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1,第五章发电厂和变电所的一次系统,5.1电气主接线5.2高压电器5.3互感器5.4低压电器5.5*高低压设备成套装置5.6电气设备的选择5.7*变电所的总体布置,2,一次系统（一次回路）：,二次系统（二次回路）：,担负电能的输送和分配任务的系统。,对一次系统进行监视、控制、测量和保护作用的系统。,一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。,二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。,第五章发电厂和变电所的一次系统,3,一次设备按其功能可分为以下几类：,变换设备：如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。保护设备：如熔路器、避雷器、电抗器等。无功补偿设备：如电力电容器、静止补偿器等。成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。,4,一、概述电气主接线，又叫一次接线，是由各种开关电器、变压器、互感器、线路、电抗器、母线等按一定顺序连接而成的接受和分配电能的总电路。基本要求：（1）可靠性：应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求。（2）灵活性：能适应各种运行状态，灵活进行运行方式的转换。（3）经济性：尽可能减少一次性投资和年运行费用。（4）其他：主接线应简单明了，运行方便，倒闸操作步骤最少。另外具有可扩建性。,5.1电气主接线图,5,一、概述1、作用（1）可以了解各种电气设备的规范、数量、联接方式和作用，以及和各电力回路的相互关系和运行条件等。（2）主接线的选择正确与否，对电气设备选择、配电装置布置、运行可靠性和经济性等都有重大的影响。2、主接线的基本环节电源（发电机、变压器）和引出线。母线（汇流排）的作用：中间环节，汇总和分配电能。,5.1电气主接线图,6,二、电气主接线的基本形式,5.1电气主接线图,7,（一）.单母线接线,优点：接线简单、使用设备少、操作方便、投资少。,缺点：供电可靠性和灵活性均较差。当母线及母线隔离开关故障或检修时，将造成全部停电；当检修一回路的断路器时，该回路停电适用于容量小和用户对供电可靠性要求不高的场所。,5.1电气主接线图,图5-1单母线接线,8,1.单母线分段接线,特点：运行的可靠性和灵活性都较差，适用于由双回路供电的、允许短时停电的二类负荷。,5.1电气主接线,图5-2单母线分段接线,分段运行：正常情况下分段开关是打开的。并列运行：正常情况下分段开关是闭合的。,9,2.单母线带旁路母线接线,5.1电气主接线,优点：供电可靠性高，检修出线断路器时，不需停电。,缺点：配电装置复杂，投资增大，且隔离开关要用来操作，增加了误操作的可能性。,图5-3单母线带旁路接线,10,（二）双母线接线,双母线接线有两种运行方式：,只有一组母线工作：正常运行时母联打开（两侧的隔离开关闭合），全部回路接在工作母线上，相当于单母线运行。两组母线同时工作，互为备用：正常运行时母联闭合，相当于单母线分段接线。,5.1电气主接线,特点：供电可靠性高，运行灵活，但设备投资大，配电装置复杂，占地面积大。,11,双母线接线的优点：,5.1电气主接线,图5-4双母线接线,检修任一回路的母线隔离开关时仅使该回路停电；工作母线发生故障时，经倒闸操作这一段停电时间后可迅速恢复供电；检修任一回路断路器时，可用母联断路器来代替，不致于使该回路的供电长期中断。,轮换检修母线而不致中断供电；,12,双母线接线的缺点：,双母线接线多用于电源和引出线较多的大中型发电厂和电压为220kV及以上的区域变电所。,5.1电气主接线,在倒闸操作中隔离开关作为操作电器使用，易误操作；工作母线发生故障时会引起整个配电装置短时停电；使用的隔离开关数目多，配电装置结构复杂，占地面积较大，投资较高。,13,特点：母线故障，任何回路均不断电；任何断路器检修均不停电。但设备多投资大，二次控制和保护配置复杂。,特点：设备投资节省，可靠性有所降低，布置比较复杂，要求一个串中三个回路中，电源与负荷容量应匹配。,适用于大型发电厂和变电所超高压配电装置。,14,(三)无母线接线,单元接线（线路变压器单元接线、发电机单元接线）,高压侧采用隔离开关与熔断器或户外跌落式熔断器串联高压侧采用负荷开关与熔断器串联高压侧采用隔离开关与断路器串联,变压器线路单元接线的特点：接线简单，使用设备少，供电可靠性差，只适用于小容量的三类负荷，如供电给三类负荷的车间变电所和小型工厂配电所。,5.1电气主接线图,15,5.1电气主接线,图5-5线路变压器单元接线a)高压侧采用隔离开关与熔断器或户外跌落式熔断器b)高压侧采用负荷开关与熔断器c)高压侧采用隔离开关与断路器,16,发电机变压器单元接线：适用于没有或很少发电机电压负荷的大型发电厂。,检修主变,一台机组运行,17,内桥接线：,外桥接线：,内桥适用于电源进线线路较长而变压器又不需要经常切换的场所。,外桥适用于电源进线线路较短而变压器需要经常切换的场所。,5.1电气主接线,图5-6桥形接线a）内桥b）外桥,2.桥形接线,18,5.1电气主接线,3.多角形接线,断路器数等于回路数；电源和馈线交叉布置。,特点：检修任意断路器不停电；隔离开关只用于检修隔离；运行可靠、灵活、经济。,缺点：检修任意断路器需开环运行，其他元件在故障系统解列。开环运行和闭环运行支路潮流变化较大，个电气设备选择和机电保护带来困难,19,三、各类发电厂和变电所主接线的特点,5.1电气主接线,1.发电厂主接线,地方性火发电厂：发电机电压侧有母线、母线分段；区域性火发电厂：发电机电压侧单元接线、扩大单元接线；水电厂：发电机电压侧单元接线、扩大单元接线、单母线、单母线分段；,20,一、二次侧均采用单母线分段接线：适用于具有两回及以上电源进线或一、二次侧进出线较多的总降压变电所。,一、二次侧均采用双母线接线：适用于负荷容量大，进、出线回路多的发电厂或区域变电所。,5.1电气主接线,一次侧采用桥形接线、二次侧采用单母线分段接线：适用于具有两回电源进线和两台变压器的总降压变电所。,2.总降压变电所主接线,一次侧无母线、二次侧采用单母线接线：适用于只有一回电源进线和一台变压器的总降压变电所。,21,22,23,24,图5-735kV总降压变电所的主接线图,25,3.小型工厂和车间变电所主接线,采用线路变压器单元接线：适用于只有一台配电变压器的车间变电所。,高压侧无母线、低压侧采用单母线分段接线：适用于装有两台配电变压器的变电所。,5.1电气主接线,高、低压侧均采用单母线分段接线：适用于装有两台配电变压器的变电所。,高压侧采用单母线接线、低压侧采用单母线分段接线：适用于装有两台及其以上配电变压器或具有多回高压出线的变电所。,26,5.1电气主接线,图5-62某丝绸炼染厂10/0.4kV变电所的主接线图,27,一、电弧的产生与熄灭,1电弧的产生：是触头间中性质点被游离的结果。,高电场发射热电发射碰撞游离热游离,2电弧的熄灭条件：触头间电弧中的去游离率大于游离率。,即使离子消失的速度大于离子产生的速度。,5.2高压电器,复合：指正、负带电质点重新结合为中性质点。扩散：指电弧中的带电质点向周围介质扩散开去。,28,3交流电弧的基本特性,伏安特性：,图5-1交流电弧的伏安特性,电流过零后，如果暂态恢复电压高于弧隙介质强度，将发生弧隙击穿，电弧将会重燃；称为电击穿，,在电流过零瞬间，如果输入能量大于散失能量，电弧就会重燃，称为热击穿；,燃忽电压,熄弧电压,5.2高压电器,29,近阴极效应：交流电弧过零的瞬间，阴极附近在极短的时间内立即出现大约150V250V的介质强度。当触头两端外加交流电压小于150V时，电弧将会熄灭。,5.2高压电器,3交流电弧的基本特性,30,4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（图5-2）；,图5-2吹弧方式a）横吹b）纵吹1电弧2触头,5.2高压电器,31,长弧切短灭弧法（图5-3）；粗弧分细灭弧法；狭缝灭弧法（图5-4）；采用新型介质（SF6、真空）灭弧。,图5-3长弧切短灭弧原理,图5-4狭缝灭弧原理,5.2高压电器,32,二、高压断路器,1.高压断路器的用途（功能）,2.对高压断路器的基本要求,绝缘应安全可靠；有足够的动稳定性和热稳定性；有足够的开断能力；动作速度快，熄弧时间短。,结构特点：具有相当完善的灭弧结构。,不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。,5.2高压电器,33,3.高压断路器的类型,油断路器：分为多油断路器和少油断路器两大类。,图5-5SN10-10型高压少油断路器1铝帽2上接线端子3油标4绝缘筒5下接线端子6基座7主轴8框架9断路弹簧,图5-5和图5-6分别为SN10-10型少油断路器的外形结构图及其一相油箱内部结构。,5.2高压电器,34,1铝帽2油气分离室3上接线端子4油标5静触头6灭弧室7动触头(导电杆)8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,图5-6SN10-10型高压少油断路器的一相油箱内部结构,5.2高压电器,35,六氟化硫（SF6）断路器：,双压式：有两个气压系统，低压气体系统主要用作断路器的内部绝缘；高压气体系统用于灭弧。其优点是开断容量大，动作迅速，但结构复杂。单压式：只有一个低压气压系统，作为断路器的内部绝缘，电弧靠断路器开断时与触头同时运动的压气活塞压出SF6的气流来熄灭。其优点是结构简单，易于制造，可靠性高，便于维护，应用比较广泛。,5.2高压电器,优点：断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、检修周期长、没有燃烧爆炸危险等。,缺点：要求加工精度高，密封性能好，价格较昂贵。,36,真空断路器：,图5-10真空断路器的灭弧室结构1静触头2动触头3屏蔽罩4波纹管5导电杆6外壳,目前，国际上真空断路器的设计、制造单位主要是德国西门子公司和ABB公司两大派别。西门子公司的代表产品有3AF、3AG及3AH等；ABB公司的代表产品有VD4。,5.2高压电器,优点：体积小、重量轻、动作快、寿命长、操作噪声小、安全可靠、便于维护。,缺点：价格较贵。,37,图5-11ZN28A-12型真空断路器,图5-12ZW32-12型户外高压真空断路,5.2高压电器,38,高压断路器的型号：,5.2高压电器,39,4.断路器的操作机构,说明：断路器合闸时，操作机构必须克服断路器开断弹簧的阻力和可动部分的重量及摩擦阻力等，所以合闸操作需做的功很大；断路器跳闸时，只要将维持机构的脱扣器释放打开，在跳闸弹簧的作用下可迅速跳闸，所以跳闸操作所需做的功很小。,手动式（CS型）直流电磁式（CD型）弹簧储能式（CT型）,操作机构是指用以进行断路器合闸、保持合闸位置和跳闸的，每种操作机构均包括合闸机构、跳闸机构和维持机构三部分。,能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作电源为交流。,能手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，零件数量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操作电源，且合闸功率大。,能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，但可用交流操作电源，还可实现一次重合闸。,5.2高压电器,40,5.高压断路器的基本参数,额定电压UN：指断路器长期正常工作所能承受的电压。,额定电流IN：指断路器允许长期通过的最大工作电流。,额定开断电流IN.oc：指断路器在额定电压下能够正常开断的最大短路电流，它表征断路器的开断能力。,热稳定电流Its：表征断路器承受短路电流热效应的能力。,动稳定电流imax：表征断路器承受短路电流力效应的能力。,5.2高压电器,41,分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到三相电弧完全熄灭为止的一段时间，它包括断路器的固有分闸时间和燃弧时间两部分。,合闸时间：指断路器从接到合闸命令起，到三相触头刚接触为止的一段时间。,固有分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到主触头刚分离的一段时间；燃弧时间：指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段时间。,5.高压断路器的基本参数,5.2高压电器,42,三、高压隔离开关（俗称刀闸）,1.隔离开关的用途,结构特点：没有灭弧装置。,隔离电压：隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。倒闸操作：合闸时，先合上隔离开关，后合上断路器；跳闸时，先断开断路器，后断开隔离开关。分、合小电流：可以接通或断开电流较小的回路（如电压互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路等）。,5.2高压电器,43,2.高压隔离开关的类型,按安装地点分：户内式和户外式；按绝缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式；按刀闸的运行方式分：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式；按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀闸。,5.2高压电器,44,户内式隔离开关,3.隔离开关的外形与结构,图5-13GN8-10型隔离开关1上接线端子2静触头3闸刀4套管绝缘子5下接线端子6框架7转轴8拐臂9升降绝缘子10支持绝缘子,5.2高压电器,45,户外式隔离开关,图5-14GW4-110型双柱式隔离开关1接线座2主触头3接地刀闸触头4支柱绝缘子5主闸刀传动轴6接地刀闸传动轴7轴承座8接地刀闸9交叉连杆,5.2高压电器,46,图5-15GW5-110D型V形双柱式隔离开关1主闸刀底座2接地静触头3出线座4导电带5绝缘子6轴承座7伞齿轮8接地刀闸,5.2高压电器,47,4.隔离开关的操作机构,手动杠杆操作机构；手动蜗轮操作机构；,隔离开关的型号：,电动操作机构；气动操作机构。,5.2高压电器,48,四、高压负荷开关,结构特点：有简单的灭弧装置。,功能：可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路电流；多与高压熔断器配合使用。与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。,负荷开关的分类：,按安装地点分：户内式和户外式；按结构不同分：油负荷开关、真空负荷开关、SF6负荷开关、产气式负荷开关、压气式负荷开关；按操作方式分：手动操作和电动操作。,5.2高压电器,49,图5-16为FN3-10型户内压气式负荷开关的外形结构。,负荷开关的型号：,5.2高压电器,50,图5-16FN3-10型高压负荷开关,1主轴2上绝缘子3连杆4下绝缘子5框架6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,图5-17ZFN-10型高压真空负荷开关,图5-17ZFN-10型高压真空负荷开关,5.2高压电器,51,五、高压熔断器,功能：当被保护线路流过短路电流或过负荷电流时，熔体会因自身产生的热量而自行熔断，从而达到切断电路、保护电网和设备的目的。,高压熔断器的型号,5.2高压电器,52,1户内式熔断器,户内式熔断器常用型号有RN1和RN2两种，两者的外形结构如图5-24所示。其熔管的内部结构如图5-25所示。,图5-24RN1、RN2型高压熔断器1瓷熔管2金属管帽3弹性触座4熔断器指示5接线端子6瓷绝缘子7底座,图5-25RN1、RN2型熔断器熔管内部结构图1金属管帽2瓷管3工作熔体4指示熔体5锡球6石英砂填料7熔断器指示器,用于保护电力线路和电力变压器，熔体为一根或几根并联，额定电流较大。,用于保护电压互感器，熔体为单根，额定电流较小（0.5A）。,5.2高压电器,53,特点：灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路电流未达到冲击值以前完全熄灭电弧，属于“限流”式熔断器。,2户外式熔断器,户外跌落式熔断器常用型号有RW4和RW10两种，图5-26为RW4型的外形结构。,特点：灭弧能力不强，灭弧速度不高，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于“非限流”式熔断器。,5.2高压电器,54,图5-26RW4型高压跌落式熔断器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,5.2高压电器,55,六、避雷器,避雷器是一种用来限制雷电过电压的保护电器，它可防止雷电过电压沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，危害电气设备绝缘。,避雷器应与被保护物并联，装在被保护物的电源侧。,5.2高压电器,图5-30避雷器保护原理图,56,管型避雷器的型号,阀型避雷器的型号,5.2高压电器,57,金属氧化物避雷器的型号,5.2高压电器,58,分类：空心式电抗器、铁心式电抗器和饱和电抗器。,空心电抗器：串接于交流电力系统中，用于限制系统故障时的短路电流。铁心电抗器：分为串联电抗器和并联电抗器，串联电抗器用于抑制电容器组的高次谐波电压及限制电容器组的合闸电流；并联电抗器用于补偿输电线路的无功容量，维持输电系统的电压稳定，降低系统的绝缘水平及操作过电压。饱和电抗器：并联于静止无功补偿装置中，用于调节系统的负荷电流和无功功率，调节或稳定系统的运行电压。,5.2高压电器,七、限流电抗器,59,电抗器的基本参数：是额定电抗百分数，它等于在电抗器中流过额定电流时的感抗压降占其额定电压的百分数，即,电抗器的布置方式：三相垂直布置、品字型布置和三相水平布置，如图5-33所示。,注意：电抗器垂直布置时，B相应放在A、C相中间；品字型布置时，不应将A、C相重迭在一起。,Why?,图5-33电抗器的布置方式a）垂直布置b）品字型布置c）水平布置,5.2高压电器,60,互感器在供配电系统中的作用是：,使测量仪表、继电器等二次设备与主电路隔离；使测量仪表、继电器等标准化，有利于大批量生产；使测量仪表、继电器等二次设备的使用范围扩大。,一、电流互感器,1、电流互感器的工作原理,一次绕组：匝数很少，导线很粗，串联一次回路中；二次绕组：匝数很多，导线很细，与测量仪表、继电器等的电流线圈串联。,5.3互感器,61,电流互感器的一次电流I1与二次电流I2之间的关系为,式中，Ki为电流互感器的变流比，。,2、电流互感器的误差,电流互感器的简化等效电路和相量图如图5-38所示。,图5-37电流互感器原理接线图,5.3互感器,62,根据磁势平衡原理可知:,由相量图可知，与不仅在数值上不相等，而且相位也不相同，即出现了电流误差和相位误差。,图5-38电流互感器的等效电路和相量图a）等效电路b）相量图,5.3互感器,63,电流误差fi（又称比值差）：是二次电流乘以额定变流比Ki与一次电流数值差的百分数，即,相位误差（又称角差）：是与的相角差，并规定若超前于，为正值，反之为负值。,由于很小，由图5-38可得：,5.3互感器,64,复合误差：在稳态情况下，电流互感器二次电流瞬时值乘以额定变比后与一次电流瞬时值之差的有效值占一次电流有效值的百分数，即,电流互感器的误差与下列因素有关：,与励磁安匝大小有关：励磁安匝加大时，误差加大。一次电流大小有关：在额定值范围内，一次电流增大时，误差减小，当一次电流在额定值附近时，误差最小。与二次负荷阻抗大小有关：二次负荷阻抗加大时，误差加大。,5.3互感器,65,3.电流互感器的类型和型号,按一次电压分：有高压和低压两大类；按一次线圈匝数分：有单匝式和多匝式；按安装地点分：有户内式和户外式；按用途分：有测量用和保护用两大类；按准确度等级分：有0.2、0.5、1、3、5P、10P等级；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）；按安装型式分：有穿墙式、母线式、套管式、支持式等。,与二次负荷的功率因数有关：功率因数减小时，电流误差将加大，而相位误差相对减小。,5.3互感器,66,电流互感器的型号,5.3互感器,67,图5-39LQJ-10型电流互感器1一次接线端子2一次绕组3二次接线端子4铁心5二次绕组6警告牌,LQJ-10型电流互感器：其外形结构如图5-39所示，有两个铁心和两个二次线圈，0.5级用于测量，3级用于继电保护。,5.3互感器,68,图5-40LMZJ1-0.5型电流互感器1铭牌2一次母线穿孔3铁心4安装板5二次接线端子,LMZJ1-0.5型电流互感器：其外形结构如图5-40所示，属于单匝式电流互感器，互感器铁心为环形（5800A）或矩形卷铁心（10003000A）。,5.3互感器,69,图5-42LCW1-35型电流互感器,图5-41LLB-110型SF6电流互感器,LLB-110型电流互感器：其外形结构如图5-41所示，为倒挂式结构，互感器的底座、瓷套与顶部躯壳内部充以SF6气体作为绝缘介质。LAB1-35（原LCW1-35）型电流互感器：其外形结构如图5-42所示。,5.3互感器,70,4.电流互感器的极性与接线方式,电流互感器的极性：采用“减极性”原则。,通常，一次绕组的出线端子标为L1和L2，二次绕组的出线端子标为K1和K2，其中L1和K1为同名端，L2和K2为同名端。如果一次电流从极性端流入时，则二次电流应从同极性端流出。,减极性：在一次绕组和二次绕组的同极性端（同名端）同时加入某一同相位电流时，两个绕组产生的磁通在铁心中同方向。,电流互感器的接线方式（见图5-39）,一相式接线：用于负荷平衡的三相电路中。,5.3互感器,71,两相两继电器接线：用于中性点不接地的三相三线制系统中。两相一继电器接线：用于中性点不接地的三相三线制系统中。三相三继电器接线：用于三相四线制或三相三线制系统中。,又叫两相不完全星形接线或两相V形接线,又叫两相电流差接线,又叫三相完全星形接线,图5-43电流互感器的接线方式a）一相式接线b）两相两继电器接线c）两相一继电器接线d）三相三继电器接线,5.3互感器,72,5.电流互感器的使用注意事项,电流互感器在工作时二次侧绝对不允许开路；电流互感器的二次侧必须有一端接地。,6.电流互感器的10%误差曲线,电流互感器的10%误差曲线，是指电流互感器的误差为10%时，一次电流倍数与二次负荷阻抗最大允许值的关系曲线，如图5-44所示。,用于继电保护回路的电流互感器，应按10%误差曲线进行校验。,图5-44电流互感器的10%误差曲线,5.3互感器,73,二、电压互感器,1、电压互感器的工作原理,一次绕组：匝数很多，并联在供电系统的一次电路中；,图5-45为电压互感器的原理接线图。,电压互感器的一次电压U1与二次电压U2之间的关系为,二次绕组：匝数很少，与电压表、继电器的电压线圈等并联。,式中，Ku为电压互感器的变压比，。,5.3互感器,74,2、电压互感器的误差,电压互感器的等效电路和相量图如图5-46所示。,图5-46电压互感器的等效电路和相量图a）等效电路b）相量图,5.3互感器,75,由相量图可知，与不仅在数值上不相等，而且相位也不相同，即出现了电压误差和相位误差。,电压误差fu（又称比值差）：是二次电压乘以额定变压比Ku与一次电压数值差的百分数，即,相位误差（又称角差）：是与的相角差，并规定若超前于，为正值，反之为负值。,5.3互感器,76,电压互感器的误差与下列因素有关：,互感器的励磁电流有关：励磁电流增大时，误差也增大。与互感器绕组的阻抗及漏抗有关：阻抗和漏抗加大时，误差也加大。与互感器二次负荷阻抗大小有关：二次负荷阻抗加大时，误差加大。与二次负荷的功率因数有关：功率因数减小时，角误差将明显增大。,5.3互感器,77,3、电压互感器的类型和型号,按相数分：有单相和三相两大类；按用途分：有测量用和保护用两大类；按准确度等级分，有0.2、0.5、1、3、3P、6P等级；按安装地点分：有户内式和户外式；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）。,电压互感器的型号,5.3互感器,78,图5-47和图5-48分别为JDJ-10和JDJ2-35型电压互感器的外形结构。,图5-47JDJ-10型电压互感器,图5-48JDJ2-35型电压互感器,JDJ型单相双绕组油浸式电压互感器：,JDZJ-10型单相三绕组环氧树脂浇注绝缘绝缘电压互感器：其外形结构如图5-49所示，采用Y0/Y0/（开口三角形）接线，额定电压为,5.3互感器,79,图5-49JDZJ-10型电压互感器1一次接线端子2高压绝缘套管3一、二次绕组4铁心5二次接线端子,JSJW型,JSJW型三相三线圈五芯柱油浸式电压互感器：用于小电流接地系统中的电压、电能测量和绝缘监视。,5.3互感器,80,图5-50JDC6-110型电压互感器,4、电压互感器的极性与接线方式,电压互感器的极性：采用“减极性”原则。,通常，单相电压互感器一次绕组的出线端子标为A和X，二次绕组的出线端子标为a和x，其中A和a为同名端，X和x为同名端。如果一次电压的方向由A指向X，则二次电压的方向由a指向x。,电压互感器的接线方式（见图5-51）,JDC6-110（原JCC6-110）型单相三绕组串级式电压互感器：其外形结构如图5-50所示。,5.3互感器,81,图5-51电压互感器的接线方式,a）单相式接线b）V/V形接线c）Y0/Y0形接线d）Y0/Y0/（开口三角）形接线,82,5.电压互感器的使用注意事项,电压互感器在工作时二次侧绝对不允许短路；电压互感器的二次侧必须有一端接地。,单相式接线（见图5-51a）：可测量一个线电压。V/V形接线（见图5-51b）：可测量三个线电压。Y0/Y0形接线（见图5-51c）：可测量电网的线电压，并可供电给接相电压的绝缘监视电压表。Y0/Y0/（开口三角）形接线（见图5-51d）：接成Y0的二次绕组，接绝缘监视电压表；接成开口三角形的辅助二次绕组，构成零序电压过滤器。,5.3互感器,83,一、低压开关,1低压刀开关,按极数分：有单极、双极和三极三种;按用途分：有单投和双投两种；,按操作方式分：直接手柄操作和连杆操作两种；按灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩两种。,低压刀开关的分类,说明：不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔离开关使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。,5.4低压电器,84,图5-21为HD13型刀开关的外形结构。,低压刀开关的型号,5.4低压电器,85,图5-19HD13型刀开关1上接线端子2钢栅片灭弧罩3闸刀4底座5下接线端子6主轴7静触头8连杆9操作手柄,5.4低压电器,86,2低压刀熔开关,HR系列刀熔开关是将HD型刀开关的闸刀换以具有刀形触头的RT型熔断器的熔管，具有刀开关和熔断器双重功能。,刀熔开关的型号:,5.4低压电器,87,3低压负荷开关,由低压刀开关与低压熔断器串联组合而成，具有带灭弧罩的刀开关和熔断器的双重功能，既可以带负荷操作，又能进行短路保护。,常用的低压负荷开关有HH和HK两种系列:,HH系列：为封闭式负荷开关，将刀开关与熔断器串联，安装在铁壳内构成，俗称铁壳开关；HK系列：为开启式负荷开关，外装瓷质胶盖，俗称胶壳开关。,5.4低压电器,88,二、低压断路器（低压自动开关或空气开关）,功能：既能带负荷通断电路，又能在线路发生短路、过负荷、低电压（或失压）等故障时自动跳闸。,1低压断路器的工作原理,低压断路器的动作原理可用图5-20表示。,图5-20低压断路器的动作原理图1主触头2跳钩3锁扣4分励脱扣器5失压脱扣器6过流脱扣器7热脱扣器8加热电阻9、10脱扣按钮,5.4低压电器,89,2低压断路器的分类,按电源种类分：有交流和直流两种；按结构型式分：有装置式和万能式两大类；按其灭弧介质分：有空气断路器和真空断路器等；按操作方式分：有手动操作、电磁铁操作和电动机储能操作；按保护性能分：有非选择型断路器、选择型断路器和智能型断路器；按用途分：有配电用断路器、电动机保护用断路器、照明用断路器和漏电保护断路器。,5.4低压电器,90,低压断路器的型号：,5.4低压电器,91,又称塑料外壳式自动开关，其全部机构和导电部分均装设在一个塑料外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，供手动操作之用，如图5-21所示。,DZ系列装置式低压断路器的特点：,图5-21装置式低压断路器,其它系列装置式低压断路器的外形结构如图所示。,采用钢灭弧栅，脱扣器的脱扣速度快，整个断路时间不超过一个周期（0.02s），且断流能力也较大。,NM1系列,装置式低压断路器,5.4低压电器,92,又称框架式自动开关。它无外壳，其全部机构和导电部分敞开地装设在塑料的或金属的框架上。由于它的保护方案和操作方式较多，装设地点也很灵活，故称“万能式”或“框架式”。,合闸操作方式较多，可手柄操作、杠杆操作、电磁铁操作和电动机操作；采用钢灭弧栅，灭弧断流能力较强，但由于操作机构的影响，动作稍慢，断路时间在一个周期（0.02s）以上。,DW系列万能式低压断路器的特点：,图5-22为DW15系列低压断路器的外形结构图。,其它系列装置式低压断路器的外形结构如图所示。,万能式低压断路器,5.4低压电器,93,图5-22DW15型低压断路器1操作手柄2自由脱扣机构3失压脱扣器4过流脱扣器电流调节螺母5过流脱扣器6辅助触点（联锁触点）7钢栅片灭弧罩,5.4低压电器,94,3低压断路器的主要技术参数,低压断路器的额定电流IN1；过流脱扣器的额定电流IN2；热脱扣器的额定电流IN3。,额定电流：,三者关系是：IN1IN2IN3I30,分断能力：指断路器在指定的使用和工作条件下，能在规定的电压下接通和分断的最大电流值，又称为极限分断电流或极限分断能力，通常用kA表示。,5.4低压电器,95,4低压断路器的保护特性,过电流保护特性：I=f（t），如图5-23所示。,欠电压保护特性：当低压断路器主电路电压高于0.75UN时，应能可靠工作而不动作；当该电压小于0.UN时，应能可靠动作跳闸。欠电压脱扣器分为延时式和瞬时式两种。,两段式：瞬时和长延时；三段式：瞬时、短延时和长延时。,图5-23低压断路器的保护特性a）两段式保护特性b）三段式保护特性,5.4低压电器,96,三、低压熔断器,低压熔断器有瓷插式（RC型）、螺旋式（RL型）、无填料密闭管式（RM型）、有填料密闭管式（RT型）等。,低压熔断器的型号,5.4低压电器,97,1RM10型密闭管式熔断器,熔体采用变截面的锌熔片以改善熔断器的保护性能。,特点：结构简单、更换熔体方便、运行安全可靠，但灭弧能力较差，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于“非限流”式熔断器。,图5-27RM10型低压熔断器1铜帽2管夹3纤维熔管4触刀5变截面锌熔片,5.4低压电器,三、低压熔断器,98,2RT0型有填料管式熔断器,它的栅状铜熔体具有引燃栅，熔体具有变截面小孔和“锡桥”，熔管内有石英砂填料，因此灭弧能力很强，有“限流”作用。,特点：保护性能好，断流能力大，但熔体为不可拆式，熔断后整个熔断器报废，不够经济。,5.4低压电器,三、低压熔断器,99,图5-28RT0型低压熔断器a）熔体b）熔管c）熔断器d）操作手柄1栅状铜熔体2触刀3瓷熔管4熔断器指示5端面盖板6弹性触座7瓷底座8接线端子9扣眼10绝缘拉手手柄,5.4低压电器,100,特点：既能切断短路电流，又能自动恢复供电，缩短了停电时间。,图5-29RZ1型自复式熔断器1接线端子2云母玻璃3氧化瓷管4不锈钢外壳5钠熔体6氩气7接线端子,3RZ1型自复式熔断器,RZ1型自复式熔断器的结构如图5-29所示。它采用金属钠作熔体。,5.4低压电器,三、低压熔断器,101,5.5高低压成套配电装置,一、概述,成套配电装置是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种成套设备的产品，供供配电系统作控制、监测和保护之用。成套配电装置中安装有开关电器、监测仪表、保护和自动装置以及母线、绝缘子等。成套配电装置分为高压成套配电装置（即高压开关柜）、低压成套配电装置（含配电屏、盘、柜、箱）和全封闭组合电器等。,102,二、高压开关柜,高压开关柜的分类,固定式：柜体内安装的高压断路器等主要电气设备是固定的，如GG-1A（F）型固定柜、KGN型铠装式固定柜和XGN型箱式固定柜等。手车式：柜体内安装的高压断路器等主要电气设备是装在可以拉出和推入开关柜的手车上的，如JYN型间隔式手车柜、KYN型铠装式手车柜以及HXGN型环网柜。,5.5高低压成套配电装置,按开关电器的安装方式分，有固定式和手车式两种。,按柜体结构型分，有开启式、半封闭式和封闭式三种。,103,高压开关柜的型号,5.5高低压成套配电装置,104,高压开关柜的“五防”闭锁功能,1.GG-1A（F）型固定式高压开关柜2.XGN2-10箱型固定式开关柜（图5-52）3.JYN1-35封闭型移开式开关柜4.KYN28-12铠装移开式（图5-53）5.HXGN-12型环网柜,5.5高低压成套配电装置,防止误跳、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂接地线；防止带地线合闸；防止误入带电间隔。,105,图5-53KYN28-12铠装移开式开关柜,5.5高低压成套配电装置,图5-52XGN2-10箱型固定式开关,106,三、低压成套配电装置,1.低压配电屏,低压配电屏的分类,PGL型固定式低压配电屏GGD型固定式配电柜GCK型和GCS型抽屉式开关柜多米诺组合式低压开关柜（图5-54）,图5-54多米诺组合式低压开关柜,5.5高低压成套配电装置,按安装的方式不同可分为固定式和抽屉式两种；按装置的外壳不同可分为开启式和保护式两种。,107,多米诺（DOMINO）开关柜的特点：,5.5高低压成套配电装置,采用模数组合的设计方案，可以按照用户的需要，灵活设计成抽出式、固定式和混合式三种形式。开关柜的基本框架为组合装配式结构，框架的全部结构件均采用模具化生产，避免了一般生产制造中的弊病，保证了形状、尺寸。采用间隔式布置，每一电气单元均占据一个独立的单元隔室，门上都设置机械或电气联锁，门上开关分、合位置指示明显。DOMINO具有可靠的安全接地保护系统，每一电气单元都通过金属框架与地作良好的联接。,108,2.低压配电箱,5.5高低压成套配电装置,DOMINO的抽屉具有工作位置，试验位置，分离位置和移出位共四个位置，既能保证正常的工作和试验，又便于检修抽屉内外的设备。相同规格的抽屉均具有良好互换性，便于迅速替换备用抽屉。DOMINO的水平母线及垂直母线的制作采用特殊的设计，从而可以承受足够大的短路电流冲击。,按照用电设备的种类，可分为照明配电箱、动力配电箱、插座箱等；按照结构配电箱可分为板式、箱式、台式、落地式；按照安装地点可分为户内式和户外式。,109,四、全封闭组合电器（GIS）,全封闭组合电器是将变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出线套管和电缆终端等元件，按变电所主接线的要求，经优化设计有机地组合成一个整体，各元件的高压带电部位均封闭于接地的金属壳内，并充以SF6气体作为绝缘和灭弧介质，称之为SF6气体绝缘变电站，简称GIS。,GIS的优点：小型化、可靠性高、安全性好、杜绝对外部的不利影响、安装周期短、护方便和检修周期长。,GIS的缺点：需要专门的SF6气体系统的辅助设备，对制造工艺要求较高，价格较昂贵。,5.5高低压成套配电装置,110,5.6电气设备的选择,一、电气设备选择的一般原则,1.按正常工作条件选择,使用环境条件：包括设备的安装地点（户内或户外）、环境温度、海拔高度、相对湿度等，还应考虑防尘、防腐、防爆、防火等要求。额定电压：电气设备的额定电压应不小于设备安装地点电网的最高工作电压，即UNUW.max额定电流：电气设备的额定电流应不小于设备正常工作时的最大负荷电流，即INIW.max,注意：我国生产的电气设备是按环境温度40设计的，如果安装地点的实际环境温度40，则额定电流应乘以温度校正系数,111,2.按短路情况进行校验,动稳定校验：满足动稳定的条件是,或,热稳定校验：满足热稳定的条件是,式中，It为电气设备在t为秒时间内的热稳定电流；t为热稳定试验时间（s）；tima为假想时间（s）。,式中，、分别为电器的极限通过电流峰值和有效值。,5.6电气设备的选择,112,二、常用一次设备的选择方法,1.高压断路器的选择,选择断路器时，除了满足上述的一般原则外，还要求它的额定开断容量或额定开断电流必须大于其安装处的最大短路容量或短路电流，即,或,式中，Ioc、Soc分别为断路器在额定电压下的最大开断电流（kA）和开断容量（MVA）；Ik、Sk分别为安装地点的最大三相最大短路电流（kA）和短路容量（MVA）。,5.6电气设备的选择,113,2.电流互感器的选择,一次绕组额定电压：应不低于安装地点电网的额定电压。一次绕组额定电流：取线路最大工作电流或变压器额定电流的1.21.5倍。准确度等级与二次侧负荷的选择：电流互感器二次侧的实际负荷应小于其准确度等级所规定的额定二次负荷，即,因此，满足准确度等级的连接导线电阻为,5.6电气设备的选择,114,则连接导线的截面为：,式中，lc为连接导线的计算长度（m），与电流互感器的接线方式有关。,l为从电流互感器二次端子到仪表、继电器接线端子的单向长度,注意：选择电流互感器二次侧连接导线截面时，还应按机械强度进行校验，一般要求铜线截面不得小于1.5mm2，铝线截面不得小于2.5mm2。,5.6电气设备的选择,一相式接线:三相完全星形接线:两相不完全星形接线和两相电流差接线：,115,式中，es为电流互感器的动稳定倍数，且。,动稳定校验：满足动稳定的条件为,热稳定校验：满足热稳定的条件为,式中，t为电流互感器的热稳定倍数，且。,3.电压互感器的选择,电压的选择：电压互感器一次绕组的额定电压应与安装地点电网的额定电压相同，二次绕组的额定电压通常为100V。,5.6电气设备的选择,116,准确度等级和二次侧负荷的选择：电压互感器二次侧的实际负荷必须小于其准确度等级所规定的额定二次负荷，即,式中，Si、分别为二次侧所接仪表并联线圈消耗的功率及其功率因数。,注意：,5.6电气设备的选择,电压互感器的三相负荷通常并不相等，为了满足准确度要求，应按最大负荷相进行选择。连接电压互感器与测量仪表的铜线截面不得小于1.5mm2，铝线截面不得小于2.5mm2。,117,4.熔断器的选择与校验,熔断器熔体额定电流的选择,熔体的额定电流不小于线路的计算电流，即,熔体的额定电流应躲过线路的尖峰电流，即,熔体的额定电流应与被保护线路的允许电流相配合，即,（1.52）INT,5.6电气设备的选择,对于保护电力线路的熔断器，其熔体额定电流应满足：,对于保护电力变压器的熔断器：,118,熔断器的选择与校验,对限流式熔断器（如RN1、RT0等）：,对非限流式熔断器（如RW4、RM10等）：,5.6电气设备的选择,对于保护电压互感器的RN2型熔断器，其熔体额定电流一般选用0.5A。,熔断器的额定电压应不低于保护线路的额定电压，即,熔断器的额定电流应不小于它所安装熔体的额定电流，即,熔断器断流能力的校验：,119,熔断器保护灵敏度校验,47,前后熔断器之间的选择性配合,熔断器的保护特性曲线：是指熔断器熔体的熔断时间和通过其电流的关系曲线。,熔断器的实际熔断时间与从平均保护特性曲线上查出的时间可能有50%的误差；熔体截面越大，额定电流越大，时限特性越高。,5.6电气设备的选择,式中，为熔断器保护线路末端的最小短路电流，对中性点不接地系统，取两相短路电流；对中性点直接接地系统，取单相短路电流。,120,5.6电气设备的选择,前后熔断器之间的选择性配合：应按其保护特性曲线来进行校验。,121,一般而言，只要前一级熔断器熔体额定电流比后一级熔断器的熔体额定电流大23级，就能保证选择性动作。,5.6电气设备的选择,图5-63熔断器保护的选择性配合a）熔断器在线路中的选择性配置b）熔断器保护特性曲线进行选择性校验,122,5.低压断路器的选择与校验,低压断路器过流脱扣器的选择,过流脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流，即,低压断路器过流脱扣器的整定,式中，为可靠系数，对动作时间在0.02s以上的万能式断路器（DW型），取1.35；对动作时间在0.02s以下的塑料外壳式断路器（DW型），取1.72。,5.6电气设备的选择,瞬时过流脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流，即,123,（取1.2）,（取1.1）,低压断路器热脱扣器的选择与整定,5.6电气设备的选择,短延时过流脱扣器的动作电流也应躲过线路的尖峰电流，即,长延时过流脱扣器的动作电流应躲过线路的计算电流，即,过流脱扣器的动作电流应与被保护线路的允许电流相配合，即,热脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流，即,124,（取1.1）,低压断路器的选择与校验,对动作时间在0.02s以上的DW型断路器：对动作时间在0.02s以下的DZ型断路器：,5.6电气设备的选择,低压断路器的额定电压应不低于保护线路的额定电压；低压断路器的额定电流应不小于它所安装脱扣器的额定电流；低压断路器的类型应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求；断流能力的校验：,热脱扣器的动作电流应躲过线路的计算电流，即,125,1.5,式中，Iop为低压断路器瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流；为低压断路器保护线路末端的最小短路电流，对中性点不接地系统，取两相短路电流；对中性点直接接地系统，取单相短路电流。,低压断路器保护灵敏度校验,前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的选择性配合,应按其保护特性曲线来进行校验，其偏差范围按（20%30%）考虑，前一级考虑负偏差，后一级考虑正偏差。,5.6电气设备的选择,前后低压断路器之间的选择性配合,126,应通过各自的保护特性曲线来进行校验，前一级低压断路器考虑20%30%的负偏差，后一级熔断器考虑+30%+50%的正偏差。,6.母线的选择与校验,母线的材料、类型和布置方式,母线的材料：铜和铝，应贯彻“以铝代铜”的方针。母线的类型：室外配电装置的母线多采用纲芯铝绞线；室内配电装置的母线采用硬母线（在中小型变电所和发电厂中多采用矩形铝排）