第二章_工厂变配电所及其一次系统

1、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

2、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。 31、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

3、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 42、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

4、 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。

5、 (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

6、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： 91、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

7、在熔体熔断时弹出) 102、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(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 113、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。

8、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 124、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。 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13高压负荷开关的压气式灭弧装置工

9、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145、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）。15SNl010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

10、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 16SNIO10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、

11、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19GC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)，

12、 4下触头(兼起隔离开关作用) ，5断路器手车207、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。（P95例例4-1） 21第四节 低压一次设备 1000V（或12

13、00V）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 22RT0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

14、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 电气设备名称 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

15、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

16、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： 0ynY12/0YY即 11ynD11/0 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。环氧树脂浇注绝缘的三相干式变压器272、主变压器容量的选择 装设一台主变压器 30.SSTN装设两台主变压器 )21(30.30.)7 . 06 . 0(SSSSTNTN车间变电所单台变压器容量上限：1

17、000KVA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

18、组，3二次绕组292、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）303、实际电流互感器 LQJ10型电流互感器 1次接线端子，2一次

19、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，5二次接线端子电流互感器的准确度级与二次负荷容量有关，选用时，22SSN电流互感器的二次负荷S2由二次回路的阻抗Z2来决定。)()(222222222XCWLNiXCWLiNNRRISSRRZIZIS31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：imattItI2)3(2电流互感器的

20、大多数产品是给出动稳定倍数和热稳定倍数。动稳定倍数)2/(1maxNesIiK动稳定校验条件)3(12shNesiIK热稳定倍数热稳定校验条件NttIIK1/)1(/)()3(1)3(12)3(21sttIIKttIIKtItIKimaNtimaNtimaNt32 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

21、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 102211NININIB、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

22、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21UUU33二、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

23、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610KV高压配电装置中） c)三个单相电压互感器接成YoYo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YoYo(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

24、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22SSN36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

25、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图，二次回路是通过电流互感器和电压互感器与主电路相联系的。一、概述主接线图即主电路图，是表示系统中电能输送和分配路线的电路图，亦称一次电路图。37（系统式）高压配电所及其附设2号车间变电所主接线图 38续图39高压配电所的装置式主接线图 No.101No.102No.103No.104NO.105No.106NO.107NO.108No.109NO.110No.111N0