高压电器知识.docx
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高压电器知识
一、高压开关设备术语
1.高压开关——额定电压1kV及以上主要用于开断和关合导电回路的电器。
2.高压开关设备——高压开关与控制、测量、保护、调节装置以及辅件、外壳和支持件等部件及其电气和机械的联结组成的总称。
3.户内高压开关设备——不具有防风、雨、雪、冰和浓霜等性能，适于安装在建筑场所内使用的高压开关设备。
4.户外高压开关设备——能承受风、雨、雪、污秽、凝露、冰和浓霜等作用，适于安装在露天使用的高压开关设备。
5.金属封闭开关设备；开关柜——除进出线外，其余完全被接地金属外壳封闭的开关设备。
6.铠装式金属封闭开关设备——主要组成部件（例如断路器、互感器、母线等）分别装在接地的金属隔板隔开的隔室中的金属封闭开关设备。
7.间隔或金属封闭开关设备——与铠装式金属封闭开关设备一样，其某些元件也分装于单独的隔室内，但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板。
8.箱式金属封闭开关设备——除铠装式、间隔式金属封闭开关设备以外的金属封闭开关设备。
9.充气式金属封闭开关设备——金属封闭开关设备的隔室内具有下列压力系统之一用来保护气体压力的一种金属封闭开关设备。
a.可控压力系统；b.封闭压力系统；c.密封压力系统。
10.绝缘封闭开关设备——除进出线外，其余完全被绝缘外壳封闭的开关设备。
11.组合电器——将两种或两种以上的高压电器，按电力系统主接线要求组成一个有机的整体而名电器仍保持原规定功能的装置。
12.气体绝缘金属封闭开关设备——封闭式组合电器，至少有一部分采用高于大气压的气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备。
13.断路器——能关合、承载、开断运行回路正常电流、也能在规定时间内关合、承载及开断规定的过载电流（包括短路电流）的开关设备。
14.六氟化硫断路器——触头在六氟化硫气体中关合、开断的断路器。
15.真空断路器——触头在真空中关合、断的断路器。
16.隔离开关——在分位置时，触头间符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时，能承载正常回路条件下的电流及规定时间内异常条件（例如短路）下的电流开关设备。
17.接地开关——用于将回路接地的一种机械式开关装置。
在异常条件（如短路下，可在规定时间内承载规定的异常电流；在正常回路条件下，不要求承载电流。
18.负荷开关——能在正常回路条件下关合、承载和开断电流以及在规定的异常回路条件（如短路条件）下，在规定的时间内承载电流的开关装置。
19.接触器——手动操作除外，只有一个休止位置，能关合、承载及开断正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。
20.熔断器——当电流超规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔化而开断电路的开关装置。
21.限流式熔断器——在规定电流范围内动作时，以它本身所具备的功能将电流限制到低于预期电流峰值的一种熔断器。
22.喷射式熔断器——由电弧能量产生气体的喷射而熄灭电弧的熔断器。
23.跌落式熔断器——动作后载熔件自动跌落，形成断口的熔断器。
24.避雷器——一种限制过电压的保护电器，它用来保护设备的绝缘，免受过电压的危害。
25.无间隙金属氧化物避雷器——由非线性金属氧化物电阻片串联和（或）并联组成且无或串联放电间隙的避雷器。
26.复合外套无间隙金属氧化物避雷器——由非线性金属氧化物电阻片和相应的零部件组成且其外套为复合绝缘材料的无间隙避雷器。
二、特性参量术语
1.额定电压——在规定的使用和性能的条件下能连续运行的最高电压，并以它确定高压开关设备的有关试验条件。
2.额定电流——在规定的正常使用和性能条件下，高压开关设备主回路能够连续承载的电流数值。
3.额定频率——在规定的正常使用和性能条件下能连续运行的电网频率数值，并以它和额定电压、额定电流确定高压开关设备的有关试验条件。
4.额定电流开断电流——在规定条件下，断路器能保证正常开断的最大短路电流。
5.额定短路关合电流——在额定电压以及规定使用和性能条件下，开关能保证正常开断的最大短路峰值电流。
6.额定短时耐受电流（额定热稳定电流）——在规定的使用和性能条件下，在确定的短时间内，开关在闭合位置所能承载的规定电流有效值。
7.额定峰值耐受电流（额定热稳定电流）——在规定的使用和性能条件下，开关在闭合位置所能耐受的额定短时耐受电流第一个大半波的峰值电流。
8.额定短路持续时间（额定动稳定时间）——开关在合位置所能承载额定短时耐受电流的时间间隔。
9.温升——开关设备通过电流时各部位的温度与周围空气温度的差值。
10.功率因数（回路的）——开关设备开合试验回路的等效回路，在工频下的电阻与感抗之比，不包括负荷的阻抗。
11.额定短时工频耐受电压——按规定的条件和时间进行试验时，设备耐受的工频电压标准值（有效值）。
12.额定操作（雷电）冲击耐受电压——在耐压试验时，设备绝缘能耐受的操作（雷电）冲击电压的标准值。
三、操作术语
1.操作——动触头从一个位置转换至另一个位置的动作过程。
2.分（闸）操作——开关从台位置转换到分位置的操作。
3.合（闸）操作——开关从分位置转换换到合位置的操作。
4.“合分”操作——开关合后，无任何有意延时就立即进行分的操作。
5.操作循环——从一个位置转换到另一个装置再返回到初始位置的连续操作；如有多位置，则需通过所有的其他位置。
6.操作顺序——具有规定时间间隔和顺序的一连串操作。
7.自动重合（闸）操作——开关分后经预定时间自动再次合的操作顺序。
8.关合（接通）——用于建立回路通电状态的合操作。
9.开断（分断）——在通电状态下，用于回路的分操作。
10.自动重关合——在带电状态下的自动重合（闸）操作。
11.开合——开断和关合的总称。
12.短路开断——对短路故障电流的开断。
13.短路关合——对短路故障电流的关合。
14.近区故障开断——对近区故障短路电流的开断。
15.触头开距——分位置时，开关的一极各触头之间或具连接的任何导电部分之间的总间隙。
16.行程?
触头的 ——分、合操作中，开关动触头起始位置到任一位置的距离。
17.超行程——合闸操作中，开关触头接触后动触头继续运动的距离。
18.分闸速度——开关分（闸）过程中，动触头的运行速度。
19.触头刚分速度——开关合（闸）运程中，动触头与静触头的分离瞬间运动速度。
20.合闸速度——开关合（闸）过程中，动触头的运动速度。
21.触头刚合速度——开关合（闸）过程中，动触头与静触头的接触瞬间运动速度。
22.开断速度——开关在开断过程中，动触头的运动的速度。
23.关合速度——开关在开断过程中，运触头的运动速度。
高压电器与低压电器的区别
电压
220V以下使用的电器是低压电器
220V以上使用的电器是低压电器
传电
从传电来说，电压够大的时候电阻会突然减小，于是传播电流的速度就会变快。
危险性
从危险性来说，高压电器基本上是碰上了立刻就会死掉（我指的是碰上了导电中的高压电器的导线，没有保护的部分）。
低压电器你碰到了里面的导线也有救活的可能，甚至没有多少伤害或没有伤害
外表
∙外表上来讲，高压电器一般来说有很多层防护
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∙变压器有载自动调压控制系统基本原理和特点
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o发表时间：
2009-9-23
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533
目前，大部分有载调压变压器仍采用人工手动调节，由于人工手动调节存在着调整不及时，调节存在偏差以及易发生误调节等现象，难以保证电压的质量。
为此，我们根据现场的实际需要，在吸收消化国外技术的基础上，研制了一套比国外进口设备更先进，适合于我国现场实际需要的变压器有载自动调压控制系统。
引言
电压质量是检验电能质量的一个重要标志，对国民经济发展和人民生活的提高有着密切的关系，电压的波动范围直接影响着用电设备的使用效率、工作性能及使用寿命。
为了保证电压质量，国家对各级电网电压的允许波动范围都有着明确的规定，电压合格率已作为电力部门达标和创一流的主要考核指标。
由于我国电源储备容量小，电网结构薄弱，电压波动范围受负荷影响较大。
采用有载调压变压器，根据电压的要求，对有载分接开关进行自动调节，从而保证电压自动保持在合格范围内是提高电压质量的一个重要措施。
目前，大部分有载调压变压器仍采用人工手动调节，由于人工手动调节存在着调整不及时，调节存在偏差以及易发生误调节等现象，难以保证电压的质量。
国产的自动调压控制器普遍存在着智能化程度低，测量精度差，产品质量低，可靠性较低的现象，难以满足现场的实际需要。
国外进口的自控器，尽管在性能和质量上能基本满足要求，但由于其参数及说明书均用外文说明，显示部分仍采用数码管显示，这给现场运行人员的运行和维护带来很大困难，致使一些进口控制器长期得不到使用，影响了电压质量的提高。
为此，我们根据现场的实际需要，在吸收消化国外技术的基础上，研制了一套比国外进口设备更先进，适合于我国现场实际需要的变压器有载自动调压控制系统。
1 基本原理
变压器有载自动调压控制系统基本原理框图如图1所示。
图1 变压器有载自动调压控制系统基本原理框图
1.1 电压形成部分
1.1.1 辅助TA
辅助TA的一次输入信号取自被控制变压器的TA二次电流，该电流的额定值为5A，所以辅助TA的一次额定电流设计为5A。
为了把电流信号转换为适合计算机处理的电压信号，辅助TA二次侧并一20Ω电阻。
为了提高测量精度，防止饱和，辅助TA二次侧应取较低的电压，本设计取辅助TA二次侧电压为1V。
辅助TA的实际设计参数为
I１=5A，P=60mW，
N１=9，N2=810，
Φ１=1.5～2mm，Φ2=0.21mm
其中N1，N2为一、二次匝数；Φ1，Φ2为一、二次线径。
1.1.2 辅助TV
辅助TV一次输入电压取自母线TV二次电压，所以辅助TV的一次额定电压为100V。
为防止电压过高时造成辅助TV的饱和而影响其测量精度，且该控制装置不考虑50V以下的测量精度，辅助TV的一次额定电压设计为130V。
辅助TV的实际设计参数为
U１=130V，P=6mW，
N1=3600,N2=200,
Φ１=0.1（0.13）mm，Φ2=0.21（0.13）mm。
1.2 整流滤波
对电压形成部分送来的信号进行A/D转换时，通常有两种处理方法，即交流采样和直流采样。
前者的优点是硬件电路简单，反应速度较快，其缺点是抗干扰性能差，软件较为复杂；而后者恰与其相反，通常在反应速度要求不是太快的情况下，采用直流采样。
本设计中采用直流采样，其整流电路采用由精密运放构成的绝对值整流电路。
1.3 多路转换开关
多路转换开关采用AD7501。
AD7501是具有8路模拟输入的8选1高速模拟转换开关，本装置只有4路输入信号，完全满足要求，且留有扩展的余地。
1.4 A/D转换
根据本装置对测量精度的要求，选择8位AD，精度稍差一点；选用10位AD，精度可满足要求，但10位AD不如12位AD使用普遍，所以设计中选用12位AD芯片AD574作为转换芯片。
AD574转换速度为25μs，在本设计中电流、电压的纯A/D转换精度为0.05%，其转换速度和精度都满足要求，且有很大的裕度。
1.5 CPU芯片
本系统为中小控制系统，对速度要求不高，采用比较成熟的51系列单片机具有较好的抗干扰性能，故设计中CPU采用51系列8031芯片。
1.6 程序存储器EPROM
软件程序估计约有6k字节，设计中采用使用较为普遍的8k字节EPROM2764，容量满足要求，且易于选购。
1.7 自动复位电路
为了使控制装置适用于无人值守变电站，提高装置的抗干扰能力，防止程序在受到干扰时，可能出现的死锁或飞跑现象，设有由单稳触发电路构成的硬件自动复位电路，在程序受到某种干扰而停止运行时，硬件自动复位电路会使装置自动复位，重新正常运行。
1.8 E２PROM
为使定值能够永久保存和随时更改，设计中采用了电可擦除存储器，考虑到定值长度不会超过1k字节，设计中选用了2k字节的2816芯片。
1.9 液晶显示
为了使工作人员能脱离使用说明书对各种参数进行整定，且保证不会发生误整定，设计中使用能向工作人员提示各种汉字信息的液晶显示模块。
该模块可用汉字显示各种实时参数、定值参数，定值参数在线修改提示和各种故障信息。
为此，设计中选用显示屏较大的MGLS-19264模块，每屏可显示16×16点阵汉字48个。
1.10 开关量输入
开关量输入来自有载分接开关的辅助接点，其开关量信号通过光电隔离送入计算机，根据送入的开关量判断两台变压器的有载分接开关是否同步。
目前判断同步信号的电路是将所有分接头位置全部送入装置，大约有40路引线，这样做，引线及电路较复杂。
我们采用的方式是将分接头位置连线就地连接，只引两条信号线到装置。
这样做，引线及电路大为简化，如图2所示。
图2 分接头就地连接示意图
1.11 软件程序
软件程序采用51指令编写，长度约为6k字节，程序采用模块化结构，程序框图如图3所示。
图3 变压器有载自动调压控制系统程序框图
2 动作过程
2.1 解列运行方式
（1）若电压在合格范围内，装置不调节。
（2）当电压超过电压上限，且电流小于过流闭锁定值，经过延时相应的变压器向下调节一个分接头。
（3）当电压低于电压下限，电流小于过流闭锁定值，电压高于低压闭锁定值，经过延时相应的变压器向上调节一个分接头。
2.2 并列运行方式
（1）若电压在合格范围内，装置不调节。
（2）当两台变压器的电压均超过电压上限，电流均小于各自的电流闭锁定值，分接头同步，经过延时，两台变压器均同时向上调节一个分接头。
（3）当两台变压器的电压均低于电压下限，电流均小于各自的闭锁定值，电压均高于各自的低压闭锁定值，分接头同步，经过延时两台变压器均同时向上调节一个分接头。
为防止电压振荡时频繁调节，若发出相反的指令，则自动延时4min，以躲过振荡周期。
3 装置主要特点
（1）采用液晶显示，可用汉字显示各种实时参数和定值。
使用操作简便，运行监视直观，使自动有载调压在现场推广使用成为可能。
（2）智能化程度高，可用数字键在线修改定值，修改定值期间不影响控制系统正常运行。
修改定值时，有汉字提示，无需使用说明书，克服了先进技术给现场工作人员带来的烦恼。
（3）可靠性高，控制系统采用三组独立的电源，并对输入输出部分采用了光电耦合电路，提高了装置的抗干扰性能。
在软件和输出口硬件电路中采用了防止拉合电源误动作的措施，即在软件上采取上电立即封锁出口，在硬件上采取掉电禁止对输出口的操作和输出口驱动回路并联抗干扰电容的方法。
（4）测量精度高，控制系统分别采用了集成运放构成的精密整流电路和12位A/D模数转换，提高了测量精度，保证了控制系统的准确调节。
∙新型配电变压器的节能与应用分析
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2009-9-21
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386
文章主要讲了变压器损耗的组成及形成原因，分析了新型变压器使用的经济效果;具体分析了新型变压器的节能原理;探讨了目前使用很少但前景较好的两种高燃点油变压器的应用价值;讨论了目前应用较多的两种干式变压器的各自特点及使用情况以及配电变压器两种联结组别的优缺点及在实际应用中存在的问题。
1前言
当前，世界能源日益紧张，节能已经成为全社会共同关注与研究的课题。
节能不仅是经济上的考虑，同时对减少环境污染也有重要意义。
配电变压器作为使用最为广泛的电力设施，数量种类繁多，对节能减排有着重要意义。
国家电网对此也很重视，特别规定新安装的配电变压器必须达到性能代号9以上。
配电变压器存在数量巨大、型号复杂、难以管理的问题，需提高各方人员的节能意识，才能收到理想效果。
如若将目前仍被大量使用的性能代号为7的高损耗变压器，更换成性能代号为11的低损耗变压器，只要约7年时间，就能将初期投资收回，还有环保效益。
当前对配电变压器的安全性及变压器电能转换质量的要求也越来越高。
因此，笔者认为有必要对配电变压器的应用进行探讨，以便更合理的使用配电变压器。
2变压器的损耗
变压器有功损耗分空载损耗P0和负载损耗Pk，空载损耗主要由铁芯中的磁滞损失和涡流损失造成，这两种损耗皆由变压器的铁芯产生，因此空载损耗也称铁损。
空载损耗与电压、频率、铁芯材质等因素有关，与负载大小无关，因此是相对固定的损耗。
额定负载损耗指一二次绕组都运行于额定电流状态下，一二次绕组产生的损耗，因一二次绕组都是铜绕组，因此也称为铜损。
负载损耗随负载大小及运行温度的变化而变化。
变压器无功损耗不直接产生实际电能损耗，可通过低压侧电容补偿。
3新型配电变压器的节能原理
性能代号的涵义为：
在S7型以上，空载损耗每降低约10%，代号“7”则在数字上加“1”。
从S7型发展到S9型，负载损耗降低较多，平均为25%，后因没有突破性新材质，负载损耗下降较困难。
所以性能水平代号以空载损耗降低为标准。
以400kVA为例，S7型空载损耗920W，S11型空载损耗570W，下降38%。
常用的新型配电变压器是S11型叠铁芯变压器，分析损耗降低原理为：
生产S11型变压器采用的是外高磁化力的高导磁硅钢片，片厚为0.27mm，单位铁损1W/kg，新S9型为普通硅钢片，片厚为0.35mm，单位铁损1.55W/kg。
如果要使单位损耗进一步降低，就需进一步采用激光照射和机械压痕的措施，如日本采用激光照射的ZDKH冷轧取向硅钢片，0.27厚为0.93W/kg，0.23厚为0.85W/kg。
硅钢片越薄，涡流的抵消效果越好，损耗越低。
为了降低损耗，硅钢片使用的厚度越来越薄，而片形越薄，刚度越差，给叠积铁芯造成困难，而卷铁芯变压器适宜使用薄型硅钢片。
因卷铁芯几乎没有叠铁芯的叠接接缝，减少了磁阻，因此空载损耗小。
卷铁芯变压器制作加工较困难（特别是630kVA以上的变压器），专用设备投资大，容量越小的，卷铁芯优越性体现得越明显，但容量越大的卷铁芯的优越性就越显现不出来。
因此，卷铁芯产品尚不具备明显优势，近期不存在卷铁芯变压器取代叠铁芯变压器的趋势，但薄型高导磁取向硅钢片和非晶合金钢片的大量生产，卷铁芯制造专用设备的研究成功，卷铁芯变压器已被世界各国所重视，未来，卷铁芯变压器将会有更大的发展前途。
目前，最节能的新型配电变压器是非晶合金铁芯变压器，简称非晶变压器，铁芯采用非晶合金卷制而成。
非晶变压器的性能代号可达到16，相对于9系列，可降低空载损耗80%。
金属熔化后在高温下分子不按晶格排列，缓慢冷却时，形成结晶态，当急速冷却时来不及按晶格排列而成非晶态，制造非晶合金时，其冷却速度为105～107K/s。
非晶合金由铁、镍、铬、钴等金属添加硼、碳、硅、磷等非金属组成。
非晶合金磁化功率小，磁滞损耗小，涡流损耗小，比用硅钢片铁芯的变压器空载损耗下降70%~80%。
目前750kVA及以下非晶配电变压器已进入了商业化生产，制造商已达30多家。
非晶合金片厚度只有0.02～0.05mm，一般只适宜采用卷铁芯结构，当变压器容量较大时，不适合采用卷铁芯结构，应采用三相叠铁芯结构，此时可预先将若干片非晶合金粘合起来。
4新型配电变压器经济效益的分析
配电变压器的损耗及目前市场价情况如表1、表2所示。
由于应用场所的不同，干式变与油式变两者无法比较，只能是不同型号的油式变或不同型号的干式变之间作比较。
（1）几种油浸式变压器的比较（见表1）
用S11替换S7，比较几年之内能收回成本（以较典型的400kVA容量为例）。
如表1所示，S11比S7空载损耗减少0.35kW，负载损耗以平均负载率40%计，减少0.6kW，电价按普通工业电计为0.78元/kWh，每年因损耗减少节约电费为：
（0.6+0.35）×24×365×0.78=6491元，收回成本年限为：
50465/6491=7.7年，因此10kV配电室如果还要继续使用7.7年以上，单纯从经济方面考虑，用S11替换S7也是划算的，另外还有环境保护的意义尚未计算在内。
再以S11-200替换S7-200以较，收回成本年限为8.7年;S11-800替换S7-800，收回成本年限为8.4年，其它容量就不例举了。
新建10kV配电室中，S11与S9的比较（以较典型的400kVA容量为例）。
S11比S9空载损耗减少0.23kW，负载损耗一样，电价按普通工业电计为0.78元/kWh，每年因损耗减少节约电费为：
0.23×24×365×0.78=1572元。
S11与S9的价差为4588元，收回成本年限为：
4588/1572=2.9（年），因此变压器如要使用2.9年以上，单纯从经济方面考虑，使用S11型也是合算的，环境保护的意义尚未计算在内。
再以S11-200与S9-200相比较，收回成本年限为2.9年;S11-800与S9-800比较，收回成本年限为2.7年，其它容量在此不一一例举。
新建10kV配电室中，SH16与S11的比较（以较典型的400kVA容量为例）。
SH16比S11的空载损耗减少了0.41kW，负载损耗一样，电价按普通工业电计为0.78元/kWh，每年因损耗减少节约电费0.41×24×365×0.78=2801元，SH16与S11的价差为18351元，收回成本年限为18351/2801=6.6（年），因此变压器如要使用6.6年以上，单纯从经济方面考虑，使用SH16也是合算的，环境保护的意义尚未计算在内。
再以SH16-200与S11-200进行比较，收回成本的年限为6.9年;SH16-800与S11-800相比较，收回成本的年限为6.4年，其它容量不一一例举。
（2）干式变压器的比较（见表2）
∙高压变压器短路事故的类型及原因分析
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2009-9-15
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本文分三个部分讲：
变压器常会发生的几种事故、变压器短路故障原因、变压器短路损坏的常见部位
变压器事故时有发生，而且有增长的趋势。
从变压器事故情况分析来看，抗短路能力不够已成为电力变压器事故的首要原因，对电网造成很大危害，严重影响电网安全运行。
变压器经常会发生以下事故：
外部多次短路冲击，线圈变形逐渐严重，最终绝缘击穿损坏;外部短时内频繁受短路冲击而损坏;长时间短路冲击而损坏;一次短路冲击就损坏。
变压器短路损坏的主要形式有以下几种：
1、轴向失稳。
这种损坏主要是在辐向漏磁产生的轴向电磁力作用下，导致变压器绕组轴向变形。
2、线饼上下弯曲变形。
这种损坏是由于两个轴向垫块间的导线在轴向电磁力作用下，因弯矩过大产生永久性变形，通常两饼间的变形是对称的。
3、绕组或线饼倒塌。
这种损坏是由于导线在轴向力作用下，相互挤压或撞击，导致倾斜变形。
如果导线原始稍有倾斜，则轴向力促使倾斜增加，严重时就倒塌;导线高宽比例大，就愈容易引起倒塌。
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