工廠電氣系統(tǒng)安裝分析

1、學(xué)習(xí)情境 3 工廠電氣系統(tǒng)安裝項(xiàng)目1 工廠電氣動(dòng)力系統(tǒng)安裝3.1.1施工技術(shù)預(yù)備1.識(shí)圖1）設(shè)計(jì)講明（1）設(shè)計(jì)依據(jù)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5005295 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、GB500539410kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范、GB5005495低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下一般設(shè)計(jì)原則：a遵守規(guī)程、執(zhí)行政策必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。b安全可靠、先進(jìn)合理應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采納效率高、能耗低和性能較先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。c近期為主、考慮進(jìn)展應(yīng)依照工程特點(diǎn)、規(guī)模和進(jìn)展規(guī)劃

2、，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期進(jìn)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。d全局動(dòng)身、統(tǒng)籌兼顧必須從全局動(dòng)身，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。（2）設(shè)計(jì)范圍工廠供電設(shè)計(jì)包括變配電所設(shè)計(jì)、配電線路設(shè)計(jì)和電氣照明等。a變配電所設(shè)計(jì)不管工廠總降壓變電所或車間變電所，設(shè)計(jì)的內(nèi)容都差不多相同。工廠高壓配電所，則除了沒有主變壓器的選擇外，其余的設(shè)計(jì)內(nèi)容也與變電所設(shè)計(jì)差不多相同。變配電所的設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括：變配電所負(fù)荷的計(jì)算和無(wú)功功率的補(bǔ)償，變配電所所址的選擇，變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量、型式的確定，變配電所主結(jié)線方案的選擇，進(jìn)出線的選擇，短路計(jì)算及開

3、關(guān)設(shè)備的選擇，二次回路方案的確定及繼電愛護(hù)的選擇與整定，防雷愛護(hù)與接地和接零的設(shè)計(jì)，變配電所電氣照明的設(shè)計(jì)等。最后需編制設(shè)計(jì)講明書、設(shè)備材料清單及工程概(預(yù))算，繪制變配電所主電路圖、平剖面圖、二次回路圖及其它施工圖紙。b配電線路設(shè)計(jì)工廠配電線路設(shè)計(jì)分廠區(qū)配電線路設(shè)計(jì)和車間配電線路設(shè)計(jì)。廠區(qū)配電線路設(shè)計(jì)，包括廠區(qū)高壓供配電線路設(shè)計(jì)及車間外部低壓配電線路的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括：配電線路路徑及線路結(jié)構(gòu)型式的確定，負(fù)荷的計(jì)算，導(dǎo)線或電纜及配電設(shè)備和愛護(hù)設(shè)備的選擇，架空線路桿位的確定及電桿與絕緣子、金具的選擇，防雷愛護(hù)與接地和接零的設(shè)計(jì)等。最后需編制設(shè)計(jì)講明書、設(shè)備材料清單及工程概(預(yù))算，繪制廠區(qū)

4、配電線路系統(tǒng)圖和平面圖、電桿總裝圖及其它施工圖紙。車間配電線路設(shè)計(jì)，包括車間配電線路布線方案的確定、負(fù)荷的計(jì)算、線路導(dǎo)線及配電設(shè)備和愛護(hù)設(shè)備的選擇、線路敷設(shè)設(shè)計(jì)等。最后也需編制設(shè)計(jì)講明書、設(shè)備材料清單及工程概(預(yù))算，繪制車間配電線路系統(tǒng)圖、平面圖及其他施工圖紙。c電氣照明設(shè)計(jì)工廠電氣照明設(shè)計(jì)，包括廠區(qū)室外照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)和車間(建筑)內(nèi)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。不管是廠區(qū)室外照明設(shè)計(jì)依舊車間內(nèi)照明設(shè)計(jì)，其內(nèi)容均應(yīng)包括：照明光源和燈具的選擇，燈具布置方案的確定和照度的計(jì)算，照明負(fù)荷計(jì)算及導(dǎo)線的選擇，愛護(hù)與操縱設(shè)備的選擇等。最后編制設(shè)計(jì)講明書、設(shè)備材料清單及工程概(預(yù))算，繪制照明系統(tǒng)圖、平面圖及其它施工圖紙。

5、(3）設(shè)計(jì)的程序與要求工廠供電設(shè)計(jì)，通常分為擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)兩個(gè)時(shí)期。大型設(shè)計(jì)，也有分為初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)三個(gè)時(shí)期，或分為方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)三個(gè)時(shí)期的。假如設(shè)計(jì)任務(wù)緊迫，設(shè)計(jì)規(guī)模較小，又經(jīng)技術(shù)論證許可時(shí)，也可直接進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。a擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)的任務(wù)，要緊是依照設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，進(jìn)行負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，確定工廠的需電容量，選擇工廠供電系統(tǒng)的原則性方案及要緊設(shè)備，提出要緊設(shè)備材料清單，并編制工程概算，報(bào)上級(jí)主管部門審批。因此，擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)資料應(yīng)包括工廠供電系統(tǒng)的總體布置圖、主電路圖、平面布置圖等圖紙及設(shè)計(jì)講明書和工程概算等。為了進(jìn)行擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)前必須收集以下

6、資料：a)亡廠的總平面圖，各車間(建筑)的土建平、剖面圖。b)工藝、給水、排水、通風(fēng)、取暖及動(dòng)力等工種的用電設(shè)備平面布置圖及要緊的剖面圖。并附有備用電設(shè)備的名稱及有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。c)用電設(shè)備對(duì)供電可靠性的要求及工藝同意停電的時(shí)刻。d)全廠的年產(chǎn)量或年產(chǎn)值及年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，用以估算全廠的年用電量和最高需電量。e)向當(dāng)?shù)毓╇姴块T收集下列資料：可供的電源容量和備用電源容量；供電電源的電醫(yī)、供電方式(架空線依舊電纜，專用線依舊公用線)、供電電源回路數(shù)、導(dǎo)線或電纜的型號(hào)規(guī)格、長(zhǎng)度以及進(jìn)入工廠的方位；電力系統(tǒng)的短路數(shù)據(jù)或供電電源線路首端的開關(guān)斷流容量；供電電源首端的繼電愛護(hù)方式及動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限的整

7、定值，電力系統(tǒng)對(duì)工廠進(jìn)線端繼電愛護(hù)方式及動(dòng)作時(shí)限配合的要求；供電部門對(duì)工廠電能計(jì)量方式的要求及電費(fèi)計(jì)收方法；對(duì)工廠功率因數(shù)的要求；電源線路廠外部分設(shè)計(jì)和施工的分工及工廠應(yīng)負(fù)擔(dān)的投資費(fèi)用等。f)向當(dāng)?shù)貧庀?、地質(zhì)及建筑安裝等部門收集下列資料：當(dāng)?shù)貧鉁財(cái)?shù)據(jù)，如年最高溫度、年平均溫度、最熱月平均最高溫度、最熱月平均溫度以及當(dāng)?shù)刈顭嵩碌孛嫦耾81om處的土壤平均溫度等，以供選擇電器和導(dǎo)體之用；當(dāng)?shù)睾０胃叨取O端最高溫度與最低溫度等，也是供電器選擇之用；當(dāng)?shù)啬昀妆┤諗?shù)，供設(shè)計(jì)防雷裝置之用；當(dāng)?shù)赝寥佬再|(zhì)或土壤電阻率，供設(shè)計(jì)接地裝置之用；當(dāng)?shù)爻Ｄ曛鲗?dǎo)風(fēng)向、地下水位及最高洪水位等，供選擇變、配電所所址之用；當(dāng)?shù)?/p>

8、曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)或可能出現(xiàn)的最高地震烈度，供考慮防震措施之用；當(dāng)?shù)仉姎夤こ痰募夹g(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及電氣設(shè)備和材料的生產(chǎn)供應(yīng)情況等，供編制投資概算之用。必須注意：在向當(dāng)?shù)毓╇姴块T收集有關(guān)資料的同時(shí)，也應(yīng)向當(dāng)?shù)毓╇姴块T提供一定的資料，如工廠的生產(chǎn)規(guī)模、負(fù)荷的性質(zhì)：需電容量及供電的要求等，并應(yīng)與供電部門最后達(dá)成供用電協(xié)議。b 施工設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)是在擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)經(jīng)上級(jí)主管部門批準(zhǔn)后，為滿足安裝施工要求而進(jìn)行的技術(shù)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是繪制施工圖，因此也稱為施工圖設(shè)計(jì)。施工設(shè)計(jì)須對(duì)初步設(shè)計(jì)的原則性方案進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和必要的計(jì)算和修訂，以使設(shè)計(jì)方案更加完善和精確，有助于安裝施工圖的繪制。安裝施工圖是進(jìn)行安裝施工所必需的全套

9、圖紙資料。安裝施工圖應(yīng)盡可能采納國(guó)家頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)圖樣。施工設(shè)計(jì)資料應(yīng)包括施工講明書，各項(xiàng)工程的平、剖面圖，各種設(shè)備的安裝圖，各種非標(biāo)準(zhǔn)件的安裝圖，設(shè)備與材料明細(xì)表以及工程預(yù)算等。施工設(shè)計(jì)由因此立即付諸安裝簏工的最后決定性設(shè)計(jì)，因此設(shè)計(jì)時(shí)更有必要深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，核實(shí)資料，精心設(shè)計(jì)，以確保工廠供電工程的質(zhì)量。2）負(fù)荷計(jì)算由于需要系數(shù)等計(jì)算方法前面章節(jié)已作介紹，本部分僅介紹在當(dāng)設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差不較大時(shí)的低壓干線與分支線的負(fù)荷計(jì)算中常用的二項(xiàng)式法。(1) 用二項(xiàng)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算二項(xiàng)式法認(rèn)為計(jì)算負(fù)荷由兩部分構(gòu)成，一部分是由所有設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的平均負(fù)荷，另一部分是由于大型設(shè)備（容量最大的x臺(tái)）的投入產(chǎn)生

10、的負(fù)荷。其中b，c稱為二項(xiàng)式系數(shù)。二項(xiàng)式系數(shù)也是通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到的數(shù)據(jù)。二項(xiàng)式法的差不多公式是 式中，bPe為表示用屯設(shè)備組的平均功率，其中Pe是用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘?，其?jì)算方法如前需要系數(shù)法中所述；cPx為表示用電設(shè)備組中x臺(tái)容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷，其中Px，是x臺(tái)最大容量的設(shè)備總?cè)萘?；b、c為二項(xiàng)式系數(shù)。其余的計(jì)算負(fù)荷Q30、S30和I30的計(jì)算與前述需要系數(shù)法的計(jì)算相同但必須注意：按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷時(shí)，假如設(shè)備總臺(tái)數(shù)n少于附錄表1中規(guī)定的最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)x的2倍(即n X/3時(shí)才需計(jì)及電阻。 假如不計(jì)電阻，則三相短路電流的周期重量有效值為 三相短路容量為 下面講述供電系

11、統(tǒng)中各要緊元件如電力系統(tǒng)、電力變壓器和電力線路的阻抗計(jì)算。至于供電系統(tǒng)中的母線、線圈型電流互感器的一次繞組、低壓斷路器的過(guò)電流脫扣線圈及開關(guān)的觸頭等的阻抗，相對(duì)來(lái)講專門小，在短路計(jì)算中一般可略去不計(jì)。在略去上述的阻抗后，計(jì)算所得的短路電流自然稍有偏大；但用稍偏大的短路電流來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備，倒能夠使其運(yùn)行的安全性更有保證。 a)電力系統(tǒng)的阻抗 電力系統(tǒng)的電阻相關(guān)于電抗來(lái)講，專門小，一般不予考慮。電力系統(tǒng)的電抗，可由電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口斷路器(參看圖34)的斷流容量SOC來(lái)估算，這SOC就看作是電力系統(tǒng)的極限短路容量SK。因此電力系統(tǒng)的電抗為 式中，UC為高壓饋電線的短路計(jì)算電壓，但為了便于

12、短路電路總阻抗的計(jì)算，免去阻抗換算的苦惱，此式的UC可直接采納短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓；SOC為系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量，可查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本；如只有開斷電流IOC數(shù)據(jù)，則其斷流容量那個(gè)地點(diǎn)UN為其額定電壓。 b)電力變壓器的阻抗 (a)變壓器的電阻RT 可由變壓器的短路損耗Pt近似地計(jì)算。 故 式中，UC為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓；SN為變壓器的額定容量；Pk為變壓器的短路損耗，可查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本。 (b)變壓器的電抗Xt 可由變壓器的短路電壓(即阻抗電壓)UK近似地計(jì)算。因 故式中，UK為變壓器的短路電壓(阻抗電壓UZ)百分值，可查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本c)電力線路的阻抗 (a)線路的電阻RWL

13、。 可由導(dǎo)線電纜的單位長(zhǎng)度電阻R。值求得，即式中，R。為導(dǎo)線電纜單位長(zhǎng)度的電阻，可查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本；l為線路長(zhǎng)度。 (b)線路的電抗XWL。 可由導(dǎo)線電纜的單位長(zhǎng)度電抗x。值求得，即式中，X。為導(dǎo)線電纜單位長(zhǎng)度的電抗，可查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本；l為線路長(zhǎng)度。 假如線路的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)不詳時(shí)，x。可按下表1.1-2取其電抗平均值，因?yàn)橥浑妷旱耐惥€路的電抗值變動(dòng)幅度一般不大 。電力線路每相的單位長(zhǎng)度電抗平均值(km) 表3.1-2線路結(jié)構(gòu)線路電壓6-10kV220/380V架空線路O38O32電纜線路O08O066 求出短路電路中各元件的阻抗后，就化簡(jiǎn)短路電路，求出其總阻抗，然后計(jì)算短路電流周期重

14、量磴。其他短路物理量的計(jì)算公式見第三節(jié)第二節(jié)。 必須注意：在計(jì)算短路電路的阻抗時(shí)，假如電路內(nèi)含有電力變壓器，則電路內(nèi)各元件的阻抗都應(yīng)統(tǒng)一換算到短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓去。阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變。 由和Q=U2X可知，元件的阻抗值與電壓平方成正比，因此阻抗換算的公式為 式中，R、X和UC為換算前元件的電阻、電抗和元件所在處的短路計(jì)算電壓；、為換算后元件的電阻、電抗和短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓。 就短路計(jì)算中考慮的幾個(gè)要緊元件的阻抗來(lái)講，只有電力線路的阻抗有時(shí)需要換算，例如計(jì)算低壓側(cè)的短路電流時(shí)，高壓側(cè)的線路阻抗就需要換算到低壓側(cè)。而電力系統(tǒng)和電力變壓器的阻抗，由于它們的計(jì)算公式中均含有u：

15、，因此計(jì)算阻抗時(shí)，公式中U。直接代以短路點(diǎn)的計(jì)算電壓，就相當(dāng)于阻抗差不多換算到短路點(diǎn)一側(cè)了。5)工廠變配電所及其一次系統(tǒng)本節(jié)首先介紹工廠變配電所的任務(wù)、類型及開關(guān)觸頭間電弧產(chǎn)生和熄滅的差不多知識(shí)，然后重點(diǎn)講述變配電所的一次設(shè)備和主電路圖，對(duì)一次設(shè)備著重介紹其功能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、差不多原理及其選擇，對(duì)主電路圖著重闡述其差不多要求及一些典型電路的分析，最后講述工廠變配電所的所址選擇、布置、結(jié)構(gòu)、安裝圖及運(yùn)行維護(hù)等知識(shí)。本章是本課程的重點(diǎn)，也是從事工廠供電設(shè)計(jì)與運(yùn)行必備的基礎(chǔ)知識(shí)。（1）工廠變配電所的任務(wù)和類型 a 變配電所的任務(wù) 變電所(tansformer substation)擔(dān)負(fù)著從電力系統(tǒng)受電

16、，通過(guò)變壓，然后配電的任務(wù)。 配電所(distribution sulbstation)擔(dān)負(fù)著從電力系統(tǒng)受電，然后直接配電的任務(wù)。顯然，變配電所是工廠供電系統(tǒng)的樞紐，在工廠中占有專門重要的地位。 b 變配電所的類型 工廠變電所分總降壓變電所(head stepdown substation)和車間變電所(shop trans一。former substation)。一般中小型工廠不設(shè)總降壓變電所。 圖3.1-4 車間變電所的類型圖3.1-4 車間變電所的類型1、2-內(nèi)附式 3、4-外附式 5-車間內(nèi)式 6-露天（或半露天）式7-獨(dú)立式 車間變電所按其主變壓器的安裝位置來(lái)分，有下列類型：a) 車

17、間附設(shè)變電所變壓器室的一面墻或幾面墻與車間的墻共用，變壓器室的大門朝車間外開。假如按變壓器室位于車間的墻內(nèi)依舊墻外，還可進(jìn)一步分為內(nèi)附式(如圖3.1-4中的12)和外附式(如圖3.1-4中的3、4)。b) 車間內(nèi)變電所變壓器室位于車間內(nèi)的單獨(dú)房間內(nèi)，變壓器室的大門朝車間內(nèi)開(如圖3.1-4中的5)。 c) 露天變電所變壓器安裝在室外抬高的地面上(如圖3.1-4中的6)。假如變壓器的上方設(shè)有頂板或挑檐的，則稱為半露天變電所。 d) 獨(dú)立變電所整個(gè)變電所設(shè)在與車間建筑物有一定距離的單獨(dú)建筑物內(nèi)(如圖3.1-4中的7)。外墻 e) 桿上變電臺(tái) 變壓器安裝在室外的電桿上，又稱柱上變電所。f）地下變電所

18、整個(gè)變電所設(shè)置在地下。g）樓上變電所整個(gè)變電所設(shè)置在樓上。6）電弧(1)產(chǎn)生電弧的全然緣故 開頭觸頭在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)之因此會(huì)產(chǎn)生電弧，全然的緣故在于觸頭本身及觸頭周圍的介質(zhì)中含有大量可被游離的電子。如此，當(dāng)分?jǐn)嗟挠|頭之間存在著足夠大的外施電壓的條件下，就有可能強(qiáng)烈電離而產(chǎn)生電弧。 (2)產(chǎn)生電弧的游離方式 a熱電發(fā)射 當(dāng)開關(guān)觸頭分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)，陰極表面由于大電流逐漸收縮集中而出現(xiàn)酷熱的光斑，溫度專門高，因而使觸頭表面分子中外層電子汲取足夠的熱能而發(fā)射到觸頭間隙中去，形成自由電子。 b高電場(chǎng)發(fā)射 開關(guān)觸頭分?jǐn)嘀酰妶?chǎng)強(qiáng)度專門大。在這種高電場(chǎng)的作用力，觸頭表面的電子可被強(qiáng)拉出來(lái)，使之進(jìn)入觸頭間隙，也形成

19、自由電子。 c碰撞游離 當(dāng)觸頭間隙存在著足夠大的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，其中的自由電子以相當(dāng)大的動(dòng)能向陽(yáng)極移動(dòng)，在移動(dòng)中碰撞到中性質(zhì)點(diǎn)，就可能使中性質(zhì)點(diǎn)中的電子游離出來(lái)，從而使中性質(zhì)點(diǎn)變成帶電的正離子和自由電子。這些游離出來(lái)的帶電質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)力的作用下，接著參加碰撞游離，結(jié)果使觸頭間介質(zhì)中的離子數(shù)越來(lái)越多，形成“雪崩”現(xiàn)象。當(dāng)離子濃度足夠大時(shí)，介質(zhì)擊穿而發(fā)生電弧。 d熱游離 電弧的溫度專門高，表面溫度達(dá)30004000，弧心溫度可高達(dá)10000。在如此的高溫下，電弧中的中性質(zhì)點(diǎn)可游離為正離子和自由電子(據(jù)研究，一般氣體在900010000時(shí)發(fā)生游離，而金屬蒸氣在4000左右即發(fā)生游離)，從而進(jìn)一步加強(qiáng)了電弧

20、中的游離。觸頭越分開，電弧越大，熱游離也越顯著。 、 由于上述幾種游離方式的綜合作用，使得觸頭在帶電開斷時(shí)產(chǎn)生電弧并得以維持。 (3)電弧的熄滅 a熄滅電弧的條件 要使電弧熄滅，必須使觸頭間電弧中的去游離率大于游離率，即其中離子消逝的速率大于離子產(chǎn)生的速率。 b熄滅電弧的去游離方式 a)正負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)的“復(fù)合” 復(fù)合確實(shí)是正、負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)重新結(jié)合為中性質(zhì)點(diǎn)。這與電弧中的電場(chǎng)強(qiáng)度、混度及電弧截面等有關(guān)。電弧中的電場(chǎng)強(qiáng)度越弱，電弧的溫度越低，電弧截面越小，則帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合越強(qiáng)。此外，復(fù)合與電弧接觸的介質(zhì)性質(zhì)也有關(guān)。如電弧接觸的表面為固體介質(zhì)，則由于較爽朗的電子先使介質(zhì)表面帶一負(fù)電位，帶負(fù)電位的介質(zhì)表面

21、就吸引電弧中的正離子而造成強(qiáng)烈的復(fù)合。 b)正負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)的“擴(kuò)散” 擴(kuò)散確實(shí)是電弧中的帶電質(zhì)點(diǎn)向周圍介質(zhì)中擴(kuò)散開去，從而使電弧區(qū)域的帶電質(zhì)點(diǎn)減少。擴(kuò)散的緣故，一是由于電弧與周圍介質(zhì)的溫度差，另一是由于電弧與周圍介質(zhì)的離子濃度差。擴(kuò)散也與電弧截面有關(guān)。電弧截面越小，離子擴(kuò)散也越強(qiáng)。 上述帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合和擴(kuò)散，都使電弧中間的離子數(shù)減少，即去游離增強(qiáng)，從而有助于電弧的熄滅。(4)對(duì)電氣觸頭的差不多要求 電氣觸頭是開關(guān)電器中極其重要的部件。開關(guān)電器工作的可靠程度，與觸頭的結(jié)構(gòu)和狀況有著緊密的關(guān)系。為了更好地理解高低壓開關(guān)電器的結(jié)構(gòu)原理，那個(gè)地點(diǎn)先談?wù)剬?duì)電氣觸頭的差不多要求。 a滿足正常負(fù)荷的發(fā)熱要求正

22、常負(fù)荷電流(包括過(guò)負(fù)荷電流)長(zhǎng)期通過(guò)觸頭時(shí)，觸頭的發(fā)熱溫度不應(yīng)超過(guò)同意值。為此，觸頭必須接觸緊密良好，盡量減小或消除觸頭表面的氧化層，盡量降低接觸電阻。 b具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度 能經(jīng)受規(guī)定的通斷次數(shù)而不致發(fā)生機(jī)械故障或損壞。 c具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度在可能發(fā)生的最大的短路沖擊電流通過(guò)時(shí)，觸頭不致因電動(dòng)力作用而損壞；并在可能最長(zhǎng)的短路時(shí)刻內(nèi)通過(guò)短路電流時(shí)所產(chǎn)生的熱量，不致使觸頭過(guò)度燒損或熔焊。 d具有足夠的斷流能力在開斷所規(guī)定的最大負(fù)荷電流或短路電流時(shí)，觸頭不應(yīng)被電弧過(guò)度燒損，更不應(yīng)發(fā)生熔焊現(xiàn)象。為了保證觸頭在閉合時(shí)盡量減少觸頭電阻，而在通斷時(shí)又使觸頭能經(jīng)受電弧高溫的作用，因此有些開關(guān)的觸頭

23、分為工作觸頭和滅弧觸頭兩部分。工作觸頭采納導(dǎo)電性好的銅(或鍍銀)觸頭，滅弧觸頭則采納耐高溫的銅鎢等合金觸頭。通路時(shí)，電流要緊由工作觸頭通過(guò)。通斷電流時(shí)，電弧差不多上在滅弧觸頭間產(chǎn)生，不致使工作觸頭燒損。7)動(dòng)力配電系統(tǒng)圖圖3.1-5 動(dòng)力配電箱系統(tǒng)圖以進(jìn)線引自變配電室的一個(gè)總動(dòng)力配電箱進(jìn)行講明： 該箱進(jìn)線引自變配電室的500A回路，導(dǎo)線采納BV聚氯乙烯絕緣銅芯線，3根185mm2作為相線，兩根95mm2作為N線與PE線，穿直徑100mm的鋼管，埋地敷設(shè)。接入型號(hào)為HD12-600/41的刀開關(guān)（其中600表示額定電流，4表示4極，1表示帶滅弧室）后分為四條回路：AP1、APd1、AP3和備用回

24、路。AP1回路裝設(shè)型號(hào)為TSM21-400L/3300-315A的斷路器，導(dǎo)線為BV聚氯乙烯絕緣銅芯線。該箱還設(shè)有N線排和PE線排。3.1.2 要緊材料預(yù)備1)高壓一次設(shè)備 (1)概述 變配電所中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路，稱為一次電路(primary circuit)或一次回路，亦稱主電路、主結(jié)線(主接線)。一次電路中所有的電氣設(shè)備，稱為一次設(shè)備(primary equipment)或一次元件。 凡用來(lái)操縱、指示、監(jiān)測(cè)和愛護(hù)一次設(shè)備運(yùn)行的電路，稱為二次電路(see()ndarycircuit)或二次回路，亦稱副電路、二次結(jié)線(二次接線)。二次電路通常接在互感器的二次側(cè)。二次電路中的所有電氣

25、設(shè)備，稱為二次設(shè)備(secondary eqtfipment)或二次元件。 一次設(shè)備按其功能來(lái)分，可分為以下幾類。 a變換設(shè)備其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來(lái)改變電壓或電流，例如電力變壓器、電流互感器、電壓互感器等。 b操縱設(shè)備其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來(lái)操縱一次電路的通、斷，例如各種高低壓開關(guān)。 c愛護(hù)設(shè)備其功能是用來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)電流和過(guò)電壓等的愛護(hù)，例如熔斷器和避雷器等。 d補(bǔ)償設(shè)備其功能是用來(lái)補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，例如并聯(lián)電容器。 e成套設(shè)備它是按一次電路結(jié)線方案的要求，將有關(guān)一次設(shè)備及：二次設(shè)備組合為一體的電氣裝置，例如高壓開關(guān)柜、低壓配電屏、動(dòng)力和照明配電

26、箱等。 本節(jié)只介紹一次電路中常用的高壓熔斷器、高壓隔離開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓斷路器及高壓開關(guān)柜等。 (2)高壓熔斷器 熔斷器(fuse，文字符號(hào)為FU)是一種當(dāng)所在電路的電流超過(guò)規(guī)定值并經(jīng)一定時(shí)刻后，使其熔體(fuseelement)熔化而分?jǐn)嚯娏?、斷開電路的一種愛護(hù)電器。熔斷器的功能要緊是對(duì)電路及電路設(shè)備進(jìn)行短路愛護(hù)，但有的也具有過(guò)負(fù)荷愛護(hù)的功能。 工廠供電系統(tǒng)中，室內(nèi)廣泛采納RNl、RN2型高壓管式熔斷器，室外則廣泛采納Rw4、RWlo(F)等型跌開式熔斷器。 高壓熔斷器全型號(hào)的表示和含義如下： a RNl和RN2型戶內(nèi)高壓熔斷器 RNl型與RN2型的結(jié)構(gòu)差不多相同，差不多上瓷質(zhì)熔管內(nèi)充

27、石英砂填料的密閉管式熔斷器。RNl型要緊用作高壓線路和設(shè)備的短路愛護(hù)，也能起過(guò)負(fù)荷愛護(hù)的作用，其熔體要通過(guò)主電路的電流，因此其結(jié)構(gòu)尺寸較大，額定電流可達(dá)100A。而RN2型只用作高壓電壓互感器一次側(cè)的短路愛護(hù)。由于電壓互感器二次側(cè)全部接阻抗專門大的電壓線圈，致使它接近于空載工作，其一次側(cè)電流專門小，因此RN2型的結(jié)構(gòu)尺寸較小，其熔體額定電流一般為0.5A。 圖3.1-6 RN1、RN2型高壓熔斷器 圖3.1-6 RN1、RN2型高壓熔斷器 圖3.1-8 RW4-10（G）型跌開式熔斷器圖3.1-7 RN1、RN2型高壓熔斷器的熔管剖面示意圖 圖3.1-8 RW4-10（G）型跌開式熔斷器圖3.

28、1-7 RN1、RN2型高壓熔斷器的熔管剖面示意圖圖3.1-6是RNl、RN2型高壓熔斷器的外形結(jié)構(gòu)，圖3.1-7是其熔管剖面示意圖。 由圖3.1-7可知，熔斷器的工作熔體(銅熔絲)上焊有小錫球。錫是低熔點(diǎn)金屬，過(guò)負(fù)荷時(shí)錫球受熱首先熔化，包圍銅熔絲，銅錫的分子互相滲透而形成熔點(diǎn)較銅的熔點(diǎn)低的銅錫合金，使銅熔絲能在較低的溫度下熔斷，這確實(shí)是所謂“冶金效應(yīng)”(metallurgieal effeet)。它使得熔斷器能在不太大的過(guò)負(fù)荷電流或較小的短路電流時(shí)動(dòng)作，提高了愛護(hù)的靈敏度。又由圖可知，這種熔斷器采納幾根熔絲并聯(lián)，以便在它們?nèi)蹟鄷r(shí)能產(chǎn)生幾根并行的電弧，利用粗弧分細(xì)滅弧法來(lái)加速電弧的熄滅。而且這

29、種熔斷器的熔管內(nèi)是充填有石英砂的，熔絲熔斷時(shí)產(chǎn)生的電弧完全在石英砂內(nèi)燃燒，因此滅弧能力專門強(qiáng)，能在短路后不到半個(gè)周期即短路電流未達(dá)沖擊值i。之前即能完全熄滅電弧、切斷短路電流，從而使熔斷器本身及其所愛護(hù)的電壓互感器不必考慮短路沖擊電流的阻礙，因此這種熔斷器屬于“限流”熔斷器(cur”rentlimiting fuse)。 當(dāng)短路電流或過(guò)負(fù)荷電流通過(guò)熔體時(shí)，工作熔體熔斷后，指示熔體也相繼熔斷，其紅色的熔斷指示器彈出，如圖3.1-7中虛線所示，給出熔斷的指示信號(hào)。 b Rw4和Rwlo(F)型戶外高壓跌開式熔斷器運(yùn)行時(shí)是封閉的，能夠防止雨水浸入。在分?jǐn)嘈〉亩搪冯娏鲿r(shí)，由于上端封閉形成單端排氣，使管

30、內(nèi)保持足夠大的壓力，如此有利于熄滅小的短路電流所產(chǎn)生的電弧。而在分?jǐn)啻蟮亩搪冯娏鲿r(shí)，由于管內(nèi)產(chǎn)生的氣壓大，使上端薄膜沖開而形成兩端排氣，如此有助于防止分?jǐn)啻蟮亩搪冯娏鲿r(shí)可能造成的熔管爆裂，從而有效地解決了自產(chǎn)氣熔斷器分?jǐn)啻笮」收想娏鞯拿堋?Rwlo一10(F)型跌開式熔斷器是在一般跌開式熔斷器的靜觸頭上加裝簡(jiǎn)單的滅弧室，因而能帶負(fù)荷操作。這種負(fù)荷型跌開式熔斷器有推廣應(yīng)用的趨向。 跌開式熔斷器依靠電弧燃燒使產(chǎn)氣管分解產(chǎn)生的氣體來(lái)熄滅電弧，即使是負(fù)荷型跌開式熔斷器加裝有簡(jiǎn)單的滅弧室，其滅弧能力都不強(qiáng)，滅弧速度不快，不能在短路電流到達(dá)沖擊值之前熄滅電弧，因此屬“非限流”熔斷器。 (3)高壓隔離開關(guān)

31、 高壓隔離開關(guān)(highvoltage disconneclfor，文字符號(hào)為QS)的功能要緊是隔離高壓電源，以保證其它設(shè)備和線路的安全檢修。因此它的結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)，即斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣差不多上足夠可靠的，能充分保證人身和設(shè)備的安全。然而隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，因此不同意帶負(fù)荷操作。然而可用來(lái)通斷一定的小電流，如勵(lì)磁電流不超過(guò)2A的空載變壓器、電容電流不超過(guò)5A的空載線路以及電壓互感器和避雷器電路等。 圖3.1-9 GN8-10/600型高壓隔離開關(guān)圖3.1-9 GN8-10/600型高壓隔離開關(guān) 高壓隔離開關(guān)按安裝地點(diǎn)，分戶內(nèi)式和戶外式兩大類。圖3.

32、1-9是(3N8型戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)的外形。 高壓隔離開關(guān)全型號(hào)的表示和含義如下： (4)高壓負(fù)荷開關(guān)高壓負(fù)荷開關(guān)(highvoltage load switch，文字符號(hào)為QL)，具有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，因而能通斷一定的負(fù)荷電流和過(guò)負(fù)荷電流，但它不能斷開短路電流，因此它必須與高壓熔斷器串聯(lián)使用，以借助熔斷器來(lái)切斷短路故障。負(fù)荷開關(guān)斷開后，與隔離開關(guān)一樣，具有明顯可見的斷開間隙，因此，它也具有隔離電源、保證安全檢修的功能。 高壓負(fù)荷開關(guān)的類型較多，那個(gè)地點(diǎn)著重介紹一種應(yīng)用最多的戶內(nèi)壓氣式高壓負(fù)荷開關(guān)。 圖3.1-10 FN3-10RT型高壓負(fù)荷開關(guān)圖3.1-10 FN3-10RT型高壓負(fù)荷開關(guān)圖3.

33、1-10是FN310RT型戶內(nèi)壓氣式負(fù)荷開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)圖。上半部為負(fù)荷開關(guān)本身，專門像一般隔離開關(guān)，實(shí)際上它也確實(shí)是在隔離開關(guān)的基礎(chǔ)上加一個(gè)簡(jiǎn)單的滅弧裝置。負(fù)荷開關(guān)上端的絕緣子確實(shí)是一個(gè)簡(jiǎn)單的滅弧室，它不僅起支持絕緣子作用，而且內(nèi)部是一個(gè)氣缸，裝有由操動(dòng)機(jī)構(gòu)主軸傳動(dòng)的活塞，其作用類似打氣筒。絕緣子上部裝有絕緣噴嘴和弧靜觸頭。當(dāng)負(fù)荷開關(guān)分閘時(shí)，在閘刀一端的弧動(dòng)觸頭與絕緣子上的弧靜觸頭之間產(chǎn)生電弧。由于分閘時(shí)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)活塞，壓縮氣缸內(nèi)的空氣而從噴嘴往外吹弧，使電弧迅速熄滅。因此分閘時(shí)還有電弧迅速拉長(zhǎng)及本身電流回路的電磁吹弧作用。但總的來(lái)講，負(fù)荷開關(guān)的滅弧斷流能力是專門有限的，只能斷開一定的負(fù)荷

34、電流及過(guò)負(fù)荷電流。負(fù)荷開關(guān)絕不能配以短路愛護(hù)裝置來(lái)自動(dòng)跳閘，其熱脫扣器只用于過(guò)負(fù)荷愛護(hù)。 這種負(fù)荷開關(guān)一般配用CS2等型。手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作。高壓負(fù)荷開關(guān)全型號(hào)的表示和含義如下： (5)高壓斷路器 高壓斷路器(highvoltage circuit_breaker，文字符號(hào)為QF)的功能是，不僅能通斷正常負(fù)荷電流，而且能接通和承受一定時(shí)刻的短路電流，并能在愛護(hù)裝置作用下自動(dòng)跳閘，切除短路故障。 高壓斷路器按其采納的滅弧介質(zhì)分，有油(oil)斷路器、六氟化硫(SF6)斷路器、真空。型號(hào)中c-“操”作機(jī)構(gòu)；s一“手”動(dòng)；2一設(shè)計(jì)序號(hào)。(vacHum)斷路器以及壓縮空氣斷路器、磁吹斷路器等。其中應(yīng)

35、用最廣的是油斷路器。 油斷路器按其油量多少和油的功能，又分為多油(higho訂content)和少油(10woil content)兩大類。多油斷路器的油量多，其油一方面作為滅弧介質(zhì)，另一方面又作為相對(duì)地(外殼)甚至相與相之間的絕緣介質(zhì)。少油斷路器的油量專門少(一般只幾千克)，其油只作為滅弧介質(zhì)。一般635kV戶內(nèi)配電裝置中均采納少油斷路器。下面重點(diǎn)介紹我國(guó)目前廣泛應(yīng)用的SNlo一10型戶內(nèi)少油斷路器，并簡(jiǎn)介應(yīng)用日益廣泛的六氟化硫斷路器和真空斷路器。 高壓斷路器全型號(hào)的表示和含義如下： a SNl0-10型高壓少油斷路器 SNl0-10型少油斷路器是我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)、推廣應(yīng)用的一種新型少油斷路器。

36、按其斷流容量(capacity of open circuit，符號(hào)SOC)分，有I、型。SNlo10 I型，S。一300MVA；型，S。一500MVA；型，S。一750MVA圖3.1-11 SN10-10型高壓少油斷路器圖3.1-11 SN10-10型高壓少油斷路器圖3.1-14 SN10-10型高壓少油斷路器的滅弧室工作示意圖圖3.1-13 SN10-10型高壓少油斷路器的滅弧室圖3.1-12 SN10-10型高壓少油斷路器的一相油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖3.1-14 SN10-10型高壓少油斷路器的滅弧室工作示意圖圖3.1-13 SN10-10型高壓少油斷路器的滅弧室圖3.1-12 SN10-10

37、型高壓少油斷路器的一相油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.1-11是SNlo一10型高壓少油斷路器的外形圖，其一相油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面圖如圖3.1-12所示。這種少油斷路器由框架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和油箱等三個(gè)要緊部分組成。油箱是其核心部分。油箱下部是由高強(qiáng)度鑄鐵制成的基座。操作斷路器導(dǎo)電桿(動(dòng)觸頭)的轉(zhuǎn)軸和拐臂等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就裝在基座內(nèi)。基座上部固定著中間滾動(dòng)觸頭。油箱中部是滅弧室。不處套的是高強(qiáng)度絕緣筒。油箱上部是鋁帽。鋁帽的上部是油氣分離室。鋁帽的下部裝有插座式靜觸頭。插座式靜觸頭有34片弧觸片。斷路器合閘時(shí)，導(dǎo)電桿插入靜觸頭，首先接觸的是其弧觸片。斷路器跳閘時(shí)，導(dǎo)電桿離開靜觸頭，最后離開的是其弧觸片。因此，不管斷路器合

38、閘或跳閘，電弧總在弧觸片與導(dǎo)電桿端部弧觸頭之間產(chǎn)生。為了使電弧能偏向弧觸片，在滅弧室上部靠弧觸片一側(cè)嵌有吸弧鐵片，利用電弧的磁效應(yīng)使電弧吸往鐵 斷路器跳閘時(shí)，導(dǎo)電桿向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)導(dǎo)電桿離開靜觸頭時(shí)，產(chǎn)生電弧，使油分解，形成氣泡，導(dǎo)致靜觸頭周圍的油壓驟增，迫使逆止閥(鋼珠)動(dòng)作，鋼珠上升堵住中心孔。這時(shí)電弧在近乎封閉的空間內(nèi)燃燒，從而使滅弧室內(nèi)的油壓迅速增大。當(dāng)導(dǎo)電桿接著向下運(yùn)動(dòng)，相繼打開一、二、三道滅弧溝及下面的油囊時(shí)，油氣流強(qiáng)烈地橫吹和縱吹電弧。同時(shí)由于導(dǎo)電桿向下運(yùn)動(dòng)，在滅弧室形成附加油流射向電弧。由于油氣流的橫吹與縱吹以及機(jī)械運(yùn)動(dòng)引起的油吹的綜合作用，從而使電弧迅速熄滅。而且這種斷路器跳閘時(shí)

39、，導(dǎo)電桿是向下運(yùn)動(dòng)的，導(dǎo)電桿端部的弧根部分總與下面的新奇冷油接觸，進(jìn)一步改善了滅弧條件，因此它具有較大的斷流容量。 這種少油斷路器，在油箱上部設(shè)有油氣分離室，其作用是使滅弧過(guò)程中產(chǎn)生的油氣混合物旋轉(zhuǎn)分離，氣體從油箱頂部的排氣孔排出，而油滴則附著內(nèi)壁流回滅弧室。 SNl0-10等型少油斷路器可配用CS2等型手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、CDlo等型電磁操作機(jī)構(gòu)或cT7等型彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)o。手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)能手動(dòng)和遠(yuǎn)距離跳閘，但只能手動(dòng)合閘，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可交流操作。電磁操作機(jī)構(gòu)能手動(dòng)和遠(yuǎn)距離跳、合閘，但需直流操作，且合閘功率大。彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)亦能手動(dòng)和遠(yuǎn)距離跳、合閘，而且操作電源交、直流均可，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)較高

40、。如需實(shí)現(xiàn)自動(dòng)合閘或自動(dòng)重合閘，則必需采納電磁操作機(jī)構(gòu)或彈簧操作機(jī)構(gòu)。由于采納交流操作電源較為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，因此彈簧操作機(jī)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣。 b 高壓六氟化硫斷路器 六氟化硫(SF6)斷路器，是利用SF6氣體作滅弧和絕緣介質(zhì)的一種斷路器。 SF6是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且不易燃的惰性氣體，在150以下時(shí)，化學(xué)性能相當(dāng)穩(wěn)定。但它在電弧的高溫作用下要分解，分解出的氟有較強(qiáng)的腐蝕性和毒性，且能與觸頭的金屬蒸氣化合為一種具有絕緣性能的白色粉末狀的氟化物。因此這種斷路器的觸頭一般都設(shè)計(jì)成具有自動(dòng)凈化的作用。然而由于上述的分解和化合作用所產(chǎn)生的活性雜質(zhì)，大部分能在電弧熄滅后幾個(gè)微秒的極短時(shí)刻內(nèi)自動(dòng)還原，而且殘余

41、雜質(zhì)可用專門的吸附劑(如活性氧化鋁)清除，因此對(duì)人身和設(shè)備都可不能有什么危害。SF6不含碳元素(C)，這關(guān)于滅弧和絕緣介質(zhì)來(lái)講，是極為優(yōu)越的特性。上述油斷路器是用油作滅弧和絕緣介質(zhì)的，而油在電弧高溫作用下要分解出碳，使油中的含碳量增高，從而降低了油的絕緣和滅弧性能。因此油斷路器在運(yùn)行中要經(jīng)常注意監(jiān)視油色，適時(shí)分析油樣，必要時(shí)要更換新油。而SF6斷路器就無(wú)此苦惱。SF6又不含氧元素(0)，因此它不存在觸頭氧化的問(wèn)題。因此SF6斷路器較之空氣斷路器，其觸頭的磨損較少，使用壽命增長(zhǎng)。SF6除具有上述優(yōu)良的物理、化學(xué)性能外，還具有優(yōu)良的電絕緣性能。在300kPa下，其絕緣強(qiáng)度與一般絕緣油的絕緣強(qiáng)度大體

42、相當(dāng)。特不優(yōu)越的是SF6在電流過(guò)零時(shí)，電弧臨時(shí)熄滅后，具有迅速恢復(fù)絕緣強(qiáng)度的能力，從而使電弧難以復(fù)燃而專門快熄滅。 SF6斷路器的結(jié)構(gòu)，按其滅弧方式分，有雙壓式和單壓式兩類。雙壓式具有兩個(gè)氣壓系統(tǒng)，壓力低的作為絕緣，壓力高的作為滅弧。單壓式只有一個(gè)氣壓系統(tǒng)，滅弧時(shí)，SF6的氣流靠壓氣活塞產(chǎn)生。單壓式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，我國(guó)現(xiàn)在生產(chǎn)的LNl、LN2型SF。斷路器均為單壓式。 圖3.1-16 真空滅弧室的結(jié)構(gòu)圖3.1-15 SF6斷路器滅弧室工作示意圖 圖3.1-16 真空滅弧室的結(jié)構(gòu)圖3.1-15 SF6斷路器滅弧室工作示意圖 SF6斷路器滅弧室的工作(圖3.1-15)。斷路器的靜觸頭和滅弧室中的壓氣活塞

43、是相對(duì)固定不動(dòng)的；跳閘時(shí)裝有動(dòng)觸頭和絕緣噴嘴的氣缸由斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)連桿帶動(dòng)，離開靜觸頭，造成氣缸與活塞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，壓縮SF、。，使之通過(guò)噴嘴吹弧，從而使電弧迅速熄滅。SF6斷路器與油斷路器比較，具有下列優(yōu)點(diǎn)：斷流能力強(qiáng)，滅弧速度快，電絕緣性能好，檢修周期(間隔時(shí)刻)長(zhǎng)，適于頻繁操作，而且沒有燃燒爆炸危險(xiǎn)。但缺點(diǎn)是：要求加工精度專門高，對(duì)其密封性能要求更嚴(yán)，因此價(jià)格比較昂貴。型號(hào)中“c”一操作機(jī)構(gòu)，“s”手動(dòng)式，“D”一電磁式，“T”一彈簧儲(chǔ)能式，后邊數(shù)字設(shè)計(jì)序號(hào)。SF6斷路器要緊用于需頻繁操作及有易燃易爆危險(xiǎn)的場(chǎng)所，特不是用作全封閉式組合電器。 SF6斷路器配用CDlo等型電磁操作機(jī)構(gòu)或C

44、T7等型彈簧操作機(jī)構(gòu)。 c 高壓真空斷路器 高壓真空斷路器，是利用“真空”(氣壓為10_210一6Pa)滅弧的一種斷路器，其觸頭裝在真空滅弧室內(nèi)。由于真空中不存在氣體游離的問(wèn)題，因此這種斷路器的觸頭斷開時(shí)專門難發(fā)生電弧。然而在感性電路中，滅弧速度過(guò)快，瞬問(wèn)切斷電流i將使didt極大，從而使電路出現(xiàn)過(guò)電壓，這對(duì)供電系統(tǒng)是不利的。因此，這“真空”不能是絕對(duì)的真空，實(shí)際上能在觸頭斷開時(shí)因高電場(chǎng)發(fā)射和熱電發(fā)射產(chǎn)生一點(diǎn)電弧，這電弧稱之“真空電弧”，它能在電流第一次過(guò)零時(shí)熄滅。如此，燃弧時(shí)刻既短(至多半個(gè)周期)，又不致產(chǎn)生專門高的過(guò)電壓。真空斷路器的滅弧室結(jié)構(gòu)圖如圖3.1-16所示。真空滅弧室的中部，有一

45、對(duì)圓盤狀的觸頭。在觸頭剛分離時(shí)，由于高電場(chǎng)發(fā)射和熱電發(fā)射而使觸頭間發(fā)生電弧。電弧溫度專門高，可使觸頭表面產(chǎn)生金屬蒸氣。隨著觸頭的分開和電弧電流的減小，觸頭間的金屬蒸氣密度也逐漸減小。當(dāng)電弧電流過(guò)零時(shí)，電弧臨時(shí)熄滅，觸頭周圍的金屬離子迅速擴(kuò)散，凝聚在四周的屏蔽罩上，以致在電流過(guò)零后只幾個(gè)微秒的極短日,-tN內(nèi)，觸頭間隙實(shí)際上又恢復(fù)了原有的高真空度。因此，當(dāng)電流過(guò)零后雖專門快加上高電壓，觸頭間隙也可不能再次擊穿，也確實(shí)是講，真空電弧在電流第一次過(guò)零時(shí)就能完全熄滅。真空斷路器具有體積小、重量輕、動(dòng)作快、壽命長(zhǎng)、安全可靠和便于維護(hù)檢修等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較貴，要緊適用于頻繁操作的場(chǎng)所。 (6)高壓開關(guān)柜 高

46、壓開關(guān)柜(highvol tage switchgear)是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為操縱和愛護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和愛護(hù)之用，其中安裝有高壓開關(guān)設(shè)備、愛護(hù)電器、監(jiān)測(cè)儀表和母線、絕緣子等。 高壓開關(guān)柜有固定式和手車式(移開式)兩大類型。在一般中小型工廠中，普遍采納較為經(jīng)濟(jì)的固定式高壓開關(guān)柜。我國(guó)現(xiàn)在大量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用的固定式高壓開關(guān)柜要緊為GG一1A(F)型。這種防誤型開關(guān)柜裝設(shè)了防止電氣誤操作和保障人身安全的閉鎖裝置，即所謂“五防”防止誤跳、誤合斷路器防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，防止帶電掛

47、接地線，防止帶接地線合隔離開關(guān)，防止人員誤入帶電間隔。 手車式(又稱移開式)高壓開關(guān)柜的特點(diǎn)是，高壓斷路器等要緊電氣設(shè)備是裝在能夠拉出和推入開關(guān)柜的手車內(nèi)的。斷路器等設(shè)備需檢修時(shí)，可隨時(shí)將其手車?yán)?，然后推入同類備用手車，即可恢?fù)供電。因此采納手車式開關(guān)柜，較之采納固定式開關(guān)柜，具有檢修安全、供電可靠性高等優(yōu)點(diǎn)；但價(jià)格較貴。 圖3.1-17 GG-1A(F)-07S型高壓開關(guān)柜（斷路器柜） 圖3.1-17 GG-1A(F)-07S型高壓開關(guān)柜（斷路器柜）圖3.1-18圖3.1-18圖3.1-18是GC口一10(F)型手車式高壓開關(guān)柜的外形結(jié)構(gòu)圖。 為了采納IEC標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)于80年代后期設(shè)計(jì)生產(chǎn)

48、了KGN口一10(F)等型固定式金屬鎧裝開關(guān)柜及KYN口一10(F)等型移開式金屬鎧裝開關(guān)柜和JYN口一10(F)等型移開式金屬封閉間隔型開關(guān)柜。老系列的高壓開關(guān)柜全型號(hào)的表示和含義如下：(7)高壓一次設(shè)備的選擇高壓一次設(shè)備的選擇，必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。 電氣設(shè)備按正常條件下工作選擇，確實(shí)是要考慮電氣裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電氣裝置所處的位置(室內(nèi)或室外)、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無(wú)防塵、防腐、防火、防爆等要求。電氣要求是指電氣裝置對(duì)設(shè)備的電壓、電流、頻率(一般為50FIz)等方面的要求；對(duì)一些斷

49、路電器如開關(guān)、熔斷器等，還應(yīng)考慮其斷流能力。 電氣設(shè)備按短路故障條件下工作選擇，確實(shí)是要按最大可能的短路故障時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度進(jìn)行校驗(yàn)。對(duì)熔斷器和裝有熔斷器愛護(hù)的電壓互感器，不必進(jìn)行短路動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)。對(duì)電力電纜，由于其機(jī)械強(qiáng)度足夠，因此也不必進(jìn)行短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)。 2) 電力變壓器 (1)電力變壓器的要緊功能和分類 電力變壓器(powertransoImet，文字符號(hào)為T或TM)，是變電所中最關(guān)鍵的一次設(shè)備，其要緊功能是將電力系統(tǒng)中的電能電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。電力變壓器按功能分，有升壓變壓器和降壓變壓器兩大類。工廠變電所都采納降壓變壓器。終端變電所

50、的降壓變壓器，也稱配電變壓器。 電力變壓器按容量系列分，有R8容量系列和R10容量系列兩大類。所謂R8容量系列，是指容量等級(jí)是按R8一影l(fā)o133倍數(shù)遞增的。我國(guó)老的變壓器容量等級(jí)采納此系列，如容量100kVA、135kVA、180kVA、240kVA、320kVA、420kVA、560kVA、750kVA、1000kVA等。所謂R10容量系列，是指容量等級(jí)是按R10一桫10126倍數(shù)遞增的。R10系列的容量等級(jí)較密，便于合理選用，是IEC推舉采納的，我國(guó)新的變壓器容量等級(jí)采納此系列，如容量100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、400kVA、500

51、kVA、630kVA、800kVA、1000kVA等。 電力變壓器按相數(shù)分，有單相和三相兩大類。工廠變電所通常都采納三相電力變壓器。 電力變壓器按調(diào)壓方式分，有無(wú)載調(diào)壓(又稱無(wú)激磁調(diào)壓)和有載調(diào)壓兩大類。工廠變電所大多采納無(wú)載調(diào)壓變壓器。 電力變壓器按繞組導(dǎo)體材質(zhì)分，有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器兩大類。工廠變電所過(guò)去大多采納鋁繞組變壓器，但低損耗的銅繞組變壓器現(xiàn)在得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 電力變壓器按繞組型式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器。工廠變電所大多采納雙繞組變壓器。 電力變壓器按繞組絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式(SF。)等變壓器。其中油浸式變壓器，又有油浸自冷式

52、、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻式等。工廠變電所大多采納油浸自冷式變壓器。 電力變壓器按用途分，有一般電力變壓器、全封閉變壓器和防雷變壓器等。工廠變電所大多采納一般電力變壓器。 圖3.1-19 三相油浸式電力變壓器圖3.1-19 三相油浸式電力變壓器 (2)電力變壓器的容量和過(guò)負(fù)荷能力a 電力變壓器的額定容量和實(shí)際容量 電力變壓器的額定容量(銘牌容量)，是指它在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，室外安裝時(shí)，在規(guī)定的使用年限(一般規(guī)定為20年)內(nèi)所能連續(xù)輸出的最大視在功率(單位為kVA)。變壓器的使用年限，要緊取決于變壓器繞組絕緣的老化速度，而絕緣的老化速度又取決于繞組最熱點(diǎn)的溫度。變壓器的繞組導(dǎo)體

53、和鐵心，一般能夠長(zhǎng)期經(jīng)受較高的溫升而不致?lián)p壞。但繞組長(zhǎng)期受熱時(shí)，其絕緣的彈性和機(jī)械強(qiáng)度要逐漸減弱，這確實(shí)是絕緣的老化(ageing)現(xiàn)象。絕緣老化嚴(yán)峻時(shí)，就會(huì)變脆，容易裂紋和剝落。試驗(yàn)表明：在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，假如變壓器繞組最熱點(diǎn)的溫度一直維持95，則變壓器可連續(xù)運(yùn)行20年。假如其繞組溫度升高到120時(shí)，則變壓器只能運(yùn)行22年。這講明繞組溫度對(duì)變壓器的使用壽命有著極大的阻礙。繞組溫度不僅與變壓器負(fù)荷大小有關(guān)，而且受周圍環(huán)境溫度的阻礙。按GBl09496電力變壓器規(guī)定，電力變壓器正常使用的環(huán)境溫度條件為：最高氣溫為+40，最高日平均氣溫為+30，最高年平均氣溫為+20，最低氣溫對(duì)戶外變壓器為

54、一30，對(duì)戶內(nèi)變壓器為一5。油浸式變壓器頂層油的溫升，規(guī)定不得超過(guò)周圍氣溫55。如按規(guī)定的最高氣溫+40計(jì)，則變壓器頂層油溫不得超過(guò)+95。 假如變壓器安裝地點(diǎn)的環(huán)境溫度超過(guò)上述規(guī)定溫度最大值中的一個(gè)，則變壓器頂層油的溫升限值應(yīng)予降低。當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)規(guī)定的溫度不大于5時(shí)，頂層油的溫升限值應(yīng)降低5；超過(guò)溫度不大于10時(shí)，頂層油的溫升限值應(yīng)降低10。因此變壓器的實(shí)際容量較之其額定容量要相應(yīng)地有所降低。反之，假如變壓器安裝地點(diǎn)的環(huán)境溫度比規(guī)定的環(huán)境溫度低，則從繞組絕緣老化程度減輕而又保證變壓器使用年限不變來(lái)考慮，變壓器的實(shí)際容量較之其額定容量能夠適當(dāng)提高，也確實(shí)是講，某些時(shí)候變壓器可同意一定的過(guò)負(fù)荷

55、。一般規(guī)定，假如變壓器安裝地點(diǎn)的年平均氣溫O。，20，則年平均氣溫每升高1，變壓器的容量應(yīng)相應(yīng)減小1。因此變壓器的實(shí)際容量(即出力)應(yīng)計(jì)入一個(gè)溫度校正系數(shù)。對(duì)室外變壓器，事實(shí)上際容量為 對(duì)室內(nèi)變壓器，由于散熱條件較差，故變壓器室的出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口間有大約15的溫差，從而使處在室中間的變壓器環(huán)境溫度比戶外溫度大約要高出8，因此其容量還要減少8，故室內(nèi)變壓器的實(shí)際容量為 (3)變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇a 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮下列原則：a)應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，宜采納兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器

56、能對(duì)一、二：級(jí)負(fù)荷接著供電。對(duì)只有二級(jí)而無(wú)一級(jí)負(fù)荷的變電所，也能夠只采納一臺(tái)變壓器，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其它變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。b)對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采納經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。的變電所，也可考慮采納兩臺(tái)變壓器。c)除上述情況外，一般車間變電所宜采納一臺(tái)變壓器。然而負(fù)荷集中而容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級(jí)負(fù)荷，也能夠采納兩臺(tái)或以上變壓器。d)在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的進(jìn)展，留有一定的余地。b 變電所主變壓器容量的選擇a)只裝一臺(tái)主變壓器的變電所主變壓器容量ST(設(shè)計(jì)中，一般可概略地當(dāng)作其額定容量SNT)應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S。的需要，即 5TS30

57、b)裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所每臺(tái)變壓器的容量ST(一般可概略地當(dāng)作SNt)應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：(a)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足總計(jì)算負(fù)荷S。的大約60709的需要，即 5r=(O607)S 30 (b)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷Sso c-+，的需要，即 ST$30(I+I) c車間變電所主變壓器的單臺(tái)容量上限車間變電所主變壓器的單臺(tái)容量，一般不宜大于1000kVA(或1250kVA)。這一方面是受以往低壓開關(guān)電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制；另一方面也是考慮到能夠使變壓器更接近于車間負(fù)荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量?，F(xiàn)在我國(guó)已能生

58、產(chǎn)一些斷流能力更大和短路穩(wěn)定度更好的新型低壓開關(guān)電器如DWl5、ME等型低壓斷路器及其它電器，因此如車間負(fù)荷容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，也能夠選用單臺(tái)容量為1250(或1600)2000kVA的配電變壓器，如此能減少主變壓器臺(tái)數(shù)及高壓開關(guān)電器和電纜等。對(duì)裝設(shè)在二層以上的電力變壓器，應(yīng)考慮垂直與水平運(yùn)輸對(duì)通道及樓板荷載的阻礙。如采納干式變壓器時(shí)，其容量不宜大于630kVA。對(duì)居住小區(qū)變電所內(nèi)的油浸式變壓器單臺(tái)容量，不宜大于630kVA。這是因?yàn)橛徒阶儔浩魅萘看笥?30kVA時(shí)，按規(guī)定應(yīng)裝設(shè)瓦斯愛護(hù)，而該變壓器電源側(cè)的斷路器往往不在變壓器附近，因此瓦斯愛護(hù)專門難實(shí)施，而且假如變壓器容量增大，

59、供電半徑相應(yīng)增大，勢(shì)必造成供電末端的電壓偏低，給居民生活帶來(lái)不便，例如日光燈啟動(dòng)困難、電冰箱不能啟動(dòng)等。d適當(dāng)考慮負(fù)荷的進(jìn)展應(yīng)適當(dāng)考慮今后510年電力負(fù)荷的增長(zhǎng)，留有一定的余地，同時(shí)要考慮變壓器的正常過(guò)負(fù)荷能力。最后必須指出：變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的最后確定，應(yīng)結(jié)合變電所主結(jié)線方案的選擇，對(duì)幾個(gè)較合理方案作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)而定。 3)電流互感器和電壓互感器(1)概述電流互感器(current transformer，簡(jiǎn)稱CT，文字符號(hào)為TA)又稱儀用變流器。電壓互感器(voltage transformet，或potential transformer，簡(jiǎn)稱PT，文字符號(hào)為TV)又稱儀用變

60、壓器。它們合稱為互感器(transformeI)。從差不多結(jié)構(gòu)和工作原理來(lái)講，互感器確實(shí)是一種專門變壓器?；ジ衅鞯墓δ芤o是：a用來(lái)使儀表、繼電器等二次設(shè)備與主電路絕緣這既可幸免主電路的高電壓直接引入儀表、繼電器等二次設(shè)備，又可防止儀表、繼電器等二次設(shè)備的故障阻礙主電路，提高一、二次電路的安全性和可靠性，并有利于人身安全。b用來(lái)擴(kuò)大儀表、繼電器等二次設(shè)備的應(yīng)用范圍例如用一只5A的電流表，通過(guò)不同變流比的電流互感器就可測(cè)量任意大的電流。同樣，用一只100V的電壓表，通過(guò)不同變壓比的電壓互感器就可測(cè)量任意高的電壓。而且，由于采納互感器，可使二次儀表、繼電器等設(shè)備的規(guī)格統(tǒng)一，有利于這些設(shè)備的批量生產(chǎn)