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电气基础知识问答本讲稿第一页，共四十页1.什么是电气一次设备和一次回路 一次设备是指直接生产、输送和分配电能的高压电气设备。它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机等。由一次设备相互连接，构成发电、输电、配电或进行其它生产的电气回路称为一次回路或一次接线系统。本讲稿第二页，共四十页2.2.什么是电气二次设备和二次回路什么是电气二次设备和二次回路 二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路或二次接线系统。本讲稿第三页，共四十页3.哪些回路属于连接保护装置的二次回路 连接保护装置的二次回路有以下几种回路：(1)从电流互感器、电压互感器二次侧端子开始到有关继电保护装置的二次回路(对多油断路器或变压器等套管互感器，自端子箱开始)。(2)从继电保护直流分路熔丝开始到有关保护装置的二次回路。(3)从保护装置到控制屏和中央信号屏间的直流回路。(4)继电保护装置出口端子排到断路器操作箱端子排的跳、合闸回路。本讲稿第四页，共四十页4.二次回路的电路图按任务不同可分为几种 按任务不同可分为三种，即原理图、展开图和安装接线图。本讲稿第五页，共四十页5.看二次图的基本方法“先交流、后直流；交流看电源，直流找线圈；抓住触点不放松、一个一个全查清。先上后下，先左后右，屏外设备一个也不漏”。本讲稿第六页，共四十页6.怎样读端子排图 端子排图表示屏内与屏外设备间的连接端子，同一个屏内不同安装单位设备间的连接端子以及屏内设备与安装于屏后顶部设备间的连接端子的组合。端子排图一般为三列，中间列的编号是端子排的顺序号，左列是屏内设备的编号，右列是指连接电缆的去向和电缆所连接设备接线柱的标号。本讲稿第七页，共四十页7.7.什么是二次回路标号什么是二次回路标号?为便于安装、运行和维护，在二次回路中的所有设备间的连线都要进行标号，这就是二次回路标号。标号一般采用数字或数字和文字的组合，它表明了回路的性质和用途。本讲稿第八页，共四十页标号的基本原则是什么?回路标号的基本原则是：凡是各设备间要用控制电缆经端子排进行联系的，都要按回路原则进行标号。此外，某些装在屏顶上的设备与屏内设备的连接，也需要经过端子排，此时屏顶设备就可看作是屏外设备，而在其连接线上同样按回路编号原则给以相应的标号。为了明确起见，对直流回路和交流回路采用不同的标号方法，而在交、直流回路中，对各种不同的回路又赋于不同的数字符号，因此在二次回路接线图中，我们看到标号后，就能知道这一回路的性质而便于维护和检修。本讲稿第九页，共四十页8.二次回路标号的基本方法是什么 (1)用三位或三位以下的数字组成，需要标明回路的相别或某些主要特征时，可在数字标号的前面(或后面)增注文字符号。(2)按“等电位”的原则标注，即在电气回路中，连于一点上的所有导线(包括接触连接的可折线段)须标以相同的回路标号。(3)电气设备的触点、线圈、电阻、电容等元件所间隔的线段，即看为不同的线段，一般给予不同的标号；对于在接线图中不经过端子而在屏内直接连接的回路，可不标号。本讲稿第十页，共四十页9.9.简述直流回路的标号细则简述直流回路的标号细则 (1)对于不同用途的直流回路，使用不同的数字范围，如控制和保护回路用001099及l599，励磁回路用601699。(2)控制和保护回路使用的数字标号，按熔断器所属的回路进行分组，每一百个数分为一组，如101199，201299，301399，其中每段里面先按正极性回路(编为奇数)由小到大，再编负极性回路(偶数)由大到小，如100，101，103，133，142，140，。(3)信号回路的数字标号，按事故、位置、预告、指挥信号进行分组，按数字大小进行排列。本讲稿第十一页，共四十页 (4)开关设备、控制回路的数字标号组，应按开关设备的数字序号进行选取。例如有3个控制开关1KK、2KK、3KK，则1KK对应的控制回路数字标号选101199，2KK所对应的选201299，3KK对应的选301399。(5)正极回路的线段按奇数标号，负极回路的线段按偶数标号；每经过回路的主要压降元(部)件(如线圈、绕组、电阻等)后，即行改变其极性，其奇偶顺序即随之改变。对不能标明极性或其极性在工作中改变的线段，可任选奇数或偶数。(6)对于某些特定的主要回路通常给予专用的标号组。例如：正电源为101、201，负电源为102、202；合闸回路中的绿灯回路为105、205、305、405；跳闸回路中的红灯回路编号为35、135、235、等。本讲稿第十二页，共四十页10.10.简述交流回路的标号细则简述交流回路的标号细则答：（1）交流回路按相别顺序标号，它除用3位数字编号外，还加有文字标号以示区别。例如A411、B411、C411。本讲稿第十三页，共四十页对于不同用途的交流回路，使用不同的数字组:电流回路的数字标号，一般以十位数字为一组。如A401A409，B401B409，C401一C409，A591A599，B591B599。若不够亦可以20位数为一组，供一套电流互感器之用。几组相互并联的电流互感器的并联回路，应先取数字组中最小的一组数字标号。不同相的电流互感器并联时，并联回路应选任何一相电流互感器的数字组进行标号。本讲稿第十四页，共四十页 电压回路的数字标号，应以十位数字为一组。如A601A609，B60lB609，C601C609，A791A799，以供一个单独互感器回路标号之用。(3)电流互感器和电压互感器的回路，均须在分配给它们的数字标号范围内，自互感器引出端开始，按顺序编号，例如“TA”的回路标号用411419，“2TV的回路标号用621629等。(4)某些特定的交流回路(如母线电流差动保护公共回路、绝缘监察电压表的公共回路等)给予专用的标号组。本讲稿第十五页，共四十页11.电流互感器的极性标志方法 电流互感器的极性接错将会造成保护的错误动作。常用L1、K1、L2、K2分别表示一、二次绕组的同极性端子，二次图中标以“”号。根据减极性原则，若一次侧电流从“”流入（为正），则二次侧电流从“”流出（为正）。本讲稿第十六页，共四十页12.电流互感器10误差曲线的含义及用途 所谓10误差曲线是指在比值误差为10时，一次电流倍数与二次负载的关系曲线。理论分析表明，按10误差曲线选择电流互感器即能满足继电保护的灵敏性和选择性要求。电流互感器二次负载阻抗的大小对互感器的准确度有很大影响。这是因为，如果电流互感器的二次负载阻抗增加得很多，超出了所容许的二次负载阻抗时，励磁电流的数值就会大大增加，而使铁芯进入饱和状态，在这种情况下，一次电流的很大一部分将用来提供励磁电流，从而使互感器的误差大为增加，其准确度就随之下降了。本讲稿第十七页，共四十页13.电压互感器的接线方式 1）单相电压互感器接线方式如下图所示：本讲稿第十八页，共四十页2）两只单相电压互感器构成VV形接线方式如下图所示：本讲稿第十九页，共四十页3）三只电压互感器构成的星形接线，如下图所示：本讲稿第二十页，共四十页4）三相五柱式电压互感器的接线方式，如下图所示：本讲稿第二十一页，共四十页14.14.解释解释35kV35kV电压互感器电压比电压互感器电压比35/0.135/0.1、100/100/、100/3100/3的含义的含义 35kV电压互感器一般由三只单相35kV电压互感器按ynynd的接线方式接线，电压比标注为比35/0.1、100/、100/335/0.1表示电压互感器一、二次侧电压，一次侧为35kV，二次侧为0.1kV，即100V。100/表示电压互感器二次绕组电压即相电压。100/3表示接成开口三角形的三个辅助绕组输出的零序电压，一次系统单相接地时，每个辅助绕组零序电压为100/3V，开口三角形合成零序电压为100V。本讲稿第二十二页，共四十页15.电压互感器和电流互感器在作用原理上有什么区别 主要区别是正常运行时工作状态很不相同，表现为：1)电流互感器二次可以短路，但不得开路；电压互感器二次可以开路，但不得短路；2)相对于二次侧的负荷来说，电压互感器的一次内阻抗较小以至可以忽略，可以认为电压互感器是一个电压源；而电流互感器的一次却内阻很大，以至可以认为是一个内阻无穷大的电流源。本讲稿第二十三页，共四十页16.电流互感器在运行中为什么要严防二次侧开路 电流互感器在正常运行时，二次电流产生的磁通势对一次电流产生的磁通势起去磁作用，励磁电流甚小，铁芯中的总磁通很小，二次绕组的感应电动势不超过几十伏。如果二次侧开路，二次电流的去磁作用消失，其一次电流完全变为励磁电流，引起铁芯内磁通剧增，铁芯处于高度饱和状态，加之二次绕组的匝数很多，就会在二次绕组两端产生很高(甚至可达数千伏)的电压，不但可能损坏二次绕组的绝缘，而且将严重危及人身安全。再者，由于磁感应强度剧增，使铁芯损耗增大，严重发热，甚至烧坏绝缘。因此，电流互感器二次侧开路是绝对不允许的，这是电气试验人员的一个大忌。鉴于以上原因，电流互感器的二次回路中不能装设熔断器；二次回路一般不进行切换，若需要切换时，应有防止开路的可靠措施。本讲稿第二十四页，共四十页17.电压互感器在运行中为什么要严防二次侧短路 电压互感器是一个内阻极小的电压源，正常运行时负载阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小的负载电流，当二次侧短路时，负载阻抗为零，将产生很大的短路电流，会将电压互感器烧坏。因此，电压互感器二次侧短路是电气试验人员的又一大忌。本讲稿第二十五页，共四十页18.断路器控制回路的任务的分类 断路器控制回路用来操作断路器的跳、合闸。断路器控制回路可按其操作电源的电流类别分为直流操作控制回路、交流操作控制回路和直流合闸交流跳闸控制回路等。也可直接按断路器操动机构型式分为手动操动机构的控制回路、电磁操动机构的控制回路和弹簧操动机构的控制回路等。也可按其回路完好性的监视信号类别分为灯光监视的控制回路和音响监视的控制回路。本讲稿第二十六页，共四十页19.对断路器控制回路有哪些基本要求 (1)应有对控制电源的监视回路。断路器的控制电源最为重要，一旦失去电源断路器便无法操作。因此，无论何种原因，当断路器控制电源消失时，应发出声、光信号，提示值班人员及时处理。对于遥控变电所，断路器控制电源的消失，应发出遥信。(2)应经常监视断路器跳闸、合闸回路的完好性。当跳闸或合闸回路故障时，应发出断路器控制回路断线信号。(3)应有防止断路器“跳跃”的电气闭锁装置，发生“跳跃”对断路器是非常危险的，容易引起机构损伤，甚至引起断路器的爆炸，故必须采取闭锁措施。断路器的“跳跃”现象一般是在跳闸、合闸回路同时接通时才发生。“防跳”回路的设计应使得断路器出现“跳跃”时，将断路器闭锁到跳闸位置。本讲稿第二十七页，共四十页(4)跳闸、合闸命令应保持足够长的时间，并且当跳闸或合闸完成后，命令脉冲应能自动解除。因断路器的机构动作需要有一定的时间，跳合闸时主触头到达规定位置也要有一定的行程，这些加起来就是断路器的固有动作时间，以及灭弧时间。命令保持足够长的时间就是保障断路器能可靠的跳闸、合闸。为了加快断路器的动作，增加跳、合闸线圈中电流的增长速度，要尽可能减小跳、合闸线圈的电感量。为此，跳、合闸线圈都是按短时带电设计的。因此，跳合闸操作完成后，必须自动断开跳合闸回路，否则，跳闸或合闸线圈会烧坏。通常由断路器的辅助触点自动断开跳合闸回路。本讲稿第二十八页，共四十页l(5)对于断路器的合闸、跳闸状态，应有明显的位置信号，故障自动跳闸、自动合闸时，应有明显的动作信号。(6)断路器的操作动力消失或不足时，例如弹簧机构的弹簧未拉紧，液压或气压机构的压力降低等，应闭锁断路器的动作，并发出信号。SF6气体绝缘的断路器，当SF6气体压力降低而断路器不能可靠运行时，也应闭锁断路器的动作并发出信号。(7)在满足上述的要求条件下，力求控制回路接线简单，采用的设备和使用的电缆最少。本讲稿第二十九页，共四十页20.信号装置的任务和分类 断路器控制、信号回路中的信号装置用来指示断路器的跳合位置及一次线路和控制回路的运行状态，信号装置按用途分，有断路器位置信号、事故信号和预告信号。断路器位置信号：用来显示断路器正常工作的位置状态。一般用红灯亮表示断路器的合闸位置，绿灯亮表示断路器的跳闸位置。事故信号：用来显示断路器在事故情况下的工作状态。一般用红灯闪光，表示断路器自动合闸；用绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。事故信号还有事故音响信号和光字牌。预告信号：是在一次电路和设备出现不正常状态时或故障初期所发出的报警信号，例如变压器过负荷或轻瓦斯动作时，就发出区别于事故音响信号的另一种预告音响信号，同时光字牌亮，指示出故障的性质和地点。本讲稿第三十页，共四十页21.何谓断路器的跳跃和防跳 所谓跳跃是指断路器在手动合闸或自动装置动作使其合闸时，如果操作控制开关未复归或控制开关触点、自动装置触点卡住，此时恰巧继电保护动作使断路器跳闸，发生的多次跳一合现象。所谓防跳，就是利用操作机构本身的机械闭锁或另在操作接线上采取措施，以防止这种跳跃现象的发生。本讲稿第三十一页，共四十页22.22.常用控制开关的型式和触点图表常用控制开关的型式和触点图表 控制开关是断路器控制和信号回路的主要控制元件，由运行人员直接操作，发出命令脉冲，使断路器合、跳闸。发电厂、变电站通常采用是LW2型系列自动复位控制开关。1、LW2型控制开关的型式 根据控制开关手柄有无内附指示灯、有无定位和有无自动复位机构，控制开关可具有表3-4所示的几种型式。2、控制开关的触点图表 表明控制开关的操作手柄在不同位置时触点盒内各触点通断情况的图表称为触点图表。本讲稿第三十二页，共四十页本讲稿第三十三页，共四十页 LW2-Z-la、4、6a、40、20、20/F8型控制开关的触点图表如表3-5所示。其中，F8表示面板与手柄的型式：F表示方型面板，8表示手柄型式。LW2-Z-la、4、6a、40、20、20/F8型控制开关触点图表本讲稿第三十四页，共四十页 图表中表明控制开关共有六个位置，即“预备合闸（PC）”，“合闸（C）”，“合闸后（CD）”，“预备跳闸（PT）”，“跳闸（T）”，“跳闸后（TD）”。其中“跳闸后”和“合闸后”为两个固定位置（手柄在水平和垂直位置）；“预备合闸”和“预备跳闸”为两个预备位置（手柄虽也在水平和垂直位置，但操作过程中只作为过渡位置）；“合闸”和“跳闸”为两个操作位置（手柄由垂直位置顺时针转45和由水平位置逆时针转45）。图表中“”表示触点为接通状态，“一”表示触点为断开位置。控制开关的操作过程为：当断路器为断开状态，操作手柄位于“跳闸后”的水平位置，需进行断路器的合闸操作时，运行人员先将手柄顺时针转90至“预备合闸”位置，再继续转本讲稿第三十五页，共四十页 45至“合闸”位置，此时4型触点盒中的触点5-8接通，发出合闸脉冲，断路器合闸。断路器合闸后，运行人员松开手柄，手柄在复位弹簧作用下自动复归至“合闸后”的垂直位置逆时针转90至“预备跳闸”位置，再继续转45至“跳闸”位置，此时4型触点盒的触点6-7接通发跳闸脉冲，断路器跳闸。断路器跳闸后，运行人员松开手柄使其复归至“跳闸后”的水平位置。控制开关合、跳闸操作分两步进行，可防止误操作。本讲稿第三十六页，共四十页23.23.何谓电气主接线图何谓电气主接线图 发电厂和变电所的主接线是由发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的。用以产生汇集和分配电能的电路。电气主接线图一般以单线图表示。下图为一中小型电厂电气主接线图。通过分析该电气主接线图的运行方式可以掌握电气主接线图的设计原则并且可以按照设备运行特点进行保护的配置。本讲稿第三十七页，共四十页本讲稿第三十八页，共四十页24.24.常用操作电源的种类常用操作电源的种类 1)由蓄电池组供电的直流操作电源，具有可靠性高和容量较大的突出优点，但投资较大，运行维护也较复杂。2)整流操作电源，目前应用最为广泛，常用的有硅整流电容储能的和带镉镍蓄电池的硅流的两种。3)交流操作电源，具有简单经济、便于运行维护的突出优点，在小型变电所中应用很广。4）交直流混合操作电源，例如合闸采用交流操作电源，而继电保护、自动装置和跳闸采用蓄电池组供电。本讲稿第三十九页，共四十页25.25.常见的直流系统原理结线常见的直流系统原理结线 本讲稿第四十页，共四十页