第4章供配電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備

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1、第4章　供配電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備,,第4章　供配電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備,4.1 電氣設(shè)備概述,,4.2 電弧的產(chǎn)生及滅弧方法,,4.3 電力變壓器,,4.4 互感器,,4.5 高壓開關(guān)設(shè)備,,4.6 熔斷器,,4.7 低壓開關(guān)設(shè)備,,4.8 成套配電裝置,,4.9 高低壓電氣設(shè)備的選擇,,基本技能訓(xùn)練 電氣設(shè)備及其運(yùn)行維護(hù),,思考題與習(xí)題,4.1 電氣設(shè)備概述,,供配電系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)輸送和分配電能任務(wù)的電路，稱為一次電路，也稱主電路。,,供配電系統(tǒng)中用來控制、指示、監(jiān)測和保護(hù)一次電路及其中電氣設(shè)備運(yùn)行的電路稱為二次電路，通常稱為二次回路。相應(yīng)地，供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備可分為兩大

2、類： 一次電路中的所有電氣設(shè)備，稱為一次設(shè)備；二次回路中的所有電氣設(shè)備，稱為二次設(shè)備。,,供配電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備是指一次設(shè)備。一次設(shè)備按其功能可分以下幾類。,,(1) 變換設(shè)備： 指按系統(tǒng)工作要求來改變電壓或電流的設(shè)備，例如電力變壓器、電壓互感器、電流互感器及變流設(shè)備等。,(2) 控制設(shè)備： 指按系統(tǒng)工作要求來控制電路通斷的設(shè)備，例如各種高低壓開關(guān)。,,(3) 保護(hù)設(shè)備： 指用來對系統(tǒng)進(jìn)行過電流和過電壓保護(hù)的設(shè)備，例如高低壓熔斷器和避雷器。,,(4) 無功補(bǔ)償設(shè)備： 指用來補(bǔ)償系統(tǒng)中的無功功率、提高功率因數(shù)的設(shè)備，例如并聯(lián)電容器。,,(5) 成套配電裝置： 指按照一定的線路方案的要

3、求，將有關(guān)一次設(shè)備和二次設(shè)備組合成一體的電氣裝置，例如高低壓開關(guān)柜、動力和照明配電箱等。,,供配電系統(tǒng)中主要一次設(shè)備的圖形符號和文字符號如表4-1所示。,4.2 電弧的產(chǎn)生及滅弧方法,,1. 電弧及其主要危害,,電弧是一種高溫、強(qiáng)光的電游離現(xiàn)象。當(dāng)開關(guān)電器切斷(包括正常操作和誤操作)有電流的線路或線路、觸頭、繞組發(fā)生短路時，就可能產(chǎn)生電弧。,1) 電弧的主要特征,,電弧是開關(guān)電器和線路中一種必然的物理現(xiàn)象，是電流的延續(xù)，其主要特征有如下幾點(diǎn)。,,(1) 能量集中，發(fā)出高溫、強(qiáng)光。,,(2) 是自持放電，維持電弧穩(wěn)定燃燒所需的電壓很低。例如，在電氣觸頭間如有大于10～20 V的電壓、大于8

4、0～100 mA的電流就會產(chǎn)生電弧；電力變壓器中的油在10～100 V的電壓下就能維持電弧的燃燒。,,(3) 電弧是游離的氣體，是觸頭周圍的介質(zhì)向等離子狀態(tài)轉(zhuǎn)化的結(jié)果。,2) 電弧的危害,,(1) 延長了電路的開斷時間。當(dāng)開關(guān)分?jǐn)喽搪冯娏鲿r，觸頭間的電弧延長了短路電流持續(xù)的時間，使短路故障蔓延，從而給供配電系統(tǒng)造成了更大的損壞。,,(2) 高溫可使開關(guān)觸頭變形、熔化，從而導(dǎo)致接觸不良甚至損壞。,,(3) 高溫可能造成人員灼傷甚至直接或間接的死亡，強(qiáng)光則可能損害人的視力。,,(4) 引起弧光短路，嚴(yán)重時會造成爆炸事故。,,因此，為了保證供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行和值班人員的生命安全，必須采取有效措施迅

5、速熄滅電弧。,2. 電弧的產(chǎn)生與熄滅,,1) 電弧的產(chǎn)生,,產(chǎn)生電弧的根本原因是開關(guān)觸頭在分?jǐn)嚯娏鲿r，觸頭間電場強(qiáng)度很大， 使得觸頭本身的電子及觸頭周圍介質(zhì)中的電子被游離，從而形成電弧電流。產(chǎn)生電弧的游離方式有高電場發(fā)射、熱電發(fā)射、碰撞游離和高溫游離。 在觸頭分開之初是高電場發(fā)射和熱電發(fā)射的游離方式占主導(dǎo)作用，接著碰撞游離和高溫游離使電弧持續(xù)并發(fā)展，而且它們是互相影響、互相作用的。,2) 電弧的熄滅,,在電弧產(chǎn)生的過程中，游離和去游離是共同存在的兩個過程。當(dāng)游離率等于去游離率時，電弧在間隙中穩(wěn)定燃燒。要使電弧熄滅，必須使觸頭間電弧中的去游離率大于游離率，即其中離子消失的速率大于離子產(chǎn)生的速率

6、。熄滅電弧的去游離方式主要有“復(fù)合”和“擴(kuò)散” 兩種。帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合和擴(kuò)散都會使電弧中的帶電質(zhì)點(diǎn)數(shù)量減少，使去游離增強(qiáng)，從而有利于電弧的熄滅。,3. 開關(guān)電器中常用的滅弧方法,,當(dāng)高低壓開關(guān)電器通斷負(fù)荷電路，特別是通斷存在短路故障的電路時，就會在開關(guān)電器的觸頭間產(chǎn)生電弧。因此對于開關(guān)電器，其觸頭間電弧的產(chǎn)生和熄滅問題很值得關(guān)注，這直接影響開關(guān)電器的結(jié)構(gòu)性能。高低壓開關(guān)電器中常用的滅弧方法有以下幾種。,,(1) 速拉滅弧法： 迅速拉長電弧，使弧隙的電場強(qiáng)度驟降，使離子的復(fù)合迅速增強(qiáng)，從而加速滅弧。這是開關(guān)電器最基本的一種滅弧方法。開關(guān)電器中裝設(shè)有斷路彈簧，其目的就在于加速觸頭的分?jǐn)嗨俣龋?/p>

7、速拉長電弧。,,(2) 冷卻滅弧法： 降低電弧溫度可使電弧中的熱游離減弱，正負(fù)離子的復(fù)合增強(qiáng)，從而有助于電弧熄滅。,(3) 吹弧或吸弧滅弧法： 利用外力(如氣流、油流或電磁力)來吹動或吸動電弧，使電弧加速冷卻，同時拉長電弧，降低電弧中的電場強(qiáng)度，使電弧中離子的復(fù)合和擴(kuò)散加強(qiáng)，從而加速滅弧。吹弧方法按吹弧的方向可分為橫吹(見圖4-1(a))和縱吹(見圖4-1(b))兩種；按外力的性質(zhì)可分為氣吹、油吹、電動力吹和磁力吹弧或吸弧等。低壓刀開關(guān)在拉開刀閘時，開關(guān)的電流回路產(chǎn)生的電動力會使電弧拉長，如圖4-2所示。有的開關(guān)采用專門的磁吹線圈來吹動電弧，如圖4-3所示。也有的開關(guān)利用鐵磁物質(zhì)(如鋼片)

8、來吸引電弧，如圖4-4所示，這相當(dāng)于反向吹弧。,圖4-1 吹弧方法,,(a) 橫吹；(b) 縱吹,圖4-2 電動力吹弧,,圖4-3 磁力吹弧,,圖4-4 鐵磁吸弧,,(4) 長弧切短滅弧法： 由于電弧的電壓降主要降落在陰極和陽極上，其中以陰極的電壓降最大，而弧柱(電弧中間部分)的電壓降極小，因此，如果利用金屬片將長弧切割成若干短弧，則電弧中的電壓降將近似增大若干倍。當(dāng)外施電壓小于電弧中總的電壓降時，電弧不能維持而迅速熄滅。圖4-5為鋼滅弧柵將長弧切割成若干短弧的情形。電弧進(jìn)入鋼滅弧柵內(nèi)，一方面利用如圖4-2所示的電動力吹弧，另一方面則利用如圖4-4所示的鐵磁吸弧。此外，鋼片對電弧還有

9、冷卻降溫作用。,圖4-5 鋼滅弧柵對電弧的作用,,(5) 粗弧分細(xì)滅弧法：將粗大的電弧分散成若干平行的細(xì)小電弧，使電弧與周圍介質(zhì)的接觸面增大，改善電弧的散熱條件，降低電弧的溫度，從而使電弧中離子的復(fù)合和擴(kuò)散都得到增強(qiáng)，加速電弧的熄滅。,,(6) 狹溝滅弧法：使電弧在固體介質(zhì)所形成的狹溝中燃燒，這樣電弧的冷卻條件得到了改善，從而使去游離增強(qiáng)，同時固體介質(zhì)表面的復(fù)合也比較強(qiáng)烈，有利于加速滅弧。有一種用耐弧的絕緣材料(如陶瓷)制成的滅弧柵就利用了這種狹溝滅弧原理，如圖4-6所示。有的熔斷器在裝有熔絲的熔管內(nèi)填充石英砂，這也是利用狹溝滅弧原理來加速熔絲的熔斷。,圖4-6 絕緣滅弧柵對電弧的作用,,

10、(7) 真空滅弧法：真空具有相當(dāng)高的絕緣強(qiáng)度，因此裝在真空容器內(nèi)的觸頭分?jǐn)鄷r，在交流電流過零時即能熄滅電弧而不致復(fù)燃。真空斷路器就是利用真空滅弧原理制成的。,,(8) 六氟化硫(SF6)滅弧法：SF6氣體具有優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能，其絕緣強(qiáng)度約為空氣的3倍，絕緣恢復(fù)的速度約為空氣的100倍，因此SF6氣體能快速滅弧。六氟化硫斷路器就是利用SF6作絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的。,,在現(xiàn)代的電氣開關(guān)電器中，常常根據(jù)具體情況綜合利用上述某幾種滅弧方法來達(dá)到快速滅弧的目的。,4.3 電 力 變 壓 器,,4.3.1 電力變壓器的分類及特點(diǎn),,電力變壓器是變電所中最關(guān)鍵的一次設(shè)備，其主要功能是將電力系統(tǒng)中

11、的電能電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。,,(1) 按功能分類，電力變壓器有升壓變壓器和降壓變壓器兩種。在遠(yuǎn)距離傳輸配電系統(tǒng)中，為了把發(fā)電機(jī)發(fā)出的較低電壓升高為較高的電壓級，需采用升壓變壓器；而對于直接供電給,,各類用戶的終端變電所，則采用降壓變壓器。,,(2) 按相數(shù)分類，電力變壓器有單相變壓器和三相變壓器兩種。其中，三相變壓器廣泛用于供配電系統(tǒng)的變電所中，而單相變壓器一般供小容量的單相設(shè)備專用。,(3) 按繞組導(dǎo)體的材質(zhì)分類，電力變壓器有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器兩種。過去我國工廠變電所大多采用鋁繞組變壓器，但現(xiàn)在低損耗的銅繞組變壓器，尤其是大容量的銅繞組變壓器已得到了更

12、為廣泛的應(yīng)用。,,(4) 按繞組形式分類，變壓器有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦式變壓器三種。雙繞組變壓器用于變換一個電壓的場所；三繞組變壓器用于需交換兩個電壓的場所，它有一個一次繞組和兩個二次繞組；自耦式變壓器大多在實(shí)驗(yàn)室中作調(diào)壓用。,(5) 按容量系列分類，電力變壓器有R8系列和R10系列。目前，我國大多采用IEC推薦的R10系列來確定變壓器的容量，即容量按　　　　　　　　　的倍數(shù)遞增，常用的有100 kV·A、125kV·A、160 kV·A、200 kV·A、250 kV·A、315 kV·A、,,400 kV·A、500 kV·A、630 kV·A、800 kV·A、1000 kV

13、·A、,,1250 kV·A、1600 kV·A、2000 kV·A、2500 kV·A、3150 kV·A等，其中容量在500 kV·A以下的為小型，630～6300 kV·A的為中型，8000kV·A以上的為大型。變壓器容量的等級較密，便于合理選用。,(6) 按電壓調(diào)節(jié)方式分類，電力變壓器有無載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器兩種。其中，無載調(diào)壓變壓器一般用于對電壓水平要求不高的場所，特別是10 kV及10 kV以下的配電變壓器；10 kV以上的電力系統(tǒng)和對電壓水平要求較高的場所主要采用有載調(diào)壓變壓器。,(7) 按冷卻方式和繞組絕緣分類，電力變壓器有油浸式、干式和充氣式(SF6)等。其中，油浸

14、式變壓器分為油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式等，而干式變壓器分為澆注式、開啟式、封閉式等。,,油浸式變壓器具有較好的絕緣和散熱性能，且價格較低，便于檢修，因此得到了廣泛采用；但由于油具有可燃性，因此不便用于易燃易爆和安全要求較高的場合。,,干式變壓器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕，且防火、防塵、防潮，價格較同容量的油浸式變壓器貴，主要用于在安全防火要求較高的場所，尤其是大型建筑物內(nèi)的變電所、地下變電所和礦井內(nèi)變電所等。,充氣式變壓器是利用填充的氣體進(jìn)行絕緣和散熱，具有優(yōu)良的電氣性能，主要用于安全防火要求較高的場所，并常與其他充氣電器配合組成成套裝置。,,普通的中小容量的變壓器采

15、用自冷式結(jié)構(gòu)，即變壓器產(chǎn)生的損耗熱經(jīng)自然通風(fēng)和輻射逸散；大容量的油浸式變壓器采用水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式。風(fēng)冷式利用通風(fēng)機(jī)來加強(qiáng)變壓器的散熱冷卻，一般用于大容量變壓器(2000 kV·A及以上)和散熱條件較差的場所。,,(8) 按用途分類，電力變壓器有普通變壓器和防雷變壓器兩種。6～10 kV／0.4 kV的變壓器常稱做配電變壓器，安裝在總降壓變電所的變壓器通常稱為主變壓器。,,(9) 按安裝地點(diǎn)分類，電力變壓器有戶內(nèi)式和戶外式兩種。,4.3.2 電力變壓器的結(jié)構(gòu)及型號,,1. 電力變壓器的結(jié)構(gòu),,電力變壓器是利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行工作的，因此其基本的結(jié)構(gòu)組成有電路和磁路兩部分。變壓器的電路

16、部分就是它的繞組，對于降壓變壓器來說，與系統(tǒng)電路和電源連接的稱為一次繞組，與負(fù)載連接的稱為二次繞組；變壓器的鐵芯構(gòu)成了它的磁路，鐵芯由鐵軛和鐵芯柱組成，繞組套在鐵芯柱上。為了減少變壓器的渦流和磁滯損耗，一般采用表面有絕緣漆膜的硅鋼片交錯疊成鐵芯。,,如圖4-7所示為三相油浸式電力變壓器的外形結(jié)構(gòu)圖。,,如圖4-8所示為三相樹脂澆注絕緣干式電力變壓器的外形結(jié)構(gòu)圖。,圖4-7 三相油浸式電力變壓器,,圖4-8 三相樹脂澆注絕緣干式電力變壓器,,2. 電力變壓器的型號,,電力變壓器全型號的表示和含義如下：,,例如，S9-1000／10為三相銅繞組油浸式電力變壓器，設(shè)計序號為9，高壓繞組電壓為10

17、 kV，額定容量為1000 kV·A。,4.3.3 電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別,,電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別是指變壓器一、二次繞組所采用的連接方式的類型及相應(yīng)的一、二次側(cè)對應(yīng)線電壓的相位關(guān)系。常用的聯(lián)結(jié)組別有Yyn0、Dynll、Yznll、Ydll、Yndll等。,,下面分析變壓器的一些常見聯(lián)結(jié)組別的特點(diǎn)和應(yīng)用。,,,1. 配電變壓器的聯(lián)結(jié)組別,,6～10 kV配電變壓器(二次側(cè)電壓為220／380 V)有Yyn0和Dynll兩種常用的聯(lián)結(jié)組別。,(1) Yyn0聯(lián)結(jié)組別的一次線電壓和對應(yīng)二次線電壓的相位關(guān)系與時鐘在零點(diǎn)(12點(diǎn)) 時時針和分針的位置一樣。Yyn0聯(lián)結(jié)組別的一次繞組為星形聯(lián)結(jié)，二次

18、繞組為帶中性線的星形聯(lián)結(jié)，其線路中可能有的3,n,次諧波電流會注入公共的高壓電網(wǎng)中并且規(guī)定其中性線的電流不能超過相線電流的25%。因此，負(fù)荷嚴(yán)重不平衡或3,n,次諧波比較突出的場合不宜采用這種聯(lián)結(jié)。但該聯(lián)結(jié)組別的變壓器一次繞組的絕緣強(qiáng)度要求較低(與Dynll比較)，因而造價比Dynll型的稍低。在TN和TT系統(tǒng)中，由單相不平衡電流引起的中性線電流不超過二次繞組額定電流的25%，且任一相的電流在滿載時都不超過額定電流，這種情況下可選用Yyn0聯(lián)結(jié)組別的變壓器。,(2) Dynll聯(lián)結(jié)組別的一次線電壓和對應(yīng)二次線電壓的相位關(guān)系與時鐘在11點(diǎn)時時針和分針的位置一樣。Dynll聯(lián)結(jié)組別一次繞組為三角形

19、聯(lián)結(jié)，3,n,次諧波電流在其三角形的一次繞組中形成環(huán)流，不致注入公共電網(wǎng)，有抑制高次諧波的作用；其二次繞組為帶中性線的星形聯(lián)結(jié)。按規(guī)定，中性線電流容許達(dá)到相電流的75％，因此其承受單相不平衡電流的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Yyn0聯(lián)結(jié)組別的變壓器。對于現(xiàn)代供電系統(tǒng)中單相負(fù)荷急劇增加的情況，尤其在TN和TT系統(tǒng)中，Dynll聯(lián)結(jié)的變壓器已得到大力的推廣和應(yīng)用。,2. 防雷變壓器的聯(lián)結(jié)組別,,防雷變壓器通常采用Yznll聯(lián)結(jié)組別，其一次繞組采用星形聯(lián)結(jié)，二次繞組分成兩個匝數(shù)相同的繞組，并采用曲折形聯(lián)結(jié)，在同一鐵芯柱上的兩個繞組的電流正好相反，使磁動勢相互抵消。因此，如果雷電過電壓沿二次側(cè)線路侵入，則此過電壓不會

20、感應(yīng)到一次側(cè)線路上；反之，如果雷電過電壓沿二次側(cè)線路侵入，則二次側(cè)也不會出現(xiàn)過電壓。由此可見，Yznll聯(lián)結(jié)的變壓器有利于防雷，適用于多雷地區(qū)。但這種變壓器二次繞組的用材量比Yyn0型的增加了15％以上。,4.3.4 電力變壓器的實(shí)際容量及過載能力,,1. 電力變壓器的額定容量與實(shí)際容量,,電力變壓器的額定容量(銘牌容量)是指它在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，室外安裝時，在規(guī)定的使用年限(一般規(guī)定為20年)內(nèi)所能連續(xù)輸出的最大視在功率(單位為kV·A)。,,電力變壓器正常使用的最高年平均氣溫為+20℃。如果變壓器安裝地點(diǎn)的年平均氣溫,θ,≠20℃， 則年平均氣溫每升高1℃，變壓器的容量就相應(yīng)減小1%

21、。因此變壓器的實(shí)際容量應(yīng)計入一個溫度校正系數(shù),K,θ,。,對于室外變壓器，其實(shí)際容量為,,,(4-1),,式中，,S,N.T,為變壓器的額定容量。,,上述年平均氣溫指的是室外溫度，對室內(nèi)運(yùn)行的變壓器來說，由于散熱條件差，因此其運(yùn)行發(fā)熱的影響有所升高。一般室內(nèi)運(yùn)行的變壓器的環(huán)境溫度比戶外溫度高8℃，因此其容量還要減少8%，故室內(nèi)變壓器的實(shí)際容量為,,,(4-2),2. 電力變壓器的正常過負(fù)荷能力,,電力變壓器在運(yùn)行中，其負(fù)荷總是在變化。就一晝夜來說，很大一部分負(fù)荷都低于最大負(fù)荷，而變壓器容量又是按最大負(fù)荷來選擇的，因此變壓器運(yùn)行時實(shí)際上并沒有充分發(fā)揮其負(fù)荷能力。從維持變壓器規(guī)定的使用年限來考慮，

22、變壓器在必要時完全可以過負(fù)荷運(yùn)行。對于油浸式電力變壓器，其允許過負(fù)荷包括以下兩部分：,,(1) 由于晝夜負(fù)荷不均勻而考慮的過負(fù)荷；,,(2) 由于夏季欠負(fù)荷而在冬季考慮的過負(fù)荷。,,同時考慮以上兩點(diǎn)，油浸式電力變壓器總的正常過負(fù)荷系數(shù)不得超過下列數(shù)值：室內(nèi)變壓器為20%，室外變壓器為30%。,,干式電力變壓器一般不考慮正常過負(fù)荷。,3. 電力變壓器的事故過負(fù)荷能力,,電力變壓器在事故情況下，允許在短時間內(nèi)較大幅度地過負(fù)荷運(yùn)行，但運(yùn)行時間有一定的限制，必須符合表4-2所規(guī)定的時間。,4.3.5 電力變壓器的選擇,,1. 變電所主變壓器選型原則,,電力變壓器的選擇應(yīng)遵循以下原則：,,(1) 一般

23、應(yīng)優(yōu)先采用S9、S11等系列的低損耗變壓器。,,(2) 在多塵或有腐蝕性氣體以致嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場所，應(yīng)選用密閉式電力變壓器，如BSL1型。,,(3) 對于高層建筑、地下建筑、化工單位等對消防要求較高的場所，宜采用干式變壓器，如SC、SCZ、SG3、SG10、SC6等系列；,,(4) 對電網(wǎng)電壓波動較大的場所，為改善電能質(zhì)量應(yīng)采用有載調(diào)壓電力變壓器，如SZ7、SFSZ、SGZ3等系列。,2. 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇,,選擇主變壓器臺數(shù)時應(yīng)考慮下列原則。,,(1) 應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。有大量一、二級負(fù)荷的變電所宜采用兩臺變壓器，當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓

24、器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。只有二級而無一級負(fù)荷的變電所也可以只采用一臺變壓器，但必須在低壓側(cè)鋪設(shè)與其他變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。,,(2) 對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大且要求采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，可考慮采用兩臺變壓器。,,(3) 除上述情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但是負(fù)荷集中而容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級負(fù)荷，也可以采用兩臺或兩臺以上變壓器。,,(4) 在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展并留出一定的余地。,3. 變電所主變壓器容量的選擇,,1) 只裝一臺主變壓器的變電所,,主變壓器容量,S,應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負(fù)荷,S,30,的需要，即,,S,≥,S

25、,30,(4-3),,2) 裝有兩臺主變壓器的變電所,,每臺變壓器的容量,S,應(yīng)同時滿足以下兩個條件。,,(1) 任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，應(yīng)滿足總計算負(fù)荷,S,30,的60%～70%的需要，即,,S,～0.7),S,30, (4-4),,(2) 任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，應(yīng)滿足全部一、二級負(fù)荷,S,30(Ⅰ+Ⅱ),的需要，即,,S,≥,S,30(Ⅰ+Ⅱ),(4-5),3) 車間變電所主變壓器單臺容量的選擇,,車間變電所主變壓器的單臺容量一方面會受到低壓斷路器斷流能力和短路穩(wěn)定度的限制，另一方面應(yīng)考慮使變壓器更接近于車間負(fù)荷中心，因此容量一般不宜大于1250 kV·A。,,對居民小區(qū)變電所內(nèi)

26、的變壓器，一般保護(hù)配置比較簡單，因此單臺容量不宜大于630 kV·A。,,4) 選擇的變壓器容量應(yīng)留有一定的余地,,必須指出，變電所主變壓器臺數(shù)和容量的最后確定應(yīng)結(jié)合變電所主接線方案的選擇，通過對幾個較合理方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較后擇優(yōu)確定。,【例4-1】 某10／0.4 kV變電所，其總計算負(fù)荷為1400kV·A，其中一、二級負(fù)荷為730 kV·A。試初步選擇主變壓器的臺數(shù)和容量。,,解：,根據(jù)變電所的一、二級負(fù)荷情況，確定選兩臺主變壓器。,,每臺變壓器容量應(yīng)滿足以下兩個條件：,,S,～0.7)×1400 kV·A＝(840～980) kV·A,,且,,S,≥730 kV·A,,

27、因此，初步確定選擇兩臺1000 kV·A的主變壓器，具體可選為S9-1000/10。,4.4 互 感 器,,互感器是一次電路和二次電路間的聯(lián)絡(luò)元件，用來分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，以反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況。互感器分為電流互感器和電壓互感器兩大類。電流互感器簡稱CT，它能將高低壓線路的大電流變成標(biāo)準(zhǔn)小電流(額定值為5 A或1 A)；電壓互感器簡稱PT，它能將高電壓變成標(biāo)準(zhǔn)的低電壓(額定值為100 V或　　　　)。,在供配電系統(tǒng)中互感器的功能主要有以下兩點(diǎn)。,,(1) 將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉?biāo)準(zhǔn)低電壓和小電流，從而擴(kuò)大了儀表、繼電器等二次設(shè)

28、備的應(yīng)用范圍，并使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化、便于屏內(nèi)安裝。,,(2) 用來使儀表、繼電器等二次設(shè)備與主電路絕緣，這既可避免主電路的高電壓直接引入儀表、繼電器等二次設(shè)備，又可防止儀表、繼電器等二次設(shè)備的故障影響主電路，從而提高了一、二次電路的安全性和可靠性。,,從基本結(jié)構(gòu)和工作原理來說，互感器就是一種特殊變壓器。,4.4.1 電流互感器,,1. 電流互感器的結(jié)構(gòu)原理,,電流互感器的結(jié)構(gòu)與原理如圖4-9所示，它由一次繞組、鐵芯和二次繞組組成。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：,,(1) 一次繞組串聯(lián)在電路中， 并且匝數(shù)少、導(dǎo)線粗， 故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流， 與二次電流的大小

29、無關(guān)。,,(2) 二次繞組匝數(shù)多，導(dǎo)體較細(xì)，與所接儀表、繼電器等的電流線圈相串聯(lián)，形成一個閉合回路。二次繞組的額定電流一般為5 A。,圖4-9 電流互感器的結(jié)構(gòu)與接線,,(3) 正常工作時，二次繞組所接的儀表、繼電器等電流線圈的阻抗很小，因此電流互感器二次回路接近于短路狀態(tài)。,,電流互感器的一次電流,I,1,與其二次電流,I,2,之間有下列關(guān)系：,,,,(4-6),,式中，,N,1,、,N,2,為電流互感器一次繞組和二次繞組的匝數(shù)；,K,i,為電流互感器的變流比，一般表示為額定的一次電流和二次電流之比，即,K,i,=,I,1N,/,I,2N,，例如100 A／5 A。,2. 電流互感器的接

30、線方案,,電流互感器在三相電路中有四種常用的接線方案，如圖4-10所示。,,(1) 一相式接線。如圖4-10(a)所示，電流線圈中通過的電流反映一次電路中相應(yīng)相的電流，一般用于負(fù)載平衡的三相電路，如低壓動力線路中。這種接線方案主要用于測量電流或連接過負(fù)荷保護(hù)裝置。,圖4-10 電流互感器的接線方案,,(a) 一相式；(b) 兩相V形；(c) 兩相電流差式；(d) 三相星形,(2) 兩相V形接線。如圖4-10(b)所示，這種接線也叫做兩相不完全星形接線。在繼電保護(hù)中，這種接線稱為兩相兩繼電器接線。在35 kV及35 kV以下中性點(diǎn)不接地的三相三線制電路中，這種接線廣泛用于測量三相電流、電能或

31、用于過電流繼電保護(hù)。電流互感器通常裝于A、C兩相，由圖4-11所示的相量圖可知，其二次側(cè)公共線上的電流正好等于B相電流，即　　　　　　　　，反映未接電流互感器那一相的相電流。,圖4-11 兩相V形接線的電流互感器一、二次側(cè)的電流相量圖,,(3) 兩相電流差式接線。如圖4-10(c)所示，這種接線又叫兩相一繼電器接線。流過電流繼電器線圈的電流為　　　　　，由相量圖4-12可知，其電流量值是相電流的　　倍。這種接線適用于中性點(diǎn)不接地的三相三線制系統(tǒng)，可用于過電流繼電保護(hù)。,,(4) 三相星形接線。如圖4-10(d)所示，這種接線中的三個電流線圈正好反映了各相電流，因此被廣泛用于三相負(fù)荷不平衡的三

32、相四線制系統(tǒng)中，也可在負(fù)荷可能不平衡的三相三線制系統(tǒng)中測量三相電流、電能或用于過電流繼電保護(hù)。,圖4-12 兩相電流差式接線的電流互感器一、二次側(cè)的電流相量圖,,3. 電流互感器的類型和型號,,(1) 根據(jù)安裝地點(diǎn)的不同，電流互感器可分為戶內(nèi)式和戶外式。20 kV及20 kV以下制成戶內(nèi)式，35 kV及35 kV以上多制成戶外式。,,(2) 根據(jù)一次繞組的匝數(shù)不同，電流互感器可分為單匝式和多匝式。單匝式結(jié)構(gòu)有母線式、芯柱式和套管式；多匝式有線圈式、線環(huán)式和串級式。,,(3) 根據(jù)一次電壓的不同，電流互感器可分高壓和低壓兩大類。高壓電流互感器多制成準(zhǔn)確度級不同的兩個鐵芯和兩個二次繞組，分別接測

33、量儀表和繼電器；低壓電流互感器二次側(cè)只有一個二次繞組，用于接儀表或繼電器。,(4) 根據(jù)用途的不同，電流互感器可分為測量用和保護(hù)用兩大類。按準(zhǔn)確度級分類，測量用電流互感器有、、、1、3、5等級；保護(hù)用電流互感器有5P和10P兩級。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行精確測量時多選用或級；在工程上用于連接功率表或電能表，并以此計量收取電費(fèi)時，應(yīng)選用級；在運(yùn)行中只作監(jiān)視或估算電量用時，可選1、3級；供辨別被測值是否存在或大致估算儀表所用電流時，應(yīng)選5級；供一般保護(hù)裝置用的電流互感器，可選用準(zhǔn)確度級為5P或10P級；對差動保護(hù)用的電流互感器，則應(yīng)選用0.5(或D)級。如果一只電流互感器既要供給儀表又要供給保護(hù)裝置，則可以選

34、擇具有兩個鐵芯、不同準(zhǔn)確度級的電流互感器。,常用高壓10 kV電流互感器有LA、LAJ、LQJ、LQJC型等。如圖4-13所示為LQJ-10型電流互感器的外形圖。LQJ-10型是目前常用于10 kV高壓開關(guān)柜中的戶內(nèi)線圈式環(huán)氧樹脂澆注絕緣加強(qiáng)型電流互感器。它有兩個鐵芯和兩個二次繞組，分別為級和3級，級用于測量，3級用于繼電保護(hù)。,圖4-13 LQJ-10型電流互感器,,低壓電流互感器有LMZ1、LMZJ1、LMZB1、LMK1、LMKJ1、LMKB1型等。如圖4-14所示為型電流互感器的外形圖。型廣泛用于低壓配電屏和其他低壓電路中的戶內(nèi)母線式環(huán)氧樹脂澆注絕緣加大容量的電流互感器。它本身無一

35、次繞組，穿過其鐵芯的母線就是一次繞組。,圖型電流互感器,,電流互感器全型號的表示和含義如下：,,4. 電流互感器使用注意事項(xiàng),,(1) 電流互感器在工作時二次側(cè)不得開路。如果開路，則二次側(cè)可能會感應(yīng)出危險的高電壓，危及人身和設(shè)備安全；同時，互感器鐵芯會由于磁通劇增而過熱，產(chǎn)生剩磁，導(dǎo)致互感器準(zhǔn)確度降低。因此，電流互感器二次側(cè)不允許開路。在安裝時，二次接線必須可靠、牢固，決不允許在二次回路中接入開關(guān)或熔斷器。,,(2) 電流互感器二次側(cè)有一端必須接地。這是為了防止一、二次繞組間絕緣擊穿時，一次側(cè)高電壓竄入二次側(cè)，危及設(shè)備和人身的安全。,(3) 電流互感器在接線時，要注意其端子的極性。電流互感器的

36、一、二次側(cè)繞組端子分別用P1、P2和S1、S2表示，對應(yīng)的P1和S1、P2和S2為用“減極性”法規(guī)定的“同名端”，又稱“同極性端”。如果一次電流I1從P1流向P2，則二次電流I2由S2流向S1，如圖4-9所示。,,在安裝和使用電流互感器時，一定要注意其端子極性，否則將造成不良后果甚至?xí)l(fā)事故。例如，圖4-10(b)中C相電流互感器的S1和S2如果接反，則二次側(cè)公共線中的電流將不是相電流，而是相電流的　　倍，可能會使電流表燒毀。,4.4.2 電壓互感器,,1. 電壓互感器的結(jié)構(gòu)原理,,電壓互感器的結(jié)構(gòu)與原理如圖4-15所示。電壓互感器也是由一次繞組、鐵芯、二次繞組組成的。其特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)

37、。,,(1) 一次繞組匝數(shù)很多，二次繞組匝數(shù)很少，相當(dāng)于降壓變壓器。,,(2) 工作時，一次繞組并聯(lián)在一次電路中，而二次繞組并聯(lián)儀表、繼電器的電壓線圈。,圖4-15 電壓互感器的結(jié)構(gòu)與接線,,(3) 由于這些電壓線圈的阻抗很大，因此電壓互感器在工作時二次繞組接近于空載狀態(tài)。,,(4) 二次繞組的額定電壓一般為100 V。,,電壓互感器的一次電壓,U,1,與二次電壓,U,2,之間有下列關(guān)系：,,,,(4-7),,式中，,N,1,、,N,2,分別為電壓互感器的一次和二次繞組匝數(shù)；,K,u,為電壓互感器的變壓比，一般表示為額定一次電壓和二次電壓之比，即,K,u,≈,U,1N,/,U,2N,，例如

38、10 000 V/100 V。,2. 電壓互感器的接線方案,,電壓互感器在三相電路中有四種常見的接線方案，如圖4-16所示。,,(1) 一個單相電壓互感器的接線，如圖4-16(a)所示。這種接線方案可供儀表和繼電器測量某兩相之間的線電壓，適用于電壓對稱的三相電路。,,(2) 兩個單相電壓互感器接成V／V形，如圖4-16(b)所示。這種接線方案可供儀表和繼電器接于三相三線制電路的各個線電壓，廣泛應(yīng)用在企業(yè)變配電所的6～10 kV高壓配電裝置中。,,(3)三個單相電壓互感器接成Y,0,/Y,0,形，如圖4-16(c)所示。這種接線方案可供電給要求線電壓的儀表和繼電器。在小電流接地系統(tǒng)中，供電給

39、接相電壓的絕緣監(jiān)視電壓表，這種接線方式中測量相電壓的電壓表應(yīng)按線電壓來選擇。,圖4-16 電壓互感器的接線方式,,(a) 一個單相電壓互感器；(b) 兩個單相電壓互感器接成V/V形；,,(c) 三個單相電壓互感器接成Y,0,/Y,0,形；,,(d) 三個單相三繞組電壓互感器或一個三相,,五芯柱三繞組電壓互感器接成Y,0,/Y,0,/△形,圖4-16 電壓互感器的接線方式,,(a) 一個單相電壓互感器；(b) 兩個單相電壓互感器接成V/V形；,,(c) 三個單相電壓互感器接成Y,0,/Y,0,形；,,(d) 三個單相三繞組電壓互感器或一個三相,,五芯柱三繞組電壓互感器接成Y,0,

40、/Y,0,/△形,(4) 三個單相三繞組電壓互感器或一個三相五芯柱三繞組電壓互感器接成Y,0,/Y,0,/△形，如圖4-16(d)所示。接成Y,0,的二次繞組供電給線電壓儀表、繼電器及絕緣監(jiān)視用電壓表；輔助二次繞組接成開口三角形，用來連接電壓繼電器，測量零序電壓。當(dāng)一次電壓正常時，由于三個相電壓對稱，因此開口三角形兩端電壓接近于零。當(dāng)某一相接地時，開口三角形兩端將出現(xiàn)近100 V的零序電壓，使電壓繼電器動作，發(fā)出信號。,,3～35 kV電壓互感器一般經(jīng)隔離開關(guān)和熔斷器接入高壓電網(wǎng)。在110 kV及110 kV以上配電裝置中，考慮到互感器及配電裝置可靠性高且高壓熔斷器的制造比較困難，故一般電壓互

41、感器只經(jīng)過隔離開關(guān)與電網(wǎng)連接。,3. 電壓互感器的類型與型號,,(1) 根據(jù)安裝地點(diǎn)的不同，電壓互感器可分為戶內(nèi)式和戶外式。,,(2) 根據(jù)相數(shù)的不同，電壓互感器可分為單相式和三相式，只有20 kV以下有三相式。,,(3) 按絕緣方式的不同，電壓互感器可分為干式、澆注式、油浸式等。,,(4) 按使用電壓的不同，電壓互感器可分為高壓式和低壓式。,,(5) 按用途來劃分，當(dāng)用于測量時，其準(zhǔn)確度要求較高，一般計量用級以上，一般測量用～級；當(dāng)用于保護(hù)時，其準(zhǔn)確度較低，一般有3P級和6P級，其中用于小接地系統(tǒng)電壓互感器(如三相五芯柱式)的輔助二次繞組其準(zhǔn)確度級規(guī)定為6P級。,(6) 按結(jié)構(gòu)原理電壓互感器

42、可分為電容分壓式和電磁感應(yīng)式。,,6～35 kV屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式電壓互感器。低壓500 V電壓互感器常用的有JDG型；高壓6～10 kV電壓互感器常用的有JDZ、JDZJ、JDJ、JSJB、JSJW型等。JDZJ高壓電壓互感器的外形結(jié)構(gòu)如圖4-17所示。,圖4-17 JDZJ-10型電壓互感器,,電壓互感器全型號的表示和含義如下：,4. 使用注意事項(xiàng),,(1) 電壓互感器在工作時其二次側(cè)不得短路。由于電壓互感器二次回路中的負(fù)載阻抗較大，其運(yùn)行狀態(tài)接近開路，當(dāng)發(fā)生短路時，將產(chǎn)生很大的短路電流，有可能燒毀互感器，甚至影響一次電路的安全運(yùn)行，因此電壓互感器的一、二次側(cè)必須裝設(shè)

43、熔斷器以進(jìn)行短路保護(hù)。,,(2) 電壓互感器的二次側(cè)有一端必須接地。為了防止一、二次繞組間的絕緣擊穿時，一次側(cè)的高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備的安全，通常將公共端接地。,(3) 電壓互感器在連接時，也要注意其端子的極性。我國規(guī)定，單相電壓互感器的一次繞組端子標(biāo)以A、N，二次繞組端子標(biāo)以a、n，其中A與a、N與n分別為對應(yīng)的“同名端”或“同極性端”。三相電壓互感器按照相序，一次繞組端子分別標(biāo)以A、B、C，二次繞組端子分別標(biāo)以a、b、c，一、二次側(cè)的中性點(diǎn)則分別標(biāo)以N、n，其中端子A與a、B與b、C與c、N與n分別為對應(yīng)的“同名端”或“同極性端”。在接線時，若將其中的一相繞組接反，則二次回路中的

44、線電壓將發(fā)生變化，從而會造成測量和保護(hù)誤動作(或誤信號)，甚至可能對儀表造成損害。因此，必須注意一、二次極性的一致性。,4.5 高壓開關(guān)設(shè)備,,高壓開關(guān)設(shè)備主要有高壓斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)等。,,4.5.1 高壓斷路器,,1. 高壓斷路器的功能,,高壓斷路器QF是高壓輸配電線路中最為重要的電氣設(shè)備，它的性能直接關(guān)系到線路運(yùn)行的安全性和可靠性。高壓斷路器具有完善的滅弧裝置，其在電網(wǎng)中的作用可歸納為兩方面： 一是控制作用，即根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行需要，將部分電器設(shè)備(或線路)投入或者退出運(yùn)行；二是保護(hù)作用，即在電器設(shè)備或電力線路發(fā)生故障時，繼電保護(hù)自動裝置將發(fā)出跳閘信號，啟動斷路器，將故障部分設(shè)

45、備或線路從電網(wǎng)中迅速切除，確保電網(wǎng)中無故障部分的正常運(yùn)行。,2. 高壓斷路器的分類及型號,,高壓斷路器按滅弧介質(zhì)的不同可分為油斷路器、真空斷路器和六氟化硫(SF6)斷路器；按使用場合的不同可分為戶內(nèi)式和戶外式；按分?jǐn)嗨俣鹊牟煌煞譃楦咚?＜0.01 s)、中速～0.2 s)和低速(＞0.2 s)。,,高壓斷路器全型號的表示和含義如下：,(1) 油斷路器： 指采用變壓器油作為滅弧介質(zhì)的斷路器，按油量的大小油斷路器可分為多油斷路器和少油斷路器。多油斷路器的油量多，兼有滅弧和絕緣的雙重功能；少油斷路器的油只作為滅弧介質(zhì)使用。與多油斷路器相比，少油斷路器具有用油量少、體積小、重量輕、運(yùn)輸安裝方便等優(yōu)點(diǎn)

46、。在不需要頻繁操作且要求不高的高壓電網(wǎng)中，少油斷路器得到了廣泛應(yīng)用。在6～10 kV戶內(nèi)配電裝置中常用的少油斷路器有SN10-10型，按斷流容量可將其分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型。Ⅰ型斷流容量,S,OC,為300 MV·A，Ⅱ型斷流容量,S,OC,為500 MV·A， Ⅲ型斷流容量,S,OC,為750 MV·A。SN10-10型高壓少油斷路器的外形結(jié)構(gòu)如圖4-18所示。,圖4-18 SN10-10型高壓少油斷路器,,(2) 真空斷路器： 指采用真空的高絕緣強(qiáng)度來滅弧的斷路器。這種斷路器的動靜觸頭密封在真空滅弧室內(nèi)，利用真空作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)。其特點(diǎn)有不爆炸，噪聲低，體積小，壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高

47、等。真空斷路器主要用于頻繁操作的場所，尤其是安全要求較高的工礦企業(yè)、住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)等。常用的真空斷路器有ZN3-10、ZN12-12、ZN28A-12型。ZN3-10型高壓真空斷路器的外形結(jié)構(gòu)如圖4-19所示。,圖4-19 ZN3-10型高壓真空斷路器,,(3) 六氟化硫(SF6)斷路器： 指利用SF6氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)的斷路器。由于SF6氣體是無色、無臭、不燃燒、無毒的稀有氣體，在150℃以下其化學(xué)性能相當(dāng)穩(wěn)定，其絕緣能力約等于空氣的倍，而滅弧能力則高達(dá)百倍，因此SF6斷路器具有滅弧能力強(qiáng)，絕緣強(qiáng)度高，開斷電流大，燃弧時間短，檢修周期長，斷開電容電流或電感電流時，無重燃，過電壓低等

48、優(yōu)點(diǎn)。但是SF6斷路器要求加工精度高，密封性能要求嚴(yán)，價格相對昂貴。SF6斷路器主要用于需頻繁操作且有易燃易爆危險的場所，特別適用于全封閉組合電器。常用的有LN2-10型，其外形結(jié)構(gòu)如圖4-20所示。,,真空斷路器、六氟化硫斷路器(SF6)是現(xiàn)在和未來重點(diǎn)發(fā)展與使用的斷路器。,圖4-20 LZ2-10型高壓SF6斷路器,,3. 斷路器的操動機(jī)構(gòu),,斷路器在工作過程中的合、分閘操作均是由操動機(jī)構(gòu)完成的。操動機(jī)構(gòu)按操動能源的不同可分為手動型、電磁型、液壓型、氣壓型和彈簧型等多種類型。手動型需借助人的力量完成合閘；電磁型則依靠合閘電源提供操動功率；液壓型、氣壓型和彈簧型則只是間接利用電能，并經(jīng)轉(zhuǎn)換

49、設(shè)備和儲能裝置用非電能形式操動合閘，在短時間內(nèi)失去電源后可由儲能裝置提供操動功率。,,(1) CS系列的手動操動機(jī)構(gòu)可手動和遠(yuǎn)距離跳閘，但只能手動合閘。該機(jī)構(gòu)采用交流操作電源，無自動重合閘功能，且操作速度有限，其所操作的斷路器開斷的短路容量不宜超過100MV·A。如圖4-21所示為CS2型手動操動機(jī)構(gòu)的外形結(jié)構(gòu)。,圖4-21 CS2型手動操動機(jī)構(gòu),,(2) CD系列電磁操動機(jī)構(gòu)通過其跳、合閘線圈能手動和遠(yuǎn)距離跳、合閘，也可進(jìn)行自動重合閘，且合閘功率大，但需直流操作電源。圖4-22是CD10型電磁操動機(jī)構(gòu)的外形結(jié)構(gòu)。電磁操動機(jī)構(gòu)CD10根據(jù)所操作斷路器的斷流容量不同，可分為CD10-10Ⅰ

50、、CD10-10Ⅱ和CD10-10Ⅲ三種。電磁機(jī)構(gòu)分、合閘操作簡便，動作可靠，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需專門的直流操作電源，因此，一般在變壓器容量630kV·A以上、可靠性要求高的高壓開關(guān)中使用。,圖4-22 CD10型電磁操動機(jī)構(gòu),,(3) CT系列彈簧儲能操動機(jī)構(gòu)既能手動和遠(yuǎn)距離跳、合閘，又可實(shí)現(xiàn)一次重合閘，且操作電源交、直流均可，因而其保護(hù)和控制裝置可靠、簡單。雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，但其應(yīng)用已越來越廣泛。,,SN10-10型斷路器可配CS型手動操動機(jī)構(gòu)、CD10型電磁操動機(jī)構(gòu)或CT型彈簧機(jī)構(gòu)。,,真空斷路器可配CD型電磁操動機(jī)構(gòu)或CT 型彈簧機(jī)構(gòu)。,,SF6斷路器主要采用彈簧、液壓操動機(jī)構(gòu)。,

51、4.5.2 高壓隔離開關(guān),,1. 高壓隔離開關(guān)的功能,,高壓隔離開關(guān)QS是高壓電氣裝置中保證工作安全的開關(guān)電器，其作用主要有以下三種。,,(1) 隔離電源，保證安全。利用隔離開關(guān)將高壓電氣裝置中需要檢修的部分與其他帶電部分可靠地隔離，這樣工作人員就可以安全地進(jìn)行作業(yè)，不影響其余部分的正常工作。隔離開關(guān)斷開后有明顯可見的斷開間隙，能充分保證人身和設(shè)備的安全。,,(2) 倒閘操作。隔離開關(guān)經(jīng)常用來在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時進(jìn)行倒閘操作。例如，當(dāng)主接線為雙母線時，利用隔離開關(guān)將設(shè)備或線路從一組母線切換到另一組母線。,(3) 接通或切斷小電流電路。可以利用隔離開關(guān)通斷一定的小電流，如勵磁電流不超過2

52、 A的空載變壓器、電容電流不超過5 A的空載線路以及電壓互感器和避雷器電路等。,,,特別強(qiáng)調(diào)：,高壓隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，在任何情況下，均不能接通或切斷負(fù)荷電流和短路電流，并應(yīng)設(shè)法避免可能發(fā)生的誤操作。,,當(dāng)隔離開關(guān)與斷路器配合操作時，其順序應(yīng)為： 斷電時，先拉開斷路器，再拉開隔離開關(guān)；送電時，先合隔離開關(guān)，再合斷路器?？傊诟綦x開關(guān)與斷路器配合操作時，隔離開關(guān)必須在斷路器處于斷開(分閘)的位置時才能進(jìn)行操作。,2. 高壓隔離開關(guān)的分類和型號,,高壓隔離開關(guān)按裝設(shè)地點(diǎn)的不同，可分為戶內(nèi)式和戶外式兩種；按絕緣支柱數(shù)目，可分為單柱式、雙柱式和三柱式；按有無接地刀閘，可分為無接地刀閘、一側(cè)有

53、接地刀閘和兩側(cè)有接地刀閘； 按操動機(jī)構(gòu)可分為手動式、電動式、氣動式和液壓式。,,高壓隔離開關(guān)全型號的表示和含義如下：,戶內(nèi)隔離開關(guān)(型號為GN)其額定電壓一般在35 kV以下。10 kV高壓隔離開關(guān)型號較多，常用的有GN8、GN19、GN22、GN24、GN28、GN30等戶內(nèi)式系列。如圖4-23所示為GN8-10型戶內(nèi)式高壓隔離開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)，其三相閘刀安裝在同一底座上，閘刀均采用垂直回轉(zhuǎn)運(yùn)動方式。GN型高壓隔離開關(guān)一般采用手動操動機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作。,圖4-23 GN8-10型戶內(nèi)式高壓隔離開關(guān),,戶外隔離開關(guān)(型號為GW)由于觸頭暴露在大氣中，工作條件比較惡劣，因此一般要求有較高的絕緣等級和

54、機(jī)械強(qiáng)度。戶外隔離開關(guān)其額定電壓一般在35 kV以上。常用的有GW2-35、GW4-35G(D)和GW4-110D。圖4-24給出了GW2-35型戶外式高壓隔離開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)。為了熄滅小電流電弧，該隔離開關(guān)安裝有滅弧角條，采用的是三柱式結(jié)構(gòu)。,,帶有接地開關(guān)的隔離開關(guān)稱為接地隔離開關(guān)，可用來進(jìn)行電氣設(shè)備的短接、連鎖和隔離，一般用來將退出運(yùn)行的電氣設(shè)備和成套設(shè)備部分接地或短接。接地開關(guān)是用于將回路接地的一種機(jī)械式開關(guān)裝置。在異常條件(如短路)下，可在規(guī)定時間內(nèi)承載規(guī)定的異常電流；在正常回路條件下，不要求承載電流。大多與隔離開關(guān)構(gòu)成一個整體，并且在接地開關(guān)和隔離開關(guān)之間有相互的連鎖裝置。,圖4

55、-24 GW2-35型戶外式高壓隔離開關(guān),,4.5.3 高壓負(fù)荷開關(guān),,1. 高壓負(fù)荷開關(guān)的功能,,高壓負(fù)荷開關(guān)QL具有簡單的滅弧裝置，因而能通斷一定的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流，但不能斷開短路電流，它必須與高壓熔斷器串聯(lián)使用，以借助熔斷器來切斷短路故障。負(fù)荷開關(guān)斷開后，與隔離開關(guān)一樣具有明顯可見的斷開間隙，因此，負(fù)荷開關(guān)也具有隔離電源、保證安全檢修的功能。,2. 高壓負(fù)荷開關(guān)的分類和型號,,高壓負(fù)荷開關(guān)按安裝地點(diǎn)的不同可分為戶內(nèi)式和戶外式；按滅弧方式的不同可分為產(chǎn)氣式、壓氣式、油浸式、真空式和SF6式。,,高壓負(fù)荷開關(guān)全型號的表示和含義如下：,實(shí)際上，在35 kV以上的高壓電路中高壓負(fù)荷開關(guān)的

56、應(yīng)用很少。目前高壓負(fù)荷開關(guān)主要用于10 kV及10 kV以下配電系統(tǒng)中，常用型號有戶內(nèi)壓氣式FN3-10RT(R表示帶有熔斷器)、FN5-10型，戶外產(chǎn)氣式FW5-10型及戶內(nèi)高壓真空式ZFN21-10型等。如圖4-25所示為FN3-10RT戶內(nèi)壓氣式高壓負(fù)荷開關(guān)的外形圖。負(fù)荷開關(guān)一般配用CS型手動操動機(jī)構(gòu)來進(jìn)行操作。,圖4-25 FN3-10RT戶內(nèi)壓氣式高壓負(fù)荷開關(guān),,4.6 熔 斷 器,,4.6.1 高壓熔斷器,,熔斷器FU是最簡單也是最早使用的一種過電流保護(hù)電器。它串聯(lián)在電路中，當(dāng)正常工作時，熔體載流不大于其額定電流，熔斷器可長期安全地工作而不發(fā)生熔斷現(xiàn)象。當(dāng)所在電路發(fā)生短路

57、或過載時，熔體被加熱，在被保護(hù)設(shè)備的溫度未達(dá)到破壞其絕緣之前熔體熔斷，電路斷開，從而使電氣設(shè)備得到保護(hù)。熔斷器的功能主要是對電路及電路設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)，但有的也具有過負(fù)荷保護(hù)的功能。,,用戶供配電系統(tǒng)中，室內(nèi)廣泛采用RN1、RN2型等高壓管式熔斷器，室外廣泛采用RW4、RW10(F)型等高壓跌開式熔斷器。,,高壓熔斷器全型號的表示和含義如下：,1. RN系列戶內(nèi)高壓管式熔斷器,,,目前，戶內(nèi)6～35 kV供電系統(tǒng)中常用的高壓熔斷器有RN1、RN2、RN3、RN5等管式熔斷器，其外形見圖4-26。它們均為填充石英砂的限流型熔斷器，其中RN1、RN3型用于高壓電力線路與變壓器的短路和過載保護(hù)；RN

58、2、RN4和RN5作為電壓互感器的短路保護(hù)；RN6主要作為高壓電動機(jī)的短路保護(hù)。這里RN3和RN1相似，RN4和RN2相似，只是技術(shù)數(shù)據(jù)有所差別，RN5和RN6是以RN1和RN2為基礎(chǔ)的改進(jìn)型，具有體積小、防塵性能好、維修和更換方便等特點(diǎn)。,圖4-26 RN1、RN2型高壓熔斷器,,如圖4-27所示為RN系列高壓熔斷器熔管內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖。熔管一般為瓷質(zhì)管，熔絲由單根或多根鍍銀的細(xì)銅絲并聯(lián)繞成螺旋狀，熔絲埋放在石英砂填料中，熔絲上焊有小錫球。當(dāng)過負(fù)荷電流通過時，銅絲上錫球受熱熔化，銅錫分子相互滲透形成熔點(diǎn)較低的銅錫合金(冶金效應(yīng))，使銅熔絲能在較低的溫度下熔斷；當(dāng)短路電流發(fā)生時，幾根并聯(lián)的銅絲

59、熔斷時可將產(chǎn)生的電弧粗弧分細(xì)、長弧切短和狹溝滅弧。因此，熔斷器的滅弧能力很強(qiáng)，在短路后不到半個周期即短路電流未達(dá)到?jīng)_擊電流值時就能完全熄滅電弧、切斷短路電流，具有這種特性的熔斷器稱為限流式熔斷器。,圖4-27 熔管內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖,,2. RW系列戶外高壓跌開式熔斷器,,RW系列跌開式熔斷器又稱跌落式熔斷器，被廣泛用于環(huán)境正常的室外場所。這種熔斷器的功能是既可作6～10 kV線路和設(shè)備的短路保護(hù)，又可在一定條件下直接用高壓絕緣棒(俗稱“令克棒”)來操作熔管的分合。一般型跌開式熔斷器(如RW4-10(G)型等)，只能在無負(fù)荷下操作或通斷小容量的空載變壓器和空載線路等，其操作要求與高壓隔離開關(guān)相同

60、；而負(fù)荷型跌開式熔斷器(如RW10-10(F)型)則能帶負(fù)荷操作，其操作要求與高壓負(fù)荷開關(guān)相同。,,室外廣泛采用RW4、RW11等型跌落式熔斷器。如圖4-28所示為RW4-10(G)型高壓跌落式熔斷器的外形結(jié)構(gòu)圖。,圖4-28 RW4-10(G)型高壓跌落式熔斷器,,4.6.2 低壓熔斷器,,低壓熔斷器的功能主要是實(shí)現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)的短路保護(hù)，有的熔斷器也能實(shí)現(xiàn)過負(fù)荷保護(hù)。,,低壓熔斷器的類型很多，如插入式(RC口)、螺旋式(RL口)、無填料密封管式(RM口)、有填料封閉管式(RT口)以及引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的有填料管式gF、aM系列、具有高分?jǐn)嗄芰Φ腘T系列等。供電系統(tǒng)中用得最多的是密閉管式(RM

61、10)和有填料封閉管式(RT0)兩種。,,國產(chǎn)低壓熔斷器全型號的表示和含義如下：,1. RC1型瓷插式熔斷器,,如圖4-29所示為RC1型瓷插式熔斷器的結(jié)構(gòu)。RC1型低壓熔斷器結(jié)構(gòu)簡單，價格低，使用方便，但斷流容量小，動作誤差大，因此多用于500 V以下的線路末端，作為不重要負(fù)荷的電力線路、照明設(shè)備和小容量的電動機(jī)的短路保護(hù)，例如居民區(qū)、辦公樓、農(nóng)用負(fù)荷等要求不高的供配電線路末端的負(fù)荷。,圖4-29 RC1型瓷插式熔斷器,,2. RL1型螺旋式熔斷器,,如圖4-30所示是RL系列瓷插式熔斷器的結(jié)構(gòu)。其瓷質(zhì)熔斷體裝在瓷帽和瓷底座之間，內(nèi)裝熔絲和熔斷指示器，并填充石英砂。RL系列熔斷器的滅弧能

62、力強(qiáng)，屬于限流式熔斷器；且體積小，質(zhì)量輕，價格低，使用方便，熔斷指示明顯，具有較高的分?jǐn)嗄芰头€(wěn)定的電流特性，因此被廣泛地用于500 V以下的低壓動力干線和支線上的短路保護(hù)。,圖4-30 RL系列瓷插式熔斷器,,3. RM10型無填料密閉管式熔斷器,,RM10型熔斷器的結(jié)構(gòu)如圖4-31所示。這種熔斷器由纖維質(zhì)熔管、變截面鋅熔片和刀形觸刀、銅管帽、管夾等組成。當(dāng)短路電流通過時，熔片窄部由于截面小電阻大而首先熔斷，并將產(chǎn)生的電弧切短成幾段使其易于熄滅；在過負(fù)荷電流通過時，由于電流加熱時間較長，而窄部散熱較好，因此往往在寬窄之間的斜部熔斷。由此，可根據(jù)熔片熔斷的部位來判斷過電流的性質(zhì)。RM10系列

63、的熔斷器不能在短路沖擊電流出現(xiàn)以前完全滅弧，因此屬非限流式熔斷器。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，更換熔體方便。,圖4-31 RM10型低壓熔斷器,,(a) 熔管；(b) 熔片,4. RT0型有填料封閉管式熔斷器,,RT0型有填料封閉管式熔斷器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-32所示。這種熔斷器主要由瓷熔管、銅熔體(柵狀)和瓷底座三部分組成。熔管內(nèi)裝有石英砂。熔體有變截面小孔和引燃柵，變截面小孔可使熔體在短路電流通過時熔斷，將長弧分割為多段短?。灰紪啪哂械入娢蛔饔?，可使粗弧分細(xì)，電弧電流在石英砂中燃燒，從而形成狹溝滅弧。這種熔斷器具有較強(qiáng)的滅弧能力，因而屬限流式熔斷器。熔體還有錫橋，利

64、用“冶金效應(yīng)”可使熔體在較小的短路電流和過負(fù)荷時熔斷。當(dāng)熔體熔斷后，其熔斷指示器(紅色)彈出，以方便工作人員識別故障線路并進(jìn)行處理。熔斷后的熔體不能再用，需重新更換，更換時應(yīng)采用絕緣操作手柄來進(jìn)行操作。,圖4-32 RT0型低壓熔斷器,,(a) 熔體；(b) 熔管；(c) 熔斷器；(d) 操作手柄,RT0型熔斷器的保護(hù)性能好，斷流能力大，因此被廣泛應(yīng)用于短路電流較大的低壓網(wǎng)絡(luò)和配電裝置中，對輸配電線路和電氣設(shè)備起短路保護(hù)的作用。這種熔斷器特別適用于重要的供電線路或斷流能力要求高的場所，如電力變壓器的低壓側(cè)主回路及靠近變壓器場所出線端的供電線路。,5. 引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的具有高分?jǐn)嗄芰θ蹟嗥?,(

65、1) NT系列熔斷器(國內(nèi)型號為RT16系列)是引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的一種具有高分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥鳎F(xiàn)廣泛應(yīng)用于低壓開關(guān)柜中，對660 V及660 V以下電力網(wǎng)絡(luò)及配電裝置起短路和過載保護(hù)作用。該系列熔斷器由熔管、熔體和底座組成，外形結(jié)構(gòu)與RT0型相似。熔管為高強(qiáng)度陶瓷管，內(nèi)裝優(yōu)質(zhì)石英砂，熔體采用優(yōu)質(zhì)材料制成。其主要特點(diǎn)是體積小，重量輕，功耗小，分?jǐn)嗄芰Ω咭约跋蘖魈匦院谩?,(2) gF、aM系列圓柱形管狀有填料管式熔斷器也屬于引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的熔斷器，這種熔斷器具有體積小，密封好，分?jǐn)嗄芰Ω撸甘眷`敏，動作可靠，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于低壓配電系統(tǒng)。其中，gF系列適用于線路的短路和過負(fù)荷保護(hù)，aM系列適用于

66、電動機(jī)的短路保護(hù)。,4.7 低壓開關(guān)設(shè)備,,低壓開關(guān)設(shè)備主要有低壓刀開關(guān)、低壓刀熔開關(guān)以及低壓斷路器等。,,4.7.1 低壓刀開關(guān),,,低壓刀開關(guān)QK的分類方式很多，按其操作方式可分為單投和雙投；按其極數(shù)可分為單極、雙極和三極；按其滅弧結(jié)構(gòu)可分為不帶滅弧罩和帶滅弧罩兩種。,,不帶滅弧罩的刀開關(guān)一般只能在無負(fù)荷下操作，作為隔離開關(guān)使用；帶有滅弧罩的刀開關(guān)能通斷一定的負(fù)荷電流，使負(fù)荷電流產(chǎn)生的電弧有效地熄滅。常用的低壓刀開關(guān)有HD13、HD17、HS13型等。圖4-33為HD13型低壓刀開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)圖。,,,圖4-33 HD13型低壓刀開關(guān),,刀開關(guān)全型號的表示及含義如下：,4.7.2 低壓刀熔開關(guān),,低壓刀熔開關(guān)QKF又稱熔斷器式刀開關(guān)，是一種由低壓刀開關(guān)與低壓熔斷器組合而成的開關(guān)電器。常見的HR3型刀開關(guān)將HD型刀開關(guān)閘刀換為RT0型熔斷器的具有刀形觸頭的熔管。刀熔開關(guān)具有刀開關(guān)和熔斷器的雙重功能。,,目前被越來越多采用的另一種新式刀熔開關(guān)是HR5型，它與HR3型的主要區(qū)別為： 用NT型低壓高分?jǐn)嗳蹟嗥魅〈薘T0型熔斷器用作短路保護(hù)，其各項(xiàng)電氣技術(shù)指標(biāo)更加精確，同時具有結(jié)構(gòu)