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1断路器和隔离开关的作用

隔离开关的用途

（1）隔离电压

（2）倒闸操作（3）分、合小电流

断路器的作用

（1）开断正常

（2）开断异常（3）对线路进行保护，当它们故障时自动切断线路

2隔离开关可用来接通或断开哪些电气设备？

●分、合避雷器、电压互感器和空载母线；

●分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；

●分、合电容电流不超过5A的空载线路；

●无接地故障时分、合变压器中性点的接地线。

3断路器触头间并联电阻对其灭弧性能有怎样的影响？

在断路器触头间通过辅助出头接入一定数值的并联电阻，使主触头间产生的电弧电流被分流或限制，使之容易熄灭。

而且使恢复电压的数值及上升速度都降低。

同时使可能的振荡过程变为非周期振荡，从而抑制过电压的产生。

4互感器的作用，误差及误差与二次负载阻抗的关系

❑作用

❑将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压（100V）和小电流（5A或1A），从而使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。

❑将二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，保护了人员和二次设备的安全。

电流互感器误差的定义

（1）电流误差fi：

为二次电流的测量值乘以额定电流比所得的值与实际一次电流之差，占后者的百分数。

因为所以

2）相位误差δi：

二次流出电流与一次同名端流入电流的相角差。

二次流出电流超前一次同名端流入电流为正。

b、二次负载阻抗及功率因数对误差的影响

二次负载阻抗Z2l与误差成正比，因此二次侧接入的仪表或继电器及连接导线的总阻抗不能大于额定二次阻抗，以保证其准确级。

当Z2l的功率因数角Ф增大时，电流误差fi增大，相角差δi减小。

电磁式电压互感器与电磁式电流互感器的比较

（1）电流互感器一次绕组与一次电路串联；电压互感器一次绕组与一次电路并联。

（2）电流互感器一次绕组少，二次绕组多；电压互感器一次绕组多二次绕组少。

（3）电流互感器二次绕组负载阻抗小，近似于短路；电压互感器二次阻抗大，近似于开路。

（4）运行中的电流互感器应避免开路，二次不装熔断器或开关；运行中的电压互感器二次侧应避免短路，二次侧必须装熔断器或自动空气开关。

（5）电流互感器二次额定电流为5或1A；电压互感器二次额定电压为100V。

电磁式电压互感器的误差的定义

1）电压误差fu：

二次电压乘以额定电压比与实际一次电压之差占一次电压的百分比。

（2）相位误差δu：

二次侧电压与一次侧同名端电压的相位差，规定U2超前U1时，δu为正。

5小电流接地系统绝缘监察为何不能用三相三柱式电压互感器

原因是系统接地故障时会产生零序电压，由于三相三柱式电压互感器无零序磁通通路，所以零序电抗很小，在三相三柱式电压互感器一次绕组中会形成很大的零序电流而是互感器烧毁。

三相五柱式电压互感器提供两个附加铁芯柱做为零序磁通的通路，解决了这个问题。

为了避免三相三柱式电压互感器用做测量相电压使用而被烧毁引发系统故障，三相三柱式电压互感器一次中性点无引出线。

三相三柱星形接线

注意：

一次中性点无引出线

三相五柱星形接线（带开口三角形辅助绕组）

6电气主接线的基本形式。

四种接线方式的比较

电气主接线的定义

电气主接线：

由电气一次设备通过连接导线，按其功能和要求组成的生产、汇集和分配电能的电路。

又称为电气一次接线或电气主系统。

电气主接线图：

用规定的电气设备图形和文字符号，表示电气设备的连接关系的单线（相）接线图。

对电气主接线的基本要求

①根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性

②保证运行的灵活性、方便性

③在满足上述前提下，保证经济性

④应具有扩建的可能性

主接线的基本形式

按有无汇流母线分为两大类：

（1）有汇流母线的基本接线形式；

（2）无汇流母线的基本接线形式。

一）单母线1.单母线2.单母线分段3.单母线（分段）带旁路

（二）双母线1.双母线2.双母线分段3.双母线（分段）带旁路4.3/2断路器接线

（一）单母线接线

QF3

WL1

QS4

QS3

QF1

QS1

QF2

QS2

WL2

WL3

QS5

▪倒闸操作主要涉及到拉合QF和QS；拉合QF的操作熔断器和合闸熔断器；投切继电保护装置或自动装置或改变其整定值；拆装临时接地线；改变中性点接地方式等。

倒闸操作的要求：

❑满足“五防”

▪防止带负荷拉合隔离

开关

▪防止带地线合隔离开关

▪防止带电挂接地线（合地刀）

▪防止误拉合断路器

▪防止误入带电间隔

单母线接线优点：

▪接线简单、清晰，所用电气设备少，操作方便，投资小，便于扩建

▪QS隔离开关不作为操作电器，仅用作隔离电压，不宜发生误操作。

缺点：

可靠性、灵活性较差：

①母线和母线侧隔离开关检修（清扫）时，在检修期间所有回路必须停电。

②母线、母线侧隔离开关和QF母线侧绝缘损坏时，所有电源回路断路器，均会因继电保护动作而跳闸，使所有出线在修复期间内停电。

③某一电源或出线断路器检修时，该回路必须停电。

单母线分段接线

QF3

WL1

QS4

QS3

QF1

QS1

QF2

QS2

WL3

WL4

WL2

QFd

单母线分段接线的优缺点：

优点：

具有单母线接线简单、经济、方便、易于扩建的特点。

可靠性比纯粹单母线有所提高。

①母线或母线隔离开关检修时，仅检修段停电，非检修段可继续工作。

②母线或母线隔离开关发生故障时，仅故障段停电，非故障段可继续工作。

③对重要用户，可以从不同分段引出双回线，保证了可靠地向其供电。

缺点：

每个母线段都相当于一个单母线，所以仍不能满足重要场合对可靠性的要求

①当回路数较多时，母线故障或检修仍造成较大范围的停电。

②当任一母线段检修时，另一母线段发生故障时，将使全部回路停电。

任一回路断路器检修时，该回路仍必须停止工作

二）双母线接线

WL1

WL2

Ⅱ

Ⅰ

QS3

QS4

QS1

QS2

QFm

QS5

QS6

QF1

QS7

双母线接线的优点：

1）、运行方式灵活：

单母线运行方式、双母线并列运行方式、双母线解裂运行方式。

2）、供电可靠性高：

表现在以下几点：

（1）、可以轮流检修母线，不需要停电；

（2）、一组母线故障时，相关回路经短时停电后能迅速恢复供电；

（3）、检修任一回路的隔离开关时，仅隔离开关所属的回路和与此隔离开关相连的母线退出运行，其他回路可倒换到另一母线继续运行。

3）、扩建方便：

扩建时不需停电，也不影响原有负荷的分配。

双母线接线的缺点：

▪增加了母线长度，每回路多了一组母线QS，从而配电装置架构增加，占地面积增大，投资增多同时，在由于母线故障或检修而进行倒闸操作时，QS作为倒换操作电器，极为容易导致误操作。

当母线故障时，将造成故障母线上的回路在倒母线期间停电。

检修任一回路QF时，该回路必须停电。

即使可以用母联来代替，也需短时停电，而且这样检修期间为单母线分段运行，可靠性有所降低。

双母线分段

Ⅲ

Ⅰ

Ⅱ

▪双母线分段既具有单母线分段的特点，又具有双母线的特点。

▪任一分段母线检修或故障时，可将该分段上所有回路转移至备用母线，则备用母线与完好分段通过母联并列运行。

▪进出线回路较多时，还可三段母线同时运行（并列或解列）进一步提高供电可靠性。

单母线（分段）带旁路接线

电源1

QF1

电源2

QS2

QS1

QS3

QS4

QFp

WBp

QSp

双母线带旁路

电源1

电源2

Ⅰ

Ⅱ

WBp

QFp

QFm

3/2断路器

7厂用电，厂用电率

在发电厂，为了维持持续的电力生产，有大量电动机拖动的机械设备，为发电厂的主要设备（锅炉、汽轮机或水轮机、发电机）和辅助设备提供运行保障。

这些机械设备再加上全厂的运行、操作、试验、修配、照明等用电设备，统称为厂用电负荷或自用电负荷。

这些负荷消耗的电能为厂用电或自用电。

向这些负荷供电的设备和接线构成了自用电或厂用电接线或系统。

QFd

WL2

WL4

WL3

QS2

QF2

QS1

QF1

QS3

QS4

WL1

QF3

厂用负荷的分类

①Ⅰ类厂用负荷：

短时停电会造成主辅设备损坏、危及人身安全、主机停用及处理下降的负荷。

Ⅰ类厂用负荷通常设有两套设备互为备用，分别接到两个独立电源的母线上，设有电源自动投入装置（自动切换）。

Ⅰ类厂用电动机必须保证自启动。

火电厂：

给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机等。

水电厂：

调速器、压油泵、润滑油泵等

②Ⅱ类厂用负荷：

允许短时停电（几秒至几分钟）,不致造成生产紊乱，但较长时间停电可能损坏设备或影响机组正常运转的厂用负荷。

Ⅱ类厂用负荷一般由两个电源供电，并采用手动切换。

火电厂的工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤设备、化学水处理设备等；水电厂的绝大部分厂用电动机负荷。

③Ⅲ类厂用负荷：

较长时间停电，不会直接影响生产、仅造成生产不方便的负荷。

Ⅲ类厂用负荷通常由一个电源供电，大型电厂也采用两路电源供电。

实验室、中央修配厂、油处理室等负荷。

④保安负荷：

指在停机过程中以及停机后一段时间内仍应保证供电，否则将引起主要设备损坏、重要自动装置失灵或推迟恢复供电，甚至危及人身安全的负荷。

2.根据厂用机械服务的对象不同，又可分为：

①机组负荷:

为特定的发电机组服务的厂用负荷，对其停电只影响一台机组的正常运行。

②全厂性公用负荷：

为全厂所用机组，或一组机组服务的厂用负荷，对其停电将影响多台机组的正常运行。

厂用电率

v在一定时间内，厂用电耗电量占全部发电量的百分数，称为“厂用电率”。

kP=（SC/SN）×100%

kP=（SC·cosΦav/PN）×100%

对厂用电接线的要求

①供电可靠、运行灵活。

既有工作电源又有备用（启动）电源，并能自动、快速地切换；无论是故障、检修、还是机组启停都能灵活地调整运行方式，保证不间断地供电。

②各机组的厂用电系统应相互独立。

减少相互影响，快速恢复供电。

③公用负荷分散接入不同机组的厂用母线或设置专门的公用负荷母线。

避免存在导致多台单元机组停电的故障点。

更不应有造成全厂停电的可能性。

④供电电源应与电力系统有紧密的了解，能方便地从电力系统中取得备用电源。

⑤便于分期扩建和连续施工，尽量减少因过渡改变接线、更换设备，或中断厂用电的供电。

工作电源

是保证正常运行的基本电源。

有厂用高压工作电源、厂用低压工作电源

1）高压厂用工作电源（高厂变）的引接

⏹一般一台机组设置一台或二台厂用高压工作电源，引接方式有：

A．当有发电机电压母线时，高压厂用工作电源由各母线段引接，向接在该段母线上的机组厂用电负荷供电。

厂用

B．当采用发电机－变压器单元接线时，厂用高压工作电源一般由主变低压侧引接，向本机组厂用负荷供电。

厂用

常用高压工作电源的一些引接方式

低压厂用工作电源（低厂变）的引接

●低压厂用工作电源采用380/220电压。

●一般由高压厂用母线上通过低压厂用变压器取得。

●为了限制短路电流，单台厂用低压变压器容量最大不得超过750kVA。

●低压厂用工作变压器可有多台，也可为某些负荷专设供电变压器。

备用和启动电源

备用电源主要指由于事故而失去工作电源时，保证给厂用电供电的电源，故又称事故备用电源。

启动电源是指在厂用工作电源完全消失的情况下，为保证使机组快速启动，向必需的辅助设备供电的电源，其实质也是一个备用电源

一般，发电厂高压备用电源和启动电源合用一台变压器，简称为启\备变，或高备变。

除高压备用（启动）变压器外，还设低压备用变压器。

（1）高压备用启动电源（高备变）的引接

有发电机电压母线时，从不同母线段上由备用变压器或电抗器引接

无发电机电压母线时，由供电可靠并有两个以上电源的最低一级电压母线上引接。

由联络变压器低压绕组引接，但要保证足够的供电容量。

多用作第二个备用电源。

此时，备用变压器须采用有载调压方式

当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路

高压备用启动电源（高备变）的引接方式

2）低压厂用备用电源的引接

低压厂用备用电源从厂用高压母线引接。

一台机组往往有多台低压厂用备用电源。

备用电源与工作电源的关系见如下“备用方式”。

（3）备用的两种方式

备用方式有“明备用”或“暗备用”两种。

明备用

指专设一台平时不工作的厂用变压器作为备用电源，当任一台厂用工作变压器检修或故障以及机、炉起停运时，可将厂用备用变压器投入，以保持厂用电设备的正常工作

大型火电厂采用，工作变压器容量小（备用变压器容量与最大一台工作变压器容量相同），有利于经济运行，投资少。

但需装设备用电源自动投入装置。

厂用高压采用名备用方式

暗备用

不设专用的备用变压器，而是将每台工作变压器的容量加大。

正常运行时不满载，互为备用状态。

不需装设备用电源自动投入装置。

不设专用的备用变压器，而是将每台工作变压器的容量加大。

正常运行时不满载，互为备用状态。

不需装设备用电源自动投入装置。

火电厂用低压、水电厂、变电所采用，工作变压器容量比明备用时大。

明备用厂用变压器台数配置原则

厂用高压变压器

厂用低压变压器

一般电厂

6台以下设1台，6台及以上设2台

8台以下设1台，8台及以上设2台

机、炉、电单元控制电厂

5台以下设1台，5台及以上设2台

8台以下设1台，8台及以上设2台

≥200MW机组电厂

3台以下设1台，3台及以上设2台

每2台设1台

事故保安电源

供给事故保安负荷的电源

对200MW及以上大容量机组，当厂用电源完全消失时，为确保在事故状态下能安全停机，应设事故保安电源

事故保安电源必须是独立而又十分可靠的电源，采用380/220V电压，其类型有：

快速启动的柴油发电机组或外部引入的可靠电源，向交流保安负荷供电；

蓄电池组，向直流保安负荷供电

直流逆变器UPS，向交流不停电负荷（热工仪表和自动装置）供电。

8限流的目的、方法和措施

原因

在大容量发电厂和电力网中，短路电流可能达到很大的数值，以致在选择发电厂和变电所的电气设备及线路的电缆截面时，由于要满足短路电流热稳定和点动力稳定要求，使得必须选择重型的电气设备。

从而发电厂和变电所以及供电网的投资增大。

措施

（1）选择适当的主接线形式和运行方式。

（2）加装串联的限流电抗器

（3）使用低压分裂绕组变压器

9分裂电抗器的优缺点

分裂电抗器在结构上和普通的电抗器没有大的区别。

只是在电抗线圈的中间有一个抽头，用来连接电源，于是一个电抗器形成两个分支，此二分支可各接一个（如厂用母线），其额定电流相等。

正常运行时，由于两分支里电流方向相反，使两分支的电抗减小，因而电压损失减小。

当一分支出线发生短路时，该分支流过短路电流，另一分支的负荷电流相对于短路电流来说很小，可以忽略其作用，则流过短路电流的分支电抗增大，压降增大，使母线的残余电压较高

缺点

负荷变动大，引起较大的电压波动，一臂短路，由于互感的作用，会在另一臂产生感应过电压。

优点：

（1）正常运行时，分裂电抗器每个分段的电抗相当于普通电抗器电抗的1/4，使负荷电流造成的电压损失较普通电抗器为小。

（2）当分裂电抗器的分支端短路时，分裂电抗器每个分段电抗较正常运行值增大四倍，故限制短路的作用比正常运行值大，有限制短路电流的作用。

缺点：

当两个分支负荷不相等或者负荷变化过大时，将引起两分段电压偏差增大，使分段电压波动较大，造成用户电动机工作不稳定，甚至分段出现过电压

配电装置

10配电装置的安全净距ABCDE值的含义

安全净距是在此距离下，无论是出于最高工作电压之下或是出于内外过电压下，空气间隙均不致被击穿。

室内配电装置的安全净距离（mm）

A1 1.带电部分至接地部分之间

2.网状和板状遮栏向上延伸线距地2.3m处与遮栏上方带电部分之间

A2 1.不同相的带电部分之间

2.断路器和隔离开关的断口两侧带电部分之间

B1 1.栅状遮栏至带电部分之间

2.交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间

B2 网状遮栏至带电部分之间

C 无遮栏裸导体至地（楼）面之间

D 平行的不同时停电检修的无遮栏裸导体之间

E 通向室外的出线套管至室外通道的路面

室外配电装置的安全净距离（mm）

A1 1.带电部分至接地部分之间

2.网状遮栏向上延伸距地面2.5m处遮栏上方带电部分之间

1.不同相的带电部分之间

2.断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间

1.设备运输时，其外廓至无遮栏带电部分之间

2.交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间

3.栅状遮栏至绝缘体和带电部分之间 4.带电作业时的带电部分至接地部分之间

B2 网状遮栏至带电部分之间

C 1.无遮栏裸导体至地面之间 2.无遮栏裸导体至建筑物、构筑物顶部之间

D 1.平行的不同时停电检修的无遮栏带

电部分之间

2.带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间

11发电机引出线及厂用分支分相封闭母线有哪些优点

采用封闭母线的发电机引出线装置与中小型发电机采用敞露母线的引出线装置相比，具有下述优点

（1）供电可靠，因为封闭母线有效地防止了绝缘受灰尘、潮气等污秽和外物造成的短路故障

（2）运行安全，由于母线及其配套设备均封闭在金属外壳中，且外壳接地，使工作人员不会触及带电导体

（3）由于金属外壳的屏蔽作用，母线点动力大大减少，而且基本消除了母线周围钢构件的发热

（4）运行维护工作量小

封闭母线的作用

（1）减少接地故障，避免相间短路

（2）减少母线周围钢构件发热

（3）减少相间点动力

（4）母线封闭后通常采用微正压充气方式运行，可以防止绝缘子结露，提高了运行可靠性，并且为母线导体采用强迫通风冷却创造了条件

（5）运行可靠性高

分类

分相封闭母线按外壳电气连接方式的不同，可分为：

分段绝缘式、全连式和带限流电抗器的全连式共三种。

其中第三种在我国尚未采用。

分相封闭母线在大型发电厂中的使用范围为：

从发电机出线端子开始，到主变压器低压侧引出端子的主回路母线，自主回路母线引出至厂用高压变压器和电压互感器、避雷器等设备柜的各分支线。

12变压器、空载短路、负荷曲线计算年损耗

13厂用电动机自启动、校验计算、串联自启动

电动机的自启动及校验

什么叫电动机的自启动？

•若电动机失去电压以后，在很短时间（一般在0.5－1.5s）内，厂用电压又恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机将会经历由惰行恢复到稳定状态运行的过程，这一过程称为电动机的自启动。

•厂用电系统中运行的电动机，当断开电源或厂用电压降低时，电动机转速就会下降，甚至会停止运行，这一过程称为惰行。

•电动机自启动，对发电厂的安全稳定运行有重要的作用，重要机械的电动机在失压后，开关仍保持在接通状态，待电压恢复后通过自启动再次投入运行

为什么要进行电动机的自启动的校验？

自启动成功的条件是：

Me>Mm

如果参加自启动的电动机的数量多、容量大时，因启动电流过大，可能会使厂用母线及厂用电系统电压下降，电磁转矩不足，造成电动机自启动时间加长，或不能自启动。

将危及厂用电系统的稳定运行和电动机的安全与寿命，因此必须进行电动机自启动校验。

若校验不能进行自启动时，应采取相应的措施。

v电动机的自启动可分为三类

（1）失压自启动

（2）空载自启动

3）带负荷自启动

异步电动机的电磁转矩Me与电压U的平方成正比，即

通常，异步电动机在额定电压下运行时，其最大转矩Memax约为额定转矩MeN的2倍，即

为了系统能稳定运行，规定电动机正常启动时，厂用母线电压的最低允许值为额定电压的80％；电动机端电压最低值为70％。

名称

类型

自启动电压为额定电压的百分值（%）

高压

厂用母线

高温高压电厂

65-70①

中压电厂

60-65①

低压

厂用母线

由低压母线单独供电

电动机自启动

由低压母线与高压母线

串接供电电动机自启动

电动机自启动校验

1）单台（或成组）电动机自启动电压校验

自启动电动机允许容量校验

结论：

v当电动机额定启动电流倍数大（Kav）、变压器短路电压大（x*t），机端残压要求高（U*1）时，允许参加自启动的功率就小。

v发电机母线电压高（U*0）、厂用变压器容量大（St）、

电动机效率和功率因数高（η、cosφ）时，允许参加自启动的功率就大。

高、低压厂用变压器串联自启动母线电压校验

如图，S0是母线上的负荷，S1是高压母线启动容量，S2是低压母线启动容量。

分别校验厂用高、低压母线电压。

取K0=1

X*t1

X*1

I*t1

U*0

X*0

X*t2

X*2

U*1

U*2

I*0

I*2

I*1

14硬导线选择

.选择导体的材料、类型和敷设方式

1）导体的材料

常用的导体材料有铜、铝（铝合金）和钢。

铜

▪电阻率低，机械强度大，抗腐蚀性强；

▪工业上有很多重要用途，储量不多，价值较贵；

▪只用在持续工作电流大，且出线位置特别狭窄或对

铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的户外配电装置中。

铝（或铝合金）：

▪电阻率为铜的1.7～2倍，密度只有铜的30％；

▪储量丰富，价值低；

▪一般情况下都用铝作为导线的材料。

▪铝的缺点：

铝的机械强度差，为铜的一半；容易被氧化，形成一层氧化铝薄膜，电阻大，不易清除；铝铜连接时，由于电化学作用使铝严重腐蚀，接触电阻增高，产生发热，腐蚀更剧烈，导致损坏

钢

▪电阻率为铜的6～8倍，机械强度大，价值低廉；

▪用于交流时，有很大的磁滞损耗和涡流损耗；

▪只适用于高压、小热量，工作电流不大于300～400

安的低压电路和直流电路中。

（2）导体的截面形状

矩形

槽形

管形

（3）导体的布置方式

三相水平布置

导体竖放散热较好，载流量大，

机械强度低

三相水平布置

导体横放

三相垂直布置散热较差，载流量小，机械强度高

导体竖放

兼顾前两者优点，但配电装置高度有所增加

校验热稳定

v按正常情况所选择的导线截面，必须校验它们在短路时的热稳定。

当导体在短路时所达到的最高温度θh没有超过所规定的导体短时发热允许温度，则称该导体在短路时是热稳定的

计算导体在短路时所达到的

最高温度θh的公式是

如将θh作为已知条件代入，可求出满足热稳定的最小截面：

为满足热稳定，导体最小允许截面积为

Kf－集肤效应系数（查产品参数）

Qk－短路电流热效应（计算）（A2s）

Aw－对应导体正常工作时温度θw的A值（查曲线）

Ah－对应导体短时最高允许温度θal的A值（查曲线

称为热稳定系数。

当材料确定后，C只与导体的正常工作温度有关。

例如：

如对铜导体，

已知θal=300℃→Ah=4.15×1016[J/Ω·m4]

假设θw=70℃→A

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