供配电工程实验指导书201041..doc

《供配电工程》实验指导书实验一 高低压电器认识实验一、实验目的熟悉高低压电器、高低压成套配电装置的结构、功能，了解其技术特性二、实验主要仪器与设备各种高低压电器设备、高低压成套配电装置三、实验原理（一）高压熔断器熔断器是常用的一种简单的保护电器当通过它的电流超过规定值并经过一定的时间后熔体熔化，从而切断电流，对线路及设备进行短路保护或过负荷保护1．户内高压熔断器 ①RN1和RN2型高压管式熔断器RNl及RN2型熔断器结构如图1-1所示，主要由熔管、触座、动作指示器、绝缘子、石英砂填料和底座组成 （b）熔管剖面图（a）外形图 图1-1 RNl及RN2型熔断器结构图短路电流通过时，并联铜丝熔断产生电弧，电弧在充满石英砂填料的熔管内燃烧，灭弧过程中利用了粗弧分细、长弧切短、狭沟灭弧和冷却灭弧等灭弧方法②XRNT、XRNP型高压限流熔断器XRNT、XRNP型高压限流熔断器结构如图1-2所示a）外形图 （b）剖面图图1-2 高压限流熔断器的结构图熔断器本体主要由瓷质熔管、丝状或片状熔体、高纯度石英砂、瓷芯柱、撞击器等组成。

熔断器依靠石英砂对电弧的吸热和游离气体向石英砂间隙扩散的作用进行灭弧，同时可利用冶金效应形成串联电弧，将长弧切短加速灭弧熔丝熔断时，撞击器迅速弹出, 驱动连锁电器（常用负荷开关）的脱扣器而使开关跳闸或并发出熔断信号２、户外高压跌开式熔断器如图1-3所示为RW4-10（G）型跌落式熔断器结构熔断器熔管外层为酚醛纸管或环氧玻璃布管，内套纤维质消弧管，其灭弧原理为：短路电流使熔体熔断，形成电弧，电弧灼烧消弧管内壁，产气纵吹电弧而熄灭如图1-4所示为RW10-10F跌开式熔断器在一般跌开式熔断器的上静触头上加装了一个简单的灭弧室，因而可以带负荷操作，相当于负荷开关 图 1-3 RW4-10(G) 型跌落式熔断器图 1-4 RW10-10负荷型跌开式熔断器（二）高压隔离开关高压隔离开关是一种没有灭弧装置的开关电器，其功能主要是隔离高压电源，以保证对其他电气设备检修工作的安全图1-5所示为GN8-10高压隔离开关的外形结构图，它的三相闸刀安装在同一底座上，一般用手动操动机构进行操作图1-5 GN8-10型高压隔离开关外形（三）高压负荷开关高压负荷开关结构上与隔离开关相似，但有简单的灭弧装置，能够带负荷操作。

图1-6为FN12-12户内压气式负荷开关结构图采用压气式灭弧原理，动触头由导电筒构成，作为活动的气缸，利用气缸与固定的活塞相对运动产生压缩空气，形成强大气流，使电弧迅速熄灭图1-6 FN12-12户内压气式负荷开关结构（四）高压断路器高压断路器是具有完善的灭弧装置的高压开关电器用来通断负荷电流；短路故障时，在保护装置作用下自动跳闸按采用的灭弧介质分，有油断路器、SF6断路器、真空断路器、压缩空气断路器等1．高压少油断路器高压少油断路器主要由灭弧室、触头系统、传动机构和框架组成图1-7所示是SNl0-10型高压少油断路器的外形结构和油箱内部结构图 （b）内部剖面结构（a）外形结构图1-7 SN10-10型少油断路器结构图工作及灭弧原理如下：合闸时，经操动机构和传动机构将导电杆插入静触头来接通电路分闸时，导电杆向下运动并离开静触头，产生电弧，使油分解形成封闭气泡，油压迫使逆止阀上升堵住中心孔，电孤在封闭的空间内燃烧同时，导电杆迅速向下运动，相继打开一、二、三道灭弧沟和纵吹油囊，油气混合物强烈地横吹、纵吹电弧2．高压真空断路器ZN12-10真空断路器主要由真空灭弧室、弹簧操动机构和绝缘支撑件等组成。

真空灭弧室由圆盘状的动静触头、屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、陶瓷外壳等组成，其结构如图1-8所示图1-8 ZN12-10型真空断路器结构图开断过程：在触头刚分离时，高电场发射和热电发射使触头间产生真空电弧，使金属触头表面产生金属蒸气，金属离子在屏蔽罩内壁上凝聚，以致电弧在自然过零后极短的时间内，触头间隙又恢复了原有的高真空度3．六氟化硫（SF6）断路器图1-9所示为LN2-10型高压SF6断路器的结构图　（a）外形图 （b）灭弧室结构图1-9 LN2-10型高压SF6断路器结构图断路器的静触头和灭弧室中的压气活塞是相对固定的当跳闸时，装有动触头和绝缘喷嘴的汽缸由断路器的操动机构通过连杆带动离开静触头，使汽缸和活塞产生相对运动来压缩SF6气体并使之通过喷嘴吹出，用吹弧法来迅速熄灭电弧五）高压开关柜 高压开关柜是将一、二次设备按一定的线路方案组合而成的一种成套配电设备1．固定式高压开关柜固定式高压开关柜的柜内所有电器部件都固定安装在不能移动的台架上图1-10为XGN56-12箱型（户内）交流金属封闭型高压开关柜外形图和内部结构图该型开关柜柜体骨架由钢板折弯后组装而成，柜内分断路器室、主母线室、电缆室、继电器仪表室等，各隔室由接地良好的隔板相隔。

a）外形图 （b）内部结构图图`1-10 XGN56-12箱型开关柜结构图2. 手车式（移开式）高压开关柜将某些主要电器设备固定安装在可移动的手车上当手车上安装的电器设备发生故障或需检修、更换时，随同手车一起移出柜外，再推入同类备用手车，即可恢复供电如图1-11所示为KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图该开关柜完全金属铠装，由金属板分隔成手车室、母线室、电缆式和继电器仪表室，每一单元的金属外壳均独立接地a）外形图 （b）内部剖面图图1-11 KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图（六）低压一次设备供配电系统中的低压一次设备种类繁多，有低压熔断器、低压刀开关、低压刀熔开关、低压负荷开关、低压断路器和低压配电屏等1、低压熔断器（1）RM10系列熔断器结构如图1-12所示当短路电流通过时，熔片窄部先熔断，使熔管内形成几段串联的电弧而易于熄灭；过负荷时，往往在宽窄之间的斜部熔断a）外形图 （b）熔片图图1-12 RM10系列熔断器结构图（2）有填料密闭管式熔断器。

以RT0型为例，其外形及内部结构如图1-13所示a）熔体 （b）外形图 图1-13 RT0低压熔断器结构图RT0熔断器主要由瓷熔管、铜熔体和底座三部分组成，熔管内装石英砂熔体变截面小孔可使熔体在短路电流通过时熔断，将长弧分割为多段短弧；引燃栅具有等电位作用，使粗弧分细；电弧电流在石英砂中燃烧，形成狭沟灭弧2．低压断路器（1）图1-14为DZ20系列塑料外壳式低压断路器的结构图其主要特征是，所有部件都安装在一个塑料外壳中，没有裸露的带电部分，提高了使用的安全性1-14 DZ20型塑料外壳式低压断路器（2）图1-15是DW15型低压断路器的外形图和内部结构图由触头系统、操作机构和脱扣器系统组成灭弧室里采用钢纸板材料和数十片铁片作灭弧栅来加强电弧的熄灭脱扣系统有过负荷长延时脱扣器、短路瞬时脱扣器、欠电压脱扣器和分励脱扣器等图1-15 DW15型低压断路器的外形图和内部结构图3．低压开关柜低压开关柜的种类很多，按其结构有固定式和抽屉式两种基本型式图1-16和图1-17所示分别为GGD固定式低压开关柜、GCS抽出式低压开关柜（PC柜）外形图。

图1-16 GGD固定式低压开关柜外形图 图1-17 GCS型低压抽出式开关柜外形图四、实验预习要求认真预习相关实验内容，明确实验的目的和要求，记住安全注意事项五、实验内容及步骤在实验条件具备的情况下，通过拆装、操作，熟悉电器设备结构、原理、工作特性等在实验条件不具备的情况下，组织参观工厂、发电厂或变电站，对主接线、变压器及各种电气设备有一个直观的了解包括：电厂的生产过程、电厂各主要厂房布置情况、机组运行情况、热力系统类型及构成、升压站主接线、电力设备结构及布置；变电站一次及二次系统；工厂供配电系统的构成等六、思考题1、电弧对电气设备的安全运行有哪些影响?开关电器中有哪些常用的灭弧方法?其中最常用、最基本的灭弧方法是什么?2、比较高压断路器、高压负荷开关、高压隔离开关的功能、结构特点，操作时分别应注意哪些事项？3、比较真空断路器、SF6断路器、少油断路器，各自主要优缺点是什么?4、XRNT型高压限流熔断器撞击器的作用？5、高压开关柜在结构设计上要求具有哪“五防”功能？6、低压熔断器按其分断范围和使用类别分有哪些类型，各种类型的含义？七、实验报告1、具体针对某型设备，全面说明其构造、阐述其工作原理、分析其特点，熟悉其技术参数及其含义等。

对于开关柜，还应绘制其主接线2、若是参观，根据参观内容写出报告实验二过电流保护实验一、实验目的1）了解继电器基本分类方法及其结构2）熟悉几种常用继电器，如电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器等的构成原理3）学会调整、测量电磁型继电器的动作值、返回值和计算返回系数4）继电器与电力系统继电保护的关系非常密切，测量继电器的基本特性，可对今后做继电保护调试和整定计算打下良好基础二、实验主要仪器与设备LHDJZ-Ⅲ型电气自动化及继电保护综合试验台、TQDB-Ⅲ继电保护及变电站综合自动化仿真培训系统三、实验原理 继电器是电力系统常规继电保护的主要元件，它的种类繁多，原理与作用各异继电保护中常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、信号继电器、阻抗继电器、功率方向继电器、差动继电器等下面仅就常用的电磁型继电器的构成及原理作简要介绍1）电磁型电流继电器IKA34Fa56127 图2-1 DL系列电流继电器电磁型继电器的典型代表是电磁型电流继电器，它既是实现电流保护的基本元件，也是反应故障电流增大而自动动作的一种电器下面通过对电磁型电流继电器的分析，来说明一般电磁型继电器的工作原理和特性。

图2-1为DL系列电流继电器的结构图，它由固定触点1、可动触点2、线圈3、铁心4、弹簧5、转动舌片6、止挡7所组成当线圈中通过电流IKA 时，铁心中产生磁通Φ ，它 通过由铁心、空气隙和转动舌片组成的磁路，将舌片磁化，产生电磁力Fe，形成一对力偶由这对力偶所形成的电磁转矩，将使转动舌片按磁阻减小的方向（即顺时针方向）转动，从而使继电器触点闭合电磁力Fe与磁通Φ 的 平方成正比，即 分析表明，电磁转矩Me 等于电磁力Fe与转动舌片力臂的乘积，即 （2-1）式中， K2 为与磁阻RC、线圈匝数NKA和转动舌片力臂lKA有关的一个系数为了使继电器动作（衔铁吸持，触点闭合），它的平均电磁力矩Me必须大于弹簧及摩擦的反抗力矩之和(Ms+M)所以由式（2-1）得到继电器的动作条件是： （2-2）能使继电器动作的。