配电设备基础知识

配电设备基础知识

第一部分：配电变压器

一、概述

电力变压器是把某一电压等级的交流电压转换成频率相同的另一

种或几种等级的交流电压。当一次绕组通以交流电时，就产生交变碳通,

交变磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次

感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成

正比。电力变压器主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参

数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以

kVA或MVA表示。

二、变压器分类

按作用可分为：升压变压器、降压变压器；

按相数分为：单相变压器、三相变压器；

按绕组数分：有双绕组变压器（一种电压变为另一种电压的为双绕

组变压器）、三绕组变压器（一种电压变为两种电压的三绕组变压器）、

多绕组变压器；

弋压器和有载调压变压器两种。

变

安

3（6

、

3

杆

n

图（b）三相配电变压器的内部结构（器身）：

图（a）三相配电变压器外形：

1-油枕：2-加油栓；3-低压套管：4-高压套管：1-绕组【外面是高压绕组；里面（看不见）的是低压绕组】;

5-测温管；6-无载分接开关：7-油标；8-吊环；2-铁芯；3-铁甄；4-上夹件；5一下夹件；6-高压^线；

9一箱盍；10一油箱（外壳）；11-散热莒；12一铭牌；7-低压引线；8-无我分接开关；9-高压引线架；

吊钩.

13-io-低压引僻；11-拉杆螺栓。

⑴铁芯。铁芯分为铁芯柱和铁轲两部分，铁芯柱上套绕组.铁轨将铁

芯连接起来使之形成闭合磁路，铁芯是变压器的磁路部分。

⑵绕组。绕组套在铁芯柱上，是变压器转入和输出电能的电气回路，

接到高压电网的绕组称为高压绕组；接到低压电网的绕组称为低压绕组。

⑶套管。套管是将变压器绕组的高、低压引出线引出到油箱外部的装

置。它不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用。

（4）油箱与变压器抽。油箱是油浸式变压器的外壳，变压器铁芯与绕组

置于油箱内，箱内注满变压器油，变压器油的作用是绝缘和冷却作用.

⑸储油柜和呼吸器。储油柜的作用是保证因变压器负荷和环境温度的

变化使变压器内的油将产生热膨胀和冷收缩而产生体积的变化，在油体

积变化的过程中使油箱中永远充满油，并且维持一定的油位高度.在热

的时候，油箱内的流向储油柜方向流动，在冷的时候，油又储油柜中回

到油箱内，从而使油箱中的油位得以控制，使对油位有特殊要求的部位

（如套管）能够保持足够的油位.呼吸器是油枕上部空间和外面大气的

通道口。在变压器油热胀冷缩时，储油柜上部的空气可以通过它自由出

入，油面就能上下升降，以免油箱损坏或变形，储油柜上还装有油标。

油标旁边有-35、+15C和+4寸三条刻度线，分别表示当油温为这些温度

时油面高度，作为装油的标准.

⑹无载分接开关.无载分接开关的作用是调整低压侧电压，以保证用

电设备端电压的偏移不超过允许范围。无载分接开关是装高压侧的，即

接在高压绕组上。

⑺其他附件。①吊环，位于箱盖上，用于起吊变压器器身（芯子）,吊

环不允许用来起吊整十变压器，以免箱盖变形，引起箱沿渗漏油。②吊

钩，位于箱沿下.用于起吊整个变压器.③加油栓，位于箱盖上，供变

压嚣加油用.④温度计座，位于箱盖上，用于测量变压器上层油温。

四、配电变压器常见故障的原因及处理

1）声音异常：变压器正常运行时，由于交流电通过变压器绕组磁通，

使变压器铁芯振动而发生清晰的有规律的“嗡嗡”卢。但当变压器负荷

有变化或变压器本身发生异常及故障时，将产生异常声响：

①声音比平时沉重，但无杂音：一般为变压器过负荷引起的。变压器长

期过负荷是烧坏变压器的主要原因，是不允许的。当变压器发生过负荷

运行时，要设法减掉一些次要负荷以减轻变/玉器的负担或增大变压器容

量；

②鲁音发尖：一般为变压器电压过高引起的。电压过高不利于变压器的

运行，对客户用电设备也不利，而且会增加变压器的铁损耗。因此，应

7）变压器着火：变压器在运行中发生火灾的主要原因有：铁芯穿芯螺栓

的绝缘损坏；铁芯硅钢片间绝缘损坏，高压或低压绕组层间的短路；引

出线混线或引线碰油箱以及过负荷等。

当变压器着火时，应首先切断屯源，然后用不导电的灭火器（如干粉灭

火器等）及干燥的砂子进行灭火，严禁用水或其他导电的灭火器灭火,

特别是带电灭火时。

第二部分：配电线路高压电器设备

高压避雷器

一、避雷器的作用及原理

避雷器是连接在导线和地之间的一种防止雷击的设备，通常与被保护设

备并联。避雷器可以有效的保护电力设备，一旦出现不正常电压，避雷

器产生作用，起到保护作用。当被保护设备在正常工作电压下运行时,

避雷器不会产生作用，对地面来说视为断路。一旦出现过电压，且危及

被保护设备绝缘时，避雷器立刻动作，将高电压冲击电流导向大地，从

而限制电压幅值，保护电气设备绝缘。当过电压消失后，避雷器迅速恢

复原状，使系统能够正常供电，从而达到保护电力设备的作用。

二、避雷器的主要类型

配电设备上使用的避雷器主要有：管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避

雷器等。

（1）管型避雷器：是保护间隙型避雷器中的一种，大多用在供电线路

上作避雷保护。这种避雷器可以在供电线路中施展很好的功能，在供电

线路中有效的保护各种设备。

（2）阀型避雷器：阀型避雷器是由火花间隙和阀片电阻串联组成，装

在密封的麦套中，避雷器接在导线和大地之间。正常情况下，阀片电阻

值很大，火花间隙有足够的绝缘强度，不会被电路正常工频电压击穿。

当有雷电过电压时，火花问隙就被击穿放电，雷电压作用在阀型电阻上,

电阻值变得很小，把雷电流世人大地。随后作用在阀片电阻的电压为正

常工作电压时，电阻值变得很大，限制工频电流流过，因此线路又恢复

了正常对地绝缘。

（3）金属氧化物避雷器：金属氧化物避雷器（又称氧化锌避雷器）一

般可分为有串联间隙和无间隙两类。有串联间隙的氧化锌避雷器其结构

类似于阀型避雷器，主要是当有过电压时，大电流击穿间隙导通，由于

击穿间隙电压的分散性大，击穿的电压也很不稳定。残压也高，对设备

的保护性能差。使用很少.无间隙痒化锌避雷器取得了很好的运行效果,

使用越来越广泛。故在此主要介绍无间隙第化锌避雷器。

标称放电电流，kA

H-复合蛰外套，无标记为舞外套

Y一金属氧化雕密器

金属M物避雷器型号表示

三、避雷器的安装

(一)避雷器的安装位置

(1)绝缘架空线路为防止雷击断线，在直线杆负荷侧加装避雷器。

(2)配电变压器高压侧的避雷器应安装在跌落式熔断器或开关的内侧，

尽量靠近配电变压器。

(3)在多雷地区无建筑屏蔽时，配电变压器低压侧应加装低压避雷器。

(4)柱上断路器装避雷器(常闭开关装在电源侧，常开开关装在两侧)。

(5)户外电缆终端头应在线路侧装设避雷器。

(6)分散装在配电线路上的电容器也应加装避雷器。

(二)避雷器安装前的检查与试验

(1)避雷器额定电压与线路电压是否匹配，有无试验合格证。

(2)表面有无裂纹、破损和闪络痕迹，胶合及密封情况是否良好。

(3)不同方向轻轻番动，避雷器内部应无峋声。

(4)金属部分有无绣蚀。

(5)绝缘电阻：中压用2500V绝缘电阻表摇测，不低于1000MQ；低

压用500V绝缘电阻表摇测，不低于2MQ。

(三)避雷器的安装要求

(1)避雷器应尽量靠近被保护设备，一般不宜大于5m。

(2)避雷器必须垂直安装倾斜角不应大于15°应安装牢固，排列整齐，

高低一致,相间距离不小于350mmo

(3)避雷器上、下引线不应过紧或过松，连接引线不应使避雷器受力。

铜线截面不应小于25mm2,铝线截面不应小于35mni2。

(4)引线与避雷器连接应用设备线夹或连接端子，连接紧密，接触良

好。若连接的引线为铝线时，联接点必须有铜铝过渡措施。

(5)避雷器的引线与导线连接要牢固、紧密，接头长度不应小于lOOmiiio

(6)避雷器带电部分与相邻导线或金属架的距离不应小于350mm,避雷

器底座对地面距离不应小于2.5mo

(7)避雷器与接地线的连接应短而直，不能迂回弯曲。

跌落式熔断器

跌落式熔断器主要用于架空配电线路的支线、客户进口处，以及配电

变压器一次侧及电力电容器等设备作为过载或短路保护。当下一级线路

设备发生短路故障或过负荷时，熔丝熔断，跌落式熔断器自动跌落，断

开电源，确保上一级线路仍能正常供电。因其有一个明显的断开点，具

备了隔离开关的功能，给检修段线路和设备创造了一个安全作业环境,

增加了检修人员的安全感。安装在配电变压器上，可以作为配电变压器

的主保护，所以，在10kV配电线路和配电变压器中得到了普及。

一、跌落式熔断器的结构与基本原理

架空配电线路用跌落式熔断器主要由绝缘子、上下接触导电系统和熔

丝管三部分构成。熔丝装在熔丝管内，在熔丝管内还装有用桑皮纸或铜

纸等制成的消弧管.用熔丝将熔丝管上的弹簧支架绷紧，将熔管推上,

熔管在上静触头的压力下处于合闸位置.常用的跌落式熔断器的结构,

如图所示。

雄-016

20

喷射式型

(a)双尾式;(b)喷射式RW10-10F型(c)RW11-10F

常用跌落式熔断器

1-绝缘体；2一下理崖；3一下动触头।4一下静触头；5-安装板；6一上静触头；

7-鸭嘴；8一上动触头，9-熔丝管、消弧管，10-绝臻隆瓶，11一消弧管J12一消弧室;

13-外触头，14-消邨罩；15一上接线卡板，16-释放帽；17-上触头；18一下触头，

19一下支座；20一下接线卡板。

(1)双尾式跌落式溶断器

双尾式跌落式熔断器的工作原理是：在正常工作时，熔断器利用

熔丝本身的机械拉力，将熔体管上的活动关节（动触头）锁紧,将上动

触头推入鸭嘴凸出部分，磷铜片制成的上动触头将熔丝管牢固地卡在鸭

嘴凸出部分，磷铜片制成的上动触头将熔时，将产生电瓠，熔丝管内衬

的消弧管在电弧的作用下会产生大量气体，在交流电流过零时使电弧熄

灭.由于熔丝元件熔断，拉力消失，活动关节被释放，在熔丝管自身重

力和上下静触头磷铜弹簧片的作用下，熔丝管迅速跌落使电路断开。

（2）喷射式跌落式溶断器

喷射式趺落式熔断器是以双尾式熔断器为基础，在熔断器上端静触

头上加装两片消弧片，熔丝管上动触头加装消弧杆构成，常用的有

RW10-10F型，RW11-10型，前者触头是利用圈簧的弹力压紧，后者是利

用片簧的弹力压紧触头，在带有负荷情况下，合熔丝管时，消弧杆先接

触消弧片；拉熔丝时，则先断开熔丝上动、静触头，后断开消瓠杆，以

使拉、合熔断器的电弧全部在消弧杆和消弧片上产生，从而保护熔断器

动、静触头在开断负荷电流情况下不受到损伤，并且消弧杆、消弧片上

的电弧会使消弧片产生大量气体，在交流电过零时将电弧熄灭。当过电

流使熔丝熔断时，断口在熔丝管内产生电弧，熔管内村的消弧管产气材

料在电弧作用下产生高压力喷射气体，吹灭电弧.随后，弹簧支架迅速

将熔丝从熔管内弹出，同时熔管在上、下弹性触头的推力和熔管自身重

力下迅速跌落，形成明显隔离空间。在熔管的上端装有一个释放压力帽,

放置一低压熔点熔片。当开断大电流时，上端帽的薄熔片熔化形成双端

排气；当开断小电流时，上端帽的熔片不动作，形成单端排气。

二、跌落式熔断器的安装选择

（1）跌落式熔断器溶丝元件的额定电流选择

1）配电变压器一次侧熔丝元件选择，当配电变压器容量在lOOkVA及以

下时，按变压器额定电流的2〜3倍选择元件；当变压器容量在lOOkVA

以上时，按变压器额定电流的1.5〜2倍选择元件。

2）柱上电力电容器。容量在30kvar以下的柱上电力电容器一般采用跌

落式熔断器保护。熔丝元件一般按电力电容器额定电流的1.5〜2倍选

择。

3）10kV客户进口。客户进口的熔丝元件一般不应小于客户最大负荷电流

的1.5倍，客户配电变压器（或其他高压设备）一次侧熔断器的熔丝元

件应按进口跌落式熔断器熔丝元件小一级考虑。

4）分支线路。分支线路安装趺落式熔断器，熔丝元件一般不应小于所带

负荷电流的1.5倍，并且至少应比分支线路所带最大配电变压器一次侧

熔丝元件大一级。

5）遮断容量：跌落式熔断安装地点的短路容量必须小于跌落式熔断器

额定断开容量的上限，确保设备不损坏,但又必须大于熔丝元件额走断

开容量的下限，确保短路故障时

三、跌落式熔断器的操作

（1）一般情况下不允许带负荷去

（一人操作，一人监护），使用才

缘手套，穿绝缘靴，雨天操作应

严禁进行操作和更换熔丝工作。

（2）配电变压器跌落式熔断器本(a)ZW8T2/630(箱式)(b)凋32-12/630(场)

拉开，然后先拉断中间相，再拉ZW32-12/TD630-20

I-------领定短路开断电流（kA）

是因为配电变压器由三相运行改

-----------项定电流（A）

弧火花最小，不致造成相间短路-------------机构类别（D-手动电凯S-手动）

1----------------弹簧堵能操作机片

被拉开，背风边相与迎风边相的I-------------------景高工作电压（XV）

造成相间短路的可能性也很小。----------------------设计字号

-------------------------户外真空断路器

电流，产生的电火花则已很轻微

合迎风边相，再合背风的边相，最后合上中间相。

3）跌落式熔断器操作是一项频繁的项目，注意不到便会造成触头烧伤

引起接触不良，使触头过热，弹簧退火，促使触头接触更为不良，形成

恶性循环。所以，拉、合熔管时要用力适度，合好后，要仔细检查鸭嘴

舌头接触是否紧密，可用绝缘操作棒钩住熔丝管拉环向下轻轻试拉，检

查是否合好。合闸时未能到位或未合牢靠，熔断器上静触头压力不足，

极易造成触头烧伤或者熔管自行跌落。

柱上开关

（一）柱上开关类型：配电线路常见的柱上开关有柱上断路器、柱

上负荷开关、柱上隔离开关，三者之间性能是完全不同的，使用地

点方式有所区别。柱上断路器：主要用于配电线路区间分段投切、

控制、保护，能开断、关合短路电流。

（二）柱上开关的操作机构

为了确保开关正常分闸、合闸时电弧能够迅速熄灭，开关的操作结

构必须具备一定的分、合闸速度，同时在无合闸或分闸的操作命令

时，操动机构应能使开关保持在正常状态。常用的操作机构有手动

操作机构、弹簧储能操作机构和永磁操作机构。弹簧储能操作机构

又有手动和电动两种。

柱上断路器安装形式图

(1)手动操作结构

采用绝缘棒或绝缘绳拉开关的操作杆而进行的分合闸，其优点是结

构简单，价格低廉，但开断、关合电流能力低，不具备遥控功能，

已经很少使用。

(2)弹黄操动机构

采用手动操作储能手柄或交直流电动机对压缩弹簧或卷心弹簧预

先储能，利用弹簧力来实现快速分闸或合闸操作，分合闸也可手动

操作手柄，也可按合闸按钮实现电动操作。优点是速度快，具有手

动/电动功能，开断、关合电流在12kA及以上且可以实现遥控功

能；其缺点是弹簧操动机构的结构比较复杂，联动机构零件数量多。

(3)永磁操作机构

永磁机构主要由动铁芯、静铁芯、永久磁铁、合闸线圈、分闸线圈，

以及电子控制元件组成，合闸时合闸线圈的电磁场与永磁场正向叠

加，驱动动衔铁到达合闸终端位置，完成合闸触头弹簧和分断弹簧

的储能，永磁吸合力代替传统繁杂的机械锁扣装置来实现稳态保持;

分闸时分闸线圈的电磁场与永磁场反向叠加，使合闸保持力骤降，

在反向电动力、已储能的分闸弹簧和触头弹簧共同作用下，驱动动

衔铁到达分闸终端位置，依靠永磁吸合力稳态保持动衔铁在分闸位

2-怀・亚，6一变压a，

7-抵用舱8«-«,««•9一1•通《10—吊&支t»B

12一工校0g府・

收式箱式变电话

是否负荷要求。

（4）接头是否良好，有无过热现象（如：接头变色等）。连接线夹

弹簧垫是否齐全，螺帽是否紧固。

（5）过（跳）引线有无损伤、断股、歪扭，与杆塔、钩件及其他

引线间距离是否符合规定。（6）开关的分、合闸位置指示是否正确、

清晰。

（7）装有远方监控功能的开关上，其“远方、就地”开关按钮切

换是否灵活准确，柱上监控设备是否正常工作。

（8）停电时，还应该检查开关的储能机构，操作机构是否灵活，

必要时，在传动机构加润滑油。

箱式变电站

（1）箱式变压站是一种将电力变压器和高、低压配电装置等组合在一

个或几个柜体组成的整体，可以吊装运输的箱式电力设备。由于它结构

紧凑、外观整洁、移动安装方便、维护量小等的特点，在城市电网建设

中被大量采用。

（2）箱式变电站是因由多件单独设备根据用户需要组合，因此有各种

形式和功能，根据其结构的不同可分为美式箱式变和欧式箱式变。

（4）箱式变压站的总体结构主要分为高压开关设备、变压器及低压配

电装置三大部分。根据系统需要，高压开关可选用六氟化硫或真空断路

器、环网开关、负荷开关加熔断器，还可在高压侧加装计量装置；低压

侧一般安装有总开关及分路馈线开关，也有的只安装馈线开关，向低压

终端用户直接馈电，还可装补偿电容器、计量装置等；配电变压器一般

选用油浸式或于式变压器。高压开关设备所在的室一般称为高压室，变

压器所在的室一般称为变压器室，低压配电装置所在的室称为低压室，

这三个室在箱式站中可有“目”字型布置和“品”字型布置。

铭牌

1二

2高压

3一保压

4箱顶

5二变压室

6装

二吊放

7压力

8二微热地

9压

低反

1

T科

0-

站

变电

箱式

美式

柜

环网

电网

，城市

采用

广泛

统中

电系

网配

在城

越性

的优

独特

以其

技术

供电

环网

就成了

网柜也

渡。环

式过

电方

网供

双环

以及

环网

向单

射网

由双

逐步

结构

。

设备

开关

重要

电的

端供

和终

供电

环网

隔式环

拼装间

或做成

柜体内

板金属

装在钢

关设备

高压开

是一组

环网柜

结构

，具有

断器

和熔