1、1第第2章章 電力系統設備電力系統設備2.1 汽輪發電機汽輪發電機2.2 水輪發電機水輪發電機2.3 風力發電機風力發電機2.4 輸變電設備輸變電設備2.5 配電裝置配電裝置2.6 2.7 接地保護接地保護2 概述概述 生產和轉換電能的設備。生產和轉換電能的設備。 開關電器。開關電器。 限流電器。限流電器。 載流導體載流導體。 補償設備。補償設備。 儀用互感器。儀用互感器。 防御過電壓設備。防御過電壓設備。 絕緣子。絕緣子。 接地裝置。接地裝置。 一、一、電氣一次設備分類電氣一次設備分類32.4 輸變電設備輸變電設備 一、變壓器一、變壓器1、電力變壓器的用途電力變壓器的用途 變壓器變壓器是一種

2、把電壓和電流轉變成另一種（或幾是一種把電壓和電流轉變成另一種（或幾種）同頻率的不同電壓電流的電氣設備。種）同頻率的不同電壓電流的電氣設備。 變壓器是電力系統中數量極多且地位十分重要的變壓器是電力系統中數量極多且地位十分重要的電氣設備。其功能是將電力系統中的電能電壓升電氣設備。其功能是將電力系統中的電能電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配。高或降低，以利于電能的合理輸送、分配。456 二、母線二、母線 在變電所中各級電壓配電裝置的連接，以及變壓在變電所中各級電壓配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設備和相應配電裝置的連接，大都采用器等電氣設備和相應配電裝置的連接，大都采用的裸導線。的裸導線。

3、母線的作用母線的作用：匯集、分配和傳送電能。：匯集、分配和傳送電能。 裝設母線的裝設母線的必要性必要性：在變電所中，進出線之間需：在變電所中，進出線之間需要一定的電氣安全間隔，所以無法從一處同時引要一定的電氣安全間隔，所以無法從一處同時引出多個回路；而采用母線裝置才能保證電路接線出多個回路；而采用母線裝置才能保證電路接線的安全性和靈活性，所以在復雜的系統中母線很的安全性和靈活性，所以在復雜的系統中母線很有必要。有必要。789 三、輸電線路三、輸電線路 電力線路電力線路 架空線路架空線路 導線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等導線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等 電纜電纜 導線、絕緣層、保護層等導線、

4、絕緣層、保護層等10 一、架空線路一、架空線路導線導線避雷線避雷線桿塔桿塔絕緣子絕緣子金具金具111、導線、導線 導線導線：主要由鋁、鋼、銅等材料制成：主要由鋁、鋼、銅等材料制成 避雷線避雷線：一般用鋼線：一般用鋼線為增加架空線路的性能而采取的措施為增加架空線路的性能而采取的措施 多股線多股線 擴徑導線擴徑導線 分裂導線分裂導線 將每相導線分成若干根，相互間保持將每相導線分成若干根，相互間保持一定的距離一定的距離12特高壓特高壓6分裂導線分裂導線500kV四分裂導線四分裂導線220kV雙分裂導線雙分裂導線13分裂導線：分裂導線：（1）概念：在高壓及超高壓遠距離輸電線路中，往）概念：在高壓及超高

5、壓遠距離輸電線路中，往往一相導線由多根（有往一相導線由多根（有2根、根、3根、根、4根）組成型式，根）組成型式，稱為分裂導線。它相當于加粗了導線的稱為分裂導線。它相當于加粗了導線的“等效直徑等效直徑”，改善導線附近的電場強度，減少電暈損失。改善導線附近的電場強度，減少電暈損失。（2）作用：對于高壓及超高壓遠距離輸電線路，為）作用：對于高壓及超高壓遠距離輸電線路，為減小線路的電暈損耗及線路電抗減小線路的電暈損耗及線路電抗，以提高線路的輸送，以提高線路的輸送能力，降低對無線電通信的干擾。能力，降低對無線電通信的干擾。 電暈現象：電暈現象：在帶電的高壓導線周圍會產生電場，如果在帶電的高壓導線周圍會產

6、生電場，如果電場強度超過了空氣擊穿強度時，就使導線周圍的空電場強度超過了空氣擊穿強度時，就使導線周圍的空氣電離而呈現局部放電現象，這種現象叫電暈現象。氣電離而呈現局部放電現象，這種現象叫電暈現象。142、桿塔、桿塔按用途分：按用途分： 直線桿塔直線桿塔 耐張桿塔耐張桿塔 終端桿塔終端桿塔 轉角桿塔轉角桿塔 換位桿塔換位桿塔按材質分按材質分 木桿（很少采用）木桿（很少采用） 鋼筋混凝土桿鋼筋混凝土桿(水泥桿水泥桿) 鐵塔鐵塔15直線塔直線塔-懸掛導線懸掛導線16耐張塔耐張塔-承擔線路橫向的拉力承擔線路橫向的拉力17終端塔終端塔-電站出口第電站出口第1 1塔要承擔第塔要承擔第1 1跨的拉力跨的拉力

7、18跨越塔跨越塔-跨越江河或高山，比一般塔高跨越江河或高山，比一般塔高19轉角塔轉角塔20換位塔換位塔-線路線路3相換位相換位213、絕緣子、絕緣子 針式絕緣子：針式絕緣子：35kV以下線路以下線路 懸式絕緣子懸式絕緣子： 35KV及以上線路及以上線路3片片 60KV 5片片 110KV 7片片 220KV 13片片 330 19片片 一般一個絕緣子承擔一般一個絕緣子承擔10000V左右的電壓，可根據絕緣子左右的電壓，可根據絕緣子串上絕緣子的片數來判斷線路電壓等級串上絕緣子的片數來判斷線路電壓等級 棒式絕緣子：棒式絕緣子：替代整串的懸式絕緣子替代整串的懸式絕緣子 瓷橫擔絕緣子：同時起橫擔和絕緣

8、子的作用瓷橫擔絕緣子：同時起橫擔和絕緣子的作用22針式絕緣子針式絕緣子23懸式絕緣子懸式絕緣子-主要用于主要用于35kV及以上系統，根據及以上系統，根據電壓等級的高低組成數目不同的絕緣子鏈。電壓等級的高低組成數目不同的絕緣子鏈。24棒式絕緣子棒式絕緣子-起到絕緣和橫擔的作用，應用于起到絕緣和橫擔的作用，應用于1035kV農網。農網。254、金具、金具 架空線路上使用的所有金屬部件架空線路上使用的所有金屬部件 懸垂線夾懸垂線夾 耐張線夾耐張線夾 連接金具連接金具 防震金具防震金具26并溝線夾（接續金具）并溝線夾（接續金具）懸垂線夾懸垂線夾耐張線夾耐張線夾聯結金具（聯結金具（Z型掛板）型掛板） 金

9、具金具(保護保護)27 金具金具(保護保護)防振錘防振錘間隔間隔棒棒28 二、電纜線路二、電纜線路n電纜的結構電纜的結構l導體導體l絕緣層絕緣層l包護層包護層n導體導體：L或或T；單股或多股；單相或三相；圓形或扇形等；單股或多股；單相或三相；圓形或扇形等n絕緣材料絕緣材料：橡膠、瀝青、聚氯乙烯、棉麻、綢、紙等。：橡膠、瀝青、聚氯乙烯、棉麻、綢、紙等。目前大多用浸漬紙。主要是相間絕緣、相對地絕緣目前大多用浸漬紙。主要是相間絕緣、相對地絕緣n包護層包護層l內護層：鉛、鋁，聚乙烯等，保護絕緣等內護層：鉛、鋁，聚乙烯等，保護絕緣等l外護層：防止銹蝕外護層：防止銹蝕292.6 高壓電器高壓電器1、高壓斷

10、路器、高壓斷路器是發電廠、變電所一次系統中的重是發電廠、變電所一次系統中的重要電氣設備，它用來切斷和接通負荷電路，以及要電氣設備，它用來切斷和接通負荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴大，保證安全運行。切斷故障電路，防止事故擴大，保證安全運行。一、斷路器一、斷路器 文字符號文字符號QF，圖形符號，圖形符號2、作用：、作用：（1）正常運行時，能夠接通、切斷正常負荷電流；）正常運行時，能夠接通、切斷正常負荷電流；（2）系統故障時，能夠配合繼電保護裝置，切除）系統故障時，能夠配合繼電保護裝置，切除故障電流。故障電流。30根據電網運行的需要，將部分電氣設備或線路投入根據電網運行的需要，將部分電氣設備或

11、線路投入或退出運行?；蛲顺鲞\行。斷路器斷路器的圖形的圖形符號符號斷路器的斷路器的文字符號文字符號QFQF313、斷路器熄滅電弧的方法：、斷路器熄滅電弧的方法： 采用介質強度高的絕緣材料（比如絕緣油、壓縮采用介質強度高的絕緣材料（比如絕緣油、壓縮空氣、真空、六氟化硫等）；空氣、真空、六氟化硫等）； 用未游離介質填充觸頭之間（橫吹、縱吹、混合用未游離介質填充觸頭之間（橫吹、縱吹、混合吹等）；吹等）； 加快觸頭分離速度。加快觸頭分離速度。324、高壓斷路器的組成部分、高壓斷路器的組成部分（1）觸頭）觸頭：是電流通斷的重要部分，一般分為動觸：是電流通斷的重要部分，一般分為動觸頭和靜觸頭兩部分：在開關進

12、行分閘或合閘操作頭和靜觸頭兩部分：在開關進行分閘或合閘操作時，靜觸頭不運動，動觸頭運動。時，靜觸頭不運動，動觸頭運動。（2）滅弧室）滅弧室：熄滅電弧的場所。：熄滅電弧的場所。（3）滅弧用絕緣介質）滅弧用絕緣介質：起熄滅電弧的作用，一般有：起熄滅電弧的作用，一般有絕緣油、壓縮空氣、真空、六氟化硫等；絕緣油、壓縮空氣、真空、六氟化硫等；（4）支撐用絕緣介質）支撐用絕緣介質：用于支持運動機構、觸頭、：用于支持運動機構、觸頭、滅弧室等，一般有電工瓷、環氧樹脂等。滅弧室等，一般有電工瓷、環氧樹脂等。（5）殼體）殼體：斷路器的各個部分安裝為一體。：斷路器的各個部分安裝為一體。（6）操動機構）操動機構：推動

13、動觸頭運動的機構。有手動、：推動動觸頭運動的機構。有手動、電磁、電動、氣動、彈簧、液壓等。電磁、電動、氣動、彈簧、液壓等。331.1.通斷元件通斷元件2.2.絕緣支絕緣支撐元件撐元件3.3.操動機構操動機構4.4.基座基座觸頭觸頭滅弧裝置滅弧裝置34戶外智能型快速永磁真空斷路器戶外智能型快速永磁真空斷路器3536375、斷路器的分類、斷路器的分類（1）油斷路器：滅弧和絕緣介質是絕緣油。）油斷路器：滅弧和絕緣介質是絕緣油。（2）壓縮空氣斷路器：滅弧和絕緣介質是壓縮空氣。）壓縮空氣斷路器：滅弧和絕緣介質是壓縮空氣。（3）真空斷路器：滅弧和絕緣介質是真空。）真空斷路器：滅弧和絕緣介質是真空。（4）S

14、F6斷路器：滅弧和絕緣介質是斷路器：滅弧和絕緣介質是SF6。 38油斷路器油斷路器多油斷路器多油斷路器少油斷路器少油斷路器39真空斷路器真空斷路器40真空斷路器41六氟化硫六氟化硫(SF6)斷路器斷路器4235kV戶外SF6斷路器43500kV戶外戶外SF6斷路器斷路器446. 高壓斷路器的高壓斷路器的技術技術參數參數（1）額定電壓額定電壓UN （線電壓）（線電壓）（2）額定電流額定電流IN（3）額定開斷電流額定開斷電流INbr（4）分閘時間分閘時間 對少油斷路器為對少油斷路器為0.040.06秒；秒； 對對SF6斷路器和壓縮空氣斷路斷路器和壓縮空氣斷路器約為器約為0.020.04秒；秒； 對

15、真空斷路器約為對真空斷路器約為0.015秒。秒。（5）合閘時間合閘時間 457、高壓斷路器的型號表示、高壓斷路器的型號表示461、高壓隔離開關、高壓隔離開關是一種是一種沒有沒有專門的滅弧裝置專門的滅弧裝置 的開的開關設備，滅弧能力非常弱。因此，關設備，滅弧能力非常弱。因此，不能用來開斷不能用來開斷負荷電流或短路電流。負荷電流或短路電流。二、隔離開關二、隔離開關 文字符號文字符號QS，圖形符號，圖形符號2、作用：、作用：（1）經過倒閘操作，將高壓裝置中需要停電的部分）經過倒閘操作，將高壓裝置中需要停電的部分與帶電部分可靠地隔離，形成明顯斷開點，保證與帶電部分可靠地隔離，形成明顯斷開點，保證其他設

16、備和線路檢修的安全；其他設備和線路檢修的安全；（2）可以用來操作一些小電流的電路，如電壓互感）可以用來操作一些小電流的電路，如電壓互感器、避雷器、空載母線、小容量的無負荷變壓器、器、避雷器、空載母線、小容量的無負荷變壓器、無負荷或小負荷線路等。無負荷或小負荷線路等。473、隔離開關分類、隔離開關分類（1）V型隔離開關型隔離開關48（2）二柱型隔離開關）二柱型隔離開關49（3）三柱型隔離開關）三柱型隔離開關50（4）剪刀型隔離開關）剪刀型隔離開關51524 、高壓隔離開關與高壓斷路器配合的若干問題高壓隔離開關與高壓斷路器配合的若干問題斷路器與隔離開關串聯使用斷路器與隔離開關串聯使用53(1) 隔

17、離開關串聯在斷路器兩側隔離開關串聯在斷路器兩側54(2) 操作隔離開關時應注意與斷路器的操作順序：操作隔離開關時應注意與斷路器的操作順序：先合母線（電源）側的隔離開關，再合線先合母線（電源）側的隔離開關，再合線路（負荷）側的隔離開關，最后合上斷路器；路（負荷）側的隔離開關，最后合上斷路器；操作順序相反，先分斷路器，再分線路側操作順序相反，先分斷路器，再分線路側的隔離開關，最后分母線（電源）側的隔離開關。的隔離開關，最后分母線（電源）側的隔離開關。551、高壓熔斷器、高壓熔斷器是最簡單的保護電器，主要用于高是最簡單的保護電器，主要用于高壓輸電線路、電壓變壓器、電壓互感器等電器設壓輸電線路、電壓變

18、壓器、電壓互感器等電器設備的過載和短路保護。備的過載和短路保護。三、高壓熔斷器三、高壓熔斷器 文字符號文字符號FU，圖形符號，圖形符號2、組成：、組成：熔件，觸頭（熔斷熔件，觸頭（熔斷器兩邊和導體接觸的地方），器兩邊和導體接觸的地方），外殼。有些大容量熔斷器還外殼。有些大容量熔斷器還有用于滅弧的石英砂或產氣有用于滅弧的石英砂或產氣纖維管。纖維管。56跌落式熔斷器（跌落保險）跌落式熔斷器（跌落保險）跌落保險是跌落保險是10kV配電線路分配電線路分支線和配電變壓器最常用支線和配電變壓器最常用的一種短路保護開關。的一種短路保護開關。它安裝在它安裝在10kV配電線路分支配電線路分支線上，可縮小停電范圍

19、；線上，可縮小停電范圍；因其有一個明顯的斷開點，因其有一個明顯的斷開點，具備了隔離開關的功能，具備了隔離開關的功能，給檢修線路和設備創造了給檢修線路和設備創造了一個安全作業環境，增加一個安全作業環境，增加了檢修人員的安全感。了檢修人員的安全感。571、高壓負荷開關、高壓負荷開關是一種功能介于高壓斷路器和高壓是一種功能介于高壓斷路器和高壓隔離開關之間的電器。高壓負荷開關具有簡單的滅隔離開關之間的電器。高壓負荷開關具有簡單的滅弧裝置，因為能通斷一定的負荷電流和過負荷電流?；⊙b置，因為能通斷一定的負荷電流和過負荷電流。但是它不能斷開短路電流，所以它一般與高壓熔斷但是它不能斷開短路電流，所以它一般與高

20、壓熔斷器串聯使用，借助熔斷器來進行短路保護。器串聯使用，借助熔斷器來進行短路保護。 。四、高壓負荷開關四、高壓負荷開關 文字符號文字符號QL，圖形符號，圖形符號原因：原因：斷路器的綜合價格較高（包括本身采購價格、斷路器的綜合價格較高（包括本身采購價格、建筑安裝費用、配套設備、檢修費用等），在某些建筑安裝費用、配套設備、檢修費用等），在某些場合下，采用斷路器將存在投資浪費，因此負荷開場合下，采用斷路器將存在投資浪費，因此負荷開關應運而生。關應運而生。5859602、作用：、作用：（1）具有簡單的滅弧裝置，可通斷負荷電流，但）具有簡單的滅弧裝置，可通斷負荷電流，但不能斷開短路電流；不能斷開短路電流

21、；（2）有明顯的斷開點，具有隔離開關的作用。）有明顯的斷開點，具有隔離開關的作用。3、應用實例、應用實例（1）與熔斷器結合使用，可以完成斷路器的功）與熔斷器結合使用，可以完成斷路器的功能，切斷短路電流；能，切斷短路電流；（2）多個高壓負荷開關和一個斷路器配合也可）多個高壓負荷開關和一個斷路器配合也可以切斷短路電流，但是降低了供電可靠性。以切斷短路電流，但是降低了供電可靠性。61 互感器互感器是一種電壓電流變換設備，原理上相似于是一種電壓電流變換設備，原理上相似于變壓器。變壓器。五、互感器五、互感器互感器的作用：互感器的作用：（1）量程轉換）量程轉換 變電站中各種測量、保護和監視設備都屬于低壓系

22、統變電站中各種測量、保護和監視設備都屬于低壓系統（二次部分），這些設備不能直接接入到變電站的高壓（二次部分），這些設備不能直接接入到變電站的高壓系統（一次部分）上，要通過互感器把高壓設備上的大系統（一次部分）上，要通過互感器把高壓設備上的大電壓、大電流轉換為各種儀器儀表能接受的小電壓、小電壓、大電流轉換為各種儀器儀表能接受的小電壓、小電流。電流。（2）高低壓系統的隔離）高低壓系統的隔離 高壓互感器的原邊是接在高壓系統上的，經過互感器高壓互感器的原邊是接在高壓系統上的，經過互感器把高壓系統和二次回路隔離開來，可以有效地保證人員把高壓系統和二次回路隔離開來，可以有效地保證人員和設備的安全。和設備的

23、安全。62 特點特點容量很小，類似一臺小容量變壓器；容量很小，類似一臺小容量變壓器；二次側負荷比較恒定，所接測量儀表和繼電器二次側負荷比較恒定，所接測量儀表和繼電器的電壓線圈阻抗很大，因此，在正常運行時，的電壓線圈阻抗很大，因此，在正常運行時，電壓互感器接近于空載狀態。電壓互感器接近于空載狀態。63642、電流互感、電流互感 器：器：將交流大電流變成小電流將交流大電流變成小電流(5A或或1A)，供電給測量儀表和保護裝置的電流線圈，供電給測量儀表和保護裝置的電流線圈。 特點特點一次線圈串聯在電路中，并且匝數很少；一次線圈串聯在電路中，并且匝數很少；二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很二次線

24、圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態下運行。狀態下運行。6566（1）電壓互感器主要用于測量電壓用，電流互感）電壓互感器主要用于測量電壓用，電流互感器是用于測量電流用。器是用于測量電流用。（2）電流互感器二次側負載很小，相當于短路，）電流互感器二次側負載很小，相當于短路，正常運行時正常運行時不允許開路不允許開路；電壓互感器二次側負載；電壓互感器二次側負載很大，相當于開路，正常運行時很大，相當于開路，正常運行時不允許短路。不允許短路。 3、電流互感、電流互感 器和電流互感器區別器和電流互感器區別674、互感器一、

25、二次繞組與系統的連接方式、互感器一、二次繞組與系統的連接方式 電壓互感器電流互感器686970六、并聯電容器六、并聯電容器 shunt capacitor，原稱移相電容器。主要用于補，原稱移相電容器。主要用于補償電力系統感性負荷的無功功率，以提高功率償電力系統感性負荷的無功功率，以提高功率因數，改善電壓質量，降低線路損耗。因數，改善電壓質量，降低線路損耗。71集合式高壓并聯電容器成套裝置集合式高壓并聯電容器成套裝置72七、避雷器七、避雷器1、避雷針、避雷針防直擊雷最常用的措施是裝設避雷針，它是由防直擊雷最常用的措施是裝設避雷針，它是由金屬制成，比被保護設備高，具有良好接地的金屬制成，比被保護設

26、備高，具有良好接地的裝置，起作用是將雷吸引到自己身上并安全導裝置，起作用是將雷吸引到自己身上并安全導入大地，從而保護了附近比它矮的設備免受雷入大地，從而保護了附近比它矮的設備免受雷擊。擊。73742、避雷線、避雷線避雷線是懸掛在高空的接地導線，它和避雷針一避雷線是懸掛在高空的接地導線，它和避雷針一樣，將雷電引向自身，并安全地將雷電導入大地。樣，將雷電引向自身，并安全地將雷電導入大地。753、避雷器、避雷器避雷器是用來限制作用于電氣設備上的大氣過電壓的避雷器是用來限制作用于電氣設備上的大氣過電壓的一種防雷保護設備。避雷器并聯在被保護設備附近。一種防雷保護設備。避雷器并聯在被保護設備附近。762.

27、7 接地保護接地保護一、保護接地一、保護接地 RCIbIe對地絕緣電阻對地絕緣電阻分布電容分布電容當人觸及外殼當人觸及外殼,接地電流接地電流 Ie 將經過人體入地后將經過人體入地后, 再經其它兩相再經其它兩相對地絕緣電阻對地絕緣電阻R 及分布電容及分布電容C 回到電源。當回到電源。當R 值較低、值較低、C 較大時，較大時，Ib 將達到或超過危險值。將達到或超過危險值。77電氣設備外殼有保護接地時電氣設備外殼有保護接地時通過人體的電流：通過人體的電流：b00ebRRRII RCR0IbIeI0 利用接地利用接地裝置的分流裝置的分流作用來減少作用來減少通過人體的通過人體的電流。電流。將電氣設備的金屬外殼將電氣設備的金屬外殼(正常情況下是正常情況下是不帶電的不帶電的)接地。接地。 用于中性點不接地的低壓系統用于中性點不接地的低壓系統 78二、保護接地電阻二、保護接地電阻 由保護接地的原理可知，保護接地就是利用并聯由保護接地的原理可知，保護接地就是利用并聯電路中的小電阻（電路中的小電阻（接地電阻接地電阻Re)對大電阻（對大電阻（人體電人體電阻阻Rb）的強分流作用，將漏電設備