第十章-中压电网中的主要电气设备

中压电网中的主要电气设备2中压电网中的主要电气设备开关电器：负荷开关、隔离开关、接地开关、断路器、接触器、熔断器、重合器、分段器测量电器：电流互感器、电压互感器限压电器：避雷器变压器：干式变压器、油浸变压器3断路器中压开关电器熔断器负荷开关接触器隔离开关接地开关cuivrecouteaupincesrésineépoxyisolateursPdUsystèmeroueetvistriandineboitiersupporten3mmd'épaisseurprisedel'informationouvert/ferméaluminiummouléacierusinéaluminiummoulé重合器U系列重合器U系列重合器分段器4电流互感器中压测量电器与限压电器电压互感器避雷器5金属铠装式高压开关柜间隔式高压开关柜箱式高压开关柜成套电器-中压开关柜6变压器油浸式变压器干式变压器7中压开关电器功能n控制：在正常工作情况下可靠接通或断开电路q设备：负荷开关，断路器、接触器、重合器、分段器n保护：n在系统发生故障时迅速切出故障部分，以保证非故障部分的正常运行q设备：断路器、重合器、熔断器n隔离：n在设备检修时隔离带电部分以保证工作人员的安全q设备：隔离开关，接地开关8电弧n电弧的形成：由于触头本身及触头周围介质中含有的大量的电子在电场的作用下发生游离而发生的n电弧的影响：n电弧的存在使电路并没有实际分断n电弧温度很高n电弧向四周喷射损坏周围物质n交流电弧熄灭：nUds(t)：弧隙介质强度恢复电压nUrec(t)：系统电源恢复电压9灭弧介质n灭弧介质n空气、油、真空、SF6电压(kV)电极间距(mm)真空10油灭弧特性n多油开关n少油开关11真空灭弧特性n真空：气体压力在0.0133Pa以下阳极阴极12AMF纵磁场RMF横磁场n2种分断技术BBiiF真空灭弧原理13真空灭弧室n真空断路器3极触头14SF6灭弧特性n自压式n悬弧式n自膨胀式15SF6灭弧原理nSM6,SF6绝缘负荷开关nSF,SF6绝缘断路器16开关电器的基本参数n电气参数：q额定电压UrkVq额定绝缘水平工频电压UpkV雷电冲击电压UdkVq额定频率fHzq额定电流IrAq额定短时耐受电流IkkA/sq额定峰值耐受电流IpkAq额定短路关合电流ImakAq额定短路持续时间tksq额定短路开断电流IsckA17§主要功能特点：§切断和关合线路的负荷电流§仅作为控制和过载保护用，不能用作故障保护用§与高压熔断器串联使用，负荷开关开断负荷，熔断器作为过载的短路保护，这种组合在一些配电网中代替了断路器负荷开关§分类：§按灭弧介质分：§空气、SF6、真空§按使用场所分：户内、户外§按工况分：二工位、三工位18负荷开关§特性参数：§关合能力§额定短路关合能力ImakA§分断能力§额定有功负载分断能力I1（=Ir）A§额定闭环开断电流（=Ir）A§额定空载变压器开断电流（=1%Ir）A§额定电缆充电开断电流§额定线路充电开断电流§手动或者电动操作19负荷开关F-高压负荷开关-产品名称-安装场所N-户内W-户外设计序号额定电压(kV)额定电流(A)最大开断电流(A)安装场所-R-带熔断器S-熔断器装在开关上端例：FN3-10RT20隔离开关§主要功能特点：§隔离开关的结构比较简单，断开后有明显可见的断开间隙§隔离电源，将检修设备与电源隔离，以保证检修工作安全进行§倒闸操作。投入备用母线以及改变运行方式均需隔离开关配合断路器来完成§没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作，但可以分合小电流回路。如避雷器、电压互感器等§分类：§按结构分：水平断口、垂直断口§按使用场所分：户内、户外§按附装接地情况分：带接地刀闸、无接地刀闸21隔离开关§特性参数：§关合能力=0A（非常小）§分断能力=0A（非常小）§手动操作22隔离开关G-高压隔离开关-产品名称-安装场所N-户内W-户外设计序号额定电压(kV)额定电流(A)极限通过电流(kA)其它标志-G-高原型例：GN8-10/600结构标志-T-统一设计G-改进型C-穿墙型D-带接地刀闸W-防污型23接地开关§主要功能特点：§使电路的部件接地§在规定时间内耐受异常条件下的电流（短路电流），但不要求承载正常工作条件下的电流§具有短路关和能力§分类：§按操作方式分：用钩棒、用操作机构§按使用场所分：户内、户外§按使用特分：一般接地开关、快速接地开关24接地开关§特性参数：§额定短路关合能力ImakA动触头静触头25断路器§主要功能特点：§用于高压、中压电力系统中的发电厂和变电所的主要开关设备§不仅分合正常的负荷电流，也能分断和关合短路故障电流§具有保护功能，通过继电保护装置监测故障电流§分类：§按灭弧介质分：油、压缩空气、SF6、真空、磁吹、固体产气§按使用场所分：户内、户外§按操作机构分：弹簧、液压、气动、电磁§按操作特性分：具有重合闸功能、不具有重合闸功能26断路器§特性参数：§关合能力§额定短路关合能力IkA§分断能力§额定短路分断能力ISCA§额定电缆充电开断电流§额定线路充电开断电流§机械寿命（M1级、M2级）§电气寿命（E1级、E2级）§额定操作顺序：O-t-CO-t’-CO(t=3min/0.3s,t’=3min)CO-t’’-CO(t’’=15s)27断路器-产品名称-安装场所N-户内W-户外设计序号额定电压(kV)额定电流(A)开断电流(kA)断流容量(MV.A)例：ZN3-10/630-25其它标志-G-改进型ⅠⅡⅢS-少油断路器D-多油断路器Z-真空断路器L-SF6断路器-断流能力代号28断路器铭牌设计举例-EV12S　　产品型号　　产品序列号　　额定电压　　雷电冲击耐压　　工频耐压　　额定频率　　额定电流　　额定短时耐受电流　　电机　　合闸线圈　　分闸线圈/第二分闸线圈　　操作顺序　　直流分量　　环境空气温度　　断路器等级　29接触器§主要功能特点：§不用手动操作，只有一个休止位置§能关合、承载、分断正常工作电流§有些具有短路分断和关合能力§用于控制频繁操作的回路（例如：电动机）§可与熔断器配合使用作为电动机的控制和保护§分类：§按灭弧介质分：§空气、SF6、真空§按控制方式分：§气动式、电磁式30接触器§特性参数：§额定短路关合电流ImakA§额定短路分断电流ISCkA§额定工作制§额定负载和过载特性§使用类别§机械寿命§电气寿命31§分段器：§分段器是一种能够记忆通过故障电流的次数，并在达到整定的次数后，在无电压或电流下自动分闸的开关设备§某些分段器具有负荷开关的功能分段器+=32§重合器：§重合器是指能够按照预定的开断和重合顺序在交流线路中自动进行开断和重合操作，并在其后自动复位或闭锁和自具控制、保护控制功能的高压开关设备§重合器具有断路器的控制和保护功能重合器33高压熔断器§主要功能特点：§利用低熔点的金属丝（片）的熔化而切断电路§在网络过载和短路故障时能够单独自动断开电路，及用来保护电压互感器和小容量的电器设备§在3－10kV的中压系统中，配合负荷开关可以在短路容量较小的电网中代替断路器§分类：§按性能分：§限流式、非限流式§按保护范围分：§后备、全范围§按安装场所分：§户内、户外§按结构分：§插入式、母线式、跌落式、开启式、混合式、单极、双极34高压熔断器§特性参数：§最大分断能力I1kA§最小分断能力I3kA§动作曲线Ik预定的峰值tIkIkl限定Ik=短路电流强度35R-高压熔断器-产品名称-安装场所N-户内W-户外设计序号额定电压(kV)额定电流(A)断流容量(kA)其它标志-GY-高原型例：RN10-10F补充型号-G-改进型F-负荷型高压熔断器36熔断器选用原则§熔断器的选用原则：ØUnf≥UnØ正常运行电流InfIntØInt=S/(10x1.732)Ø考虑熔断器保护电动机Inf=(1.1~1.5)IntØ考虑变压器长时间过载运行Inf1.3xIntØ考虑变压器短时间过载运行Inf1.4xIntØ熔断器最大分断能力I1≥IscsystemØ熔断器最小分断能力I3≤变压器二次侧短路电流IscØ熔断器的冷态电阻RcoldØP=1.9RcoldXInt2ØSM6柜内允许熔断器最大功率ØP=100W环境温度＜40℃ØP=80W40℃＜环境温度＜55℃37电流互感器中压测量电器与限压电器电压互感器避雷器38电流互感器应用§测量§精确度适应于额定电流范围的应用(精确度在（0.05In~1.2In)§与测量仪器连接§最大的二次电流一定要被限制到能够保护测量回路(In)§保护§相应故障电流的准确等级§与保护继电器连接§最大的二次电流要大于保护设定(10~20In)39电流互感器一般特性参数§额定一次电流IpN§单电流比§多电流比§额定二次电流IsN§额定变比Kn§额定输出§标准准确级§测量§计量§保护§额定电压UN§额定频率§额定绝缘水平§额定短时热电流Ith§额定动稳定电流IdynspnIIK电流互感器40§参数定义：§额定一次电流●10-12.5-15-20-25-30-40-50-60-75●及它们的十进位倍数或小数。§额定二次电流●1A或5A§额定输出●电流互感器能提供给二次回路的视在功率（VA）●标准数值为：1-2.5-5-10-15-30VA电流互感器参数41§准确级：Ø测量、计量用Ø5~120%额定一次电流范围Ø标准准确级Ø0.1、0.2、0.5、1、3Ø0.2级用于精确计量Ø0.5级、1级用于测量Ø0.1级、3级、5级不在中压使用Ø保护用Ø标准准确限值系数：Ø5、10、15、20、30（倍额定一次电流）Ø标准准确级：Ø5P、10P电流互感器参数准确级额定电流百分比电流误差百分比0.250.75200.351000.21200.20.551.5200.751000.51200.5153201.510011201350312035505120542§电压互感器:§成比例的把一次电压传到二次侧§精确§适应于不同需要,测量或保护§确保一次回路和控制回路的绝缘§2种应用:§测量§精确度适应于额定一次电压范围的应用Un§与测量设备连接§保护§精确度适应于电压范围为5%Un~120%Un§与保护继电器连接电压互感器应用电压互感器43电压互感器一般特性参数§额定一次电压UpN§相间电压§相对地电压§额定二次电压UsN§额定变比Kn§额定输出功率§PT精确等级§测量§保护§额定频率§额定绝缘水平spnUUK44§参数定义：§额定一次电压§相间电压§相对地电压§额定二次电压§相间电压：100V§相对地电压:3100310VkV3UUpVkV10010UUp3100V电压互感器一般特性参数45§参数定义：§额定功率§电压互感器二次回路输出的视在功率，单位：VA§IEC标准的数值是–10-15-25-30-50-75-100-150-200-300-400-500§准确级§测量用§保护用使用测量准确级保护准确级不能用于工业0.13P精确计量0.26P通用计量0.5统计或者数据记录1精确度要求不高的测量3电压互感器一般特性参数46避雷器●过电压Ø雷电过电压Ø直击雷过电压Ø感应雷过电压Ø雷电侵入波Ø内部过电压Ø操作过电压Ø谐振过电压Ø工频过电压●避雷器Ø避雷器的作用是限制过电压以保护电气设备Ø中压避雷器的类型Ø保护间隙Ø管型避雷器Ø阀型避雷器Ø氧化锌避雷器Ø在开关设备内安装的避雷器多为氧化锌避雷器47§氧化锌避雷器的一般电气参数§额定电压-避雷器两端允许的最大工频电压有效值为额定电压§最大连续工作电压-避雷器可以长时间正常运行，其通过的电流全部为电容电流的电压即为最大连续工作电压§额定频率-避雷器可以长时间正常运行的频率为额定频率§放电电流-避雷器动作时通过避雷器的雷电冲击电流、操作冲击电流以及工频续流称为放电电流。通常把8/20us波形的放电电流峰值称为避雷器的标称放电电流§残压-放电电流通过避雷器时，其两端的电压降称为残压。通常用避雷器通过波形为8/20us标称放电电流的情况下，在避雷器端