第2章--工厂变配电所及供配电设备课件

,*,*,工厂供配电技术,第,2,章,第,2,章 工厂变配电所及供配电设备,内容提要,:,工厂变配电所是工厂供配电系统的枢纽。本章首先简介工厂变配电所的作用、类型，变配电所位置的确定原则，然后分别介绍工厂变配电所中常用的高、低压电器和变压器的功能、结构特点及运行维护，讲述了工厂变配电所各种主接线，最后介绍成套配电装置的分类与特点，以及工厂变配电所的布置要求和基本结构。,主要内容,2.1,工厂变配电所的作用、类型和位置,2.2,工厂变配电所常用的高、低压电气设备,2.3,电力变压器,2.4,成套配电装置,2.5,工厂变配电所的电气主接线,2.6,工厂变配电所的布置与结构,2024/9/16,2,变电所的作用是,：,从电力系统接受电能，经过变压器降压（通常降为,0.4kV,），然后按要求把电能分配到各车间供给各类用电设备。,配电所的作用是：,接受电能，然后按要求分配电能。,两者所不同的是：,变电所中有配电变压器，而配电所中没有配电变压器。,2.1,工厂变配电所的作用、类型和位置,工厂变配电所的类型：,工厂变配电所以它在工厂供配电系统中的地位来说，可分为总降压变电所和车间变电所。,一般中、小型工厂通常都是采用,10kV,城市配电网供电，不设总降压变电所，设高压配电室和车间变电所或者只设立车间变电所。有的小型工厂甚至采用公共低压电网供电，即,0.4kV,低压线路进线，在工厂中只设立低压配电室。,2024/9/16,3,1,、,2,内附式；,3,、,4,外附式；,5,车间内式；,6,露天（半露天）式；,7,独立式,车间变电所的类型,工厂的车间变电所按主变压器的安装位置来分：有车间附设式变电所、车间内式变电所、独立式变电所、露天式变电所、箱式变电所等几种类型,2024/9/16,4,独立式变电所适用于电力系统中的大型变电站、大型工厂的总降压变电站及需要远离有危险或腐蚀性物质场所的变电所。,箱式变电站（成套变电站）适宜于各类供电场所。附设式变电所在中、小型工厂中普遍采用。露天变电所比较简单、经济，通风散热好。,工厂变电所的安装位置,变配电所所址选择原则,（,1,）尽量接近负荷中心，以缩短低压配电线路距离，减少有色金属消耗量，降低配电系统的电压损耗、电能损耗，保证电压质量。,（,2,）接近电源侧。（,3,）进线、出线方便。（,4,）设备运输安装方便。,（,5,）避开剧烈震动、高温场所，避开多尘、有腐蚀性气体的场所，避开有爆炸、火灾危险的场所。,（,6,）尽量使高压配电所与车间变电所合建。,（,7,）为工厂的发展和负荷的增加留有扩建的余地。,2024/9/16,5,为了实现工厂变配电所的受电、变电和配电的功能，在工厂变配电所中，必须把各种电气设备按一定的接线方案连接起来，组成一个完整的供配电系统。在这个系统中担负输送、变换和分配电能任务的电路称为主电路，也叫一次电路；用来控制、指示、监测和保护主电路及其主电路中设备运行的电路称为二次电路（二次回路）。相应地，工厂变配电所中的电气设备也分成两大类：一次电路中的所有电气设备，称为一次设备或一次元件；二次电路中的所有电气设备，称为二次设备或二次元件。,2.2,工厂变配电所常用的高、低压电气设备,2.2.1,工厂变配电所常用的高压电气设备,1.,高压隔离开关（,QS,）,2.,高压负荷开关（,QL,）,3.,高压断路器（,QF,）,4.,高压熔断器,2024/9/16,6,具有明显的分断间隙，因此它主要用来隔离高压电源，保证安全检修，并能通断一定的小电流（如,2A,以下的空载变压器励磁电流、电压互感器回路电流、,5A,以下的空载线路的充电电流）。它没有专门的灭弧装置，因此不允许切断正常的负荷电流，更不能用来切断短路电流。它通常与断路器配合使用。,分类：,根据隔离开关的使用场所，可以分成户内和户外两大类。,按有无接地开关可分为不接地、单接地和双接地三类。,2.2.1.1,高压隔离开关（,QS,）,隔离开关全型号的表示和含义：,2024/9/16,7,图,2.2 GN8-10/600,型高压隔离开关,图,2.3 GW4-35,型户外隔离开关,2024/9/16,8,接地隔离开关,带有接地开关的隔离开关称接地隔离开关，可将电气设备进行短接、连锁和隔离，一般是用隔离开关将退出运行的电气设备和成套设备部分接地和短接。而接地开关是用于将回路接地的一种机械式开关装置。在异常条件下（如短路下），可在规定时间内承载规定的异常电流；在正常回路条件下，不要求承载电流。大多与隔离开关构成一个整体，并且在接地开关和隔离开关之间有相互连锁装置。,在操作隔离开关时应注意操作顺序,停电时先拉线路侧隔离开关，送电时先合母线侧隔离开关。而且在操作隔离开关前，先注意检查断路器确实在断开位置后，才能操作隔离开关。,2024/9/16,9,（,1,）合上隔离开关时的操作。, 无论用手动传动装置或用绝缘操作杆操作，均必须迅速而果断，但在合闸终了时用力不可过猛，以免损坏设备，导致机构变形，瓷瓶破裂等。, 隔离开关操作完毕后，应检查是否合上。合好后应使隔离开关完全进入固定触头，并检查接触的严密性。,（,2,）拉开隔离开关时操作。, 开始时应慢而谨慎，当刀片刚要离开固定触头时应迅速。特别是切断变压器的空载电流、架空线路和电缆的充电电流、架空线路小负荷电流以及环路电流时，拉开隔离开关时更应迅速果断，以便能迅速消弧。, 拉开隔离开关后，应检查隔离开关每相确实已在断开位置并应使刀片尽量拉到头。,2024/9/16,10,（,3,）在操作中误拉、误合隔离开关时。, 误合隔离开关时。即使合错，甚至在合闸时发生电弧，也不准将隔离开关再拉开。因为带负荷拉开隔离开关，将造成三相弧光短路事故。, 误拉隔离开关时。在刀片刚要离开固定触头时，便发生电弧，这时应立即合上，可以消灭电弧，避免事故。如果隔离开关已经全部拉开，则绝不允许将误拉的隔离开关再合上。,如果是单极隔离开关，操作一相后发现误拉，对其他两相则不允许继续操作。,2024/9/16,11,高压负荷开关,高压负荷开关（文字符号为,QL,）能通断正常的负荷电流和过负荷电流，隔离高压电源。高压负荷开关只有简单的灭弧装置，因此它不能切断或接通短路电流。高压负荷开关使用时通常与高压熔断器配合使用，利用熔断器来切断短路故障。根据高压负荷开关的简单灭弧装置中所采用的灭弧介质的不同，高压负荷开关可分为：固体产气式、压气式、油管式、真空式、,SF6,式等。按安装场所分类，也有户内式和户外式两种。,高压负荷开关全型号的表示和含义如下：,2024/9/16,12,图,2.4 FN 3-10RT,型高压负荷开关 图,2.5,西门子公司,12kV,的真空负荷开关的剖面图,2024/9/16,13,其他负荷开关,六氟化硫（,SF6,）负荷开关（如,FW11,10,型）、油浸式负荷开关（如,FW2,、,FW4,型）的基本结构都为三相共箱式，其中六氟化硫负荷开关利用,SF6,气体作为灭弧和绝缘介质，而油浸式负荷开关是利用绝缘油作为灭弧和绝缘介质，它们的灭弧能力强，容量大，但都必须与熔断器串联使用才能断开短路电流，而且断开后无可见间隙，不能作隔离开关用。适用于,35kV,及以下的户外电网。,2024/9/16,14,高压断路器（,QF,）,高压断路器是高压输配电线路中最为重要的电气设备。它具有可靠的灭弧装置。因此，它不仅能通断正常的负荷电流，而且能接通和承担一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。,高压断路器的形式可按使用场合分为户内和户外两种，也可以按断路器采用的灭弧介质分为压缩空气断路器、油断路器、真空断路器、,SF6,断路器等多种形式。目前，压缩空气断路器已基本不使用，油断路器也属于淘汰产品，真空断路器和,SF6,断路器得到广泛使用。但由于少油断路器成本低，在输配电系统中还占据着比较重要的地位。,2024/9/16,15,高压断路器的全型号表示和含义如下：,2024/9/16,16,概念：,分类：,特点：,缺点：,采用变压器油作灭弧介质的断路器称为油断路器,多油断路器和少油断路器,少油断路器,开关触头在绝缘油中闭合和断开；油只作为灭弧介质，油量少；结构简单，体积小，重量轻；外壳带电，必须与大地绝缘，人体不能触及；燃烧和爆炸危险少。,检修周期短，在户外使用受大气条件影响大，配套性差。,高压油断路器,2024/9/16,17,图,2.6 SN10-10,型高压少油断路器外形 图,2.7,少油断路器内部剖面图,2024/9/16,18,高压真空断路器,高压真空断路器是利用,“,真空,”,灭弧的一种断路器，是一种新型断路器，我国已成批生产,ZN,系列真空断路器。,真空断路器的结构特点为：灭弧室作为独立的元件，安装调试简单、方便；触头开距短，故灭弧室小巧，操作功率小，动作快；灭弧能力强，燃弧时间短，一般只需半个周期，电磨损少，使用寿命长；防火、防爆，操作噪声小；适用于频繁操作，特别是适用于开断容性负荷电流；开断能力强，目前开断短路电流已达,50kA,；具有多次重合闸功能，适合配电网要求。,2024/9/16,19,图,2.8 ZN3-10,型高压真空断路器外形 图,2.9,真空断路器灭弧室结构,2024/9/16,20,六氟化硫（,SF6,）断路器,六氟化硫（,SF6,）断路器是利用,SF6,气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。,SF6,气体是一种无色、无臭、不燃烧的惰性气体，具有优异的绝缘及灭弧能力。在,150,C,以下时，其化学性能相当稳定。它的绝缘能力约高出普通空气的,2.5,3,倍，灭弧能力则高近,100,倍。高压六氟化硫（,SF6,）断路器就是采用,SF6,作为断路器的绝缘介质和灭弧介质的一种断路器。这种断路器的外形尺寸小，占地面积少，开断能力很强，此外，电弧在,SF6,中燃烧时，电弧电压特别低，燃弧时间也短，因而,SF6,断路器触头烧损很轻微，适于频繁操作，检修周期长。由于这些优点，,SF6,断路器发展速度很快，电压等级也在不断提高。,2024/9/16,21,图,2.10 LN2-10,型,SF6,断路器外形,2024/9/16,22,开关触头在,SF6,气体中闭合和断开；,SF6,气体具有灭弧和绝缘功能；灭弧能力强，属于高速断路器；结构简单，无燃烧、爆炸危险；,SF6,气体本身无毒，但在电弧的高温作用下，会产生氟化氢等有强烈腐蚀性的剧毒物质，检修时应注意防毒。,缺点：,电气性能受电场均匀程度及水分等杂质影响特别大，故对,SF6,断路器的密封结构、元件结构及,SF6,气体本身质量的要求相当严格。,特点：,SF6,断路器的操动机构主要采用弹簧、液压操动机构。,SF6,断路器的缺点和结构特点,2024/9/16,23,熔断器是一种结构最简单、应用最广泛的保护电器。一般由熔管、熔体、灭弧填充物、指示器、静触座等构成。,熔断器分限流式和不限流式两种。限流式熔断器的灭弧能力强，可以在短路电流上升到最大值之前灭弧。,工厂供配电系统中，对容量小而且不太重要的负载，广泛使用高压熔断器作为输、配电线路及电力变压器（包括电压互感器）的短路及过载保护，它既经济又能满足一定的可靠性。高压熔断器户内广泛采用,RN1,、,RN2,型高压管式熔断器，户外则广泛采用,RW4,、,RW10,型等跌落式熔断器。,2.2.1.4,高压熔断器,2024/9/16,24,高压熔断器全型号的表示和含义如下：,2024/9/16,25,（,1,）,RN1,和,RN2,型户内式熔断器。,RN1,型和,RN2,型熔断器的结构基本相同，都是瓷质熔管内充填石英砂填料的密封管式熔断器。,当短路电流或过负荷电流通过熔体使工作熔体熔断后，接着指示熔体熔断的红色熔断指示器弹出，表示熔体已熔断。这种熔断器熔体熔断所产生的电弧是在填充石英砂的密闭瓷管内燃烧，因此这种熔断器灭弧能力很强，能在短路电流未达到其冲击值之前将电弧熄灭，为“限流式”熔断器。,RN1,型主要作为高压线路和变压器的短路保护和过负荷保护，结构尺寸较大。,RN2,型只用做电压互感器一次侧的短路保护，其熔体电流一般为,0.5A,，结构尺寸较小。,图,2.12,为其熔管内部结构剖面图。其主要组成部分是：熔管、触座、动作指示器、绝缘子和底座。熔管一般为瓷质管，熔丝由单根或多根镀银的细铜丝并联绕成螺旋状，熔丝上焊有小锡球。,2024/9/16,26,图,2.11 RN1-10,型熔断器外形 图,2.12,熔管内部结构剖面图,2024/9/16,27,RN2,型与,RN1,型熔断器的区别主要是：它由三种不同截面的康铜丝绕在陶瓷芯上，并且无熔断指示器，由电压互感器二次侧仪表的读数来判断其熔体的熔断情况；由于电压互感器的二次侧近乎于开路状态，,RN2,型的额定电流一般为,0.5A,，而,RN1,型的额定电流从,2,300A,不等。,（,2,）,RW,系列户外式熔断器。,RW,系列跌开式熔断器又称跌落式熔断器，被广泛用于环境正常的户外场所，作高压线路和设备的短路保护用。, 一般户外跌开式熔断器（文字符号为,FD,）。, 负荷型跌开式熔断器（文字符号为,FDL,）。, 限流式户外高压熔断器（文字符号为,FU,）。,RW-B,系列的高压爆炸式跌开熔断器。,HH-,熔断器是一种高压高分断能力的熔断器。,2024/9/16,28, 一般户外跌开式熔断器（文字符号为,FD,）。它串接在线路中，可利用绝缘钩棒（俗称令克棒）直接操作熔管的分、合，此功能相当于隔离开关。,RW4,型熔断器没有带负荷灭弧装置，因此不容许带负荷操作；它的灭弧能力不强，速度不快，不能在短路电流达到冲击电流值前熄灭电弧，属于“非限流式熔断器”。常用于额定电压,10kV,，额定容量,315kVA,及以下电力变压器的过流保护，尤其以居民区、街道等场合居多。,图,2.13 RW4-10,型高压跌落式熔断器外形,2024/9/16,29,RW10-10,跌开式熔断器是在一般跌开式熔断器的上静触头上加装了简单的灭弧室，因而能带负荷操作。但该类型熔断器的灭弧能力不是很强，灭弧速度也不快，不能在短路电流达到冲击电流值前熄灭电弧，因此也属于,“,非限流式熔断器,”,。,图,2.14 RW10-10,负荷型跌开式熔断器,2024/9/16,30,该熔断器的瓷质熔管内充有石英砂，熔体结构和,RN,型的户内高压熔断器相似，因此，它的短路和过负荷保护功能与户内高压熔断器相同。这种熔断器的熔管是固定在棒形支柱绝缘子上的，因此，熔体熔断后不能自动跌开，无明显可见的断开间隙，不能作“隔离开关”用。,图,2.15 RW10-35,型限流式户外高压熔断器,2024/9/16,31, RW-B,系列的高压爆炸式跌开熔断器。其结构和,RW,系列基本相似，有,B,型和,BZ,型两种。,B,型为自爆跌开式，,BZ,型是爆炸重合跌开式。区别为,BZ,型熔断器每相有两根熔管，若为瞬时性故障，可投入重合熔管来保证系统继续工作；如果是永久性故障，则重合熔管会再动作一次，将故障切除，以保护系统。,HH-,熔断器是一种高压高分断能力的熔断器，它能在短路电流产生的瞬间就将其开断，有效地保护电气设备和电气线路免受巨大的短路电流造成的危害。,其它系列,2024/9/16,32,电流互感器和电压互感器统称为互感器，它们其实就是一种特殊的变压器。在变配电系统中具有极其重要的作用。,（,1,）变换功能,把高电压和大电流变换为低电压和小电流，便于连接测量仪表和继电器。,（,2,）隔离作用,使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘。,（,3,）扩大仪表、继电器等二次设备应用的电流范围，使仪表、继电器等二次设备的规格统一，利于批量生产。,电流互感器和电压互感器,2024/9/16,33,按一次绕组的匝数分类：,油浸式,干式,按用途分类：,按绝缘介质分类：,单匝式,多匝式,测量用,保护用,电流互感器的分类,2024/9/16,34,图,2.16 LMZJ1-0.5,型电流互感器 图,2.17 LQJ-10,型电流互感器,2024/9/16,35,1,铁心；,2,一次绕组；,3,二次绕组,电流互感器的一次电流与其二次电流之间有下列关系：,I,1,(N,2,/N,1,),I,2,K,i,I,2,式中,K,i,电流互感器的变流比。,变流比通常又表示为额定一次电流和二次电流之比，即,K,i,=,I,N1,/I,N2,，例如,100A/5A,。,图,2.18,电流互感器,2024/9/16,36,不同类型的电流互感器的结构特点不同，但归纳起来有下列,共同点,：, 电流互感器的一次绕组匝数很少，二次绕组匝数很多。如芯柱式的电流互感器一次绕组为一穿过铁芯的直导体；母线式和套管式电流互感器本身没有一次绕组，使用时穿入母线和套管，利用母线或套管中的导体作为一次绕组。, 一次绕组导体粗，二次绕组导体细，二次绕组的额定电流一般为,5A,（有的为,1A,）。, 工作时，一次绕组串联在一次电路中，二次绕组串联在仪表、继电器的电流线圈回路中。二次回路阻抗很小，二次回路接近于短路状态。,2024/9/16,37,两相电流和接线（两相,V,形接线），这种接线也叫两相不完全星形接线，电流互感器通常接于,A,、,C,相上，流过二次侧电流线圈的电流，反映一次电路对应相的电流，而流过公共电流线圈的电流为，它反映了一次电路,B,相的电流。这种接线广泛应用于,6,10kV,高压线路中，测量三相电能电流和作过负荷保护用。,一相式接线。这种接线在二次侧电流线圈中通过的电流，反映一次电路对应相的电流。这种接线通常用于负荷平衡的三相电路，供测量电流和接过负荷保护装置用。,电流互感器的接线方案,2024/9/16,38,两相电流差接线。这种接线也常把电流互感器接于,A,、,C,相，在三相对称短路时流过二次侧电流线圈的电流为 ，其值为相电流的倍。这种接线在不同短路故障下，反映到二次侧电流线圈的电流各自不同，因此对不同的短路故障具有不同的灵敏度。这种接线主要用于,6,10kV,高压电路中的过电流保护。,三相星形接线。这种接线流过二次侧电流线圈的电流分别对应主电路的三相电流，它广泛用于负荷不平衡的三相四线制系统和三相三线制系统中，用做电能、电流的测量及过电流保护。,电流互感器的接线方案,2024/9/16,39,电流互感器全型号的表示和含义如下：,图,2.19,电流互感器四种常用接线方案,2024/9/16,40,电流互感器在工作时二次侧不能开路,如果开路，二次侧会出现危险的高电压，危及设备及人身安全。而且铁心会由于二次开路磁通剧增而过热，并产生剩磁，使得互感器准确度降低。因此，电流互感器安装时，二次侧接线要牢固，且二次回路中不允许接入开关和熔断器。,实际工作中，往往发现电流互感器二次侧开路后，并没有什么异常现象。这主要是因为一次电路中没有负载电流或负载很轻，铁心没有磁饱和的缘故。,在带电检修和更换二次仪表、继电器时，必须先将电流互感器二次侧短路，才能拆卸二次元件。运行中，如果发现电流互感器二次开路，应及时将一次电路电流减小或降至零，将所带的继电保护装置停用，并采用绝缘工具进行处理。,电流互感器的注意事项及处理方法一,2024/9/16,41,2,、电流互感器的二次侧必须有一端接地，以防止其一、二次绕组间绝缘击穿时，一次侧的高压窜入二次侧，危及人身安全和测量仪表、继电器等设备的安全。电流互感器在运行中，二次绕组应与铁心同时接地运行。,3,、电流互感器在连接时必须注意端子极性，防止接错线。例如，在两相电流和接线中，如果电流互感器的,K,1,、,K,2,端子接错，则公共线中的电流就不是相电流，而是相电流的倍，可能使电流表损坏。,电流互感器的注意事项及处理方法二、三,2024/9/16,42,电流互感器的运行和停用，通常是在被测量电路的断路器断开后进行的，以防止电流互感器的二次线圈开路。但在被测电路中断路器不允许断开时，只能在带电情况下进行。,在停电时，停用电流互感器应将纵向连接端子板取下，将标有“进”侧的端子横向短接。在启用电流互感器时，应将横向短接端子板取下，并用取下的端子板将电流互感器纵向端子接通。,在运行中，停用电流互感器时，应将标有“进”侧的端子先用备用端子板横向短接，然后取下纵向端子板。在启用电流互感器时，应使用备用端子板将纵向端子接通，然后取下横向端子板。,在电流互感器启、停用时，应注意在取下端子板时是否出现火花。如果发现火花，应立即把端子板装上并拧紧，然后查明原因。工作中，操作员应站在绝缘垫上，身体不得碰到接地物体。,电流互感器的操作和维护一,2024/9/16,43,电流互感器在运行中，值班人员应定期检查下列项目：互感器是否有异音及焦味；互感器接头是否有过热现象；互感器油位是否正常，有无漏油、渗油现象；互感器瓷质部分是否清洁，有无裂痕、放电现象；互感器的绝缘状况。,电流互感器的二次侧开路是最主要的事故。在运行中造成开路的原因有：端子排上导线端子的螺丝因受震动而脱扣；保护屏上的压板未与铜片接触而压在胶木上，造成保护回路开路；可读三相电流值的电流表的切换开关经切换而接触不良；机械外力使互感器二次线断线等。,在运行中，如果电流互感器二次开路，则会引起电流保护的不正确动作，铁心发出异音，在二次绕组的端子处会出现放电火花。此时，应先将一次电流减少或降至零，然后将电流互感器所带保护退出运行。采取安全措施后，将故障互感器的端子短路，如果电流互感器有焦味或冒烟，应立即停用互感器。,电流互感器的操作和维护二,2024/9/16,44,相数：,绝缘方式和冷却方式：,用途,:,结构原理,:,单相电压互感器,三相电压互感器,油浸式,干式,测量用,保护用,电磁感应式,电容分压式,2,电压互感器,2024/9/16,45,图,2.20 JDZJ-10,型电压互感器 图,2.21,电压互感器原理接线图,2024/9/16,46,它的结构特点是：, 一次绕组匝数很多，二次绕组匝数很少，相当于一个降压变压器。, 工作时一次绕组并联在一次电路中，二次绕组并连接仪表、继电器的电压线圈回路，二次绕组负载阻抗很大，接近于开路状态。, 一次绕组导线细，二次绕组导线较粗，二次侧额定电压一般为,100V,，用于接地保护的电压互感器的二次侧额定电压为,100/,根号,3V,，开口三角形侧为,100/3 V,。,2024/9/16,47,一个单相电压互感器的接线。,常用于供仪表、继电器接于三相电路的一个线电压。,电压互感器的接线方案 （一）,2024/9/16,48,两个单相电压互感器接成,V/V,形。,常用于供仪表、继电器接于三相三线制电路的各个线电压，广泛应用于工厂变配电所,10kV,高压配电装置中。,电压互感器的接线方案（二）,2024/9/16,49,三个单相电压互感器或一个三相双绕组,电压互感器,接成,Y0/Y0,形,常用于三相三线制和三相四线制线路，用于供电给要求接线电压的仪表、继电器，同时也可供电给要求接相电压的绝缘监察用电压表。,电压互感器的接线方案（三）,2024/9/16,50,三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱式三绕组电压互感器接成,Y0/Y0/,形（开口三角形）,常用于三相三线制线路。其接成,Y0,形的二次绕组供电给要求线电压的仪表、继电器以及要求相电压的绝缘监察用电压表；接成开口三角形的辅助二次绕组，接作为绝缘监察用的电压继电器。,电压互感器的接线方案（四）,2024/9/16,51,电压互感器全型号的表示和含义如下：,2024/9/16,52,（,3,）电压互感器的使用注意事项及处理方法,电压互感器在工作时二次侧不能短路。电压互感器的一、二次侧都必须实施短路保护，装设熔断器。当发现电压互感器的一次侧熔丝熔断后，首先应将电压互感器的隔离开关拉开，并取下二次侧熔丝，检查是否熔断。在排除电压互感器本身的故障后，可重新更换合格熔丝后将电压互感器投入运行。若二次侧熔断器一相熔断时，应立即更换。若再次熔断，则不应再次更换，待查明原因后处理。,电压互感器二次侧有一端必须接地，以防止电压互感器一、二次绕组绝缘击穿时，一次侧的高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。,电压互感器接线时必须注意极性，防止因接错线而引起事故。单相电压互感器分别标,A,、,X,和,a,、,x,。三相电压互感器分别标,A,、,B,、,C,、,N,和,a,、,b,、,c,、,n,。,2024/9/16,53,电压互感器在额定容量下允许长期运行，但不允许超过最大容量运行。电压互感器在运行中不能短路。在运行中，值班员必须注意检查二次回路是否有短路现象，并及时消除。当电压互感器二次回路短路时，一般情况下高压熔断器不会熔断，但此时电压互感器内部有异声，将二次熔断器取下后异声停止，其他现象与断线情况相同。,电压互感器的运行和维护,2024/9/16,54,（,1,）互感器的减极性和加极性,与变压器一样，互感器在运行中，其一次绕组与二次绕组的感应电动势的瞬时极性是不断变化的，但它们之间有一定的对应关系。一、二次侧绕组的首端要么同为正极性（末端为负极性），要么一正一负。当绕组的首、末端规定后，绕组间的这种极性对应关系就取决于绕组的绕向。,我们把在电磁感应过程中，一、二次绕组感应出相同极性的两端称为同名端，感应出相反极性的两端称为异名端。,互感器的极性及其测试,2024/9/16,55,在一次绕组的同名端通入一个正在增大的电流，则该端将感应出正极性，二次绕组的同名端亦感应出正极性。如果二次回路是闭合的，则将有感应电流从该端流出。根据电流的这一对应关系，可以判别绕组的同名端。,按交流测定绕组同名端的方法接线，把一、二次绕组的两个末端短接，在一侧加交流电压,U,1,，另一侧感应出电压,U,2,，测量两个绕组首端间的电压,U,3,。若,U,3,=|,U,1,-,U,2,|,，则两个首端（或末端）为同名端；若,U,3,=|,U,1,+,U,2,|,，则两个首端（或末端）为异名端。,互感器若按照同名端来标记一、二次绕组对应的首尾端，这样的标记称为“减极性”标记法（,L,1,与,K,1,为同名端），反之则称为“加极性”标记法（,L,1,与,K,1,为异名端）。在电工技术中通常采用“减极性”标记法。,同名端和异名端的判断方法,2024/9/16,56, 直流法。,在电流互感器的一次线圈（或二次线圈）上，通过按钮开关,SB,接入,1.5,3V,的干电池,E,，,L1,接电池正极，,L2,电池的负极。在二次绕组两端接以低量程直流电压表或电流表。仪表的正极接,K2,，负极接,K2,，按下,SB,接通电路时，若直流电流表或直流电压表指针正偏为减极性（,L1,与,K1,为同名端），反偏为加极性（,L1,与,K1,为异名端）；若,SB,打开切断电路时，指针反偏为减极性，正偏为加极性。,互感器同名端的测定,图,2.23,直流法测定绕组极性接线图,2024/9/16,57, 交流法。,将电流互感器一、二次侧绕组的尾端、连在一起。在匝数较多的二次绕组上通以,1,5V,的交流电压,U,1,再用以下的小量程交流电压表分别测量,U,2,及,U,3,的数值。若则,U,3,=,U,1,-,U,2,为减极性,若则为加,U,3,=,U,1,+,U,2,极性。,在试验中应注意通入的电压,U,1,尽量低,只要电压表的读数能看清楚即可,以免电流太大损坏线圈。为读数清楚,电压表的量程应尽量小些。当电流互感器的电流比在,5,倍及以下时,用交流法测定极性既简单又准确,;,当电流互感器的电流比较大,(10,倍以上,),时,因,U,2,的数值较小,U,1,与,U,3,的数值很接近,电压表的读数不易区别大小,故不宜采用此测定方法。,互感器同名端的测定,图,2.24,交流法测定绕组同名端,2024/9/16,58,2.2.3,工厂变配电所常用的低压电气设备,低压电器在供配电系统中广泛用于低压线路上，起着开关、保护、调节和控制作用。,低压电器按,功能分类,，常分为开关电器、控制电器、调节电器、测量电器、成套电器。,1,低压刀开关,低压刀开关（文字符号为,QK,）是最普通的一种低压电器，适用于交流,50Hz,、额定交流电压,380V,，直流电压,440V,、额定电流,1500A,及以下的配电系统中，做不频繁手动接通和分断电路或用来隔离电源以保证安全检修之用。刀开关的种类很多，按其灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩两种；按极数分，有单极、双极和三极三种；按操作方式分，有直接手柄操作和连杆操作两种；按用途分，有单投和双投两种。其额定电流等级最大为,1500A,。,2024/9/16,59,低压刀开关全型号的表示和含义如下：,2024/9/16,60,1,上接线端子,2,灭弧栅,(,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,图,2.25 HD13,型低压刀开关外形结构,2024/9/16,61,2.,刀熔开关,低压刀熔开关（,QKF,或,FU,QK,），又称熔断器式刀开关，是一种由低压刀开关和低压熔断器组合的开关电器。它具有刀开关和熔断器的双重功能。最常见的刀熔开关是,HR13,型刀开关，它将,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。采用这种组合型的开关电器，简化了配电装置结构，经济实用，广泛用于低压配电屏上。最常见的刀熔开关,HR3,型，它是将,HD,刀开关的闸刀换成,RT0,型熔断器的具有刀形触头的熔管。,目前越来越多采用的是一种新型刀熔开关,HR5,型系列。它与,HR3,型的主要区别是用,NT,型低压高分断熔断器取代了,RT0,型熔断器作短路保护用，在各项电气技术指标上更加完好，同时，也具有结构紧凑、使用维护方便、操作安全可靠等优点，而且它还能进行单相熔断的监测，从而能有效防止因断路器熔断所造成的缺相运行故障。,2024/9/16,62,低压刀熔开关全型号的表示含义如下：,图,2.26,刀熔开关的结构示意图,2024/9/16,63,3.,低压负荷开关,低压负荷开关（,QL,）是由带灭弧装置的刀开关与熔断器串联而成，外形呈封闭式铁壳或开启式胶盖。又称,“,开关熔断器组,”,。,低压负荷开关具有带灭弧罩的刀开关和熔断器的双重功能，但一般不能频繁操作，短路熔断后需重新更换熔体才能恢复正常供电。,低压负荷开关根据结构的不同，有封闭式负荷开关（,HH,系列）和开启式负荷开关（,HK,系列）。其中，封闭式负荷开关是将刀开关和熔断器的串联组合安装在金属盒内，因此又称,“,铁壳开关,”,。一般用于粉尘多，不需要频繁操作的场合，作为电源开关和小型电动机直接起动的开关，兼作短路保护用。而开启式负荷开关是采用瓷质胶盖，可用于照明和电热电路中作不频繁通断电路和短路保护用。,2024/9/16,64,4.,低压断路器 （,QF,）,低压断路器（,QF,）又称低压自动开关、自动空气开关或空气开关等，它既能带负荷接通和切断电路，又能在短路、过负荷和低电压（失压）时自动跳闸，保护电力线路和电气设备免受破坏。它被广泛用于发电厂和变电所，以及配电线路的交、直流低压电气装置中，适用于正常情况下不频繁操作的电路。,低压断路器种类很多。按用途分，有配电用、电动机用、照明用和漏电保护用等；按灭弧介质分，有空气断路器和真空断路器；按极数分，有单极、双极、三极和四极断路器。小型断路器可经拼装由几个单极的组合成多极的。配电用断路器按结构分，有塑料外壳式（装置式）和框架式（万能式）。,2024/9/16,65,主触头用于通断主电路，它由带弹簧的跳钩控制通断动作，而跳钩由锁扣锁住或释放。当线路出现短路故障时，其过电流脱扣器动作，将锁扣顶开，从而释放跳钩使主触头断开。同理，如果线路出现过负荷或失电压情况，通过热脱扣器或失电压脱扣器的动作，也使主触头断开。如果按下按钮,6,或,7,，使失电压脱扣器或者分励脱扣器动作，则可以实现开关的远距离跳闸。,图,2.27,低压断路器工作原理示意图,2024/9/16,66,配电用断路器,按保护性能分，有非选择型、选择型和智能型。非选择型断路器一般为瞬时动作，只作短路保护用；也有长延时动作，只作过负荷保护用。选择型断路器有两段保护和三段保护两种动作特性组合。两段保护有瞬时和长延时的两段组合或长延时和短延时的两段组合两种。三段保护有瞬时、短延时和长延时三段组合。智能型断路器的脱扣器动作由微机控制，保护功能更多，选择性更好。,2024/9/16,67,分励脱扣器。它用于距离跳闸（远距离合闸操作可采用电磁铁或电动储能合闸）。,欠电压或失电压脱扣器。它用于欠电压或失电压（零压）保护，当电源电压低于定值时自动断开断路器。,热脱扣器。它用于线路或设备长时间过负荷保护，当线路电流出现较长时间过载时，金属片受热变形，使断路器跳闸。,过电流脱扣器。它用于短路、过负荷保护，当电流大于动作电流时自动断开断路器。分瞬时短路脱扣器和过电流脱扣器（又分长延时和短延时两种）。,复式脱扣器。它既有过电流脱扣器又有热脱扣器的功能。,自动开关带有多种,脱扣器,，能够起到过电流、过载、失压、欠压保护等作用。按断路器中安装的脱扣器种类分有如下五种：,2024/9/16,68,低压断路器全型号和含义如下：,2024/9/16,69,DZ,系列（塑料外壳式）低压断路器。,DZ,系列（塑料外壳式）低压断路器为封闭式结构，常称为塑料外壳式自动开关或装置式自动开关，其所有机构及导电部分都装在塑料壳内，仅在塑壳正面中央有外露的操作手柄供手动操作用。目前使用较多的,DZ,系列低压断路器有,DZ10,、,DZ15,，推广应用的有,DZ20,、,DZX10,及,C45N,、,DZ40,等。,塑料外壳式低压断路器的保护方案少（主要保护方案有热脱扣器和过电流脱扣器保护两种）、操作方法少（手动操作和电动操作），其电流容量和断流容量较小，但分断速度较快（断路时间一般不大于,0.02s,），结构紧凑，体积小，重量轻，操作简便，封闭式外壳的安全性好，因此，被广泛用作容量较小的配电支线的负荷端开关、不频繁起动的电动机开关、照明控制开关和漏电保护开关等。,（,1,）,DZ,系列（塑料外壳式）低压断路器。,2024/9/16,70,DZ20,型属我国生产的第二代产品，目前的应用较为广泛。它具有较高的分断能力，外壳的机械强度和电气绝缘性能也较好，而且所带的附件较多。,图,2.28 DZ20,型塑料外壳式低压断路器,2024/9/16,71,图,2.29,低压断路器操作手柄位置示意图,2024/9/16,72,DW,系列（框架式）低压断路器为敞开式结构，它装在金属或塑料的框架上，保护方案和操作方式都较多，因此又称为万能式自动开关。其灭弧能力较强，断流容量较大，但断路时间较长，在一个周期（,0.02s,）以上。目前使用较多的,DW,系列低压断路器有,DW10,、,DW15,，推广应用的低压断路器有,DW15X,、,DW16,、,DW17,（,ME,开关）、,DW914,（,AH,）等。,框架式低压断路器的保护方案和操作方式较多，既有手柄操作，又有杠杆操作、电磁操作和电动操作等。而且框架式低压断路器的安装地点也很灵活，既可装在配电装置中，又可安在墙上或支架上。另外，相对于塑料外壳式低压断路器，框架式低压断路器的电流容量和断流能力较大，不过，其分断速度较慢（断路时间一般大于,0.02 s,）。框架式低压断路器主要用于配电变压器低压侧的总开关、低压母线的分段开关和低压出线的主开关。,（,2,）,DW,系列（框架式）低压断路器。,2024/9/16,73,图,2.30 DW,型万能式低压断路器外形,DW,型断路器,主要结构由触头系统、操作机构和脱扣器系统组成。其触头系统安装在绝缘底板上，由静触头、动触头和弹簧、连杆、支架等组成。灭弧室里采用钢纸板材料和数十片铁片作灭弧栅来加强电弧的熄灭。,操作机构由操作手柄和电磁铁操作机构及强力弹簧组成。脱扣系统有过负荷长延时脱扣器、短路瞬时脱扣器、欠电压脱扣器和分励脱扣器等。带有电子脱扣器的万能式断路器还可以把过负荷长延时、短路瞬时、短路短延时、欠电压瞬时和延时脱扣器的保护功能汇集在一个部件中，并利用分励脱扣器来使断路器断开。,2024/9/16,74,（,3,）低压断路器的检修。低压断路器,常见故障及原因,如下：, 手动操作断路器时触头不能闭合。主要原因有：欠压脱扣器无电压和线圈损坏；机构不能复位再扣；储能弹簧变形，闭合力减少；反作用弹簧拉力过大。, 启动电动机时断路器立即分断。原因是过电流脱扣器的整定电流太小，可调整脱扣器的瞬时整定弹簧。若为空气阻尼的脱扣器，则可能是闭门失灵或橡皮膜破裂。, 断路器闭合后一段时间又自行分断。主要是过电流长延时整定值不对或热元件等精确度发生变化。, 断路器温度过高。主要原因有：触头压力过分降低；触头表面过分磨损或接触不良；导电零件的连接螺丝松动。,2024/9/16,75, 分励脱扣器不能使断路器分断电路。主要原因有：线圈损坏；电源电压低；电路螺丝松动；再扣接触面过大。, 欠压脱扣器不能使断路器分断电路。主要原因有：反力弹簧作用力变小；储能释放弹簧作用力变小；机构被卡住。, 欠压脱扣器有噪声。主要原因有：反力弹簧作用力太大；铁芯工作面上有油污；短路环断裂。,2024/9/16,76,低压熔断器主要实现低压配电系统的短路保护和过负荷保护。它的主要缺点是熔体熔断后必须更换，会引起短时停电，保护特性和可靠性较差，在一般情况下，必须与其他电器配合使用。,低压熔断器的类型很多，按结构形式分为,RM,系列无填料密闭管式熔断器，,RT,系列有填料密闭管式熔断器，,RC,系列瓷插式熔断器，,RL,系列螺旋式熔断器，,NT,系列高分断能力熔断器等。,国产低压熔断器的全型号的表示和含义如下：,5.,低压熔断器,2024/9/16,77,RC1,型瓷插式熔断器,的结构简单，价格便宜，更换熔体方便，广泛用于,500V,以下的电路中，作不重要负荷的电力线路、照明设备和小容量的电动机的短路保护用。例如，居民区、农用负荷等要求不高的供配电线路末端的负荷。,2024/9/16,78,RL1,型螺旋式熔断器,的体积小，重量轻，安装面积小，价格低，更换熔体方便，运行安全可靠，而且因熔管内充有石英砂，灭弧能力较强，属“限流式熔断器”。广泛用于,500V,以下的低压动力干线和支线上，用于保护线路、照明设备和小容量电动机。,2024/9/16,79,RM,型熔断器,的熔体用锌片冲制成变截面形状。由纤维熔管、变截面锌片和触刀、管帽、管夹等组成。当短路电流通过时，熔片窄部由于截面小电阻大而首先熔断，并将产生的电弧分成几段而易于熄灭；在过负荷电流通过时，由于电流加热时间较长，而窄部的散热条件好，这时往往在宽窄之间的斜部熔断。由此，可根据熔片熔断的部位来判断过电流的性质。,RM,系列的熔断器不能在短路到达冲击值前灭弧，因此是“非限流式”熔断器。广泛用于发电厂和变电所中，作为电动机的保护和断路器合闸控制回路的保护。,2024/9/16,80,图,2.33 RM10,系列低压断路器,2024/9/16,81,RT0,型有填料封闭管式熔断器,主要由瓷熔管、铜熔体（栅状）和底座三部分组成。熔管内装石英砂。熔体由多条冲有网孔和变截面的紫铜片并联组成，中部焊有“锡桥”，指示器熔体为康铜丝，与工作熔体并联。熔管上盖板装有明显的红色熔断指示器。这种熔断器具有较强的灭弧能力，因而属于“限流式”熔断器。熔体熔断后，其熔断指示器（红色）弹出，经方便工作人员识别故障线路和进行处理。熔断后的熔体不能再用，须重新更换，更换时应采用绝缘操作手柄进行操作。,RT0,型熔断器具有很高的分断能力和良好的安秒特性，在低压电网保护中与其他保护电器配合，能组成具有一定选择性的保护，广泛用于短路电流较大的低压网络和配电装置中，作输电线路和电气设备的短路保护，特别适用于重要的供电线路（如电力变压器的低压侧主回路及靠近变压器场所出线端的供电线路）。,2024/9/16,82,1,栅状铜熔体；,2,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,2024/9/16,83,NT,系列熔断器是引进技术生产的一种高分断能力熔断器，现广泛应用于低压开关柜中，适用于,660V,及以下电力网络及配电装置作过载和保护用。该系列熔断器由熔管、熔体和底座组成，外形结构与,RT0,型相似。熔管为高强度陶瓷管，内装优质石英砂，熔体采用优质材料制成。主要特点为体积小、重量轻、功耗小、分断能力高、限流特性好。,gF,、,aM,系列圆柱形管状有填料熔断器也属引进技术生产的熔断器，具有体积小、密封好、分断能力高、指示灵敏、动作可靠、安装方便等优点，适用于低压配电系统。其中，,gF,系列用于线路的短路和过负荷保护，,aM,系列用于电动机的短路保护。,其它系列熔断器,2024/9/16,84,2.3,电力变压器,2.3.1,工厂变电所常用电力变压器的结构和类型,电力变压器（文字符号为,T,或,TM,）是供配电系统中实现电能输送、电压变换，满足不同电压等级负荷要求的核心器件，使用最多的是三相油浸式电力变压器和环氧树脂浇注干式变压器。,电力变压器按调压方式可分为无载调压和有载调压两大类，工厂变电所中大多采用无载调压方式的变压器。,变压器按绕组绝缘方式及冷却方式可分为油浸式、干式和充气式等。工厂变电所中大多采用油浸自冷式变压器。,变压器按用途可分为普通式、全封闭式、防雷式，工厂变电所中大多采用普通式变压器。,2024/9/16,85,图,2.35,油浸式三相电力变压器,2024/9/16,86,1.,油箱,。油箱由箱体、箱盖、散热装置、放油阀组成，其主要作用是把变压器连成一个整体及进行散热。,2.,铁心和绕组,。变压器是用导磁性能很好的硅钢片叠压组成的闭合磁路，变压器的一次绕组和二次绕组是铜或铝线绕成圆筒形的多层线圈，放在铁心柱上，导体外面采用绝缘处理。,3.,油枕,。油枕起储油及补油的作用，从而保证油箱内充满油。同时由于装了油枕，减小了油的劣化速度。,4.,吸湿器。,由一根铁管和玻璃容器组成，内装干燥剂（如硅胶）。对空气起过滤作用，从而保持油的清洁。,5.,高低压套管。,套管为瓷质绝缘管，内有导体，用于变压器一、二次绕组接入和引出端的固定和绝缘。,2024/9/16,87,6.,气体继电器。容量在,800kVA,及以上的油浸式变压器才安装，用于在变压器内部发生故障时进行瓦斯保护。,7.,防爆管。其作用是防止油箱发生爆炸事故。当油箱内部发生严重的短路故障，变压器油箱内的油急剧分解成大量的瓦斯气体，使油箱内部压力剧增，这时，防爆管的出口处玻璃会自行破裂，释放压力，并使油流向一方向喷出。,8.,分接开关。用于改变变压器的绕组匝数以调节变压器的输出电压。,2024/9/16,88,环氧树脂浇注绝缘的三相干式变压器又称树脂绝缘干式变压器，它的高低绕组各自用环氧树脂浇注，并同轴套在铁心柱上；高低压绕组间有冷却气道，使绕组散热；三相绕组间的连线也由环氧树脂浇注而成，因此其所有带电部分都不暴露在外。其容量从,30kVA,到几千,kVA,，最高可达上万,kVA,，高压侧电压有,6kV,、,10kV,、,35kV,，低压侧电压为,230/400V,。目前我国生产的干式变压器有,SC,系列和,SG,系列。,环氧树脂浇注绝缘的干式电力变压器,2024/9/16,89,三相变压器的连接组别是指变压器一、二次侧绕组所采用的连接方式的类型及相应的一、二次侧对应线电压的相位关系。常用的连接组别有,Yyn0,、,Dyn11,、,Yzn11,、,Yd11,、,YNd11,等。,1,配电变压器的连接组别,6,10kV,配电变压器（二次侧电压为,380/220V,）有,Yyn0,、,Dyn11,两种常用的连接组别。,Yyn0,连接组别的示意图如图,2.37,所示。,2.3.2,三相电力变压器的连接组别,图,2.37,变压器,Yyn0,连接组别,2024/9/16,90,Dyn11,连接组别的示意图如图,2.38,所示。其一次线电压和对应二次线电压的相位关系如同分针与时针的位置一样。,图,2.38,变压器,Dyn11,连接组别,2024/9/16,91,防雷变压器,通常采用,Yzn11,联接组别，其一次绕组采用星形联接，二次绕组分成两个匝数相同的绕组，并采用曲折形（,Z,）联接，在同一铁心柱上的两半个绕组的电流正好相反，使磁动势相互抵消。因此如果雷过电压沿二次侧线路侵入，二次侧也不会出现过电压。由此可见，,Yzn11,联接的变压器有利于防雷，但这种变压器二次绕组的用材量比,Yyn0,型的增加,15%,以上。,2024/9/16,92,1,电力变压器的过负荷能力,变压器在正常运行时，负荷不应超过其额定容量。但是，变压器并非总在最大负荷下运行，在许多时间内变压器的实际负荷远小于额定容量，因此，变压器在不降低规定使用寿命的条件下具有一定的短期过负荷能力。变压器的过负荷能力，分正常过负荷能力和事故过负荷能力两种。,（,1,）正常过负荷能力。,变压器在正常运行时带额定负荷可连续运行,20,年。由于昼夜负荷变化和季节性负荷差异而允许的变压器过负荷，称为正常过负荷。这种过负荷系数的总数，对室外变压器不超过,30%,，对室内变压器不超过,20%,。,变压器的正常过负荷时间是指在不影响其寿命、不损坏变压器的各部分绝缘的情况下允许过负荷的持续时间。,2.3.3,工厂变电所中变压器的过负荷能力,2024/9/16,93,（,2,）事故过负荷能力。,当电力系统或工厂变电所发生事故时，为了保证对重要设备连续供电，故允许变压器短时间的过负荷，这种过负荷即事故过负荷。,2,主变压器台数的选择原则,（,1,）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所应采用两台变压器，对只有二级负荷，而无一级负荷的变电所，也可只采用一台变压器，并在低压侧架设与其他变电所的联络线。,（,2,）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大的工厂变电所，可考虑采用两台主变压器。,（,3,）一般的三级负荷只采用一台主变压器。,（,4,）考虑负荷的发展，应留有安装第二台主变压器的空间。,2024/9/16,94,只安装一台主变压器时，主变压器的额定容量,S,N.T,应满足全部用电设备总的计算负荷,S,30,的需要：,S,N.T,S,30,装有两台变压器时，每台主变压器的额定容量,S,N.T,应同时满足以下两个条件：,任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷的需要，即,S,N.T,0.7S,30,任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即,S,N.T,S,30(+),式中,S,30(+),计算负荷中的全部一、二级负荷。,3,主变压器容量的选择,2024/9/16,95,单台主变压器的容量上限,工厂车间变电所单台主变压器容量一般不宜大于,1 250kVA,。现在我国已能