[发电厂变电站电气设备][第七章 互感器]第一节 概述
发电厂变电站电气设备
发电厂变电站电气设备引言发电厂变电站是一个重要的能源基础设施，主要用于将发电厂产生的电能变换为适合输送和分配的电能。
电气设备是发电厂变电站的核心组成部分，负责将电能进行各种电压等级的变换和保护。
本文将介绍发电厂变电站常见的电气设备及其功能。
主要电气设备发电变压器发电变压器是发电厂变电站中最重要的电气设备之一。
其主要功能是将发电机产生的低电压变换为高电压，以便输送到远距离的用户。
发电变压器一般由高压侧和低压侧组成，通过电磁感应的原理进行电能的变换。
高压断路器高压断路器是发电厂变电站中用于保护电力设备免受过电压和短路故障的电气设备。
当电力设备发生短路故障或过电压时，高压断路器会迅速切断电路，以防止更严重的设备损坏或事故发生。
低压断路器低压断路器是发电厂变电站中的另一种重要电气设备，用于保护低压电路和用户设备。
低压断路器一般是通过过载保护和短路保护来保护电力设备免受电流过载和短路故障的损害。
继电器继电器是发电厂变电站中一个重要的电气控制设备，用于控制和保护电力系统的运行。
继电器可以根据电力系统的工作状态，通过电磁吸合或释放的方式来控制电路的开关状态。
常见的继电器包括过流继电器、欠电压继电器和过温继电器等。
变压器保护装置变压器保护装置是用于对发电变压器进行保护的电气设备。
它可以监测变压器的电流、温度和油位等参数，并在发现异常情况时及时切断电路，以保护变压器免受损坏。
其他电气设备除了上述几种主要的电气设备外，发电厂变电站还包括其他一些辅助设备和辅助电气设备，如电流互感器、电压互感器、避雷器、接地装置等。
这些设备在保证电力系统的安全运行和电能的高效利用方面起到重要作用。
总结发电厂变电站电气设备是保证电力系统供电可靠性和安全性的关键设备。
发电变压器、高压断路器、低压断路器、继电器和变压器保护装置是发电厂变电站中常见的主要电气设备。
此外，还有一些辅助设备和辅助电气设备用于支持电力系统的正常运行和保护。
了解这些电气设备的功能和作用，有助于我们更好地理解和维护发电厂变电站。
变电站电气设备(课件)
定制化
随着用户需求的多样化，电气 设备将向定制化方向发展，满
足不同用户的个性化需求。
THANKS
03 变电站电气设备安装与调试
安装流程与注意事项
准备阶段
检查设备、确定安装位置、准备 工具和材料。
安装阶段
按照设计图纸和规范进行安装， 确保设备稳固、安全。
安装流程与注意事项
• 验收阶段：检查设备运行情况，确保符合要求。
安装流程与注意事项
注意事项 确保设备接地良好，防止触电事故。
注意设备与设计图纸的一致性，避免安装错误。 注意设备之间的安全距离，防止短路和电弧产生。源自备维护与保养0102
03
04
定期检查变压器油位、油温、 声响等是否正常。
对断路器进行分合闸操作，检 查其动作是否灵活。
对隔离开关进行定期除锈、涂 防锈漆，保持其良好的机械性
能。
对互感器进行定期的电流和电 压测量，确保其准确度。
02 主要电气设备介绍
变压器
变压器是变电站中的核心设备之一， 用于实现电压的升高或降低，以满足 电力系统输配电的需求。
云计算技术
利用云计算技术对电气设 备产生的海量数据进行存 储和分析，为设备的优化 运行提供数据支持。
未来发展方向与趋势
绿色环保
电气设备的发展将更加注重环 保和节能，采用更加高效、低
能耗的设备和技术。
智能化
随着人工智能技术的发展，电 气设备的智能化水平将不断提 高，实现更加智能化的运行和 管理。
集成化
变电站电气设备(课件)
目录
Contents
• 变电站电气设备概述 • 主要电气设备介绍 • 变电站电气设备安装与调试 • 电气设备故障诊断与处理 • 电气设备发展趋势与展望
发电厂电气设备互感器
第二节 电流互感器
（4）按一次侧绕组的匝数可分为单匝式和多匝式。单匝式 电流互感器当被测电流很小时，一次磁通势较小，故 测量的准确度很低。通常当一次侧被测电流超过600～ 1000A时，才使用单匝式电流互感器。 下面简单介绍几种电流互感器的结构。 图4-4所示为瓷绝缘母线式LMC-10/3000型电流互 感器外形。其用瓷套管作为主绝缘，本身不带一次绕 组导体，而由安装现场的母线穿过互感器的瓷套管， 作为一次绕组。瓷套管穿过绕有二次侧绕组的铁芯， 铁芯装在封闭外壳中。这种电流互感器体积大、重量 大、耗费材料多。
第三节 电压互感器
电压互感器一、二次绕组 的额定电压之比称为电压互 感器的额定变压比，用K表示
Ku
U N 1 N1 KN U N 2 N2
式中 U N 1—— 一次侧绕组额定电压，等于电网额定电 压； U N 2 —— 二次侧绕组额定电压，已统一为100 （或 100 / 3）V； N1、N2 —— 一、二次绕组匝数；、 K —— 匝数比。 由上可以看出，电压互感器的额定变压比K已标准 化。
第三节 电压互感器
二、电压互感器的接线方式及特点 电压互感器有单相和三相两种。单相的可制成任何电压等 级，而三相的一般只制成20kV及以下的电压等级。 在三相电力系统中，通常需要测量的电压有线电压、相对 地电压和发生单相接地故障时的零序电压。为了测量这些电压 ，图4-7示出了几种常见的电压互感器接线。 图4-7 （a）所示为一台单相电压互感器的接线，可测量 某一相间电压（35kV及以下的中性点非直接接地电网）或相对 地电压（ 110kV及以上中性点直接接地电网）。 图4-7（b）所示为两台单相电压互感器接成V，v形连接， 广泛用于20kV及以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中 测量线电压，不能测相电压。
发电厂电气主系统设备介绍
电气主系统的设备配置
发电机：将机 械能转换为电 能的核心设备
变压器：升高 或降低电压， 实现电能传输
和分配
开关柜：控制 和保护电气系
统中的设备
要点。
互感器：阐述 互感器的作用、 运行条件及维
护要求。
电抗器：说明 电抗器的功能、 运行注意事项 及维护措施。
电气主系统的安全措施
继电保护：对电 气设备和线路进 行保护，防止故 障扩大
自动重合闸：在 断路器跳闸后自 动重新合闸，提 高供电可靠性
备用电源自动投 入：在主电源故 障时自动切换到 备用电源，保障 连续供电
单击添加标题 发电机组 开关设备
发电厂电气主系 统概述 变压器
其他设备
发电厂电气主系统的构成
发电机：将机械能转换为电能的 核心设备
开关柜：控制和保护电气回路， 确保安全运行
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
变压器：升高或降低电压，实现 电能传输和分配
电缆：传输电能，连接各设备， 保障电力输送
电气主系统在发电厂中的作用
变压器的类型和特点
变压器的类型： 油浸式变压器、 干式变压器、组 合式变压器等
变压器的主要特 点：电压转换、 电流转换、阻抗 变换等
变压器的应用场 景：电力系统、 工业自动化、轨 道交通等
变压器的性能指 标：额定容量、 额定电压、额定 电流等
变压器的运行和维护
变压器的维护要求：定期检 查、清扫、紧固、测量和试 验等
负荷开关
定义：用于接通或断开电路中的负荷电流，具有过载保护功能的开关设备。
发电厂电气部分第四版课后习题答案第1章---第7章
发电厂电气部分第四版课后习题答案第1章---第7章第一章能源和发电1-1 人类所认识的能量形式有哪些？并说明其特点。
答：第一、机械能。
它包括固体一流体的动能，势能，弹性能及表面张力能等。
其中动能和势能是大类最早认识的能量，称为宏观机械能。
第二、热能。
它是有构成物体的微观原子及分子振动与运行的动能，其宏观表现为温度的高低，反映了物体原子及分子运行的强度。
第三、化学能。
它是物质结构能的一种，即原子核外进行化学瓜是放出的能量，利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢，而这两种元素是煤、石油、天然气等燃料中最主要的可燃元素。
第四、辐射能。
它是物质以电磁波形式发射的能量。
如地球表面所接受的太阳能就是辐射能的一种。
第五、核能。
这是蕴藏在原子核内的粒子间相互作用面释放的能。
释放巨大核能的核反应有两种，邓核裂变应和核聚变反应。
第六、电能。
它是与电子流动和积累有关的一种能量，通常是电池中的化学能而来的。
或是通过发电机将机械能转换得到的；反之，电能也可以通过电灯转换为光能，通过电动机转换为机械能，从而显示出电做功的本领。
1-2 能源分类方法有哪些？电能的特点及其在国民经济中的地位和作用？答：一、按获得方法分为一次能源和二次能源；二、按被利用程度分为常规能源和新能源；三、按能否再生分为可再生能源和非再生能源；四、按能源本身的性质分为含能体能源和过程性能源。
电能的特点：便于大规模生产和远距离输送；方便转换易于控制；损耗小；效率高；无气体和噪声污染。
随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面，也越来越广泛的渗透到人类生活的每个层面。
电气化在某种程度上成为现代化的同义词。
电气化程度也成为衡量社会文明发展水平的重要标志。
1-3 火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？答：按燃料分：燃煤发电厂；燃油发电厂；燃气发电厂；余热发电厂。
按蒸气压力和温度分：中低压发电厂；高压发电厂；超高压发电厂；亚临界压力发电厂；超临界压力发电厂。
发电厂电气部分-第七章1
3、安全净距的作用：在A1和A2的距离下，无论 是正常最高工作电压或者出现内外过电压，都 不会使空气间隙击穿。 4、屋内、屋外配电装置中各有关部分之间的最 小安全净距见表7—1和表7—2。
图7－1 屋内配电装置最小安全净距校验图（a）
带电部分至接 地间最小净距 不同相的带电导体间的最 小净距
3、屋外配电装置的特点
(1)无需配电装置室，节省建筑材料和降低土建费用，建设 周期较短；
(2)相邻设备之间距离大，减少故障蔓延的危险性，且便于 带电作业； (3)巡视设备清楚，便于扩建； (4)易受外界气候条件的影响，设备运行条件差，须加强绝 缘； (5)气候变化给设备维修和操作带来困难； (6)占地面积大。
屋内装配式配电装置
1、定义：在屋内配电装置中将一个电路（单元） 内的电器与相邻电路的电器，用防火隔墙隔开 形成一个间隔。同一个电路的电器和导体应布 置在一个间隔内，并在现场组装。 2、应用：6～10kV出线带电抗器的配电装置，布 置方式采用三层布置、两层布置以及两层装配 与成套式混合布置。 3、缺点：土建结构复杂，留孔及埋件很多，建 筑安装的施工工作量大，工期长，运行巡视费 时，操作不便，不利于事故处理等。
4、配电装置型式的选择
（1）35kV及以下配电装置宜采用屋内布置； （2）Ⅱ级及以上污秽地区或市区的110kV配电装置宜采用
屋内型，当技术经济合理时，220kV配电装置也可采用屋 内型； （3）大城市中心地区或其他环境特别恶劣地区，110kV和 220kV配电装置可采用全封闭或混合式SF6组合电器； （4）地震基本烈度8度及以上地区或土地贫瘠地区， 110kV和220kV配电装置可采用屋外中型布置；330kV及以 上超高压配电装置一般采用屋外中型、半高型或高型布 置。
[发电厂变电站电气设备][第七章 互感器]第一节 概述
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第一节 概述 四、电容式电压互感器的工作原理
《发电厂变电站电气设备》 第七章 互感器
电压误差为： 三、电磁式电压互感器的工作原理
三、电磁式电压互感器的工作原理
相位差：指互感器二次侧电压相量与一次电压相量的相角之差，以分为单位，并规定二次侧相量超前于一次侧相量时角误差为正，反 之为负。 四、电容式电压互感器的工作原理 互感器的作用体现在以下几个方面： 电流互感器的电流误差和相位差
二、电磁式电流互感器相的工位作原差理 ：指互感器二次侧电压相量与一次电压相量的
电压互感器的电压误差和相位差 相位差：为旋转的二次侧电流相量与一次电流相量的相角之差，以分为单位，并规定二次侧相量超前于一次侧相量时角误差为正，反
之为负。 电流互感器的额定电流比Ki： （3）二次回路不受一次回路的限制，接线灵活方便。 （3）二次回路不受一次回路的限制，接线灵活方便。 四、电容式电压互感器的工作原理 电压互感器的电压误差和相位差
相位差：为旋转的二次侧电流相量与一次电流相量的相角之差，以分为单位，并规定二次侧相量超前于一次侧相量时角误差为正，反
相角之差，以分为单位，并规定二次侧相量超前于一 之为负。
相位差：为旋转的二次侧电流相量与一次电流相量的相角之差，以分为单位，并规定二次侧相量超前于一次侧相量时角误差为正，反
之（为4）负使。一次设备和二次次设备侧实电相气隔量离。时角误差为正，反之为负。
《发电厂变电站电气设备》
第七章 互感器
第一节 概述
第一节 概述 教学内容
《发电厂变电站电气设备》 第七章 互感器
本节教学内容
一、互感器的种类和作用 二、电磁式电流互感器的工作原理 三、电磁式电压互感器的工作原理 四、电容式电压互感器的工作原理
发电厂电气部分（七）
第七章配电装置§7-1 概述引言配电装置的定义：¾根据电气主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。
配电装置的作用：¾在正常运行情况下，用来接受和分配电能；¾在系统发生故障时，迅速切断故障部分，维持系统正常运行。
一、对配电装置的基本要求1.保证运行可靠2.便于操作、巡视和检修3.保证工作人员的安全4.力求提高经济性5.具有扩建的可能二、配电装置的最小安全净距最小安全净距是指在这一距离下，无论在正常最高工作电压或出现内、外过电压时，都不致使空气间隙被击穿。
最小安全净距分为A、B、C、D、E 值。
其中A值是最基本的，而B、C、D、E是在A值的基础上在考虑运行维护、设备移动、检修工具活动范围、施工误差等具体情况而确定的。
二、配电装置的最小安全净距1) A值：A值分为两项，A1和A2。
A1——带电部分至接地部分之间的最小电气净距；A2——不同相的带电导体之间的最小电气净距。
二、配电装置的最小安全净距2) B 值：B 值分为三项，B 1 、B 2和B 3。
B 1——带电部分至栅状遮栏之间的距离，即B 2——带电部分至网状遮栏之间的距离，即B 3——带电部分至板状遮栏之间的距离，即B 1=A 1+750 (mm)B 2=A 1+70+30 (mm)B 3=A 1+30 (mm)手臂长度手指长度水平施工误差二、配电装置的最小安全净距3) C 值：C 值为无遮栏裸导体至地面的垂直距离。
C=A 1+2300+200 (mm)保证人举手后，手与带电裸导体间的距离不小于A 1值，即C=A 1+2300 (mm)对屋内配电装置，可不考虑施工误差，即运行人员举手后的总高度垂直施工误差二、配电装置的最小安全净距4) D 值：D 值为不同时停电检修的平行无遮栏裸导体之间的水平距离。
D=A 1+1800+200 (mm)D=A 1+1800 (mm)对屋内配电装置，检修人员和工具的允许活动范围考虑屋外条件差而取的裕度二、配电装置的最小安全净距5) E 值：E 值为屋内配电装置通向屋外的出线套管中心线至屋外通道路面的距离。
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I 磁势平衡方程为： N1 + I 2 N 2 = I 0 N1 磁势平衡方程为：
1
忽略很小的励磁安匝 I
•
1
N1 = − I 2 N 2
•
只考虑电流数值得 I 1N N 1 = I 2 N N 2 电流互感器的额定电流比Ki： 电流互感器的额定电流比Ki： Ki
K i = I1N / I 2 N ≈ N 2 / N1 ≈ I1 / I 2
2 1
& & I U1 = −E1 + &1Z1 电动势平衡方程：& & 电动势平衡方程：U 2 = E 2 − & 2 Z2 I
忽略绕组漏阻抗压降
& & U1 ≈ −E1 & & U2 ≈ E2 N 2
第一节 概述 三、电磁式电压互感器的工作原理
《发电厂变电站电气设备》 第七章 互感器
1. 分压原理
在被测电网的相和地之间接有主电容C1和分压电容 在被测电网的相和地之间接有主电容C1和分压电容 C1 C2，Z2为继电器 仪表等电压线圈阻抗。 为继电器、 C2，Z2为继电器、仪表等电压线圈阻抗。电容式电压互 感器实质上是一个电容串接的分压器， 感器实质上是一个电容串接的分压器，被测电网的电压 在电容C1 C2上按反比分压 C1、 上按反比分压。 在电容C1、C2上按反比分压。
第一节 概述 三、电磁式电压互感器的工作原理
《发电厂变电站电气设备》 第七章 互感器
电磁式电压互感器一次绕组与一次被测电力网 并联， 并联，二次绕组与二次测量仪表和继电器的电压 线圈并联。 线圈并联。 电磁式电压互感器二次电压U 电磁式电压互感器二次电压U 近似与一次电压 成正比，测出二次电压，便可确定一次电压。 U 成正比，测出二次电压，便可确定一次电压。
第一节 概述 二、电磁式电流互感器的工作原理
《发电厂变电站电气设备》 第七章 互感器
电流互感器的一次绕组串联于被测量电路内， 电流互感器的一次绕组串联于被测量电路内， 二次绕组与二次回路串联。 二次绕组与二次回路串联。 当一次侧流过电流I 在铁芯中产生交变磁通， 当一次侧流过电流I1时，在铁芯中产生交变磁通， 此磁通穿过二次绕组，产生电动势，在二次回路中 此磁通穿过二次绕组，产生电动势， 产生电流I 产生电流I 。 • • •
《发电厂变电站电气设备》 第七章 互感器
电压互感器的电压误差和相位差
电压误差为： 电压误差为：
相位差： 相位差：指互感器二次侧电压相量与一次电压相量的 相角之差，以分为单位， 相角之差，以分为单位，并规定二次侧相量超前于一 次侧相量时角误差为正，反之为负。 次侧相量时角误差为正，反之为负。
第一节 概述 四、电容式电压互感器的工作原理
互感器是电力系统中一次系统和二次系统之间的联络 元件，用以变换电压或电流，分别为测量仪表、 元件，用以变换电压或电流，分别为测量仪表、保护 装置和控制装置提供电压或电流信号，反映电气设备 装置和控制装置提供电压或电流信号， 的正常运行和故障情况，分为电压互感器（ ） 的正常运行和故障情况，分为电压互感器（TV）和电 流互感器（ ） 流互感器（TA） 。 互感器的作用体现在以下几个方面： 互感器的作用体现在以下几个方面： （1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标 ） 准值。电压互感器的额定二次电压为100V或100／V， 准值。电压互感器的额定二次电压为 或 ／ ， 电流互感器的额定二次电流为5A 、1A或0.5A。二次 电流互感器的额定二次电流为 或 。 设备的绝缘水平可按低压设计， 设备的绝缘水平可按低压设计，使测量仪表和继电保 护装置标准化、小型化，结构轻巧、价格便宜。 护装置标准化、小型化，结构轻巧、价格便宜。
第一节 概述 二、电磁式电流互感器的工作原理
《发电厂变电站电气设备》 第七章 互感器
电流互感器的电流误差和相位差
电流误差： 电流误差： 测出值大于实际值时，互感器幅值误差为正， 测出值大于实际值时，互感器幅值误差为正， 反之为负。 反之为负。 相位差： 相位差：为旋转的 二次侧电流相量与 一次电流相量的相 角之差， 角之差，以分为单 位，并规定二次侧 相量超前于一次侧 相量时角误差为正 反之为负。 ，反之为负。
& & = C1U 1 = kU & U 2 = U c2 1 C1 + C2
分压比
k= C1 C1 + C2
2. 原理结构
主要由电容分压 补偿电抗器、 器、补偿电抗器、中 间变压器、 间变压器、阻尼器及 载波装置、 载波装置、防护间隙 等组成。 等组成。
第一节 概述 思考练习
《发电厂变电站电气设备》 第七章 互感器
第一节 概述 一、互感器的种类和作用
《发电厂变电站电气设备》 第七章 互感器
（2）所有二次设备可用低电压、小电流的控制电缆来 ）所有二次设备可用低电压、 连接，使配电屏内布线简单、安装方便； 连接，使配电屏内布线简单、安装方便；便于集中管 可以实现远距离控制和测量。 理，可以实现远距离控制和测量。 （3）二次回路不受一次回路的限制，接线灵活方便。 ）二次回路不受一次回路的限制，接线灵活方便。 对二次设备进行维护、调换以及调整试验时， 对二次设备进行维护、调换以及调整试验时，不需中 断一次系统的运行。 断一次系统的运行。 （4）使一次设备和二次设备实电气隔离。使二次设备 ）使一次设备和二次设备实电气隔离。 和工作人员与高电压部分隔离，保证了设备和人身安 和工作人员与高电压部分隔离， 二次设备出现故障也不会影响到一次侧， 全。二次设备出现故障也不会影响到一次侧，提高了 一次系统和二次系统的安全性和可靠性。 一次系统和二次系统的安全性和可靠性。 （5）取得零序电流、电压分量供反应接地故障的继电 ）取得零序电流、 保护装置使用。 保护装置使用。
思考练习
什么叫互感器，其作用是什么？ 什么叫互感器，其作用是什么？
第一节 概述
《发电厂变电站电气设备》 第七章 互感器
《发电厂变电站电气设备》
第七章 互感器
第一节 概述
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《发电厂变电站电气设备》 第七章 互感器
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一、互感器的种类和作用 二、电磁式电流互感器的工作原理 三、电磁式电压互感器的工作原理 四、电容式电压互感器的工作原理
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第一节 概述 一、互感器的种类和作用
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