高压隔离开关的用途、结构和操作

在电力网中,配电设备装置是非常重要组成部分。配电设备装置的任务是接受和分配电能。为执行这一任务,全国统一设计出成套的一系列高压开关柜,如受电柜、馈电柜、联络柜、互感器柜、计量柜等。用户可根据一次配电系统方案选用上述标准柜进行组合。

10KV高压开关柜主要有固定式(GG-1A型)和手车式(GFC型)两种。

本章将主要介绍高压控制电器和高压保护电器。

高压隔离开关的用途

室外型的高压隔离开关,包括单极隔离开关及三极隔离开关,常用作供电线路与用户分开的第一断路隔离开关,室内型的高压隔离开关往往与高压断路器串联连接,配套使用,用以保证停电的可靠性。

此外,在高压成套配电设备装置中,隔离开关往往用作电压互感器、避雷器、配电所用变压器及计量柜的高压控制电器。

高压隔离开关的结构

常用的高压隔离开关有GN19-10、GN19-10C两种型号。相对应,类似的老产品有GN6-10、GN8-10两种型号,以GN6-10T型号为例,如下图所示,主要由下述部分。

(1)导电部分:由一条弯曲直角的铜板构成静触头,其有孔的一端可通过螺钉和母线连接,叫连接板,另一端较短,合闸时它与动力片(动触头)相接触。

两条铜板组成接触条(又称动触头),可绕轴转动一定的角度,合闸时它吸合静触头。

两条铜板之间有夹紧弹簧用以调节动、静触头间的接触压力,同时两条铜板流过相同方向的电流时,它们之间产生相互吸引的点动力,这就增大了接触压力,提高了运行可靠性。在接触条两端安装有镀锌钢片(叫做磁锁),它保证在流过短路故障电流时,磁锁磁化后产生相互吸引力,加强触头的接触压力,提高隔离开关的动、热稳定性。

(2)绝缘部分:动、静触头分别固定在支持瓷瓶或套管瓷瓶上。为了能够使动触头与金属接地的传动部分绝缘,采用瓷质绝缘的传动绝缘。

(3)传动部分:主轴、拐臂、拉杆绝缘子等。

(4)底座部分:由钢架构成。支持瓷瓶或套管瓷瓶以及传动主轴都固定在底座上。底座应接地。

总之,隔离开关结构简单,无灭弧装置,处于断开位置时有明显的断开点,其分、合状态很直观。

高压隔离开关的技术性能

隔离开关没有灭弧装置,不可以带负荷进行操作。

对于10KV的隔离开关,在正常情况下,它允许的操作范围是:

(1)分、合母线的充电电流。

(2)分、合电压互感器和避雷器。

(3)分、合一定容量的变压器或一定长度的架空电缆线路的空载电流看。

高压隔离开关的操作与运行

隔离开关都配有手力操动机构,一般采用CS6-1型。操作时要先拔出定位销,分、合闸动作要果断迅速,终了时注意不可用力过猛,操作完毕一定要用定位销销住,并目测其动触头位置是否符合要求。

用绝缘杆操作单极隔离开关时,合闸应先合两边相,后合中相;分闸时,顺序与此相反。

必须强调,不管是合闸还是分闸的操作,都应在不带负荷或负荷在隔离开关允许的操作范围之内时才进行。为此,操作隔离开关之前,必须先检查与之串联的断路器,应确定处于断开位置。如隔离开关带的负荷是规定容量范围内的变压器,则必须先停掉变压器的全部低压负荷,令其空载后再拉开该隔离开关,送电时,先检查变压器低压侧主开关确在断开位置,才能合隔离开关。

如果发生了带负荷分或合隔离开关的误操作,则应冷静的避免可能发生的另一种反方向的误操作。即当发现带负荷误合闸后,不得再立即拉开;当发现带负荷分闸时,若已拉开,不得再合(弱刚拉开一点,发觉有火花产生时,可立即合上)。

对运行中的隔离开关应进行巡视,在有人值班的配电所中应没班一次,在无人值班的配电所中应每周至少一次。

日常巡视的主要内容是:观察有关的电流表,其运行电流应在正常范围内,根据隔离开关的结构,检查其导电部分接触应良好,无过热变色,绝缘部分应完好,以及无放电痕迹;传动部分无异常(无扭曲变形、销轴脱落等)。

电能表的接线方法

单相电表

一般家用的电表是单相电表,单相电表有四个接线端子一次为1、2、3、4。

接线方法为:1 、 3端子接进线的火线和零线,2 、4 端子接出线的火线和零线,叫做两进两出的接法。

电能表的工作原理

当把电能表接入被测电路时,电流线圈和电压线圈中就有交变电流流过,这两个交变电流分别在它们的铁芯中产生交变的磁通;交变磁通穿过铝盘,在铝盘中感应出涡流;涡流又在磁场中受到力的作用,从而使铝盘得到转矩(主动力矩)而转动。负载消耗的功率越大,通过电流线圈的电流越大,铝盘中感应出的涡流也越大,使铝盘转动的力矩就越大。

即转矩的大小跟负载消耗的功率成正比。功率越大,转矩也越大,铝盘转动也就越快。铝盘转动时,又受到永久磁铁产生的制动力矩的作用,制动力矩与主动力矩方向相反;制动力矩的大小与铝盘的转速成正比,铝盘转动得越快,制动力矩也越大。

当主动力矩与制动力矩达到暂时平衡时,铝盘将匀速转动。负载所消耗的电能与铝盘的转数成正比。铝盘转动时,带动计数器,把所消耗的电能指示出来。这就是电能表工作的简单过程。

三相四线制直接接入电表的接法

三相火线进线分别接到1、 4、 7端子,三相火线出线分别接在3、 6、 9端子,零线10进10出。

三相互感器接法


变压器的检修与验收

变压器的检修周期

变压器的检修一般分为大修、小修,其检修周期规定如下:

1、变压器的小修

(1)线路配电变压器至少每两年小修两次;

(2)室内变压器至少每年小修一次。

2、变压器的大修

对于10KV及以下的电力变压器,加入不经常过负荷运行,可每10年左右大修一次。

变压器的检修项目

变压器的小修项目:

(1)检查引线、接头接触有无问题;

(2)测量变压器二次绕组的绝缘电阻值;

(3)清扫变压器的外壳以及瓷套管;

(4)消除巡视中发现的缺陷;

(5)补充变压器绝缘油;

(6)清除变压器油枕集污器中水和污垢;

(7)检查变压器各部位油截门是否堵塞;

(8)检查气体继电器引线是否绝缘,受腐蚀者应更换;

(9)检查呼吸器和出气瓣,清除脏物;

(10)采用熔断器保护的变压器,检查熔丝或溶体是否完好,二次侧熔丝的额定电流是否负荷要求;

(11)柱上配电变压器应检查水泥杆是否牢固,木质电杆有无腐朽。

变压器大修后的验收检查

变压器大修后,应检查实际检修质量是否合格,检修项目是否齐全。同时,还应验收试验资料以及油管技术资料是否齐全。

1、变压器大修后应具备的资料

(1)变压器出厂试验报告;

(2)交接试验和测量记录;

(3)变压器吊心检查报告;

(4)干燥变压器的全部记录;

(5)油、水冷却装置的管路连接图;

(6)变压器内部接线图、表计及信号系统的接线图;

(7)变压器继电保护装置的接线图和整个设备的构造图等。

2、变压器大修后应达到的质量标准

(1)油循环通路无油垢、不堵塞;

(2)铁芯夹紧螺栓绝缘良好;

(3)线圈、铁芯无油垢,铁芯的接地良好;

(4)线圈绝缘良好,各固定部分无损坏、松动;

(5)高低压线圈无移动、变位;

(6)各部位连接良好,螺栓拧紧,部位固定;

(7)紧固楔垫排列整齐,没有发生变形;

(8)温度计(扇形温度计)的接线良好,用500V兆欧表测量绝缘电阻,绝缘电阻应大于1MΩ;

(9)调压装置内清洁,接点接触良好,弹力标准;

(10)调压装置的转动轴灵活,封油口完好紧闭,转动接点的转动正确、牢固。

(11)瓷套管表面清洁,无污垢;

(12)套管螺栓、垫片、法兰、填料等完好、紧密、无渗漏油现象;

(13)邮箱、油枕和散热器内清洁、无锈蚀、渣滓;

(14)本体各部的法兰、接点和孔盖等须紧固,各油门开关灵活,各部位无渗漏油现象;

(15)防爆管隔膜密封完整,并有用玻璃刀刻划的“十”字痕迹;

(16)油面指示计和油标管清洁透明,指示准确;

(17)各种附件齐全,无缺损。

变压器的并列运行

电力变压器要考虑运行的经济性,特别是多台变压器的变电站。考虑到运行的合理性,往往将多台变压器并列运行(包括两台变压器的并列运行)或解列运行。

变压器并列运行的条件

(1)变压器容量比不超过3:1;

(2)变压器的电压比相等,其变比最大允许相差+-0.5%;

(3)变压器短路电压(又称阻抗电压)百分比相等,允许相差不超过+-10%;

(4)变压器接线组号相同。

变压器并列运行条件的含义

(1)变压器接线组号:是表示三相变压器一、二次绕组接线方式的代号。

在变压器并列运行的条件中,最重要的是变压器接线组别相同,如果接线组号不同的变压器并列后,即使电压的有效值相等,同样在两台变压器同相的二次侧,可能会出现很大的电压差(电位差),由于变压器二次阻抗很小,将会产生很大的环流而烧毁变压器,因此,接线组号不同的变压器是不允许并列运行。

(2)变压器的变比差值百分比:是指并列运行的变压器实际运行变比的差值与变比误差小的一台变压器的变比之比的百分数,依照规定不应超过+-0.5%。如果两台变压器并列运行,变比差值超过规定范围时,两台变压器的一次电压相等的条件下,两台变压器的二次电压不等,同相之间有较大的电位差,并列时将会产生较大环流,会造成较大的功率损耗,甚至会烧毁变压器。

(3)变压器的短路电压百分比是变压器重要的技术参数,是通过变压器短路试验得出的,就是说,把变压器接于试验电源上,变压器的一次侧通过调压器逐渐升高电压,当调整到变压器一次侧电流等于额定电流时,测量一次侧实际加入的电压值为短路电压,将短路电压与变压器额定电压之比再乘以百分之百,即为短路电压的百分比。因为是在额定电流的条件下测得的数据,所以短路电压被额定电流来除就得短路阻抗,因此又称为百分比阻抗。

变压器的阻抗电压与变压器的额定电压和额定容量有关,所以不同容量的变压器短路阻抗也各不相同,一般来说,变压器并列运行时,负载分配与短路电压的数值大小成反比,即短路电压大的变压器分配的负载电流小,而短路电压小的变压器分配的负载大,如果并列运行的变压器短路电压百分比之差超过规定时,造成负荷的分配不合理,容量大的变压器带不满负载,而容量小的变压器过负载运行,这样运行很不经济,达不到变压器并列运行的目的。

(4)变压器其容量比不超过3:1,这也是从变压器经济运行的方面考虑的,因为容量比超过3:1,阻抗电压也相差较大,同样也满足不了第三个条件,并列运行还是不合理的。

变压器并列运行应注意事项

(1)新投入运行和检修后的变压器在并列运行之前,要进行核相,并在变压器空载状态时试并列后,方可正式并列运行带负荷。

(2)变压器的并列运行,必须考虑并列运行的合理性,不经济的变压器不允许并列运行,同时,还应注意,不应频繁操作。

(3)进行变压器的并列或解列操作时,不允许使用隔离开关和跌开式熔断器。并列和解列运行要保证正确的操作,不允许通过变压器倒送电。

(4)需要并列运行的变压器,在并列运行前应根据实际情况,核算变压器负荷电流的分配,在并列后立即检查两台变压器的运行电流分配是否合理。在需要解列变压器或停用一台变压器时,应根据实际负荷情况,预计是否有可能造成一台变压器的过负荷;而且也应检查实际负荷电流。在有可能造成变压器过负荷的情况下,变压器不能进行解列操作。

电压、电流组合式互感器的接线

电压、电流组合式互感器,是由单相电压互感器和单相电流互感器组合成三相,组合在同一邮箱体内,(图3-20(a)),目前,国产10KV标准组合式互感器型号为JLSJW-10型,具体接线方式如图3-20(b)所示。

这种组合式互感器具有结构简单、使用方便、体积较小的优点,通常在户外小型变电站及高压配电线路上做电能计量及继电保护用。

电流互感器的接线

1、一只电流互感器接线

如图3-19(a)所示的接线是用来测量单相负荷电流或三相系统中负荷中某一相电流。

2、三只电流互感器组成星形连接

如图3-19(b)所示的接线可以用来测量负荷平衡或不平衡的三相电力供电系统中的三相电流。这种三相星形连接方式组成的继电保护电路,可以对三相、两相短路及单相接地短路故障保护具有相同的灵敏度,因此可靠性稳定。

3、两只电流互感器组成不完全星形接线方式

如图3-19(c)所示的接线在6KV~10KV中性点不接地系统中广泛应用,从图中可以看出,通过公共导线上仪表中的电流等于U、W相电流的相量和,即等于V相的电流,可表示为

不完全星形接线方式构成的继电保护电路,可以对各种相间短路故障进行保护,但灵敏度一般相同,与三相星形接线比较,灵敏度较差。由于不完全星形接线方式比三相星形接线方式少了1/3的设备,因此,节省了投资费用。

4、两只电流互感器组成两相电流差接线

如图3-19(d)所示的接线方式通常适用于继电保护线路中。例如,线路或电动机的短路保护及并联电容器的横联差动保护等,它能用作各种相间短路,但灵敏度各不相同。这种接线方式在正常工作时,通过仪表或继电器的电流是W相电流和U相电流的相量差,其数值为电流互感器二次电流的根号3倍,即


电压互感器接线

1、一只单向电压互感器的接线

如图3-15所示,这种接线在三相线路上,只能测量其中两相之间的线电压,用来连接电压表、频率表及电压继电器等。为安全起见,二次绕组有一端(通常取X端)接地。

2、两只单向电压互感器V/V形接线

V/V行接线称为不完全三角形接线(图3-16),这种接线主要用于中性点不接地系统或经消弧电抗器接地的系统,可以用来测量三个线电压,用于连接线电压表、三相电度表、电度表和电压继电器的。它的优点是接线简单、由于一次绕组没有接地点,减少系统中的对地励磁电流,避免产生过电压。但是由于这种接线只能得到线电压或相电压,因此,使用存在局限性,它不能测量相对低电压,不能起绝缘作用以及接地保护用。

为安全起见,V/V形接线通常将二次绕组V相接地。

3、三只相电压互感器Y/Y形接线

如图3-17所示的接线方式可以满足仪表和继电保护装置取用相电压和线电压的要求。在一次绕组中点接地情况下,也可装配绝缘电压表。

4、三相五柱式电压互感器或三只单相三绕组电压互感器Y/Y/L形接线

如图3-18所示的接线方式,在10KV中性点不接地的供电系统中应用广泛,它既能测量线电压、相电压并能组成绝缘装置和供单相接地保护用。两套二次绕组中。Yo形接线的二次绕组称作基本二次绕组,用来接仪表、继电器及绝缘电压表;开口三角形(△)接线的二次绕组称做辅助二次绕组,用来连接监察绝缘用的电压继电器。系统正常工作时,开口三角形两侧的电压接近于零,当系统发生一相接地时,开口三角形两端出现零序电压,使电压继电器得电吸合,发出接地预告信号。

仪用互感器介绍

仪用互感器的分类

仪用互感器是一种特殊的变压器,在电力供电系统中是供测量和继电保护用的重要电气设备,根据不同用途可分为电压互感器和电流互感器两大类。

仪用互感器的用途

在电力供电系统高压配电设备中,仪用互感器有以下几个方面的用途:

(1)为配合测量和继电保护的需要,电压和电流统一的标准值,使测量仪表和继电器标准化,如电流互感器二次绕组的额定电流都为5A,电压互感器二次绕组的额定电压都为100V。

(2)电压互感器把高电压变成低电压,电流互感器把大电流变成小电流。

电压互感器的构造及工作原理

电压互感器按其工作原理可以分为电容分压原理(220KV以上使用)和电磁感应原理两类。常用的电压互感器是利用电磁感应原理制造的,其基本构造与普通变压器相同,如图3-1所示,它主要由铁芯、一次绕组、二次绕组所组成,电压互感器一次绕组匝数较多,二次绕组匝数较少,使用时一次绕组与被测电流并联,二次绕组与测量仪表或继电器等电压线圈并联。由于测量仪表、继电器等电压线圈的阻抗很大,因此,电压互感器在正常运行中相当于一个空载运行的降压变压器,其二次电压基本上等于二次电动势值,且取决于恒定的一次电压值,所以电压互感器在准确度允许的范围内,能够精确的测量一次电压。

电流互感器的构造及工作原理

电流互感器也是按电磁感应原理工作的。它的结构与普通变压器相似,主要由铁芯、一次绕组、二次绕组等主要部分组成,如图3-2所示。所不同的是电流互感器的一次绕组匝数很少,使用时一次绕组与被测电路串联。而二次绕组匝数较多,与测量仪表或继电器等电流线圈串联。运行中电流互感器一次绕组内的电流取决于线路的负载电流,与二次绕组无关(与普通变压器正好相反)。由于由于接在电流互感器二次绕组内的测量仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小,所以电流互感器在正常运行时,接近于短路状态,相当于短路运行的变压器,这是电流互感器与变压器的不同之处。

基尔霍夫定律及其应用

1、基尔霍夫第一定律

图2-5是比较复杂的直流电路。为了说明基尔霍夫定律的应用方法,首先介绍一些常用术语:

(1)支路:电路中,每个独立分支,图2-5中所示,ACB、AB、ADB都是支路。

(2)节点:3个及以上支路的连接点,图2-5中所示的A、B都是节点。

(3)回路:电路中任一闭合路径,图2-5中所示的ABCA、ABDA、ACBDA都是回路。

(4)网孔:电路中没有被支路穿过的独立回路,图2-5中所示的ABCA、ADBA都是网孔。

基尔霍夫第一定律又称节点电流定律。基尔霍夫第一定律的内容是:电路中任意节点电流的代数和等于零。在实际应用中,常规定流入节点的电流为正,流出节点的电流为负。这样,流入节点电流之和等于流出节点电流之和。

基尔霍夫第一定律说明了电路中任何一处的电流都是连续的。

同理,基尔霍夫第一定律也适用于闭合面,规定任意闭合面的各支路电流的代数和等于零。

2、基尔霍夫第二定律

基尔霍夫第二定律又称汇率电压定律。基尔霍夫第二定律的内容是:对任意闭合回路,各电阻上电压的代数和等于电动势(电位升)的代数和,即:

根据这一定律列出的方程叫做回路电压方程。方程中各电压和电动势正、负号的确定方法是:

(1)选定各支路电流的参考方向。

(2)任意确定回路的绕行方向(顺时针或逆时针)。为避免计算中出现负号,通常选电动势大的方向为回路绕行方向。

(3)确定电压符号。与回路绕行方向一致的电压取正号,与绕行方向不一致的取负号。

(4)确定电动势的符号。电动势的实际方向与绕行方向一致的取正号,与绕行方向不一致的取负号。

3、支路电流法

支路电流法是以支路电流作为未知量,根据基尔霍夫定律进行求解的方法。在计算电路的各种方法中,支路电流法是最基本的方法。

应用支路电流法求解电路时,电路电动势与电阻值通常是已知的,所需求的是各支路电流和电压。其步骤是:

(1)假设各支路电流方向和回路绕行方向。对两个以上电动势回路,通常取电动势大的方向为回路正方向,电流方向也可依次选定。

(2)用基尔霍夫第一定律列出节点电流方程。一般有N个节点只列(N-1)个节点电流方程。

(3)用基尔霍夫第二定律列出回路电压方程。选择合适的回路,常以网孔为宜,当有M条支路时,应列出m-(n-1)个回路电压方程。

(4)代入未知数并联立方程,求解各支路电流。

(5)确定各支路电流的实际方向。即计算结果为正时,实际方向与假定方向相同,计算结果为负值时,实际方向和假定方向相反。


电路的等效化简之星形-三角形变换法

星形-三角形变换法与三角形-星形变换法原则上是等效的。为了简化计算,可以把星形连接的电路变换成等效三角形,也可以把三角形连接的电路变换为等效星形。即电路等效化简后,对电路未进行变换的部分没有影响。也就是说,u,v,w三相之外的电路,各点之间的电压或支路中的电流都不受影响。

具体简述方法如下:

图2-1是星形连接,电阻分别为Ra,Rb,Rc。图2-2是三角形连接,电阻分别为Rab,Rbc,Rac。电路中经常出现这些连接,有时是连接组合。

在电力供电系统中,三相交流电力网的连接常以三角形或星形的形式出现的,不过在电力网中常把星形连接看做T形连接,把三角形连接看做π形连接。因此星形-三角形等效变换法也适用于交流电路。