设备管理_变配电设备安全培训讲义

第五章变配电设备安全 概述 第一节电力用户变配电系统 第二节配电变压器 第三节互感器 第四节高压电器 第五节继电保护 第六节变配电所的运行管理 概述 变配电所担负着从电力系统受电 变压和配电的任务 是企 事业单位供电系统的枢纽 因此 变配电所一旦发生事故将带来重大损失 再则 变配电所装有大量高压设备和低压设备 而且密集度很高 安全问题比较突出 这使得保证变配电设备的安全运行有着特别重要的意义 第一节电力用户变配电系统 一 电力系统 电力网的概念 二 用户变配电系统 三 变配电所组成 四 变配电所的安全 技术要求 一 电力系统 电力网的概念 由发电机 升 降 压变压器 输配电线路以及用电设备有机地连接起来的整体 称为电力系统 供电可靠性 供电质量合格 安全 经济 合理性 及运行调度的灵活性是对电力系统的基本要求 在电力系统中 连接各种电压等级的输电线路 各种类型的变 配电所及用户的电缆和架空线路构成的输 配电网络称为电力网 一 电力系统 电力网的概念 在电力网中 运行的发电机为星形接线时以及在电网中作为供电电源的电力变压器三相绕组为星形接线 我们把三相绕组尾端连接在一起的公共连接点称为中性点 电力网的中性点就是指这些设备中性点的总称 在电力系统中 电力网中性点的接地方式可分为两大类 中性点直接接地的系统称为大电流接地系统 中性点不接地和经消弧线圈接地系统 称为小电流接地系统 我国3 10kv系统 大多采用中性点不接地运行方式 3 10kV系统 当单相接地电流大于30A时 或者20kV及以上系统 当单相接地电流大于10A时 采用中性点经消弧线圈接地的运行方式 110kV及以上系统一般采用中性点直接接地的运行方式 一 电力系统 电力网的概念 对380 22V低压配电网络 视具体情况采用10kV配电变压器低压侧中性点直接接地 配电变压器低压侧中性点不接地或经高阻抗接地三种运行方式 一般采用中性点直接接地的三相四线制和三相五线制的系统 中性点的运行方式不同 系统的技术特性和工作条件也不同 因而对运行的可靠性 设备的绝缘及其保护措施的影响和要求也不同 系统运行方式是关系到系统的经济和技术等方面的性能并且是由多种因素决定的综合问题 一 电力系统 电力网的概念 根据我国实际供电水平及用电设备对供电可靠性的要求 用电负荷可分三级 一级负荷 突然停电将会造成爆炸 火灾 中毒等导致人身伤亡危险或重大设备损坏且长期难以修复 给国民经济带来重大损失的用电负荷 2 二级负荷 突然停电将会产生大量废品 大量原材料报废或打乱复杂生产过程 造成大量减产 或将会发生重大设备损坏事故 给国民经济造成较大损失 以及人员密集的重要公共场所的用电负荷 3 三级负荷 突然停电后影响不大 以及所有不属于一级和二级负荷的其他用电负荷 一 电力系统 电力网的概念 一级负荷要求供电系统无论是正常运行还是发生事故都应保证连续供电 因此 应由两个独立的电源供电 并按生产的需要和允许停电的时间 采用双电源互相自动或手动切换的电气接线方式 或采用双电源分组同时供电的电气接线方式 如果一级负荷不大时 可采用自备发电机等设备作为第二电源 对于二级负荷应由双回路供电 当采用双回路有困难时 如在边远地区 则允许采用专用架空线供电 对于三级负荷则无特殊的供电要求 二 用户变配电系统 电力用户的变配电系统均处于电力系统中的后段部位 它们犹如人体内众多的分支血管与毛细血管那样 是整个电力系统不可缺少的组成部分 若发电厂以及公用电力网的运行安全可靠 则显然能提高对工厂供电的可靠性并提供合格的电力 反之 如果工厂企业内部供用电不够安全 电气事故频发 势必将影响或危及电力系统的正常运行与安全稳定 用户供电系统中 变电所的作用是接受电能 变换电压和分配电能 而配电所的作用是接受电能和分配电能 两者的区别主要是变电所设有电力变压器 可实行电压变换 配电所则无此设备与功能 实用中 为节省占地和投资 常将变 配电设备设计并安装在同一设施内 故常统称为变配电所 二 用户变配电系统 1 供电方式及电压确定 供电企业对申请用电的用户提供的供电方式 应从供用电的安全 经济 合理和便于管理出发 依据国家的有关政策和规定 电网的规划 用电需求以及当地供电条件等因素 进行技术经济比较 与用户协商确定 原则上对用户用电设备容量在100kW及以下或需用变压容器容量在50kVA及以下者 可采用低压三相四线制供电 超过上述容量界限的以及特殊情况的 应以高压供电方式 对距离发电厂较近的用户 可采用发电厂直配电供电方式 二 用户变配电系统 1 供电方式及电压确定 当电力用户需要备用 保安电源时 按用电负荷重要性 用电容量和供电的可靠性 供用双方协商确定 供电企业向有重要负荷的用电单位提供的保安电源 应符合独立电源条件 有重要负荷的用户在取得供电企业供给的保安电源的同时 还应有非电性质的应急措施 以满足安全的需要 二 用户变配电系统 2 变配电所的主接线形式 主接线是指由变配电所的一次设备 即与电力网直接连接的主要高压电气设备组成的主电路接线关系 主接线应根据电压等级 用电负荷的性质等情况 从安全经济和便于运行维护的角度合理选定主接线的形式 变配电所常用的主接线形式有下列几种 二 用户变配电系统 2 变配电所的主接线形式 l 线路变压器组式接线 对于中小容量的用户变电所 一般不设母线 采用图5 1所示的线路变压器组主接线 这种主接线系统主要特点有 接线简单 使用设备少 投资省 维护简单 操作方便 检修时需要全部停电 二 用户变配电系统 2 变配电所的主接线形式 2 单母线式主接线 对于单路供电和双路供电出线回路不多的用户变电所 常采用单母线式接线 双电源供电的出线回路较多的 可选用母线分段方式 如图5一2所示 这种接线的主要特点是接线简单 操作方便 投资省 二 用户变配电系统 2 变配电所的主接线形式 3 单母线带旁路主接线 对于出线回路较多的变 配电所常采用单母线加旁路母线的接线方式 如图5一3所示 这种主接线的特点有 出线断路器故障时 可不停负荷进行检修 供电可靠 运行灵活 适用于出线回路较多的变电所 二 用户变配电系统 2 变配电所的主接线形式 4 桥式接线 在电力系统中 对35kV及以上的变电所 为节省投资 可采用内桥式接线和外桥式接线 分别如图5 4和图5一5所示 二 用户变配电系统 2 变配电所的主接线形式 5 双母线式主接线 双母线式主接线适用于电力系统中的枢纽变电所和一类负荷的用户 如图5一6所示 这种主接的特点有 供电容量大 可用于供电回路多的电站 供电可靠性高 运行灵活性大 投资高 操作复杂 占地面积和建设面积大 因此 对用户来说 多用于受电电压110kV及以上的变电所 二 用户变配电系统 3 用户配电系统的基本接线 用户配电系统的基本接线方式有放射式 树干式和环式三种 究竟采用哪种接线方式 要根据负荷对供电可靠性的要求 投资大小 运行维护是否方便以及长远规划等因素 经综合技术经济分析后确定 二 用户变配电系统 3 用户配电系统的基本接线 1 放射式线路 如图5一7和图5一8所示 放射式线路就是从总变配电所的10kV母线上直接向车间变配电所或高压用电设备供电 沿线不再接其他负荷 这种配线方式的主要特点有 线路敷设和保护装置简单 操作维护方便 易于实现配电自动化 高压设备多 投资大 供电可靠性不高 二 用户变配电系统 3 用户配电系统的基本接线 为了提高供电可靠性 可采用双回路放射式线路和具有公共备用线的放射式线路 如图5一9所示 二 用户变配电系统 3 用户配电系统的基本接线 2 树干式线路 是指线路分布像树干一样 既有主干配线 又有分支配线 对于配电线路较长 供电范围大 负荷等级为 级以下的用电负荷常采用此类配线方式 如图5一10和图5一11所示 这种配线方式的主要特点有 高压电气设备少 投资省 运行可靠性相对较低 检修或故障会造成大面积停电 二 用户变配电系统 3 用户配电系统的基本接线 3 环式线路 为提高供电可靠性 把两条串联型树干式线路联络起来 就构成了环式线路 如图5一12所示 这种接线方式主要特点有 运行灵活 供电可靠性高 运行方式灵活 可开环或闭环运行 投资较高 而且往往会造成迂回供电现象 实用中选择接线方式时 应注意下列事项 以上三种用户高 低压配电网的基本接线方式各有优缺点 选用时往往不是单纯地采用哪一种 而应该根据实际情况灵活地运用 在考虑高 低压配电网的具体接线时 应尽量避免电能的迂回或倒送 在低压220 380V配电系统中 常是采用放射式和树干式相组合的混合式线路 当动力和照明等单相用电共用一台配变时其线路应分开 即应各有其低压配电线路 以免影响正常用电和电能计量 三 变配电所组成 用户变配电所主要可分为户外式和户内式 其他还有地下式 移动式与箱式等 目前中小型用户6一10kV变配电所多采用户内式结构 户内式变配电所主要由变压配电室 变压器室 低压配电室三部分组成 此外 有的还设有高压电容器室和值班室 三 变配电所组成 变配电所内各种配电设备多 既有高压设备 又有低压设备 而且设备的密集度高 由于开关设备动作 继电器动作都可能产生电火花或电弧 由于母线 变压器等设备工作时可能产生较高温度 以及由于故障时高压设备可能发生强烈的电弧等等 加之变配电所是企 事业单位的动力枢纽 使得变配电所的工作有较大的风险性 专业电工应充分认识这一点 应当指出 除触电和火灾危险性外 变配电所还有爆炸的危险性 变压器 电容器 断路器 电压互感器 避雷器等设备本身可能发生爆裂或爆炸 蓄电池充电时有可燃气体排放 也存在爆炸隐患等 四 变配电所的安全 技术要求 1 变配电所位置选择 变配电所安全要求一般包括建筑设计 设备安装 运行管理等方面的要求 从供电经济性的角度考虑 变配电所应接近负荷中心 从生产角度考虑 变配电所不应妨碍生产和厂内运输 变配电所本身设备的运输也应当方便 从安全角度考虑 变配电所应避开易燃易爆炸场所 变配电所宜设在企业的上风侧 并不得设在容易沉积粉尘和纤维的场所 变配电所不应设在人员密集的场所 变配电所的选址和建筑还应考虑到灭火 防蚀 防污 防水 防雨 防振以及防止小动物钻人的要求 四 变配电所的安全 技术要求 2 建筑要求 高压配电室耐火等级不应低于二级 低压配电室耐火等级不应低于三级 油浸电力变压器室应为一级耐火建筑 对于不易取得钢材和水泥的地区 可以采用三级耐火等级的独立单层建筑 变电所各间隔的门应向外开启 门的两面都有配电装置时 门应向两个方面开启 门应为非燃烧体或难燃烧体材料制做的实体门 长度超过7m的高压配电室和长度超过10m的低压配电室至少应有两个门 四 变配电所的安全 技术要求 2 建筑要求 有充油设备的房间与爆炸危险环境或有腐蚀性气体存在的环境毗邻时 墙上 天花板上 以及地板上的孔洞应予封堵 室内变配电所单台设备油量达到600kg者应有贮油坑或挡油设施 贮油坑应能容纳100 的油 挡油设施应能容纳20 的油 并能将油排至安全处 室外变配电所单台设备油量达到了1000kg者应有挡油设施 四 变配电所的安全 技术要求 3 间距合格 屏护完好 变配电所各部屏距和屏护应符合要求 室外油量2500kg的两台变压器之间的净距不足10m时 中间应加防火墙 室外变压器距建筑物不足5m时 变压器投影以外3m以内的范围内不得有门窗或通风孔 变配电所的围墙 变配电设备的围栏 变配电所各室的门窗 通风孔的小动物栏网 开关柜的门等屏护装置应保护完好 并应根据需要做上明显的标志 如 止步 高压危险 等 并予上锁 室内充油设备油量60kg以下者允许安装在两侧有隔板的间隔内 油量60一600kg者须装在有防爆隔墙的间隔内 600kg以上者应安装在单独的间隔内 四 变配电所的安全 技术要求 4 通风良好 蓄电池室有可燃气体产生 必须有良好的通风 变压器室 电容器室等有较多热量排放 必须有良好的自然通风 必要时采取强迫通风 进风口均宜在下方 出风口均宜在上方 四 变配电所的安全 技术要求 5 保持电气设备正常运行 保持电气设备正常运行包括观察电流 电压 功率因数 油量 油色 温度指示 接点 状态等是否正常 观察设备和线路有无损坏 是否严重脏污以及观察门窗 围栏等辅助设施是否完好 听声音是否正常 注意有无放电声等异常影响 闻有无焦糊味及其它异常气味 四 变配电所的安全 技术要求 6 完全用具和灭火器材齐全 完好 变配电所应配备可用于带电灭火的灭火器材 如1211灭火器 二氧化碳灭火器 干粉灭火器 黄沙等 四 变配电所的安全 技术要求 7 制度完善 变配电所除应执行与停 送电作业 检修 值班 巡视相关联的各项制度外 还应建立防火责任制以及岗位制任制等规章制度 第二节配电变压器 一 配电变压器结构和工作原理 二 变压器铭牌及其技术参数 三 配电变压器的安全条件 第二节配电变压器 变压器是一种静止的电气设备 它利用电磁感应原理 把交流输人电压升高或降低为同频率的交流输出电压 以满足高压送电 低压配电以及其他用途的需要 变压器的种类很多 按照用途通常可分为电力变压器和特种变压器两大类 配电变压器属于电力变压器的一种 它的特点是电压等级一般 35kV 容量范围为5 6300kVA 通常 配电变压器低压直接与负载相联 低压侧电压低 供电范围小 配电变压器在电力系统中的地位是非常重要的 不仅需要量大 而且要求产品性能好 运行安全可靠 一 配电变压器结构和工作原理 1 变压器的工作原理 配电变压器的电磁部分由铁心和线圈组成 其基本原理是电生磁和磁生电的作用 如图5一13所示 当一次边接通电源时 铁心内产生磁通 二次边则产生感应电动势 其基本关系是 式中 U1和U2分别为变压器一次电压和二次电压 I2和I1分别为变压器二次电流和一次电流 E1和E2分别为变压器一次感应电动势和二次感应电动势 N1和N2分别为变压器一次绕组和二次绕组匝数 一 配电变压器结构和工作原理 1 变压器的工作原理 由于变压器一 二次侧的绕组匝数不相等 故可起到变换电压的作用 变压器负载运行时一 二次电流与一 二次绕组的匝数成反比 因此变压器也能改变电流 由于U1I1 U2I2 表明变压器一 二次绕组的功率基本相等 忽略损耗 这是变压器能够传递功率的道理 三相变压器的工作原理与单相变压器的工作原理相同 一 配电变压器结构和工作原理 2 变压器的结构 1 中小型油浸式变压器的总体结构 如图5一14和图5一15所示 由下列各部件组成 变压器由以下部分组成 器身 铁芯 绕组 引线和绝缘 油箱 油箱本体 箱盖 箱壁和箱底 油箱附件 放油阀门 活门 小车 油样活门 接地螺栓 铭牌等 调压装置 无载分接开关或有载分接开关 冷却装置 散热器或冷却器 保护装置 储油柜 油位计 安全气道 释放阀 吸湿器 测温元件 净油器 气体继电器等 出线装置 高 低套管 电缆出线等 铁芯和绕组是变压器的基本组成部分 铁芯用以导磁 是变压器的主磁路部分 绕组是变压器的电路部分 依靠电磁感应作用感应电势 油枕在油箱的顶端 其容积为油箱容积的8 一10 油枕和油箱之间有管子连通 油枕的作用是 减少油和空气的接触 减少变压器油受潮和氧化的机会 变压器油的体积随温度变化而膨胀或缩小时 油枕起着储油和补油的作用 使油面的升降限在油枕内 油枕装有呼吸器 使油枕上部空间和大气相通 油枕的侧面装有油标 指示变压器在运行时是否充足 同时也能识别油色是否正常 防爆管 又称安全气道 如图5一16所示 顶部的防爆膜为一定厚度的玻璃或酚醛纸板 当变压器内部发生严重故障时 箱内油的压力骤增 可以冲破顶部的玻璃或酚醛纸板 使油和气体向外喷出 以防止油箱破裂 气体继电器 俗称瓦斯继电器 装在油箱或油枕的连管中间 如图5一16所示 当变压器油面降低或气体分解时 轻瓦斯保护动作 发出信号 当变压器内部发生严重故障时 重瓦斯保护动作接通断路器的跳动闸回路 切除电源 另外 利用气体继电器还可以观察故障时分解出的气体颜色及数量 以分析判断变压器内部故障的情况 单台容量400kVA以上的变压器一般要求安装气体继电器 吸湿器又叫呼吸器 它的作用是使大气与油枕内连通 并排除进入油枕内的空气中的水分及杂质 吸湿器内装有硅胶 用以吸收进人油枕中空气的潮气 呼吸器下端有一个油封装置 使空气不能直接进入油枕内 以减少变压器的受潮和氧化 当硅胶吸潮后颜色由蓝 或白 色变为淡红色 此时表现硅胶已失去吸潮能力 需及时更换新硅胶 变色后的硅胶在140 高温下烘熔8h 使水分蒸发 硅胶又会还原成蓝色 或白色 可重新使用 油浸式变压器一般采用瓷质绝缘套管 干式变压器采用树脂浇铸的套管 高 低压绝缘套管的作用是使高 低压绕组引线与油箱保持良好绝缘 并对引线予以固定 变压器的调压一般是通过分接开关来实现的 调整分接开关档位可改变绕组匝数 达到调压的目的 调压方式分为无载调压和有载调压两类 一 配电变压器结构和工作原理 2 变压器的结构 2 干式绝缘变压器可分为三类结构形式 一是高压绕组采用分段圆筒式结构 低压绕组采用多层圆筒式结构 高 低压绕组均采用铜导体 全缠绕 玻璃纤维增强 树脂不加填料 真空状态下浸渍式浇注 在适当温度下固化成型 二是高压绕组采用分段箔式绕制 加填料树脂浇注形成厚绝缘型 低压绕组为箔式绕制 高 低压绕组采用铜箔或铝箔 低压绕组只作封端 不浇注 三是高压绕组采用分段绕线式圆筒结构 不加填料树脂浇注 为薄绝缘型 低压绕组采用箔式绕制 只作封端不浇注 一 配电变压器结构和工作原理 2 变压器的结构 2 干式绝缘变压器可分为三类结构形式 高压绕组采用分段圆筒式结构 降低了层间电压 改善了电压分布 提高了耐受过电压冲击水平 采用玻璃纤维增强 不加填料树脂浇注 提高了工频耐压水平 由于为薄绝缘型 表层绝缘只有1 5 2 0mm 因而散热性能好 由于绕组为复合薄绝缘型 其热膨胀系数与铜的热膨胀系数接近 因而具有抗开裂性能 二 变压器铭牌及其技术参数 铭牌是变压器的简要说明书 标有变压器常用的技术性能数据 是变压器正常运行的依据 下面概要介绍一下变压器铭牌上的有关技术参数和符号 二 变压器铭牌及其技术参数 1 型号 型号是变压器基本情况的符号说明 由字母和数字组合而成 用以代表该台变压器的产品分类 结构特征 用途和各种数据等 变压器型号表示方法如下 第一位字母表示变压器的相数 第二位字母表示冷却方式 第三位字母表示绕组的材料 第四位角注数字表示设计序号 在横短线后面数字表示变压器的容量 kVA 斜线后面数字表示高压绕组额定电压等级 kV 斜线后第二位的字母表示防护代号 二 变压器铭牌及其技术参数 2 技术参数 在变压器的铭牌上标有很多技术参数 主要的有 1 额定电压UN 指变压器长时间运行时所规定的工作电压 对于三相变压器 额定电压指线电压 单位用V或kV表示 2 额定电流IN 指变压器在额定容量下允许长期通过的工作电流 可以根据相应绕组的额定容量和额定电压算出 对于三相变压器 额定电流指的是线电流 单位用A或kA表示 3 额定容量SN 是指变压器在额定工况下连续运行时二次侧输出视在功率的保证值 单位用kVA表示 对于三相变压器是指三相的总容量 二 变压器铭牌及其技术参数 2 技术参数 4 阻抗电压 是指当变压器一 二次的电流均为额定电压时 两侧绕组漏阻抗产生的电压降占额定电压的百分数 它是判断短路电流热稳定和动稳定及确定继电保护整定值的重要依据 5 分接范围 又称调压范围 是调节电压的最大 最小值的范围 以百分数表示 6 负载损耗 又称铜损耗 是指变压器负载电流流过一 二次绕组时 在绕组电阻上消耗的功率 它包括基本铜损耗和附加损耗两部分 7 空载损耗 是指变压器在额定电压下 二次侧空载时 一次侧测得的功率 空载损耗实为铁损 包括铁芯产生的磁损耗和涡流损耗 二 变压器铭牌及其技术参数 2 技术参数 8 空载电流Io 当变压器二次侧空载时 在一次侧加额定电压所侧得电流Io称空载电流 空载电流与额定电流相比是很小的 约在 10 范围内 但在变压器空载投入的瞬变过程中可达到额定电流的几倍 这可能引起变压器过流保护误动作 应设法避免 9 温升 变压器线圈或上层油面的温度与变压器的环境温度之差 称为线圈或上层油面的温升 温升对变压器的寿命影响很大 10 接线组别 表明两侧绕组连接方式及对应线电压相位关系的标志 就是变压器的接线组别 三 配电变压器的安全条件 为了保证变压器的安全运行 除必须高质量地装配和安装外 还必须配置可靠的保护装置 还必须加强变压器的运行和维护 三 配电变压器的安全条件 1 配电变压器的选择和安装 1 容量和型号的选择 变压器容量应根据各用电设备的负荷特征 如短时过负荷程度及过负荷频率等 负荷叠加后的峰值 功率因数 三相负荷不平衡状况以及预期的负荷增长程度等情况进行合理的选择 优先选择性能更先进的节能变压器 如S9系列产品 以降低运行费用 对电压波动范围要求严的 应优先选用有载调压变压器 对有防火要求的 应选择防灾型变压器 也可根据需要选择安装使用方便 结构紧凑 组装成套的组合变电站 三 配电变压器的安全条件 1 配电变压器的选择和安装 2 安装方式和安装要求 配电变压器的安装位置应尽量靠近负荷中心 低压线路供电半径不宜超过500m 并要考虑进出线方便和节省投资 安装地点不要靠近易燃 易爆 污秽 低洼和有腐蚀性气体的场所 尽量避开学校 集市 广场中心和牲畜棚等地点 三 配电变压器的安全条件 1 配电变压器的选择和安装 2 安装方式和安装要求 变压器台分柱式变压器台和落地式变压器台两种 50kVA及以下的变压器 宜采用单柱式变压器台 63 400kVA的变压器 宜采用双柱式变压器台 400kVA以上的变压器 宜采用落地式变压器台 柱上安装或屋顶安装的配电变压器 其底座距地面不应小于2 5m 安装变压器台 变压器台的平面坡度不应大于1 100 三 配电变压器的安全条件 1 配电变压器的选择和安装 2 安装方式和安装要求 安装在室外的落地配电变压器 四周应设置安全围栏 围栏高度不低于1 8m 栏条间净距不大于0 lm 围栏距变压器的外廓净距不应小于0 8m 各侧悬挂 有电危险 严禁入内 的警告牌 变压器底座基础应高于当地最大洪水位 但不得低于0 3m 安装在室内的配电变压器 室内应有良好的自然通风 可燃油油浸变压器室的耐火等级应为一级 变压器外廓距墙壁和门的最小净距不应小于表5一2规定 三 配电变压器的安全条件 1 配电变压器的选择和安装 2 安装方式和安装要求 三 配电变压器的安全条件 1 配电变压器的选择和安装 2 安装方式和安装要求 为了便于变压器的操作和检修 下列电杆不宜装设变压器 转角 分支电杆 设有高压接户线或高压电缆的电杆 设有线路开关设备的电杆 交叉路口的电杆 低压接户线较多的电杆 变压器的引下线 引上线和母线 一般采用多股绝缘线 其截面应按变压器额定电流选择 但不应小于16mm2 变压器的高压侧应设防雷装置及跌落式熔断器 跌落式熔断器的装设高度 应便于在地面操作 但距变压器台面的高度不宜低于2 3m 各相熔断器间的水平距离 不应小于0 5m 变压器的低压侧应装设低压熔断器 变压器外壳 低压侧中性点和击穿保险器均应接地 三 配电变压器的安全条件 2 配电变压器的保护装置 1 熔丝保护 为了保证配电变压器的安全运行 配电变压器的高 低压侧都采用熔丝保护 高压侧装有跌落式熔断器 三 配电变压器的安全条件 2 配电变压器的保护装置 1 熔丝保护 跌落式熔断器是一种将隔离开关和熔断器合二为一的设备 结构如图5一17所示 接开它 就可切断电源 当变压器引线或内部发生短路时 熔丝烧断 使熔丝管自动跌落 切断电源 从而可减轻变压器的损坏程度并使高压线路上的其他变压器能恢复正常运行 三 配电变压器的安全条件 2 配电变压器的保护装置 1 熔丝保护 为了保证配电变压器的安全运行 配电变压器的高 低压侧都采用熔丝保护 高压侧装有跌落式熔断器 变压器低压侧也装有熔断器 当低压线路发生短路时 低压侧熔丝熔断 切断故障线路 保护了变压器不致烧坏 三 配电变压器的安全条件 2 配电变压器的保护装置 1 熔丝保护 变压器高压侧熔断器的熔丝是根据高压侧的额定电流选择的 其熔丝的额定电流为变压器高压侧额定电流的1 5 2 5倍 即IFUNl 1 5 2 5 ITN1 式中 IFUN1 高压侧熔丝的额定电流 A ITN1 变压器高压侧的额定电流 A 1 5 2 5 系数 当变压器容量在80kVA及以下时 取2 2 5 当变压器容量在100kVA及以上时 取1 5 2 三 配电变压器的安全条件 2 配电变压器的保护装置 1 熔丝保护 高压熔丝的熔体通常是铜银合金丝 其规格最小为3A 当变压器容量在20kVA及以下时 其高压侧熔丝可选用3A的熔丝 变压器低压侧的熔丝可按变压器低压侧额定电流来选择 即IFUN2 ITN2式中 IFUN2 低压侧熔丝的额定电流 A ITN2 变压器低压侧的额定电流 A 10 315kVA配电变压器的高 低压熔丝也可查表选用 三 配电变压器的安全条件 2 配电变压器的保护装置 2 防雷保护 雷雨天气 变压器有可能遭受雷电侵袭 雷电电压一般比变压器额定电压高得多 足以使变压器的绝缘击穿损坏 因此 配电变压器必须有可靠的防雷保护 变压器的高 低压侧应装设避雷器 在雷电电压侵袭时 避雷器先对地放电 把雷电流泄放到地中 从而可保护变压器免受损害 三 配电变压器的安全条件 配电变压器的允许运行方式 额定运行方式 油浸变压器属A级绝缘 允许最高工作温度为105 即当环境温度最高为40 时 允许绕组温升为65 但由于在油箱顶部测得的温度低于绕组实际温度 因此规定连续运行的变压器油顶层温度不超过95 可以保证变压器寿命为20年 在此基础上 如果温度每增加8度 则变压器寿命就要减少一半 三 配电变压器的安全条件 配电变压器的允许运行方式 额定运行方式 在正常使用条件下 通常把变压器一次侧接电源 二次侧开路的运行方式称为空载运行 这种运行方式下 变压器只产生空载损耗 铁损 应注意及时将长期空载运行的变压器从线路上切除 以达到节能降耗的目的 变压器在负载运行状态下既产生铁损又产生铜损 铁损基本上不随负荷大小变化而变化 而铜损与负载电流的平方成正比 变压器过负荷时 铜损急剧增加 使绕组和油温急剧上升 因此 无特殊情况 应控制变压器不要过负荷运行 在正常情况下 配电变压器可以在各分接头电压下带满负荷连续运行 并允许在5 过电压下输出额定电流 三 配电变压器的安全条件 配电变压器的允许运行方式 允许在过负荷运行方式 变压器实际运行中 负载率是变化不定的 过负荷所造成的变压器的寿命损失可以用欠负荷所得的寿命盈余来进行补偿的 因此 配电变压器允许有小于1 5倍额定电流值的偶发性过负荷 但在此过程中油顶层温度不要超过115 在过负荷时 应加强巡视 防止发生意外情况 三 配电变压器的安全条件 配电变压器的允许运行方式 中性线电流限值 配电变压器连接组别宜采用为Y yn0或D yn11 配电变压器的三相负荷应尽量平衡 不得仅用一相或两相供电 对于连接组别为Y yn0的配电变压器 中性线电流不应超过低压侧额定电流的25 对于连接组别为D yn11的配电变压器 中性线电流不应超过低压侧额定电流的40 三 配电变压器的安全条件 变压器试验安全要求 配电变压器的常规试验项目有 绝缘电阻的测量 交流耐压试验 绕组直流电阻测量 电压比测量和联结组标号测定 空载和负载试验 绝缘油电气强度试验等 变压器试验工作中所使用的电源电压由日常生活用电压 380 220V 至10kV 而试验设备和被试设备可产生几十万伏以上的高电压 因此如何保证试验人员 设备和仪器仪表在此环境下安全 可靠的工作及为重要 三 配电变压器的安全条件 变压器试验安全要求 必须做好产品的试验技术准备工作 试验技术准备工作台 按有关标准 产品试制鉴定大纲 产品技术条件等有关规定及产品的结构特点 对被试产品从工序间试验到其成品试验的每一个项目的试验方法 试验接线 施工加电压的大小 仪器仪表设备的选用等进行试验设计 制订出实施方案 指导试验人员进行具体操作 从而保证了在试验时不会因为不了解产品结构 不熟悉试验要求和选取用仪器设备不当而造成不安全 三 配电变压器的安全条件 变压器试验安全要求 必须建立应有的安全措施和设施 为了保证试验人员的安全和防止非试验人员闯人试验区而发生事故 必须制订必要的安全规章制度 设置试验区的安全界限标记和危险信号 三 配电变压器的安全条件 变压器试验安全要求 经常向试验人员进行安技教育 安技教育的目的是 使从事试验工作的人员认识到保证人身 设备 仪器 仪表安全的重要意义 在工作中要对安全保持高度警惕 而且要不断提高发现和消除事故隐患的积极性和辨别能力 要做到把事故消除在萌芽之中 三 配电变压器的安全条件 变压器试验安全要求 要有完善的操作规程和设备维修保养制度 在试验操作过程中 为了保证工作人员 设备的安全 对每项试验中各种设备的操作步骤 方法 以及工作台人员之间的联系方式 都应有明确的条文规定 并贯彻执行 三 配电变压器的安全条件 变压器的运行和维护 投运前的检查 变压器投人运行前检查的主要项目有 外壳接地是否良好 接地电阻是否合格 油面是否正常 有无渗漏油现象 套管压紧螺栓是否压紧 呼吸孔是否畅通 无励磁调压开关位置是否正确 高低压熔丝是否合适 防雷保护是否齐全等 用兆欧表测量变压器绝缘电阻 其电阻值是否在表5一3所列的允许值范围之内 三 配电变压器的安全条件 变压器的运行和维护 投运前的检查 三 配电变压器的安全条件 变压器的运行和维护 运行中的检查 为了确保变压器的安全运行 应当定期对运行中的变压器进行检查 检查的主要内容有下列几项 l 变压器温度是否正常 2 油位 油色是否正常 油位是随气温和负荷变化而变化的 正常油位应在油枕油位计的1 4一3 4处 同时注意有无渗漏油现象 3 套管是否清洁 有无裂纹 破损和放电现象 4 高低压熔丝是否完好 熔丝熔断的可能原因如表5一4所列 三 配电变压器的安全条件 变压器的运行和维护 运行中的检查 三 配电变压器的安全条件 变压器的运行和维护 运行中的检查 5 接地装置是否完好无损 6 变压器声音是否正常 变压器正常运行时 由于电流 磁通的变化 铁芯和绕组发生振动 发生 嗡嗡 声 正常时声音是均匀而轻快的 遇有故障 就会发生不正常的声响 变压器不正常声音的原因见表5一5 三 配电变压器的安全条件 变压器的运行和维护 运行中的检查 三 配电变压器的安全条件 变压器的运行和维护 运行中的检查 配电变压器的运行中 如发现下列故障应立即停电检查 1 变压器声音很大 内部有爆裂声或放电声 2 在正常负荷下 变压器温度不正常 并不断上升 油位急剧升高或动荡 油枕及防爆装置喷油 冒烟或着火 严重漏油或油色变黑等 套管严重破损并有放电现象 三 配电变压器的安全条件 配电变压器常见故障及处理方法 见表5一6 三 配电变压器的安全条件 配电变压器常见故障及处理方法 见表5一6 三 配电变压器的安全条件 配电变压器常见故障及处理方法 见表5一6 第三节互感器 一 互感器分类和用途 二 互感器结构原理 三 互感器接线方式 四 互感器的安全使用 五 互感器故障处理 一 互感器分类和用途 在电力系统中 由于安全要求和仪表制造等方面的原因 把电工测量仪表和保护装置直接接在一次回路中去测量大电流和高电压是不可能的 当测量大电流和高电压时 常常把大电流按一定比值变成小电流 把高压电按一定比值变成低电压 然后再用相应的仪表去测量 这种与测量仪表和保护装置配套使用的变换电流大小及电压高低的设备 称为互感器 一 互感器分类和用途 互感器根据用途不同 可分为电流互感器和电压互感器两种 由于采用了互感器 测量仪表和保护装置均接在互感器的二次侧 互感器的一 二次绕组之间有足够的绝缘强度 而且通常二次绕组都不一点接地 这就使得二次设备和工作人员与一次高电压之间隔离 从而保证了人身和设备的安全 此外 由于电流互感器二次额定电流一般均为5A 电压互感受器二次额定电压通常为100V 这就使仪表和继电器制造可以标准化 互感器二次回路接线不受一次系统的限制 可以满足不同测量方式和继电保护装置的需要 互感受器不仅是电力系统广泛应用的设备 也是工矿企业供电系统中不可缺少的重要设备 在工矿企业用户中得到了广泛的应用 二 互感器结构原理 电流互感器结构原理 它的构造与普通变压器相似 主要由铁芯 一次绕组和二次绕组等几个主要部分组成 所不同的是电流互感器的一次绕组匝数很少 使用时一次绕组串联在被测线路里 二次绕组匝数较多 与测量仪表和继电器等的电流线圈串联使用 其工作原理如图5一18所示 二 互感器结构原理 电流互感器结构原理 运行中电流互感器一次绕组内的电流取决于线路的负载电流 与二次负荷无关 与普通变压器正好相反 由于接在电流互感器二次绕组内的测量仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小 所以在电流互感器正常驻运行时 接近于短路状态 相当于一个短路运行的变压器 这是电流互感器与变压器的主要区别 二 互感器结构原理 电压互感器结构原理 电压互感器结构与电流互感器类似 主要也由铁芯 一次绕组和二次绕组等几个主要部分组成 所不同的是电压互感器一次绕组匝数较多 使用时并联接于被测电路的两端 二次绕组匝数较少 可接通仪表或继电器的电压线圈 其工作原理如图5一19所示 二 互感器结构原理 电压互感器结构原理 运行中的电压互感器 由于二次负荷阻抗很大 电流很小 所以电压互感器正常运行时二次回路接近于开路状态 三 互感器接线方式 电流互感器接线方式 电流互感器的接线应遵守串联原则 即电流互感器一次侧与被测电路串联 其二次侧和所有仪表及其他负荷串联 在接线时应注意互感器的极性 两个同型号电流互感器的二次绕组可以串联使用 也可以并联使用 两套相同电流互感器的二次绕组串联时 其二次回路内电流不变 变比不变 而互感器的容量增大一倍 准确度也不降低 两套相同的电流互感受器二次绕组并联时 其容量不变 每台互感器的变比不变 但并联后二次电流增加一倍 所以其总变比减为原来的1 2 当变比过大而负荷电流较小时 二次并联使用可以提高电流测量的准确性 三 互感器接线方式 电压互感器接线方式 电压互感器的接线应遵守并联原则 即其一次绕组应与被测电路并联 其二次绕组也应与仪表及其他负荷并联 在接线时应注意其极性 三相电压互感器 按其为双绕组和三绕组的不同 分别可以接成V v接线 Y yn接线和YN yn V接线方式 三相电压互感器若为双绕组结构 一般都接成YN yn接线 若为三绕组结构 一般都为三相五柱式 接成YN yn v接线 四 互感器的安全使用 互感器使用注意事项 1 电流互感器使用注意事项 1 选择电流互感器时 其额定电压应等于被测电路的电压 其一次额定电流应大于但应接近被测电路的持续工作电流 同时要使用电流互感器的结构 型式和容量满足测量准确度的要求 为了测量准确 二次侧的负荷阻抗不能大于电流互感器的额定负荷阻抗 2 接线时 一次绕组端子Ll L2串入被测回路 二次线圈的端子Kl K2与测量仪表串联 并注意电流互感器的极性 四 互感器的安全使用 互感器使用注意事项 1 电流互感器使用注意事项 3 电流互感器的铁芯 外壳及二次绕组的每一个级次都有必须有可靠的接地 但每一个级次不允许有两点及两个以上的多点接地 4 在运行的电流互感器二次回路上工作时 不允许电流互感器二次侧开路 工作时应先将电流互感受器二次侧短接 否则二次侧开路时将会产生数千伏的高压 对二次绝缘构成威胁 对设备和人员造成危险 四 互感器的安全使用 互感器使用注意事项 电压互感器使用注意事项 l 根据被测电压的高低选择电压互感器的额定电压比 选择时应注意和测量仪表配用 还要注意一次系统中性点接地方式和应满足对准确度等级的要求 2 电压互感器二次侧所接仪表的总容量不得超过电压互感器的额定容量 否则会造成较大的测量误差 3 接线时 一次绕组与被测电压回路并联 二次绕组与测量仪表及其他负荷并联 此时应注意电压互感器的极性 四 互感器的安全使用 互感器使用注意事项 电压互感器使用注意事项 4 电压互感器的铁芯 外壳和每一级次都必须可靠接地以确保设备和人身安全 5 在运行中的电压互器上工作时 严禁造成电压互感器的二次侧短路或接地 6 为防止电力系统谐振 对电压互感器应采取消谐措施 在一次侧中性点加装一次消谐器 或在二次侧开口三角端部接人消谐装置 四 互感器的安全使用 电压互感器熔丝保护 电压互感器一次侧装设熔断器 一是为了将故障的电压互感器与电网迅速隔离 不影响电网的安全运行 二是为了保护电压互感器不致因电流过大而烧毁 在380V及以下的低压电网中 一般在电压互感器的一次侧安装熔断器 在较高电压的电网中 电压互感器应经过隔离开关和高压熔断器与系统相连接 高压熔断器用来切断短路电流 正常情况下用隔离开关来切断负荷电流 或当需要更换高压熔断器时 用来将电压互感器与高压电网隔离 四 互感器的安全使用 电压互感器熔丝保护 对于110kV及以上的电压互感器 其一次侧均不采用保护设备 这主要是因为这类互感器绝缘裕度大 内部绕组和绝缘引起的事故可能性较小 外部相间距离大 不易发生短路事故 而且每相电压互感器只承受相电压运行 此外110kV及以上的电压互感器二次侧都采用低压断路器和快速成熔断器 保护灵敏感度高 不会因二次回路故障而影响电压互感器本身 由于电压互感器的一次熔丝额定电流为电压互感本身额定电流的数倍以上 因此当电压互感器二次负荷过大时 其一次侧熔丝不易熔断 所以为了防止电压互感器的二次负荷电流过大时烧毁电压互感器 必须在其二次侧出口装设熔断器保护 但开口三角绕组的引出回路及星接绕组的中性线上不得装设熔断器 四 互感器的安全使用 互感器巡视检查 正常运行时 必须对互感器进行巡视检查 互感器在运行中巡视检查的主要项目有 l 外壳应清洁 油位指示正常 无渗 漏油现象 2 绝缘子及其他绝缘介质有无裂纹 有无缺损及放电现象 3 一次引线及二次回路接线应紧固 接触良好 4 内部有无吱吱放电声或其他异声 5 有无过热冒烟或异味 6 金属外壳接地线应良好 7 互感器二次侧仪表指示应正常 五 互感器故障处理 电流互感器故障处理 当电流互感器发生下述故障现象时 应向上级汇报 并要求进行停电处理 1 严重漏油 2 内部发出焦臭味或冒烟 3 内部有放电异声或引线与外壳有火花放电现象 4 一次桩头有过热现象 5 主绝缘发生击穿并造成高压单相接地故障 当发现电流互感器二次回路接头有发热 松脱现象 应设法拧紧或用安全工具在电流互感器附近的端子上将其短路 如不能处理 应立即汇报上级将电流互感器停用 五 互感器故障处理 电压互感器故障处理 当电压互感器发生下列故障现象时 应向上级汇报 并要求进行停电处理 1 严重漏油 2 内部发出焦臭味或冒烟 3 内部有异常放电声或引线与外壳有火花放电现象 4 熔丝连续熔断两次 五 互感器故障处理 电压互感器故障处理 当电压互感器发生下列故障现象时 应向上级汇报 并要求进行停电处理 当电压互感器一次侧熔丝熔断时 应拉开电压互感器的隔离开关 详细检查外部有无故障现象 同时检查二次熔丝 若无故障现象 则换好熔丝后再投人运行 若合上隔离开关后熔丝又熔断 则应拉开隔离开关作详细的检查 并报告上级 当电压互感器二次侧熔丝熔断时 必须经检查处理好后才可再投人运行 如有击穿保险装置 而V相熔丝又恢复不上 说明击穿熔断器已击穿 应进行处理 第四节高压电器 一 高压断路器 二 高压隔离开关 三 高压负荷开关 四 高压熔断器 五 母线 六 绝缘子 七 套管 一 高压断路器 高压断路器的用途 类型及型号 l 高压断路器也叫高压开关 是发电厂及变电所的重要设备 当电力系统正常运行时 它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负荷电流 当电力系统发生故障时 它和继电保护配合 能迅速切除故障电流 以防止扩大事故范围 所以高压断路器同时承担着控制和保护双重任务 大部分断路器能进行快速自动重合闸操作 在排除线路临时性故障后 能及时地恢复正常运行 一 高压断路器 高压断路器的用途 类型及型号 2 高压断路器的类型很多 根据不同的灭弧原理 高压断路器可分为 1 油断路器 是利用油来灭弧的 2 空气断路器 是利用压缩空气来弧的 3 六氟化硫断路器 是利用六氟化硫 SF6 作灭弧介质的 4 磁吹断路器 是利用磁场力来灭弧的 5 真空断路器 是利用真空的高介质强度来灭弧的 一 高压断路器 高压断路器的用途 类型及型号 3 目前我国断路器的型号按下面的顺序和代号组成 第1单元 产品名称 用字母表示 S 少油断路器 D 多油断路器 K 空气断路器 L 六氟化硫断路器 Z 真空断路器 C 磁吹断路器 第2单元 安装场所 用字母表示 N 户内式 W 户外式 第3单元 设计系列序号 用数字表示 第4单元 额定电压 kV 第5单元 补充工作特性 用字母表示 G 改进型 F 分相操作 第6单元 额定电流 A 一 高压断路器 高压断路器的发展过程 由于电力系统容量不断扩大 电器制造技术的提高和对灭弧理论的深人研究 高压断路器的结构和性能都有极大程度地提高 追寻断路器的发展轨迹可以发现 随着电力系统容量与电压等级的变化 高压断路器基本上是按多油 少油 无油的发展过程而日臻完善的 在运行中 绝缘油可能出现爆炸和火灾事故 而且油断路器的技术性能较之非油断路器略逊一筹 维护保养工作较复杂 近年来非油断路器的发展很快 我国的电力系统中大量使用非油断路器 如磁吹式断路器 真空断路器 六氟化硫断路器等 在一些企业的技术改造 大修中 也以非油断路器替代原来使用多年的老式油断路器 总之 可认为采用非油断路器是发展的必然趋势 一 高压断路器 高压断路器的发展过程 1 油断路器的结构特点 油断路器又叫油开关 有多油和少油之分 多油断路器的油除用作灭弧外 还作绝缘用 多油断路器结构简单 制造容易 但用油多 体积较大 现已被淘汰 少油断路器的油作灭弧用 其油量少 体积和重量大为减少 但油断路器有火灾爆炸危险 且维护麻烦 目前也已逐渐被非油断路器替代 一 高压断路器 高压断路器的发展过程 1 油断路器的结构特点 图5一20示出SN10 10型高压少油断器的外形结构图 这种断路器由框架 传动部分及油箱等三个部分组成 一 高压断路器 高压断路器的发展过程 高压油断路器安全要点 l 应根据额定电压 额定电流和额定开断电流等参数正确选用断路器 2 断路器安装时必须保证有足够的安全距离 且安装牢靠 外表清洁完整 3 电气连接应可靠且接触良好 无发热松动 4 应无渗透油现象 油位油色正常 5 瓷套管应完整无损 表而清洁 无放电痕迹 6 断路器及其操作机构的联动应正常 无卡阻现象 分 合闸指示正确 调试操作时 辅助开关运行应可靠 触点应无电弧烧损 一 高压断路器 高压断路器的发展过程 高压油断路器安全要点 7 操作机构箱盖关闭严密 分合闸线圈无焦臭味 二次接线部分无受潮 锈蚀现象 8 油漆应完整 相色标志正确 接地良好 9 运行中禁止使用手动机械分闸 在保护故障不能分闸 必要时为切断故障可以拍跳 绝对不许在带有工作台电压时使用手动机械合闸 以避免因电路故障时引起断路器爆炸和危及人身安全 10 少油断路器外壳带电 运