高压开关柜的二次接线2

（1）将系统高电压变换成100V标准低电压，使测量仪表及继电器的电压线圈制造标

准化。

（2）将一次高压回路与二次回路相隔离，从而保证了工作人员和二次设备的安全。

2 技术参数：

（1）电压比 —— 一次电压与二次电压的比值 （2）误差等级与二次负荷

电压互感器的铭牌上所标注的“误差等级”即为电压互感器的准确度等级， 通常有 ——

测量级（二次绕组）：0.2级、 0.5级、 1级、 3级 保护级（剩余绕组）：3P级、 6P级

准确度等级的数，就是电压互感器电压比误差限值的百分值，如准确度等级为0.5，则表示电压互感器在额定电压时的电压比误差限值为±0.5%。

准确级次与二次负荷有直接关系，不同误差等级下的负载容量是不同的。例如JDZX10电压互感器的误差等级及二次负荷见下表： 型号 额定电压比 （V） 10000 /√3 100 /√3 100 / 3 准确级与额定二次负荷（VA） 极限输出 0.2 15 0.5 30 1 60 6P 50 （VA） 150 JDZX10-10 表中极限输出是指在满足线圈发热条件下，所允许的最大负荷，通常误差不会大于3级。

3 电压互感器的极性 （1）极性的含义：电压互感器和电流互感器一样 是表明一次线圈和二次线圈瞬间电位高低的对应关 系。下图中如初级A端与次级a端瞬间电位变化相 同，则A与a是同极性，并用记号[·]表示。

20 （2）极性的测量方法： 准备好1.5V干电池、开关、万用表（毫伏档或毫安档）。按图2-9连接好。 图2-9极性测量方法 当K合上瞬间，表计向正向偏动。当K拉开时，表计向负向偏动。则干电池的正端和表计的正端属同极性，用[·]或[*]表示。上述测量方法，也同样适用于电流互感器。 4 电压互感器的接线： 电压互感器的接线有单相和三相两种基本接线，采用不同的接线可以进行系统线电压、相对地电压及当一次系统发生单相接地故障时出现的零序电压的测试。 （1）一台电压互感器，一次侧接高压侧（任意二相间）见图2-10，二次侧可供测系统电压或电压继电器。 图2-10 （2）二台电压互感器作V-V连接，见图2-11 图2-11 21 一次侧分别接高压侧A、B、C三相。可供测量三相线电压，或电压继电器，不能测量相对地电压。接线简单，可节省一台电压互感器。

（3）三台单相双次级电压互感器，作YO/YO △连接，见图2-12。 可以测量系统相电压、线电压和零序电压，这种接线也可由一台三相五柱电压互感器来实现。 电压互感器的内部接线见图2-13 10000 / √3 100 / 3 100 / √3 图2-13 图2-12 （4）一台三相三铁心柱的电压互感器作YyO连接 一台三相三铁心柱的电压互感器接线时不允许将一次侧中心点接地。因为当系统出现一相接地时，将有零序磁通在铁心中出现，由于其铁心是三相三铁心柱，同方向的零序磁通不能在铁心内形成闭合磁路，只能通过空气或油形成磁阻很大的闭合磁路，导致零序电流增加很多，使互感器的线圈发热而烧毁。所以普通三相三铁心柱式的电压互感器不能用来作绝缘监察用。作为绝缘监察只能采用三相五柱式的电压互感器，或三台单相电压互感器作Y0yO连接。

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5 电压互感器安装和接线时注意的问题

（1）针对不同级别的电压互感器，其一次侧的接线，无论对地和相间，其安全距离要符合国标的规定。

（2）安装位置要便于接线检修。

由于各种型号电压互感器的结构不同，同时受到安装位置，电源方向的限止，安装时要考虑接线和维修的方便。因此电压互感器不一定将A端接向电源，N点接向中性点，同样对V-V接线的电压互感器也不一定按照图2-11的接线连接。实际接线时，只要注意一次侧和二次侧同极性的关系，记住一句话，次级跟着初级走，接线就不会接错了。 以V-V接线为例，图2-14中4种接线方式都是正确的。 图2-14 4种不同形式的V-V接线图 6 电压互感器的接地 —— 在实际应用中，电压互感器的接线方式里，通常有三种接地点：一次绕组中性点接地；二次绕组的一点接地；互感器铁心接地。虽然形式上都是接地，但作用却不尽相同。 （1）一次侧接地

当电压互感器按V-V方式连接时，显然一次侧是不允许接地的。因为任何一端接地，

都会造成系统一相接地故障。但当电压互感器由三只单相电压互感器组成星形时，或三

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相五柱式电压互感器，其一次侧中性点必须接地，其目的是使中性点电位强制为零，当系统发生单相接地故障时，会有零序电流出现，使零序电流引成通路。如果没有中性点，零序电流就会无法通过，有了零序电流，二次侧开口三角形绕组两端，就会感应出零序电压，使零序电压继电器动作，发出接地告警信号。 （2）二次侧接地。 电压互感器二次侧要有一个接地点。这主要是出于安全上的考虑。当一、二次绕组间的绝缘被高压击穿时，一次侧的高压便会窜到二次侧。为了保护工作人员和设备的安全，所以互感器二次侧必须可靠接地。另外，通过接地，可以给绝缘监察装置提供相电压。 二次侧接地方式主要有二种：中性点N接地和B相接地（见图2-15） （1）中性点接地 （2）B相接地 图2-15电压互感器二次侧的不同接地点 当采用b相接地后，二次侧中性点便不能直接接地。为避免一、二次绕组间绝缘破坏后，24 一次侧高压窜入二次侧，故在二次侧中性点装设击穿保险，当高压窜入二次侧时，高压电通过击穿保险接地。b相线圈被短接，该相熔丝就会熔断，起保护作用。

（3）铁心接地

在互感器的金属外壳或安装底座上有一个接地装头，这也是当高压对地绝缘击穿时起保护作用的。 7 运行时电压互感器次级电压的分析（中性点不接地系统） 新安装或大修后运行中的电压互感器，接线应正确，其一次侧与二次侧的相位应一致，这样我们就可以用分析电压互感器二次侧电压的方法来分析判断一次系统的运行情况，同时从二次电压的变化情况，判断互感器二次侧存在的问题。 （1）现在以图2-15为例，进行分析。三相系统在正常运行时，电网三相对地电压是对称的，大小为U / √3 ，加在YH一次绕组上的电压也为U / √3，因此YH一次绕组的电压也是对称的。YH二次绕组和辅助绕组三相电压也是对称的，其向量见图2-16 （1）YH一次侧绕组向量图 （2）YH二次侧绕组向量图 （3）YH辅助二次侧绕组向量图 图2-16电压互感器正常运行时的向量图 （2）当系统发生单相金属性接地故障时（以A相接地为例进行分析） A相对地电压为零，B相对地电压等于B相与A相电压之差，即： B’ = B - A ， 同理 C’ = C - A 而 A’ = A - A 这相当于- A的电压分别加于A、B、C三相上。

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由此可见 B’ = C’ = √3C = √3B。即非故障相电压升高为原来相电压的√3 倍。由于系统故障后造成的上述变化，使YH一次绕组、二次绕组及辅助二次绕组各相电压和相位均发生了变化，二次绕组的电压 a1’ = 0 b1’ = 100V c1’ = 100V 辅助二次绕组的电压为 a2’ = 0 b2’ = c2’ =100/3 X √3 = 100/ √3 开口三角出现零序电压 0 = 100V 相位变化见图2-17 （1）YH一次侧绕组向量图 （2）YH二次侧绕组向量图 （3）YH辅助二次侧绕组向量图 图2-17电压互感器A相接地时的向量图 26 三、高压断路器

1 高压断路器的作用及其分类：

高压断路器是电力系统中重要的控制与保护设备，它的主要功能是：

（1） 在规定的使用条件下，可以接通或断开各种负载电路（包括空载、满载及

过载电路）

（2） 在继电保护装置作用下，可以切断短路电流 （3） 在自动装置控制下，可以实现自动重合闸

高压断路器的类型很多，就基本结构而言，都是由开断元件、支撑绝缘件、传动元件、基座、及操动机构五个基本元件组成。

高压断路器按其安装地点可分为户内式和户外式；根据所采用的灭弧介质又可分为油断路器、真空断路器、压缩空气断路器、SF6断路器四种类型。

真空断路器，利用真空介质的高绝缘强度来熄灭电弧的，断路器触头在真空中不易被氧化，因此寿命长、行程短、体积小，故目前被广泛采用。

2 高压断路器的主要技术参数：

（1）额定电压 是指断路器能承受的正常工作电压（线电压）。按国家标准的规定，其电压等级有10KV，35KV，60KV，110KV，220KV，330KV，500KV各级。断路器的额定电压不仅决定了断路器的绝缘距离，而且也决定了断路器的外形尺寸。

（2）最高工作电压 因为在输电线路上有电压损耗，那么在线路供电端的额定电压就会高于线路受电端的额定电压，所以断路器就有可能工作在高于额定电压的情况下长期工作，因此规定了断路器最高工作电压的这一指标。按国家标准规定，对于额定电压在220KV及以下的断路器，其最高工作电压为额定电压的1.1~1.15倍。

（3）额定电流 是指铭牌上所标明的断路器在规定环境温度下，可以长期通过的最大工作电流。

（4）额定开断电流 断路器在额定工作电压下能可靠切断的最大电流。

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（5）动稳定电流 断路器在合闸位置时，所允许通过的最大短路电流。断路器在通过这一短路电流时不会因电动力的作用而发生任何机械损坏。

（6）热稳定电流 当断路器在通过短路电流时，在规定时间内，不会因发热而损坏断路器的最大电流。

3 断路器的操动机构

不论哪一种断路器，其分、合闸过程都是通过操动机构的操作来完成其动作过程的，因此操动机构由合闸机构、维持机构和分闸机构三个组成部分。常用的操动机构有电磁操动机构、弹簧操动机构和手动操动机构，超高压断路器，还有液压操动机构和气压操动机构。

根据操动机构和断路器结合的方式不同可分为一体式和分体式两种。

4 真空断路器操作过电压的防止

真空断路器体积小、重量轻、无噪声、无污染、寿命长、适宜频繁操作。目前我国在6~35KV系统中已被广泛采用。由于真空断路器触头行程小，动作速度快，因此极易产生操作过电压。

（1）截零过电压 当真空断路器分断时，正好负载电流在过零前的某一瞬间，它突然衰减至零。电流这种突然衰减过程称为截流，由于回路电流迅速变化，电流的变化速率d i / d t 很快，由此产生的过电压称截流过电压。

（2）重燃过电压 用真空断路器切断负载时，如果开关触头刚分开时，电流值正好过零，电弧在电流零点处立即熄灭。但此时触头开距尚未到达最大值，上升较快的恢复电压，将使间隙击穿而重燃并击穿，因此产生很高的过电压。这种开断 → 击穿 → 再开断的过程重复出现，引起电压上升，这种过电压称重燃过电压。重燃过电压比截流过电压高，且频率达兆赫级，波头很陡，对负载（电动机、变压器）匝间绝缘造成严重威胁。真空断路器所产生的操作过电压具有随机性，其最大幅值可达到额定电压的4倍左右。

（3）过电压的对策

1）并联电容器 能降低截流过电压，同时能减缓过电压的前沿陡度。

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2）并联R-C保护装置 对于高频重燃过电压，只并联电容是不行的，必须在电容回路串入适当电阻，以衰减或阻止高频振荡的产生。

3）并联氧化锌避雷器 能有效过电压幅值，但不能降低过电压的陡度。

（4）安装过电压保护装置的具体要求

由于过电压保护装置所保护的是其所控制或切换的电气设备，因此过电压保护装置一定要安装在真空断路器的负荷侧，而绝对不可错误的安装在其电源侧，否则保护装置将失去其存在意义。同时应将过电压保护装置接成Y接法，其中性点接地。

四、氧化锌避雷器

氧化锌避雷器是近年来发展起来的一种新产品。它是由氧化锌电阻片组装而成，故具有较好的非线性伏安特性。氧化锌避雷器在正常工作电压下，具有很大的电阻，而呈现出绝缘状态。在雷电过电压作用下，则呈现低阻状态，泄放雷电流，使与避雷器并联的电气设备二端残压被限止在设备的安全值以下，待危险的过电压消失后，避雷器便迅速恢复高电阻，而呈现出绝缘状态，从而有效的保护了被保护设备的绝缘免受过电压的损害。

1、氧化锌避雷器的型号说明 □ □ □ □—— □ / □ □

W：防污型，G：高原型，N2：充氮型 标称放电电流残压 KV 避雷器的额定电压 KV 设计序号

S：配电用；Z：电站用；R：并联补偿电容器用 T：电气化铁道用；F：充有六氟化硫气体 W：无间隙 标称放电电流 KA

Y 表示氧化锌，H 表示复合外套，

YH（HY） 表示复合外套金属氧化锌避雷器， （如型号中不带H，即为瓷外套氧化锌避雷器）

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2、氧化锌避雷器的选用。按照被保护对象确定避雷器的类型 （1）避雷器的额定电压

避雷器的额定电压的确定与系统运行方式有关，在中性点不接地系统中，当一相接地后，其它不接地二相相电压要升为线电压，同时电网运行电压允许上浮15%，以10KV电压级为例，电网允许11.5KV长期运行，因此避雷器的额定电压必须大于系统运行时的可能出现的电压峰值。对10KV而言，避雷器的额定电压Uc ＞ √2 × 11.5KV，故中性点不接地系统10KV电网中避雷器的额定电压均选择17KV。

（2）持续运行电压

避雷器持续运行电压是指避雷器能长时间保持安全运行的最高电压有效值。按国标GB11032-2000规定持续运行电压是避雷器额定电压的0.8倍。

（3）残压

在过电压作用下，避雷器二端电压的有效值。残压值应小于被保护设备绝缘物击穿电压值。

3、安装使用与维修应注意事项。

（1） 安装前应校对铭牌，避雷器的系统额定电压应与安装地的系统电压相符； （2） 避雷器固定在支架上，其上端与高压线相联结，下端要可靠接地； （3） 避雷器安装时应尽量靠近被保护设备，以减小距离对保护效果的影响； （4） 氧化锌避雷器不适合安装在有振动或严重污秽及严重腐蚀性气体的场所； （5） 用户在投运前，应进行必要的检查和试验

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五、高压电力电容器 1、电力电容器的作用 ——

在交流电路中都有感性负载，如异步电动机、电力变压器等。因为负载呈感性，因此电流和电压之间有相位差，即电流滞后于电压，当感抗越大，则功率因数COSΦ就越小，因此造成工矿企业用电负荷功率因数越低。为此用户装设了电力电容器，使容性无功功率和感性无功功率相互补偿来提高功率因数，从而达到系统运行状况的改善。 现以下例电路，通过矢量分析，来说明电容器如何起到补偿功率因数作用 —— 图5-1 电感电阻及电容分支电路矢量分析 从图5-1中可以看出，负载电流Ⅰ与外施电压U之间的相位差就是电路的功率因数，用COSΦ表示，如果没有电容支路接上，电路功率因数为COSΦ1，接入电容后，电容电流I2补偿了电感电流 2、高压电力电容器的接线方式 按照GB50227-95的规定，“电容器组宜采用单星形接线或双星形接线。在中性点非直接接地电网中，星形接线电容器组的中性点不应接地。” 在工矿企业大量存在三角形接线电容器组。当三角形接线电容器组发生电容器全击穿短路时，即相当于相间短路，注入故障点的能量不仅有系统的短路电流，还有健全相电容器的涌放电流，这些电流的能量远远超过电容器箱体的耐爆能量，因而引起箱体的爆炸。

星形连接的电容器组，中性点是否要接地？鉴于我国目前66KV以下配电网均为非直接接地，为了防止电容器某相全击穿时，造成系统接地故障，所以在中性点非直接接地的电网中，星形接线电容器组的中性点不应接地。

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,使 减小到 ,从而使功率因数提高到COSΦ2。 以下图例为目前常用的五种接线方式 图5-2电容器组为单星形，避雷器与电容器组并联和中性点避雷器接线 图5-3电容器组为单星形，避雷器与电抗器并联和中性点避雷器接线 32 图5-4电容器组为双星形，中性点设不平衡电流保护，电抗器在电源侧 图5-5电容器组为双星形，中性点设不平衡电流保护，电抗器在中性点

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图5-6电容器组为单星形，电源侧设四极双投刀闸 单星形接线与双星形接线比较，前者具有接线简单，布置清晰，串联电抗器只需一组。双星形接线，需设置二组串联电抗器，但可在二组电容器的中性间设置电流不平衡保护。当任何一组中有熔丝熔断，能发出电流告警信号。对于发生对称故障（双星形的同相两臂发生相同的故障）不能发出告警电流信号，这是双星形不平衡电流保护的不足。

串联电抗器无论装在电容组的电源侧或中性点侧，从限止合闸涌流和抑制谐波来说，作用都一样。但串联电抗器装在中性点侧，正常运行时，电抗器承受对地电压低，可不受短路电流的冲击。对动热稳定没有特殊要求，可减少事故，使运行更加安全，而且可采用普通电抗器，产品价格较低。因此串联电抗器宜装于电容器的中性点侧。

用三只单相电压互感器或一只三相五柱型电压互感器作为电容器组的放电线圈，其一次线圈的中性点禁止接地！如果将中性点接地后，在断路器分闸过程中产生截零过电压时，可能使接地的电压互感器电感和电容器组的对地电容产生振荡过电压，导致断路器触头间的重燃和极易造成对地绝缘的损坏。因此禁止作放电线圈使用的电压互感器一次线圈的中性点接地。

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3、高压电容器的熔断器选择

高压电容器保护使用的熔断器，宜采用喷逐式熔断器。熔断器熔丝额定电流的选择，不应小于电容器额定电流的1.43倍，并不宜大于额定电流的1.55倍。对于不同电压等级，不同容量的电容器单台保护熔丝建议按下列附表选配：

熔断器额定电压 （KV） 电容器额定电压 （KV） 不同容量（Kvar）并联电容器的熔丝额定电流配置值（A） 25 12 10 6 6 / 3.5 3.5 / 50 24 20 12 12 11 7 7 6 100 47 40 24 24 22 14 14 12 200 95 80 47 47 42 28 28 25 300 140 120 70 70 63 42 42 37 334 160 130 80 80 70 47 47 42 3.15 6.6/√3 7 6.3 11/√3 12/√3 10.5 12 11 12

4、串联电抗器在高压电容回路中的应用

电容器投入运行时，要产生合闸涌流，单组投入时，合闸涌流不大，通常单组电容器合闸涌流不会超过电容器额定电流的10倍，多组电容器投入时，尤其电容器组追加投入时，其涌流倍数较大，根据国内有关运行经验介绍，20倍额定电流的涌流未见对回路设备造成损坏，故国家标准GB50227-95规定：“并联电容器装置的合闸涌流限值宜取电容器组额定电流的20倍，当超过时，应采取装串联电抗器予以。” 根据国标规定，电抗器仅用于合闸涌流时，电抗率宜取0.1%~1%。随着国家工业化的迅猛发展，各种不同频率的谐波冲击电网，对电网的安全运行带来严重威胁，所以国标又规定，电抗器用于抑制谐波时，当并联电容器装置接入电网处的背景谐波为5次以上时，电抗率宜取4.5%~6%；当背景谐波为3次及以上时，电抗率宜取12%。

当电网中存在谐波不可忽视时，则应考虑利用串联电抗器抑制谐波，为了确定合理的电抗率，应查明电网中背景谐波含量，以便对症下药。

如何计算电抗率？现举例说明——

例：电源电压为6KV，每相由5台100Kvar的电容器并联组成单星形电容器组，电容器工作电压为6.6KV / √3。要求按5%电抗率选择电抗器。

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解：未接电抗器前，每相电容器工作电流Ⅰc’ Ⅰc’= Q / UN = 500000 6600/√3 = 131 A X c = UN /Ⅰc’ = 6630/√3 131 = 29.1 Ω 按5%电抗率计算电抗器感抗值 X L =29.1×0.05 = 1.456 Ω 或每相5%功率计算X L

Q L = 500Kvar × 0.05 = 25 Kvar

X L = Q L /Ⅰ2 = 25000 / 1312 = 1.456 Ω

电抗器规格为 —— Q L = 25 Kvar X L = 1.456 Ω U =6KV

5、常用计算公式 （1） 单相电容器

Q = ⅠU = (U /X c)﹒U = U2 / X c = U2 1 /（2πf C） = U22πf C Ⅰ = U / X c = U 1 / （2πf c） = U 2πf C 如f = 50 C以uf作单位

Q = U2314C / 106 Ⅰ = U314C / 106 上式中QC —— 电容器额定容量 乏（Var） Ⅰ —— 电容器额定电流 安（A）

U —— 电容器额定电压

C —— 电容器电容量 法拉（F） 1F = 106 u f X c——电容器容抗 欧（Ω）

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例：已知单相电容器C = 239 u f ，接在低压50HZ,400V电源上，求Q ？ 解1：Q = 4002×314×239 / 106 = 12007 Var =12 Kvar 解2：X c = 3184 / 239 = 13.32 Ω

Q = U2 / X c = 4002 /13.32 = 12012 Var = 12 Kvar [上式中1uf电容容抗X c = 106 / (314×1) = 3184 Ω] 注意：<1>计算时各参数的基本单位——

无功功率Q —— 乏（Var） 电压U——伏（V） 电流Ⅰ —— 安（A） 电容量Q——法（F） 容抗X c —— 欧（Ω） <2>交流电路中，电容器的额定工作电压是系统运行电压的上限值，在此电压下的电流和无功功率即为该电容的额定值。当电容器实际工作电压不在额定电压的上限值，其实际工作电流和无功功率也随之发生变化。 （2） 三相电容器 Q = √3 ⅠU （ Ⅰ为线电流，U为线电压） Ⅰ= Q / √3 U 例1 单相电容器400V 239uf 共三只，按三角形连接，计算无功功率？ 解1 每台电容器容抗X c = 3184 /239 = 13.32 Ω 每相相电流 Ⅰ’ = 400 / 13.32 =30.3A 每台电容器功率Q’ = Ⅰ’×U = 30.3×400 =12120Var = 12Kvar 总功率Q = 3 Q ’ =3×12=36 Kvar 解2 Q =√3 ⅠU = √3 ×52.42×400 (Ⅰ= √3Ⅰ’=√3×30.3=52.42A) =36275Var = 36.27 Kvar

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例2 三台单相电力电容器,参数为6.3KV,50Kvar,是否可接在三相10KV电力系统中应用?应采取什么措施?投入运行后实际无功功率是多少? 解: 将三台6.3KV单相电容器,按星形连接, ~10KV 电容器对地用10KV绝缘子隔开 每相电容器容抗X c = U2/ Q = 63002/50000 =794Ω 每相电流Ⅰ= UN/ XC = 10000 / √3 794 =7.28A 接入10KV系统后的功率Q =√3ⅠU=√3×7.28×10000 =125944 Var =126Kvar 例3 如何用10KV电容器,应用在35KV系统中? 目前国内很少有生产35KV电容器的厂家,因此可采用10KV电容器按下列办法,接入35KV系统中—— 将6台10.5KV的电容器，每相二台串联，然后按星形连接，同时将6台电容器用35KV绝缘子对地隔离，如下图 每台电容器实际承受的工作电压—— 35KV / √3 =20.2KV 每相电压 20.2 /2 =10.1KV 每台电容器实际承受工作电压 计算结果：每台电容器承受电压与电容器额定工作电压基本相符。

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