工业企业供电 课件第4章 配电系统中的主要电气设备

1、 第第4章章 配电系统中的主要电气设备配电系统中的主要电气设备配电系统中的主要电气设备：是指连接在配电系统中的一次设备和二次设备。它们在配电系统中完成各种功能，例如完成电能的传输、电能的分配、电压等级的变换以及对配电系统中的设备进行控制和保护、对电量进行测量以及改善配电系统的电能质量等 4.1 一次设备 一次回路：在配电系统中担负着电能的传输和分配的主电路称为配电系统的一次电路 一次设备：连接在一次电路中的电气设备， 按电气设备的功能分，可将一次设备分为： 变换设备： 其功能是按配电系统工作的要求来改变电压或电流等，例如电力变压器、互感器等。 控制设备： 其功能是按配电系统工作的要求控制一次电

2、路的通、断，例如各种高压、低压开关。 保护设备： 其功能是用来对配电系统进行过电流和过电压等保护，例如熔断器和避雷器等。 补偿设备： 其功能是用来补偿配电系统的无功功率，以提高配电系统的功率因数，例如并联电容器。 成套设备： 按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及二次设备组合为一体的电气装置，例如高压开关柜、低压开关柜等 电力变压器电力变压器 1.分类： 2.容量等级 3.结构和型号 4电力变压器的联结组别 电力变压器的联结组别是指三相电力变压器的一、二次绕组按着一定的相量关系进行的联结。例如，三相电力变压器原副边的对应绕组都接成星型，并且在副边接有中线，这种联接方式为Y-Yn联接，连接组

3、别为Y,yn0 另一种联结方式：Dyn11高压断路器 高压断路器是一种开关电器，能切除或投入正常负荷，并能切断故障回路。故障回路中故障电流通常很大（如短路电流），切断故障回路需专门强灭弧能力的灭弧装置，所以断路器主触头设于灭弧装置内，无法观察其通断状态，即断开时无可见断点。一般高压断路器均不能单独使用，必须与能产生可见断点的隔离电器配合使用。 高压断路器的分类： 高压断路器按其采用的灭弧介质分，有少油断路器、六氟化硫（SF6）断路器、真空断路器、压缩空气断路器以及磁吹断路器等，其中应用最广泛的是少油断路器。 高压断路器按其放置场所分，有户内式和户外式两种 高压断路器的操动机构手动操作机构： 利

4、用人力直接操作。其特点是结构简单，不需特殊能源或储能装置。但操作时，可靠性及安全性较差，只适用于小型断路器。电磁操动机构： 将电能转变成机械能推动断路器分、合闸。可采用直流操作电源，广泛用于少油断路器和真空断路器。弹簧操动机构： 其驱动能源由预先储能的合闸弹簧供给。常少油断路器配合使用。气动操作机构： 由空气压力产生的机械能来推动断路器分合闸。其结构简单、工作可靠、出力大，操作时无剧烈冲击，但需有压缩空气的供给设备，常与SF6断路器配合使用。液压操动机构： 其特点是出力大，传动快、动作准确、冲击力小，但工艺要求高，适用于超高压少油断路器和SF6断路器。隔离开关 隔离开关是一种隔离电器，只能切除

5、或投入空载或很小（儿安）的负荷，断开时有明显可见的断点。往往与高压断路器配合使用。低压断路器低压断路器 低压断路器又称自动开关（文字符号为QF），它既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和低电压(或失压)时自动跳闸。 1. 低压断路器分类 按灭弧介质分：有空气断路器和真空断路器等； 按用途分：有配电用断路器、电动机用断路器、照明用断路器和漏电保护断路器等。 配电用低压断路器按保护性能分：有非选择型和选择型两类。低压开关 1.低压刀开关 低压刀开关（文字符号为QK）分类方式很多。 按其操作方式分，有单投和双投。 按其极数分，有单极、双极和三极。 按其有无灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩的两种。

6、 不带灭弧罩的刀开关，一般只能在无负荷下操作，主要作隔离开关使用。 带有灭弧罩的刀开关，能通断一定的负荷电流。 2. 熔断器式刀开关 熔断器式刀开关（文字符号为QKF或FUQK）又称刀熔开关，是一种由低压刀开关与低压熔断器组合的开关电器。最常见的HR3型刀熔开关，就是将HD型刀开关的闸刀换以RT0型熔断器的具有刀形触头的熔管。 刀熔开关具有刀开关和熔断器的双重功能。采用这种组合型开关电器可以简化配电装置结构，经济实用，因此越来越广泛地在低压配电屏上安装使用。 3、低压负荷开关 低压负荷开关（文字符号为QL），是由带灭弧装置的刀开关与熔断器串联组合而成，外装封闭式铁壳或开启式胶盖的开关电器。 低

7、压负荷开关具有带灭弧罩刀开关和熔断器的双重功能，既可带负荷操作，又能实现短路保护，但短路熔断后，需更换熔体才能恢复供电 二次设备 凡用来控制、指示、监测和保护一次设备运行的电路，称为二次电路。二次电路通常接在互感器的二次侧。 二次设备是指连接在二次电路中的所有电气设备，通常有保护继电器、互感器、控制电器、测量仪表等 常用的保护继电器常用的保护继电器 继电器是一种在其输入的物理量(电量或非电量)达到规定值时，其电气输出电路被接通或分断的电器。 继电器按其输入量性质分为电气继电器和非电气继电器两大类。 按其用途分为控制继电器和保护继电器两大类，控制继电器用于自动控制电路中，保护继电器用于继电保护电

8、路中。 保护继电器按其构成元件分为机电型、晶体管型和微机型 。机电型继电器按其结构原理分为电磁式和感应式继电器两大类。 保护继电器按其反应的物理量分为，电流继电器、电压继电器、功率继电器、瓦斯(气体)继电器等。 保护继电器按其反应的数量变化分为，过量继电器和欠量继电器两大类。例如过电流继电器、欠电压继电器。 保护继电器按其在保护装置中的功能分为，起动继电器、时间继电器、信号继电器和中间(出口)继电器等 电磁式继电器1.电磁式过电流继电器（1）电磁式过电流继电器在继电保护装置中为起动元件，属于测量继电器。电流继电器的文字符号为KA。 （2）电磁式电压继电器电磁式电压继电器在继电保护装置中为起动元

9、件，属于测量继电器，文字符号为KV， 其结构和原理，与上述电磁式电流继电器极为相似，只是电压继电器的线圈为电压线圈，大多做成低电压(欠电压)继电器。 （3）电磁式时间继电器 电磁式时间继电器在继电保护装置中用来使保护装置获得所要求的延时 (时限)。它属于机电式有或无继电器。时间继电器的文字符号为KT。 (4) 电磁式信号继电器 电磁式信号继电器在继电保护装置中用来发出保护装置动作的指示信号。它也属于机电式有或无继电器。信号继电器的文字符号为KS。 (5) 电磁式中间继电器 电磁式中间继电器在继电保护装置中用作辅助继电器，以弥补主继电器触点数量或触点容量的不足。中间继电器通常装在保护装置的出口回

10、路中，用以接通断路器的跳闸线圈，所以它也称为出口继电器。中间继电器也属于机电式有或无继电器，其文字符号采用KM 感应式电流继电器 感应式电流继电器可作过电流保护兼电流速断保护，因为感应式电流继电器兼有上述电磁式电流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器的功能，从而可大大简化继电保护装置。而且感应式电流继电器组成的保护装置采用交流操作，可降低投资，因此它在中小工厂变配电所中应用非常普遍。 瓦斯继电器 瓦斯继电器又称气体继电器，在电力系统中用于保护变压器。它装在油浸式变压器的油箱与油枕(储油柜)之间的联通管中部，为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过瓦斯继电器排往油枕，变压器安装应取115的倾斜

11、度，而在制造变压器时，联通管对油箱顶盖也有24的倾斜度。 瓦斯继电器主要有浮筒式和开口杯式两种型式，现广泛应用的是开口杯式 瓦斯继电器在变压器上的安装1变压器油箱 2联通管 3瓦斯继电器 4油枕 FJ380型开口杯式瓦斯继电器的结构示意图1盖 2容器 3上油杯 4永久磁铁 5上动触点 6上静触点 7下油杯 8永久磁铁 9下动触点 10下静触点 11支架 12下油杯平衡锤 13下油杯转轴 14挡板 15上油杯平衡锤 16上油杯转轴 17放气阀 18接线盒a）正常时 b) 轻瓦斯动作 c) 重瓦斯动作 d) 严重漏油时 1上开口油杯 2下开口油杯互感器 互感器是电流互感器与电压互感器的统称，从基本

12、结构和工作原理来说，互感器就是一种特殊变压器。 电流互感器(文字符号为TA)是一种变换电流的互感器，其二次侧额定电流为5A。 电压互感器(文字符号为TV)是一种变换电压的互感器，其二次侧额定电压为100V。互感器的主要功能 (1) 用来使仪表、继电器等二次设备与主电路(一次电路)绝缘 这既可避免主电路的高电压直接引入仪表、继电器等二次设备，又可防止仪表、继电器等二次设备的故障影响主电路，提高一、二次电路的安全性和可靠性，并有利于人身安全。 (2) 用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围 通过采用不同变流比的电流互感器，用一只5A量程的电流表就可以测量任意大的电流。同样，通过采用不同变压比的电

13、压互感器，用一只100V量程的电压表就可以测量任意高的电压。而且由于采用互感器，可使二次仪表、继电器等设备的规格统一，有利于这些设备的批量生产。电流互感器 电流互感器的基本结构和接线1铁心 2 一次绕组 3 二次绕组22121IKINNIi 电流互感器的接线方案a）一相式 b）两相不完全星形 c）两相电流差 d)三相星形电压互感器 电压互感器的基本结构和接线1铁心 2 一次绕组 3 二次绕组 22211UKUNNUua）一个单相电压互感器 b）两相单相接成V/V形 c）三个单相接成Y0/Y0形d）三个单相三绕组或一个三相五芯柱式三绕组电压互感器接成Y0/Y0接触器 接触器是一种用于频繁地接通或

14、断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。在功能上接触器除能自动切换外，还具有手动开关所缺乏的远距离操作功能和失压(或欠压)保护功能，但没有低压断路器所具有的过载和短路保护功能。 接触器具有操作频率高、使用寿命长、工作可靠、性能稳定、成本低廉、维修简便等优点，主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等，是电力拖动自动控制线路中应用最广泛的控制电器之一。 接触器按驱动触头系统的动力不同分为电磁接触器、气动接触器、液压接触器等。新型的真空接触器与晶闸管交流接触器正在逐步使用。 接触器的图形符号a)线圈 b)主触点 c)辅助触点电力系统中常用的主令电器电力系统中常用的主令电器

15、 主令电器用来闭合或断开控制电路，以发布命令或用作程序控制，它主要有控制按钮、行程开关、转换开关和主令控制器等。正因为主令电器在控制电路中是一种专门发布命令的电器，所以称为主令电器，但主令电器不允许分合主电路。 控制按钮 控制按钮是一种接通或分断小电流电路的主令电器，其结构简单、应用广泛。控制按钮触头允许通过的电流一般不超过5A，主要用在低压控制电路中。手动发出控制信号，以控制接触器、继电器、电磁启动器等。 控制按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式动、静触头和外壳等组成，一般为复合式，即同时具有常开、常闭触头。按下时常闭触头先断开，然后常开触头闭合。去掉外力后在复位弹簧的作用下，常开触头断开，常闭触头

16、复位。 控制按钮结构1按钮帽 2复位弹簧 3动触头 4常闭触头 5常开触头行程开关 依照生产机械的行程发出命令以控制其运动方向或行程长短的主令电器称为行程开关。若将行程开关安装于生产机械行程的终点处，以限制其行程，则又可称为限位开关。当生产机械运动到某一预定位置，与行程开关发生碰撞时，行程开关便发出控制信号，实现对生产机械的电气控制。 行程开关按其结构可分为直动式，滚轮式和微动式三种。 直动式行程开关的外形及结构原理 a）外形图 b）结构原理图 1顶杆 2弹簧 3常闭触点4触点弹簧 5常开触点转换开关 转换开关是由多组相同结构的开关元件叠装而成，用以控制多回路的一种主令电器。可用于控制高压断路

17、器操动机构的分合闸，各种配电设备中线路的换接，遥控和电流表、电压表的换向测量等；也可用于控制小容量电动机的起动、换向和调速。由于它换接的线路多，用途广泛，故又称为万能转换开关。 转换开关由凸轮机构、触头系统和定位装置等部分组成。它依靠凸轮转动，用变换半径来操作触头，使其按预定顺序接通与分断电路；同时由定位机构和限位机构来保证动作的准确可靠。凸轮工作位置有90、60、45和30四种。触头系统多为双断口桥式结构。 转换开关的图形符号 主令控制器 主令控制器用于频繁切换复杂的多回路控制电路。它一般由触头、凸轮、转轴、定位机构、面板及其支承件等部分组成。因其不直接控制电动机，而是切换接触器控制电路，再

18、由接触器控制电动机，因此，主令控制器的触头是按小电流设计的，尺寸小，一般不需要灭弧装置。从结构形式来看，主令控制器有两种类型：一种是凸轮非调整式主令控制器，其凸轮不能调整，其触头只能按一定的触点分合表动作；另一种是凸轮调整式主令控制器，其凸轮片上开有孔和槽，它装在凸轮盘上的位置可以调整，因此，其触点的开合次序也可以调整。一般主令控制器的手柄是停留在需要的工作位置上，但在带有特殊反作用弹簧的主令控制器中，它的手柄能自动恢复到零位。 熔断器是一种保护电器，专门用于切断过负荷较大的回路或短路回路。当熔断器熔 体上通过的电流超过一定值后，熔体发热熔断，切断电路。 避雷器防过电压侵入。避雷器设于被保护设备的前端