电气设备与互感器全解析
电气设备基础知识与典型题解析（含互感器、开关设备等）
- 一、电流互感器与电压互感器
- 1. 电流互感器（CT）
- 2. 电压互感器（PT）
- 3. 安全要求
- 二、开关设备功能区分
- 隔离开关用途：
- 三、常见电气测量与保护方式
- 1. 绝缘监察装置
- 四、断路器动作时间解析
- 全开断时间 = 固有分闸时间 + 灭弧时间
- 五、电气设备分类总结
- 1. 一次设备
- 2. 二次设备
- 六、典型题型精讲
- 单选题示例
- 多选题示例
- 判断题易错点
- 七、实用安全提醒与技巧
- 八、结语
一、电流互感器与电压互感器
1. 电流互感器（CT）
-
作用：将一次大电流按比例变为二次小电流，供仪表和继电保护装置使用。
-
接法：一次侧串联接入；二次侧接电流表或继电器。
-
二次侧状态要求：必须接近短路运行，禁止开路！
-
开路后果：
- 铁芯饱和 → 磁通波陡峭 → 电压陡升；
- 产生高达上万伏的尖顶电压，危及人身和仪表。
2. 电压互感器（PT）
- 作用：将一次高电压按比例变为二次低电压。
- 接法：一次侧并联接入；二次侧接电压表或保护继电器。
- 二次侧状态要求：允许开路，但禁止短路！
- 等效模型：近似于空载工作的降压变压器。
3. 安全要求
- 二次侧必须设保安接地，防止一次侧击穿危及设备和人员。
二、开关设备功能区分
| 设备类型 | 能否断开正常电流 | 能否断开故障电流 | 能否隔离电压 | 特点 |
|---|---|---|---|---|
| 隔离开关 | ❌（仅小电流） | ❌ | ✅ | 明显断开点 |
| 熔断器 | ❌ | ✅ | ❌ | 一次性使用，熔体动作 |
| 复合开关 | ✅ | ❌ | ❌ | 简单灭弧装置 |
| 断路器 | ✅ | ✅ | ❌ | 完善灭弧装置 |
隔离开关用途：
- 提供明显断口，不能带负载操作；
- 允许断开小电流（≤ 5A）；
- 配合断路器使用，实现设备检修的隔离。
三、常见电气测量与保护方式
1. 绝缘监察装置
-
三相五柱式电压互感器：适用于 3~20kV 系统；
-
三只单相PT构成开口三角形：用于 110kV 及以上系统；
- 一般使用电容分压型电压互感器（成本低）；
- 中性点不接地系统中，开口三角形侧电压额定值为：100/√3 V。
四、断路器动作时间解析
全开断时间 = 固有分闸时间 + 灭弧时间
- 固有分闸时间：触头断开所需时间；
- 灭弧时间：所有相的电弧完全熄灭所需时间；
- 电弧熄灭非同步，通常 其余两相比首相延迟约 0.005s。
五、电气设备分类总结
1. 一次设备
- 直接接触高压或大电流：发电机、断路器、电抗器、电流/电压互感器等。
2. 二次设备
-
测量、控制、保护用设备：继电器、电能表、自动重合闸装置等。
-
互感器虽连接一次与二次系统，但结构上归为一次设备（因其需承受高压大电流）。
六、典型题型精讲
单选题示例
-
不属于一次设备的是？
- ✅ 继电器（属于二次设备）
-
电流互感器禁止什么？
- ✅ 禁止二次侧开路
-
电压互感器二次侧运行状态？
- ✅ 空载（高阻抗，电流小）
-
能断故障电流的是？
- ✅ 断路器 / 熔断器
多选题示例
-
断路器的功能有：
- ✅ 断开正常工作电流
- ✅ 断开短路电流
- ❌ 隔离电压（无明显断口）
-
电压互感器运行要求：
- ✅ 二次侧必须接地
- ✅ 近似空载运行
- ❌ 一次侧串联（应并联）
-
电流互感器开路后影响：
- ✅ 高尖峰电压
- ✅ 铁芯饱和
- ✅ 测量误差变大
判断题易错点
| 判断题内容 | 正确性 |
|---|---|
| 电压互感器不能开路 | ❌（可以开路） |
| 电流互感器二次侧阻抗越大电流越小，因此一次电流变小 | ❌（一次电流与负载无关） |
| 能够断开故障电流的设备是隔离开关 | ❌（是断路器） |
| 合闸/跳闸回路按长时间通电设计 | ❌（应为短时） |
| 电流互感器二次侧不允许使用熔断器，应接短路开关保证维护时安全更换电流表等设备 | ✅ |
七、实用安全提醒与技巧
- 电流互感器工作近似短路，开路极其危险；
- 更换二次设备（电流表、继电器）时，应事先闭合短路开关；
- 电压互感器则需防止短路故障；
- 任何互感器二次侧必须有保安接地以确保仪表和人身安全。
八、结语
本文围绕变电站中互感器、断路器、隔离开关等关键设备的基本结构、作用原理、典型应用、故障分析及常见考试题型做了系统讲解。通过理解设备运行特性与典型故障方式，可有效提升电力系统运行安全性与考试应对能力。