发电厂及变电站电气设备 4电气设备与载流导体.pptVIP

主 编：李家坤 朱华杰 主 审：陈光会 目 录 【知识目标】 1．掌握高、低压熔断器的作用与工作原理、理解其技术特性和参数；了解型号及各类型熔断器结构原理； 2．掌握高压断路器的作用、分类；理解对高压断路器的基本要求与参数；了解型号含义及各种高压断路器的结构原理； 3．掌握隔离开关、高压负荷开关、及低压开关的作用、分类；了解型号含义，理解各器件的结构原理与差别； 4．掌握电流、电压互感器的作用、工作原理及应用的注意事项，理解其分类、型号含义及常用接线方式，了解掌握其误差特性、准确度等级； 5．掌握母线、电缆、绝缘子和限流电抗器的作用，了解其分类及型号含义等，理解其结构特点。 【能力目标】 1．能够实现多级熔断器的正确配合与选择； 2．能够根据高压开关电器的特点合理选择并应用； 3．能够读懂常见低压开关电器设计控制电路； 4．能够对互感器进行正确的接线与运行； 5．能够对限流电抗器进行基本参数计算。 熔断器的用途 熔断器俗称保险，是一种开断电器，也是最早使用、结构最为简单的保护电器，主要用于线路、电力变压器、电压互感器、电容器组和电动机等设备的短路及过载保护。当被保护元件由于过载或短路引起电流超过某一数值、熔断器能在规定的时间内迅速动作，切断电源从而达到保护设备、保证电路正常部分免遭短路破坏的目的。 熔断器具有结构简单、体积小、质量轻、价格低廉、维护方便、使用灵活等特点，因而广泛应用于60kV及以下电压等级的小功率辐射形电网和小容量变电站等电路的保护。由于熔断器不能开断与关合正常负荷电流，因此需要与负荷开关、重合器等其他开关电器配合使用，为了使用更安全、方便，常将熔断器和刀开关电器封装在一个壳体内，再通过优化结构，减小零部件，可以衍生出刀熔开关等新型设备，从而进一步减小体积及降低成本。 熔断器的工作原理 熔断器工作时需与被保护元件串联在电路中，其内部金属熔体是一个易于熔断的导体，也是电路中最薄弱的导电环节。在正常工作状态下，通过熔体的电流较小，熔体的温度虽然上升，但不致达到熔点，熔体不会熔化，电路能可靠接通。一旦电路发生过负荷或短路故障时，电流显著增大，并使熔体迅速升温超过熔点，在被保护设备的温度未达到破坏其绝缘之前熔化，将电路切断，从而使线路中的电气设备得到了保护。 熔断器的工作过程大致可分为以下四个阶段： （1）熔断器的熔体因过载或短路而加热到熔化温度。 （2）熔体的熔化和气化。 （3）触点之间的间隙击穿和产生电弧。 （4）电弧熄灭、电路被断开。 显然，熔断器的动作时间为上述四个过程所经过时间的总和。熔断器的开断能力决定于熄灭电弧能力的大小。熔体熔化时间的长短，取决于通过电流的大小和熔体熔点的高低。当电路中通过很大的短路电流时，熔体将爆炸性地熔化并气化，迅速熔断；当通过不是很大的过电流时，熔体的温度上升得较慢，熔体熔化的时间也就较长。熔体材料的熔点高，则熔体熔化慢、熔断时间长；反之，熔断时间短。 熔断器的保护特性 如前所述，熔体的熔断时间与熔体的材料和流过电流的大小有关，由于熔断时间与电流的平方成反比，故具有反时限的特点。如图4.1所示，该曲线反映了熔断时间与电流大小的关系，称为熔断器的安秒特性，也称为熔断器的保护特性。熔断器的保护特性与熔断器的结构型式有关，各类熔断器的保护特性曲线均不相同。 由图4.1所示曲线可见，当熔断电流为I∞时，熔体的熔断时间在理论上是无限大的，即熔体不会熔断。I∞称为最小熔化电流或称临界电流。 熔体的额定电流Ie应小于I∞，I∞与Ie的比值通常为1.5~2，称作熔化系数。该系数反映熔断器在过载时的不同保护特性。 例如：要使熔断器能保护小过载电流，熔化系数就应低些；为了避免电动机起动时的短时过电流使熔体熔化，熔化系数就应高些。 熔断器的保护特性曲线是选择熔断器的重要依据。例如，电网中有几级熔断器串联，若某元件发生短路或过载时，保护该元件的熔断器熔断，即为选择性熔断；如果保护该元件的熔断器不熔断，而上一级熔断器熔断，即为非选择性熔断。当发生非选择性熔断时，将扩大停电范围，造成不应有的损失。 熔断器的保护特性曲线还与一些其他因素有关，如熔体的氧化，熔体两端的接触连接状况，散热条件，制造偏差（熔体的材料成分和尺寸偏差）等。这些因素造成保护特性的不稳定，即对一定的短路电流，可能造成熔体的过早或过迟熔断，从而使熔断器保护的选择性动作发生困难。 熔断器的结构 熔断器主要由金属熔断体、载熔件和底座组成。另外，有的熔断器还具有熔管、充填物、熔断指示器等结构部件。 （1）熔断体：是熔断器的主要部分，包括熔体。熔体是熔断器的核心部件，它是一个最薄弱的导电环节，正常情况下用于导通电路，故障情况下熔体熔化并切断电路以保护设备或线路。 熔体按使用材料的不同可分为高熔点熔体和低熔点熔体。铅、锌、