电气设备电气设备的结构和工作原理教案.ppt

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1、电气设备的结构和工作原理,3-1 绝缘子和母线,1、作用,（2）抗弯破坏荷重,（1）材料：电工瓷，钢化玻璃，环氧树脂,足够的绝缘强度、机械强度、耐热性和防潮性,2、基本要求,用来支持和固定裸载流体，并使裸导体与地绝缘，或者用于使装置和电器中处在不同电位的载流导体之间相互绝缘。,一、绝缘子,（1）支柱绝缘子户内式支柱绝缘子，户外式支柱绝缘子（2）套管绝缘子户内式套管绝缘子，户外式套管绝缘子,3、分类,（3）管形母线,1、作用,汇集和分配电能,2、敞露母线,（1）矩形母线,（2）槽形母线,二、母线,减少接地故障，避免相间短路。减少母线周围钢结构发热。减少相间电动力。母线被封闭后，通常采用微正压方式

2、运行，这样可以防止绝缘子结露，提高了运行的可靠性，并且为母线强迫通风冷却创造了条件。封闭母线由工厂成套生产，施工安装简便，简化了对土建结构的要求，运行维护工作量较小。,3、金属外壳的封闭母线,（1）采用金属外壳封闭母线的优点,3、运行注意事项,4、冷却方式,（1）严格控制母线温度。（2）金属外壳牢固接地。（3）保证安装正确。（4）防潮、防露。（5）表面涂漆完好。,自然风冷、人工通风冷却、水冷,（2）封闭母线的分类,共相封闭母线分相封闭母线：不全连分相封闭母线，全连分相封闭母线,3-2 架空线路和电缆,导线传输电能；避雷线将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击；杆塔支持导线和避雷线，使导线与导

3、线、导线与大地之间保持一定的安全距离；绝缘子使导线与杆塔保持绝缘；金具连接导线或将导线固定在绝缘子上，以及将绝缘固定在杆塔上，也可作连接绝缘子或保护绝缘子和导线等用。,一、架空线路,导电线芯传输电能； 绝缘层使导线芯与导电线芯、导电线芯与保护层互相隔绝；保护层保护绝缘层，并有防止绝缘油外溢和防止外界水分潮气入侵的作用。,二、电缆,思考题,1、绝缘子的作用、基本要求、分类。2、母线的作用、分类。3、封闭母线的优点、适用场合、结构、冷却、注意事项。4、架空线路的构成。5、电缆的优点、分类、基本构成。,几种高压开关作用的比较,3-3 高压断路器概述（circuit breaker）,1、作用,（1）

4、正常时接通、断开负荷电流。（2）故障时接通、断开短路电流。,3、类型,2、符号,QF，DL,4、型号,额定开断电流,（1）通断元件：（2）支撑绝缘元件：（3）中间传动机构：（4）基座：（5）操作机构：,（1）额定电压（2）额定电流（3）额定开断电流（4）动稳定电流（5）热稳定电流（6）关合电流（7）全开断时间（8）操作循环,5、技术参数,6、基本结构,绝缘支撑,中间传动,主电路的接通或断开,带电部分与地绝缘,实现开关分、合,3-4 SF6断路器,SF6断路器灭弧室,SF6断路器灭弧室,3-5 真空断路器灭弧室,真空断路器2,3-6 油断路器和压缩空气断路器,户内油断路器灭弧室,户外油断路器,压

5、缩空气断路器,压缩空气断路器灭弧室,3-7 断路器的操动机构,（1）电磁式（2）弹簧储能式（3）液压式（4）气压式,电磁式操动机构,电磁式操动机构动作过程,3-8 高压隔离开关（disconnector,isolator）,1、作用,（1）保证高压电气装置检修的安全（2）切换电路（3）开断小电流电路,2、特点,（1） 触头在空气中，明显可见的断开点（2）无灭弧装置,3、符号,QS,4、型号,6、使用要求,（1）户内（2）户外：单柱式，双柱式，三柱式,7、类型,（1）安装于断路器两侧（2）足够的动稳定和热稳定能力（3）规定的通断次数（4）与断路器间良好的联锁（5）可靠的操作机构,先通后断,5、操

6、作原则,单柱式,双柱式,三柱式,1.手力式操动机构,图4 CS6系列,2.电动式操动机构,图5 CJ2系列,3.液压式操动机构,图6 CY2系列,3-9 熔断器（fuse）,1、作用,熔断器是最简单的保护电器。串联接入被保护电路，发生短路、过负荷时，熔断器熔体熔断，保护电路中其他设备的安全。,3、构成,（1）熔管：绝缘纤维，电工瓷（2）熔体：铅、锡，锌，合金（2）支持固定熔管的载流部分：铜，铝 （3）绝缘底座：电工瓷，环氧树脂,2、符号,FU，RD,（3）保护的选择性,（2）保护特性,额定电压，额定电流，熔体的额定电流，极限开断电流,4、技术特点,（1）参数,4、分类,1KV,1KV,在短路电

7、流达到冲击短路电流之前熔断，熔断时间不超过0.01s,带电部分不易被触及，爬距和安全净距要求高，外壳防护等级IP2,5、熔断器的选择,（1）确定额定电压,（2）确定额定电流,（3）确定额定开断电流,（4）确定熔体额定电流,对于不经常启动或启动时间不长的电动机,对于频繁启动或启动时间较长的电动机,（4）考虑保护选择性的要求,（1）低压熔断器,1-黄铜圈，2-绝缘纸管，3-黄铜帽，4-插刀，5-熔体，6-特种垫圈，7-刀座,RM10型无填料封闭管式,RT0型有填料封闭管式,1-瓷波纹管，2-盖板，3-螺钉，4-熔断指示器，5-指示器熔体，6-工作熔体，7-插刀，8-石英砂，9-熔体的引燃器，10-

8、锡桥，11-熔体的变截面小孔,（2）高压熔断器,户内（RN型）：RN1型，RN2型,1-熔体，2-静触头座，3-支持绝缘子，4-底座，5-接线端,1-熔管，2-端盖，3-顶盖，4-瓷心，5-熔体，6-小锡球，7-石英砂，8-指示器熔体，9-熔断指示器,户外高压,户外RW型（跌落保险）,1-熔管，2-熔体，3-上触头，4-绝缘瓷套管，5-下触头，6-端部螺栓7-紧固板,3-10 高压负荷开关,1、作用 高压负荷开关是介于高压隔离开关与高压断路器之间的一种高压电器，具有简单的灭弧装置，因而能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但它不能断开短路电流，因此它必须与高压熔断器串联使用，以借助熔断器来切断短路

9、故障。有些负荷开关断开后，与隔离开关一样具有明显可见的断开间隙，因此它也具有隔离电源、保证安全检修的功能。,2、技术参数（1）额定电压（2）额定电流（3）动稳定电流（4）热稳定电流,3.负荷开关的型号含义,S:熔断器安装在开关上端,4.三工位负荷开关SFG,图2 三工位负荷开关SFG,3-11 互感器,1、作用 将电路中大电流变成小电流，高电压变成低电压的电器设备，作为测量仪表和继电器的交流电源。,电压互感器，电流互感器典型接线及其符号,（1）使二次侧设备与一次侧高压设备电气隔离，保证工作人员安全。（2）测量仪表和继电器实现标准化和小型化。（3）采用低压小截面控制电缆，实现远距离测量和控制。（

10、4）一次电路发生短路时，能保护二次侧设备免受损害。,3、使用注意 二次侧必须有一点接地,2、特点,一、 电流互感器,一次侧绕组串联于一次侧电路。二次侧绕组串接二次负荷。二次侧负荷阻抗小，二次电流的变化对一次侧影响可忽略。二次侧绕组不允许开路。,1、工作原理,2、工作特点,影响因素：一次侧电流、二次侧负载及功率因数,4、准确度级,额定电压，额定电流（一次，二次），额定变比，准确度级，额定容量（二次侧额定阻抗）,3、误差,变比误差 角误差,5、技术参数,0.2，0.5，1，3，5,保护用：5PX（1%，60，5%），10PX（3%，10%）,同一电流互感器在不同准确度级下有不同额定容量,6、接线,

11、7、类型,二、 电压互感器,一次侧绕组并联于一次侧电路。二次侧绕组并接二次负荷。二次侧负荷阻抗大，二次负荷的变化对一次侧影响可忽略。二次侧绕组不允许短路。必须安装熔断器或空开,1、工作原理,2、工作特点,影响因素：一次侧电压、二次侧负载及功率因数,4、准确度级,额定电压，额定电流（一次，二次），额定变比，准确度级，额定容量（二次侧额定阻抗）,3、误差,变比误差 角误差,5、技术参数,0.2，0.5，1，3，5,同一电压互感器在不同准确度级下有不同额定容量,6、接线,测线电压,测相对地电压,测线电压,测线电压,测线电压，相对地电压，零序电压，用于交流绝缘监察,7、类型,（1）串级式,原理：将高压

12、绕组分成两部分,优点：降低绝缘投资；缺点：准确度下降,（2）电容式,原理：利用电容串联分压,优点：更加降低绝缘投资；缺点：准确度下降,思考题,1、为什么互感器二次侧必须一点接地？（防止一次侧高电压、大电流窜入二次侧，危及人身和设备安全）2、电流互感器的作用、原理、参数、工作特点、误差、接线、类型。（大电流变成小电流）3、电压互感器的作用、原理、参数、工作特点、误差、接线、类型。（高电压变成低电压）4、为什么CT二次侧不允许开路、PT二次侧不允许短路？5、为什么三相三柱式电压互感器不能引出中性线、不能测量相对地电压、不能测量零序电压、不能用于交流绝缘检查？,交流1200V，直流1500V以下电路

13、中起控制、保护、调节、转换、通断作用。,低压电器的作用：,低压电器分类：,刀开关，组合开关，熔断器，低压断路器,接触器，电磁启动器，主令电器，万能转换开关，控制继电器,3-12 低压开关,几种低压开关作用的比较,1、闸刀开关（knife switch）,（1）作用,闸刀开关是一种最简单的低压开关，不与其他电器组合时，主要用于隔离电源，保证检修安全，一般只能用手动方式操作。,与其他电器的组合：,与熔断器串联合成一个单元刀开关熔断器组,可动部分由带熔体的载熔件组合熔断器式刀开关,与熔断器组合并加装辅助元件低压负荷开关,（2）符号,Q,额定电压，额定电流，动稳定电流，热稳定电流,（3）型号含义,（2

14、）技术参数：,（3）分类,HD、HS系列,HR、 HG系列（熔断器式刀开关）,HK、HY系列（刀开关熔断器）,用于成套配电装置中，隔离电源（无灭弧罩）或手动不频繁接通和分断电路（有灭弧罩）,用于工业企业配电网中不频繁操作的场合，并作为电气设备和线路的过负荷和短路保护,用熔断体或带有熔断体的载熔件作为动触头,用刀开关的一极或多极与熔断器串联构成的组合电器,用于照明、电热设备及小容量电动机的控制线路中，手动不频繁操作的场所,（4）安装和使用注意事项, 刀开关的刀片应垂直安装（只作隔离电源用时可水平安装）且合闸时，手柄操作方向应从下向上，分闸时反之, 刀开关接线时，电源进线应接开关上部的引线端，用电

15、设备应接开关下部的引线端（保证断开后闸刀和熔体上都不带电）, 双投开关在分闸位置时，应将刀片可靠固定，不能有刀片自行合闸的可能, 动、静触头之间保证足够的接触压力, 接线端子应接触良好, 合、分闸各相速度应一致，并无卡阻现象,2、接触器（contactor）,（1）作用,用来远距离接通或断开低压电路中负荷电流。广泛使用在频繁起动及控制电动机的回路中，但不宜用于具有导电性灰尘多，腐蚀性强或有爆炸性气体的环境中。,额定电压，额定电流，动稳定电流，热稳定电流,（3）技术参数,（2）符号,K,不具有过负荷保护、短路保护能力，但三极交流接触器具有欠电压保护能力。,（5）型号含义,（4）分类,CJ10型交

16、流接触器,原理,1-灭弧罩，2-静触头3-动触头，4-衔铁5-连接导线，6-底座7-接线端子，8-电磁铁线圈9-铁心，10-辅助接点,典型电路,3、磁力起动器（magnetic starter,magnetic switch）,额定电压 ，额定电流 ，动稳定电流 ，热稳定电流,（1）作用,专门用于控制电动机启动、停止、正反转，具有过负荷保护、欠电压保护能力，但不具有短路保护能力，又称低压电磁开关。,（2）组成,由三极交流接触器、热继电器和按钮开关等组合而成,热继电器（thermal overload relay）的原理,（3） 技术参数,热继电器原理,1-热元件，2-双金属片，3-扣板，4-弹

17、簧，5-绝缘拉板，6-触点,（4）典型电路,4、自动空气开关（automatic switch,automatic circuit breaker）,（1）作用,低压开关中性能最完善的，不仅可以切断电路的负荷电流，而且可以作为短路、过负荷、欠电压保护，不宜频繁操作。,额定电压，额定电流，额定开断电流，动稳定电流，热稳定电流,（3）技术参数,（2）符号,K,（5）型号含义,（4）分类,（6）工作原理,1-主触头， 2-辅助触点， 3-钩杆， 4-搭钩， 5-过电流脱扣器线圈，6-过电流脱扣器衔铁， 7、10-弹簧， 8-欠电压脱扣器线圈， 9-欠电压脱扣器衔铁，11-分闸按钮，12-分闸弹簧,（7）构成,以380V框架式为例,1-合闸操动机构，2-动触头，3-灭弧罩，4-静触头，5-快速电磁铁，6-速饱和电流互感，7-欠电压脱扣器，8-热脱扣器，9-分励脱扣器,触头系统,灭弧罩,自由脱扣,在合闸过程中或合闸于短路点时，能可靠实现跳闸,（8）自动合闸控制电路,思考题,1、熔断器的作用、参数、保护特性、应用。2、接触器和磁力启动器的作用、原理、适用范围、典型应用电路分析。3、自动空气开关的作用、原理、适用范围。4、隔离开关的作用、参数、操作原则、运行注意事项。5、断路器的作用、参数、分类，各类的原理、特点、运行注意事项。6、断路器操动机构的作用、分类。,