第二章(2)用戶變電所

任務(wù)四用戶變電所及電氣設(shè)備任務(wù)描述通過(guò)分析現(xiàn)有變電所電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，熟悉相關(guān)電氣設(shè)備在變電所構(gòu)成中的作用以及使用中的注意要點(diǎn)，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)用戶變電所并選擇電氣設(shè)備。任務(wù)分析熟悉用戶變電所的作用及組成，清楚變電所的設(shè)計(jì)與位置選擇。熟悉變電所的主要電氣設(shè)備的作用、結(jié)構(gòu)及使用時(shí)的注意事項(xiàng)。2/4/202311（1）用戶變電所的作用及設(shè)計(jì)原則2（2）變電所的主要電氣設(shè)備知識(shí)點(diǎn)：2/4/20232（2）熟悉主要電氣設(shè)備的功用（1）熟悉用戶變電所技能點(diǎn)技能點(diǎn)：2/4/202331、變電所的作用及組成是電力系統(tǒng)中對(duì)電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場(chǎng)所。主要由主接線，主變壓器，高低壓配電裝置，繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)，所用電和直流系統(tǒng)，遠(yuǎn)動(dòng)和通訊系統(tǒng)，必要的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置等組成。2、變電所位置的選擇原則（一）變電所的設(shè)計(jì)要求（二）變電所位置選擇3、變電所電氣設(shè)備的選擇原則可靠、安全、經(jīng)濟(jì)用戶變電所一、用戶變電所2/4/20234用戶變電所值班室2/4/202351、按功能分（1）變換設(shè)備：電力變壓器（2）控制設(shè)備：高低壓開(kāi)關(guān)（3）保護(hù)設(shè)備：避雷器（4）成套設(shè)備：高壓開(kāi)關(guān)柜2、高壓一次設(shè)備高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、高壓開(kāi)關(guān)柜等3、低壓一次設(shè)備低壓熔斷器4、靜電電容器5、互感器電流互感器、電壓互感器變電所的主要電氣設(shè)備二、變電所的主要電氣設(shè)備2/4/20236主要電氣設(shè)備符號(hào)（1）交流發(fā)電機(jī)(G)電力變壓器(T)斷路器(QF)隔離開(kāi)關(guān)(QS)熔斷器(FU)刀開(kāi)關(guān)(QK)熔斷器式開(kāi)關(guān)(Q)2/4/20237主要電氣設(shè)備符號(hào)（2）負(fù)荷開(kāi)關(guān)(Q)

線路、母線(W)電流互感器(TA)

電壓互感器(TV)閥型避雷器(F)

電抗器(L)電容器(C)

電纜及終端(X)2/4/20238分立使用的高壓電器主要有：熔斷器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)。熔斷器：當(dāng)有過(guò)電流流過(guò)時(shí)，元件會(huì)由于本身發(fā)熱而熔斷，并借助滅弧介質(zhì)的作用，使其連接的電路斷開(kāi)，從而保護(hù)電力線路和電氣設(shè)備。按結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理分為：

限流式熔斷器和跌落式熔斷器。2/4/202391.熔斷器1）限流式熔斷器組成：熔絲磁管、石英砂及聯(lián)結(jié)附件等。結(jié)構(gòu)圖：2/4/2023101.熔斷器

1）限流式熔斷器（1）熄弧能力強(qiáng)，可在短路電流達(dá)到最大峰值前約0.01s內(nèi)使其減至零，使電弧熄滅。因此可限制短路電流，降低對(duì)電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定性的要求。（2）由于電弧電流被強(qiáng)迫過(guò)零，容易產(chǎn)生過(guò)電壓。需要將過(guò)電壓限制在2.5倍額定電壓下。采用變截面熔體，使各段熔體的熔化時(shí)間錯(cuò)開(kāi)，達(dá)到適當(dāng)延長(zhǎng)熔化時(shí)間并限制過(guò)電壓的目的。2/4/2023111）限流式熔斷器（3）開(kāi)斷電路時(shí)無(wú)游離氣體排出，廣泛用于室內(nèi)配電裝置中。

RN1系列的IN20～200A型，供高壓線路和設(shè)備的短路過(guò)載保護(hù)用。

RN2系列專門(mén)作為T(mén)V的短路保護(hù)用。（4）選擇：

A.熔斷器的上限容量不大于最大短路電流，下限容量不小于最小短路電流。

B.保護(hù)電機(jī)的熔絲安－秒特性曲線，應(yīng)高于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的安－秒特性，且同一電流及最大電流下兩者時(shí)差不應(yīng)大于0.5s。2/4/202312RN1、RN2、RW10-35型、RNZ型系列戶內(nèi)、戶外、直流熔斷器2/4/2023132）RW1系列戶外跌落式熔斷器絕緣子熔絲管進(jìn)接線座出接線座靜、動(dòng)觸頭切斷負(fù)荷鉤安裝板2/4/2023142）RW1系列戶外跌落式熔斷器正常情況下，其利用熔絲將由動(dòng)觸頭組成的熔絲管上的活動(dòng)關(guān)節(jié)拉緊，使熔斷器保持在通路狀態(tài)。故障使熔絲產(chǎn)生高溫電弧使熔絲管內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，引起管內(nèi)壓力升高，氣體高速向外噴出產(chǎn)生強(qiáng)烈的去游離作用，使電流過(guò)零時(shí)將電弧熄滅?；顒?dòng)關(guān)節(jié)因熔絲熔斷而釋放，熔絲管跌落。由于其在滅弧時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的游離氣體，并伴隨巨大響聲，一般只在戶外適用。2/4/2023152.斷路器★作用：切斷正常負(fù)荷電流和短路故障電流，既作控制又兼作保護(hù)用?！锓?hào)含義：例SN1-35G-3000-30S－滅弧方式(K-空氣；S-少油；D-多油；

Z-真空；C-磁吹；L-六氟化硫)；

N－安裝方式(N-戶內(nèi)；W-戶外)；

1－設(shè)計(jì)序號(hào)；35－額定電壓(kV)；

G－代表改進(jìn)型；3000－額定電流(A)；

30－額定容量(MVA)2/4/202316（1）多油斷路器使用油作為滅弧和絕緣介質(zhì)，箱內(nèi)充油較多。礦用主要有DN1-10和DN1-10G型。2/4/202317（2）少油斷路器

少油斷路器充油較少，油僅作為滅弧介質(zhì)用，絕緣靠空氣和磁絕緣子實(shí)現(xiàn)。相比多油型其油量少，油箱結(jié)果堅(jiān)固，使用安全、安裝簡(jiǎn)單。 運(yùn)行時(shí)油箱帶電，必須安裝在支持絕緣子上。斷路器電容器支持瓷套滅弧裝置中間機(jī)構(gòu)箱底座2/4/202318（3）真空斷路器真空斷路器采用高真空作為滅弧介質(zhì)，其核心部件為真空滅弧室。真空滅弧室內(nèi)空氣非常稀薄，其內(nèi)氣體幾乎沒(méi)有游離作用。觸頭在分離過(guò)程中能迅速滅弧，不會(huì)產(chǎn)生大的電弧。2/4/202319（3）真空斷路器

真空斷路器滅弧室如圖所示，觸頭密封在真空滅弧室內(nèi)，動(dòng)、靜觸頭分別焊接在動(dòng)、靜導(dǎo)電桿上，動(dòng)觸頭借助波紋管實(shí)現(xiàn)密封。在機(jī)械機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)作用下，動(dòng)觸頭可在滅弧室內(nèi)沿軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分合電路的作用。2/4/202320螺旋形狀的真空滅弧室觸頭2/4/202321緊急手動(dòng)分閘裝置電子控制器永磁傳動(dòng)裝置電容器位置傳感器永磁傳動(dòng)裝置真空斷路器的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)2/4/2023222/4/202323（4）SF6斷路器采用六氟化硫氣體作為滅弧介質(zhì)的斷路器。SF6是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的惰性氣體，正常狀態(tài)下無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、不燃、無(wú)老化現(xiàn)象。具有良好的絕緣和滅弧性能。

SF6斷路器具有開(kāi)斷能力強(qiáng)、斷口電壓高、噪音小、無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但SF6在高溫電弧的作用下分解的低氟化物劇毒，對(duì)斷路器的加工工藝要求非常嚴(yán)格。最近幾年在國(guó)內(nèi)使用正在增多。2/4/202324SF6斷路器2/4/202325SF6斷路器的滅弧室2/4/2023263.隔離開(kāi)關(guān)（1）作用

將高壓配電裝置元件與電源隔離。（2）用途

A.隔離電源

B.電路轉(zhuǎn)換

C.閉合或分?jǐn)嘈‰娏麟娐?/4/2023273.隔離開(kāi)關(guān)（3）操作與選用由于隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，只能切除相當(dāng)小的電流，所以嚴(yán)禁帶負(fù)荷進(jìn)行分合閘操作。須嚴(yán)格遵守“倒閘操作”的規(guī)定，即：分閘時(shí)，先斷QF，后斷QS；合閘時(shí)，先合QS，后合QF。選擇時(shí)一般根據(jù)額定電壓、電流等進(jìn)行考慮，作短路時(shí)的動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。2/4/2023282/4/2023292/4/2023304.負(fù)荷開(kāi)關(guān)（1）負(fù)荷開(kāi)關(guān)有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，其他部分結(jié)構(gòu)與隔離開(kāi)關(guān)類似?？梢杂脕?lái)切斷負(fù)荷電流，但不能用來(lái)切斷短路電流。（2）用途：容量不大或不太重要的10kV及以下配電線路上作電源開(kāi)關(guān)用（3）加裝熔斷器的負(fù)荷開(kāi)關(guān)可代替QF用，即可切除正常負(fù)荷電流，又可切斷短路電流（一次性使用）。2/4/2023314.負(fù)荷開(kāi)關(guān)

如圖為FN5—10RD型帶有高分?jǐn)嗄芰θ蹟嗥鞯母邏贺?fù)荷開(kāi)關(guān)，適用于交流50Hz，10kV電網(wǎng)中，作為開(kāi)斷負(fù)荷電流及關(guān)合短路電流之用。2/4/202332戶內(nèi)高壓真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)一熔斷器組合電器2/4/202333四種高壓開(kāi)關(guān)的特性總結(jié)高壓開(kāi)關(guān)正常電流情況故障電流情況熔斷器不動(dòng)作可以切斷一次故障電流（需更換熔絲/片或熔斷器）斷路器可以投/切電路可以頻繁切斷故障電流隔離開(kāi)關(guān)不可以投/切電路不能切斷故障電流負(fù)荷開(kāi)關(guān)可以投/切電路不能切斷故障電流帶熔斷器的負(fù)荷開(kāi)關(guān)可以投/切電路可以切斷一次故障電流（需更換熔絲/片或熔斷器）2/4/2023345、高壓開(kāi)關(guān)柜

高壓開(kāi)關(guān)柜以高壓開(kāi)關(guān)為主，按照一定的接線，針對(duì)使用場(chǎng)合、控制對(duì)象及主要元器件的特點(diǎn)，將有關(guān)的一、二次設(shè)備組合起來(lái)，裝于封閉式或敞開(kāi)式金屬柜內(nèi)的一種高壓成套配電裝置。主要用于配電系統(tǒng)，作為接受與分配電能或直接啟動(dòng)大型電機(jī)用。組成：母線、高壓開(kāi)關(guān)、TA、TV、計(jì)量?jī)x表、保護(hù)裝置、信號(hào)及操動(dòng)機(jī)構(gòu)等。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，分為普通型、礦用一般型和隔爆型。按結(jié)構(gòu)型式可分為固定式、移開(kāi)式兩大類型。按功能作用分，主要有饋線柜、電壓互感器柜、高壓電容器柜（GR-1型）、電能計(jì)量柜（PJ系列）、高壓環(huán)網(wǎng)柜（HXGN型）等。2/4/2023355、高壓開(kāi)關(guān)柜）普通型適用于一般環(huán)境的高壓開(kāi)關(guān)柜，在礦井地面變、配電所或礦區(qū)變電所的高壓配電系統(tǒng)廣泛使用GG（固定型）、GBC（帶保護(hù)型）高壓開(kāi)關(guān)柜。2/4/202336

2/4/2023375、高壓開(kāi)關(guān)柜2.）礦用一般型特別要求：（1）全封閉外殼，具有防機(jī)械損傷，防潮結(jié)構(gòu)。（2）在溫度35℃、相對(duì)濕度97％的空氣中運(yùn)行絕緣良好，絕緣材料又耐油性和耐弧性。（3）引入電纜接線端子有一定的漏電距離和氣隙。（4）高壓油斷路器的使用額定斷流容量應(yīng)為實(shí)際最大值的一半。（5）應(yīng)有防誤操作的機(jī)械閉鎖裝置。（6）電纜引出線應(yīng)有接線盒或用插銷聯(lián)結(jié)電纜。2/4/2023382.）礦用一般型我國(guó)煤礦常用型號(hào)：KYGG、GKW、GKFC、GFW型等。G－開(kāi)關(guān)柜K－礦用型W－室外F－負(fù)荷開(kāi)關(guān)C－手車式2/4/202339手車式開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)：柜體和手車兩部分柜體內(nèi)有匯流母線、電纜頭、一次靜觸頭座，兩側(cè)柜上有手車接地靜觸座，正面兩側(cè)各設(shè)觸頭6組。柜底設(shè)供手車用的軌道。手車上有隔離開(kāi)關(guān)，一、二次動(dòng)觸頭，電流電壓互感器，高壓熔斷器，多油斷路器，電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、照明燈等。手車上部為儀表屏，下部為繼電器屏。2/4/2023405、高壓開(kāi)關(guān)柜3.礦用隔爆型2/4/202341PBG系列礦用隔爆兼本質(zhì)安全型

高壓真空配電裝置2/4/2023425高壓開(kāi)關(guān)柜開(kāi)關(guān)柜在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有“五防”：“五防”：防止誤跳、合斷路器，防止帶負(fù)荷拉、合隔離開(kāi)關(guān)，防止帶電掛接地線，防止帶接地線合隔離開(kāi)關(guān)，防止人員誤入帶電間隔。

1.KYN系列高壓開(kāi)關(guān)柜KYN系列金屬鎧裝移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜是消化吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，根據(jù)國(guó)內(nèi)特點(diǎn)自行設(shè)計(jì)研制的新一代開(kāi)關(guān)設(shè)備。KYN-10型開(kāi)關(guān)柜由前柜、后柜、繼電儀表室、泄壓裝置四部分組成。這四部分均為獨(dú)立組裝后栓接而成，開(kāi)關(guān)柜被分隔成手車室、母線室、電纜式、繼電儀表室。2/4/2023435高壓開(kāi)關(guān)柜2.XGN2-10型開(kāi)關(guān)柜XGN2-10型箱型固定式金屬封閉開(kāi)關(guān)柜是一種新型的產(chǎn)品，該產(chǎn)品采用ZN28A-10系列真空斷路器，也可以采用少油斷路器，隔離開(kāi)關(guān)采用了GN30-10型旋轉(zhuǎn)式隔離開(kāi)關(guān)，技術(shù)性能高，設(shè)計(jì)新穎。柜內(nèi)儀表室、母線室、斷路器室、電纜室分隔封閉，使之結(jié)構(gòu)更加合理、安全，可靠性高，運(yùn)行操作及檢修維護(hù)方便。在柜與柜之間加裝了母線隔離套管，避免一柜故障，波及鄰柜。

2/4/2023446互感器互感器是電流互感器和電壓互感器的合稱?；ジ衅鞯闹饕δ苁?（1）可使儀表和繼電器標(biāo)準(zhǔn)化。如電流互感器副繞組的額定電流都是5A；電壓互感器副繞組的電壓通常都規(guī)定為100V。（2）可使測(cè)量?jī)x表、繼電器等二次設(shè)備與一次主電路隔離。降低儀表及繼電器的絕緣水平，簡(jiǎn)化儀表構(gòu)造，同時(shí)保證工作人員的安全。（3）可以避免短路電流直接流過(guò)測(cè)量?jī)x表及繼電器的線圈。2/4/2023456互感器1.）電流互感器電流互感器簡(jiǎn)稱CT（文字符號(hào)為T(mén)A，單二次繞組電流互感器圖形符號(hào)為），是變換電流的設(shè)備。（1）工作原理和接線方式電流互感器由一次繞組、鐵芯、二次繞組組成。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：一次繞組匝數(shù)少且粗，有的型號(hào)還沒(méi)有一次繞組，利用穿過(guò)其鐵芯的一次電路作為一次繞組（相當(dāng)于1匝）；而二次繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)體較細(xì)。2/4/2023466互感器電流互感器的一次繞組串接在一次電路中，二次繞組與儀表、繼電器電流線圈串聯(lián)，形成閉合回路，由于這些電流線圈阻抗很小，工作時(shí)電流互感器二次回路接近短路狀態(tài)。電流互感器的電流比稱為電流互感器的變流比Ki用表示，則

式中，I1N、I2N分別為電流互感器一次側(cè)和二次側(cè)的額定電流值，N1、N2為其一次和二次繞組匝數(shù)。變流比一般表示成如100/5A形式。2/4/202347鐵芯一次繞組二次繞組電流互感器電流繼電器電流互感器結(jié)構(gòu)原理2/4/2023486

互感器電流互感器在三相電路中有三種接線方式。①一相式接線：在B相裝一只電流互感器，測(cè)量一相電流，用于三相負(fù)荷平衡系統(tǒng)，供測(cè)量電流或過(guò)負(fù)荷保護(hù)用。2/4/2023496互感器②兩相式接線

這種接線也叫不完全星形接線，在中性點(diǎn)不接地的高壓系統(tǒng)中，廣泛用于測(cè)量三相電流、電能及作過(guò)電流保護(hù)之用，公共線上的電流為2/4/2023506互感器③兩相電流差接線

這種接線又叫兩相一繼電器式接線，流過(guò)電流繼電器線圈的電流為。這種接線適用于中性點(diǎn)不接地高壓系統(tǒng)中，作過(guò)電流保護(hù)之用兩相電流差2/4/2023516互感器三相星形接線

由于每相均裝有互感器，能反映各相電流，廣泛用于三相不平衡系統(tǒng)中（高壓或低壓系統(tǒng)），作三相電流、電能測(cè)量及過(guò)電流繼電器保護(hù)之用三相星形2/4/2023526互感器（2）電流互感器種類和型號(hào)

按一次電壓分為高壓和低壓電流互感器兩大類；

按一次繞組匝數(shù)分有單匝和多匝式電流互感器

按用途分有測(cè)量用和保護(hù)用電流互感器兩大類；

按絕緣介質(zhì)類型分有油浸式、環(huán)氧樹(shù)脂澆注式、干式、SF6氣體絕緣電流互感器等。2/4/2023536互感器電流互感器型號(hào)的表示和含義如下：

2/4/202354一次接線端子一次繞組二次接線端子鐵芯二次繞組警告牌LQZ－10型電流互感器外形結(jié)構(gòu)2/4/202355名牌一次母線穿孔鐵心，外繞二次繞組樹(shù)脂澆注安裝板二次接線端子LMZJ1-0.5型電流互感器外形結(jié)構(gòu)2/4/2023566互感器（3）電流互感器使用注意事項(xiàng)①電流互感器在工作時(shí)二次側(cè)不得開(kāi)路。②電流互感器二次側(cè)有一端必須接地③電流互感器在接線時(shí)，必須注意其端子的極性2/4/2023576互感器2.）電壓互感器電壓互感器簡(jiǎn)稱PT（文字符號(hào)為T(mén)V，單相式電壓互感器圖形符號(hào)為），是變換電壓的設(shè)備。

（1）工作原理和接線方式由一次繞組、二次繞組、鐵芯組成。一次繞組并聯(lián)在線路上，一次繞組匝數(shù)較多，二次繞組的匝數(shù)較少，相當(dāng)于降低變壓器。二次繞組的額定電壓一般為100V。二次回路中，儀表、繼電器的電壓線圈與二次繞組并聯(lián)，這些線圈的阻抗很大，工作時(shí)二次繞組近似于開(kāi)路狀態(tài)。2/4/202358鐵芯一次繞組二次繞組電壓互感器結(jié)構(gòu)原理2/4/2023596互感器電壓互感器的變壓比用Ku表示

式中，U1N、U2N分別為電壓互感器一次繞組和二次繞組額定電壓，N1、N2為一次繞組和二次繞組的匝數(shù)。變壓比Ku通常表示成如10/0.1kV的形式。電壓互感器有單相和三相兩大類，在成套裝置內(nèi)，采用單相電壓互感器較為常見(jiàn)。2/4/2023606互感器①采用一個(gè)單相電壓互感器的接線(a)。供儀表和繼電器測(cè)量一個(gè)線電壓，如用作做備用線路的電壓監(jiān)視。②采用兩個(gè)單相電壓互感器接成V-V形接線(b）。供儀表和繼電器測(cè)量三個(gè)線電壓。（b）兩個(gè)單相接成V/V形2/4/2023616互感器③采用三個(gè)單相電壓互感器接成Y0/Y0形（c）。供儀表和繼電器測(cè)量三個(gè)線電壓和相電壓。在小電流接地系統(tǒng)中，這種接線方式中的測(cè)量相電壓的電壓表應(yīng)按線電壓選擇。

三個(gè)單相接成Y0/Y0形2/4/2023626互感器④采用三個(gè)單相三繞組電壓互感器或一個(gè)三相五芯柱式電壓互感器接成Y0/Y0/

形(d)。三個(gè)單相三繞組或三個(gè)五芯柱式三繞組電壓互感器接成Y0/Y0/Δ2/4/2023636互感器其中一組二次繞組接成Y0，供測(cè)量三個(gè)線電壓和三個(gè)相電壓；另一組繞組（零序繞組）接成開(kāi)口三角形，接電壓繼電器，當(dāng)線路正常工作時(shí)，開(kāi)口三角兩端的零序電壓接近于零，而當(dāng)線路上發(fā)生單相接地故障時(shí)，開(kāi)口三角兩端的零序電壓接近100V，使電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)。

2/4/2023646互感器（2）電壓互感器的種類和型號(hào)電壓互感器按絕緣介質(zhì)分油浸式、環(huán)氧樹(shù)脂澆注式兩大主要類型；按使用場(chǎng)所分，有戶內(nèi)式和戶外式；按相數(shù)來(lái)分，有三相和單相兩類。

2/4/2023656互感器電壓互感器型號(hào)表示和含義如下:2/4/202366一次接線端子高壓絕緣套一、二次繞組，環(huán)氧樹(shù)脂澆注鐵芯二次接線端子JDZ－3，6，10型電壓互感器外形結(jié)構(gòu)2/4/2023676互感器（3）電壓互感器使用注意事項(xiàng)

①電壓互感器在工作時(shí)，