电路中担负特别重要的任务，必须满足以下基本要求：1．工作可靠。断路器应能在规定的运行条件下长期可靠地工作，并能在正常和故障

4、情况下准确无误地完成关合和开断电路和的指令，其拒动或误动都将造成严重的后果。2．具有足够的开断能力。断路器的开断能力是指能够安全切断最大短路电流的能力，它主要决定于断路器的灭弧性能，并保证具有足够的热稳定和动稳定。开断能力的不足可能发生触头跳开后电弧长时续燃，导致断路器本身爆炸飞弧，引起事故扩大的严重后果。3．动作快速。在电路发生故障时，快速地切除故障电路，不仅能缩短电力网的故障时间和减轻巨大短路电流对电气设备的损害，而且能增加电力系统的稳定性，提高整个系统的供电可靠性。4．具有自动重合闸性能。输电线路的短路故障大多数是临时性的。为了提高电力系统运行的稳定性和供

5、电可靠性，线路保护多采用自动重合闸方式，即在发生短路故障时，继电保护动作使断路器跳闸，切断故障点的短路电流，经很短时间后断路器又自动重合闸，恢复正常供电。若故障仍然存在，则断路器必须立即跳闸，再次切断短路电流，这要求断路器在第一次大电流灭弧后很快恢复灭弧能力，完成后续次的灭弧。5．结构简单，经济合理。在满足安全、可靠的同时，还应考虑到经济性。故要求断路器的结构力求简单、尺寸小、重量轻、价格合理。4.1.2.3断路器的基本参数断路器的特性和工作性能可用以下基本参数来表征：1．额定电压。指断路器长时间运行能承受的正常工作电压。它不仅决定了断路器的绝缘水平，而且在相当

6、程度上决定了断路器的总体尺寸和灭弧条件。由于输电线路有电压降，电网不同地点的电压可能高出额定电压10%左右,使断路器可能在高于额定电压下长期工作，故制造厂规定断路器的最高电压对于10~220kV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。它是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。它决定了断路器触头及导电部分的截面，并且在某种程度上也决定了它的结构。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。它表征断路器的开断能力。由于开断电流与电压有关，当

7、断路器降低电压级使用（例如10kV断路器用于3~6kV电网）时，具有相应增大的开断电流，但有一最大值，称为极限开断电流。4．额定开断容量。断路器的开断能力也可间接用开断容量Skd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

8、时间tg和熄弧时间txh