工厂变配电所及其一次系统.ppt

2019/8/8,1,第4 章 工厂变配电所及其一次系统,内容简介 变配电所的任务、类型及开关触点间电弧产生和熄灭的基本知识 变配电所的一次 设备和主电路图 变配电所的所址选择、布置、结构、安装图 首先概述供配电系统电气设备按其功能的分类，然后分别讲述电力变压器和互感器、高低压开关电器、熔断器和避雷器、无功补偿设备等的功用、结构特点、主要性能及使用注意事项，最后介绍高低压成套配电装置的类型和结构特点等，为后面进一步学习供配电技术知识打下一个基础。,2019/8/8,2,本章主要内容：工厂变配电所任务和类型 触头间电弧的产生和熄灭 变配电所一次设备结构、原理及选择 变配电所主接线图的分析 变配电所的布置、结构、安装及运行和检修,2019/8/8,3,章节目录,第一节 变配电所的任务、类型及所址选择 第二节 电气设备中的电弧问题及对触头的要求 第三节 高压一次设备 第四节 低压一次设备 第五节 电力变压器 第六节 电流互感器和电压互感器 第七节 工厂变配电所的主接线图 第八节 工厂变配电所的所址、布置、结构及安装图,2019/8/8,4,第1节 工厂变配电所的任务和类型,一、变配电所的任务 变电所：受电、变压、配电的任务 配电所：受电、配电的任务 二、变配电所的类型 工厂变电所：总降压变电所 车间变电所: 车间附设变电所 车间内变电所,2019/8/8,5,车间变电所的类型,1、2内附式，3、4外附式，5车间内式，6露天或半露天式， 7独立式，8杆上，9地下式，10楼上式,2019/8/8,6,第2节 电气设备中电弧及触头,一、概述 电弧是一种强烈的电游离现象。 其特点是：光亮很强和温度很高。可烧毁触头、延长断电时间等。（表面温度30004000度，弧心温度10000度。） 二、电弧的产生 （一）产生电弧的根本原因 触头在分断电流时，触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子，在外加电压足够大时，产生强烈的电游离而发生电弧。,2019/8/8,7,（二）产生电弧的游离方式：,（1）热电发射：触头分断电流时，阴极表面由于大电流收缩集中，出现炽热光 斑，触头表面电子吸收热能发射到触头间隙，形成自由电子。 （2）高电场发射：触头开断初，电场强度大，触头表面电子被强行拉出。 （3）碰撞游离：高速电子碰撞中性质点，使中性质点变成正离子和自由电子， 当离子浓度足够大时，介质击穿产生电弧。 （4）热游离：电弧中心温度高达10000摄氏度，电弧中的中性质点游离为正离子和自由电子。 结论： 碰撞游离产生电弧， 热游离维持电弧。,2019/8/8,8,三、电弧的熄灭,（一）熄灭电弧的条件 去游离率游离率 （二）熄灭电弧的去游离方式 正负带电质点的“复合”，重新成为中性质点 正负带电质点的“扩散”，使电弧区带电质点减少 （三）交流电弧的熄灭特点 交流电弧每一个周期要暂时熄灭两次，完善的灭弧装置熄灭交流电弧一般需要几个周期，真空断路器灭弧只要半个周期，同等条件下交流电弧比直流电弧容易熄灭。 （四）开关电器中常用的灭弧方法 速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法 、SF6灭弧法。,2019/8/8,9,吹弧方式（1电弧，2触头）,电动力吹弧,磁力吹弧,a)横吹 b)纵吹,1磁吹线圈，2灭弧触头，3电弧,铁磁吸弧,1电弧，2钢片,钢灭弧栅对电弧的作用,1钢栅片，2电弧，3触头,绝缘灭弧栅对电弧的作用,1绝缘栅片，2电弧，3触头,2019/8/8,10,四、对电气触头的基本要求,（1）满足正常负荷的发热要求 （2）具有足够的机械强度 （3）具有足够的动稳定度和热稳定度 （4）具有足够的断流能力,2019/8/8,11,第3节 高压一次设备,一、概述 1.变配电所中担负输送和分配电能任务的电路,称一次回路或一次电路,或主电路、主接线。一次电路中所有的设备称一次设备。 2.凡是 用来控制、指示、测量一次设备运行的电路称二次回路（电路、接线)。二次回路通常接在互感器的二次侧，二次电路的电气设备称二次设备或二次元件。 一次设备分类： 1)变换设备 其功能是按电力系统运行的要求改变电压或电流、频率等，例如电力变压器、电压互感器、电流互感器、变频机等。,2019/8/8,12,(2)控制设备 其功能是按电力系统运行的要求来控制一次电路的通、断，例如各种高低压开关设备。 (3)保护设备 其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压等的保护，例如熔断器和避雷器等。 (4)补偿设备 其功能是用来补偿电力系统中的无功功率，提高系统的功率因数，例如并联电容器等。 (5)成套设备 它是按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及控制、指示、监测和保护一次设备的二次设备组合为一体的电气装置，例如高压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等。 （本节介绍一次电路中的高压熔断器、隔离开关、负荷开关、断路器及开关柜）,2019/8/8,13,二、高压熔断器(fuse，文字符号为FU),在电路电流超过规定值并经过一定时间后，使熔体熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器。 熔断器的功能主要是对电路及设备进行短路保护，有的熔断器还具有过负荷保护的功能。 高压熔断器全型号的表示和含义如下：,2019/8/8,14,熔断器的类型及特点,1.户内型 （ RN 固定式 2.户外型 （ RW 跌开式 RN1 主要用作高压线路和设备的短路保 护， 也起过负荷保护。 RN2 用作高压互感器的短路保护。 RN1 、RN2灭弧能力很强，为”限流“式熔断器。,2019/8/8,15,(一)RN1和RN2型户内高压管式熔断器（限流式）,RN1型：主要用于高压电路和设备的短路保护（额定电流可达100A） RN2型：高压电压互感器一次侧短路保护 （额定电流一般为0.5A）,RN1、RN2型高压熔断器安装图,l瓷熔管，2金属管帽3弹性触座，4熔断指示器，5接线端子，6支柱瓷瓶，7底座,RN1、RN2型熔断器的熔管剖面示意图,1管帽，2瓷管，3工作熔体，4指示熔体， 5锡球，6石英砂填料，7熔断指示器(虚 线表示熔断指示器在熔体熔断时弹出),2019/8/8,16,(二)RW4和RW10（F）型户外高压跌开式熔断器,既可作610KV线路和设备的短路保护，又可在一定条件下，用高压绝缘钩棒操作熔管的分合，起高压隔离开关的作用。,RW410(G)型跌开式熔断器,1上接线端子，2上静触头， 3上动触头，4管帽，5操作环，6熔管(内套纤维质消弧管)，7铜熔丝， 8下动触头，9下静触头，10下接线端子，11绝缘瓷瓶，12固定安装板,2019/8/8,17,三、高压隔离开关（QS）,由于没有专门灭弧装置，因此不允许带负操作。 （一）功能： 1.主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。 其特点：断开后有明显的断开间隙。 2.倒闸操作：合闸操作顺序 分闸操作顺序 3.允许通断一定的小电流（如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路及电压互感器和避雷器电路）,2019/8/8,18,户内用CS6（83页）型手动操作机构、户外多用绝缘钩棒手工操作。,1.户内型（ GN 三相刀闸同一底座。 2.户外型（ GW 单柱式、 双柱式、 三柱式。,2019/8/8,19,高压隔离开关外型,GN810600型高压隔离开关,1上接线端子，2静触头，3闸刀，4绝缘套管，5下接线端子，6框架， 7转轴，8拐臂，9升降瓷瓶，10支柱瓷瓶,2019/8/8,20,高压隔离开关全型号含义如下：,2019/8/8,21,四、高压负荷开关（QL）,具有简单的灭弧装置， 能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能断开短路电流，与高压熔断器配合使用。,FN310RT型高压负荷开关,1主轴，2上绝缘子兼气缸，3连杆， 4下绝缘子，5框架，6 RN1型高压 熔断器，7下触座，8闸刀， 9弧动触头，10绝缘喷嘴(内有弧静触头)， 11主静触头，12上触座，13断路弹簧， 14绝缘拉杆，15热脱扣器,2019/8/8,22,五、高压断路器（QF）,具有完善的灭弧能力 功能： 通断正常负荷电流 接通和承受一定的短路电流 在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。 2.类型,2019/8/8,23,类型,1.油断路器 (1)多油断路器： 开关触头在绝缘油中闭合和断 开。油兼有灭弧和绝缘功能，油量多，有易燃易爆危险。体积大，维护麻烦。可频繁通断负荷。趋于淘汰。 (2)少油断路器： 开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧，油量少，易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。 610kv多用。,2019/8/8,24,高压断路器型号含义,2019/8/8,25,（一）SN10-10型高压少油断路器,结构组成：框架、传动结构和油箱三个主要部分组成。 断路器合闸：动触头（导电杆插入静触头。 断路器分闸：动触头离开静触头。 无论是分闸或合闸，电弧总是在弧触片与动触头端部弧触头之间产生。,2019/8/8,26,油箱内 灭弧室结构,SNl010型高压少油断路器一相油箱内部结构,1铝帽，2油气分离器，3上接线端子， 4油标，5插座式静触头，6灭弧室， 7动触头(导电杆)，8中间滚动触头， 9下接线端子，10转轴，11拐臂 12基座，13下支柱瓷瓶， 14上支柱瓷瓶，15断路弹簧， 16绝缘筒，17逆止阀， 18绝缘油,2019/8/8,27,SNIO10型断路器灭弧室工作示意图,1静弧触头，2吸弧铁片， 3横吹灭弧沟，4纵吸油囊， 5电弧，6动触头,2019/8/8,28,（二）高压真空断路器,开关触头在真空的容器内 闭合和断开。灭弧能力强燃弧时间短，属高速断路器。开断能力强。结构简单，重量轻，体积小。寿命长，易维修。可频繁操作。无易燃易爆危险。 由于开断速度高, 易产生截流过电压,对变压器等感性负载易造成危害,应配置过电压吸收装置。,真空断路器的真空灭弧室结构,1静触头，2动触头3屏蔽罩，4波纹管， 5与外壳封接的法兰盘，6金属波纹管，7玻壳,2019/8/8,29,真空断路器外型,2019/8/8,30,2019/8/8,31,（三）六氟化硫断路器,开关触头在 SF6气体中 闭合和断开。 SF6气体兼有灭弧和绝缘功能。灭弧能力强，属高速断路器。断流容量大，电绝缘性能好，检修周期长。可频繁操作。无燃烧爆炸危险，体积小，维护要求严格，价贵。在全封闭组合电器中多采用。不适于高寒地区。本身无毒，但电弧在高温作用下会生成氟化氢等强烈腐蚀性的剧毒物，检修时，应注意防毒。,2019/8/8,32,LW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器,2019/8/8,33,LN2-10型室内六氟化硫断路器,SF6断路器灭弧室结构示意图,1静触头，2绝缘喷嘴，3动触头 4气缸，5压气活塞(固定)， 6电弧,2019/8/8,34,利用压缩空气吹动电弧，并使电弧熄灭。灭弧能力强，分断时间短，断流容量大。结构复杂，价贵，维护要求高。多用于110kv及以上大型电站或变电所及不适应采用六氟化硫断路器的高寒地区。,2019/8/8,35,六、高压开关柜,将一、二次设备组合在一起的高压成套配电装置。 类型：固定式、手车式（移开式） 具有五防功能： 防止误分、误合断路器 防止带负荷误拉、误合隔离开关 防止带电误挂接地线 防止带接地线误合隔离开关 防止人员误入带电间隔,2019/8/8,36,高压开关柜外型及主接线图,1母线，2母线侧隔离开关， 3少油断路器(QF)， 4电流互感器(TA)， 5线路侧隔离开关(QS)， 6电缆头， 7下检修门，8端子箱门， 9操作板， 10断路器的手动操动机构， 11隔离开关的操动机构手柄， 12仪表继电器屏， 13上检修门， 14、15观察窗口,GG1A(F)07S型高压开关柜(断路器柜),2019/8/8,37,GC口10(F)型高压开关柜,1仪表屏，2手车室， 3上触头(兼起隔离开关作用)， 4下触头(兼起隔离开关作用) ， 5断路器手车,手车式高压开关柜,2019/8/8,38,KYN 28 -12型高压开关柜为金属封闭铠装型移开式户内开关柜， 用于交流频率50Hz， 额定电压3-10kV、额定电流3000A以下的三相单母线及母线分段系统中， 作为接受和分配电能之用，本开关柜具有完善的五防装置， 适合于各类发电厂、变电所及工矿企业的要求,2019/8/8,39,KYN28-12型高压开关柜为金属封闭铠装型移开式户内 开关柜，柜体用敷铝锌钢板弯制组合而成，全封闭型结构， 柜内用薄钢板隔开四个室，螺栓连结，上部为母线室， 中部为手车室，下部为电缆室，仪表及继电器安装在柜体上部 前面的仪表室内，具有架空进出线及左右联络的功能。 手车由角钢和钢板焊接而成，分为断路器手车、电压互感器 避雷器手车、电容器避雷器手车、所用变压器手车、隔离手车及 接地手车等。手车上的面板就是柜门，门上部有观察窗 及照明灯，并具有把手车锁定在工作位置、试验位置及断开 位置的功能。 柜后上、下门装有连锁， 只有在停电后手车抽出；接地开关接地后， 才能打开后下门， 再打开后上门。 通电前，只有先关上后上门， 再关上后下门， 接地开关才能分闸， 使手车能插入工作位置， 防止误入带电间隔,2019/8/8,40,手车式高压开关柜,2019/8/8,41,XGN2-12箱型固定交流金属封闭开关柜,2019/8/8,42,低压配电屏,2019/8/8,43,GCK抽屉式开关柜,适用范围 ： GCK系列组合式低压开关柜（以下简称开关柜） 适用于交流50Hz，额定工作电压380V系统，用配电设备及电能转换、如动力中心（pc）、电动机控制中心（MCC）。,2019/8/8,44,2019/8/8,45,高压开关柜的型号含义,2019/8/8,46,避雷器,2019/8/8,47,小型配电房,2019/8/8,48,雷雨天气，变电所值班员进行露天巡视时，为什么应穿绝缘靴?,变电所一般都装有若干支较高的避雷针，避雷针的接地引下线与其四周的接地极相连接。雷雨天气，避雷针上万一落雷，避雷针接地极的四周较大范围内形成一个电位分布区，其电位一般都很高。此时，变电所值班员进行露天巡视时，两脚之间会出现很高的跨步电压，可能发生触电事故。因此，电业安全工作规程明确规定：雷雨天气，巡视室外高压设备时，应穿上绝缘靴，并不 得靠近避雷器和避雷针。,2019/8/8,49,七、高压一次设备选择,要求：必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。 选择： 1.正常工作条件 （1 ）环境条件 电气装置所在处的位置、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防火、防爆要求。 （2）电气要求 电气装置对设备的电压、电流、频率等要求 2.故障条件下的选择 按最大可能的短路故障时的动稳定度和热稳定度校验,2019/8/8,50,表4-1 高压一次设备的选择校验项目,2019/8/8,51,第4节 低压一次设备,一、概述 用来接通或断开1000v以下的交流和直流电路的电气设备。 本节介绍常用的低压熔断器、低压开关和配电屏。 二、低压熔断器 功能：实现低压配电系统的短路保护，有的熔断器也能实现过负荷保护 (一)RM10型低压密闭管式熔断器 灭弧断流能力较差 ，属非限流式熔断器。 结构简单，价廉及更换熔体方便，仍较普遍地应用于低压配电装置中。,2019/8/8,52,a)熔管b)熔片,种类：插入式（RC型） 螺旋式（RL型） 无填料密封管式（RM型） 有填料密封管式（RT型） 有填料管式 （gF、aM） 高分断能力（NT型） RZ1型低压自复式熔断器,1铜管帽，2管夹，3纤维熔管，4刀形触头(触刀)，5变截面锌熔片,2019/8/8,53,(二)RT0 型低压有填料封闭管式熔断器,a)熔体b)熔管C)熔断器d)绝缘操作手柄,1栅状铜熔体，2刀形触头(触刀)，3瓷熔管，4熔断指示器， 5盖板，6弹性触座，7瓷质底座，8接线端子，9扣眼，10绝缘拉手手柄,2019/8/8,54,(三)RZ1型低压自复式熔断器,1接线端子，2云母玻璃，3氧化铍瓷管，4不锈钢外壳，5钠熔体， 6氩气，7接线端子,自复式熔断器通常与低压熔断器配合使用,甚至组合为一种电器.,2019/8/8,55,三、 低压刀开关,(一)低压刀开关和负荷开关 低压刀开关 (二) 低压熔断器式刀开关 低压负荷开关,2019/8/8,56,四、低压断路器,塑料外壳式、万能式等很多种类 。,低压断路器的原理结构和接线图,1主触头，2跳钩，3锁扣， 4分励脱扣器，5失压脱扣器， 6、7脱扣按钮，8加热电阻丝， 9热脱扣器，10过流脱扣器,2019/8/8,57,2019/8/8,58,五、低压配电屏,按一定线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种低压成套配电装置。 在低压配电系统中作动力和照明之用. 低压配电屏的结构型式有:固定式和手车式. PGL1 已淘汰。 PGL2 还在中小型建筑的配电系统中使用。 GDL1、 GDL2、 GDL3在电力系统用得较多，民用建筑仅用于三级及容量较小的二级负荷系统中。 GGL、GGD等也使用较多。,2019/8/8,59,六、低压一次设备的选择,注：表中表示必须校验，表示一般可不校验，表示不要校验。,2019/8/8,60,第5节 电力变压器,一、电力变压器的分类 电力变压器是变电所中最关键的一次设备, 其功能是: 将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。 电力变压器按功能分：有升压变压器和降压变压器。 变压器常用类型 1.按绕组导体分 铜绕组 、铝绕组 2.按绕组绝缘类型分 油浸式：广泛用作电力 变压器，与干式相比， 具有较好的绝缘和散热性能， 价廉，不宜用于易燃、易爆场所,2019/8/8,61,干式变压器,2019/8/8,62,3.按容量系列分,电力变压器按容量系列分，有R8容量系列和R10容量系列。 R8容量系列：容量等级按1.33倍递增。 采用国际通用的R10容量系列，容量等级按1.26倍递增。 例：100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600，2000，2500KVA,2019/8/8,63,二、电力变压器的结构和型号,电力变压器的基本结构，包括 铁心和绕组两部分。 绕组又分高压和低压。 见P106页 三、电力变压器的联结组别及其选择 610KV变压器在其低压侧为三相四线制系统时，其联结组别有Y,yn0和D,yn11 两种。 D,yn11较Y,yn0优点： 更有利于抑制高次谐波。 更有利于单相短路接地故障的切除。 承受单相不平衡负荷能力强。,2019/8/8,64,四、变电所主变压器台数和容量的选择,（一）变电所主变压器台数的选择 选择主变压器台数时应考虑下列原则： 1.应满足用电负荷对供电可靠性的要求 2.对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可采用两台变压器。 3.除上述两种情况下，一般车间变电所宜采用一台变压器。 4.在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的发展余量。,2019/8/8,65,（二）容量的选择,(1)单台变压器额定容量 (2)两台变压器 任一台变压器单独运行时，应满足一二级负荷的需要。,车间变电所单台变压器容量上限：1000KVA或1250KVA,2019/8/8,66,五、电力变压器并列运行条件,1、变压器的一、二次额定电压必须对应相等。 2、变压器的阻抗电压（短路电压）必须相等。 3、变压器的连接组别必须相同。 4、变压器的容量尽量相同或相近，最大容量与最小容量之比不超过3：1。,2019/8/8,67,第6节 电流互感器和电压互感器,一、概述 电压互感器（CT）TA 电流互感器（PT）TV 功能：使仪表、继电器、二次设备与主电路绝缘，扩大仪表、继电器等二 次设备的应用范围。 二、电流互感器 （一）基本结构原理和接线方案 1.结构特点： 一次绕组匝数少导体材料粗； 二次绕组匝数多导体材料较细。 2.接线特点： 一次绕组与主电路串联 二次绕组与仪表继电器的电流线圈串联。 二次额定电流为5A,2019/8/8,68,3.电流互感器的变比,4.电流互感器常用接线方式:,一相式接线、两相V型接线、两相电流差接线、 三相星型接线,2019/8/8,69,电流互感器的接线方案,a)一相式接线 b)两相V形接线 C)两相电流差接线 d)三相星形接线,2019/8/8,70,（二）电流互