发电厂及变电站电气设备第4章.pdf

第 4 章 电气设备及载流导体 讲授要求：掌握高、低压开关电器的结构特点、事情原理、电气参数及其应用，重点掌握断路器的事情原理； 掌握互感器的作用、结构、接线方法及准确度品级；掌握母线、电缆、绝缘子、限流电器的事情原理、结构及应用。 4.1 高压开关电器 4.1.1 概述 在电力系统的种种电力装置中，主要电力元件如发电机、变压器、线路、母线等，在改变运行 方法或停电检验时，需要进行正常的投入与切出；在出现妨碍时则须迅速分断短路电流，切除妨碍 电路，以包管系统或装置的其他部门的正常事情。这种直接用于正常投切和妨碍切除电路的电气一 次设备称为开关电器。 开关电器的分类有以下三种方法： 1．按电压崎岖分类 开关电器按使用电压的崎岖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 ．按安装场合分类 开关电器按安装场合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 ．按功效分类 凭据开关电器在开断和关合电路中所担负的任务的差别，分为以下几类：断路器、断绝开关、 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效，在某些 电路中可取代断路器使用。 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重要的部门，是电力系统一次设备中控制和掩护的要害电器，受它 控制和掩护的电路，无论在空载、负载或短路妨碍状态，都应可靠地震作。 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，即凭据电网运行的需要，将 部门电气设备或线路投入或退出运行；二是掩护作用，即在电气设备或电力线路产生妨碍时，继电 掩护自动装置发出跳闸信号，启动断路器，将妨碍部门设备或线路从电网中迅速切除，确保电网中 无妨碍部门的正常运行。 4.1.2.2 高压断路器的根本要求 由于断路器在电路中担负特别重要的任务，必须满足以下根本要求： 1．事情可靠。断路器应能在划定的运行条件下恒久可靠地事情，并能在正常和妨碍情况下准确 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结果。 2 ．具有足够的开断能力。 断路器的开断能力是指能够宁静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，并包管具有足够的热稳定和动稳定。开断能力的不敷可能产生触头跳开后 电弧长时续燃，导致断路器自己爆炸飞弧，引起事故扩大的严重结果。 3 ．行动快速。在电路产生妨碍时，快速地切除妨碍电路，不但能缩短电力网的妨碍时间和减轻 巨大短路电流对电气设备的损害，并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。 输电线路的短路妨碍大多数是临时性的。为了提高电力系统运行的稳 定性和供电可靠性，线路掩护多接纳自动重合闸方法，即在产生短路妨碍时，继电掩护行动使断路 器跳闸，切断妨碍点的短路电流，经很短时间后断路器又自动重合闸，规复正常供电。若妨碍仍然 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规复 灭弧能力，完成后续次的灭弧。 5 ．结构简朴，经济公道。在满足宁静、可靠的同时，还应考虑到经济性。故要求断路器的结构 力求简朴、尺寸小、重量轻、代价公道。 4.1.2.3 断路器的根本参数 断路器的特性和事情性能可用以下根本参数来表征： 1．额定电压。指断路器长时间运行能蒙受的正常事情电压。它不但决定了断路器的绝缘水平， 并且在相当水平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， 电网差别所在的 电压可能超过额定电压 10%左右 , 使断路器可能在高于额定电压下恒久事情， 故制造厂划定断路器的 最高电压对付 10~220kV 的为 1.15 倍额定电压，对付 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门在划定情况温度下允许通过的恒久事情电流， 其相应的发热温度不会凌驾国度尺度。它决定了断路器触头及导