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(lái)控制、指示、監(jiān)測(cè)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(lái)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(lái)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(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)電流和過(guò)電壓保護(hù)的設(shè)備，例如高低壓熔斷器和避雷器。,,(4) 無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備： 指用來(lái)補(bǔ)償系統(tǒng)中的無(wú)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(dòng)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(hào)和文字符號(hào)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(shí)，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(huì)產(chǎn)生電??；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(zhǎng)了電路的開斷時(shí)間。當(dāng)開關(guān)分?jǐn)喽搪冯娏鲿r(shí)，觸頭間的電弧延長(zhǎng)了短路電流持續(xù)的時(shí)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(shí)會(huì)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(shí)，觸頭間電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(guò)程中，游離和去游離是共同存在的兩個(gè)過(guò)程。當(dāng)游離率等于去游離率時(shí)，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(huì)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(shí)，就會(huì)在開關(guān)電器的觸頭間產(chǎn)生電弧。因此對(duì)于開關(guān)電器，其觸頭間電弧的產(chǎn)生和熄滅問(wèn)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(zhǎng)電弧，使弧隙的電場(chǎng)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?，?/p>

7、速拉長(zhǎng)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(lái)吹動(dòng)或吸動(dòng)電弧，使電弧加速冷卻，同時(shí)拉長(zhǎng)電弧，降低電弧中的電場(chǎng)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(dòng)力吹和磁力吹弧或吸弧等。低壓刀開關(guān)在拉開刀閘時(shí)，開關(guān)的電流回路產(chǎn)生的電動(dòng)力會(huì)使電弧拉長(zhǎng)，如圖4-2所示。有的開關(guān)采用專門的磁吹線圈來(lái)吹動(dòng)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(lái)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(dòng)力吹弧,,圖4-3 磁力吹弧,,圖4-4 鐵磁吸弧,,(4) 長(zhǎng)弧切短滅弧法： 由于電弧的電壓降主要降落在陰極和陽(yáng)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(zhǎng)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(shí)，電弧不能維持而迅速熄滅。圖4-5為鋼滅弧柵將長(zhǎng)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(dòng)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(duì)電弧還有

9、冷卻降溫作用。,圖4-5 鋼滅弧柵對(duì)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(shí)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(lái)加速熔絲的熔斷。,圖4-6 絕緣滅弧柵對(duì)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(shí)，在交流電流過(guò)零時(shí)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(lái)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(jí)，需采用升壓變壓器；而對(duì)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(guò)去我國(guó)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(gè)電壓的場(chǎng)所；三繞組變壓器用于需交換兩個(gè)電壓的場(chǎng)所，它有一個(gè)一次繞組和兩個(gè)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(guó)大多采用IEC推薦的R10系列來(lái)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(jí)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(wú)載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器兩種。其中，無(wú)載調(diào)壓變壓器一般用于對(duì)電壓水平要求不高的場(chǎng)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(duì)電壓水平要求較高的場(chǎng)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(jià)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(chǎng)合。,,干式變壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，且防火、防塵、防潮，價(jià)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(chǎng)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(chǎng)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(lái)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(chǎng)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(hào),,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(duì)于降壓變壓器來(lái)說(shuō)，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(cuò)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(hào),,電力變壓器全型號(hào)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(jì)序號(hào)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(duì)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(duì)應(yīng)二次線電壓的相位關(guān)系與時(shí)鐘在零點(diǎn)(12點(diǎn)) 時(shí)時(shí)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(huì)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(guò)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(chǎng)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(jià)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(guò)二次繞組額定電流的25%，且任一相的電流在滿載時(shí)都不超過(guò)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(duì)應(yīng)二次線電壓的相位關(guān)系與時(shí)鐘在11點(diǎn)時(shí)時(shí)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(duì)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(gè)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(gè)繞組的電流正好相反，使磁動(dòng)勢(shì)相互抵消。因此，如果雷電過(guò)電壓沿二次側(cè)線路侵入，則此過(guò)電壓不會(huì)

20、感應(yīng)到一次側(cè)線路上；反之，如果雷電過(guò)電壓沿二次側(cè)線路侵入，則二次側(cè)也不會(huì)出現(xiàn)過(guò)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(guò)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(shí)，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(jì)入一個(gè)溫度校正系數(shù),K,θ,。,對(duì)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(duì)室內(nèi)運(yùn)行的變壓器來(lái)說(shuō)，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(guò)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(lái)說(shuō)，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(lái)選擇的，因此變壓器運(yùn)行時(shí)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(lái)考慮，

22、變壓器在必要時(shí)完全可以過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。對(duì)于油浸式電力變壓器，其允許過(guò)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(guò)負(fù)荷；,,(2) 由于夏季欠負(fù)荷而在冬季考慮的過(guò)負(fù)荷。,,同時(shí)考慮以上兩點(diǎn)，油浸式電力變壓器總的正常過(guò)負(fù)荷系數(shù)不得超過(guò)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(guò)負(fù)荷。,3. 電力變壓器的事故過(guò)負(fù)荷能力,,電力變壓器在事故情況下，允許在短時(shí)間內(nèi)較大幅度地過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，但運(yùn)行時(shí)間有一定的限制，必須符合表4-2所規(guī)定的時(shí)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(chǎng)所，應(yīng)選用密閉式電力變壓器，如BSL1型。,,(3) 對(duì)于高層建筑、地下建筑、化工單位等對(duì)消防要求較高的場(chǎng)所，宜采用干式變壓器，如SC、SCZ、SG3、SG10、SC6等系列；,,(4) 對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大的場(chǎng)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(tái)數(shù)的選擇,,選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮下列原則。,,(1) 應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所宜采用兩臺(tái)變壓器，當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓

24、器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。只有二級(jí)而無(wú)一級(jí)負(fù)荷的變電所也可以只采用一臺(tái)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(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)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(tái)變壓器。,,(3) 除上述情況外，一般車間變電所宜采用一臺(tái)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(jí)負(fù)荷，也可以采用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上變壓器。,,(4) 在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，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(tái)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(jì)算負(fù)荷,S,30,的需要，即,,S,≥,S

25、,30,(4-3),,2) 裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所,,每臺(tái)變壓器的容量,S,應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件。,,(1) 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷,S,30,的60%～70%的需要，即,,S,～0.7),S,30, (4-4),,(2) 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)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(tái)容量的選擇,,車間變電所主變壓器的單臺(tái)容量一方面會(huì)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(duì)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(jiǎn)單，因此單臺(tái)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(tái)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(guò)對(duì)幾個(gè)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(jì)算負(fù)荷為1400kV·A，其中一、二級(jí)負(fù)荷為730 kV·A。試初步選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。,,解：,根據(jù)變電所的一、二級(jí)負(fù)荷情況，確定選兩臺(tái)主變壓器。,,每臺(tái)變壓器容量應(yīng)滿足以下兩個(gè)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(tái)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(lái)分別向測(cè)量?jī)x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?；ジ衅鞣譃殡娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鲀纱箢悺ｋ娏骰ジ衅骱?jiǎn)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(jiǎn)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(cè)量?jī)x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(lái)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(lái)說(shuō)，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(cè)電路的負(fù)荷電流， 與二次電流的大小

29、無(wú)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(gè)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(shí)，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(guò)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(dòng)力線路中。這種接線方案主要用于測(cè)量電流或連接過(guò)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(cè)量三相電流、電能或

31、用于過(guò)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(guò)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(guò)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(gè)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(cè)量三相電流、電能或用于過(guò)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(hào),,(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(jí)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(jí)不同的兩個(gè)鐵芯和兩個(gè)二次繞組，分別接測(cè)

33、量?jī)x表和繼電器；低壓電流互感器二次側(cè)只有一個(gè)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(cè)量用和保護(hù)用兩大類。按準(zhǔn)確度級(jí)分類，測(cè)量用電流互感器有、、、1、3、5等級(jí)；保護(hù)用電流互感器有5P和10P兩級(jí)。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行精確測(cè)量時(shí)多選用或級(jí)；在工程上用于連接功率表或電能表，并以此計(jì)量收取電費(fèi)時(shí)，應(yīng)選用級(jí)；在運(yùn)行中只作監(jiān)視或估算電量用時(shí)，可選1、3級(jí)；供辨別被測(cè)值是否存在或大致估算儀表所用電流時(shí)，應(yīng)選5級(jí)；供一般保護(hù)裝置用的電流互感器，可選用準(zhǔn)確度級(jí)為5P或10P級(jí)；對(duì)差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器，則應(yīng)選用0.5(或D)級(jí)。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(gè)鐵芯、不同準(zhǔn)確度級(jí)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L(zhǎng)QJ-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(gè)鐵芯和兩個(gè)二次繞組，分別為級(jí)和3級(jí)，級(jí)用于測(cè)量，3級(jí)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(wú)一

35、次繞組，穿過(guò)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(hào)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(shí)二次側(cè)不得開路。如果開路，則二次側(cè)可能會(huì)感應(yīng)出危險(xiǎn)的高電壓，危及人身和設(shè)備安全；同時(shí)，互感器鐵芯會(huì)由于磁通劇增而過(guò)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(duì)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(shí)，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(huì)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(shí)，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(shí)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(gè)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(cè)量某兩相之間的線電壓，適用于電壓對(duì)稱的三相電路。,,(2) 兩個(gè)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(gè)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(gè)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(cè)量相電壓的電壓表應(yīng)按線電壓來(lái)選擇。,圖4-16 電壓互感器的接線方式,,(a) 一個(gè)單相電壓互感器；(b) 兩個(gè)單相電壓互感器接成V/V形；,,(c) 三個(gè)單相電壓互感器接成Y,0,/Y,0,形；,,(d) 三個(gè)單相三繞組電壓互感器或一個(gè)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(gè)單相電壓互感器；(b) 兩個(gè)單相電壓互感器接成V/V形；,,(c) 三個(gè)單相電壓互感器接成Y,0,/Y,0,形；,,(d) 三個(gè)單相三繞組電壓互感器或一個(gè)三相,,五芯柱三繞組電壓互感器接成Y,0,

40、/Y,0,/△形,(4) 三個(gè)單相三繞組電壓互感器或一個(gè)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(lái)連接電壓繼電器，測(cè)量零序電壓。當(dāng)一次電壓正常時(shí)，由于三個(gè)相電壓對(duì)稱，因此開口三角形兩端電壓接近于零。當(dāng)某一相接地時(shí)，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(dòng)作，發(fā)出信號(hào)。,,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(guò)隔離開關(guān)與電網(wǎng)連接。,3. 電壓互感器的類型與型號(hào),,(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(lái)劃分，當(dāng)用于測(cè)量時(shí)，其準(zhǔn)確度要求較高，一般計(jì)量用級(jí)以上，一般測(cè)量用～級(jí)；當(dāng)用于保護(hù)時(shí)，其準(zhǔn)確度較低，一般有3P級(jí)和6P級(jí)，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(jí)規(guī)定為6P級(jí)。,(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(hào)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(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)，也要注意其端子的極性。我國(guó)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(duì)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(duì)應(yīng)的“同名端”或“同極性端”。在接線時(shí)，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(huì)造成測(cè)量和保護(hù)誤動(dòng)作(或誤信號(hào))，甚至可能對(duì)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(shí)，繼電保護(hù)自動(dòng)裝置將發(fā)出跳閘信號(hào)，啟動(dòng)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(wú)故障部分的正常運(yùn)行。,2. 高壓斷路器的分類及型號(hào),,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(chǎng)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(hào)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(lái)滅弧的斷路器。這種斷路器的動(dòng)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(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高

47、等。真空斷路器主要用于頻繁操作的場(chǎng)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(wú)色、無(wú)臭、不燃燒、無(wú)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(shí)間短，檢修周期長(zhǎng)，斷開電容電流或電感電流時(shí)，無(wú)重燃，過(guò)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(jià)格相對(duì)昂貴。SF6斷路器主要用于需頻繁操作且有易燃易爆危險(xiǎn)的場(chǎng)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(lái)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(dòng)機(jī)構(gòu),,斷路器在工作過(guò)程中的合、分閘操作均是由操動(dòng)機(jī)構(gòu)完成的。操動(dòng)機(jī)構(gòu)按操動(dòng)能源的不同可分為手動(dòng)型、電磁型、液壓型、氣壓型和彈簧型等多種類型。手動(dòng)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(dòng)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(chǔ)能裝置用非電能形式操動(dòng)合閘，在短時(shí)間內(nèi)失去電源后可由儲(chǔ)能裝置提供操動(dòng)功率。,,(1) CS系列的手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)可手動(dòng)和遠(yuǎn)距離跳閘，但只能手動(dòng)合閘。該機(jī)構(gòu)采用交流操作電源，無(wú)自動(dòng)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(guò)100MV·A。如圖4-21所示為CS2型手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的外形結(jié)構(gòu)。,圖4-21 CS2型手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu),,(2) CD系列電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)其跳、合閘線圈能手動(dòng)和遠(yuǎn)距離跳、合閘，也可進(jìn)行自動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)的外形結(jié)構(gòu)。電磁操動(dòng)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(jiǎn)便，動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu),,(3) CT系列彈簧儲(chǔ)能操動(dòng)機(jī)構(gòu)既能手動(dòng)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(jiǎn)單。雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，但其應(yīng)用已越來(lái)越廣泛。,,SN10-10型斷路器可配CS型手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)、CD10型電磁操動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(lái)在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時(shí)進(jìn)行倒閘操作。例如，當(dāng)主接線為雙母線時(shí)，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?？梢岳酶綦x開關(guān)通斷一定的小電流，如勵(lì)磁電流不超過(guò)2

52、 A的空載變壓器、電容電流不超過(guò)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(shí)，其順序應(yīng)為： 斷電時(shí)，先拉開斷路器，再拉開隔離開關(guān)；送電時(shí)，先合隔離開關(guān)，再合斷路器。總之，在隔離開關(guān)與斷路器配合操作時(shí)，隔離開關(guān)必須在斷路器處于斷開(分閘)的位置時(shí)才能進(jìn)行操作。,2. 高壓隔離開關(guān)的分類和型號(hào),,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(wú)接地刀閘，可分為無(wú)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(dòng)機(jī)構(gòu)可分為手動(dòng)式、電動(dòng)式、氣動(dòng)式和液壓式。,,高壓隔離開關(guān)全型號(hào)的表示和含義如下：,戶內(nèi)隔離開關(guān)(型號(hào)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(hào)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(dòng)方式。GN型高壓隔離開關(guān)一般采用手動(dòng)操動(dòng)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(hào)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(jí)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(lái)進(jìn)行電氣設(shè)備的短接、連鎖和隔離，一般用來(lái)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(shí)間內(nèi)承載規(guī)定的異常電流；在正?；芈窏l件下，不要求承載電流。大多與隔離開關(guān)構(gòu)成一個(gè)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(jiǎn)單的滅弧裝置，因而能通斷一定的負(fù)荷電流和過(guò)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(lái)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(hào),,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(hào)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(hào)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(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)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(jiǎn)單也是最早使用的一種過(guò)電流保護(hù)電器。它串聯(lián)在電路中，當(dāng)正常工作時(shí)，熔體載流不大于其額定電流，熔斷器可長(zhǎng)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(guò)載時(shí)，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(duì)電路及電路設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)，但有的也具有過(guò)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(hào)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(guò)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(dòng)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(guò)負(fù)荷電流通過(guò)時(shí)，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(shí)，幾根并聯(lián)的銅絲

59、熔斷時(shí)可將產(chǎn)生的電弧粗弧分細(xì)、長(zhǎng)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(gè)周期即短路電流未達(dá)到?jīng)_擊電流值時(shí)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(chǎng)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(lái)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(wú)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(guò)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(wú)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(guó)產(chǎn)低壓熔斷器全型號(hào)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(jiǎn)單，價(jià)格低，使用方便，但斷流容量小，動(dòng)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(dòng)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(jià)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(dòng)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(wú)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(guò)時(shí)，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(guò)負(fù)荷電流通過(guò)時(shí)，由于電流加熱時(shí)間較長(zhǎng)，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(lái)判斷過(guò)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(jiǎn)單，價(jià)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(guò)時(shí)熔斷，將長(zhǎng)弧分割為多段短??；引燃柵具有等電位作用，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(guò)負(fù)荷時(shí)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(shí)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(shí)應(yīng)采用絕緣操作手柄來(lái)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(duì)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(chǎng)所，如電力變壓器的低壓側(cè)主回路及靠近變壓器場(chǎng)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(guó)內(nèi)型號(hào)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?，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于低壓開關(guān)柜中，對(duì)660 V及660 V以下電力網(wǎng)絡(luò)及配電裝置起短路和過(guò)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?，指示靈敏，動(dòng)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(guò)負(fù)荷保護(hù)，aM系列適用于

66、電動(dòng)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(wú)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(hào)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(lái)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(shí)具有結(jié)構(gòu)