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1、电气成套设备及元件知识汇总 开关柜是指按一定的线路方案将一次设备、二次设备组装而成的成 套配电装置，是用来对线路、设备实施控制、保护的，分固定式和手车 式，而按进出线电压等级又可以分高压开关柜( 固定式和手车式) 和低压 开关柜 ( 固定式和抽屉式) 。开关柜的结构大体类似，主要分为母线室、 断路器室、二次控制室( 仪表室 ) 、馈线室，各室之间一般有钢板隔离。 内部元器件包括：母线( 汇流排 ) 、断路器、常规继电器、综合继电保护 装置、计量仪表、隔离刀、指示灯、接地刀等。 从应用角度划分： (1)进线柜：又叫受电柜，是用来从电网上接受电能的设备( 从进线到母 线 ) ，一般安装有断路器、C
2、T、PT、隔离刀等元器件。 (2)出线柜：也叫馈电柜或配电柜，是用来分配电能的设备( 从母线到各 个出线 ) ，一般也安装有断路器、CT、PT、隔离刀等元器件。 (3)母线联络柜：也叫母线分断柜，是用来连接两段母线的设备( 从母线 到母线 ) ，在单母线分段、双母线系统中常常要用到母线联络，以满足 用户选择不同运行方式的要求或保证故障情况下有选择的切除负荷。 ( 4)PT 柜：电压互感器柜，一般是直接装设到母线上，以检测母线电压 和实现保护功能。内部主要安装电压互感器PT、隔离刀、 熔断器和避雷 器等。 (5) 隔离柜：是用来隔离两端母线用的或者是隔离受电 设备与供电设备用的，它可以给运行人员
3、提供一个可 见的端点，以方便维护和检修作业。由于隔离柜不具 有分断、接通负荷电流的能力，所以在与其配合的断 路器闭合的情况下，不能够推拉隔离柜的手车。在一 般的应用中，都需要设置断路器辅助接点与隔离手车 的联锁，防止运行人员的误操作。 (6) 电容器柜： 也叫补偿柜，是用来作改善电网的功率因 数用的，或者说作无功补偿，主要的器件就是并联在一 起的成组的电容器组、投切控制回路和熔断器等保护用 电器。一般与进线柜并列安装，可以一台或多台电容器 柜并列运行。电容器柜从电网上断开后，由于电容器组 需要一段时间来完成放电的过程，所以不能直接用手触 摸柜内的元器件，尤其是电容器组; 在断电后的一定时 间内
4、( 根据电容器组的容量大小而定，如： 1 分钟 ) ， 不允许重新合闸，以免产生过电压损坏电容器。作自动 控制功能时，也要注意合理分配各组电容器组的投切 次数，以免出现一组电容器损坏，而其他组却很少投 切的情况。 (7) 计量柜：主要用来作计量电能用的( 千瓦时 ) ，又有 高压、低压之分，一般安装有隔离开关、熔断器、CT、 PT、有功电度表 ( 传统仪表或数字电表) 、无功电度表、 继电器、以及一些其他的辅助二次设备( 如负荷监控仪 等) 。 (8)GIS 柜：又叫封闭式组合电器柜，它是将断路器、 隔离开关、接地开关、CT、PT、避雷器、母线等封闭 组合在金属壳体内，然后以绝缘性能和灭弧性能
5、良好 的气体 ( 一般用六氟化硫SF6)作为相间和对地的绝缘 措施，适用于高电压等级和高容量等级的电网中，用 作受配电及控制。 (9) 断路器：正常工作情况下，断路器处于合闸状态( 特 殊应用除外) ，接通电路。当进行自动控制或保护控制 操作时，断路器可以在综保装置控制下进行电路的分 断或接通操作。断路器不仅可以通断正常的负荷电流， 而且能够承受一定时间的短路电流( 数倍甚至几十倍的 正常工作电流) ，并可以分断短路电流，切除故障线路 和设备。所以说，断路器的主要功能就是分断和接通 电路 ( 包括分断和接通正常电流、分断短路电流) 。 由于在分断和接通电路的过程中，断路器的动触头与 静触头之间
6、不可避免的要产生电弧。为了保护触头， 减少触头材料的损耗和可靠分断电路，必须采取措施 来尽快熄灭电弧，其中一种就是采用不同的灭弧介质 填充到断路器的动、静触头间。按灭弧介质的不同断 路器可以分为：油断路器( 多油、少油 ) 、六氟化硫 (SF6) 断路器、真空断路器、空气断路器等。我们在工程中 经常接触到的高低压开关柜里的主要一次设备就是断 路器。 由于断路器的动、静触头一般都是被包在充满灭弧介 质的容器中，所以断路器的分、合状态不可以直接判 断，一般是通过断路器的辅助器件( 如分合位指针等) 来判别。 (10)隔离刀：隔离刀( 或称隔离开关) 由于有明显的断 口可以识别接通或分断，主要是用来
7、隔离高压电源的， 以保证线路和设备的安全检修，能分断的电流很小( 一 般只有几个安培) 。由于没有专门的灭弧装置，所以它 不能用来分断故障电流和正常工作电流，不允许带负 荷进行分断操作 (11)熔断器：熔断器是一种简单的电路保护电器，其 原理是当流经熔断器的电流达到或超过定值一定时间 后，本身的熔体熔化，切断电路。其动作原理简单， 安装方便，一般不单独使用，主要用来配合其他电器 使用。 主要动作特点： 一是电流要达到一定值，该值在熔断器出厂前已经做 好，无法更改; 二是电流达到一定值后要经过一定的时间，该时间也 是厂家做好的，无法更改，但是类型很多，包括延时 动作、快速动作、超快速动作等; 三
8、是动作后本体损坏，不能重复使用，必须更换; 熔断器是否熔断可以通过熔断指示器判别，也可通过 熔体外观上判别; 常用的保险丝、保险管都属于该类电 器范围。 (12)负荷开关：负荷开关具有简单的灭弧装置，灭弧 介质一般采用空气，可以接通和分断一定的电流和过 电流，但是不能分断短路电流，不能用来切断短路故 障。所以绝对不允许单纯用负荷开关来替代断路器; 如果要采用负荷开关，必须与前面提到的高压熔断器 配合使用 ( 实际上往往用熔断器和负荷开关串联使用， 用作简单的过负荷保护，以降低工程造价) 。 负荷开关与隔离刀类似，都有明显的断开间隙，可以 很容易的判别电路是处于接通还是断开状态 (13)变压器：
9、简单的说，变压器就是利用交变电磁场 来实现不同电压等级转换的设备( 实际上是电能的转 换) ，其变换前后的电压不发生频率上的变化。按照其 用途可以分很多种，如电力变压器、整流变压器、调 压器、隔离变压器，以及CT、PT等。我们在工程现场 经常遇到的是电力变压器。 与变压器相关的一些主要的技术参数包括： 1、额定容量：指额定工作条件下变压器的额定输出能 力( 等于 U I ，单位为kVA); 2、额定电压：空载、额定分接下，端电压的值( 即一 次、二次侧电压值); 3、空载损耗：空载条件下，变压器的损耗( 也叫铁耗); 4、空载电流：空载条件下，一次侧线圈流过的电流值; 5、短路损耗：一次侧通额
10、定电流，二次短路时所产生 的损耗 ( 主要是线圈电阻产生的); 6、分接 ( 抽头 ) 的概念： 为适合电网运行需要，一般的 变压器高压侧都有抽头，这些抽头的电压值都是用额 定电压的百分比表示的，即所谓的分接电压。例如，高 压 10kV 的变压器具有 5% 的抽头，就是说该变压器 可以运行在三个电压等级：10.5kV(+5%) 、 10kV( 额定 ) 、 9.5kV(-5%) 。一般来说， 有载调压变压器的抽头数( 分 接点 ) 较多，如7 分接点 ( 3 2.5%) 和 9 分接点 ( 4 2%)等。由于不能够完全保证分接开关的同步切换， 所以有载调压变压器一般不能够并联运行。 7、有功负
11、荷：电力系统中产生机器能或热能的负荷。 但是负载中纯阻性的负荷只消耗有功功率，如电热、 电炉、照明等电力负荷完全是有功负荷。而异步电动 机、同步电动机的负载中既消耗有功功率，同时又消 耗无功功率，其中作功产生机器能的部分属有功负荷。 有功负荷要由发电机有功功率来供应。 8、无功负荷： 在电力负载中不作功的部分。只在感性 负载中才消耗无功功率。如：变压器、电动机、空调、 冰箱等。所以在发电机输出有功功率的同时，还需要 提供无功功率。 无功功率不能满足电网时，系统的电压将会下降，为 了满足用户的需求，所以在变电所里要安装无功补偿 器，来保持无功功率的平衡，这样才能维持电压水平。 9、事故备用：电力
12、系统中备用容量的组成部分之一。 由于发电设备可能发生临时性或永久性的故障而影响 供电，所以系统必须设置一定数量的事故备用电源， 来确保电力设施的安全. 10、系统解列：为了防止系统失步和事故扩大，将完 整的电力系统分解为几个不再同步运行的独立系统的 一种措施。解列后某些局部系统可能会发生功率不足， 频率和电压的下降因此需要切除部分负荷，来防止整 个系统的稳定遭到破坏。 (15) PT(TV)/CT(AV) ： 互感器实际上就是一种特殊的变压器，主要用来从电 气上隔离一次回路与控制回路，从而扩大二次设备( 仪 表、综保等) 的使用范围。 采用 PT/CT 可以避免一次回路的高电压/ 大电流直接
13、进入到二次控制设备( 如：仪表、综保装置等) ，也可 以防止由于控制设备故障影响一次回路的运行。 1、电流互感器(CT、 AV)的特点是：一次侧绕组N1 粗 而少、二次侧绕组N2 细而多，二次侧的额定电流I2 一般为 5A( 根据 N1I1=N2I2 可以近似算出一次侧电流 I1 ， 或者根据一次侧电流I1 选择相应变比的电流互感 器) 。由于CT在工作时一次绕组和二次绕组都是分别 串联在一次回路与二次控制回路中的，根据变压器的 特性 U1I1=U2I2 可以得出，二次侧在工作时的工作电 压，该电压在开路时非常大，故 CT是绝对不允许开路 的。按照用途来划分，通常可以分为保护和测量用CT。 测
14、量 CT在一次回路出现短路故障时，容易饱和， 以限 制二次电流( 二次绕组侧电流I2) 过大，达到保护综保 装置的目的; 而保护CT在一次回路出现短路故障时， 不应出现保护现象，以保证综保装置可靠动作。 2. 变比：变压器高压侧绕组与低压侧绕组匝数之比称 为变比，近似可用高压侧与低压侧额定电压之比表示。 3、电压互感器(PT、 AV)的特点是：一次绕组匝数N1 多，二次绕组匝数N2 少，相当于一个降压变压器( 二 次侧额定电压一般为100V) 。由于 PT在工作时一次绕 组和二次绕组都是分别并联在一次回路和二次控制回 路电压线圈的，而由于电压线圈的阻抗很大，所以PT 二次侧的电流非常小，二次绕
15、组近似于空负荷状态; 但二次绕组本身的阻抗是很小的，所以如果二次绕组 短路，则将会导致非常大的二次侧电流(N1I1=N2I2) 。 故 PT的二次绕组绝对不能够短路。 (16) 手车 / 抽屉：手车和抽屉分别是高压开关柜和低压 开关柜的一部分，分别安装高压断路器和低压断路器 及其继电器等元器件。由此划分出手车式开关柜( 高压 ) 和抽屉式开关柜( 低压 ) ，他们与固定式开关柜的功能是 基本相同的，主要区别是方便了维护和检修( 手车和 抽屉都可以通过机械操作机构摇把来推进、拉出 ) 。手 车和抽屉一般都有工作( 正常运行时) 、 试验 ( 试投运和 现场试验时) 和退出 ( 维护、检修时) 三
16、种位置状态。 (17) 接地刀：接地刀( 也叫接地开关) 主要：一是用来 在线路和设备检修时，为确保人员安全进行接地用的; 二是可以用来人为地造成系统的接地短路，达到控制 保护的目的。 第一个作用很好理解，不做介绍。第二个作用是这样 的：接地刀通常是接在降压变压器的高压侧，当受电 端发生故障或者变压器内部故障时，接地刀开关应自 动闭合，造成接地短路故障，迫使送电端( 上端 ) 断路 器迅速动作，切断故障，所以说这是个人为的接地短 路故障，目的就是保证送电端的断路器能够快速动作。 (18) 主令电器：主令电器是一种机械操作的控制电器， 对各种电气系统发出控制指令，用于系统内各种信号的 转化和传输等，常用的转换开关、按钮、旋转开关、位 置开关以及信号灯等都属于主令电器的范围。 (19) .接触器：接触器是一种用于远距离频繁接通和开 断交直流主电路及大容量控制电路的电器，主要控制 对象是电动机、照明、电容器组等，分交流接触器和 直流接触器。与断路器相比，不同之处在于：动作频 率非常高 ( 因此要求其电气寿命和机械寿命足够
