高低压成套电气检验专业知识(4)

空气的间隙有效地形成一个明显的断开点，因此低压刀开关是隔离器。

其主要作用是隔离电源，普通刀开关由于没有灭弧装置，故不能带负荷操作，但装有灭弧罩的刀开关可开断小电流（功率因数不低于0.7），以控制小容量的用电设备或线路。

5. 负荷开关的特点

负荷开关是一种带有专用灭弧触头、灭弧装置和弹簧断路装置的分合开关。从结构上看，负荷开关与隔离开关相似（在断开状态时都有可见的断开点），但它可用来开闭电路，这一点又与断路器类似。然而，断路器可以控制任何电路，而负荷开关只能开闭负荷电流，或者开断过负荷电流，所以只用于切断和接通正常情况下电路，而不能用于断开短路故障电流。但是，要求它的结构能通过短路时间的故障电流而不致损坏。由于负荷开关的灭弧装置和触头是按照切断和接通负荷电流设计的，所以负荷开关在多数情况下，应与高压熔断器配合使用，由后者来担任切断短路故障电流的任务。负荷开关的开闭频度和操作寿命往往高于断路器。负荷开关的优点是价格较低，多用于10千伏以下的配电线路，其灭弧方式有空气、压缩空气、SF6和真空灭弧等几种。随着科学技术的不断发展，负荷开关的种类和质量都有所增加和提高。

6. 变压器相关知识

变压器几乎在所有的电子产品中都要用到，它原理简单但根据不同的使用场合（不同的用途）变压器的绕制工艺会有所不同的要求。变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的铁心形状一般有E型和C型铁心。

6.1变压器的基本原理

当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1相反，起了互相抵消的作用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。

6.2什么叫变压器的接线组别

简单的说，三相变压器的一次线圈和二次线圈间电压或电流的相位关系，就叫变压器的组别。因为相位关系就是角度关系，而变压器一、二次侧各量的相位差都是30°的倍数，于是就用同样有30°倍数关系的时钟指针关系，来形象地说明变压器的接线组别，叫做“时钟表示法”。

常见的接线组别：△/Y-11(DYn11),Y/Y0-12(YynO)。其中分子是高压绕组的连接图，分母是低压绕组的连接图，数字表示高低压绕组线电势的相位差，即变压器的接线组别。

用“时钟表示法”表示接线组别，钟表的分针代表高压绕组线电势向量，时针代表低压绕组线电势向量，分针固定指向12，时针所指的小时数就是连接组别。

6.3变压器的损耗

当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率，为此我们引入了一个效率的参数来对此进行描述，η=输出功率/输入功率。

6.4变压器的分类

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变压器分为电力变压器和特种变压器。电力变压器又分为油浸式和干式两种。目前,油浸式变压器用作升压变压器、降压变压器、联络变压器、和配电变压器,干式变压器只在部分配电变压器中采用。

6.5电力变压器的型号表示方法及含义

基本型号+设计序号--额定容量(kVA)/高压测电压, 如:S7-315/10，既三相铜芯10kV变压器,容量315kVA,设计序号7为节能型干式变压器；又如SCB10-1000Kva/10Kv/0.4kV，S的意思表示此变压器为三相变压器，如果S换成D则表示此变压器为单相。C的意思表示此变压器的绕组为树脂浇注成形固体。B的意思是箔式绕组，如果是R则表示为缠绕式绕组，如果是L则表示为铝绕组，如果是Z则表示为有载调压（铜不标）。10的意示是设计序号，也叫技术序号。1000kVA则表示此台变压器的额定容量（1000千伏安）。10kV的意思是一次额定电压，0.4kV意思是二次额定电压。 6.6变压器励磁涌流 变压器励磁涌流是：变压器全电压充电时在其绕组中产生的暂态电流。变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时，其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量，因此产生极大的涌流，其中最大峰值可达到变压器额定电流的6～8倍。励磁涌流随变压器投入时系统电压的相角，变压器铁芯的剩余磁通和电源系统地阻抗等因素而变化，最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点瞬间（该时磁通为峰值）。变压器涌流中含有直流分量和高次谐波分量，随时间衰减，其衰减时间取决于回路电阻和电抗，一般大容量变压器约为5～10秒，小容量变压器约为0.2秒左右。

7. 电压互感器

电压互感器是用来测量电网高电压的特殊变压器，它能将高电压按规定比例转换为较低的电压后，再连接到仪表上去测量。电压互感器，原边电压无论是多少伏，而副边电压一般均规定为100伏，以供给电压表、功率表及千瓦小时表和继电器的电压线圈所需要的电压。

7.1电压互感器与变压器有何不同

电压互感器实际上就是一种降压变压器。它的一次线圈匝数很多，二次线圈匝数很少，一次侧并联地接在电力系统中，二次侧可并接仪表、装置、继电器的电压线圈等负载，由于这些负载的阻抗很大，通过的电流很小，因此，电压互感器的工作状态相当于变压器的空载情况。电压互感器的变比采用铭牌上标的一、二次额定电压的比值，用分数形式表达，分子为一次额定电压，分母为二次额定电压。一次线圈的额定电压与所接系统的额定电压相同。二次线圈额定电压采用100伏、100/ 3 伏或100/3伏。 7.2电压互感器铭牌上的技术数据含义

(a) 型号: 一般由3～6位汉语拼音字母及阿拉伯数字（序号）所组成，汉语拼音字母表示电压互感器的线圈型式、绝缘的方式以及应用的场合。字母后的数字表示其一次的电压等级。型号中字母含义如下：

J―在第一位时表示电压互感器，在第三位时表示油浸式，在第四位时，表示接地保护。 S－在第二位时表示三相。

D－在第二位时表示单相。如JDJ-35

Z－在第三位时表示浇注式。如JDZ-10，目前此种互感器用量最多、最广。 X－在第四位时表示带剩余绕组。

W－在第四位时表示五铁心柱式。如JSJW-10

(b) 电压比:时常以一、二次侧的额定电压、标出电压比K=UM1/UN2

(c) 误差等级:即电压互感器变比误差的百分值，通常分为0.2、0.5、1、3级。根据顾客需要来选择。

(d) 容量:包括额定容量和最大容量。所谓额定容量系指在负荷功率因数为0.8时，对应于不同准确度等级的伏安数值在满足线圈发热条件下，所允许的最大负荷，当电压互感器按最大容量使用时，其准确度将超出规定数值。

(e) 接线组别:它标明了电压互感器一、二次电压的相位关系。只有三相电压互感器上才有。 7.3电压互感器二次侧为什么必须接地

电压互感器原边接的是高电压，副边为低电压，并连接着保护和表计，工作人员又要经常和保护、

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表计接触，如果万一绝缘损坏，使高电压串入低电压回路就可能对二次回路工作的继电保护人员和运行人员造成人身威胁，另外二次回路绝缘水平低，若没有接地点也会被击穿损坏绝缘，损坏表计和继电器，为了保证人身和设备的安全，电压互感器二次侧必须接地。

7.4电压互感器二次侧为什么不许短路

电压互感器在运行中二次侧是不允许短路的。我们知道在正常运行时电压互感器原边与电网电压相连，它的副边接负载即仪表和继电器的电压线圈，它们的阻抗很大，所以电压互感器的工作状态接近变压器的空载情况。如果电压互感器二次侧发生短路，其阻抗减少，只剩副线圈的内阻，这样在副线圈中将产生大电流，导致电压互感器烧毁。在电压互感器一、二次侧接有熔断器的则会使熔断器熔断，表计和保护失灵。

7.5电压互感器接线方式

电压互感器在三相电路中常用四种接线方式：

(a）一个单相电压互感器的接线，用于对称的三相电路，二次可接仪表或继电器。

(b）两个单相电压互感器的V/V形接线，可以测量相间线电压，并提供计量和保护电器电压，但不能测量相电压。这种接线方式在10kV配电中广泛应用。

(c）三个单相电压互感器接成Y0/Y0形，可供给要求测量线电压的仪表或继电器，以及供给要求相

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电压的绝缘监察电压表。在小电流接地供电系统中，当发生单相接地时，其它两相的相电压升高至线电压，所以测量仪表的量限不得少于线电压。

(d） 三个单相三线圈电压互感器或一台三相五芯柱电压互感器接成Y0/Y0/Δ(开口三角形)，如（d）所示。接成Y0形的二次线圈供电给仪表、继电器及绝缘监察电压表等。辅助二次线圈接成开口三角形，供电给绝缘监察电压继电器。当三相系统正常工作时，三相电压平衡，开口三角形两端电压为零。当某一相接地时，开口三角形两端出现零序电压，使绝缘监察电压继电器动作，发出信号。

8. 电流互感器

把大电流按规定比例转换为小电流的电气设备，称为电流互感器。电流互感器副边的电流一般规定为5安或1安，以供给电流表、功率表、千瓦小时表和继电器的电流线圈电流。

8.1电流互感器二次侧为什么不能开路，如遇有开路的情况如何处理。 在运行状态的电流互感器二次回路都是闭路的。电流互感器在二次闭路的情况下，当一次电流为额定电流时，电流互感器铁芯中的磁通密度仅为0.06～0.1特（600～1000高斯）。这是因为二次电流产生的磁通和一次电流产生的磁通互相去磁的结果，所以使铁芯中的磁通密度能维持在这个较低的水平。

如果电流互感器的二次在开路状态，一次侧则仍有电流，这时因为产生二次磁通的二次电流消失，因而就没有对一次磁通去磁的二次磁通。于是，铁芯中磁通增加，使铁芯达饱和状态（在开路情况下，当一次电流为额定电流时，铁芯中磁通密度可达1.4～1.8特），此时磁通随时间变化波形为平顶波，感应电势与磁通的变化率成正比，磁通变化快，感应电势就大。在每个周期中磁通由正值经零变到负值或相反的变化过程中，磁通变化速度很快，感应电势很高，故电势波形就成了尖顶波。这样二次线圈就出现了高电压，可达上千伏甚至更高。由于二次开路时，铁芯严重饱和，于是产生以下后果：

(a）产生很高的电压，对设备和运行人员有危险； (b）铁芯损耗增加，严重发热，有烧坏的可能； (c）在铁芯中留下剩磁，使电流互感器误差增大。 所以，电流互感器二次开路是不允许的。但在运行中或调试过程中因不慎或其它原因也有造成二次开路的情形。电流互感器开路时，有关表计（如电流表、功率表）有变化或指示为零，若是端子排螺丝松动或电流互感器二次端头螺丝松动，还可能有打火现象。随着打火，表计指针可能有摇摆。发现电流互感器二次开路现象处理的方法是：能转移负荷停电处理的尽量停电处理；不能停电的，若在电流互感器处开路，限于安全距离，人不能靠近处理，只能降低负荷电流，渡过高峰后再停电处理；如果是盘后端子排上螺丝松动，可站在绝缘垫上，带手套，用有绝缘把的改锥，动作果断迅速地拧紧螺丝。 8.2电流互感器常用几种接线：

（a） （b）

（c） （d）

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（e）

(a）三相完全星形接线可以准确反应三相电流中每一相的真实电流。该方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。

(b）两相两继电器不完全星形接线，这种接线又称为两相V形接线。可以准确反应两相的真实电流，该方式应用在6～10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路和两相短路。一般规定B相不装电流互感器和继电器。两相V型接线存在越级跳闸的缺点，如两条线路串联，下一级的B相接地而上一级的C相接地，造成两相接地短路。这时，下一级的B级因无电流互感器和继电器，故该极的断路器不会动作，只能靠上一级C相继电器动作，使上一级的断路器跳闸，扩大停电的范围。

(c) 单相接线在三相电流平衡时，可以用单相电流反应三相电流值，主要用于测量回路。 (d）两相三继电器完全星形接线，流入第三个继电器的电流是Ij=Iu+Iw=-Iv。该接线方式应用在

大电流接地系统中，保护线路的三相短路和两相短路。

(e）两相差接线反应两相差电流。该方式应用在6～10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路，小容量电动机保护。通过继电器的电流，是两相电流互感器二次侧电流之差其大小为一个电流互感器二次电流的3倍。

8.3电流互感器铭牌上技术参数的含义

(a) 型号:一般有2～6位汉语拼音字母以及数字（序号）组成。型号中字母表示出电流互感器的线圈型式、绝缘种类、使用场合等。横线后面的数字表示电流互感器应用的电压等级（kV）。型号中字母含义如下：

第一位字母：L－电流互感器

第二位字母：M－母线式，Z－支柱式，A－穿墙式，Q－线圈式 第三位字母：Z－浇注式，J－加大容量加强型

第四位字母：B－带保护级，Q－加强型，J－加大容量 第五位字母：J－加强型 例：LMZK-1O

(b) 电流比:一般用分数标出。其分子表示一次绕组的额定电流，分母表示二次绕组的额定电流。 (c) 误差等级: 它标明了电流互感器电流比的误差百分数。一般为0.2、0.5、1、3等级，在实际应用中可根据需要来选定。电能计量表用一般选0.2或0.5级的，而继电保护则选用3级的。 (d) 容量:是指电流互感器在误差不超过限值情况下所允许带上的负载功率S（即伏安数）。 (e) 热稳定及动稳定 热稳定指互感器在一定的时间内（1、3、4s），所能承受的最大短路电流。动稳定指互感器所能承受的最大峰值电流。 8.4互感器的极性 变电所的控制屏、高压开关柜上的电气测量仪表及电能表大部分都是经过电流互感器和电压互感器连接的。在将功率表和电能表接于电流互感器及电压互感器的二次侧时，必须保证流过仪表的功率方向与将仪表直接接于一次回路的功率方向相一致，否则不能保证得出正确的测量结果，（如接继保则可能引起误动作）因此在互感器一、二次侧接中必须注意电流互感器、电压互感器的极性，不能搞错。 8.4.1电压互感器的极性。以单相电压互感器为例一次绕组和二次绕组都绕在同一个铁芯上，A、X和a、x分别是一次绕组和二次绕组的两个引出端，由于同一铁芯上绕有两个绕组，键链着共同的互磁通φ，则在该二绕组之间便有固定的相对极性，一次绕组的始末端可以任意规定，但一经确定，二次

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