电路基础知识之电力设备

高压断路器的主要技术参数通常用下列参数表征高压断路器的基本工作性能：(1)额定电压(标称电压)：指断路器工作的某一级系统的额定电压，在三相系统中指的是线间电压，在单相系统中则为相电压。它表明断路器所具有的绝缘水平及它的灭弧能力。它是表征断路器绝缘强度的参数，它是断路器长期工作的标准电压。为了适应电力系统工作的要求，断路器又规定了与各级额定电压相应的最高工作电压。对3—220KV各级，其最高工作电压较额定电压约高15%左右；对330KV及以上，最高工作电压较额定电压约高10%。断路器在最高工作电压下，应能长期可靠地工作。（2）额定电流：指断路器在额的电压下可以长时期通过的最大工作电流，此时导体部分的温升不能超过规定的允许值。它是表征断路器通过长期电流能力的参数，即断路器允许连续长期通过的最大电流。（3）额定开断电流：它是表征断路器开断能力的参数。在额定电压下，断路器能保证可靠开断的最大电流，称为额定开断电流，其单位用断路器触头分离瞬间短路电流周期分量有效值的千安数表示。当断路器在低于其额定电压的电网中工作时，其开断电流可以增大。但受灭弧室机械强度的限制，开断电流有一最大值，称为极限开断电流。（4）动稳定电流：它是表征断路器通过短时电流能力的参数，反映断路器承受短路电流电动力效应的能力。断路器在合闸状态下或关合瞬间，允许通过的电流最大峰值，称为电动稳定电流，又称为极限通过电流。断路器通过动稳定电流时，不能因电动力作用而损坏。（5）关合电流：因为断路器在接通电路时，电路中可能预伏有短路故障，此时断路器将关合很大的短路电流。这样，一方面由于短路电流的电动力减弱了合闸的操作力，另一方面由于触头尚未接触前发生击穿而产生电弧，可能使触头熔焊，从而使断路器造成损伤。断路器能够可靠关合的电流最大峰值，称为额定关合电流。额定关合电流和动稳定电流在数值上是相等的，两者都等于额定开断电流的2.55倍。（6）热稳定电流和热稳定电流的持续时间：执稳定电流也是表征断路器通过短时电流能力的参数，但它反映断路器承受短路电流热效应的能力。热稳定电流是指断路器处于合闸状态下，在一定的持续时间内，所允许通过电流的最大周期分量有效值，此时断路器不应因短时发热而损坏。国家标准规定：断路器的额定热稳定电流等于额定开断电流。额定热稳定电流的持续时间为2S，需要大于2S时，推荐4S。（7）合闸时间与分闸时间：这是表征断路器操作性能的参数。各种不同类型的断路器的分、合闸时间不同，但都要求动作迅速。合闸时间是指从断路器操动机构合闸线圈接通到主触头接触这段时间，断路器的分闸时间包括固有分闸时间和熄弧时间两部分。固有分闸时间是指从操动机构分闸线圈接通到触头分离这段时间。熄弧时间是指从触头分离到各相电弧熄灭为止这段时间。所以，分闸时间也称为全分闸时间。（8）操作循环：这也是表征断路器操作性能的指标。架空线路的短路故障大多是暂时性的，短路电流切断后，故障即迅速消失。因此，为了提高供电的可靠性和系统运行的稳定性，断路器应能承受一次或两次以上的关合、开断、或关合后立即开断的动作能力。此种按一定时间间隔进行多次分、合的操作称为操作循环。我国规定断路器的额定操作循环如下：自动重合闸操作循环：分——t’——合分——t——合分非自动重合闸操作循环：分——t——合分——t——合分其中分——表示分闸动作；合分——表示合闸后立即分闸的动作；t’——无电流间隔时间，即断路器断开故障电路，从电弧熄灭起到电路重新自动接通的时间，标准时间为0.3S或0.5S，也即重合闸动作时间。t——为运行人员强送电时间，标准时间为180S隔离开关的选择隔离开关配置在主接线上，保证了线路及设备检修时形成明显的断口与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序，即送电时，首先合上母线侧隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则于上述相反。1、在电气设备检修时，提供一个电气间隔，并且是一个明显可见的断开点，用以保障维护人员的人身安全。2、隔离开关不能带负荷操作：不能带额定负荷或大负荷操作，但是有灭弧室的可以带小负荷及空载线路操作。3、一般送电操作时：先合隔离开关，后合断路器或负荷类开关；隔离开关断电操作时：先断开断路器或负荷类开关，后断开隔离开关。4、选用时和其它的电气设备没有什么两样，都得是额定电压、额定电流、动稳定电流、热稳定电流等都得符合使用场合的需要。隔离开关的作用是断开无负荷的电流的,电路.使所检修的设备与电源有明显的断开点,以保证检修人员的安全,隔离开关没有专门的灭弧装置不能切断负荷电流和短路电流,所以必须在电路在断路器断开电路的情况下才可以操作隔离开关。隔离开关的配置１、断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口与电源隔离。２、中性点直接接地的普通变压器，均应通过隔离开关接地。３、在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关，保证电器和母线的检修安全，每段母线上宜装设1-2组接地刀闸。４、接在变压器引出线或中性点的避雷器可不装设隔离开关。５、当馈电线路的用户侧没有电源时，断路器通往用户的那一侧可以不装设隔离开关。但为了防止雷电过电压，也可以装设。隔离开关选型额定电压：隔离开关额定电压（KV）=回路标称电压*1.2/1.1倍。额定电流:额定电流标准值应大于最大负载电流的150%。额定热稳定电流：选择大于系统短路电流的额定热稳定电流值。一般规定隔离开关允许操作范围1、正常时拉合电压互感器和避雷器。2、拉合220kV空载母线。3、拉合电网没有接地故障时的变压器中性点。4、拉合经开关或隔离开关闭合的旁路电流。5、户外垂直分合式三联隔离开关，拉合电压在220kV及以上励磁电流不超过2A的空载变压器和电容电流不超过5A的空载线路。6、10kV户外三联隔离开关拉合不超过15A的负荷电流。7、10kV隔离开关拉合不超过70A的环路均衡电流。电力电缆的基本结构由线芯（导体）、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成。（1）线芯线芯是电力电缆的导电部分，用来输送电能，是电力电缆的主要部分。（2）绝缘层绝缘层是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是电力电缆结构中不可缺少的组成部分。（3）屏蔽层15KV及以上的电力电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。（4）保护层保护层的作用是保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆。母线是指在变电所中各级电压配电装置的连接，以及变压器等电气设备和相应配电装置的连接，大都采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线，这统称为母线。母线的作用是汇集、分配和传送电能。母线指用高导电率的铜、铝质材料制成的，用以传输电能，具有汇集和分配电力的产品。[1]电站或变电站输送电能用的总导线。通过它，把发电机、变压器或整流器输出的电能输送给各个用户或其他变电所。高压开关是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV~550kV的电器产品，主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分，在整个电力工业中占有非常重要的地位。电流互感器将大电流变成小电流的互感器。在正常使用情况下其比差和角差都应在允许范围内。电流互感器运行时，副边不允许开路。原因如下：1、电流互感器一次被测电流磁势I1N1在铁芯产生磁通Φ1；2、电流互感器二次测量仪表电流磁势I2N2在铁芯产生磁通Φ2；3、电流互感器铁芯合磁通：Φ=Φ1+Φ2；4、因为Φ1、Φ2方向相反，大小相等，互相抵消，所以Φ=0；5、若二次开路，即I2=0，则：Φ=Φ1，电流互感器铁芯磁通很强，饱和，铁心发热，烧坏绝缘，产生漏电；6、若二次开路，即I2=0，则：Φ=Φ1，Φ在电流互感器二次线圈N2中产生很高的感生电势e，在电流互感器二次线圈两端形成高压，危及操作人员生命安全；7、电流互感器二次线圈一端接地，就是为了防止高压危险而采取的保护措施；因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。作用电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。电压互感器的分类（1）按安装地点可分为户内式和户外式。35kV及以下多制成户内式；35kV以上则制成户外式。（2）按相数可分为单相和三相式，35kV及以上不能制成三相式。（3）按绕组数目可分为双绕组和三绕组电压互感器，三绕组电压互感器除一次侧和基本二次侧外，还有一组辅助二次侧，供接地保护用。（4）按绝缘方式可分为干式、浇注式、油浸式和充气式，干式浸绝缘胶电压互感器结构简单、无着火和爆炸危险，但绝缘强度较低，只适用于6kV以下的户内式装置；浇注式电压互感器结构紧凑、维护方便，适用于3kV～35kV户内式配电装置；油浸式电压互感器绝缘性能较好，可用于10kV以上的户外式配电装置；充气式电压互感器用于SF6全封闭电器中。（5）此外，还有电容式电压互感器，电容式电压互感器实际上是一个单相电容分压管，由若干个相同的电容器串联组成，接在高压相线与地面之间，它广泛用于110kV～330kV的中性点直接接地的电网中。施工、安装要点1、副边绕组连同铁心必须可靠接地。2、副边绝对不容许短路。熔断器也被称为保险丝，IEC127标准将它定义为熔断体（fuse-link)。它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。熔断器是一种过电流保护器。熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。熔断器以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。熔断器主要由熔体、外壳和支座3部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件1.变压器----静止的电磁装置变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。变压器原理与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组一次绕组的二次绕组的电压相量U1电压相量U2电流相量I1电流相量I2电动势相量E1电动势相量E2匝数N1匝数N2同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为φm,该磁通量称为主磁通变压器的绝缘等级变压器的绝缘等级，并不是绝缘强度的概念，而是允许的温升的标准，即绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。绝缘的温度等级分为A级E级B级F级H级。各绝缘等级具体允许温升标准如下：最高允许温度（℃）105120130155180绕组温升限值（K）607580100125性能参考温度（℃）8095100120145