供配电课程经典讲解

1、12学习目的和内容v学习目的学习目的： 了解高、低压供配电系统、负载的简单计算 熟悉接地保护、防雷措施、漏电保护原理 熟练使用摇表、地阻仪等常用工具 掌握高低压开关常见故障分析、控制回路故障分析v学习内容：学习内容：一、常用供配电知识 1 高低压供配电系统的概述 2 接地保护、防雷措施、漏电保护的原理、应用 3 负载的简单计算及材料的选型 4 摇表、地阻仪的使用方法及带电作业时的注意事项二、线路故障原因分析及处理 1 高压开关自动跳闸分析 2 低压自动开关常见故障分析处理 3 电压互感器熔断、电流互感器二次侧开路故障分析及处理 4 变压器高温分析及变比分析 5 给水泵控制回路故障分析及处理3第

2、一章 常用供配电知识1 高低压供配电系统概述高低压供配电系统概述v 电力系统是由发电厂、电力线路、变电站、电力用户组成的供电系统。电从生产到引到用户，通常要经过生产、输送、变换和分配等四个环节。v 在电力系统中，各级电压的电力线路以及相联系的变电站称为电力网，简称电网。通常用电压等级及供电范围大小来划分电网种类，一般电压在10KV以上到几百KV且供电范围大的称为区域电网，如果把几个城市或地区的电网组成一个大电网，则称国家级电网。电压在35KV以下且供电范围较小，单独由一个城市或地区建立的发电厂对附近的用户供电，而不与国家电网联系的称为地方电网。而包含配电线路和配电变电站，电压在10KV以下的电

3、力系统称为配电网。41.1 高压配电方式高压配电方式v 高压配电方式，是指从区域变电所，将35KV以上的高压降到610KV高压送至企业变电所及高压用电设备的接线方式，称为高压配电。配电网的基本接线方式有三种：放射式、树干式及环状式。1.2 高压配电系统组成高压配电系统组成v 常用的高压电器有：高压熔断器、高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、避雷器等。v 一次线路，表示的是变电所电能输送和分配的电路，通常也称主电路。5典型一次进线方案典型一次进线方案 61.3 低压配电方式低压配电方式v低压配电系统是由配电装置和配电线路组成。低压配电方式是指低压干线的配电方式。低压配电一般采用380/220

4、V中性点直接接地及三相五线制的系统。v低压配电结线方式有放射式、树干式、链式三种形式。71） 放射式放射式v 由总配电箱直接供电给分配电箱或负载的配电方式。优点是各负荷独立受电，一旦发生故障只局限于本身而不影响其他回路，供电可靠性高，控制灵活，易于实现集中控制。2） 树干式树干式v 是指由总配电箱至各分配电箱之间采用一条干线连接的配电方式。优点是投资费用低、施工方便，易于扩展。缺点是干线发生故障时，影响范围大，供电可靠性较差。这种配电方式常用于明敷设回路，设备容量较小，对供电可靠性要求不高的设备。放射式放射式树干式树干式83） 链式链式v 在一条供电干线上带多个用电设备或分配电箱，与树干式不同

5、的是其线路的分支点在用电设备上或分配电箱内，即后面设备的电源引自前面设备的端子。优点是线路上无分支点，适合穿管敷设或电缆线路，节省有色金属。缺点是线路或设备检修以及线路发生故障时，相连设备全部停电，供电的可靠性差。这种配电方式适用于暗敷设线路，供电可靠性要求不高的小容量设备，一般串联的设备不宜超过34台，总容量不宜超过10kW。91.4 常见低压配电设备常见低压配电设备v 低压配电屏大多采用原电力工业部和机械工业部所属企业的系列产品，低压配电屏主要用来进行受电、计量、控制、功率因数补偿、动力馈电和照明馈电等功能，主要产品有：PGL1、PGL2、GCS、GCK、GCL及GGD等系列开关柜，以及国

6、外引进产品和合资企业生产的低压开关柜。v 低压断路器：DZ10、DW15、DWX15、DW40等 。v 低压刀开关：HK1、HH3、HS13、HD11、HR3等v 熔断器：RL、 RC、 RM、RTO102 2 接地、防雷、漏电保护原理接地、防雷、漏电保护原理2.12.1 保护接地保护接地v 就是把用电设备的金属外壳与接地体连接起来，使用电设备与大地紧密连通。在电源为三相三线制中性点不直接接地或单相制电力系统中应设保护接地线。若漏电设备已采取接地保护措施，故障电流将会通过接地体流散，流过人体的电流仅是全部接地电流中的一部分。v 在电源为三相五线制变压器中性点直接接地的电力系统中，如果单纯采取保

7、护接地，当某相发生碰壳短路时，人体与保护接地装置处于并联状态，加在人体上的电压等于接地电阻的电压降，一般可达110V，这个电压对人体还是很危险的。v 在380/220V低压系统中，接地电流很小，一般不超过几安，所以规定接地电阻不大于4欧姆，当容量在100千伏安以下时，接地电阻可放宽不大于10欧姆。11 保护接地原理图保护接地原理图 不接地危险性示意图不接地危险性示意图122.2 2.2 保护接零保护接零 就是把电气设备在正常情况下不带电的金属部分与电网的零线紧密地连接起来。 13v 在电源为三相四线制变压器中性点直接接地的电力系统中应采用保护接零。接零保护利用电源零线使设备形成单相短路，促使线

8、路上保护装置迅速动作切断电源。v 在三相四线制电力系统中，不允许只对某些设备采取接零，对另外一些设备只采取保护接地而不接零。正确的做法是采取重复接地保护装置，就是将零线上的一处或多处通过接地装置与大地再次连接。通常是把用电设备的金属外壳同时接地和接零。还应该注意，零线回路中不允许装设熔断器和开关。v 三相四线制电路的零线截面，不宜小于相线截面的75%。14工作接地保护接零保护接地重复接地保护接地、保护接地、 工作接地、工作接地、 重复接地及保护接零示意图重复接地及保护接零示意图15v 保护接地将电气设备不带电的金属外壳与大地做电气连接称为保护接地v 工作接地接地电网中的中性点接地称为工作接地v

9、 保护接零将电气设备不带电的金属外壳与电源的零线相连接称为保护接零v 重复接地系统中除工作接地外，还在整个零线的其他 部位再进行的接地称为重复接地162.3 2.3 低压配电系统的接地制式低压配电系统的接地制式1）TN-C系统v 整个系统的保护线PE与中性线N是合一的L1L2L3PEN外露导电部分外露导电部分172 2）TN-STN-S系统系统v 系统中PE与N是单独的L1L3L2NPE183 3）TN-C-STN-C-S系统系统v 该系统的前端是TN-C系统，后面改为TN-S系统。v 缺点是如前端的PEN线上有电流通过，很难保证后面的PE线上没有电流通过。L2L3PENPEN194 4）TT

10、TT系统系统v TT系统内，电气设备的金属外壳单独接地，与电源在接地上无电气联系。v 优点是避免发生故障时，将故障电压蔓延。v 缺点是若某相线碰壳时，接地故障回路因增加了一个接地电阻，故障电流小于TN系统，自动开关不能切除故障，设备外壳上会带百伏级的电压，人身安全无法保证。PEL1L2L3N202.4 防雷保护防雷保护 v 用电设备遭受的雷害有：直击雷 雷电波侵入v 主要的保护措施：避雷针避雷线避雷器v 一般由雷电引起局部地区感应过电压，在架空线路可达300400kV，在低压架空线路上可达100kV，在通信线路上可达4060kV。v 防止雷电波侵入的主要措施是在输电线路等能够引起雷电波侵入的设

11、备，在进入建筑物前装设避雷器保护装置，它可以将雷电高电压限制在一定的范围内，保证用电设备不被高电压冲击击穿。v 保护间隙v 阀式避雷器v 氧化锌避雷器21v 3kV10kV配电装置(包括电力变压器)，应在每组母线和架空进线上装设阀式避雷器(分别采用电站和配电阀式避雷器)，并应采用右图所示的保护接线。3kV10kV配电装置雷电侵入波的保护接线 222.5 2.5 漏电保护漏电保护v 漏电保护器又称触电保安器，它是一种自动电器，装有检漏元件联动执行元件自动分断发生故障的线路。漏电保护器能迅速断开发生人身触电、漏电和单相接地故障的低压线路。v 漏电保护器可分为电磁式和电子式两种，电磁式保护器可靠性好

12、，一般动作电流不小于30mA,应不小于电气线路和设备的正常泄漏电流的最大值的2倍。 v 对于以防止触电为目的的漏电保护器，宜选用动作时间为0.1s以内，动作电流为30mA以下的漏电保护器。v 漏电保护器由零序电流互感器、输入电路、放大电路、执行电路、整流电源等构成。23TATA0 0零序电流互感器；零序电流互感器；S S试验按钮；试验按钮；Y Y漏电脱扣器漏电脱扣器 单相电子式漏电开关工作原理图单相电子式漏电开关工作原理图24漏电保护器的选择漏电保护器的选择v 为保证供电的可靠性，不应盲目追求高的灵敏度。即使投入运行亦会因经常动作而破坏供电的可靠性. v 漏电保护装置动作电流值的整定原则是：在

13、躲开电网泄漏电流的前提下尽量小。v 总保护的动作电流值大多是可调的，调节范围一般在15100mA之间，最大可达200mA以上。其动作时间一般不超过0.1s。 v 家庭中安装的漏电开关，主要作用是防止人身触电，漏电开关的动作电流值，一般不大于30mA 。 253 负荷计算及电器选材负荷计算及电器选材3.1负荷计算负荷计算v 负荷计算的目的是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是合理地进行无功功率补偿的重要依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如计算

14、负荷确定过小，又将使电气设备和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁，同样要造成损失。v 目前负荷计算常用的方法有需要系数法、二项式法和利用系数法等。在建筑供配电系统的负荷计算中常用的是需要系数法。263.2 3.2 铜排电流计算方法铜排电流计算方法v 矩形母线载流量： 40时铜排载流量=排宽*厚度系数 排宽(mm);厚度系数为:母排12厚时为20.5;10厚时为18.5;依次为: 12-20.5，10-18.5，8-16.5，6-14.5，5-13.5 双层铜排40=1.56-1.58单层铜排40 3层铜排40=2单层铜排40 4层铜排40=单层铜排40*

15、2.45 铜排40= 铜排25*0.85 铝排40= 铜排40/1.3v 例如求100*10载流量为： 单层：100*18.51850（） 双层：（*）的载流量为： 1850*1.582923（）； 三层：（*）的载流量为： 1850*23700（） 27v 单条铜矩形母线载流量参照表： v cm2 最大容许持续电流（A） v 25 35 40 排宽*厚度 平放 竖放 平放 竖放 平放 竖放 v 153 200 210 176 185 162 171 v 203 261 275 233 245 214 225 v 253 323 340 285 300 271 285 v 304 451 47

16、5 394 415 366 385 283.3 电器材料的选型电器材料的选型v 根据额定功率选择v 根据额定电流选择v 根据机械强度选择 v 按发热条件选择 v 与保护设备相适应v 按允许电压损失来选择294 4 常用工具的使用常用工具的使用4.1 4.1 摇表的正确使用摇表的正确使用v 量程选择；接线正确；转速120转/分；测带电体或电容时必须先断电和放电；测变压器或大容量设备时，必须先拆除接线后再停止摇动304.24.2接地电阻测试仪的技术要求接地电阻测试仪的技术要求 (1)接地电阻测试仪应放置在离测试点13m处，放置应平稳，便于操作。(2)每个接线头的接线柱都必须接触良好，连接牢固。 (

17、3)两个接地极插针应设置在离待测接地体左右分别为20m和40m的位置；如果用一直线将两插针连接，待测接地体应基本在这一直线上。(4)不得用其他导线代替随仪表配置来的5m、20m、40m长的纯铜导线。 (5)如果以接地电阻测试仪为圆心，则两支插针与测试仪之间的夹角最小不得小于120，更不可同方向设置。 (6)两插针设置的土质必须坚实，不能设置在泥地、回填土、树根旁、草丛等位置。 (7)雨后连续7个晴天后才能进行接地电阻的测试。 (8)待测接地体应先进行除锈等处理，以保证可靠的电气连接。314.34.3带电作业带电作业v 带电作业工作票签发人和工作负责人应具有带电作业实践经验。 v 带电作业必须设

18、专人监护。v 带电作业人员必须在衣服外面穿合格的全套屏蔽服(包括帽、衣、裤、手套、袜和鞋)，且各部分应连接好，屏蔽服内还应穿阻燃内衣。v 断开导线时，应先断开火线，后断开地线。搭接导线时，顺序应相反。人体不得同时接触两根线头。v 带电作业人员对邻相导线的距离应不小于下表的规定。电压等级（KV）1035110220500距 离（M） 0.60.81.42.55.032第二章第二章 线路故障原因分析及处理线路故障原因分析及处理1 1 高压开关自动跳闸分析和处理：高压开关自动跳闸分析和处理：（1 1）运行中的高压开关发生自动跳闸的原因有：）运行中的高压开关发生自动跳闸的原因有：v操作机构发生故障；继

19、电保护动作；二次回路故障；直流电源系统故障；电网停电及电流、电压波动等。（2）如何分析和处理油开关自动跳闸？）如何分析和处理油开关自动跳闸？v高压开关自动跳闸应根据掉牌指示查明何种保护装置动作，并查明开关跳闸时有何种外部现象（如外部短路，线路过负荷及其他等），然后综合上述现象进行分析处理。如开关自动跳闸而该设备的保护装置未动作，且在跳闸时又未发现短路、严重过负荷或其他异常现象，则说明开关误跳闸，此时必须查明跳闸原因。v如保护不动作，电网无故障造成的电源、电压波动时，应检查操作机构是否有故障而引起的误动作；如经检查操作机构正常，应检查继保定值是否正确，保护接线、电流互感器和电压互感器回路有无故障

20、引起继电保护误动作；如直流系统绝缘监视动作，而直流接地系统无故障冲击时，则可能是两点接地引起误动作。332 2 低压自动开关常见故障的分析和处理低压自动开关常见故障的分析和处理（1 1）自动开关一般常见的故障）自动开关一般常见的故障 手动或电动操作的自动开关触头不能闭合； 有一相触头不闭合； 分励脱扣器不能使开关分断； 失压脱扣器不能使开关分断； 电动机起动时，开关跳闸； 失压脱扣器有燥声； 开关温度过高。34（2 2）上列故障应如何处理？）上列故障应如何处理？ 失压脱扣无电压（应加电压，开路时应修理或更换线圈）；贮能弹簧变形（应更换）；反作用弹簧力过大（应调整）；机构不能复位（应再扣）；电动

21、机操作电压不够（应换电源）；电磁铁拉杆行程不够（应调整）；电动机操作定位开关失灵（应重新定位）。 开关一相连杆断裂（应更换连杆）。 分励线圈短路或开路（应更换）；电源电压太低（应升压或换电源）；螺丝松动（应紧固）。 反力弹簧变小（应调整或更换）；机构卡死（应修理）。 过流脱扣器瞬动整定值太小（应调整）。 反力弹簧太大（应调整）：铁芯工作面有油污（应清理）；短路环开路（应更换或修理）。 触头压力过低（应调整）；触头表面磨损严重或接触不良（应更换或修理）。35弹簧操作机构控制原理图弹簧操作机构控制原理图363 3 电压、电流互感器故障的处理电压、电流互感器故障的处理（1 1）电压互感器熔断故障的分

22、析和处理）电压互感器熔断故障的分析和处理v 电压互感器熔断器熔断的征象是：电压互感器回路断线光字牌亮，警铃响，低电压断电器动作，电压表指示不正常，功率表指示降低，电度表停走或慢走等。37v 先检查低压熔断器是否熔断，如低压熔断器熔断，应立即换上。若再次熔断，则不可再更换，应查明原因和消除故障后再更换。如低压熔断器未熔断，应检查一次侧熔断器，在拉开电压互感器刀闸前，应检查电压互感器有无明显内部故障，（如内部有放电声、噪音、发出臭味或烟味，本体过热或漏油等明显内部故障）不许用隔离开关切断故障互感器，应断开上级开关停电处理。如无明显内部故障时，应拉开电压互感器刀闸，并取下低压熔断器，经验电放电后，

23、检查高压熔断器是否熔断，并测量电压互感绝缘。高压熔断器熔断时，应查明原因进行更换。检查时应做好安全措施，以保证人身安全和防止误动作。v 电压互感器二次侧必须有一端接地，防止一、二间绝缘击穿时，一次侧高压窜入二次侧而危及人身或设备安全。v 电压互感器二次侧电压为100V38（2）电流互感器在运行中二次侧开路的分析和处理）电流互感器在运行中二次侧开路的分析和处理v 电流互感器在运行中二次侧开路的征象是：互感器所连接的电流表指示为零，功率指示降低，电度表转速减慢，同时互感器的铁芯因磁通剧增而饱和会发出“嗡嗡”异声，以及因电压峰值很高致使二次侧开路端子出现放电火花。v 当运行中的电流互感器二次侧开路时，应先将负荷电流降低或降至零，然后穿戴绝缘靴、绝缘手套，使用绝缘工具将开路的电流互感器二次侧在端子上排上短路。如故障消除。应查明二次回路开放点。若短路后故障没有消除。则是电流互感器内部开路，应停电处理。若电流互感器有焦嗅味或冒烟等情况，应立即停用电流互感器。v 电流互感器二次侧电流取决于一次侧电流，一次侧电流大，二次侧电流也变大。 二次侧电流值范围为：0-5Av 电流互感器在运行中必须铁芯及二次线圈接地 394.1 4.1 变压器温高的分析及处理。变压器温高的分析及处理。（1）造成变压器温升高的主要原因有哪些？v 造成变压器温升高的原因有