《工学企业供电讲》PPT课件.ppt

1、第四章 供配电一次系统,主要内容：,1. 供配电系统概述,2. 供配电系统常用电气设备,4. 企业变配电所的主接线,5. 企业变配电所的位置、布置及结构 (了解),3. 供配电系统常用电气设备的选择,6. 企业变配电所的运行维护和检修试验（自学）,4.1 供配电系统概述,一、概述,一次系统（一次回路） ：,二次系统（二次回路） ：,担负电能的输送和分配任务的系统。,对一次系统进行监视、控制、测量和保护的系统。,一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。,二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。,4.1 供配电系统概述,一次设备按其功能可分为以下几类：,变换设备：如电力变压器(T或TM)、电流互感

2、器（TA）、电压互感器(TV)等。 开关设备：如断路器(QF)、隔离开关(QS、QK)、负荷开关(QL)等。 保护设备：如熔断器（FU）、避雷器、电抗器等。 无功补偿设备：如电力电容器、静止补偿器等。 成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。,二次设备按其功能可分为以下几类：,测量设备：如计量、测量仪表。 保护设备：如各种继电器。 信号设备：如报警、灯光信号等。 控制设备：如自动装置、远动装置等。,二、企业变配电所的任务,三、企业变配电所的类型,变电所：从电力系统受电，经过变电，然后配电。 配电所：从电力系统受电，然后直接配电。,企业变电所分为总降压变电所和车间变电所，一般中小型企业不设总降

3、压变电所。 车间变电所的类型：（按主变压器的安装位置分） (1) 车间附设变电所 ：如图4-1中的15。 图中1和2是内附式,3和4是外附式。 (2) 车间内变电所 ：变电所四面都在车间内部,如图2-1中的7。车间内变电所适于负荷很大而且固定的大型车间。,(3) 露天式变电所 (4) 独立变电所 ；变电所建在距车间1225m外的独立的建筑物内,如图4-1中的6。独立变电所的建筑费高，一般用于需远离有腐蚀或易燃易爆危险的场所。 (5) 杆上变电台 (6) 地下变电所 (7) 楼上变电所 (8) 成套变电所(9) 移动式变电所,图4-1 车间变电所类型,第四章 供配电一次系统,主要内容：,1. 供

4、配电系统概述,2. 供配电系统常用电气设备,4. 企业变配电所的主接线,5. 企业变配电所的位置、布置及结构 (了解),3. 供配电系统常用电气设备的选择,6. 企业变配电所的运行维护和检修试验（自学）,4.2 供配电系统常用电气设备,一、开关电器的灭弧原理,1电弧的产生：是触头间中性质点被游离的结果。,高电场发射 热电发射 碰撞游离 热游离,产生电弧的游离方式有：,2电弧的熄灭,电弧熄灭的条件：使触头间电弧中的去游离率大于游离率，即使离子消失的速度大于离子产生的速度。,复合：指正、负带电质点重新结合为中性质点。 扩散：指电弧中的带电质点向周围介质扩散开去。,3交流电弧的基本特性,伏安特性：如

5、图4-2所示。,UA 燃弧电压 UB 熄弧电压,图4-2 交流电弧的伏安特性,图中：,去游离的主要方式有：,对熄弧能力较强的断路器：电流过零后，如果暂态恢复电压高于弧隙介质强度，将发生弧隙击穿，电弧将会重燃；称为电击穿，如果暂态恢复电压低于弧隙介质强度，电弧就不会重燃，电路开断成功。 对熄弧能力较弱的断路器：在电流过零瞬间，如果输入能量大于散失能量，电弧就会重燃，称为热击穿；如果散失能量大于输入能量，弧隙温度将继续下降，电弧将会熄灭。,近阴极效应：交流电弧过零的瞬间，阴极附近在极短的时间内立即出现大约150V250V的介质强度。当触头两端外加交流电压小于150V时，电弧将会熄灭。,4开关电器中

6、常用的灭弧方法,图4-3 吹弧方式 a）横吹 b）纵吹 1电弧 2触头,速拉灭弧法； 冷却灭弧法； 吹弧灭弧法（图4-3）； 长弧切短灭弧法（图4-4）； 粗弧分细灭弧法；,狭缝灭弧法（图4-5）； 采用新型介质（SF6、真空）灭弧。,图4-4 长弧切短灭弧原理,图4-5 狭缝灭弧原理,5. 对电气触头的基本要求 满足正常负荷的发热要求； 具有足够的机械强度； 具有足够的动稳定性和热稳定性； 具有足够的断流能力。,二、电力变压器,电力变压器是变电所的核心设备，它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能，以满足输电、供电、配电和用电的需要。,1.常用电力变压器的种类 按相数分：有三相和单相

7、变压器。, 按材料分：有铜绕组变压器和铝绕组变压器。, 按绝缘介质分：有油浸式变压器和干式变压器。,2.常用变压器的容量系列,国内的变压器容量系列有R8和R10系列，如R10系列变压器容量等级按 为倍数确定，可有100KVA, 125KVA, ., 1250KVA,1600KVA等。,图4-6 电力变压器示意图,三、 高压开关设备,1、高压断路器(high-voltage circuit-break, QF),（1） 高压断路器的用途（功能）,（2） 对高压断路器的基本要求,绝缘应安全可靠； 有足够的动稳定性和热稳定性； 有足够的开断能力； 动作速度快，熄弧时间短。,结构特点：具有相当完善的灭

8、弧结构。,不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流; 能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。,（3） 高压断路器的类型,油断路器：分为多油断路器和少油断路器两大类。,图4-7 SN10-10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,图4-7和图4-8分别为 SN10-10型少油断路器的外形结构图及其一相油箱内部结构 。,1铝帽 2油气分离室 3上接线端子 4油标 5静触头 6灭弧室 7动触头(导电杆) 8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 1

9、7逆止阀 18绝缘油,图4-8 SN10-10型高压少油断路器的一相油箱内部结构,六氟化硫（SF6）断路器：,双压式：有两个气压系统，低压气体系统主要用作断路器的内部绝缘；高压气体系统用于灭弧。其优点是开断容量大，动作迅速，但结构复杂。 单压式：只有一个低压气压系统，作为断路器的内部绝缘，电弧靠断路器开断时与触头同时运动的压气活塞压出SF6的气流来熄灭。其优点是结构简单，易于制造，可靠性高，便于维护，应用比较广泛。,分为双压式和单压式两类。,图4-9 LW36-126型SF6断路器,图4-10 SF6断路器的灭弧室结构 1静触头 2绝缘喷嘴 3动触头 4绝缘筒 5压气活塞 6电弧,优点：断流能

10、力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、检修周期长、没有燃烧爆炸危险等。,缺点：要求加工精度高，密封性能好，价格较昂贵。,真空断路器：,图4-14为真空断路器灭弧室的结构。,图4-11 真空断路器的灭弧室结构 1静触头 2动触头 3屏蔽罩 4波纹管 5导电杆 6外壳,目前，国际上真空断路器的设计、制造单位主要是德国西门子公司和ABB公司两大派别。西门子公司的代表产品有3AF、3AG及3AH等；ABB公司的代表产品有VD4。,引进技术并国产化的产品，如ZN12-12、 ZN18-12、 ZN21-12、 ZN67-12分别是引进西门子3AF、日本东芝公司VK、比利时EIB公司产品和日本三菱电机VPR型真

11、空断路器等。 在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如ZN63-12和ZN65-12分别效仿ABB的VD4和西门子的3AH。 自行设计的产品，如ZN15-12、ZN28-12、ZN30-12等。,国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类：,图4-12和图4-13分别为ZN28A-12型户内式和ZW32-12型户外式真空断路器的外形结构。,优点：体积小、重量轻、动作快、寿命长、操作噪声小、安全可靠、便于维护。,缺点：价格较贵。,图4-12 ZN28A-12型真空断路器,图4-13 ZW32-12型户外高压真空断路,（4） 断路器的操作机构,说明：断路器合闸时，操作机构必须克服断路器开断弹簧的阻

12、力和可动部分的重量及摩擦阻力等，所以合闸操作需做的功很大；断路器跳闸时，只要将维持机构的脱扣器释放打开，在跳闸弹簧的作用下可迅速跳闸，所以跳闸操作所需做的功很小。,手动式（CS型） 直流电磁式（CD型） 弹簧储能式（CT型）,操作机构是指用以进行断路器合闸、保持合闸位置和跳闸的，每种操作机构均包括合闸机构、跳闸机构和维持机构三部分。,能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作电源为交流。,能手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，零件数量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操作电源，且合闸功率大。,能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，但

13、可用交流操作电源，还可实现一次重合闸。,（5） 高压断路器的基本参数,额定电压UN：指断路器长期正常工作所能承受的电压。,额定电流IN：指断路器允许长期通过的最大工作电流。,额定开断电流IN.oc：指断路器在额定电压下能够正常开断的最大短路电流，它表征断路器的开断能力。,额定开断容量SN.oc：指断路器额定电压和额定开断电流的乘积，即,说明：如果断路器的实际运行电压U低于额定电压 UN而额定开断电流不变，此时的开断容量应修正为：,热稳定电流 Its：表征断路器承受短路电流热效应的能力。,分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到三相电弧完全熄灭为止的一段时间，它包括断路器的固有分闸时间和燃弧时间两

14、部分。,合闸时间：指断路器从接到合闸命令起，到三相触头刚接触为止的一段时间。,固有分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到主触头刚分离的一段时间； 燃弧时间：指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段时间。,2、高压隔离开关（俗称刀闸）(文字符号QF),（1） 隔离开关的用途,结构特点：没有灭弧装置。,隔离电压：隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。 倒闸操作：合闸时，先合上隔离开关，后合上断路器； 分闸时，先断开断路器，后断开隔离开关。 分、合小电流：可以接通或断开电流较小的回路。,（2） 高压隔离开关的类型,按安装地点分：户内式和户外式； 按绝

15、缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式； 按刀闸运行方式分：水平旋转式.垂直旋转式.摆动式和插入式 按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀闸,户内式隔离开关,(3) 隔离开关的外形与结构,图4-14为GN8-10型户内隔离开关的外形结构。,图4-14 GN8-10型隔离开关 1上接线端子 2静触头 3闸刀 4套管绝缘子 5下接线端子 6框架 7转轴 8拐臂 9升降绝缘子 10支持绝缘子,户外式隔离开关,图4-15为GW4-110型双柱式户外隔离开关的外形结构。,图4-15 GW4-110型双柱式隔离开关 1接线座 2主触头 3接地刀闸触头 4支柱绝缘子 5主闸刀传动轴 6接地刀闸传

16、动轴 7轴承座 8接地刀闸 9交叉连杆,图4-16为GW5-110D型V形户外隔离开关的外形结构。,图4-16 GW5-110D型V形双柱式隔离开关 1主闸刀底座 2接地静触头 3出线座 4导电带 5绝缘子 6轴承座 7伞齿轮 8接地刀闸,3、高压负荷开关（QL）,结构特点：有简单的灭弧装置。,功能：可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路电流；多与高压熔断器配合使用。与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。,负荷开关的分类：,按安装地点分：户内式和户外式； 按结构不同分：油负荷开关、真空负荷开关、SF6负荷开关、产气式负荷开关、压气式负荷开关； 按操作方式

17、分：手动操作和电动操作。,图4-17为FN3-10型户内压气式负荷开关的外形结构。,图4-17 FN3-10型高压负荷开关,1主轴 2上绝缘子 3连杆 4下绝缘子 5框架 6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,图4-18和图4-19分别为ZFN-10型户内高压真空负荷开关和ZFN-10R型高压真空负荷开关-熔断器组合电器的外形结构。,图4-18 ZFN-10型高压真空负荷开关,图4-19 ZFN-10R型高压真空负荷开关,4、高压熔断器 (FU),功能：当被保护线路流过短路电流或过负荷电流时，熔

18、体会因自身产生的热量而自行熔断，达到切断电路、保护电网和设备的目的。,（1）户内式熔断器,常用型号有RN1和RN2两种，外形结构如图4-20所示。其熔管的内部结构如图4-21,图4-20 RN1 、RN2型高压熔断器 1瓷熔管 2金属管帽 3弹性触座 4熔断器指示 5接线端子 6瓷绝缘子 7底座,图4-21 RN1、RN2型熔断器熔管内部结构图 1金属管帽 2瓷管 3工作熔体 4指示熔体 5锡球 6石英砂填料 7熔断器指示器,用于保护电力线路和电力变压器，熔体为一根或几根并联，额定电流较大。,用于保护电压互感器，熔体为单根，额定电流较小（0.5A）。,特点：灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路

19、电流未达到冲击值以前完全熄灭电弧，属于“限流”式熔断器。,(2) 户外式熔断器,户外跌落式熔断器常用型号有RW4和RW10两种，图4-22为RW4型的外形结构。,特点：灭弧能力不强，灭弧速度不高，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于“非限流”式熔断器。,图4-22 RW4型高压跌落式熔断器 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 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,5、低压刀开关 (QK),按极数分：有单极、双极和三极三种; 按用途分：有单投和双投两种；,按操作方式分：直接手柄操作和连杆操作两种； 按灭弧结构分，有不带灭

20、弧罩和带灭弧罩两种。,（1）低压刀开关的分类,说明：不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔离开关使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。,图4-23为HD13型刀开关的外形结构。,图4-23 HD13型刀开关 1上接线端子 2钢栅片灭弧罩 3闸刀 4底座 5下接线端子 6主轴 7静触头 8连杆 9操作手柄,(2) 低压熔断式刀开关（低压刀熔开关）（QKF）,HR系列刀熔开关是将HD型刀开关的闸刀换以具有刀形触头的RT型熔断器的熔管，具有刀开关和熔断器双重功能。,(3) 低压负荷开关,由低压刀开关与低压熔断器串联组合而成，具有带灭弧罩的刀开关和熔断器的双重功能，既可以带负荷操作，又

21、能进行短路保护。,常用的低压负荷开关有HH和HK两种系列:,HH系列：为封闭式负荷开关，将刀开关与熔断器串联，安装在铁壳内构成，俗称铁壳开关； HK系列：为开启式负荷开关，外装瓷质胶盖，俗称胶壳开关。,6、低压断路器（低压自动开关或空气开关）(QF),功能：既能带负荷通断电路，又能在线路发生短路、过负荷、低电压（或失压）等故障时自动跳闸。,（1）低压断路器的工作原理,低压断路器的动作原理可用图4-24表示。,图4-24 低压断路器的动作原理图 1主触头 2跳钩 3锁扣 4分励脱扣器 5失压脱扣器 6过流脱扣器 7热脱扣器 8加热电阻 9、10脱扣按钮,（2）低压断路器的分类,按电源种类分：有交

22、流和直流两种； 按结构型式分：有装置式和万能式两大类； 按其灭弧介质分：有空气断路器和真空断路器等； 按操作方式分：有手动操作、电磁铁操作和电动机储能操作； 按保护性能分：有非选择型断路器、选择型断路器和智能型断路器； 按用途分：有配电用断路器、电动机保护用断路器、照明用断路器和漏电保护断路器。,又称塑料外壳式自动开关，其全部机构和导电部分均装设在一个塑料外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，供手动操作之用，如图4-25所示。,DZ系列装置式低压断路器的特点：,其它系列装置式低压断路器的外形结构见产品说明书。,采用钢灭弧栅，脱扣器的脱扣速度快，整个断路时间不超过一个周期（0.02s），且断流能力也

23、较大。,NM1系列,装置式低压断路器,图4-25 装置式低压断路器,又称框架式自动开关。它无外壳，其全部机构和导电部分敞开地装设在塑料的或金属的框架上。由于它的保护方案和操作方式较多，装设地点也很灵活，故称“万能式”或“框架式”。,合闸操作方式较多，可手柄操作、杠杆操作、电磁铁操作和电动机操作； 采用钢灭弧栅，灭弧断流能力较强，但由于操作机构的影响，动作稍慢，断路时间在一个周期（0.02s）以上。,DW系列万能式低压断路器的特点：,图4-26为DW15系列低压断路器的外形结构图。,其它系列装置式低压断路器的外形结构见产品说明书。,万能式低压断路器,图4-26 DW15型低压断路器 1操作手柄

24、2自由脱扣机构 3失压脱扣器 4过流脱扣器电流调节螺母 5过流脱扣器 6辅助触点（联锁触点） 7钢栅片灭弧罩,（3）低压断路器的主要技术参数,低压断路器的额定电流IN1； 过流脱扣器的额定电流 IN2 ； 热脱扣器的额定电流 IN3 。,额定电流：,三者关系是： IN1IN2 IN3 I30,分断能力：指断路器在指定的使用和工作条件下，能在规定的电压下接通和分断的最大电流值，又称为极限分断电流或极限分断能力，通常用kA表示。,（4）低压断路器的保护特性,过电流保护特性：I=f（t），如图4-27所示。,欠电压保护特性：当低压断路器主电路电压高于 0.75UN时，应能可靠工作而不动作；当该电压小

25、于 0.UN时，应能可靠动作跳闸。欠电压脱扣器分为延时式和瞬时式两种。,两段式：瞬时和长延时； 三段式：瞬时、短延时和长延时。,图4-27 低压断路器的保护特性 a）两段式保护特性 b）三段式保护特性,7、低压熔断器 (FU),低压熔断器有瓷插式（RC型）、螺旋式（RL型）、无填料密闭管式（RM型）、有填料密闭管式（RT型）等。,(1) RM10型密闭管式熔断器,图4-28为RM10型熔断器结构图。熔体采用变截面的锌熔片以改善熔断器保护性能,特点：结构简单、更换熔体方便、运行安全可靠，但灭弧能力较差，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于“非限流”式熔断器。,图4-28 RM10型低压熔断

26、器 1铜帽 2管夹 3纤维熔管 4触刀 5变截面锌熔片,(2) RT0型有填料管式熔断器,它的栅状铜熔体具有引燃栅，熔体具有变截面小孔和“锡桥”，熔管内有石英砂填料，因此灭弧能力很强，有“限流”作用。,特点：保护性能好，断流能力大，但熔体为不可拆式，熔断后整个熔断器报废，不够经济。,图4-29为RT0型熔断器的结构图。,(3) RZ1型自复式熔断器,RZ1型自复式熔断器的结构如图4-30所示。它采用金属钠作熔体。,特点：既能切断短路电流，又能自动恢复供电，缩短了停电时间。,图4-30 RZ1型自复式熔断器 1接线端子 2云母玻璃 3氧化瓷管4不锈钢外壳 5钠熔体 6氩气 7接线端子,图4-29

27、 RT0型低压熔断器 a）熔体 b）熔管 c）熔断器 d）操作手柄 1栅状铜熔体 2触刀 3瓷熔管 4熔断器指示 5端面盖板 6弹性触座 7瓷底座 8接线端子 9扣眼 10绝缘拉手手柄,8、互感器,（1）概述,互感器在供配电系统中的作用是：,使测量仪表、继电器等二次设备与主电路隔离； 使测量仪表、继电器等标准化，有利于大批量生产； 使测量仪表、继电器等二次设备的使用范围扩大。,（2）电流互感器(Current transformer, CT, 文字符号TA),电流互感器的特点,一次绕组：匝数很少，导线很粗，串联在一次回路中； 二次绕组：匝数很多，导线很细，与测量仪表、继电器等的电流线圈串联。,

28、电流互感器的误差：电流数值误差、电流相位误差,误差与下列因素有关：,电流互感器的类型,按一次电压分：有高压和低压两大类； 按一次线圈匝数分：有单匝式和多匝式； 按安装地点分：有户内式和户外式； 按用途分：有测量用和保护用两大类； 按准确度等级分：有0.2、0.5、1、3、5P、10P等级； 按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）； 按安装型式分：有穿墙式、母线式、套管式、支持式等。,与励磁安匝大小有关：励磁安匝加大时，误差加大。 一次电流大小有关：当一次电流在额定值附近时，误差最小 与二次负荷阻抗大小有关：二次负荷阻抗加大时，误差加大 与二次负荷的功率因数有关：功率因数减小时，电流误

29、差将加大，而相位误差相对减小,图4-31 LQJ-10型电流互感器 1一次接线端子 2一次绕组 3二次接线端子 4铁心 5二次绕组 6警告牌,LQJ-10型电流互感器：其外形结构如图4-31所示，有两个铁心和两个二次线圈，0.5级用于测量，3级用于继电保护。,LMZJ1-0.5型电流互感器：其外形结构如图4-32所示，属于单匝式电流互感器，互感器铁心为环形（5800A）或矩形卷铁心（10003000A）。,图4-32 LMZJ1-0.5型电流互感器 1铭牌 2一次母线穿孔 3铁心 4安装板 5二次接线端子,图4-34 LCW1-35型 电流互感器,图4-33 LLB-110型 SF6电流互感器

30、,LLB-110型电流互感器：其外形结构如图4-33所示，为倒挂式结构，互感器的底座、瓷套与顶部躯壳内部充以SF6气体作为绝缘介质。 LAB1-35（原LCW1-35）型电流互感器：其外形结构如图4-34所示。,电流互感器的接线方式,两相两继电器接线： 用于中性点不接地的三相三线制系统中。 两相一继电器接线：用于中性点不接地的三相三线制系统中。 三相三继电器接线：用于三相四线制或三相三线制系统中。,图4-35 电流互感器的接线方式 a）一相式接线 b）两相两继电器接线 c）两相一继电器接线 d）三相三继电器接线,一相式接线：用于负荷平衡的三相电路中,电流互感器的使用注意事项,电流互感器在工作时

31、二次侧绝对不允许开路； 电流互感器的二次侧必须有一端接地。,(6) 电流互感器的10%误差曲线,用于继电保护回路的电流互感器，应按10%误差曲线进行校验。,图4-36 电流互感器的10%误差曲线,电流互感器的10%误差曲线，是指电流互感器的误差为10%时，一次电流倍数 与二次负荷阻抗最大允许值的关系曲线，如图4-36所示。通常按电流互感器接入位置的最大三相短路电流确定,（3）电压互感器(Voltage Transformer VT, 文字符号TV),电压互感器的特点,一次绕组：匝数很多，并联在供电系统的一次电路中；,二次绕组：匝数很少，与电压表、继电器的电压线圈等并联,电压互感器的误差：电压数

32、值误差、电压相位误差,误差与下列因素有关：,互感器的励磁电流有关：励磁电流增大时，误差也增大。 与互感器绕组的阻抗及漏抗有关：阻抗和漏抗加大时，误差也加大。 与互感器二次负荷阻抗大小有关：二次负荷阻抗加大时，误差加大。 与二次负荷的功率因数有关：功率因数减小时，角误差将明显增大。,电压互感器的类型,按相数分：有单相和三相两大类； 按用途分：有测量用和保护用两大类； 按准确度等级分，有0.2、0.5、1、3、3P、6P等级； 按安装地点分：有户内式和户外式； 按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）。,图4-37和图4-38分别为JDJ-10和JDJ2-35型电压互感器的外形结构。,JD

33、J型单相双绕组油浸式电压互感器：,图4-37 JDJ-10型电压互感器,图4-38 JDJ2-35型电压互感器,JDZJ-10型单相三绕组环氧树脂浇注绝缘绝缘电压互感器：其外形结构如图4-39所示，采用Y0/Y0/（开口三角形）接线，额定电压为,图4-39 JDZJ-10型电压互感器 1一次接线端子 2高压绝缘套管 3一、二次绕组 4铁心 5二次接线端子,JSJW型三相三线圈五芯柱油浸式电压互感器：用于小电流接地系统中的电压、电能测量和绝缘监视。,JSJW型,电压互感器的接线方式（见图4-40）,图4-40 电压互感器接线方式 a）单相式接线 b）V/V形接线 c）Y0/Y0形接线 d）Y0/

34、Y0/ （开口三角）形接线,电压互感器的使用注意事项,电压互感器在工作时二次侧绝对不允许短路； 电压互感器的二次侧必须有一端接地(与电流互感器类似)。,单相式接线（见图4-40a)）：可测量一个线电压。 V/V形接线（见图4-40b) ）：可测量三个线电压。 Y0/Y0形接线（见图4-40c) ）：可测量电网的线电压，并可供电给接相电压的绝缘监视电压表。 Y0/Y0/ （开口三角）形接线（见图4-40d) ）：接成Y0的二次绕组，接绝缘监视电压表；接成开口三角形的辅助二次绕组，构成零序电压过滤器（反应单相接地的）。,9、 组合电器及成套电器,（1）无功补偿设备,按照规定:用户在当地供电局规定的

35、电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定: 高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户,功率因数为0.90以上;其它功率因数为0.85以上凡功率因数未达到上述规定的应增添无功补偿设备。,静态无功补偿设备,无功功率人工补偿的设备主要有同步补偿机(又叫同期调相机) 和并联电容器。同步补偿机和并联电容器一般只适应于补偿变动不快的无功功率，即对无功功率进行静态补偿。,同步补偿机是一种专门用来改变功率因数的空载运行的同步电动机，通过调节其励磁电流可以起到补偿电网无功功率的作用。通常用在大电网中枢调压或地区降压变电所中。,并联电容器又称移相电容器，是一种专用来改善功率因数的电力电容器。 优

36、点：并联电容器与同步补偿机相比，因无旋转部分，具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩建方便等优点，所以并联电容器在一般企业供电系统中应用最为普遍。 缺点：损坏后不便修复以及从电网切除后有危险的残余电压存在等缺点(残余电压可通过放电消除)。,动态无功补偿设备,动态无功补偿装置特点：反应快，可自动跟随补偿，维修方便，效果好等。 动态无功补偿装置应用：主要用于电弧炉、大型轧钢机等冲击性快速变动的无功功率及超高压输电系统的无功功率进行动态补偿。同于它投资大，一般中小型机械工厂较少应用，仍以采用并联电容器为主。 动态无功补偿装置类型：可控饱和电抗式；自饱和电抗式；晶闸管控制电抗式；晶闸管

37、开关电容器式等 为了更好的补偿无功功率，应尽可能地进行就地补偿，以实现无功功率的就地平衡原则，减少线路的功率损耗和电压损耗，提高无功补偿的经济效果。,（2） 环网供电单元,环网供电单元由间隔组成，一般至少有三个间隔，即两个环缆进出间隔和一个变压器回路间隔。,图4-41 环网供电单元 QLA,QLB-进出线负荷开关 QLC-变压器回路负荷开关 F熔断器:中、低变压器发生内部故障时起保护作用,图4-42 环网供电单元组成的环网,（3） 预装式变电站,预装式变电站俗称箱式变电站，它是一种把高压开关柜、配电变压器和低压配电装置按一定线路方案排布成一体的预制型户内、户外紧凑式配电设备。特别适应于城网建设

38、与改造。,图4-43 预装式变电站总体布置,a. 目字形布置 b.品字形布置,（4） 成套电器,成套配电装置按电压及用途分，有高压开关柜、低压开关柜及动力、照明配电箱等。,高压开关柜有固定式和手车式两类。 左图为装有SN10-10型少油断路器的GG-1A(F)-07S 型高压开关柜的外形结构图。该型开关柜是在原GG-1A型基础上采取措施达到“五防”要求的防误型产品。,“五防”：即防误分、合高压断路器；防带负荷拉、合隔离开关；防带电挂接地线；防带接地线合隔离开关；防人员误入带电间隔。,图4-44,低压配电屏(柜)有固定式和抽屉式两大类型。,动力和照明配电箱,我国目前推广应用的固定式低压配电屏，右

39、图为PGL型低压配电屏的外形结构图。采用的低压断路器为DW型 另外一种GGL型低压配电屏，设计也较先进，技术性能指标符合IEC标准。,在各个车间建筑内，通常还要装设动力和照明配电箱，以向各个用电设备配电。 按安装方式分，有靠墙式、挂墙式和嵌入式等。,图4-45,第四章 供配电一次系统,主要内容：,1. 供配电系统概述,2. 供配电系统常用电气设备,4. 企业变配电所的主接线,5. 企业变配电所的位置、布置及结构 (了解),3. 供配电系统常用电气设备的选择,6. 企业变配电所的运行维护和检修试验（自学）,4.3 常用电气设备的选择,原则：按正常工作条件选择额定电流、额定电压及型号；按短路情况校

40、验开关的开断能力、短路热稳定度和动稳定度。,1、 按正常工作条件选择电气设备,电气设备的额定电压 Uw.max电气设备所接电网的最高运行电压。 电气设备的额定电流 IW.max电气设备所在回路的最大持续工作电流 电气设备的型号 应考虑设备的安装地点、环境及工作条件，合理选择设备类型，如户内户外、海拔高度及防尘、防腐、防爆等。,或,一、 电气设备的一般选择,短路热稳定度校验 短路动稳定度校验 开关设备断流能力校验 对要求能开断短路电流的开关设备，如断路器、熔断器，其断流容量不小于安装处的最大电流容量。 -三相最大短路电流与最大短路容量； -开关设备的开断电流与开断容量。,或,或,2、按短路情况进

41、行校验,3、常用电气设备的选择校验项目,表4-1 高低压一次设备选择校验项目,二、 高压开关设备的选择,1、 高压断路器的选择,断路器的种类和类型,应根据设备安装的环境条件等来选择高压断路器的种类和类型。常用的高压断路器有少油断路器、真空断路器、SF6断路器。少油断路器已逐渐被代替。,开断电流选择,断路器的额定开断电流应不小于短路电流周期分量的有效值，实际计算中一般根据次暂态电流来进行选择。即,闭合电流的选择,断路器的额定闭合电流,或,2、 高压隔离开关的选择,高压隔离开关的选择与高压断路器的选择类似，具体见例题。,例4-1 如图所示，选择变压器10.5KV侧高压断路器QF和高压隔离开关QS。

42、已知图中K点短路时 ，继电保护动作时间为1s，拟采用快速开断的高压断路器，其固有分闸时间为0.1s，采用弹簧操作机构。,短路电流的冲击值： 短路容量： 短路电流假想时间：,解：,根据上述计算及具体情况，初选ZN2-10型630A的真空断路器和GN6-10型600A的隔离开关。见表4-2，经校验完全符合要求，断路器配CT8型弹簧操作机构，隔离开关配CS6-1T型手动操作机构。,表4-2 断路器隔离开关选择结果,3、 高压熔断器的选择,高压熔断器选择时应考虑负荷的大小、重要程度、短路电流大小、使用环境及安装条件等。, 额定电压选择,额定电压必须大于或等于电网的额定电压。对充填石英沙且具有限流作用的

43、熔断器，只能等于电网额定电压，否则熔断器熔断时会产生过电压(在电流达最大值前截断)。, 熔体额定电流选择,熔断器额定电流应大于或等于熔体额定电流。即, 正常工作时，熔体额定电流应大于或等于通过熔体的最大工作电流。即 电动机启动时，要求满足： K计算系数，tst8s或电动机为频繁启动、反接制动时， K=0. 50.6。,熔体额定电流的选择应满足以下几个条件：,电动机启动时通过熔体的尖峰电流。 对单台电动机的分支线路， 对于多台电动机运行的干线尖峰电流，如果是同时启动，其尖峰电流为所有启动电动机的启动电流之和，若为分散启动，则为 电动机启动电流与工作电流差最大那台的启动电流。 除上述那台外其余各台

44、计算电流之和, 熔断器保护变压器时，熔体额定电流的选择,对610KV变压器，凡容量在1000KVA及以下者，均可采用熔断器作为变压器的短路和过载保护，熔体额定电流满足：,熔断器之间保护选择性配合：上级的比下级的大两级以上,熔体额定电流与导线或电缆之间的配合,KOL导线或电缆的允许短时过负荷系数，可查有关手册。一般情况下，若熔断器仅作短路保护且为明敷设， 取KOL=1.5；若导线为穿管敷设或为电缆时，取KOL=2.5；若熔断器既作短路保护又作过负荷保护时，取KOL=0.81。, 熔断器极限熔断电流或容量的校验, 对有限流作用的熔断器，会在短路电流达到冲击值之前熔断，故 (1), 对无限流作用的熔

45、断器，会在短路电流达到冲击值之后熔断，故, 对有限流容量上、下限值的熔断器，其上限值按(1) 校验，下限值，在小电流接地系统中按下式校验,或,或,或,最小运行方式下熔断器所保护线路末端两相短路电流的有效值和短路容量。, 熔断器保护灵敏度校验,熔断器保护范围末端短路故障时流过熔断器的最小短路电流。,例4-2 有一台电动机， ，属于轻载启动，启动电流为167A，启动时间 。采用BLV型导线穿管敷设，导线截面10 ,导线允许载流量为45A。该电动机拟采用RTO型熔断器作短路保护，该线路的最大短路电流为15KA。试选择熔断器和熔体的额定电流并进行校验。,解：选择熔断器和熔体的额定电流,可选,因要求 ，

46、可选RTO型熔断器熔体额定电流为60A，熔断器额定电流为100A.,校验：查表可知RTO型熔断器的最大断流能力为50KA，而该线路的最大短路电流为15KA，故其断流能力满足要求。,导线与熔断器的配合校验,要求： ，选取 则 , 满足要求,三、低压开关设备的选择,1、 低压断路器的选择,低压电器的选择，必须满足其在一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资合理。, 低压断路器的种类,其常用于配电线路和电气设备的过载、欠压、失压和短路保护。分为: (1)配电用断路器；(2) 电动机保护用断路器；(3) 照明用断路器；(4) 漏电保护用断路器。, 低压断

47、路器过电流脱扣器的选择与整定,低压断路器过电流脱扣器额定电流的选择应满足,过流脱扣器额定电流。, 瞬时和短延时脱扣器动作电流的整定：躲过线路的尖峰电流,瞬时和短延时脱扣器动作电流整定值 可靠系数，动作时间在0.02s以上的框架断路器取1.32.0，动作时间在0.02s以下的塑壳断路器取1.72.0。,延时脱扣器的动作时间一般为0.2S,0.4S,0.6S, 选择时应按保护装置的选择性来选取，前一级保护动作时间比后一级要长一个时间级差。,长延时脱扣器动作电流整定,长延时脱扣器动作电流整定值 可靠系数，取1.1。长延时脱扣器的动作时间应躲过允许过负荷的持续时间，其动作特性通常是反时限的。,低压断路

48、器过流脱扣器动作电流的整定,过电流脱扣器与导线允许电流的配合,Ial导线或电缆的允许载流量； KOL导线或电缆的允许短时过负荷系数。对瞬时和短延时脱扣器，一般取4.5, 对长延时脱扣器，取1。, 低压断路器热脱扣器的选择与整定,热脱扣器额定电流的选择,热脱扣器动作电流的整定,Krel可靠系数，一般取1.1,低压断路器断流能力的校验,对于动作时间在0.02s以上的框架断路器，要求： 对于动作时间在0.02s以下的塑壳断路器，要求：,或,在最小运行方式下线路末端发生两相或单相短路时的短路电流； 两相短路时的灵敏度，一般取2； 单相短路时的灵敏度，对框架开关和装于防爆车间的开关取2，对塑壳开关取1.

49、5。, 低压断路器保护灵敏度和断流能力的校验,低压断路器保护灵敏度校验,例4-3 已知某供电线路的计算电流为420A, 导线的长期允许电流为450A(已修正)，线路首端的三相短路电流为11.2KA。供电线路中最大一台电动机的额定电流为100A，启动倍数为6，试选择用于电源端的低压断路器。,解: (1) 选择低压断路器型号及规格,选择MW-06型框架断路器作为供电线路的过载和短路保护，其额定电流：,选过流脱扣器的额定电流：,满足要求,(2) 脱扣器动作电流的整定：首先求线路的尖峰电流,瞬时过电流脱扣器整定电流应满足：,选瞬时脱扣电流整定倍数为3，有,(3) 校验断流能力,MW-06的极限断开电流

50、为25KA，而线路的三相短路电流为11.2KA, 故有 满足要求。,(4) 校验过电流脱扣器与被保护线路的配合,满足要求,2、 低压刀开关的选择,低压刀开关的选择和校验项目详见表4-1。选择时还应考虑： 级数和类型(单级、双级、三级，单投、双投，操作手柄或操作机构形式，有无灭弧罩，有无速断触头等). 开断能力。 3、低压熔断器的选择 与高压熔断器的选择类似，在此略。另在电气控制与PLC课程中专门有一节是讲低压熔断器选择的。,四、互感器的选择,1、 电流互感器的选择与校验, 额定电压和额定电流的选择,一次侧额定电流,二次侧额定电流 一般为5A，也有用1A, 装置类别和结构的确定,按安装方式可分为

51、穿墙式、支持式和装入式；按绝缘可分为干式、浇注式和油浸式。, 准确度级的选择,一般计量用电流互感器选用0.2级，也可选0.5级。保护用的可选为5级或5P、10P级，差动保护选用0.5级或D级。当互感器二次回路中装有几个不同类型仪表时，按对准确度要求最高的仪表选择其准确度。若同一电流互感器，既供测量又供保护用，选两个不同准确度二次绕组的电流互感器。,二次负荷或容量校验,或,ZN2,SN2电流互感器某准确度级的允许负荷和容量； Z2,S2电流互感器二次侧所接实际负荷和容量。,二次侧连接导线电阻； 电流互感器二次回路接触电阻； 二次侧所接仪表的总内阻和总容量。,Si，ri可查产品样本手册。,若最后计

52、算校验的结果不满足要求，则应适当放大选择连接导线截面，或重选二次侧负载较大的互感器，直到满足要求。,电流互感器动稳定度校验,动稳定倍数,iNF 允许短时极限通过电流峰值,连接导线计算长度：互感器二次采用单相接线时， ；为三相完全星型接线时， ；为不完全星型接线时，,电流互感器动稳定度校验条件,电流互感器热稳定度校验,热稳定倍数,It在规定时间(1s)内所允许通过的热稳定电流。,电流互感器热稳定校验条件,例4-4 根据例题4-1条件，选所用电流互感器，拟将电流互感器装在高压开关柜内，并供测量仪表和继电保护用。电流互感器二次侧负载见表4-3, 负载连接如下图，互感器二次端子至仪表连接端子的距离为5

53、m.,表4-3 电流互感器二次侧负载,解：根据UN=10KV, Imax439.9A，选择户内型电流互感器，型号为LZZJB6-10, 一次侧额定电流600A，0.5/10P, 其中0.5级供测量表计用，10P级供继电保护用。,由给出的图和表知，A相所接仪表最多，其总负载为：0.120.0580.020.020.218( )，初选4 铜线。,电流互感器采用类型不完全星型接法，则其二次连接导线的计算长度为：,则导线的电阻为：,A相总电阻为：,根据有关手册查得LZZJB6-10型电流互感器0.5级的二次额定负载为0.4欧，故满足准确度要求。,电流互感器的动稳定度和热稳定度校验,查有关手册得该电流互

54、感器的动稳定倍数 ，1s的热稳定倍数为 ，则短路的动、热稳定度校验如下：,故满足动稳定和热稳定校验。说明所选互感器符合要求。,2、电压互感器的选择与校验,额定电压的选择 互感器一次绕组额定电压不低于所接电网的额定电压，二次绕组额定电压一般为100V。 类型和结构 按安装条件和工作环境要求确定合适的类型合结构，如户内、户外、单相、三相等。 准确度级的选择 供测量仪表和功率方向继电器用的电压互感器，应选0.2级或0.5级；供一般监视仪表和电压继电器用的应选13级 二次容量的校验,SN2电压互感器二次侧允许负荷容量,3、互感器在主接线中的配置原则,电流互感器的配置原则, 凡装有断路器的回路均装电流互

55、感器，其数量应满足仪表、保护和自动装置的要求。 发电机和变压器的中性点侧，出口端和桥式接线的跨接桥上等均应装电流互感器。 对大接地电流系统，一般按三相配置；对小接地电流系统,依具体情况按两相或三相配置。, 电压互感器的配置原则,电压互感器数量和配置与主接线有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。 610KV电压等级的每组主母线三相均应装设电压互感器 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。,五、电力变压器的选择,1. 车间变电所变压器台数和容量的选择, 对于一般生产车间，装一台变压器，其额定容量用电设备总容量并留一定的裕量, 对有一、二级负荷的车间，要求两个电

56、源供电时，装两台变压器，每台变压器容量应能承担全部一、二级负荷；如果与相邻车间有联络线，也可只装一台变压器，故障时，由联络线向一、二级负荷供电。, 对于随季节变动大的负荷，宜装两台变压器，负荷低时，切除一台变压器，减少空载损耗。, 凡选用两台变压器的变电所，任一台变压器单独运行时，必须能满足变电所总计算负荷70的需要和一、二级负荷需要。,应说明的几点：,车间变电所变压器的单台容量，一般不宜大于1000KVA (或1250KVA)。原因: (1)低压开关电器断流能力及短路稳定度要求；(2)使变压器更接近负荷中心，减少低压配电线路的电能、电压和有色金属损耗。,装在二层以上的变压器，其容量630KV

57、A。,对居民小区变电所内的油浸式变压器单台容量630KVA时，应装设瓦斯保护，而这些变压器电源侧的断路器一般不在变压器附近，故很难实施瓦斯保护；(2)容量大，供电半径就大，易造成供配电线路末端的电压偏低，影响居民生活。,2、企业总降压变电所主变压器的选择, 对三级负荷供电的总降压变电所，或有少量一、二级负荷但可由相邻企业取得备用电源时，装一台主变压器。 额定容量整个企业计算负荷并加1525的裕量。, 一、二级负荷占全部负荷比例较大时，装两台变压器， 互为备用。一台故障或检修时，另一台要能承担全部一 、二级负荷。,解：根据一，二级负荷的情况，确定选两台变压器。,故，初步确定每台变压器的容量为：9

58、00KVA。,例4-5 某10KV/0.4KV变电所，总计算负荷为1200KVA，其中一、二级负荷680KVA，选择该变电所变压器的台数和容量。,第四章 供配电一次系统,主要内容：,1. 供配电系统概述,2. 供配电系统常用电气设备,4. 企业变配电所的主接线,5. 企业变配电所的位置、布置及结构 (了解),3. 供配电系统常用电气设备的选择,6. 企业变配电所的运行维护和检修试验（自学）,4.4 企业变配电所的主接线,一、 概述,定义：变电所的电气主接线指由电力变压器、各种开关电器、互感器、母线、电力电缆或导线、电力电容器、避雷器等电器设备以一定次序连接的接收和分配电能的电路。,要求: 安全

59、性。符合有关技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。 可靠性。满足负荷对供电可靠性的要求。 灵活性。能适应系统所需要的各种运行方式，操作维护简便， 而且能适应负荷的发展。 经济性。在满足以上要求的前提下，尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。,二、变电所的主接线,主接线分为: 有汇流母线(又分为单母线和双母线接线)的主接线； 无汇流母线(又分为单元、桥式和多角接线)的主接线。,1、有汇流母线的主接线,它是目前国内广泛采用的接线方式，分为单母线和双母线接线。, 单母线接线,典型单母线接线,单母线分段接线(可供电一级负荷),单母线分段接线运行方式：分列运行(正常QF3断)和并列运行(正常QF3通)。,图4-17, 双母线接线,当有特别重要负荷时采用。,优点： 轮流检修母线而不致引起供电中断。 检修任一母线隔离开关仅使本回路断开。 在工作母线发生故障时，通过