第二章-工厂变配电所及其一次系统PPT课件

1 第二章工厂变配电所及其一次系统 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 第一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 如下图所示 2 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 第二节电气设备中电弧及触头 电弧 一种强烈的电游离现象 光亮很强 温度很高 可烧毁触头 延长断电时间等 表面温度3000 4000度 弧心温度10000度 一 电弧的产生 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 3 1 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 2 结论 碰撞游离产生电弧 热游离维持电弧 二 电弧的熄灭 1 电弧熄灭的条件 去游离率 游离率 4 2 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 3 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 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 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 如图所示 下页 5 吹弧方式 1电弧 2触头 a 横吹b 纵吹 电动力吹弧 磁力吹弧 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 6 三 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 7 第三节高压一次设备 一次电路 主电路 主接线 主回路 变配电所中承担输送和分配电能任务的电路 一次设备 一次电路中所有的设备称一次设备 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 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 8 一 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 9 1 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 10 2 RW4和RW10 F 型户外高压跌开式熔断器 既可作6 10KV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 RW4 10 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 11 3 高压隔离开关 QS 隔离高压电源 保证设备和线路的安全检修 断开后有明显可见的断开间隙 没有专门的灭弧装置 不允许带负荷操作 可以通断不超过2A的空载变压器 电容电流不超过5A的空载线路 与高压断路器配合使用 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 GN8 10 600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 12 4 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 FN3 10RT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 6RN1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 13 高压负荷开关的压气式灭弧装置工作示意图 1弧动触头 2绝缘喷嘴 3弧静触头 4接线端子 5气缸 6活塞 7上绝缘子 8主静触头 9电弧 14 5 高压断路器 QF 能通断负荷电流和短路电流 并能在保护装置作用下自动跳闸 切除短路故障 SNl0 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 分类 按其采用的灭弧介质分 有油 SF6 真空以及压缩空气断路器 磁吹断路器等 按其油量多少又分为 多油 油作灭弧和相对地 外壳 甚至相与相之间的绝缘介质 少油断路器 油只作来灭弧 15 SNl0 10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 16 SNIO 10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 17 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 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 6 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 其中安装有高压开关设备 保护电器 监测仪表和母线 绝缘子等 类型 固定式 经济 多用 手车式 移开式 18 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 GG1A F 07S型高压开关柜 断路器柜 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 19 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 20 7 高压一次设备的选择 注 表中 表示必须校验 表示不要校验 P95例4 1 21 第四节低压一次设备 1000V 或1200V 及以下的电气设备 本节介绍常用的低压熔断器 低压开关和配电屏 一 低压熔断器 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 RMl0型低压熔断器 a 熔管b 熔片 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 22 RT0型低压熔断器 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 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 23 二 低压刀开关和负荷开关低压刀开关低压熔断器式刀开关低压负荷开关 三 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 24 四 低压配电屏 将一 二次设备组合在一起的一种低压成套配电装置 有PGL GGL GGD等型号 五 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 25 第五节电力变压器 一 电力变压器的分类 有载调压铜绕阻油浸自冷式无载调压铝绕阻干式充气式 二 结构 三相油浸式电力变压器 1信号温度计 2铭牌 3吸湿器 4油枕 储油柜 5油位指示器 6防爆管 7瓦斯继电器 8高压套管和接线端子 9低压套管和接线端子 10分接开关 11油箱及散热油管 12铁心 13绕组及绝缘 14放油阀 15小车 16接地端子 三相油浸式电力变压器 26 环氧树脂浇注绝缘的三相干式变压器 1高压出线套管 2吊环 3上夹件 4低压出线端子 5铭牌 6环氧树脂浇注绝缘绕组 7上下夹件拉杆 8警示标牌 9铁心 10下夹件 11底座 12高压绕组相间连接导杆 13高压分接头连接片 三 联接组别及选择 变压器一 二绕组因采取不同的联结方式而形成一 二侧对应的线电压之间不同相位关系 常用两种联结方式 即 即 四 变电所主变压器台数和容量的选择 1 台数选择 满足用电负荷对供电可靠性的要求 对季节性负荷或昼夜负荷变动较大 采用经济运行方式 一般车间变电所采用一台 应考虑欠负荷的发展 有一定余地 环氧树脂浇注绝缘的三相干式变压器 27 2 主变压器容量的选择 装设一台主变压器 装设两台主变压器 车间变电所单台变压器容量上限 1000KVA或1250KVA 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 一 二级负载 即重要负荷 28 第六节电流互感器和电压互感器 电流互感器 缩写CT 文字符号TA电压互感器 缩写PT 文字符号TV 功能 1 使仪表 继电器 二次设备与主电路绝缘 2 扩大仪表 继电器等二次设备的应用范围 一 电流互感器 1 基本原理和特点 一次绕组导线很粗 匝数很少 二次绕组匝数多导线细 电流比与匝数比成反比 电流互感器 1铁心 2一次绕组 3二次绕组 29 2 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 电流互感器的接线方案 a 一相式接线 常用于负荷平衡的三相电路 指示所接相的相电流 b 两相V形接线 也称不完相星形连接 二相继电器接线 常用于负荷平衡的三相电路 指示未接相的相电流 d 三相星形接线 常用于负荷不平衡的三相电路 指示所接相的相电流 作三相电流 电能测量及过电流继电保护之用 C 两相电流差接线 也称不完全三角形接法 常用于中性点不接地的三相三线制电路作过电流继电保护 指示互感器二次侧公共线上的电流 线电流 30 3 实际电流互感器 LQJ 10型电流互感器 1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警示牌 LMZJ1 0 5型电流互感器 1铭牌 2一次母线穿孔 3铁心 树脂浇注4安装板 5二次接线端子 电流互感器的准确度级与二次负荷容量有关 选用时 电流互感器的二次负荷S2由二次回路的阻抗Z2来决定 31 电流互感器不满足要求 则应改选较大变流比或较大容量的互感器 或加大二次接线的截面 电流互感器二次接线一般采用铜芯线 截面不小于2 5mm2 电流互感器短路稳定度的校验 直接给出了动稳定电流峰值和1s热稳定电流有效值 按式校验 电流互感器的大多数产品是给出动稳定倍数和热稳定倍数 动稳定倍数 动稳定校验条件 热稳定倍数 热稳定校验条件 32 A 工作时二次侧不得开路原理 电流互感器工作时 由于其二次回路串联的是电流线圈 阻抗很小 因此接近于短路状态 根据磁动势平衡方程式一次电流产生的磁动势绝大部分被二次电流产生的磁动势所抵消 总的磁动势很小 励磁电流 即空载电流 I0只有一次电流I1的百分之几 很小 但当二次侧开路时 I2 0 这时近使I0 I1 而I1是一次电路的负荷电流 只受一次电路负荷影响 与互感器二次负荷变化无关 从而使I0要突然增大到I1 比正常工作电流大几十倍 使励磁动势I0N1也增大几十倍 这将会产生如下严重后果 1 铁心由于磁通量剧增而会过热 并产生剩磁 降低铁心准确度级 2 由于电流互感器的二次绕组匝数远比其一次绕组匝数多 所以在二次侧开路时会感应出危险的高电压 危及人身和设备的安全 在安装时 其二次接线要求连接牢固 且二次侧不允许接入熔断器和开关 4 电流互感器使用注意事项 B 二次侧有一端必须接地是为了防止其一 二次绕组间绝缘击穿时 一次侧的高电压窜入二次侧 危及人身和设备的安全 C 电流互感器在连接时 要注意其端子的极性 按照规定 我国互感器和变压器的绕组端子 均采用 减极性 标号法 P118 如图4 54 U1 U2一对同名端短接 另一对同名端测出的电压为 33 二 电压互感器 一 基本原理和特点 接线方式 一次绕组导线很细 匝数很多 二次绕组匝数少导线粗 电压互感器 1铁心 2一次绕组 3二次绕组 工作时 一次绕组并联在一次电路中 而二次绕组则并联仪表 继电器的电压线圈 由于电压线圈的阻抗一般都很大 所以电压互感器工作时其二次侧接近于空载状态 二次绕组的额定电压一般为100V 34 电压互感器的常用接线方式 单相电压互感器 V V型 三相五柱式等 电压互感器的接线方案 a 一个单相电压互感器 供仪表 继电器接于一个线电压 b 两个单相电压互感器接成V V形 供仪表 继电器接于三相三线制电路的各个线电压 广泛用于工厂变配电所的6 10KV高压配电装置中 c 三个单相电压互感器接成Yo Yo形 供仪表 继电器要求的线电压 供给接相电压的绝缘监视电压表 d 三个单相三绕组或一个三相五芯柱三绕组电压互感器接成Yo Yo 开口三角 形 供仪表 继电器线电压 接成开口三角形的辅助二次绕组 接电压继电器 正常时 此电压接近为0 当某一相故障接地时 此电压接近于100V的电压 使电压继电器动作 发出信号 35 四 电压互感器的使用注意事项 1 工作时二次侧不得短路原因 电压互感受器一 二次绕组都是在并联状态下工作 如果二次侧短路 将产生很大的短路电流 有可能烧毁互感器 甚至影响一次电路的安全运行 2 二次侧有一端必须接地是为了防止其一 二次绕组间绝缘击穿时 一次侧的高电压窜入二次侧 危及人身和设备的安全 3 互感器在连接时注意其端子的极性 二 电压互感器的类型和型号按相分 单相 三相 按绝缘及其冷却分 干式 油浸式 型号 P120 三 电压互感器的选择 36 第七节工厂变配电所的主接线图 对工厂变配电所主接线的基本要求 安全 可靠 灵活 经济主接线图绘制形式 系统式主接线图 装置式主接线图系统式主接线 按照电力输送的顺序依次安排其中的设备和线路相互连接关系而绘制的一种简图 它全面系统地反映出主接线中电力的传输过程 能量传递 装置式主接线图 按照主接线中高压或低压成套配电装置之间相互连接关系和排列位置而绘制的一种简图 通常接不同的电压等级绘制 P125图4 59 图4 58所示高压配电所的装置式主接线图 二次电路图或称二次接线图 通称二次回路图 用来控制 指示 监测和保护一次电路及其设备运行的电路