任务二　高压电气设备的运行与维护

【任务概述】

电力系统中担负输送、变换和分配电能任务的电路称为一次电路，一次电路中所有的电气设备称为一次设备。高压一次设备主要包括电力变压器、高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器、电压和电流互感器等。本次任务学习和掌握高压电气一次设备的结构和功能，学会使用和维护电气一次设备，为从事供配电系统运行、维护和设计工作打下基础。

【相关知识】

一、电弧的产生及灭弧的方法

1.电弧及其危害

当开关通断时，只要动、静触点之间的电压不小于10～20V，它们行将接触或者开始分断时就会在间隙内产生放电现象。如果电流小，就会发生火花放电；如果电流大于80～100mA，就会发生弧光放电，即电弧。

开关断开过程中电弧是这样形成的。触头刚分离时突然解除接触压力，阴极表面立即出现高温炽热点，产生热电子发射；同时，触头的间隙很小，使得电压强度很高，产生强电场发射。从阴极表面逸出的电子在强电场的作用下，加速向阳极运动，发生碰撞游离，导致触头间隙中带电粒子急剧增加，温度骤然升高，产生热游离并且成为游离的主要因素，此时，在外加电压的作用下，间隙被击穿，形成电弧。

电弧是电气设备运行中经常发生的一种物理现象，其特点是光亮很强和温度很高。电弧对供配电系统的威胁极大，主要表现在以下几个方面。

① 电弧延长了开关电器切断电路的时间。如果电弧是短路电流产生的，电弧的存在就意味着短路电流的存在，从而使短路电流危害的时间延长。

② 电弧产生的高温可烧坏触点，烧毁电气设备及导线、电缆，还可能引起弧光短路，甚至引起火灾和爆炸事故。

③ 强烈的弧光可能损伤人的视力。

因此，在供配电系统中，各种开关电器采用了一定的灭弧措施，保证电弧能迅速熄灭。

2.常用的灭弧方法

开关电器在分断电流时之所以会产生电弧，其根本原因是触点本身和触头周围的介质中含有大量可被游离的电子。要使电弧熄灭，就必须使触点中的去游离率大于游离率，即离子消失的速率大于离子产生的速率。

根据去游离理论，常用的灭弧方法有以下几种。

① 速拉灭弧法：在切断电路时，迅速拉长电弧，使触点间的电场强度骤降，使带电质子的复合速度加快，从而加速电弧的熄灭。这种灭弧方法是开关电器中普遍采用的最基本的灭弧方法，如高压开关中装的速断弹簧。

② 冷却灭弧法：降低电弧的温度，可使电弧的电场减弱，导致带电质子的复合增强，有助于电弧的熄灭。这种灭弧方法在开关电器中的应用比较普遍。

③ 吹弧灭弧法：利用外力来吹动电弧，使电弧加速冷却，同时拉长电弧，迅速降低电弧中的电场强度，从而加速电弧熄灭。按吹弧的方向分有横吹和纵吹；按外力的性质分有气吹、油吹、电动力吹、磁吹等，如图2-4所示。

④ 短弧灭弧法：利用金属栅片把电弧分割成若干个相互串联的短弧，以提高电弧电压，使触点间的电压不足以击穿所有栅片间的气隙而使电弧熄灭。

⑤ 狭沟灭弧法：将电弧与固体介质所形成的狭沟接触，使电弧冷却而灭弧。由于电弧在固体中，其冷却条件加强，同时电弧在狭缝中燃烧产生气体，使内部压力增大，去游离作用加强，有利于电弧的熄灭。如在熔断器的熔管内充填石英砂和用绝缘栅的方法，都是利用此原理。

⑥ 真空灭弧法：由于真空具有较强的绝缘强度，不存在气体游离的问题，因此处于真空中的触点间的电弧在电流过零时就能立即熄灭而不致复燃。真空断路器就是利用真空灭弧法。

⑦ 六氟化硫灭弧法：六氟化硫具有优良的绝缘性能和灭弧性能，其绝缘强度为空气的3倍，介质恢复速度是空气的100倍，使灭弧能力大大提高。六氟化硫断路器就是利用六氟化硫灭弧法。

电气设备的灭弧装置可以采用一种灭弧方法，也可以综合采用几种灭弧方法，以达到提高灭弧能力的目的。

二、高压断路器

1.高压断路器的用途

高压断路器是电力系统中最重要的控制和保护电器。无论被控电路处在何种工作状态，例如空载、负载或短路故障状态，高压断路器都应可靠地动作。高压断路器在电网中起的作用有2个：一是控制作用，根据电网运行的需要，将一部分电力设备或线路投入或退出运行；二是保护作用，即在电力设备或线路发生故障时，通过继电保护装置使断路器跳闸，将故障部分从电网中迅速切除，保证电网无故障部分的正常运行。

2.高压断路器的类型

高压断路器可分为户外和户内两种，根据断路器采用的灭弧介质不同，又可分为油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等。

油断路器又有多油和少油之分，其区别是多油断路器的油既起灭弧作用又起绝缘作用，因而多油断路器的用油量较多，所以体积和重量都大，现已被淘汰；少油断路器用油少、体积小，爆炸时火灾小，曾经应用很广，但目前基本上不再生产少油断路器。

目前供配电技术中应用最多的是SF6断路器和真空断路器，其高压断路器产品实物如图2-5所示。

3.高压断路器的主要参数

（1）额定电压Ue。额定电压是指高压断路器正常工作时所能承受的电压等级，它决定了高压断路器的绝缘水平，它表明的是高压断路器耐压能力。供配电系统中常用的高压断路器的额定电压等级为10、35、110（kV）等。

（2）额定电流Ie。额定电流指在规定的环境温度下，高压断路器长期允许通过的最大工作电流（有效值），反映了高压断路器的载流能力。常用高压断路器的额定电流等级为200、400、630、1000、1250、1600、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500（A）等。

（3）额定开断电流Iekd。额定开断电流是指在额定电压下高压断路器能够可靠开断的最大短路电流值，它是表明高压断路器灭弧能力的技术参数。

（4）动稳定电流idw。表示高压断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。

（5）热稳定电流Ir。表明高压断路器承受短路电流热效应的能力。

（6）开断时间tkd。从操作机构跳闸线圈接通跳闸脉冲起，到三相电弧完全熄灭时止的一段时间称为高压断路器开断时间。

4.高压断路器的型号含义

高压断路器的型号含义如图2-6所示。

例如：ZN28-10/600型断路器，表示该高压断路器为户内真空断路器，设计序号为28，额定电压为10kV，额定电流为600A。

5.真空断路器

真空断路器是利用“真空”灭弧的一种断路器，具有体积小、重量轻、噪声小、维护工作量小等突出的优点，目前已广泛应用在3～10kV电压等级的户内配电装置中。如图2-7所示是真空断路器的外形图，它主要由真空灭弧室、操作机构、框架三部分组成。

真空灭弧室是真空断路器的核心元件，是一个真空的密闭容器，具有开断、导电和绝缘的功能，主要由绝缘外壳、动静触头、波纹管、屏蔽罩等组成，如图2-8所示。其中，绝缘外壳主要由玻璃和陶瓷材料制作，它的作用是支撑动静触头和屏蔽罩等金属部件，与端盖气密地焊接在一起，以确保灭弧室内的高真空度。

触头材料对真空断路器的灭弧性能影响很大，通常要求它具有导电好、耐弧性好、导热性好、机械强度高和加工方便等特点，常用的触头材料是铜铬合金、铜合金等。动静触头分别焊接在动、静导电杆上，用波纹管实现密封。动触头位于灭弧室的下部，在机构驱动力的作用下，能在灭弧室内沿轴向移动，完成分、合闸。

屏蔽罩是包围在触头周围用金属材料制成的圆筒，它的主要作用是吸附电弧燃烧时释放出的金属蒸气，提高弧隙的击穿电压，并防止弧隙的金属喷溅动绝缘外壳内壁上，降低外壳的绝缘强度。

波纹管能保证动触头在一定行程范围内运动时，不破坏灭弧室的密封状态。波纹管通常采用不锈钢制成，有液压成型和膜片焊接两种。真空断路器的触头每分合一次，波纹管便产生一次机械变形，长期频繁和剧烈的变形容易使波纹管因材料疲劳而损坏，导致灭弧室漏气而无法使用。波纹管是真空灭弧室中最容易损坏的部件，其金属的疲劳强度决定了真空灭弧室的机械寿命。

6. SF6断路器

六氟化硫断路器是利用SF6作为灭弧和绝缘介质的一种断路器。SF6气体是一种无色、无味、无毒、不可燃的惰性气体，具有极强的电负性（吸附自由电子的能力），是一种优良的灭弧介质和绝缘介质。这种断路器的外形尺寸小，占地面积少，开断能力强，运行期内基本无需维修。

SF6断路器在结构上可分为支柱式和罐式两种。支柱式在6kV及以上的高压电路中广泛使用，如图2-9（a）所示。罐式的特点是设备重心低，结构稳固、抗展性能好，可以加装电流互感器，但它耗材量大，制造工艺要求高，系列化产品少，所以它的应用范围受到限制。

SF6断路器的灭弧方式主要采用压气式灭弧，压气式灭弧装置中装有一定压力的SF6气体，断路器在开断过程中，压气缸5和动触头4同时运动，将压气缸内的SF6气体压缩而使压力升高。触头分离后，即喷口3被打开，高压力气体由喷口处向外排出，实现纵吹而将电弧熄灭，如图2-9（b）所示。目前在110kV及以上的电力系统中广泛使用这种灭弧装置。

7.高压断路器的操作机构

高压断路器的工作过程中分、合闸动作是由操作系统来完成的。操作系统由相互联系的操作机构和传动机构组成，后者常归入高压断路器的组成部分。操作机构的工作性能和质量对高压断路器的工作性能和工作可靠性起着重要作用。

① 操作机构的作用。操作机构的主要任务是将其他形式的能量转换成机械能，使高压断路器准确地进行分、合闸操作。因此，要求其具有合闸操作、保持合闸、分闸操作、防跳跃、复位、闭锁等功能。

② 操作机构的分类。高压断路器的操作机构种类很多，按其操作能源来分主要有手动型（S）、电磁型（D）、液压型（Y）、气压型（Q）、弹簧型（T）5种类型。

③ 操作机构的型号。一种操作机构可配用多种不同型号的高压断路器，同样一种高压断路器也可选用不用型号的操作机构，由于操作机构与高压断路器之间的多配性，为方便起见，操动机构有自己独立的型号。

操作机构的型号及含义如图2-10所示。

例如：CD2为电磁式操作机构，设计序号为2；CY3为液压式操作机构，设计序号为3。CT19为弹簧式操作机构，设计序号为19，通常与10kV真空断路器配套使用，如图2-11所示。

三、高压隔离开关

高压隔离开关的作用主要用于隔离电源、倒闸操作、拉合小电流电路。高压隔离开关的结构特点是断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障其他设备和线路在检修时工作人员的人身和设备的安全。但是高压隔离开关没有专门的灭弧装置，因此它不允许带负荷操作，为此，在高压隔离开关之前，必须先检查与之串联的断路器，应确实在断开位置。也就是说，高压隔离开关的操作必须遵守“先通后断”的原则，即在线路送电时要先合上高压隔离开关后再合上断路器，线路停电时要先断开断路器后再拉开高压隔离开关。

高压隔离开关按安装地点来分可分为户内式和户外式；按支柱绝缘来分可分为单柱式、双柱式和三柱式；按有无接地刀闸来分可分为带接地刀闸和不带接地刀闸；按刀闸运动方式来可分为水平旋转式、垂直旋转式和插入式。

高压隔离开关的型号及含义如图2-12所示。

例如：GN8-10/600型高压隔离开关，其中第1个字符G表示隔离开关，第2个字符N表示户内式（户外式为W），第3个数字表示设计序号，第4个数字表示额定电压10kV，最后一个数字表示额定电流为600A。

如图2-13所示为高压隔离开关产品实物图。

如图2-13（a）所示的GN19系列为户内式高压隔离开关，通常配用拐动机构进行操作，用于有电压而无负载的情况下分、合电路。常用操动机构为CS系列和CJ2系列。其中CS6、CS8、CS11、CS15、CS16型为手动杠杆操动机构，CJ2为电动机操动机构。

如图2-13（b）所示的GW5系列高压隔离开关由3个单极组成，每极主要由底架、支柱绝缘子、左右触点、接地闸刀等部分组成。2个支柱绝缘子分别安装在底座的转动轴承上。呈V形布置。轴线交角为50°，两轴承座下为伞齿轮啮合，左、右触点安装在支柱绝缘子上部，由轴承座的转动带动支柱绝缘子同步转动，实现2个触点的断开和闭合，3个单极由连动拉杆实现三极联动。

如图2-13（c）所示为GW46型剪刀式高压隔离开关。GW46型剪刀式高压隔离开关适合用于垂直断口管母线或软母线的场合，而且该产品具有通流能力强、绝缘水平高、防腐能力好、机械寿命长、钳夹范围大、外形美观等特点。

四、高压熔断器

高压熔断器是用来防止高压电气设备发生短路和长期过载的保护元件，是一种结构简单，应用范围最广泛的保护电器。一般由熔管、金属熔体、灭弧装置、静触座等构成。

在供配电系统中，对容量小而且不太重要的负载，广泛使用高压熔断器，作为输电、配电线路及电力变压器的短路及过载保护。高压熔断器按使用场所的不同可分为户内式和户外式两大类，如图2-14所示。

如图2-14（a）所示为RW4型户外跌落式高压熔断器，通常用于6～10kV交流电力线路及设备的过负荷及短路保护，也可起高压隔离开关的作用，还可用于12kV、50～60Hz配电线路和电力变压器的过载和短路保护。

户外跌落式高压熔断器的结构特点是熔断器熔管内衬以消弧管，熔丝在过负荷或短路时，熔断器依靠电弧燃烧使产气管分解产生气体来熄灭电弧。熔丝一旦熔断，熔管靠自身重量绕下端的轴自行跌落，造成明显可见的断开间隙。因户外跌落式高压熔断器具有明显可见的分断间隙，所以也可以作为高压隔离开关使用。这种高压熔断器由于没有专门的灭弧装置，其灭弧能力不强，灭弧速度不快，不能在短路电流到达冲击值前熄灭电弧，因此，这类熔断器属于“非限流”型熔断器。

如图2-14（b）所示为PRW型喷射式高压熔断器，通常用于35kV及35kV以下配电线路、变压器的过负载和短路保护以及用于隔离电源，PRW系列喷射式高压熔断器采用防污瓷瓶，防污等级高，熔管采用逐级排气式。开断大电流时，熔管上端的泄压片被冲开，形成双端排气；开断小电流时，该泄压片不动作，形成单端排气；开断更小电流时，靠纽扣式熔丝上套装的辅助灭弧管吹灭电弧，从而解决了开断大、小电流的矛盾，是高压跌落式熔断器的新型换代产品。

如图2-14（c）所示为PN型户内高压熔断器，属于“限流”型熔断器。其中PN1型通常用于高压电力线路及其设备的短路保护；PN2型则只能用作电压互感器的短路保护，其额定电流仅有0.5A一种规格。PN型户内高压熔断器的熔体中焊有低熔点的小锡球，当过负荷时，锡球受热熔化而包围铜熔丝，铜锡合金的熔点较铜低，使铜丝在较低的温度下熔断，称为“冶金效应”。

RN型户内高压熔断器适用于电压互感器的过载和短路保护，其断流容量为1000MV·A，如图2-14（d）所示。

五、高压负荷开关

高压负荷开关是一种功能介于高压断路器和高压隔离开关之间的电器，常用于35kV以下配电系统中，用于接通或断开负荷电流。高压负荷开关具有简单的灭弧装置，但灭弧能力较弱，因此只能通断一定的负荷电流，但是它不能断开短路电流，所以一般情况下，高压负荷开关与高压熔断器串联使用，由熔断器来进行短路保护。

高压负荷开关按使用场所分类，可分为户内式和户外式；按灭弧方式分类，可分为油浸式、产气式、压气式、真空式和六氟化硫负荷开关。

高压负荷开关的型号及含义如图2-15所示。

如图2-16所示为不同型号高压负荷开关产品实物图。

FN12-12D/630-20户内高压负荷开关的结构示意图如图2-17所示。

高压负荷开关在断开电路的过程中，利用分闸时主轴带动活塞压缩空气，使压缩了的空气由喷嘴中高速喷出而吹灭电弧。

六、电压、电流互感器

互感器属于一种特殊变压器，分电压互感器和电流互感器两大类，它们是供配电系统中测量和保护用的重要设备。电压互感器是将系统的一次侧的高电压改变为二次侧标准的低电压100V；电流互感器是将高压一次系统中的电流和低压系统的大电流改变为二次侧标准的低电压小电流5A（或1A）。互感器接线图如图2-18所示。

图2-18中的TV为电压互感器，其一次绕组与一次侧电网相并联，二次绕组与二次测量仪表或继电器的电压线圈相连接；图2-18中的TA是电流互感器，其一次绕组串联于被测量电路中，二次绕组与二次测量仪表和继电器的电流线圈相串联。

1.电压互感器

电压互感器是一种把高压变为低压并在相位上与原来保持一定关系的仪器。电压互感器能够可靠地隔离高电压，保证测量人员、仪表及保护装置的安全，同时把高电压按一定比例缩小，使低压绕组能够准确地反映高电压量值的变化，以解决高电压测量的困难。电压互感器的二次电压均为标准值100V。

如图2-19所示为部分电压互感器产品实物图。

（1）电压互感器的工作原理

电压互感器的工作原理跟变压器相似，是利用电磁感应原理工作的，运行时相当于一台降压变压器。如图2-20所示为电压互感器的工作原理图。

电压互感器的高压绕组与被测电路并联，低压绕组与测量仪表并联。由于电压线圈的内阻抗很大，通过的电流极小，近似工作在开路状态，所以电压互感器运行时，相当于一台空载运行的变压器，二次侧绕组不允许短路！若二次侧发生短路，将会产生很大的短路电流，损坏电压互感器。为避免二次绕组出故障，一般在二次侧出口处安装熔断器或自动空气开关，用于过载和短路保护。

电压互感器的额定变压比为一次绕组和二次绕组的额定电压比，为

KU==　　（2-4）

（2）电压互感器的类型及型号

电压互感器按相数分，有单相和三相两类；按绝缘及其冷却方式分，有干式、浇注式、油浸式、SF6气体绝缘式。

电压互感器的型号及含义如图2-21所示。

例如：JSJW-10表示额定电压为10kV的三相三绕组五芯柱油浸式电压互感器。

（3）电压互感器的接线方式

供配电技术中，通常需要测量供电线路的线电压、相电压及发生单相接地故障时的零序电压。为了测量这些电压，电压互感器的二次绕组必须与测量仪表、继电器等相连接，常用的4种接线方式如图2-22所示。

如图2-22（a）所示方案为一个单相电压互感器的接线。当需要测量某一相对地电压或相间电压时可采用此方案。实用中这种接线方案应用得较少。

如图2-22（b）所示方案是把两个单相互感器接成不完全三角形，也称V-V接线，可以用来测量线电压，或供电给测量仪表和继电器的电压线圈。这种接线方式广泛应用于变配电所20kV以上中性点不接地或经消弧线圈接地的高压配电装置中。这种接线方案不能测相电压。而且当连接的负载不平衡时，测量误差较大。因此仪表和继电器的两个电压线圈应接Uab、Ubc两个线电压，以尽量使负载平衡，从而减小测量误差。

如图2-22（c）所示方案是用三个单相三绕组电压互感器构成YN-yn连接形式，广泛应用于3～220kV系统中，其二次绕组用于测量线电压和相电压。在中性点不接地或经消弧线圈的装置中，这种方案只用来监视电网对地绝缘状况，或接入对电压互感器准确度要求不高的电压表、频率表等测量仪器。由于正常状态下此种方案中的电压互感器的原绕组经常处于相电压下，仅为额定电压的0.866倍，所以测量的误差值大大超过了正常值，所以此种接线方案不作供给功率表和电度表之用。

在3～60kV电网中，通常采用三台单相三绕组电压互感器或者一台三相五柱式电压互感器的接线形式，如图2-22（d）所示方案。这种接线方案中，一次电压正常时，开口两端的电压接近于零，当某一相接地时，开口两端将出现近100V的零序电压，使电压继电器动作，发出信号，故起电网的绝缘监视作用。

必须指出，不能用三相三柱式电压互感器做这种测量。当系统发生单相接地短路时，在互感器的三相中将有零序电流通过，产生大小相等、相位相同的零序磁通。在三相三柱式互感器中，零序磁通只能通过磁阻很大的气隙和铁外壳形成闭合磁路，零序电流很大，使互感器绕组过热甚至损坏设备。而在三相五柱式电压互感器中，零序磁通可通过两侧的铁芯构成回路，磁阻较小，所以零序电流值不大，对互感器不造成损害。

2.电流互感器

电流互感器是一种把一次系统的大电流变为标准5A小电流，并在相位上与原来保持一定关系的仪器。如图2-23所示为部分电流互感器产品实物图。

电流互感器的结构特点是：一次绕组匝数很少，二次绕组匝数很多。有的电流互感器没有一次绕组，而是利用穿过其铁芯的一次电路作为一次线圈。

（1）电流互感器的工作原理

电流互感器是按电磁感应原理工作的，与普通变压器相似，如图2-24所示为电流互感器的原理图。

利用一、二次绕组不同的匝数比将系统的大电流变为小电流，以供二次系统测量和保护使用。

Ki==

因此，电流互感器的变比为一次绕组的额定电流与二次绕组的额定电流之比。例如：Ki=100/5，二次额定电流一般为5A，一次额定电流的等级为5～25000A。

（2）电流互感器的误差与准确度等级

电流互感器的误差通常有电流误差与相位误差两种。其中，电流误差是电流互感器二次侧电流的测量值乘以变比所得的值KiI2与实际一次电流值I1之差，与I1的之比的百分数。

fi=×100%　　（2-5）

而相位误差为负二次电流相量-与一次电流相量之间的夹角δi。

电流互感器的准确度等级是根据测量时电流误差的大小来划分的。我国电流互感器的准确度等级为0.1，0.2、0.5、1、3、5。准确度等级和误差限值见表2-4。

（3）电流互感器的工作特点及注意事项

电流互感器一次侧电流取决于一次侧所串联的电网电流，二次侧绕组与仪表、继电器等电流线圈相串联，形成二次侧闭合回路。由于电流互感器的二次电路中均为电流线圈，因此阻抗很小，工作时二次回路接近于短路状态。

电流互感器运行中，二次侧绕组不允许开路！倘若电流互感器二次侧发生开路，一次侧电流将全部用于励磁，使互感器铁芯严重饱和。交变的磁通在二次线圈上将感应出很高的电压，其峰值可达几千伏甚至上万伏，这么高的电压作用于二次线圈及二次回路上，将严重威胁人身安全和设备安全，甚至会使线圈绝缘过热而烧坏，保护设施很可能因无电流而不能正确反映故障，对于差动保护和零序电流保护则可能因开路时产生不平衡电流而误动作。所以《安全运行规定》中规定，电流互感器在运行中严禁开路。为避免这类故障发生，一般在电流互感器的二次侧出口处安装一个开关，当二次侧回路检修或需要开路时，把开关首先闭合。

为防止绝缘损坏时高压窜入二次侧，危及人身和设备安全，电流互感器二次绕组的一端及铁芯必须接地。

（4）电流互感器的接线方式

电流互感器的常见的几种接线方式如图2-25所示。

如图2-25（a）所示为一相式接线。一相式连接只能测量一相的电流，以监视三相的运行情况，通常用于三相对称电路中，例如三相电动机负载电路。

如图2-25（b）所示为两相V形接线，或不完全星形接线。该方案只适用于两台电流互感器的线路，可用来测量两相电流。如果通过公共导线，还可以测量第三相的电流。由图可见，通过公共导线上的电流是所测量两相电流的相量和。这种接线方式常用于发电厂、变电所6～10kV馈线回路中，测量和监视三相系统的运行情况。

如图2-25（c）所示为两相电流差接线。一般用于保护回路中。

如图2-25（d）所示为三相星形接线。该方案是把电流互感器连接成星形，可用于测量可能出现三相不对称的电路电流，以监视三相电路的运行情况。

（5）电流互感器的类型和型号

电流互感器的类型很多，按安装地点来分有户内式和户外式。按一次绕组的匝数分有单匝式和多匝式。按一次电压分有高压和低压两大类。按作用来分有测量用和保护用两大类，两者准确度等级不同：标准仪表为0.2级，计量仪表为0.5级，一般测量为1～5级；保护用的电流互感器为5P和10P两级。按安装的方式有穿墙式、支持式和装入式。按绝缘来分有干式、浇注式和油浸式。

电流互感器的型号及含义如图2-26所示。

例如：LQ-0.5/0.5-100，表示线圈式、电压为0.5kV、准确度等级为0.5级、一次额定电流为100A的电流互感器。

七、母线、导线与电缆

1.母线

（1）母线的用途和类别

母线也称汇流排，是汇集和分配电流的裸导体。通常是指发电机、变压器和配电装置等大电流回路的导体，也泛指用于各种电气设备连接的导线。

母线可分为软母线和硬母线两种。软母线一般采用钢芯铝绞线、用悬式绝缘子将其两端拉紧固定，软母线在拉紧时存在适当的弛度，工作时会产生横向摆动，故软母线的线间距离要大，常用于户外配电装置；硬母线采用矩形、槽形或管形截面的导体，用支柱绝缘子固定，多数只作横向约束，而沿纵向则可以伸缩，主要承受弯曲和剪切应力，硬母线的相间距离小，广泛用于户内、外配电装置。

母线的材料有铜、铝和钢3种。铜的电阻率很低、机械强度高、防腐性能好，便于连接，是优良的导电材料，但我国的产量低、价格较贵，故常用于重要的、大电流或腐蚀性场所的母线装置中。铝的导电率仅次于铜，且质轻、价廉、产量高，总的来说用铝母线比用铜母线经济。因此，目前常用于户内、外的配电装置中。

（2）母线的截面和排列

母线截面形状有矩形、圆形、管形、槽形等。选择母线形状时应力求使集肤效应系数小、散热好、机械强度高和安装简便。容量不大的工厂变电所多采用矩形截面的母线。

母线的排列方式应考虑散热条件好、且短路电流通过时具有一定的热、动稳定性。常用的排列方式有水平布置和垂直布置两种。

另外，母线表面涂漆可以增加热辐射能力，而且有利于散热和防腐。因此，电力系统统一规定：交流母线A、B、C三相按黄、绿、红标示，接地的中性线用紫色，不接地的中性线用蓝色，这样可十分方便地识别各相的母线。

2.架空导线

架空导线是构成工厂供配电网络的主要元件，在户外配置中也常采用架空导线作母线，又称为软母线，如图2-27所示。

通常架空导线选用裸导线，按其结构不同可分为单股线和多股绞线。绞线又有铜绞线、铝绞线和钢芯铝绞线之分。在工厂中最常用的是铝绞线；在机械强度要求较高的35kV及以上架空线路多采用钢芯铝绞线。

高压架空线路，一般采用铝绞线，当挡距较大、电杆较高时，宜采用钢芯铝绞线。沿海地区及有腐蚀性介质的场所，可采用铜绞线或防腐铝绞线。低压架空线路，一般采用铝绞线。

3.电力电缆

电力电缆的基本结构主要由线芯、绝缘层、屏蔽层和保护层4部分组成，如图2-28所示。其中线芯一般由多股铜线铝线绞合而成，以便于弯曲，线芯截面形状可为圆形、半圆形和扇形。绝缘层用于将线芯之间及线芯与大地之间良好地绝缘。屏蔽层是消除导体表面的不光滑所引起的导体表面电场强度的增加，使绝缘层和电缆导体有较好的接触。保护层用来保护绝缘层，使其密封并具有一定的强度，以承受电缆在运输和敷设时所受的机械力，也可防止潮气侵入。

高压电缆线路，在一般环境和场所，可采用铝芯电缆；在振动剧烈、有爆炸危险、高温及对铝有腐蚀的特殊场所，常采用铜芯电缆。埋地敷设的电缆，应采用有外保护层的铠装电缆；但在无机械损伤可能的场所，采用钢丝铠装电缆即可。敷设在电缆沟、桥架或穿管的电缆，一般采用裸铠装电缆或塑料护套电缆。

低压电缆线路一般采用铝芯电缆，特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯电缆。低压TN系统中应采用四芯或五芯电缆。

电缆的主要优点是供电可靠性高，不受雷击、风害等外力破坏；可埋于地下或电缆沟内，使环境整齐美观；线路电抗小，可提高电网功率因数。缺点是投资大，约为同级电压架空线路投资的10倍；而且电缆线路一旦发生事故难于查寻和检修。

八、高压开关柜

高压开关柜的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。高压开关柜内的部件主要有断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构、互感器以及各种保护装置等组成。主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场合。

1.高压开关柜的分类

（1）按断路器安装方式分类

分为移开式（手车式）和固定式两类。

① 移开式或手车式（用Y表示）：表示柜内的主要电气元件（如断路器）是安装在可抽出手车上的，由于手车柜有很好的互换性，因此可以大大提高供电的可靠性，常用的手车类型有：隔离手车、计量手车、断路器手车、PT手车、电容器手车和所用变手车等，如KYN28A-12。

② 固定式（用G表示）：表示柜内所有的电器元件（如断路器或负荷开关等）均为固定式安装的，固定式开关柜较为简单经济，如XGN2-10、GG-1A等。

（2）按柜体结构分类

可分为金属封闭铠装式开关柜、金属封闭间隔式开关柜﹑金属封闭箱式开关柜和敞开式开关柜四大类。

① 金属封闭铠装式开关柜（用字母K），主要组成部件（如断路器、互感器、母线等）分别装在接地的用金属隔板隔开的隔室中的金属封闭开关设备。如KYN28A-12型高压开关柜。

② 金属封闭间隔式开关柜（用字母J来表示）与铠装式金属封闭开关设备相似，其主要电气元件也分别装于单独的隔室内，但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板，如JYN2-12型高压开关柜。

③ 金属封闭箱式开关柜（用字母X来表示）开关柜外壳为金属封闭式的开关设备，如XGN2-12型高压开关柜。

④ 敞开式开关柜，无保护等级要求，外壳有部分是敞开的开关设备，如GG-1A（F）型高压开关柜。

2.高压开关柜结构

（1）固定式高压开关柜

XGN系列为固定式高压开关柜，其断路器固定安装在柜内。以XGN2-12型为例，如图2-29所示，该高压开关柜的柜体为角钢或弯板焊接骨架结构，柜内分为断路器室、母线室和继电器室，室与室之间用钢板隔开。母线室位于柜体后上部，母线呈品字形排列；断路器室位于柜体下部，断路器操动机构装在柜体正面左边位置，其上方为隔离开关的操动及联锁机构。电缆室位于柜体的后下部；继电器室位于柜体的前上部；室内安装板可安装各种继电器等，室内有端子排支架，安装指示仪表、信号元件等二次元件，顶部还可布置二次小母线。XGN2-12型开关柜为双面维护，从前面可监视断路器和仪表，操作断路器和隔离开关，从后面可寻找电缆故障，检修维护电缆头等，其型号含义为：X——箱式开关设备；G——固定式；N——户内装置；2——设计序号；12——额定电压（kV）。

（2）手车式高压开关柜

手车式高压开关柜由固定的柜体和可移开的手车组成，柜体常分为母线室、断路器室、电缆室和继电器仪表室4个部分；手车有断路器手车、电压互感器避雷器手车、电容器手车、隔离开关手车。KYN28A-12是国内目前比较常见的一种手车式高压开关柜，如图2-30所示。

① 外壳和隔板。开关柜的外壳和隔板由优质钢板制成，具有很强的抗氧化、耐腐蚀功能，且刚度和机械强度比普通低碳钢板高。三个高压室的顶部都装有泄压装置。出现内部故障时，高压室内气压升高，由于柜门已可靠密封，高压气体将通过泄压装置泄压。隔板将断路器手车室和电缆室隔开，即使断路器手车移开（此时活门会自动关闭），也能防止操作者触及母线室和电缆室内的带电部分。卸下紧固螺栓就可移开水平隔板，便于电缆密封终端的安装。

② 断路器手车室。断路器手车装在有导轨的断路器手车室内，可在运行、试验/隔离两个不同位置之间移动。当手车从运行位置向试验/隔离位置移动时，活门会自动盖住静触头，手车反向运行则打开。手车能在开关柜门关闭的情况下操作，通过门上的观察窗可以看到手车的位置、手车上的ON（断路器合闸）/OFF（断路器分闸）按钮、合分闸状态指示器和储能/释放状况指示器。

③ 母线室。母线从一个开关柜引至另一个开关柜，通过分支母线和套管固定。矩形的分支母线直接用螺栓连接到主母线上，不需任何连接夹。所有母线和分支母线都用热缩套管覆盖。套管板和套管将柜与柜之间的母线隔离起来，并有支撑作用。对电动应力大的开关柜，一般需要这种支持。

④ 电缆室。电流互感器和接地开关装在电缆室后部。电缆室内也可安装避雷器。当电缆室门打开后，有足够的空间供施工人员进入柜内安装电缆（最多可并接6根）。盖在电缆入口处的底板可采用非导磁的不锈钢板，是开缝的，可拆卸的，便于现场施工。底板中穿越一、二次电缆的变径密封圈开孔应与所装电缆相适应，以防小动物进入。

⑤ 继电器仪表室。开关柜的二次元件装在低压室内及门上。控制线线槽空间宽裕，并有盖板，左侧线槽用来引入和引出柜间连线，右侧线槽用来敷设开关柜内部连线。低压室侧板上有控制线穿越孔，以便控制电源的连接。

3.高压开关柜五防要求

① 防止误分、合断路器。即只有操作撸令与操作设备对应才能对被操作设备操作。

② 防止带负荷分、合隔离开关。即断路器、负荷开关、接触器在合闸状态时不能操作隔离开关。

③ 防止带电挂（合）接地线（接地开关）。即只有在断路器分闸状态，才能挂接地线或合上接地开关。

④ 防止带接地线送电。即防止带接地线（接地开关）合断路器（隔离开关）。

⑤ 防止误入带电隔室。即只有隔室不带电时，才能开门进入隔室。