電力線路的結構與敷設課題三任務1架空線路的結構與敷設任務2電纜線路的結構與敷設任務3低壓供配電系統的接地與接零任務4車間（室內）動力配電線路的

結構與敷設電力線路是電力系統的重要組成部分，是用來傳送和分配電能的。電力線路按結構不同可分為架空線路、電纜線路及車間（室內）線路三種。本課題主要學習這三種線路的結構與敷設。如圖所示為電力線路的敷設方式實例。電力線路的敷設方式實例a）架空線路b）電纜溝及電纜支架c）電纜在室內橋架敷設任務1架空線路的結構與敷設任務目標◆

了解架空線路的基本結構與敷設。◆

熟悉架空線路的基本維護。任務引入電力網中所占比例最大的線路敷設形式就當屬架空線路了，幾乎所有高壓、大功率輸送網絡均會選用架空線路。近年來由于對環境要求的提高，城市中心已經鮮有架空線路的蹤跡。但在工廠中，架空線路仍不失是一種非常方便、實用的線路結構形式，本任務主要學習架空線路的結構、敷設、維護等內容。一、架空線路的結構架空線路主要由導線、桿塔、絕緣子和金具等構成。桿塔用來支撐導線和配電裝置；絕緣子使導線和桿塔間保持所要求的絕緣并起固定、托舉作用；金具起連接和支撐作用。為保證桿塔的穩定性，在某些桿塔上還要有桿塔拉線。如圖所示為低壓架空線路典型桿塔結構。相關知識低壓架空線路典型桿塔結構1.桿塔架空線路的桿塔可采用木桿、鋼筋混凝土桿或鐵塔。架空線路的各種桿塔，按其作用可分為直線桿、耐張桿、分支桿、轉角桿、終端桿等，如圖所示為各種桿型。各種桿型（1）直線桿。直線桿如圖所示，其設計要求是能承受導線的自重、導線上覆冰的質量及導線所承受的風壓，不能承受沿線路方向的水平張力。直線桿a）直線桿做法示意圖b）實物圖（2）耐張桿。耐張桿又稱承力桿，其設計要求是能承受兩側導線較大的拉力差作用。一般若干桿位后需立一耐張桿，相鄰兩耐張桿之間的距離稱為耐張段，耐張段內有若干直線桿，相鄰兩直線桿之間的水平距離稱為檔距，如圖所示。耐張桿及耐張段a）耐張桿做法示意圖b）一個耐張段示意圖c）施工中的耐張桿（3）轉角桿。轉角桿設置在線路轉角處，由于兩側導線的張力不在一條直線上，所以就產生了不平衡拉力，如圖所示。根據轉角的大小不同，可用耐張型轉角桿或直線型轉角桿。

轉角桿a)轉角桿做法示意圖b)

轉角桿實物圖及受力分布圖

轉角桿a)

轉角桿做法示意圖b)

轉角桿實物圖及受力分布圖（4）終端桿。終端桿設置在線路的首、末端，承受單側張力的作用，如圖所示。終端桿a）終端桿做法示意圖b）實物圖（5）跨越桿。跨越桿設置在線路跨越河流、山谷、鐵路、公路等地方，較常見的是在公路的十字路口。跨越桿的高度和檔距一般比普通桿大。根據跨越檔距的大小不同，可用耐張型跨越桿或直線型跨越桿，目前10kV線路的跨越桿多選用金屬桿塔，如圖所示。選用金屬桿塔的跨越桿2.橫擔與抱箍橫擔安裝在桿塔的上部，由抱箍將其固定在桿塔上，用來安裝絕緣子以架設導線。常用的橫擔有木橫擔、鐵橫擔和瓷橫擔。現在工廠普遍采用的是金屬橫擔和瓷橫擔。如圖所示為低壓架空線路金屬橫擔與抱箍。低壓架空線路金屬橫擔與抱箍a）金屬橫擔與抱箍b）金屬橫擔在直線桿上的安裝示意圖瓷橫擔是我國獨創的產品，具有良好的電氣絕緣性能，兼有絕緣子和橫擔的功能，能節約大量的木材和鋼材，有效地利用桿塔高度，降低線路造價。它的表面便于雨水沖洗，可減少線路維護工作量，且它結構簡單，安裝方便。但瓷橫擔比較脆，在安裝和使用中必須注意避免機械損傷。如圖所示為高壓桿塔上安裝的瓷橫擔。高壓桿塔上安裝的瓷橫擔3.拉線與拉線金具拉線與拉線金具配合組成一個具有完整功能的拉線系統，用于平衡桿塔各方面的作用力，并抵抗風力以防止桿塔傾倒，拉線的材料現在一般都使用鋼絲繩。拉線及其金具的安裝如圖所示。拉線及其金具的安裝a）常用的拉線金具及拉線盤b）拉線上部制作樣例c）拉線調節環制作樣例拉線及其金具的安裝a）常用的拉線金具及拉線盤b）拉線上部制作樣例c）拉線調節環制作樣例二、絕緣子絕緣子又稱瓷瓶，用來將導線固定在桿塔上，并使導線與桿塔絕緣。絕緣子要具有一定的電氣絕緣強度及足夠的機械強度。絕緣子按電壓高低可分為低壓絕緣子和高壓絕緣子兩類；按形狀不同可分為針式絕緣子、懸式絕緣子、瓷橫擔絕緣子及棒型絕緣子等，不同形狀絕緣子的特點及應用見下表；按材料不同可分為瓷質絕緣子、鋼化玻璃絕緣子和硅橡膠合成絕緣子等，不同材料絕緣子的特點及應用見下表。不同形狀絕緣子的特點及應用不同形狀絕緣子的特點及應用不同材料絕緣子的特點及應用三、金具金具是用來連接導線、安裝橫擔和絕緣子等的金屬附件，按用途大致可分為線夾、連接金具、接續金具、保護金具等，不同用途金具的作用見下表。不同用途金具的作用不同用途金具的作用四、導線導線架設在桿塔上要經受自身質量和各種外力的作用，并承受大氣中各種有害物質的侵襲。因此，導線必須具有良好的導電性以及足夠的機械強度和耐腐蝕性，盡可能地質輕而價廉。導線主要由鋁、鋼、銅、鋁合金等材料制成，避雷線則一般用鋼線。銅雖然導電性能好，抗腐蝕能力也強，但因價格貴，除特殊需要外架空線一般不采用銅導線。鋼線的導電率低，集膚效應顯著，不宜用作導線。但鋼線的機械強度高，可用作避雷線。鋁的導電性能雖比銅差一些，但因質輕、價廉，廣泛應用于10kV及以下的線路上。任務2電纜線路的結構與敷設任務目標◆

掌握電纜線路的基本結構與敷設。◆

了解電纜線路的故障檢修。任務引入如果說架空線路在高電壓、大電流、遠距離輸電任務中占絕大多數的話，那么在低壓供配電系統中，特別在城市中和對環境要求較高的工廠中，電纜線路則有著更多的應用空間。因此，學習和掌握電纜線路的結構與敷設知識對于低壓供配電線路的設計和施工有著非常實際的意義。如圖所示為一些常見的電纜。一些常見的電纜一、電纜及其結構與特點1.電纜的基本定義絕緣導線是一種有線芯（用于傳遞功率）與絕緣（用于絕緣防護）的電路導體，把單根或多根絕緣導線外面再加上護套就成為了電纜，因此電纜必須具備的三個要素為線芯、絕緣、護套。能滿足這三個要素的導線就是電纜，工程中有時也稱電纜為護套線。相關知識2.電纜的結構根據電纜的定義，電纜應當由線芯、絕緣層和保護層三部分組成。線芯導體要有好的導電性，以減少線路損失；絕緣層的作用是將線芯導體間及線芯與保護層隔離，因此必須有良好的絕緣性能、耐熱性能和穩定性；保護層又分為內保護層和外保護層兩部分，用來保護絕緣層，同時將電纜線芯約束在一個限定的空間內，減小電纜的外徑，使電纜在運輸、儲存、敷設和運行中，電纜的絕緣層不受外力損傷并防止水分的侵入，故應有一定的機械強度。分相屏蔽電纜的結構如圖所示為分相屏蔽電纜的結構。交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜如圖所示為交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜。聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜如圖所示為聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜。3.電纜的基本特點（1）聚氯乙烯絕緣電纜。價格低，市場占有率高，安裝工藝簡單，敷設與維護簡單方便，能適應高落差敷設。其外形最顯著的特點是線芯截面被擠壓成異形，線芯的絕緣層均按規范要求生產為規定的顏色。但其機械性能受工作溫度的影響較大，一般最高允許溫度為70℃

。（2）交聯聚乙烯絕緣電纜。允許的工作溫度較高，最高為90℃，故允許的短時過載能力較強，有優良的介電性能，但抗電暈、游離放電性能差，適合高落差敷設和垂直敷設。其外形特點是線芯連同絕緣層為規則的圓形，線芯絕緣層一般采取不添加分相色母粒的工藝方式，多為聚乙烯材料的原色，分相方式采取色帶工藝。4.電纜的型號我國電纜產品的型號由幾個大寫漢語拼音字母和阿拉伯數字組成。電纜型號中各字母的含義見下表，外護套代號的含義見下表。電纜型號中各字母的含義

外護套代號的含義任務3低壓供配電系統的接地與接零任務目標◆

掌握低壓供配電系統中接地與接零的基本概念。任務引入在進行低壓供配電線路的安裝與維護時，肯定要面對接地與接零的問題，如各種家用電器，其插頭就有三極和兩極的區別，如圖所示。兩極插頭很簡單，就是一根相導體（L）（即相線，俗稱火線）和一根中性導體（N）（即中性線，俗稱零線）；三極插頭則除了相導體、中性導體外多出一根保護導體（PE）（即保護線）。相導體和中性導體是完成用電的基本條件，而保護導體卻關乎著用電的安!因此，作為電氣專業人員，必須掌握接地與接零的概念，本任務將要學習低壓供配電系統中接地與接零的基本概念。不同的電器插頭一、接地的基本概念接地是指從電網運行或人身安全的需要出發，人為地將電氣設備的某一部分通過接地裝置與大地做良好的電氣連接。按作用不同，接地可分為工作接地和保護接地兩種。1.工作接地（或稱系統接地）為了保證電力系統在正常運行及發生故障情況下能夠可靠工作，將電力系統的某一部分進行接地，稱為工作接地。相關知識2.保護接地為了保證人身安全，防止觸電事故的發生，將電氣設備在正常情況下不帶電的外露可導電部分實行的接地，稱為保護接地。采用保護接地后，可大大減輕電氣設備金屬外殼帶電引起的觸電危險。3.中性導體（N）中性導體是指與系統中性點連接并能起傳輸電能作用的導體，中性導體屬載流導體。4.保護導體（PE）保護導體是指為滿足某些防護需要，與外露可導電部分、主接地體、接地體、電源接地點或人工接地點進行電氣連接的導體。保護導體不參與用電行為，正常情況下不應帶電或載流。5.保護中性導體（PEN）（即保護零線）PEN兼具PE和N的功能。6.國際電工委員會（IEC）對配電網接地方式的分類分為TT系統、TN系統、IT系統，其中TN系統在我國應用較廣泛，在絕大多數低壓配電系統中使用此接地方式。二、接地方式文字代號的含義TN、TT、IT三種方式均使用了兩個字母，以表示三相電力系統和電氣裝置外露可導電部分（設備外殼、底座等）的對地關系。第一個字母表示電力系統的對地關系，T表示直接接地（通常為系統中性點）；I表示不接地（所有帶電部分與地隔離），或通過阻抗（電阻器、電抗器）及通過等值線路接地。第二個字母表示電氣裝置外露可導電部分的對地關系，T表示獨立于電力系統接地點而獨立接地，即用電設備采用保護接地；N表示與電力系統接地點直接進行電氣連接，即用電設備采用保護接零。在TN系統中，為了表示中性線和保護線的組合關系，有時在TN代號后面還可附加以下字母：S表示中性線和保護線在結構上是分開的；C表示中性線和保護線在結構上是合一的（PEN線）。1.TT系統TT系統為三相四線制中性點直接接地，電源系統（這里指配電變壓器）與電氣裝置的外露可導電部分分別直接接地的系統。它的中性線在電源側接地后引出，并只作電能傳輸通路，用電端的電氣裝置外露可導電部分在現場直接接地，如圖所示。TT系統我國的低壓配電系統絕大多數均運行中性點接地系統，TT系統也屬于此類。上圖中除了工作接地外，還有保護接地，即用電設備外殼通過PE線和接地裝置與大地進行的連接。下面假設運行中U相與設備外殼發生了金屬性短路碰殼狀況，來分析保護接地的作用，如圖所示。圖中：R0

為工作接地電阻；RE

為保護接地電阻；RB為人體電阻。TT系統U相碰殼保護a）TT系統U相碰殼示意圖b）U相碰殼等效電路圖由TT系統U相碰殼等效電路圖得知，運行中如果U相碰殼，人體可能接觸到的電壓為相電壓在

R0

和

RE

上的分壓值，如果人體電阻為

RB，當忽略相線電阻時，則有（3-1）如果假定運行中

R0

和

RE

的電阻值均為4Ω，雖然運行狀態沒有違反規程，但人體可能承受的故障電壓為110V的電壓加在人體上是非常危險的。而碰殼引起的故障電流為這樣的一個電流值在低壓配電網絡里不算是很大的電流值，如果保護元件是斷路器，這樣的電流一般是不會引起斷路器迅速跳閘的，所以設備外殼可能會因此而維持帶電，這是非常危險的。所以TT系統在發生碰殼短路時，只能有效地降低傷害（人體有可能接觸的電壓降低到110V）而不能完全避免傷害，不能速斷跳閘。2.TN系統TN系統即電源系統有一點直接接地，負載設備的外露可導電部分通過保護線連接到此接地點的系統。根據中性線和保護線的布置，TN系統的形式有以下三種。（1）TN-C系統。TN-C系統為三相四線制中性點直接接地，第四根線為PEN線，即整個系統的中性線與保護線是合一的系統，此系統成本低，接線簡單，是工廠低壓電網中應用較多的系統，如圖所示。TN-C系統當設備運行中發生事故時，如U相相線與用電設備的金屬外殼發生金屬性短路，由于采取的是保護接零，所以“碰殼短路”就變成了“相零短路”，如圖所示。圖中：R0

為工作接地電阻；RΦ

為相線電阻；RN

為零線電阻；RB

為人體電阻。由于相線和零線有足夠的截面，阻抗甚小且穩定，即圖中的

RΦ

與

RN，有可能產生很大的短路電流使保護裝置動作，切斷故障設備的電源從而保證安全。TN-C系統U相碰殼保護a）TN-C系統U相碰殼示意圖b）U相碰殼等效電路圖當三相嚴重不平衡，PEN線中流過一定的電流時，就會產生電壓降，形成電位漂移，跟其緊密相連的設備外殼的對地電壓也會隨之升高，當其值較大時就會威脅到用電安全，故此系統只適合三相負荷相對平衡的動力類負荷。（2）TN-S系統。TN-S系統為三相五線制中性點直接接地的系統，整個系統的中性線和保護線是分開的。此系統安全可靠性高，可用于居民住宅、機關、學校、娛樂場所等用電地點，但其電路成本較高，配電線路需要五根導線，如圖所示。TN-S系統（3）TN-C-S系統。TN-C-S系統為三相四線制中性點直接接地的系統，輸配電線路為三相四線，到達用電地點后在進戶處將PEN線一分為二，一根作為零線N，另一根作為保護線PE，因此既達到了較好的保護效果，而成本與TN-S系統相比又較低。但要保證PE線的穩定地電位，用電負荷三相必須盡量平衡。TN-C-S系統但是，此系統的PEN線在用戶進戶處分開以后，分別成為N線和PE線，這之后就再也不能有任何連接點。（4）重復接地。所謂重復接地，就是在TN系統中，除電源中性點進行工作接地外，還在一定的處所把PE線或PEN線再行接地。作為TN系統的配套措施，重復接地在保證接零系統的安全運行中有著重要作用，如圖所示為TN-C-S系統重復接地。TN-C-S系統重復接地采取重復接地后，重復接地和電源中性點工作接地構成零線的并聯支路，從而使相線—零線回路的阻抗減小，短路電流增大，過電流保護裝置迅速動作。由于短路電流的增大，變壓器低壓繞組相線上的電壓相應增加，從而使零線上的電壓降減小，設備外殼對地電壓進一步減小，觸電危險程度大為減小，如圖所示。下圖中：R0—工作接地電阻；RΦ—相線電阻；RN—零線電阻；RB—人體電阻；R′0—重復接地電阻。重復接地的作用a）重復接地作用示意圖b）重復接地等效電路圖在無重復接地的情況下，當保護線斷線且斷線處后面任一電氣設備發生碰殼短路時，會使斷線處后面所有接零設備外殼對地電壓均接近于相電壓，這是很危險的，如圖所示。下圖中：R0—工作接地電阻；RΦ—相線電阻；RB—人體電阻。無重復接地時保護線斷開a）無重復接地時保護線斷開的危險示意圖b）無重復接地時保護線斷開等效電路圖若有重復接地，保護線斷開后，系統至少能夠運行TT系統，也能減少傷害或避免傷害，如圖所示。下圖中：R0—工作接地電阻；RΦ—相線電阻；RB—人體電阻；R′0—重復接地電阻。有重復接地時保護線斷開a）有重復接地時保護線斷開示意圖b）有重復接地時保護線斷開等效電路圖3.保護接地與保護接零混用的危害必須注意，由同一個變壓器供電的低壓配電網中，不允許對一部分電氣設備采用保護接地（即TT系統），對另一部分電氣設備又采用保護接零（即TN系統）。因為在三相四線制保護接零的配電網中，若又有采用保護接地方式的電氣裝置，如圖所示，當采用保護接地的電動機一相發生絕緣損壞碰殼時，接地電流有可能受到接地電阻的限制，使保護裝置動作失靈，故障不能切除。下圖中：R0—工作接地電阻；RΦ—相線電阻；RB1

、RB2—人體電阻；R′0—重復接地電阻。TT與TN混用a）TT與TN混用危害示意圖b）TT與TN混用等效電路圖4.IT系統IT系統為三相三線中性點不接地，或經足夠大的阻抗（約1000Ω）接地，電氣設備的外露可導電部分現場直接接地的系統。IT系統如圖所示。下圖中：R0—工作接地電阻；RE—系統的保護接地電阻；R′E—用電裝置的保護接地電阻。IT系統如圖所示為IT系統兩種運行方式下的接線原理，一種中性點不接地，目前占多數；另一種中性點經足夠大的阻抗接地。下圖中：R0—工作接地電阻；RΦ—相線電阻；RB—人體電阻；R′0—重復接地電阻；RN0—中性點串聯接地電阻。IT系統兩種運行方式下的接線原理a）中性點不接地IT系統b）中性點不接地IT系統等效電路圖c）中性點經阻抗接地IT系統d）中性點經阻抗接地IT系統等效電路圖從上圖可以看到，IT系統中性點不接地或經阻抗接地，當發生碰殼短路時，就能夠避免或減輕傷害，從而保證了IT系統在用電過程中發生漏電事故時也可以在不停電的情況下保證用電人員的安全，此時保護系統可以動作于信號而不必動作于跳閘，特別是運行于中性點不接地IT系統時保護效果非常可靠。但是要使IT系統發生漏電時避免觸電傷害，IT系統的運行必須同時滿足以下兩點。（1）系統的供電范圍不得太大。（2）系統對地的絕緣電阻必須滿足要求。系統的供電范圍太大，就會在相與地之間產生較大的分布電容，從而構成威脅；系統相對地的絕緣電阻過小，也會形成分布電阻而構成威脅，如圖所示。中性點不接地IT系統分布參數影響a）中性點不接地IT系統分布參數影響示意圖b）中性點不接地IT系統分布參數影響等效電路圖上圖中：RΦ—相線電阻；RB—人體電阻；R′0—重復接地電阻。因此，IT系統一般只適用于供電范圍不大，且電氣絕緣質量較高的場所，比如醫院的手術室，易燃、易爆車間等地方，由于系統不大，分布參數可以忽略不計。比如在工廠的一些潮濕危險場所可以設置一個隔離變壓器，當變壓器二次側的用電設備單極漏電時，對操作者不構成威脅，因為漏電的部分與大地沒有電的聯系，從而不構成電流回路，如圖所示。安裝隔離變壓器保護a）隔離變壓器保護示意圖b）隔離變壓器保護等效電路圖5.接地裝置（1）一般大型建筑物的接地裝置為防雷和電氣保護公用，在其建筑施工初期打基礎的時候，接地扁鋼就與基礎鋼筋、混凝土打在一起，然后多點引出組成接地網絡，并設置接地電阻測量點。這種施工方式，其接地裝置的接地電阻穩定性較高從而保護可靠，如圖所示為基礎接地的做法。基礎接地的做法如圖所示為接地電阻測量點。接地電阻測量點（2）變電室或小型建筑物沒有較深的建筑基礎，一般使用接地極（接地體）做接地裝置。目前使用較為普遍的為鍍鋅角鋼制作的接地裝置，制作時用重錘將接地極打入地下，施工方便，接地電阻較為穩定。如圖所示為角鋼接地極的樣式及施工方式。角鋼接地極的樣式及施工方式a）接地極結構示意圖b）接地裝置做法示意圖c）終端變壓器零線的引出及接地線的連接做法示意圖如圖所示為某TN-S系統工作接地系統做法。某TN-S系統工作接地系統做法鋼接地極和接地線的最小規格見下表。鋼接地極和接地線的最小規格任務4車間（室內）動力配電線路的結構與敷設任務目標◆

掌握車間（室內）動力配電線路的結構與敷設。任務引入車間動力配電線路主要擔負500V及以下三相、大功率、連續運行負荷的電能分配與控制，其用電總量目前仍是用電負荷的主流，廣泛地分布在各種工業企業中。下圖為課題二任務3中進行過電力負荷計算的某金工車間金屬切削機床配電系統電氣平面圖，請根據圖中要求完成該車間動力配電線路的敷設。某金工車間金屬切削機床配電系統電氣平面圖一、低壓絕緣導線1.低壓絕緣導線的結構低壓絕緣導線的結構為線芯與絕緣，內部導電的是線芯，包裹線芯的就是絕緣。低壓絕緣導線按線芯材質分有銅芯和鋁芯兩種。低壓絕緣導線按絕緣材料分有橡膠絕緣和聚氯乙烯絕緣兩種，工程上一般選擇使用比較方便、市場占有率及性價比較高的聚氯乙烯絕緣導線，簡稱BV線。相關知識2.低壓絕緣導線色標在工廠供配電系統以及建筑電氣中，供電電源一般均以三相四線或三相五線配置，根據國家標準，導線絕緣的顏色標志有嚴格的規定，交流三相系統中絕緣導線的顏色規定見下表。交流三相系統中絕緣導線的顏色規定二、低壓絕緣導線的敷設低壓絕緣導線的敷設方式分明敷和暗敷兩種。明敷是導線直接敷設或在穿線管、線槽內敷設于墻壁、頂棚的表面及支架等處。暗敷是導線在穿線管、線槽等保護體內敷設于墻壁、頂棚、地坪及樓板等內部，或者在混凝土板孔內敷設等。低壓絕緣導線的敷設應符合有關規程的規定，其中應注意以下幾點。（1）線槽布線和穿管布線的導線中間不允許有接頭，接頭必須經專門的接線盒，接頭的連接方式應當采用接線端子或電力金具，不得使用鉸接的方式，并按要求妥善處理絕緣。（2）穿金屬管或金屬線槽的交流線路，應將同一回路的所有相線和中性線穿于同一管、槽內，否則會因線路電流不平衡而在金屬管、槽內產生鐵磁損耗，使管、槽發熱，導致其中導線過熱甚至燒毀。（3）電線管路與熱水管、蒸汽管同側敷設時，應敷設在水、汽管的下方；如有困難，可敷設在水、汽管的上方，但相互間距應適當加大，或采取隔熱措施。工廠變配電所的電氣設備及一次系統課題四任務1電弧的產生及滅弧方法任務2高壓斷路器任務3高壓隔離開關和高壓負荷開關任務4高壓熔斷器任務6互感器任務7工廠變配電所的電氣主接線任務8工廠變配電所的成套配電裝置任務5電力變壓器任務1電弧的產生及滅弧方法任務目標◆

了解電弧的形成及滅弧方法。任務引入開關電器是用來切斷或接通電路的電氣設備。在開關電器（特別是高壓開關）切斷電路特別是切斷故障電流的瞬間，會產生很大的電弧（電弧是一種氣體放電現象）。一、開關電器電弧的形成

在動、靜觸頭分離的瞬間，觸頭間的接觸面積減小，接觸電阻增大，電流密度增大，因而觸頭溫度急劇升高，使自由電子從金屬觸頭的表面逸出。同時，觸頭剛分離時，觸頭間的間隙很小，形成很高的電場強度，陰極觸頭表面的自由電子在強電場力的作用下，被拉出金屬表面，形成強電場發射電子。由于上述兩方面的原因，陰極表面有可能向外發射自由電子，為電弧的形成創造了條件，如圖所示。相關知識陰極表面及弧柱電子運動示意圖觸頭間的自由電子在電場力的作用下，向陽極加速運動。在運動過程中不斷與介質中的中性粒子發生碰撞，從中性粒子中打出電子，形成自由電子和正離子，這些游離出來的自由電子繼續碰撞，使觸頭間氣隙中的帶電粒子數目越來越多，就形成了電弧，如圖所示。碰撞游離過程在電弧中，實際上同時還存在著與游離相反的過程，也就是帶電粒子消失的過程，稱為去游離。要熄滅電弧，就必須加強去游離，使去游離作用大于游離作用。去游離包括復合及擴散兩種形式，復合就是帶電粒子重新結合為中性粒子的過程；擴散是指帶電粒子從電弧內部逸出而進入周圍介質的現象。二、電弧的熄滅方法1.吹弧利用滅弧介質（氣體、油等）在滅弧室中吹動電弧，廣泛應用于各種電壓的開關電器，特別是高壓斷路器中。吹動電弧的方式有橫吹和縱吹兩種，如圖所示。橫吹的作用是把電弧拉長，使其表面積增大并加速冷卻，滅弧效果較好；縱吹的作用主要是使電弧變細，加大介質壓強，加強去游離，使電弧熄滅。

吹弧方式a）橫吹b）縱吹2.將長弧分成短弧滅弧低壓開關中廣泛采用金屬柵片滅弧裝置，其構造原理如圖所示。金屬柵片滅弧裝置的構造原理1—金屬柵片2—電弧3—觸頭金屬柵片由鍍銅或鍍鋅鐵片制成，插在滅弧罩內，各片之間相互絕緣。當開關觸頭分離時產生電弧，電弧電流在其周圍產生磁場。這一磁場對電弧產生向上的作用力，將電弧拉到柵片間隙中，柵片將電弧分割成若干個串聯的短電弧，使觸頭間的電壓不足以再擊穿所有柵片間的氣隙，同時柵片將電弧的熱量吸收散發，使電弧盡快熄滅。3.迅速拉長電弧提高觸頭的開斷速度或增加斷口的數目，可以使觸頭間的電場強度迅速減弱，帶電粒子的復合速度增快，從而使電弧熄滅，這是開關電器普遍采用的最基本的滅弧方法。4.冷卻滅弧降低電弧的溫度，可使電弧中的熱游離減弱，使帶電粒子的復合速度增快，有助于滅弧，這種滅弧方法在開關電器應用也較普遍。5.利用固體介質的狹縫滅弧固體介質在與電弧接觸時，將電弧冷卻，使其迅速熄滅。有些熔斷器填充石英砂，就是利用這種滅弧原理。如圖所示為絕緣柵片對電弧的作用。6.真空滅弧將觸頭置于真空容器中，當交流電流過零時電弧立即熄滅。真空斷路器就是利用這種滅弧原理制成的。絕緣柵片對電弧的作用1—絕緣柵片2—電弧3—觸頭任務2高壓斷路器任務目標◆

了解高壓斷路器的基本結構。◆

掌握高壓斷路器的基本參數及使用規范。任務引入在工廠變配電所中，10kV高壓斷路器是最重要、使用最廣泛的分配、控制及保護電氣元件，其文字符號為QF，如圖所示為高壓斷路器在供配電系統中的應用實例。高壓斷路器在供配電系統中的應用實例電力系統中最早使用的保護元件是高壓熔斷器，在斷路器出現之前只有高壓熔斷器。但是熔斷器熔斷后一般不能迅速恢復供電，而且不能帶負荷操作，人們需要一種在保護動作跳閘后能馬上恢復供電又能夠帶著負荷操作的保護元件，于是高壓斷路器就產生了。相關知識一、高壓斷路器的基本結構高壓斷路器的類型雖然很多，結構也不盡相同，但其基本結構都是由以下幾部分組成的：通斷元件、中間傳動機構、操作機構、絕緣支撐元件和基座，其框圖如圖所示。高壓斷路器的基本結構框圖通斷元件是高壓斷路器的核心，主電路的通斷由它來完成。動作過程：操作機構接到操作命令，通過中間傳動機構作用于通斷元件，使主電路接通或斷開。通斷元件包括觸頭、導電部分、滅弧介質和滅弧室等，一般安放在絕緣支撐元件上，使帶電部分與地絕緣，而絕緣支撐元件安裝在基座上。二、高壓斷路器的分類及型號的含義在10kV供配電系統中，根據滅弧介質的不同，廣泛使用的主要是真空斷路器和六氟化硫（SF6）斷路器等。此外，高壓斷路器按其安裝地點的不同，可分為戶內式和戶外式兩種。斷路器型號主要由以下七個單元組成。三、高壓斷路器的種類與結構1.真空斷路器真空斷路器是觸頭在真空中接通和分斷，并利用真空滅弧原理來滅弧的斷路器。（1）真空斷路器的特點1）滅弧室作為獨立的元件，安裝調試簡單、方便；觸頭開距短，故滅弧室小巧，操作功率小，動作快。2）滅弧能力強，燃弧時間短，一般只需半個周期，電磨損少，使用壽命長;防火、防爆，操作噪聲小。下圖為真空斷路器動作時間示意圖。真空斷路器動作時間示意圖3）適合頻繁操作，特別適合斷開容性負荷電流。4）開斷能力強，目前高端產品開斷電流已達50kA。5）具有多次重合閘功能，適合配電網要求。6）無火災或爆炸的危險。下表所列為某真空斷路器基本電參數。某真空斷路器基本電參數某真空斷路器基本電參數所以，目前在10kV供配電系統中真空斷路器已經成為新建變電所的主要選擇。如圖所示為ZN28-12真空斷路器。ZN28-12真空斷路器（2）真空斷路器的結構真空斷路器主要由真空滅弧室（又稱真空管）、支架和操作機構三部分組成。典型的真空滅弧室如圖所示，動、靜觸頭分別焊在動、靜觸頭導電桿上，用波紋管實現密封。動觸頭在機構驅動力的作用下，能在滅弧室內沿軸向移動，完成分閘和合閘。典型的真空滅弧室1—動觸頭導電桿2—波紋管3—外殼4—動觸頭5—屏蔽罩6—靜觸頭（3）真空斷路器的維護真空斷路器是以基本不需要維修的真空滅弧室為主體的，它的操作機構動作行程短，結構簡單，零部件少，因而故障少，被稱為免維護電器。但是，真空斷路器并不是完全不需要維護的，它在額定短路開斷電流開斷數次或機械操作次數達到規定次數后，都要進行維護。1）真空滅弧室檢查外觀有無異常、外表面有無污損，如果絕緣外殼表面沾污，應用干布擦拭干凈。動、靜觸頭累積磨損厚度超過3mm，就要更換真空滅弧室。真空度的檢查主要通過工頻耐壓法進行。在真空斷路器處于開斷狀態下，在真空滅弧室的觸頭間加上規定的預防性工頻試驗電壓1min，應無異常。每一次維護，都要對真空斷路器的觸頭開距、壓縮行程、三相同期性進行檢查及調整。2）高壓帶電部分高壓帶電部分是指真空滅弧室的靜觸頭導電桿和動觸頭導電桿接到主回路端子以接通電路的部分，它由支持絕緣子、絕緣套管等絕緣元件支撐在真空斷路器的支架上。檢查導電部分有無變色、斷裂、銹蝕，固定連接部分元件有無松動，絕緣有無破損、污損。測試主回路相對地、相與相之間及絕緣提升桿的絕緣電阻，應不小于規定值。斷路器在分、合閘狀態下分別進行主回路相對地、相間及斷口的交流耐壓試驗1min，應合格；絕緣提升桿在更換或干燥后必須進行耐壓試驗。3）操作機構真空斷路器的操作機構一般采用電磁式操作機構、電動或手動彈簧儲能式操作機構。檢查緊固元件有無松動，各種元件是否生銹、變形、損傷，更換不合格的元件，涂上防銹油。多次進行分、合閘操作試驗，自由脫扣試驗，通電合閘操作試驗，斷路器應無異常。測試電磁式操作機構在65%~120%的額定電壓范圍內分、合閘操作，應無異常；在30%額定分閘電壓進行操作時，應不得分閘。4）控制組件控制組件是操作斷路器不可缺少的部分。主要檢查各個接線端子有無松動、變色，微動開關、輔助開關的動作是否到位，觸頭有無燒損，各個電氣及控制回路元件的絕緣電阻應不小于2MΩ。分、合閘線圈及合閘接觸器線圈的直流電阻值與產品出廠試驗值相比應無明顯差別。5）注意事項需要用手觸及真空斷路器進行維護的，斷路器必須處于斷開狀態，同時，還應斷開主回路和控制回路，并將主回路可靠接地。采用儲能彈簧操作機構的，要松開合閘彈簧才能維修。2.SF6

斷路器SF6

斷路器是利用具有優良絕緣性能和滅弧性能的六氟化硫氣體作為滅弧介質和絕緣介質的斷路器，可發展成為六氟化硫組合高壓電器，是今后高壓和超高壓系統的發展方向。SF6

斷路器按結構形式可分為絕緣子支柱式與落地罐式兩類。常見的LW3-12型SF6

斷路器，以SF6

氣體作為滅弧和絕緣介質，采用“旋弧滅弧原理”滅弧，操作機構與斷路器為一整體結構，外形如圖所示。LW3-12型SF6

斷路器3.斷路器的操作機構（1）操作機構的分類。操作機構是帶動高壓斷路器中間傳動機構進行合閘和分閘的機構。1）手動式操作機構。它的特點是靠人力合閘，靠彈簧力分閘，并具有無壓釋放脫扣機構；構造簡單，不需要其他輔助設備；一般只用于額定開斷電流不超過6.3kA的斷路器。它的最大缺點是操作功率受人力限制，合閘時間長，不能實現自動重合閘。目前較少采用這種操作機構。2）電磁式操作機構。這種操作機構用電磁鐵將電能變成機械能作為合閘動力。這種操作機構結構簡單，運行可靠，能實現自動重合閘和遠距離操作，因而在10~35kV斷路器中得到廣泛應用。CD10型電磁式操作機構的外形如圖所示。CD10型電磁式操作機構的外形a）示意圖b）實物圖1—外殼2—分閘線圈3—手動分閘鐵心4—合閘線圈5—手動合閘操作機構6—緩沖底座7—接線端子排8—輔助開關9—分閘、合閘指示器3）彈簧儲能式操作機構。這種操作機構利用彈簧預先儲存的能量作為合閘動力。此種機構成套性強，不需配備附加設備，彈簧儲能時耗用功率小，但結構復雜，加工工藝及材料性能要求高，且機構本身質量隨操作功率增加而急劇增大。如圖所示為VS系列彈簧儲能式操作機構。VS系列彈簧儲能式操作機構1—儲能聯動觸點2—手動儲能搖動軸3—合閘彈簧4—合閘彈簧儲能電動機5—合閘按鈕按動點6—分閘電磁鐵觸發桿7—分閘按鈕按動點8—分、合閘傳動軸9—斷路器輔助觸點如圖所示為彈簧儲能式操作機構的合閘、分閘操作。彈簧儲能式操作機構的合閘、分閘操作a）按動合閘按鈕后合閘b）觸發分閘彈簧后分閘（2）操作機構的組成。一般來說，操作機構主要由以下幾種部件組成。1）做功與儲能部分。它的作用是將其他形式的能量轉換為機械能。2）傳動系統。用以改變操作力的方向、位置、行程以及運動性質等，它是一套機械連桿機構，要求機械能量損失小、動作準確、壽命長。3）維持機構與脫扣機構。前者的任務是將已經完成的合閘操作可靠地保持在合閘狀態，有時稱為“搭鉤”；后者為解除合閘的機構，它可以“一碰即脫”，以使分閘動作快、需要功率小。任務3高壓隔離開關和高壓負荷開關任務目標◆

了解高壓隔離開關和高壓負荷開關的基本結構。◆

掌握高壓隔離開關和高壓負荷開關的基本參數及使用規范。任務引入在如圖所示電路中，當線路WL2需要停電檢修時，首先應該將斷路器QF斷開，但由于斷路器的觸頭裝在滅弧室中且開距很小，因此無法保證有效隔離電源，也就無法保證檢修人員在WL2是安全的。所以，應當在斷路器之前的單側或之前、之后的兩側裝設高壓隔離設備，稱為高壓隔離開關，如圖中的QS1、QS2。本任務將學習和掌握高壓隔離開關的基本結構與運行規范，同時學習高壓負荷開關的基本知識，下圖中WL1回路中的QL就是高壓負荷開關。高壓隔離開關和高壓負荷開關應用電路圖一、高壓隔離開關高壓隔離開關的構成必須具備兩個關鍵條件：第一，明顯的斷口；第二，有效的開距。其功能屬性不是開關的屬性，它的主要功能屬性是斷開狀態下的有效隔離。有這種結構條件和功能屬性的開關設備，稱為高壓隔離開關。1.高壓隔離開關的分類高壓隔離開關按安裝地點可分為戶內式（GN）和戶外式（GW）兩種。10kV配電裝置中常用的高壓隔離開關有GN19、GN22和GN10等系列。相關知識2.高壓隔離開關的型號高壓隔離開關的型號含義如下。如圖所示為GW9-10/630A型高壓隔離開關的結構。GW9-10/630A型高壓隔離開關的結構1—基座2—支持絕緣子3—電源側接線端4—靜觸點5—絕緣桿操作孔6—動觸刀7—負載側接線端3.高壓隔離開關的作用（1）隔離電源《電工安全操作規程》

要求，在高壓電氣線路中使用斷路器，就必須在其兩側串聯裝設隔離開關或其他相同用途的電氣設備，以保證檢修工作的安全進行。（2）分、合小電流電路高壓隔離開關用其明顯的分斷狀態，直觀體現高壓電源的隔離狀態，用有效的開距來保證電氣隔離的安全與可靠。同時，作為開關，它也能通斷一定的小電流。對于10kV的高壓隔離開關，在正常情況下，它允許的操作范圍如下。1）分、合電壓互感器和避雷器。2）分、合母線的充電電流。3）分、合勵磁電流不超過2A的空載變壓器和電容電流不超過5A的空載線路。4.高壓隔離開關的操作原則《電工安全操作規程》

要求，嚴禁帶負荷操作隔離開關，禁止在斷路器合閘時操作隔離開關。所以在操作隔離開關前，必須先確保與之串聯的斷路器處于斷開狀態。高壓隔離開關都配有手動操作機構，一般采用CS6-1型。操作時要先拔出定位銷，斷開、接通動作要果斷、迅速，終了時注意不可用力過猛。操作完畢一定要用定位銷銷住，并目測其動觸刀位置是否符合要求。二、高壓負荷開關1.高壓負荷開關的分類按安裝地點可分為戶內式（FN）和戶外式（FW）兩種。2.高壓負荷開關的型號高壓負荷開關的型號含義如下。3.常用高壓負荷開關的結構及應用（1）FN3-10RT型高壓負荷開關。FN3-10RT型高壓負荷開關的結構如圖所示。FN3-10RT型高壓負荷開關的結構1—主軸2—上絕緣子兼氣缸3—連桿4—下絕緣子5—框架6—RN1高壓熔斷器7—下觸座8—閘刀9—弧動觸頭10—絕緣噴嘴（內有弧靜觸頭）11—主觸頭12—上觸座13—斷路彈簧14—絕緣拉桿15—熱脫扣器（2）FZN-12系列戶內式高壓真空負荷開關。如圖所示為FZN-12系列戶內式高壓真空負荷開關。FZN-12系列戶內式高壓真空負荷開關1—底座2—傳動機構3—彈簧儲能機構4—下接線端5—真空負荷開關6—熔斷器7—上接線端任務4高壓熔斷器任務目標◆

了解高壓熔斷器的基本結構。◆

掌握高壓熔斷器的基本參數及使用規范。任務引入高壓熔斷器是電力系統中最傳統、最簡單的保護電氣元件，當被保護線路或設備中發生過電流或短路故障并超過一定時間時，高壓熔斷器通過熔化一個或幾個特殊設計配合的熔件分斷電路，從而切斷被保護線路或設備的電流，保護電氣設備免受過載和短路電流的損害。本任務將學習高壓熔斷器的基本知識，以掌握其基本參數及使用規范。如圖所示為高壓熔斷器的外形。

高壓熔斷器的外形一、高壓熔斷器的基本結構與分類1.高壓熔斷器的基本結構熔斷器主要由金屬熔件（也叫熔體）、支持熔體的載流部分（觸頭）和外殼構成。有些熔斷器內還裝有特殊的滅弧物質，用來熄滅熔體熔斷時形成的電弧。如圖所示為RN1、RN2型熔斷器的外形及結構。相關知識RN1、RN2型熔斷器的外形及結構1—熔管2—靜觸座3—支持絕緣子4—底座5—接線端2.高壓熔斷器的分類對于10kV終端變電所，高壓熔斷器按安裝條件分為戶內式和戶外式兩類。（1）戶內式。戶內式高壓熔斷器的最高額定電壓能達40.5kV，常用的型號有RN1、RN3、RN5、XRNM1、XRNT1、XRNT2、XRNT3等，主要用于電力線路、電力變壓器和電力電容器等設備的過載和短路保護；RN2和RN4型的額定電流均為0.5~10A，為保護電壓互感器的專用熔斷器。（2）戶外式。戶外式高壓熔斷器主要為高壓噴射式熔斷器，此類熔斷器在熔體熔斷產生電弧時，需要等待電流過零時才能開斷電路，無限流作用。常用的型號有RW3、RW4、RW7、RW9、RW10、RW11、RW12、RW13等，其作用除與RN1型相同外，在一定條件下還可以分斷和閉合空載架空線路、空載變壓器和小負荷電流。（3）限流式和非限流式。高壓熔斷器按是否有限流作用又可分為限流式和非限流式。限流式高壓熔斷器可在短路電流達到最大值之前熔斷，一般在半個周期內能可靠熔斷，戶內式高壓熔斷器多數為限流式。如圖所示為限流式高壓熔斷器動作曲線。限流式高壓熔斷器動作曲線非限流式高壓熔斷器一般在電壓過零時熄滅電弧，戶外式高壓熔斷器多為非限流式。如圖所示為非限流式高壓熔斷器動作曲線。非限流式高壓熔斷器動作曲線高壓熔斷器型號的含義如下。二、常用的高壓熔斷器1.戶內式高壓熔斷器

工廠供配電系統中，室內廣泛采用RN1、RN2型等高壓管式熔斷器。熔體是一根或幾根并聯的全長直徑相同的鍍銀銅絲，中間焊有小錫球，錫的熔點（232℃）遠較銅的熔點（1083℃）低。下表所列為XRNT1-12型高壓熔斷器技術數據。XRNT1-12型高壓熔斷器技術數據2.戶外式高壓熔斷器室外6~10kV配電變壓器較多采用RW10-10型高壓跌落式熔斷器。其外形及結構如圖所示。RW10-10型高壓跌落式熔斷器a）高壓跌落式熔斷器的外形b）熔斷器熔體RW10-10型高壓跌落式熔斷器的結構1—上接線端2—上端觸頭3—合閘操作環4—熔管5—下端觸頭與銅箍接頭6—下銅箍固定插銷7—彈性擋板8—分、合閘轉動軸9—合閘導向10—下接線端11—下端觸頭12—合閘鉸鏈扣13—固定支架14—絕緣子熔體兩端各壓接一段連接用的編織銅絞線，并穿過熔管，用螺釘固定在上下兩端的動觸頭上，可動的上觸頭被熔體拉緊固定，并被上靜觸頭上的“鴨嘴”中的凸點卡住，熔斷器可保持處于“通路”位置。熔體熔斷時，熔管內產生電弧，熔管內壁在電弧作用下產生大量氣體，氣體向外噴出，產生強烈的去游離作用。此類熔斷器在熔體熔斷產生電弧時，需要等待電流過零時才能開斷電路，無限流作用。戶外高壓跌落式熔斷器除一般作為短路保護外，在一定條件下還可以分斷和閉合空載架空線路、空載變壓器和小負荷電流。下表所列為RW10型熔斷器基本電參數。RW10型熔斷器基本電參數如圖所示為電源進戶處的戶外高壓跌落式熔斷器安裝施工圖。電源進戶處的戶外高壓跌落式熔斷器安裝施工圖任務5電力變壓器任務目標◆

了解電力變壓器的基本結構。◆

掌握電力變壓器的基本參數及運行規范。任務引入變壓器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，文字代號為T。其主要作用是變換、傳輸電能，在電力系統中起著決定性的作用，可以說沒有變壓器的參與就沒有現代電力系統。一、電力變壓器的結構與類型如圖所示為油浸自冷式電力變壓器的結構。相關知識油浸自冷式電力變壓器的結構1—殼體與散熱管2—鐵心及繞組3—儲油柜4—高、低壓繞組5—高、低壓套管6—分接開關7—氣體繼電器8—壓力式溫度計9—呼吸器10—防爆管11—放油閥門如圖所示為目前較為流行的干式變壓器的外形與結構。目前較為流行的干式變壓器的外形與結構1—溫控儀2—高壓接線端子3—冷卻風機4—無載分接開關5—低壓繞組、高壓繞組（環氧樹脂澆注）6—鐵心7—低壓接線端子按照單臺變壓器的相數來區分，變壓器可以分為三相變壓器和單相變壓器。在三相電力系統中，一般應采用三相變壓器。按照絕緣結構和冷卻條件來分，變壓器可分為油浸式變壓器和干式變壓器。變壓器產品型號的含義如下。二、變壓器的額定參數1.額定容量

SN它是變壓器的額定視在功率，表征傳輸電能的大小，以V?A、kV?A或MV?A表示。通常把變壓器一次側和二次側的額定容量設計得相同。2.額定電壓

UN

變壓器在空載時額定分接下，各繞組端電壓的保證值即額定電壓，以V或kV表示。三相變壓器的額定電壓是指線電壓，用有效值表示。3.額定電流

IN

根據額定容量和額定電壓所計算出的電流值即額定電流，以A或kA表示。對于單相變壓器，其一次、二次繞組的額定電流為

對于三相變壓器，其一次、二次繞組的額定電流為

4.額定頻率我國國家標準規定，我國電網的額定頻率

fN

為50Hz。三、變壓器的繞組接法作為配電變壓器，非常普遍地采用了三相繞組的結構形式，并分為高壓側繞組和低壓側繞組。既然是三相繞組，在接法上就有三角形接法和星形接法兩種方式，由于低壓配電采用三相四線制，所以低壓側繞組必須接成星形并輸出三根相導體，其星形點輸出的就是中性導體；而高壓側繞組卻可以有兩種不同的接法，分別為三角形接法和星形接法，目前來看，三角形接法已經成為主要的接線方式。如圖所示為干式變壓器的高壓側，繞組接成了三角形。干式變壓器的高壓側如圖所示為干式變壓器的低壓側，繞組必須接成星形。從圖中可以看出，在三根相導體引出線后面的橫向導體就是變壓器低壓側的星形點連接導體。干式變壓器的低壓側四、電力變壓器的聯結組別電力變壓器聯結組別是指變壓器一、二次繞組因采取不同的聯結方式而形成變壓器一、二次對應線電壓之間的不同相位關系。為了表達變壓器繞組繞向和聯結關系導致的一、二次電壓的相位關系，通常采用時鐘表示法來形象地表示一、二次繞組的相電動勢的相位關系。先以單相變壓器為例說明該表達方式，將如圖所示的單相變壓器一、二次側電動勢的相位關系這樣進行約定，單相變壓器一、二次側電動勢的相位關系下圖a為上圖a的時鐘表達方式，下圖b為上圖b的時鐘表達方式。單相變壓器一、二次側電動勢時鐘表達一般10kV用戶變電所的配電變壓器（二次側電壓為0.4kV）有Y，yn0和D，yn11兩種常用的聯結組別。變壓器Y，yn0聯結組別示意圖如圖所示。其一次側線電壓與所對應的二次側線電壓之間的相位關系，如同時鐘鐘表的指針。變壓器Y，yn0聯結組別示意圖a）一、二次接線圖b）一、二次電壓矢量圖c）時鐘表示變壓器D，yn11聯結組別示意圖如圖所示。其一次側線電壓與所對應的二次側線電壓之間的相位關系，如同時鐘11點時的分針與時針的相互關系。變壓器D，yn11聯結組別示意圖a）一、二次接線圖b）一、二次電壓矢量圖c）時鐘表示五、變壓器的運行1.變壓器運行的允許溫度與允許溫升（1）變壓器油的作用1）浸入作用。充分填充變壓器內部的空氣隙，而將空氣排出，從而避免各零部件與空氣接觸受潮而引起絕緣強度降低。2）提高絕緣強度。使變壓器內部各個部分的絕緣保持良好，從而提高變壓器的絕緣強度。3）散熱作用。變壓器油具有流動性，有助于變壓器內部零部件的散熱。4）滅弧作用。當內部出現接觸電弧或絕緣電弧時，變壓器油可有效滅弧。（2）允許溫度。對于油浸自冷式變壓器運行中各部分的溫度，繞組最高，其次是鐵心，變壓器油的溫度最低。繞組的運行溫度一般比變壓器油的運行溫度高10℃

。一般常用變壓器是A級絕緣，其最高允許溫度為105℃，所以變壓器上層油溫最高不得超過95℃

。然而變壓器油運行于95℃

左右時其老化速度非常快，因此正常情況下，為使變壓器油不致過速氧化，規定上層油溫不得超過85℃

。（3）允許溫升。變壓器的溫度與周圍空氣溫度的差值叫變壓器的溫升。對于A級絕緣的變壓器，周圍最高環境溫度一般為40℃，所以，允許的溫升為65℃，上層油面的允許溫升為55℃

。2.變壓器的過負荷能力變壓器的過負荷能力是指變壓器在較短的時間內所能輸出的最大容量。在不損害變壓器絕緣和降低變壓器使用壽命的條件下，它可能大于變壓器的額定容量，因此變壓器的額定容量和過負荷能力具有不同的意義。變壓器的過負荷能力分為正常過負荷能力和事故過負荷能力。（1）變壓器的正常過負荷能力。自然冷卻或風冷油浸式電力變壓器的允許過負荷倍數和過負荷時間見下表。自然冷卻或風冷油浸式電力變壓器的允許過負荷倍數和過負荷時間（h：min）（2）變壓器的事故過負荷能力。當電力系統或用戶變電所發生事故時，為保證重要設備的連續供電，變壓器允許短時間過負荷的能力，稱為事故過負荷能力。變壓器事故過負荷的倍數和時間應當按制造廠的規定執行。如無制造廠的規定資料，對于自然冷卻油浸式變壓器，其事故過負荷能力見下表。自然冷卻油浸式變壓器事故過負荷能力（3）變壓器的允許短路電流。變壓器在運行中短路，巨大的短路電流會產生巨大的銅損，因此可使繞組溫度快速上升。到目前為止，對繞組短時過熱沒有一個限制的標準，一般認為溫度達到200~250℃

是允許的，但是鋁繞組變壓器最好不要超過200℃，銅繞組變壓器最好不要超過250℃

。3.三相變壓器的運行巡視三相變壓器運行時，要控制二次側三相負荷的對稱。在饋出線路配置變壓器負荷時，應盡量將用電負荷均勻地分配到變壓器的三相中去，雖然用電時有一定的隨意性，但合理地分配負荷仍然很重要。運行中的變壓器發生的故障，主要是繞組故障，其次是絕緣套管故障和分接開關故障。（1）變壓器的巡視周期。變壓器的巡視周期為每天不少于三次。當有大風、大霧、大雪、雷雨等惡劣天氣或異常負荷時，巡視次數應適當增加。對于新投運或大修后投運的變壓器，開始運行的24h期間，應每2h巡視一次；在投運后的一周內巡視次數也應適當增加。（2）變壓器的巡視檢查內容1）檢查一次、二次側絕緣套管是否清潔，有無明顯污垢，有無破損裂紋，有無放電聲及放電燒傷現象。2）檢查變壓器有無滲油、漏油現象；檢查油位指示器指示的油位是否正常，應保持在正常油位線范圍內；檢查油色是否正常，應呈現透明的微黃色。3）檢查工作時聲音是否均勻，有無雜音，有無內部放電聲；檢查正常運行時是否發出均勻的交流聲。4）檢查一次、二次側引出線與母線連接是否牢固，有無松動，有無接觸不良或過熱、變色現象；檢查母線上的示溫片顏色是否正常。5）檢查各溫度指示裝置所指示的溫度是否在規定允許的范圍之內，檢查環境溫度、油溫及繞組溫度是否合理、一致，有無指示錯誤現象。檢查變壓器的溫升是否在規定允許的范圍之內。6）檢查呼吸器的呼吸是否通暢，呼吸器硅膠變色（由淡黃色變為紫色）不得超過2/3，否則應更換硅膠。7）檢查安全氣道玻璃是否完好，有無破裂；檢查壓力釋放閥密封是否良好；檢查信號裝置導線是否完好。8）檢查氣體繼電器工作是否正常，繼電器內是否充滿變壓器油，有無冒氣泡現象。9）檢查變壓器外殼接地是否良好，接地線有無銹蝕、松動現象。10）對于室外安裝運行的變壓器，在大霧、大風、小雨、雷電等異常天氣時，應特別檢查是否有雜物搭落在變壓器上，注意引線是否松動。檢查絕緣套管處是否有電暈和放電、閃絡現象，接頭處有無冒熱氣現象。4.變壓器的異常運行現象分析1）變壓器運行聲音不正常。若運行過程中變壓器的聲音出現突然的變化、不均勻或明顯的不正常振動聲音，可認為是異常現象，應及時進行分析與排除，必要時將變壓器停運。2）變壓器運行中溫升超過正常范圍。一般油浸自冷式變壓器運行中其上層油溫不得超過85℃

。油溫異常的原因可分為變壓器自身內部原因和外部負載、環境或循環冷卻系統原因。3）三相電壓不平衡。這可能是由于一相斷路或一相熔斷器熔斷，繞組局部或匝間短路，造成三相電壓不平衡；也可能是由于三相負載不平衡，引起中性點電壓偏移。4）變壓器呼吸器或安全氣道噴油。這可能是由于二次側系統短路，而保護裝置拒動作，使變壓器溫度升高，導致油箱內壓力增大而噴油。5）變壓器油位降低。這可能是由于油箱、套管、油氣通道、焊點等處的缺陷而導致滲、漏油。6）變壓器油油色異常。這可能是由于運行中多次發生短路或經常過負荷運行，油溫經常較高，從而使變壓器油老化過程加劇，油質劣化，絕緣性能降低。9）氣體繼電器（瓦斯斷電器）動作。氣體繼電器動作的原因可能有以下幾種。①因濾油、加油和冷卻系統不嚴密，致使空氣進入變壓器，油面下降使變壓器油不足。②變壓器內部有過熱故障，產生少量氣體。③變壓器內部短路，保護裝置二次回路故障，變壓器過負荷或過電壓運行。總之，氣體繼電器動作是變壓器油過熱而產生氣體及其他雜質造成的。六、變壓器故障處理1.變壓器應立即停止運行的情況（1）內部有強烈不均勻的噪聲、爆裂聲、放電聲。（2）從油枕或防爆管向外噴油。（3）絕緣套管出現大的碎片和裂紋，并有明顯的放電現象。（4）在正常負荷及冷卻條件下，油溫異常升高，且不斷上升，超出上限。（5）嚴重漏油，油面下降至最低限以下，并不斷下降，而且難以堵漏。（6）變壓器著火。2.變壓器滲、漏油的處理當在運行巡視中發現變壓器有滲、漏油現象時，應及時進行相關處理。根據滲、漏油部位的不同，一般可采用焊、堵、更換等方式對滲、漏點進行處理。（1）焊接處理。對焊接或鋼材本身的缺陷造成的滲漏，可采用焊接方式處理。可以帶油焊接也可無油焊接。帶油焊接時，必須在油面線200mm以下。（2）黏堵處理。在焊接處理不便時，可采用速干膠進行黏堵。（3）更換處理。對油箱大墊、套管密封墊、防爆管密封墊以及放油閥密封墊、注油閥密封墊老化造成的滲漏，均可采取更換的處理方式。3.變壓器過熱故障的處理變壓器過熱也是一種常見故障，會給變壓器的安全運行帶來嚴重威脅，也應予以重視。引起變壓器過熱的原因主要有繞組故障，過負荷，分接開關接觸不良，引線接頭接觸不良，負載、短路保護裝置拒動，冷卻裝置故障，漏磁，鐵心多點接地等。對于變壓器過熱故障，根據不同的原因應采取不同的處理方法。（1）對于繞組匝間、層間短路等原因引起的變壓器過熱故障，嚴重時應及時將變壓器停運，并進行檢查、檢修。（2）對于分接開關接觸不良引起的變壓器過熱故障，應對分接開關進行檢查、檢修，緊固固定用螺母，防止松動。（3）對于冷卻系統故障引起的變壓器過熱故障，應及時對冷卻系統進行檢查、檢修。（4）對于變壓器過負荷引起的過熱，應調整負荷。4.變壓器自動跳閘后的處理電力變壓器由于某種故障原因自動跳閘，退出運行后，應及時將備用變壓器投入運行，以保證供電正常。若無備用變壓器，則應盡快利用聯絡的方式轉移負荷，或改變運行方式。然后檢查故障變壓器跳閘原因，查明是哪一種或哪幾種保護動作，并對其進行分析、檢修、處理。同時檢查變壓器有無明顯的異常，并結合氣體相色譜分析、電氣試驗等方法進行檢查分析。此時，變壓器在故障排除前不得重新投入運行。5.變壓器瓦斯保護動作（氣體繼電器動作）后的處理當輕瓦斯保護動作時，繼電保護動作于信號，應及時查看信號繼電器，分清是變壓器本體輕瓦斯保護動作還是有載分接開關輕瓦斯保護動作；查看油枕內油位是否正常，氣體繼電器內充氣量的多少，以判斷動作原因。

當重瓦斯保護動作時，繼電保護動作于跳閘，并發出聲、光報警信號，說明變壓器內部發生故障，應對氣體繼電器內的氣體進行相色譜分析，根據氣體的性質、數量及積聚的速度等判斷變壓器故障的性質及嚴重程度。6.變壓器差動保護動作后的處理及時向上級部門匯報，并復歸事故音響、信號。拉開變壓器一次、二次側隔離開關，對變壓器進行外部檢查，包括一次側設備、引線、套管等有無異常及短路放電現象，變壓器油油色、油溫、安全氣道等有無異常現象。對變壓器差動保護回路進行檢查，檢查繼電保護二次側回路有無開路、誤接線等異常情況。測量變壓器絕緣電阻，檢查有無內部絕緣故障。檢查直流系統有無接地故障。若經過上述檢查，發現變壓器有內部故障，不得將變壓器再次投運，需進行檢修，將故障排除后方可投運。七、變壓器的吊芯檢查芯檢查是油浸自冷式變壓器維護中的主要工作之一，吊芯也是大修的第一步。變壓器的許多缺陷和隱患都可通過吊芯檢查作出處理。它也是技術性較強，工作量較大的一項工作，一般在確定有必要對變壓器的某些故障或缺陷作出處理時安排實施。其基本順序及要求如下。（1）按照電氣安全操作規程，做好各項安全技術措施與組織措施，將檢修工具、設備運入檢修現場。（2）架設并檢查、核對起重設備，包括導鏈、繩索、掛鉤、吊架或橫梁導軌，確保其承重能力和工作可靠性良好。（3）拆除一次、二次側母線及控制信號線。（4）放油。將變壓器油箱的油面放至略低于箱沿即可。將放出的變壓器油放在干凈的容器內，以備對其進行凈化處理。（5）拆除變壓器油箱蓋上的油枕、安全氣道、氣體繼電器、測溫裝置，并擺放在干燥、干凈的地點，用潔凈的材料對其進行封堵，防止潮氣和灰塵進入。（6）卸下油箱周圍的螺栓。（7）將繩索或掛鉤掛于油箱蓋吊環上，并保證穩妥可靠，即可對器身進行起吊（即吊芯）。（8）應避免在陰雨天進行吊芯，以防止繞組受潮。八、變壓器器身的檢修每次吊芯后，都必須對變壓器器身進行嚴格地例行檢修，若檢查出器身的繞組、鐵心等部件存在缺陷，應及時進行處理。（1）逐個檢查所有螺栓、螺母，如有松動，加以緊固。（2）做穿心螺栓、鐵軛夾件、綁扎鋼帶、鐵心、繞組壓環等的絕緣電阻試驗，應合格，并檢查鐵心接地銅片是否良好。在確認絕緣良好之前，不應進行耐壓試驗。（3）檢查鐵心可見部分的硅鋼片顏色有無變異，以判斷鐵心有無過熱現象。完好的硅鋼片應顏色均勻。（4）檢查繞組是否有變形，木或膠木螺栓是否完好，木夾件是否完好，有無松動脫落現象，并逐一加以整理和緊固。（5）調整每相繞組的壓鐵螺栓，使其緊固，但不可過緊，以免使繞組變形。（6）檢查繞組絕緣和引線是否有老化現象。（7）若繞組和鐵心表面有油垢，應進行清理。清洗繞組上的油垢時，應特別注意不可損傷繞組絕緣。（8）檢查繞組縱向和橫向油道是否暢通，若有堵塞現象，應排除。任務6互感器任務目標◆

了解電流互感器、電壓互感器的基本結構。◆

掌握電流互感器、電壓互感器的基本參數及運行規范。任務引入對于高電壓、大電流的回路，直接測量其電流或電壓非常困難，而且操作起來也十分危險。但是，利用變壓器能改變電壓和電流的原理，就可以把高電壓變成低電壓，把大電流變成小電流。這種由于測量和控制的需要用于改變電壓、電流的設備就是特殊變壓器——互感器。本任務主要了解電流互感器、電壓互感器的結構和應用。如圖所示為互感器接線。互感器接線a）電壓互感器b）電流互感器1—鐵心2—一次繞組3—二次繞組一、電流互感器1.電流互感器的作用及結構電流互感器的文字符號為TA，其實質是一種特殊的變壓器，主要作用就是將一次回路中的大電流按比例變換成二次側的小電流（5A或1A），以提供測量表計、繼電保護、自動裝置和控制信號等所需的電流。如圖所示為幾種常用的電流互感器外形。相關知識幾種常用的電流互感器外形a）LFZ2-10型b）LFZBJ-12Q型c）LQJ-10Q型d）LMZ1-0.5型電流互感器的基本結構與普通雙繞組變壓器相似，也是由鐵心和繞組兩個主要部分組成的。它的主要特點是一次繞組的匝數很少，一般只有一匝到幾匝；而二次繞組匝數卻很多，常用較細的導線繞制。2.電流互感器的類型電流互感器的種類很多，按安裝地點可分為戶內式和戶外式，20kV及以下多制成戶內式，35kV及以上大多制成戶外式；按安裝方式可分為穿墻式、支持式和裝入式；按絕緣方式可分為干式、澆注式和油浸式等。電流互感器的型號含義如下。3.電流互感器的工作原理如圖所示，電流互感器