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4.4 变配电所 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.4.1 变配电所的形式和布置及位置选择 4.4.2 变压器的选择 4.4.3 高压开关电气设备 4.4.4 互感器 4.4.5 变配电所的主接线 返回目录 本节小结 4.4.1 变配电所的形式和布置及位置选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 变配电所的形式有独立式、附设式、杆上式或高台式、成套式 变电所。附设式又分为内附式和外附式。 1变配电所的形式 变配电设备中带有可燃性油的高压开关柜宜装在单独的高压配 电装置室内，当高压开关柜的数量在 5台以下时，可和低压配电屏装 设在同一房间内。而不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的 电力变压器及非可燃性油浸电容器可设在同一房间内。 2变配电所的布置 下一页 变配电所起着变换和分配电能的作用。 4.4.1 变配电所的形式和布置及位置选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 有人值班的变配电所应设单独的值班室。当有低压配电装置 室时，值班室可与低压配电室合并，值班人在经常工作的一面或 一端。 独立变电所宜单层布置，当采用双层布置时，变压器应设在 底层，设在二层的配电装置应有吊运设备的吊装孔或吊装平台。 吊装平台门或吊装孔的尺寸，应能满足最大设备的需要，吊钩与 吊装孔的垂直距离应满足吊装最高设备的需要。楼上楼下均为配 电装置室时，位于楼上的配电装置室至少应设一个出口通向室外 的平台或通道。 控制室长度大于 8m的配电装置室应设两个门，配电室大于 7m 设两个门，并应尽量布置在配电装置室的两端。 下一页 4.4.1 变配电所的形式和布置及位置选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 可燃油油浸电力变压器室的耐火等级应为一级，非燃（或 难燃）介质的电力变压器室，高压配电室和高压电容器室的耐火等 级不应低于二级。低压配电装置和低压电容器室的耐火等级不应低 于三级。 有下列情况之一时，变压器室的门应为防火门： （ 1）变压器室位于高层主体建筑物内。 （ 2）变压器室附近堆有易燃物品或通向汽车库。 （ 3）变压器室位于建筑物二层或更高层。 （ 4）变压器位于地下室或下面有地下室。 （ 5）变压器室通向配电装置室的门。 （ 6）变压器室之间的门。 下一页 4.4.1 变配电所的形式和布置及位置选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 配电装置室及变压器室门的宽度宜按最大不可拆卸 部件宽加 0. 3 m，高度宜按不可拆卸部件最大高度加 0. 3 m。 变压器室、配电装置室、电容器室的门应向外开， 并装有弹簧锁。装有电气设备的相邻房间之间有门时， 此门应能双向开启或向低压方向开启。 变压器的通风窗，应采用非燃烧材料。 高压配电室和电容器室，宜设不能开启的自然采光 窗。窗户下沿距室外地面高度不宜小于 1. 8 m。临街 的一面不宜开窗。 下一页 4.4.1 变配电所的形式和布置及位置选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 变配电所各房间经常开启的门窗，不应直通相邻的 酸、碱、蒸气、粉尘和噪声严重的建筑。 变配电室、电容器室等应有防止雨、雪和小动物从 百页窗、门、电缆沟进入屋内的措施。 不间断电源装置室、整流器柜、逆变器柜、静态开 关柜宜布置在下面有电缆沟或电缆夹层的楼板上。底部 周围也应采取防止鼠、蛇类小动物进入柜内的措施。 下一页 4.4.1 变配电所的形式和布置及位置选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 柴油发电机房宜设有发电机间、控制及配电室、燃油准备及 处理间、备品备件贮藏间等，可根据具体情况进行取舍、合并或 增添。发电机间应有两个出入口，其中一个出口大小应满足搬运 机组的需要，否则应预备吊装孔。门应采取防火、隔音措施，并 应向外开启，发电机间与控制及配电室之间的门和观察窗应采取 防火、隔音措施，门开向发电机间。 机房应有良好的采光和通风。在炎热地区，有条件宜设天窗， 有热带风暴地区天窗应加挡风防雨板或设专用双层百页窗。在北 方及风沙较大的地区，应设有防风沙浸入的措施。贮油间与机房 接连布置时，应在隔壁上设防火门。 下一页 4.4.1 变配电所的形式和布置及位置选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 发电机间、贮油间宜做水泥压光地面，并应有防止油、水渗入 地面的措施，控制室宜做水磨石地面。柴油机基础应采取防油浸的设 施，可设置排油污的沟槽。机房内的管沟和电缆沟内应有 0.3%的坡度 和排水、排油措施，沟边缘应做挡油处理。机组基础应采取减振措施， 当机组设置在主体建筑内或下层时，应防止与房屋产生共振现象。 蓄电池室门应向外开启。向阳窗户应装磨砂玻璃或在玻璃上涂 漆。为避免风沙侵入或因保温需要，可采用双层玻璃窗。 酸性蓄电池室的顶棚宜作成平顶。顶棚、墙壁、门窗、通风管 道、台架及金属结构等均应涂耐酸油漆。但具有密封性能的酸性蓄电 池，允许适当降低耐酸要求。碱性蓄电池可不考虑上述防腐措施。酸 性蓄电池室的地面应采取耐酸材料并应有排水设施。 下一页 4.4.1 变配电所的形式和布置及位置选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3变配电所的总体布置要求 变配电所的总体布置要求有： （ 1）变电所内需建值班室方便值班人员对设备进 行维护，保证变电所的安全运行。 （ 2）变电所的建设应有发展余地，以便负荷增加 时能更换大一级容量变压器，增加高、低压开关柜等。 （ 3）在满足变电所功能要求情况下，设计的变电 所应尽量节约土地，节省投资。 下一页 4.4.1 变配电所的形式和布置及位置选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4变配电所所址的选择原则 变配电所所址的选择原则为： （ 1）要接近负荷中心，这样可降低电能损耗， 节约输电线用量。 （ 2）接近电源侧。 （ 3）考虑设备运输方便，特别是高低压开头柜 和变压器的运输。 （ 4）进出线方便。 （ 5）变电所不宜建在剧烈振动、多尘、潮湿、 有腐蚀气体等场所。 返回目录 4.4.2 变压器的选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 1.变压器台数的选择 选择变配电所主变压器台数时应考虑下列原则： （ 1）应满足用电负荷时对供电可靠性的要求。 1）对接有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器。以便当一台 变压器发生故障或检修时，另一台变压器能保证对一、二级负荷继续供电。 2）对只有二、三级负荷的变电所，如果低压侧有与其它变电所相连的联 络线作为备用电源，也可采用一台变压器。 3）对负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或 两台以上变压器，以降低单台变压器容量及提高供电可靠性。 （ 2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大的变电所，可采用两台变压器，以 便实行经济运行方式。 （ 3）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑近期负荷的发展。 下一页 4.4.2 变压器的选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 2变压器容量的选择： 选择变配电所主变压器容量时需遵守下列原则： （ 1）只装一台主变压器的变电所： 为避免或减少主变压器过负荷运行，主变压器的实际 额定容量 SNT 应满足全部用电设备总视在计算负荷 S30的需 要。即 SNT S 30 (4 22) 下一页 4.4.2 变压器的选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （ 2）装有两台主变压器的变电所： 当一台变压发生故障或检修时，另一台变压器至少能保证对所 有一、二级负荷继续供电。这种运行方式称为暗备用运行方式。所 以，每台主变压器容量 SNT 应同时满足以下两个条件： 1）任一台变压器单独运行时，可承担总视在计算负荷 S30的 60% 70%，即 SNT =（ 0.6 0.7） S30 (4 23) 2）任一台变压器单独运行时，应满足所有一、二级负荷 S30（ + ）的需要，即 SNT S 30（ + ） （ 4 24） 下一页 4.4.2 变压器的选择 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3变压器并列运行的条件 两台或多台变压器并列运行时，必须满足以下基本条件： （ 1）并列运行变压器的额定一次电压及二次电压必须对应相 等。否则，二次绕组回路内将出现环流，导致绕组过热或烧毁。 （ 2）并列运行变压器的阻抗电压（既短路电压）必须相等， 否则，各变压器分流不匀，导致阻抗小的变压器过负荷。 （ 3）并列运行变压器的联接组别必须相同，否则，各变压器 二次电压将出现相位差，从而产生电位差，将在二次侧产生很大的 环流，导致绕组烧毁。 （ 4）并列运行变压器的容量比应小于 3： 1。否则，容量比大， 往往特性稍有差异时，环流显著，容易造成小的变压器过负荷。 返回目录 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 1高压断路器 高压断路器是高压配电装置中的重要电器，其用途 是用来使高压电路在正常情况下接通或断开，以及在 事故情况下自动切断故障电路，恢复正常运行。 高压断路器按灭弧介质的不同主要有真空断路器、 六氟化硫（ SF6）断路器和少油断路器。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （ 1）真空断路器： 以真空作为灭弧和弧绝缘介质的断路称为真空断路器。 所谓真空是相对而言的，是指气体压力在 1.3 10-2Pa以下 的空间。由于真空中几乎没有气体分子可供游离导电，且 弧隙中少量导电粒子很容易向同围真空扩散，所以真空的 绝缘强度比变压器油及 1大气压下的 SF6或空气的绝缘强度 高得多。真空断路器的结构主要由真空灭弧室和触头构成， 真空断路器的类型有户内型（ ZN型 ）和户外型（ ZW型）。 图 4 4为户内型分离式真空断路器 。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 真空断路器的特点有： 1）开断能力强，可达 50kA，开断后断口间介质恢复速 度快，介质不需要更换。 2）触头开距小， 10kV级真空断路器的触头开距只有 10mm左右，所需的操作功率小，动作快，操作机构可以简 化，寿命延长，一般可达 20年左右不需检修。 3）熄弧时间短，弧压低，电弧能量小，触头损耗小， 开断次数多。 4）动导杆的惯性小，适用于频繁操作。 5）开关操作时，动作噪音小，适用于城区使用。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 6）灭弧介质或绝缘介质不用油，没有火灾和爆炸 的危险 。 7）触头部分为完全密封结构，不会因潮汽、灰尘、 有害气体等影响而降低其性能。工作可靠，通断性能稳定。 灭弧室作为独立的元件，安装调试简单方便。 8）在真空断路器的使用年限内，触头部分不需要 维修、检查，即使维修检查，所需时间也很短。 9）在密封的容器中熄弧，电弧和炽热气体不外露。 10）具有多次重合闸功能，适合配电网中应用要求。 所以，真空断路器适用于频繁操作和要求高速开断的场 合。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （ 2） SF6断路器： 以 SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器称为 SF6断路器。 SF6是一 种惰性气体，无色、无味、无毒、不燃烧，比重是空气的 5.1倍。 SF6 的特性是能在电弧间隙的游离气体中强烈地吸附自由电子，在分子直 径很大的 SF6气体中，电子运动的自由行程不大，在同样的电场强度下 产生碰撞游离的机会减少，这就使得 SF6有极好的绝缘和灭弧能力，与 空气相比较， SF6的绝缘能力约高 3倍，灭弧能力约高百倍。因此 SF6断 路器，可采用简单的灭弧结构以缩小继路器的外形尺寸，却具有较强 的开断能力。此外，电弧在 SF6气体中燃烧时电弧电压特别低，燃弧时 间短，所以断路器开断后触头烧损很轻微，不仅可以频繁操作，同时 也延长了检修周期。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 SF6气体是目前知道的最理想的绝缘和灭弧介质。 它比现在使用的变压器油、压缩空气乃至真空都具有无 可比拟的优良特性。正因为如此，使其应用越来越广， 发展相当迅速，不仅在中压、高压领域中应用，特别在 高压、超高压领域里更显示出其不可取代的地位。 SF6断路器根据其灭弧原理可分为双压式、单压式、 旋弧式结构。 图 4 5所示为 LW8 35型 SF6断路器外形图 。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 SF6气体所具有的多方面的优点使得 SF6断路器设计的更加精 巧、可靠、使用方便，其 主要优点 为： 1）绝缘性能好，使断路器结构设计更为紧凑，节省空间，而 且操作功小，噪音小。 2）由于带电及断口均被密封在金属容器内，金属外部接地， 更好地防止意外接触带电部位和防止外部物体侵入设备内部，设备 可靠。 3）无可燃性物质，避免了爆炸和燃烧，使变配电所的安全可 靠性提高。 4） SF6气体在低气压下使用，能够保证电流在过零附近切断， 电流截断趋势减至最小，避免截流而产生的操作过电压，降低了设 备绝缘水平的要求，并在开断电容电流时不产生重燃。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 5） SF6气体密封条件好，能够保持装置内部干燥，不受外 界潮汽的影响。 6） SF6气体良好的灭弧特性，使得燃弧时间短，电流开断 能力大，触头的烧损腐蚀小。触头可以在较高的温度下运行而不 损坏。 7）燃弧后，装置内没有碳的沉淀物，所以可以消除电磁 痕，不发生绝缘的击穿。 8）由于 SF6气体具有良好的绝缘性能，故可以大大减少装 置的电气距离。 9）由于 SF6开关装置是全封闭的，可以适用于户内、居民 区、煤矿或其它有爆炸危险的场所。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （ 3）少油断路器： 少油断路器是在多油断路器的基础上发展起来的。 少油断路器的用油量很少（一般只几千克），其油主 要起灭弧作用，不承担触头与油箱间的绝缘，因此相 对多油断路器而言，其结构简单，节省材料，使用维 护方便并得到广泛应用。但相对真空断路器及 SF6断路 器而言，少油断路器将会逐渐被取代。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 2高压隔离开关 高压隔离开关也称刀闸，是建筑供配电系统中使用最 多的一种高压开关电器。隔离开关是一种没有灭弧装置 的控制电器，因此严禁带负荷进行分、合闸操作。由于 它在分闸后具有明显的断开点，因此在操作断路器停电 后，将它拉开可以保证被检修的设备与带电部分可靠隔 离，产生一个明显可见的断开点，借以缩小停电范围， 又可保证人身安全。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （ 1）隔离开关的功能 1）隔离电源 将需要检修的线路或电气设备与电源隔离，以 保证检修人员的安全。隔离开关的断口在任何状态下都不能发生火花 放电，因此它的断口耐压一般比其对地绝缘的耐压高出 10% 15%。必 要时应在隔离开关上附设接地刀闸，供检修时接地用。 2）倒闸操作 根据运行需要换接线路，在断口两端有并联支 路的情况下，可进行分、合闸操作，变换母线接线方式等。 3）投、切小电流电路 可用隔离开关开断和关合某些小电流 电路。例如电压互感器、避雷器回路；励磁电流不超过 2A的空载变压 器和电容电流不超过 5A的空载线路；变压器中性点的接地线（当中性 点上接有消弧消圈时，只有在系统没有接地故障时才可进行）等。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （ 2）隔离开关的种类与结构： 隔离开关种类很多，根据开关闸刀的运动方式可分为 水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式等。 高压隔离开关是由一动触头（活动刀片）和一静触头 （固定触头或刀嘴）所组成，动静触头均由高压支撑绝缘子 固定于底板上，底板用螺丝固定在构架或墙体上。 三相隔离开关是三相连动操作的，拉杆绝缘子的底部 与传动杆相连，其上部与动触头相连。由传动机构带动拉杆 绝缘子，再由拉杆绝缘子推动动触头的开、合动作。 图 4 6 示出了建筑供配电系统中常见的隔离开关结构及外形图 。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3高压负荷开关 高压负荷开关主要用于配电系统中关合、承载、开断正 常条件下（也包括规定的过载系数）的电流，并能通过规 定的异常（如短路）电流的关合。也就是说负荷开关可以 合、分正常的负荷电流以及关合短路电流（但不能开断短 路电流）。因此负荷开关受到使用条件的限制，不能作为 电路中的保护开关，通常负荷开关必须与具有开断短路电 流能力的开关设备相配合使用，最常用的方式是负荷开关 与高压熔断器相配合，正常的合、分负荷电流由负荷开关 完成，故障电流由熔断器来完成开断。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 由于负荷 开关的特点，一般不作为直接的保护开关， 主要用于较为频繁操作的场所，非重要的场合，尤其在小容 量变压器保护中，采用高压熔断器与负荷开关相配合，能体 现出较为显著的优点。当变压器发生大电流故障时，由熔断 器动作，切断电流，其动作时间在 20ms左右，这远比采用断 路器保护要快的多，正常操作由负荷开关完成，提高了灵活 性。在 10kV线路中采用负荷开关，以三相联动为主，当熔断 器发生故障时，无论是三相或是单相故障，当有一相熔丝熔 断后。能迅速脱扣三相联动机构，使三相负荷开关快速分断， 避免造成三相不平衡和非全相运行。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 高压负荷开关在配电网的应用已经得到了供电部门 的认可，据有关资料介绍，高压负荷开关在国外使用数 量已达到断路器 5倍，并有继续增长趋势。这几年来随 着城市电网的改造，负荷开关的使用量起来越多，如环 网开关柜，负荷开关配用熔断器，作为高压设备保护已 经起来越受到重视，并且结构简单，制造容易，且价格 比较便宜，受到用户的认可。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 负荷开关的各类较多，按结构可分为油、真空、 SF6产气、 压气型；按操作方式分为手动和电动型负荷开关等。目前负荷 开关的应用主要以产气式负荷及压气式负荷开关居多，这些产 品以户内型为主，且使用范围广泛，集中在配电网中。随着真 空开关技术及 SF6应用技术的发展，近几年真空、 SF6型负荷开 关也得到了一定的应用。产气式和压气式负荷开关与真空、 SF6负荷开关相比较，主要特征是采用了相应的产气型绝缘材 料，在电路分断电弧的作用下，产气材料产生气压，气压按一 定方向吹动改变电弧方向，使电弧拉长而熄灭，起到灭弧开断 电流的作用。 图 4 7为 压气式 SF6负荷开关 示意图。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4高压熔断器 高压熔断器是最早被采用的，也是最简单的一种保护电器。 它串联在电路中使用。当电路中通过过负荷电流或短路电流时， 利用熔体产生的热量使它自身熔断，切断电路，以达到保护的 目的。 熔断器主要由金属熔体、连接熔体的触头装置和外壳组成。 金属熔体是熔断器的主要元件，熔体的材料一般有铜、银、锌、 铅和铅锡合金等。熔体在正常工作时，仅通过不大于熔体额定 电流值的负载电流，其正常发热温度不会使熔体熔断。当过载 电流或短路电流通过熔体时，熔体便熔化断开。 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 熔体熔断的物体过程中下：当短路电流或过负荷电流通过熔 体时，熔体发热熔化，并进而气化。金属蒸汽的电导率远比固态 与液态金属的电导率低，使熔体的电阻突然增大，电路中的电流 突然减小，将在熔体两端产生很高的电压，导致间隙击穿，出现 电弧。在电弧的作用下产生大量的气体促成强烈的去游离作用而 使电弧熄灭或电弧或电弧与周围有利于灭弧的固体介质紧密接触 强行冷却而熄灭。 高压熔断器的种类很多，按安装地点可分为户内式和户外式， 按是否有限流作用又可分为限流式和非流式等。如 图 4-8示出 RW 10型跌开式熔断器外形图 。 返回目录 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4 4 户内型分离式 真空断路器 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 真空断路器 用真空作绝缘和灭弧介 质，动、静触头间的开 距小，熄弧时间很短， 介质绝 缘强度恢复快 ，触头磨损小，基本免 维护，适合于频繁操作 的埸所，体积小，重量 轻，无火灾和爆炸危险 且噪声低。但容易因截 流而引起过电压。 推 车 式 真 空 断 路 器 背 面 返回 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4 5 LW8 35型 SF6断路器外形图 1 出线帽 2 瓷套 3 电流互感器 4 互感器连线护管 5 吸附 器 6 外壳 7 底架 8 气体管道 9 分合指示 10 铭牌 11 传动 箱 12 分闸弹簧 13 螺套 14 起吊环 15 弹簧操作机构 下一页 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 返回 六氟化硫断路器 （ 按灭 弧方式分单压式和双压式； 按总体结构分为落地箱式和 支柱瓷瓶式） 用 SF 6气体作绝缘和灭弧介质，具良好绝缘和电 气性能，属免维护产品 。但 SF6气体一旦泄漏， 与周围介质生成氟化物 有剧毒，故须进行漏气 监视和报警。 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4 6 GN6型和 GN8型隔离开关 （ a） GN6型 （ b） GN8型 1 底座 2 支柱绝缘子 3 静触头 4 闸刀 5 拉杆瓷瓶 6 转轴 7 套管绝缘子 8 拐臂 下一页 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 GN19-12（ C）系列户内式高 压隔离开关 （在刀闸接触处 装有磁锁压板， 触头动、热稳定 性好 ） 返回 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4 7 压 气式 SF6负 荷开关示意 图 1 负荷开 关套管 2 静触头 3 压气式 活塞 返回 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4 8 RW 10 型跌开式熔断器外形图 1-熔管 2 熔丝 元件 3 上触头 4 绝缘瓷套管 5 下触头 6 端部螺栓 7 紧固板 下一页 4.4.3 高压开关电气设备 主要内容 HRW系列户外交流高压跌落式熔断器 返回 4.4.4 互感器 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3 互感器是一种特殊用途的变压器，又称仪用互感器，是 建筑配电系统中不可缺少的重要设备。根据电气量变换的差 别，可分为电压互感器（简称 PT）和电流互感器（简称 CT） 两大类，它的主要用途是：与仪表配合测量线路上的电流、 电压、功率和电能，与继电器配合对线路及变配电设备进行 定量保护，（例如短路、过电流、过电压、欠电压等故障的 保护）。为配合仪表测量和继电保护的需要，电压互感将系 统中的高电压变换成标准的低电压（ 100V或 100/ )； 电流 互感将器将高压系统中的电流或低压系统中的大电流变换成 标准的小电流（ 5A或 1A）。 V ）； 3 3 下一页 4.4.4 互感器 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3 V ）； 3 由于采用了仪电互感器，使测量仪表和继电器均接 在仪用互感器的二次侧与系统的高电压隔离，从而保证 了操作人员和设备的安全。同时由于仪用互感器二次电 压和二次电流均为统一的标准值，使仪表和继电器制造 标准化，简化制造工艺，降低成本。因此仪用互感器在 变、配电网络的测量、保护及控制系统中得到了广泛的 应用。 下一页 4.4.4 互感器 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3 V ）； 3 1电压互感器 （ 1）电压互感器的构造和工作原理 : 电压互感器按其工作原理可以分为电磁感应原理和电容分为压原 理（ 220kV以上系统中使用）两类。常用的电互感器是利用电磁感应 原理工作的，它的基本构造与普通变压器相同，主要由铁芯、一次绕 组、二次绕组组成， 如图 4 9所示 。电压互感器一次绕组匝数较多， 二次绕组与测量仪表或继电器等电压线圈并联。由于测量仪表、继电 器等电压线圈的组抗很大，电压互感器在正常运行中二次绕组中的电 流很小，一次和二次绕组中的漏阻抗压降都很小。因此，它相当于一 个空载运行的降压变压器，其二次电压基本上等于二次电动势值，且 取决于恒定的一次电压值，所以电压互感器在准确度所允许的负载范 围内，能够精确地测量一次电压 。 下一页 4.4.4 互感器 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3 V ）； 3 电压互感器的一次电压 U1与其二次电压 U2之间有下 列关系： 22 2 1 1 UKUN NU u （ 4-25） 式中 N1、 N2 电压互感器一次、二次绕组匝数； Ku 电压互感器的变压比，一般表示为其额 定一、二次电压比 ,既 Ku =U1N/U2N。 下一页 4.4.4 互感器 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3 V ）； 3 （ 2）电压互感器的使用注意事项 1）电压互感器二次侧不得短路 电压互感器一、二次侧都是在 并联状态下工作，如发生短路，将产生很大的短路电流，有可能烧坏互 感器，甚至影响一次电路的安全运行，所以建筑供配电系统中的电压互 感器的一、二次侧都必须装设熔断器保护。 2）电压互感器二次侧必须有一点接地 电压互感器二次侧一点 接地，其目的是为了防止一、二次绕组的绝缘击穿时，一次侧的高电压 窜入二次侧，危及人身和二次设备的安全。 3）电压互感器在接线时要注意端子极性 所谓极性就是指一次 和二次绕组感应电动势之间的相位关系。在某一瞬间一次和二次绕组同 时达到高电位或低电位的对应端称之为同极性端或同名端。电压互感器 端子上标注 A和 a、 X和 x为同极性端。 下一页 4.4.4 互感器 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3 V ）； 3 2电流互感器 （ 1）电流互感器的构造和工作原理： 电流互感器也是按电磁感应原理工作的。它的构造 与普通变压器相似，主要由铁芯、一次绕组和二次绕组 等到几个主要部分组成， 如图 4 10所示 。所不同的是 电流互感器的一次绕组匝数很少，使用时一次绕组串联 在被测线路里。而二次绕组串联在被测线路里。而二次 绕组匝数较多，与测量仪表和继电器等电流线圈串联使 用。运行中电流互感器一次绕组内的电流取决于线路的 负荷电流，与二次负荷无关（与普通变压器正好相反） 下一页 4.4.4 互感器 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3 V ）； 3 由于接在电流互感器二次绕组内的测量仪表和继电 器的电流圈阻抗都很小，所以电流互感器在正常运行时， 接近于短路运行的变压器，这是电流互感器与变压器的 主要区别。 电流互感器的一次电流 I1与二次电流 I2之间 有下列关系 I1 （ N2/N1） I2K iI2 （ 4-26） 式中 N1、 N2 电流互感器一次、二次绕组匝数； Ki 电流互感器的变流比，一般表示为额定的一 次和二次电流之比，即 Ki=I1N/I2N。 下一页 4.4.4 互感器 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3 V ）； 3 （ 2）电流互感器使用注意事项 1）电流互感器二次侧不得开路 电流互感器正常运行时， 根据单相变压器负载运行磁势平衡关系式 1N1= 2N2+ 0N1可 知，由于二次绕组负荷阻抗和负荷电流均很小。也就是说二次 绕组内感应的电势一般不超几十伏，所以所需的激磁安匝 0N1 及铁芯中合成磁通很小。为了减小电流互感器的尺寸、重量和 造价，其铁芯截面按正常运行时通过不大的磁通设计的。运行 中电流互感器一旦二次侧开路， I2=0，则 I0N1=I1N1，一次安匝 I1N1将全部用于激磁，它比正常运行的激磁安匝大许多倍，此时 铁芯将处于高度饱和状态。 下一页 4.4.4 互感器 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3 V ）； 3 铁芯的饱和，一方面导致铁芯损耗加剧、过热而损坏互感器 绝缘；另一方面导致磁通波形畸变为平顶波。由于二次绕组 感应的电势与磁通的变化率 d / 成正比，因此在磁通过 零时，将感生很高的尖顶波电势，其峰值可达几千伏，这将 危及工作人员、二次回路及设备的安全，此外铁芯中的剩磁 还会影响互感器的准确度。为此，为防止电流互感器在运行 中和试验中开路，规定电流互感器二次侧不准装设熔断器， 如需拆除二次设备时，必须先用导线或短路压板将二次回路 短接。 dtd 下一页 4.4.4 互感器 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3 V ）； 3 dtd 2）电流互感器二次侧有一点必须接地 电流互感器二次侧一点接地，是防止一、二次绕组间绝 缘击穿时，一次侧的高电压窜入二次侧，危及人身和二次设 备的安全。 3）电流互感器在接线时要注意其端子的极性 电流互感器的一次绕组端子标以 L1、 L2，二次绕组端子标 以 K1、 K2。 L1与 K2是同极性端。如果一次电流从 L1流向 L2，则 二次电流 I2从 K1流出，经外电路流向 K2，如图 4 10所示。 在安装和使用电流互感器时，一定要注意端子在极性， 否则其二次仪表、继电器中流过的电流就不是预期的电流， 甚至可引起事故。诸如引起保护的误动作或仪表烧坏。 返回目录 4.4.4 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4 9 电压互感 器构造原理图 下一页 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.4.4 高压开关电气设备 主要内容 JDJ-6、 10型 电压互感器 下一页 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.4.4 高压开关电气设备 主要内容 JDZ-3、 6 、 10， JDZJ-3、 6、 10型 电压互感 器 返回 4.4.4 高压开关电气设备 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4 10 电流互 感器构造原理图 下一页 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.4.4 高压开关电气设备 主要内容 LMZ1、 LMZJ1-0.5 LMZ1、 LMZJ1-0.66 型电流互感器 返回 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 变配电所的主接线（一次接线）指由各种开关电器、 电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电 气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。 它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据， 也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。 用规定的图例符号 （表 4 7） 表示主要电气设备在电 路中连接的相互关系，称为电气主接线图。 电气主接线图通常以单线图形式表示，在个别情况下。 当三相电路中设备不对称时，则部分地用三线图表示。 下一页 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 1对主接线的基本要求 主接线的确定，对供电系统的可靠供电和经济运行 有密切的关系。因此，选择主接线应满足下列基本要求： （ 1）根据用电负荷的要求，保证供电的可靠性和电 能质量。 （ 2）主接线应力求简单、明显，运行方式灵活，投 入或切除某些设备或线路时操作方便。 下一页 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （ 3）保证运行操作和维护人员及设备的安全，配 电装置应紧凑合理，排列尽可能对称，便于运行值班 人员记忆，便于巡视检查。 （ 4）应使主接线的一次投资和运行费用达到经济 合理。 （ 5）根据近期和长远规划，为将来发展留有余地。 在选择主接线时应全面考虑上述要求，进行经济 技术比较，权衡利弊，特别要处理好可靠性和经济性 这一对主要矛盾。 下一页 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 2主接线的基本形式 主接线形式有单母线接线、双母线接、桥式接线和 单元接线等多种，本书仅介绍建筑电气中常见的单母线 接线。 （ 1）单母线不分段主接线 ： 如图 4-11所示 。这种 接线的优点是线路简单，使用设备少，造价低；缺点是 供电的可靠性和灵活性差，母线或母线隔离开关故障检 修时造成用户停电。因此，它只适应于容量较小和对供 电可靠性要求不高的场合。 下一页 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （ 2）单母线分段接线： 图 4-12所示 是单母线分段主接线示意图，它在 每一段接一个或两个电源，在母线中间用隔离开关来 分段。引出的各支路分接到各段母线上。 1）采用隔离开关分段单母线接线的特点 可靠 性较高。因为当某一段母线发生故障时，可以分段检 修。经过倒闸操作，可以先切除故障段，其它无故障 段继续运行。 下一页 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 2）采用断路器分段单母线接线的特点 电力技术设计规范 规定 6 10kV母线的分段处，一般 装设隔离开关，但是在事故时需要切断电源，需要带负荷操 作，有继电保护要求，且出线回路较多时，母线之间应采用 断路器作为联络开关使用。 无论是隔离断开关还是断路器分段，在母线发生故障或 检修时都不可避免地使该段母线的用户停电。它具有隔离开 关分段的单母线接线的全部特点。用断路器有继电保护功能， 除能切断负荷电流和故障电流以外，可自动分、合闸，运行 可靠性高，能自动切除故障段母线。 下一页 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （ 3）带有旁路母线的单母线接线： 图 4-13中第三路断路器 QF3需要检修时，为了让该 路负荷的工作不受影响，而设置一个旁路母线，在旁 路母线与主母线上再安装一个隔离开关 G5、 G10、 G15和 继路器 QF5，在检修 QF3时，首先切断断路器 QF3，再切 断隔离开关 G3和 G8再合上开关 G5、 G15、 G13及断路器 QF5，就可以继续给三路供电。 返回目录 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 表 4 7 变配所主接线的主要电气设备符号 返回 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4-11 单母 线不分段接线 下一页 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 返回 不分段单母线接线 优点 :结构简单 、 操作简便 、 不 易误操作 ， 投资省 、 占地小 ， 易于扩建 。 缺点 :一旦汇流主母线 W故障， 将使全部支路停运，且停电时 间很长 。 汇流主母线 W只有一条， 正常运行时全部断路器和隔 离开关均投入。 1.不分段的单母线接线 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4-12 单母线分段接线 下一页 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 返回 2. 分段的单母线接线 1)用隔离开关分段的单 母线接线 灵活性：正常时既可选择 分段 QS1打开运行，也可选 择分段 QS1合上运行， 可靠 性高 分段的单母线接线 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4-13 带有旁路母线的单母线接线 下一页 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 下一页 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 双母线单断路器接线 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.4.5 变配电所的主接线 主要内容 下一页 金华 莘 畈 水 电 站 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.4.5 变配电所的主接线 金 华 湖 海 塘 水 电 站 返回 4.5 成套装置 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.5.1 高压成套装置 4.5.2 低压配电屏 返回目录 本节小节 4.5.1 高压成套装置 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 高压成套装置又称高压开关柜。它是根据不同用途 的接线方案，将一、二次设备组装在柜中的一种高压成 套配电装置。它具有结构紧凑、占地面积小、排列整齐 美观、运行维护方便、可靠性高以及可大大缩短安装工 期等优点，所以在 6 10kV户内配电装置中获得广泛应用。 高压开关柜按柜内装置元件的安装方式，分为固定 式和手车式（移开式）两种； 下一页 4.5.1 高压成套装置 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 按柜体结构型式，分为开启式和封闭式两类，封闭 式包括防护封闭、防尘封闭、防滴封闭和防尘防滴封闭 型式等； 根据一次线路安装的主要电器元件和用途又可分为 很多种柜，如油断路器柜、负荷开关柜、熔断器、电压 互感器柜、隔离开关柜、避雷器柜等； 从断路器在柜中放置形式有落地式和中置式，目前 中置式开关柜越来越多。 下一页 4.5.1 高压成套装置 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 高压开关柜全型号含义如下： 下一页 4.5.1 高压成套装置 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 为了提高高压开关柜的安全可靠性和实现高压安全 操作程序化，近年来对固定式和手车式高压开关柜在电 气和机械联销上都采取了所谓“五防”措施。“五防” 是指 防止误合、误分断路器； 防止带负荷分、合隔离开关； 防止带电挂接地线； 防止带接地线合闸； 防止误入带电间隔。 下一页 4.5.1 高压成套装置 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 1固定式高压开关柜 固定式高压开关柜的特点是柜内所有电器元件都 固定安装在不能移动的台架上，结构简单也较经济， 应用较为广泛。我国现在大量生产和广泛应用的固定 式高压开关柜主要为 GG-1A（ F）型 。 20世纪 80年代后 期设计生产了 KGN-10型铠装金属封闭式固定开关柜， 其外形示意 图 4-14所示 。它将逐步代替其他固定式开 关柜。 下一页 4.5.1 高压成套装置 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 2手车式（移开式）高压开关柜 手车式（移开式）高压开关柜的特点是一部分电器元件固定在可 移动的手车，另一部分电器元件装置在固定的台架上，所以它是由固定 的柜体和可移动的手车两部分组成的。手车上安装的电器元件可随同手 车一起移出柜外。为了防止误操作，柜内与手车上装有多种机械与电气 联锁装置（如高压断路器柜，只有将手车推到规定位置后断路器才能合 闸；断路器合闸时手车不能移动，断路器断开后手车才能拉出柜外）。 与固定式开关柜相比较，手车式开关柜具有检修安全方便、供电可靠性 高等优点，但价格较贵。我国现在使用的手车式高压开关柜有 GFC-10、 GC-10和 GBC-35、 GFC-35等型 ，将逐步为金属铠装移开式开关柜 KYN 10型以及金属封闭移开式开关柜 JYN-10、 JYN-35型所取代。 图 4-15示 出 了 KYN-10型移开式铠装柜的外形图。 下一页 4.5.1 高压成套装置 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 返回 生产厂家生产有各种用途的高压开关柜，如各种型 式的电缆进（出）线、架空进（出）线、电压互感器 与避雷器、左（右）联络等高压柜，并规定了一次线 路方案编号。用户可按所设计构成所需的高压配电装 置。 图 4 16为采用 JYN2 10型高压开关柜的一次线 路方案组合示例。 4.5.1 高压成套装置 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4-14 KGN-0型开 关柜（ 05D 08D）外 形尺寸及结构示意图 1 本体装配 2 母线室装配 3 继电器室装配 返回 4.5.1 高压成套装置 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4 15 KYN 10型 移开式铠装柜 1-穿墙套管 2 泄压活门 3 继电器仪 表箱 4 端子室 5 手 车 6 手车室 下一页 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.5.1 高压成套装置 高压柜 主要内容 固定柜 GG1-A 灭弧介质的发展 : 油 空气 SF6/真空 绝缘介质的发展 : 油 空气 SF6 柜体结构的发展 : 固定柜 落地式手车柜 中置式 手车柜 C-GIS柜 C-GIS柜的现状 : 欧洲非常广泛 , 中国已成趋势 落地车柜 KYN1 中置柜 ZS1 C-GIS柜 ZX0 下一页 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.5.1 高压成套装置 主要内容 返回 配备服务小车 , 可将 真空断路器运送至适 当位置进行维护保养 断路器移至服务小车 前 , 服务小车应与柜 体锁定 ,防止断路器倾 覆 图 4 16 高压开关 柜组合示例 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.5.1 高压成套装置 主要内容 返回 图 4 16 高压开关 柜组合示例 4.5.2 低压电屏 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 低压配电屏是按一定的线路方案将一、二次设备组装而成 的一种低压成套配电装置，供低压配电系统中作动力，照明配 电之用。 低压配电屏按结构型式分为固定式和抽屉式两大类，固定 式低压配电屏又有单面操作和双面操作两种，双面操作式为隔 墙安装，屏前屏后均可维修，占地面积较大，在盘数较多或二 次接线较复杂需经常维修时，可选用此种型式。单面操作式为 靠墙安装，屏前维护，占地面积小，在配电室面积小的地方宜 选用，这种屏目前较少生产。抽屉式低压配电屏的特点是馈电 回路多、体积小、检修方便、恢复供电迅速，但价格较贵。一 般中小型企业多采用固定式低压配电屏。 下一页 4.5.2 低压电屏 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 低压配电屏型号较多，其型号含义如下： 下一页 4.5.2 低压电屏 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 1.固定式低压配电屏 固定式低压配电屏主要有 PGL型和 GGD型。 PGL型为室 内安装的开启式双面维护的低压配电屏， PGL型比老式的 BSL型 结构设计更为合理，电路配置安全，防护性能好， 如 BSL屏的母线是裸露安装在屏的上方，而 PGL屏的母线 是安装在屏后骨架上方的绝缘框上，母线上还装有防护 罩，这样就可以防止母线上方坠落金属物而造成母线短 路事故的发生。 PGL屏具有更完善的保护接地系统 下一页 4.5.2 低压电屏 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 提高了防触电的安全性，其线路方案也更为合理，除了 有主电路外，对应每一主电路方案还有一个或几个辅助 电路方案，便于用户选用。 GGD型低压配电屏是根据原能 源部主管部门、广大电力用户及设计部门的要求，本着 安全、经济、合理、可靠的原则，于 20世纪 90年代设计 的新型配电屏。本产品为封闭式结构，具有分断能力高， 动热稳定性好，结构新颖、合理，电气方案切合实际， 系列性、适用性强、防护等级高等特点。可作为更新换 代的产品使用。 图 4 17为 GGD型 低压配电屏外形示意图。 下一页 4.5.2 低压电屏 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 2抽屉式低压配电是由薄钢板结构的抽屉及柜体组成。 主要电器安装在抽屉或手车内，当遇单元回路故障或 检修时，将备用抽屉或小车换上便可迅速恢复供电。 目前 ，常用的低压配电屏有 BFC型、 GCS型、 GCK型、 GCL型、 UKK（ DOMNO ）型等。 图 4 18为 GCS型 低压 配电屏外形示意图。 返回目录 4.5.2 低压电屏 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4-17 GGD型低压配电 屏外形式意图 返回 4.5.2 低压电屏 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 图 4-18 GCS型低压配电屏外形示图 下一页 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.5.2 低压电屏 主要内容 GGD低压固定式开关柜 下一页 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4.5.2 低压电屏 主要内容 GCS低压抽出式开关柜 GCK2000低压抽出式开关柜 返回 4.6 预装式变电站 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 预装式变电站俗称箱式变电站，简称箱变。它 是由高压配电装置、电力变压器、低压配电装置等 部分组成。预装式变电站的特点是结构合理、体积 小、重量轻、安装简单、土建工作量小，因此投资 低，可深入负荷中心供电，占地面积小，外形美观， 灵活性强，可随负荷中心的转移而移动，运行可靠， 维修简单。 下一页 4.6 预装式变电站 主要内容 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 预装式变电站分类方法有多种，按安装场所分， 有户内式和户外式；按高压接线方式分，有终端接线 式、双电源接线式和环网接线式；按箱体结构分，有 整体式和分体式等。预装式变电站由于其结构的特点， 应用广泛，适用于城市公共配电、高层建筑、住宅小 区、公园，还适用于油田、工矿企业及施工场所等， 它是继土建变电所之后崛起的一种崭新的变电站。 下一页 4.6 预装
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