工厂供电--刘介才课件

1、工厂供电技术工厂供电技术 总学时 50学时 第一章 概论 本章主要内容：工厂供电的基本知识 供电系统、发电厂、电力系统及自备电源 电压、电能质量 中性点运行方式 低压配电系统的接地型式 第一节 工厂供电的意义、要求及课程任务 1、工厂供电(plant power supply)： 是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。 2、重要性： 生产自动化后增加产量、提高质量、减轻劳动强度。 供电中断，会引起设备损坏，可能发生人身事故。 3、基本要求： 安全、可靠、优质、经济。 4、本课程的主要任务 对中小型工厂的供电系统及电气照明进行操作、维护、设计、计算。 第二节 工厂供电系统、发电厂、电力系统

2、及自备电源 一、工厂供电系统概况 1、中型工厂供电系统简图： 一根线表示三相线路 高压配电所有两条lOkV 的电源进线，分别接在高压 配电所的两段母线上，形成 单母线分段制。一条电源进 线供电，另一条电源进线作为 备用。 2、中型工厂供电系统的平面布线示意图 3、大型工厂总降压变电所 电源进线35KV及以上,经 过两次降压，也就是经总降 压变电所，将35kV及以上电 压降为610KV的电压，然 后车间变电所降为一般低压 用电设备所需的电压。 4、高压深入负荷中心的供电系统 高压深入负荷中心的直配方式，可以省去一级中间变压，简化了供 电系统接线，节约投资和有色金属，降低了电能损耗和电压损耗，提高

3、 了供电质量。然而这要根据厂区的环境条件是否满足35kV架空线路深入 负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜采用。 5、只设一个降压变电所的供电系统 对于小型工厂，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多一些，如 果工厂所需容量不大于160kVA时，一般直接由公共低压电网供电。 a)一台主变 b)两台主变 经过分析可知：配电所的任务是接受电能和分配电能，不改变电压；而变 电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能。 二、发电厂和电力系统 1、发电厂（发电站）：将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。 种类：水力、火力、核能、风力、地热及太阳能发电厂。 2、电力系统(power

4、 system)： 送电过程：发电机升压高压输电线路降压配电 电力系统：由各级电压的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联系起 来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。 电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网 或电网。电网以电压等级来区分，例如lOkV电网。 如图所示电力系统简图 三、工厂自备电源 对于工厂的重要负荷，一般要求在正常供电电源之外，设置应急自备电源。 1、柴油发电机组自备电源：操作简便、起动迅速、效率较高。 2、交流不停电电源（UPS）： 如图所示，由整流器(UR)、逆变器(uV)和蓄电池组(GB)等三部分组成。 第三节 电力系统的电压与电能质量 衡量电

5、能质量的两个基本参数: 规定：频率偏差正负0.2Hz 电压偏差正负5% 电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差。 一、三相交流电网和电力设备的额定电压 1、电网（线路）的额定电压 根据需要、水平、技术、经济分析后确定 2、用电设备的额定电压 如图所示，用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。 3、发电机的额定电压 高于同级电网电压5% 一次绕组的额定电压：当变压器T1直接与发电机相联时，其一次绕组额定电压应与 发电机额定电压相同。当变压器T2不与发电机相联而是连接在线路上时，可看作是 线路的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。 二次绕组的额定电压：变压器二次侧供

6、电线路较长，如为较大的高压电网时，其二 次绕组额定电压应比相联电网额定电压高10，其中5是用于补偿变压器满负荷运 行时绕组内部的约5的电压降，另外5用以补偿线路上的电压损耗。若二次侧供 电线路不长，直接供电给高低压用电设备时，仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组 内部5的电压降。 4、电力变压器的额定电压 5、电压高低的划分 行业要求不同划分不同，一般以1140V为高低压区分点 分 电网和用电设备 发电机 电力变压器额定电kV 类 额定电压kV 额定电压kV 一次绕组 二次绕组 低 0.38 O.40 0.38 0.40 压 0.66 O.69 0.66 0.69 3 3.15 3,3.15 3.

7、15,3.3 6 6.3 6,6.3 6.3,6.6 10 10.5 10,10.5 10.5,11 高 13.8,15.75,18， 20,22,24,26 13.8,15.75,18， 20,22,24,26 35 35 38.5 压 66 66 72.5 110 110 121 220 220 242 330 330 363 500 500 550 二、电压偏差与电压调整 1、电压偏差的概念 设备的端电压U与设备额定电压UN之差对额定电压UN的百分值，即 %100% N N U UU U 2、电压偏差对设备的影响 感应电动机 、同步电动机 、电光源等 3、电压调整的措施 调压型变压器、减

8、少系统阻抗、改变系统运行方式、三相负荷均衡、无功 功率补偿。 三、电压波动及其抑制 1、含义：电压波动是指电网电压有效值(方均根值)的连续快速变动， 即： %100% minmax N U UU U 2、电压波动的产生与危害 产生：负荷剧烈变化引起冲击负荷，如电机起动、电焊机、电弧炉、轧钢机。 危害：使得设备无法正常工作。 3、电压波动的抑制措施 专用线路或专用变压器供电、减少系统阻抗、减小引起波动的负荷、 高电压等级、大容量供电、装设吸收无功装置 四、电网谐波及其危害 含义：对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率(50Hz)整数 倍的各次分量，通常称为高次谐波。（电路中非

9、线性元件造成） 危害：使变压器及电动机的铁心损耗明显增加、电动机转子发生振动现象、电力系 统发生电压谐振、对附近的通信设备和通信线路产生信号干扰。 六、工厂供配电电压的选择 工厂供电电压的选择，主要取决于当地电网的供电电压等级，同时要考虑工厂 用电设备的电压、容量和供电距离等因素。在同一输送功率和输送距离条件下，供 电电压越高，线路电流越小，使线路导线或电缆截面越小，可减少线路的初投资和 有色金属消耗量。 五、三相不平衡及其补偿 对称分量法 第四节 电力系统中性点运行方式 电力系统电源中性点的不同运行方式，对电力系统的运行特别是在系统 发生单相接地故障时有明显的影响，而且将影响系统二次侧的继电

10、保护及监 测仪表的选择与运行。 种类：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统 1、中性点不接地的电力系统 正常运行：电压、电流对称。 单相接地：另两相对地电压升高为原来的根号3倍。单相接地电容电流为正常运行时 相线对地电容电流的3倍。 单相接地电流经验公式： 350 )35( cabohN C llU I 2、中性点经消弧线圈接地 正常运行：三相电压、电流对称 单相接地：另两相对地电压升高为原来的根号3倍，减小了接地电流。在 单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取经消 弧线圈接地的运行方式。 3、中性点直接接地或低阻接地的电力系统 正常运行：三相电压、电

11、流对称 单相接地：另外两相对地电压不变，单相接地后即通过接地中性点形成单相短路。 单相短路电流比线路的正常负荷电流大得多，因此在此系统发生单相短路时保护装 置应动作于跳闸，切除短路故障。110KV以上的超高压采用该系统很有经济价值。 4、低压配电系统的接地型式 我国220380V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且 引出有中性线N、保护线PE、保护中性线PEN。 中性线(N线)的功能：一是用来接用额定电压为系统相电压的单相用电 设备；二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减小负荷中 性点的电位偏移。 保护线(PE线)的功能：它是用来保障人身安全、防止发生触电事故用的

12、 接地线。系统中所有设备的外露可导电部分(指正常不带电压但故障情况下 可能带电压的易被触及的导电部分，例如设备的金属外壳、金属构架等)通 过保护线接地，可在设备发生接地故障时减少触电危险。 保护中性线(PEN线)的功能：它兼有中性线(N线)和保护线(PE线)的功能。 这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。 低压配电系统按接地型式，分为TN系统、TT系统和IT系统。 1）TN系统：中性点直接接地，所有设备的外露可导电部分均接公共的保护线 (PE线)或公共的保护中性线(PEN线)。这种接公共PE线或PEN线的方式，通称为 “接零”。包括：TN-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统，如

13、图a、b、c所示。 2）TT系统：中性点直接接地，设备外壳单独接地。 3）IT系统：中性点不接地，设备外壳单独接地。主要用于对连续供电要求较高及有 易燃易爆危险的场所。 第二章 工厂的电力负荷及其计算 本章主要内容：电力负荷有关概念 用电设备组计算负荷、工厂计算负荷 尖峰电流及其计算 第一节 工厂的电力负荷与负荷曲线 一、工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求 一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，以及特 别重要的负荷。双电源供电，必要时增设应急电源。 二级负荷：是断供电，在政治、经济上造成较大损失者。双电源供电，当负荷较 小时可以专线供电。 三级负荷：不属于一、二级

14、的负荷。对供电电源无特殊要求。 二、工厂用电设备的工作制 连续工作制、断续周期工作制、短时工作制（负荷持续率） 三、负荷曲线 表示电力负荷随时间变动情况的一种图形。从负荷曲线上可以掌握负荷变动规律，获 得对设计和运行有用的资料。 有日有功负荷曲线、 年负荷持续叶间曲线、年每日最大负荷曲线等。 如下图：a)夏日负荷曲线 b)冬日负荷曲线 c)年负荷持续时间曲线 四、负荷曲线、负荷计算所用的物理量 1、年最大负荷(Pmax)： 全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率,又叫半小时最 大负荷P30 。 2、年最大负荷利用小时(Tmax)（是一个假想时间） max max P W T a

15、一班制：Tmax=18003600h、两班制：Tmax=35004800h、三班制：Tmax=50007000h 3、平均负荷： t W P t av 4、负荷系数（负荷率）： N L P P K 第二节 三相用电设备组计算负荷的确定 计算负荷的方法 ：需要系数法 ，常用 二项式法，设备台数少，容量差别悬殊时采用。 供电系统要安全可靠运行，电力变压器、开关设备、导线、电缆必须 选择合适，因此必须对各环节的电力负荷进行计算。 一、需要系数法确定计算负荷 1、基本公式：如图所示 用电设备组的计算负荷 用电设备组计算负荷： e WLe L P KK P 30 需要系数： WLe L d KK K e

16、 d P P K 30 edP KP 30 tan 3030 PQ cos 30 30 P S N U S I 3 30 30 (Kd可查附表1) 如果是一台电机： cos 30 N N N U P II （见例题21） 2、设备容量的计算 连续工作制和短时工作制用电设备组： 设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。 断续周期工作制用电设备组： 必须进行负载持续率换算 100 / NNe PP 3、多组用电设备计算负荷的确定 应该考虑各用电设备最大负荷不同时出现的因素，对有功、无功 负荷分别计入一个同时系数 及 车间干线： 0.850.95及0.900.97 p K q K 低压母线：用电设备组

17、计算负荷直接相加时取 0.800.90及0.850.95 由车间干线计算负荷直接相加时取 0.900.95及0.930.97 总的计算负荷为 ip PKP .3030 IP QKQ .3030 N U S I 3 30 30 2 30 2 3030 QPS （见例题22） 二、按二项式法确定计算负荷 1、基本公式： xe cPbPP 30 Pe=用电设备组总容量 Px=X台最大容量的设备总容量 B、C为二项式系数 见附表1 2、多组用电设备计算负荷的确定 考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素在各组用电设备中 取其中一组最大的附加负荷（cPx）max，再加各组的平均负荷bPe max30

18、)()( xie cPbPP maxmax30 tan)()tan( Xie cPbPQ （见例题23，4） 第三节 单相用电设备组计算负荷的确定 单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配，如果单相设备的总容量 不超过三相设备总容量的15%则不论单相设备如何分配，单相设备可与综合按 三相负荷平衡计算，如果大于15%则将单相设备换算为等效三相设备容量，再 与三相设备容量相加。 一、单相设备组等效三相负荷的计算 1、单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算 mee PP . 3 按最大负荷所接单相设备的3倍计算： 2、单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算 . 3 ee PP 3、单相设备分别接于线

19、电压和相电压时的等效三相负荷计算 先将接于线电压的设备换算到接于相电压的设备容量，然后分相计算各相设备 容量和计算负荷，计算公式如下： CAACAABAABA PpPpP ABBABBCBBCB PpPPP BCCBCCACCAC PpPPP CAACAABAABA PqPqQ ABBABBCBBCB PqPqQ BCCBCCACCAC PqPqQ AAB p AAB p 等换算系数可查表23 总的等效三相计算负荷为： m PP .3030 3 .3030 3 m QQ 其中 2 30 2 3030 QPS 第四节 工厂的计算负荷及年耗电量的计算 一、工厂计算负荷的确定 工厂计算负荷是选择电源

20、进线、电气设备、主变压器的依据。 1、按需要系数法确定工厂计算负荷 edP KP 30 用电设备总容量（不包括备用）乘上一个需要系数（附录表2） 2、按年产量估算工厂计算负荷 AaWa max 30 T W P a 式中 A为工厂的年产量；a为单位产品耗电量。 3、按逐级计算法确定工厂计算负荷 计算负荷加上各级损耗进行计算 pe KPP )1(30 1)2(30)2(30WLT PPPP 电力变压器的功率损耗按照下式近似计算： 30 015. 0SP T 30 06. 0SQT 4、工厂的功率因数，无功补偿及补偿后的工厂计算负荷 1）工厂的功率因数 ：瞬时功率因数： 平均功率因数： 最大负荷功

21、率因数： UI P 3 cos 22 cos qp P WW W 3030 cos/cosP 2）无功功率补偿 供电营业规则规定：100KVA及以上高压供电的用户其功率因数应达到0.9以上， 其它电力用户的功率因数应达到0.85以上。 无功补偿容量 )tan(tan 30 3030 PQQQC 确定电容器个数 CC qQn/ 3）无功补偿后的工厂计算负荷 C QQQ 30 30 2 30 2 30 30 )( C QQPS 二、工厂年耗电量的计算 年有功电能消耗量 aap TPW 30. 年无功电能消耗量 aaq TQW 30. ：年平均有功负荷系数：0.70.75 ：年平均无功负荷系数：0.

22、760.82 Ta：年实际工作小时数：一班制2000h 二班制4000h 三班制6000h 第五节 尖峰电流及其计算 尖峰电流是指持续时间1-2S的短时最大负荷电流（电动机起动时出现）。 pk I 1、单台用电设备（指单台电动机） Nststpk IKII 2、多台用电设备（两台及以上电动机） max.stiNPK IIKI max30 )( NstPK IIII 或 i K 同时系数. 第三章 短路电流 本章主要内容：无限大容量电力系统三相短路时的物理过程及物理量 三相短路及两相和单相短路的计算 短路电流的效应及短路校验条件 第一节 短路的原因、后果及形式 一、短路的原因 绝缘损坏、过电压、

23、外力损伤、违反操作规程、动物造成等。 二、短路的后果 产生很大的电动力、很高温度、元器件损坏；电压骤停、影响电气设备 正常运行；停电、电力系统运行的稳定性遭到破坏；不平衡电流、不平衡逆 变磁场、电磁干扰等出现。 三、短路的形式 三相短路、两相短路、单相短路、两相接地短路 短路的形式(虚线表示短路电流路径) 第二节 无限大容易电力系统三相短路时的物理过程 一、无限大容量电力系统及其三相短路的物理过程 a)三相电路图 b)等效单相电路图 无限大容量电力系统中发生三相短路 无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流变动曲线 电路中存在电感，发生短路后，电流不能突变，有一个过渡过程即短路暂态过程。 二、

24、短路有关的物理量 1、短路电流周期分量 .) 0( . 2 )sin( IIi tIi mp kmkp 2、短路电流非周期分量 tt npnp eIeii )0( 2 （波形按指数函数衰减 ） （波形为正弦波） 3、短路全电流 2 )( 2 )()(tnptptK iII 4、短路冲击电流 2IKi shsh 2 ) 1(21IKI shsh sh K=12 短路电流冲击系数（高压三相短路为1.8，低压为1.3） 高压三相短路 55. 2Iish 51. 1IIsh 低压三相短路 84. 1Iish 09. 1IIsh 5、短路稳态电流 K III （无限大容量系统） 短路电流的表示： 三相短

25、路 、两相短路 、两相接地短路 、单相短路 )3( I )2( I ) 1 . 1 ( I )1( I 第三节 无限大容量电力系统中短路电流的计算 短路电流计算过程：绘出计算电路图、元件编号、绘等效电路、计 算阻抗和总阻抗、计算短路电流和短路容量。 计算方法： 欧姆法、标幺制法 一、采用欧姆法进行三相短路计算 计算公式 22 )3( 3 XR U I C K )3()3( 3 KCK IUS 计算高压短路时电阻较小，一般可忽略。 3/ X R时,可忽略 R 3/ R X 时,可忽略 X 1、电力系统的阻抗计算 OC C S S U X 2 电力系统的电阻相对于电抗很小，不予考虑。 2、电力变压

26、器的阻抗计算 T N N K R U S P 2 )( 2 )( N C KT S U PR N CK T S UU X 2 100 % 短路损耗 电阻 电抗 3、电力线路的阻抗计算 lRRWL 0 lXXWL 0 0 R 0 X 和可查下表或其它数据表 电力线路每相的单位长度电抗平均值 线 路 电 压 线路结构 35kV及以上 610kV 220380V 架空线路 电缆线路 0.40 0.12 0.35 0.08 0.32 0.066 4、阻抗换算（有变压器时） 电路内各元件的阻抗都必须按照短路点的短路计算电压统一换算，换算 的条件是元件功率损耗不变。 2 )( C C U U RR 2 )

27、( C C U U XX 例31 二、标幺制法进行三相短路电流计算 1、标幺值概念 任一物理量的标幺值 d d A A A （实际值与基准值之比） 基准容量 （可以任意选取，一般取100MVA） MVASd100 基准电压 （通常取短路计算电压） cd UU 基准电流 C d d d d U S U S I 33 基准电抗 d Cd d S U ID U X 2 3 2、元件标幺值： 电力系统电抗标幺值： OC d dC OCC d S S S S SU SU X X X / / 2 2 电力变压器电抗标幺值： 电力线路电抗标幺值： N dK d C N CK d T T S SU S U S

28、 UU X X X 100 % / 100 % 22 22 / C d O dC O d WL WL U S lX SU lX X X X 3、短路电流标幺值及短路电流计算 * )*3()3( 2)3( )3( 1 3/ 3/ X I III XXS U US XU I I I d dKK d C Cd C d K K 根据 可以计算出 。 )3( K I )3()3()3()3( shsh IiII 4、三相短路容量 * )3()3( 3 3 X S X UI UIS dcd CKK 例32 四、两相短路电流的计算 Z U I C K 2 )2( 866. 02/3/ )3()2( KK I

29、I 五、单相短路电流的计算 大接地电流系统、三相四线制系统发生单相短路时 321 )1( 3 ZZZ U IK （要考虑正序、负序、零序阻抗） 0 )1 ( Z U IK 工程中简单计算 单相短路回路的阻抗： 2 0 2 00 )()( XXRRZ TT 结论：在无限大容量系统中，两相短路电流和单相短路电流均比三相短 路电流小，电气设备的选择与校验应采用三相短路电流，相间短路保护及灵 敏度校验应采用两相短路电流，单相短路电流主要用于单相短路保护的整定 热稳定度的校验。 第四节 短路电流的效应和稳定度校验 发生短路后产生危害效应：电动效应 热效应 一、短路电流的电动效应和动稳定度 1、短路时最大

30、电动力 15. 13/2/ /103 /102 )2()3()2()3( 272)3()3( 272)2()2( shsh sh sh iiFF AN a l iF AN a l iF 由计算可知：无限大容量系统发生三相短路时，中间相导体所 受到的电动力比两相短路时导体所受到的电动力大，一般采用三相 短路冲击电流校验电器的动稳定度。 2、动稳定度校验 一般电器： )3( max )3( max sh sh II ii max i max I 和分别为电器的极限通过电流（动稳定电流）的峰值 和有效值，可查有关手册或产品样本。 绝缘子： 最大允许载荷 )3( cal FF 为绝缘子的最大允许载荷，

31、可查有关手册或产品样本。如果手册或产品样本给 出的是绝缘子的抗弯破坏载荷值，将其值乘以0.6作为 值； 为三相短路时作用 于绝缘子上的计算力；如果母线在绝缘子上为平放， ；如果母线为竖放， 则 。如图所示（下页）。 al F al F )3( c F )3()3( FFc )3()3( 4 . 1FFc 硬母线：最大允许应力 W M c cal 为母线材料的最大允许应力， 为母线通过 时所受到的最大计算应力； 为母线通过 时所受到的弯曲力矩，当母线档数为12时， ；当 母线档数大于2时， ；当母线水平放置时， ， 为母线截面水 平宽度， 为母线截面的垂直高度。如图所示（下页）。 al c )3

32、( sh i )3( sh i M 8/ )3( lFM 10/ )3( lFM 6/ 2h bW h b 水平放的母线 a)平放 b)竖放 3、短路点附近交流电机反馈冲击电流的考虑 MNMshMsh ICKi （参数见表3-3 67页） 大容量电动机对短路点反馈冲击电流 二、短路电流的热效应与热稳定度 1、短路时的发热及计算 短路前后导体的温度变化 短路发热假想时间 短路发热的假想时间： s I I tt kima 2 )(05. 0 ocopk kimak kima ttt ttst stt ,1 05. 0 短路时间 短路保护装置实际动作时间 断路器的断路时间 取0.10.2秒 k t

33、oc t op t 2、短路热稳定度的校验条件 一般电器： imat tItI 2)3(2 母线及绝缘导线和电缆等导体： C t IA ima)3( min t It和可由有关手册或产品样本查得。 导体热稳定系数 ，可由附录表7查得。 C 例34（自己看） 第四章 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

34、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 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30004000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。 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

35、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 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

36、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） 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 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

37、够的断流能力 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

38、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） 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： 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）

39、 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) 2、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

40、(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 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。 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 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

41、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 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 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。 SNl010型高压少油断路器 1铝帽，2上接线端子，3油标，4绝缘

42、筒，5下接线端子，6基座，7主轴，8框架，9断路弹簧 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 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 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

43、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。 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 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 GC口10(

44、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 7、高压一次设备的选择 电气设备名称 电压 kV 电流 A 断流能力 kA或MVA 短路电流校验 动稳定 度 热稳定度 高压熔断器 高压隔离开关 高压负荷开关 高压断路器 电流互感器 电压互感器 高压电容器 母 线 电 缆 支柱绝缘子 套管绝缘子 选择校验的条 件 设备的额 定电压应 不小于装 置地点的 额定电压 设备的额 定电流应 不小于通 过设备的 计算电流 设备的最大开断 电流(或功率)应 不小于它可能开 断的最大电流(或 功率) 按三相短 路冲击电流 校验 按三相短

45、路 稳态电流和 短路发热假 想时间校验 注：表中 表示必 须校 验，表 示不要校 验。 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 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

46、，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 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 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 电气设

47、备名称 电压 V 电流 A 断流能力 kA 短路电流校验 动稳定度 热稳定度 低压熔断器 低压刀开关 低压负荷开关 低压断路器 注：表中表示必须校验， 表示一般可不校验，表示不要校验。 第五节 电力变压器 一、电力变压器的分类 有载调压 铜绕阻 油浸白冷式 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 环氧树脂浇注绝缘的三相干式变压器 1高

48、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： 0 yn Y 12/ 0 YY 即 11 yn D11/ 0 Y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。 2、主变压器容量的选

49、择 装设一台主变压器 30. SS TN 装设两台主变压器 )21(30. 30. )7 . 06 . 0( SS SS TN TN 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。 第六节 电流互感器和电压互感器 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。 一、电流互感器 1、

50、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。 电流互感器 1铁心，2一次绕组，3二次绕组 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 b)两相V形接线 C)两相电流差接线 d)三相星形接线 3、实际电流互感器 LQJ10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 LMZJ10.5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 4、电流互感器使用注意事项 工作时二次侧不得开路， 二次侧有一端必须接地， 电流互感器在连接

51、时，要注意其端子的极性。 二、电压互感器 1、基本原理和特点 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 、电压互感器的使用注意事项 工作时二次侧不得短路， 二次侧有端必须接地， 互感器在连接时注意其端子的极性。 、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 b)两 个单相电压互感器接成V/V形 c)三个单相电压互感器接成Yo Yo形 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YoYo(开口三角) 形 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

52、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 一、高压配电所的主接线图 （系统式） 高压配电所及其附设2号 车间变电所主接线图 高压配电所的装置式主接线图 No.101No.102No.103No.1 04 NO.1 05 No.1 06 NO.107NO.1 08 No.1 09 NO.110No.111N0.112 电能计 量柜 1号进 线 开 关柜 避雷器 及电压 互感器 出线 柜 出线 柜 出线 柜 GN6- 10/400 出线柜出线 柜 出线 柜 避雷器 及电压 互感器 2号进 线 开 关柜 电能计量 柜 GG-1A-JGG- 1A(F) -11

53、GG- 1A(F) -54 GG- 1A(F) -03 GG- 1A(F) -03 GG- 1A(F) -03 GG- 1A(F) -03 GG- 1A(F) -03 GG- 1A(F) -03 GG- 1A(F) -54 GG1A (F) -11 GG-1A-J 二、车间和小型工厂变电所的主接线图 车间变电所高压侧主接线方案(示例) a)高压电缆进线，无开关 b)高压进线，装隔离开关C)高压进线，装隔离开关和熔 断器d)高压进线，装负荷开关和熔断器 e)高压架空进线，装跌开式熔断器和避雷 器f)高压架空进线，装隔离开关和避雷器 g)高压架空进线，装隔离开关熔断器 和避雷器h)高压架空进线，装

54、负荷开关、熔断器和避雷器 高压侧采用隔离开关和熔 断器或跌开式熔断器的变电所 主接线图 高低压侧均为单母线分段的变电所 主接线图 三、工厂总降压变电所的主接线图 桥式接线分类： 内桥、外桥、全桥 采用内桥式接线 采用外桥式接线 采用全桥式接线 倒换线路方便 倒换变压器方便 操作灵活、投资较大 第八节 工厂变配电所址、布置、结构及安装图 一、变电所所址的选择 1、所址选择的一般原则 接近负荷中心 无剧烈振动或高温的场所 进出线方便 尘土少、无腐蚀性气体 接近电源侧 不在厕所、有水的下方 设备运输方便 不在有爆炸危险的地方 2、负荷指示图 按负荷功率矩法确定负荷中心 负荷中心的计算不必十分精确 二

55、、变配电所的总体布置 1、总体布置的要求 便于运行维护和检修（有规定） 保证运行安全 便于进出线 节约土地和建筑费用 适应发展要求 2、变配电所总体布置方案示例 自学（136137页） 三、变配电所的结构 四、变配电所电气安装图 自学（139144页） 有主接线、二次回路、平剖面图 安装图等。 第五章 工厂电力线路 本章主要内容：工厂电力线路的接线方式及敷设 导线和电缆截面的选择计算 电力线路的运行及维护 第一节 工厂电力线路及接线方式 一、电力线路的任务和类别 1、任务：输送和分配电能 2、分类： 低压：1140V及以下 高压：1140V以上 超高压：220KV及以上 二、高压线路的接线方式

56、 放射式、树干式、环形 高压放射式线路 高压树干式线路 高压环形接线 三、低压线路的接线方式 同样有：放射式、树干式、环形 低压放射式接线 低压树干式接线 a)母线放射式配电的树干式 b)变压器、干线组的树干式 低压链式接线（变形树干式） a)连接配电箱b)连接电动机 低压环形接线 第二节 工厂电力线路的结构的敷设 一、架空线路的结构和敷设 组成：导线、电杆、绝缘子、线路、金具等。 架空线路的结构 1低压导线，2针式绝缘子，3横担，4低 压电杆，5横担，6高压悬式绝缘子串，7 线夹，8高压导线， 9高压电杆，10避 雷线 1、架空线路的导线 裸导线：单股、多股 如钢芯铝绞线 2、电杆、横担和拉

57、线 3、线路绝缘和金具 4、架空线的敷设 敷设要求、路径选择 导线在电杆上的排列方式 架空线的档距、弧垂、及其它距离 各种杆型在低压架空线路上的应用 1、5、11、14终 端杆，2、9分支杆，3转角杆，4、6、 7、10直线杆(中间杆)，8分段杆(耐 张杆)，12、13跨越杆 高压线路绝缘子 a)针式b)蝴蝶式c)悬式d)瓷横担 架空线路的档距和弧垂 a)平地上 b)坡地上 二、电缆线路的结构和敷设 1、电缆和电缆头 油浸纸绝缘电力电缆 1缆芯(铜芯或铝芯)，2油浸纸绝缘层，3麻筋(填料)，4油浸 纸(统包绝缘)，5铅包，6涂沥青的纸带(内护层)，7浸沥青的 麻被(内护层)，8钢铠(外护层)，

58、9麻被(外护层) 1缆芯(铜芯或铝芯)，2交 联聚乙烯绝缘层，3聚氯乙 烯护套(内护层)，4钢铠或 铝铠(外护层)，5聚氯乙烯 外套(外护层) 交联聚乙烯绝缘电力电缆 lOkV交联聚乙烯绝缘电缆热缩中间头 a)中间头剥切尺寸示意图 b)每相接头安装示意图 1聚氯乙烯外护套，2钢铠，3内护套，4铜屏蔽层(内缆芯绝缘)，5半导管，6半导层， 7应力管，8缆芯绝缘，9压接管，10填充胶，11四氟带，12应力疏散胶 2、电缆的敷设 路径的选择：考虑引力、过热、腐蚀、维护等条件。 敷设方式： 直埋式 电缆沟 架桥 电缆排管及隧道 3、电缆敷设的一般要求 增加5-10%的余量、穿管保护、防火、防水等。 三

59、、车间线路的结构和敷设 采用绝缘线、电缆、裸导线 四、三相交流电涂色 U、V、W相 （A、B、C） 黄、绿、红、等 第三节 导线和电缆截面的计算 选择导线和电缆截面的条件： 发热条件 电压损耗条件 经济电流密度 机械强度 一、按发热条件选择导线和电缆截面 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的发热温度，不 应超过其正常运行时的最高允许温度。 1、三相系统相线截面的选择 其允许载流量不小于通过相线的计算电流，即： 30 IIal 如果环境温度偏差较大时，考虑温度校正系数： 0 0 al al K 导线允许载流量可查附表16、17、18 2、中性线（N线）截面的选择 三相四线制中性线：

60、 AA5 . 0 0 两相三线及单相线路： AA 0 3、保护线(PE线)截面的选择 保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短 路热稳定度,截面不同要求不同 。 2 16mmAPE 当 时: AAPE 当 时： 2 35mmA 2 16mmA AAPE5 . 0 22 3516mmAmm 当 时： 4、保护中性线(PEN线)截面的选择 保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能，因此PEN线截面选择应同 时满足上述PE线和N线的要求，取其中的最大截面。 二、按经济电流密度选择截面 导线或电缆的截面越大，电能损耗越 小，但是线路投资、维修管理费用和有色 金属消耗量都要增加。 按照