第二章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)

第二章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)1第一頁，共四十四頁，2022年，8月28日車間變電所的類型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獨立式，8桿上，9地下式，10樓上式第二節(jié)電氣設備中電弧及觸頭電弧：一種強烈的電游離現(xiàn)象，光亮很強，溫度很高，可燒毀觸頭、延長斷電時間等。（表面溫度3000～4000度，弧心溫度10000度。）一、電弧的產(chǎn)生觸頭在分斷電流時，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，在外加電壓足夠大時，產(chǎn)生強烈的電游離而發(fā)生電弧。2第二頁，共四十四頁，2022年，8月28日1、產(chǎn)生電弧的游離方式：1）熱電發(fā)射：觸頭分斷電流時，陰極表面由于大電流收縮集中，出現(xiàn)熾熱光斑，觸頭表面電子吸收熱能發(fā)射到觸頭間隙，形成自由電子。2）高電場發(fā)射：觸頭開斷初，電場強度大，觸頭表面電子被強行拉出。3）碰撞游離：高速電子碰撞中性質(zhì)點，使中性質(zhì)點變成正離子和自由電子，當離子濃度足夠大時，介質(zhì)擊穿產(chǎn)生電弧。4）熱游離：電弧中心溫度高達10000攝氏度，電弧中的中性質(zhì)點游離為正離子和自由電子。2、結(jié)論碰撞游離產(chǎn)生電弧，熱游離維持電弧。

二、電弧的熄滅1、電弧熄滅的條件去游離率>游離率

3第三頁，共四十四頁，2022年，8月28日2、熄滅電弧的去游離方式正負帶電質(zhì)點的“復合”，重新成為中性質(zhì)點正負帶電質(zhì)點的“擴散”，使電弧區(qū)帶電質(zhì)點減少3、交流電弧的熄滅特點交流電弧每一個周期要暫時熄滅兩次，完善的滅弧裝置熄滅交流電弧一般需要幾個周期，真空斷路器滅弧只要半個周期，同等條件下交流電弧比直流電弧容易熄滅。4、開關電器中常用的滅弧方法

速拉滅弧法、冷卻滅弧法、吹弧滅弧法、長弧切短滅弧法、粗弧切短滅弧法、狹溝滅弧法、真空滅弧法、SF6滅弧法。如圖所示（下頁）4第四頁，共四十四頁，2022年，8月28日吹弧方式（1電弧，2觸頭）a)橫吹b)縱吹

電動力吹弧磁力吹弧1磁吹線圈，2滅弧觸頭，3電弧鐵磁吸弧

1電弧，2鋼片鋼滅弧柵對電弧的作用1鋼柵片，2電弧，3觸頭絕緣滅弧柵對電弧的作用1絕緣柵片，2電弧，3觸頭5第五頁，共四十四頁，2022年，8月28日三、對電氣觸頭的基本要求1、滿足正常負荷的發(fā)熱要求

2、具有足夠的機械強度

3、具有足夠的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度

4、具有足夠的斷流能力

6第六頁，共四十四頁，2022年，8月28日第三節(jié)高壓一次設備一次電路：（主電路、主接線、主回路）變配電所中承擔輸送和分配電能任務的電路。一次設備：一次電路中所有的設備稱一次設備。一次設備分類：

(1)變換設備其功能是按電力系統(tǒng)運行的要求改變電壓或電流、頻率等，例如電力變壓器、電壓互感器、電流互感器、變頻機等。(2)控制設備其功能是按電力系統(tǒng)運行的要求來控制一次電路的通、斷，例如各種高低壓開關設備。(3)保護設備其功能是用來對電力系統(tǒng)進行過電流和過電壓等的保護，例如熔斷器和避雷器等。(4)補償設備其功能是用來補償電力系統(tǒng)中的無功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，例如并聯(lián)電容器等。(5)成套設備它是按一次電路接線方案的要求，將有關一次設備及控制、指示、監(jiān)測和保護一次設備的二次設備組合為一體的電氣裝置，例如高壓開關柜、低壓配電屏、動力和照明配電箱等。（本節(jié)介紹一次電路中的高壓熔斷器、隔離開關、負荷開關、斷路器及開關柜）7第七頁，共四十四頁，2022年，8月28日一、高壓熔斷器(fuse，文字符號為FU)在電路電流超過規(guī)定值并經(jīng)過一定時間后，使熔體熔化而分斷電流、斷開電路的一種保護電器。熔斷器的功能主要是對電路及設備進行短路保護，有的熔斷器還具有過負荷保護的功能。高壓熔斷器全型號的表示和含義如下：8第八頁，共四十四頁，2022年，8月28日1、RN1和RN2型戶內(nèi)高壓管式熔斷器（限流式）RN1型：主要用于高壓電路和設備的短路保護（額定電流可達100A）RN2型：高壓電壓互感器一次側(cè)短路保護（額定電流一般為0.5A）RN1、RN2型高壓熔斷器安裝圖l瓷熔管，2金屬管帽3彈性觸座，4熔斷指示器，5接線端子，6支柱瓷瓶，7底座RN1、RN2型熔斷器的熔管剖面示意圖1管帽，2瓷管，3工作熔體，4指示熔體，5錫球，6石英砂填料，7熔斷指示器(虛線表示熔斷指示器在熔體熔斷時彈出)9第九頁，共四十四頁，2022年，8月28日2、RW4和RW10（F）型戶外高壓跌開式熔斷器既可作6—10KV線路和設備的短路保護，又可在一定條件下，用高壓絕緣鉤棒操作熔管的分合，起高壓隔離開關的作用。RW4—10(G)型跌開式熔斷器1上接線端子，2上靜觸頭，3上動觸頭，4管帽，5操作環(huán)，6熔管(內(nèi)套纖維質(zhì)消弧管)，7銅熔絲，8下動觸頭，9下靜觸頭，10下接線端子，11絕緣瓷瓶，12固定安裝板10第十頁，共四十四頁，2022年，8月28日3、高壓隔離開關（QS）

隔離高壓電源、保證設備和線路的安全檢修。斷開后有明顯可見的斷開間隙，沒有專門的滅弧裝置，不允許帶負荷操作，可以通斷不超過2A的空載變壓器、電容電流不超過5A的空載線路，與高壓斷路器配合使用。戶內(nèi)用CS6（83頁）型手動操作機構(gòu)、戶外多用絕緣鉤棒手工操作。GN8—10／600型高壓隔離開關1上接線端子，2靜觸頭，3閘刀，4絕緣套管，5下接線端子，6框架，7轉(zhuǎn)軸，8拐臂，9升降瓷瓶，10支柱瓷瓶11第十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日4、高壓負荷開關（QL）具有簡單的滅弧裝置，能通斷一定的負荷電流和過負荷電流，不能斷開短路電流，與高壓熔斷器配合使用。FN3—10RT型高壓負荷開關1主軸，2上絕緣子兼氣缸，3連桿，4下絕緣子，5框架，6RN1型高壓熔斷器，7下觸座，8閘刀，9弧動觸頭，10絕緣噴嘴(內(nèi)有弧靜觸頭)，11主靜觸頭，12上觸座，13斷路彈簧，14絕緣拉桿，15熱脫扣器12第十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日高壓負荷開關的壓氣式滅弧裝置工作示意圖1弧動觸頭，2絕緣噴嘴，3弧靜觸頭，4接線端子，5氣缸，6活塞，7上絕緣子，8主靜觸頭，9電弧13第十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日5、高壓斷路器（QF）能通斷負荷電流和短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。SNl0—10型高壓少油斷路器1鋁帽，2上接線端子，3油標，4絕緣筒，5下接線端子，6基座，7主軸，8框架，9斷路彈簧分類：按其采用的滅弧介質(zhì)分：有油、SF6、真空以及壓縮空氣斷路器、磁吹斷路器等。按其油量多少又分為：多油（油作滅弧和相對地（外殼）甚至相與相之間的絕緣介質(zhì)）、少油斷路器（油只作來滅?。?。14第十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日SNl0—10型高壓少油斷路器一相油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)1鋁帽，2油氣分離器，3上接線端子，4油標，5插座式靜觸頭，6滅弧室，7動觸頭(導電桿)，8中間滾動觸頭，9下接線端子，10轉(zhuǎn)軸，11拐臂，12基座，13下支柱瓷瓶，14上支柱瓷瓶，15斷路彈簧，16絕緣筒，17逆止閥，18絕緣油15第十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日SNIO—10型斷路器滅弧室工作示意圖1靜弧觸頭，2吸弧鐵片，3橫吹滅弧溝，4縱吸油囊，5電弧，6動觸頭16第十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日真空斷路器的真空滅弧室結(jié)構(gòu)1靜觸頭，2動觸頭3屏蔽罩，4波紋管，5與外殼封接的法蘭盤，6金屬波紋管，7玻殼SF6斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)示意圖1靜觸頭,2絕緣噴嘴,3動觸頭4氣缸,5壓氣活塞(固定)，6電弧6、高壓開關柜將一、二次設備組合在一起的高壓成套配電裝置。其中安裝有高壓開關設備、保護電器、監(jiān)測儀表和母線、絕緣子等。類型：固定式（經(jīng)濟，多用）、手車式（移開式）17第十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日具有“五防”功能：防止誤分、誤合斷路器防止帶負荷誤拉、誤合隔離開關防止帶電誤掛接地線防止帶接地線誤合隔離開關防止人員誤入帶電間隔GG1A(F)—07S型高壓開關柜(斷路器柜)1母線，2母線側(cè)隔離開關，3少油斷路器(QF)，4電流互感器(TA)，5線路側(cè)隔離開關(QS)，6電纜頭，7下檢修門，8端子箱門，9操作板，10斷路器的手動操動機構(gòu)，11隔離開關的操動機構(gòu)手柄，12儀表繼電器屏，13上檢修門，14、15觀察窗口18第十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日GC口—10(F)型高壓開關柜1儀表屏，2手車室，3上觸頭(兼起隔離開關作用)，4下觸頭(兼起隔離開關作用)，5斷路器手車19第十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日7、高壓一次設備的選擇電氣設備名稱電壓kV電流A斷流能力kA或MVA短路電流校驗動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度高壓熔斷器√√√——高壓隔離開關√√—√√高壓負荷開關√√√√√高壓斷路器√√√√√電流互感器√√—√√電壓互感器√————高壓電容器√————母線—√—√√電纜√√———支柱絕緣子√——√—套管絕緣子√√—√√選擇校驗的條件設備的額定電壓應不小于裝置地點的額定電壓設備的額定電流應不小于通過設備的計算電流設備的最大開斷電流(或功率)應不小于它可能開斷的最大電流(或功率)按三相短路沖擊電流校驗按三相短路穩(wěn)態(tài)電流和短路發(fā)熱假想時間校驗注：表中√表示必須校驗，—表示不要校驗。（P95例4-1）

20第二十頁，共四十四頁，2022年，8月28日第四節(jié)低壓一次設備1000V（或1200V）及以下的電氣設備，本節(jié)介紹常用的低壓熔斷器、低壓開關和配電屏。一、低壓熔斷器種類：插入式（RC型）螺旋式（RL型）無填料密封管式（RM型）有填料密封管式（RT型）有填料管式（gF、aM）高分斷能力（NT型）RZ1型低壓自復式熔斷器RMl0型低壓熔斷器a)熔管b)熔片1銅管帽，2管夾，3纖維熔管，4刀形觸頭(觸刀)，5變截面鋅熔片21第二十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日RT0型低壓熔斷器a)熔體b)熔管C)熔斷器d)絕緣操作手柄1柵狀銅熔體，2刀形觸頭(觸刀)，3瓷熔管，4熔斷指示器，5蓋板，6彈性觸座，7瓷質(zhì)底座，8接線端子，9扣眼，10絕緣拉手手柄RZ1型低壓自復式熔斷器1接線端子，2云母玻璃，3氧化鈹瓷管，4不銹鋼外殼，5鈉熔體，6氬氣，7接線端子22第二十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日二、低壓刀開關和負荷開關低壓刀開關低壓熔斷器式刀開關低壓負荷開關三、低壓斷路器塑料外殼式、萬能式等很多種類。低壓斷路器的原理結(jié)構(gòu)和接線圖→

1主觸頭，2跳鉤，3鎖扣，4分勵脫扣器，5失壓脫扣器，6、7脫扣按鈕，8加熱電阻絲，9熱脫扣器，10過流脫扣器23第二十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日四、低壓配電屏將一、二次設備組合在一起的一種低壓成套配電裝置，有PGL、GGL、GGD等型號。五、低壓一次設備的選擇電氣設備名稱電壓

V電流

A斷流能力kA短路電流校驗動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度低壓熔斷器√√√——低壓刀開關√√√≯≯低壓負荷開關√√√≯≯低壓斷路器√√√≯≯注：表中√表示必須校驗，≯表示一般可不校驗，—表示不要校驗。24第二十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日第五節(jié)電力變壓器一、電力變壓器的分類有載調(diào)壓銅繞阻油浸自冷式無載調(diào)壓鋁繞阻干式充氣式二、結(jié)構(gòu)三相油浸式電力變壓器→1信號溫度計，2銘牌，3吸濕器，4油枕(儲油柜)，5油位指示器，6防爆管，7瓦斯繼電器，8高壓套管和接線端子，9低壓套管和接線端子，10分接開關，11油箱及散熱油管，12鐵心，13繞組及絕緣，14放油閥，15小車，16接地端子三相油浸式電力變壓器25第二十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日環(huán)氧樹脂澆注絕緣的三相干式變壓器→1高壓出線套管，2吊環(huán)，3上夾件，4低壓出線端子，5銘牌，6環(huán)氧樹脂澆注絕緣繞組，7上下夾件拉桿，8警示標牌，9鐵心，10下夾件，11底座，12高壓繞組相間連接導桿，13高壓分接頭連接片三、聯(lián)接組別及選擇變壓器一、二繞組因采取不同的聯(lián)結(jié)方式而形成一、二側(cè)對應的線電壓之間不同相位關系。常用兩種聯(lián)結(jié)方式：即

即

四、變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇

1、臺數(shù)選擇：滿足用電負荷對供電可靠性的要求，對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大，采用經(jīng)濟運行方式。一般車間變電所采用一臺，應考慮欠負荷的發(fā)展，有一定余地。環(huán)氧樹脂澆注絕緣的三相干式變壓器26第二十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日2、主變壓器容量的選擇裝設一臺主變壓器裝設兩臺主變壓器車間變電所單臺變壓器容量上限：1000KVA或1250KVA五、電力變壓器并列運行條件1、變壓器的一、二次額定電壓必須對應相等。2、變壓器的阻抗電壓（短路電壓）必須相等。3、變壓器的連接組別必須相同。4、變壓器的容量盡量相同或相近，最大容量與最小容量之比不超過3：1。(一、二級負載，即重要負荷)27第二十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日第六節(jié)電流互感器和電壓互感器電流互感器（縮寫CT）文字符號TA電壓互感器（縮寫PT）文字符號TV功能（1）使儀表、繼電器、二次設備與主電路絕緣；（2）擴大儀表、繼電器等二次設備的應用范圍。一、電流互感器1、基本原理和特點一次繞組導線很粗，匝數(shù)很少，二次繞組匝數(shù)多導線細。電流比與匝數(shù)比成反比←電流互感器1鐵心，2一次繞組，3二次繞組28第二十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日2、電流互感器常用接線方式:一相式接線、兩相V型接線、兩相電流差接線、三相星型接線電流互感器的接線方案→

a)一相式接線（常用于負荷平衡的三相電路：指示所接相的相電流）b)兩相V形接線/也稱不完相星形連接/二相繼電器接線（常用于負荷平衡的三相電路：指示未接相的相電流）d)三相星形接線（常用于負荷不平衡的三相電路：指示所接相的相電流），作三相電流、電能測量及過電流繼電保護之用。C)兩相電流差接線/也稱不完全三角形接法（常用于中性點不接地的三相三線制電路作過電流繼電保護：指示互感器二次側(cè)公共線上的電流/線電流）29第二十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日3、實際電流互感器LQJ—10型電流互感器1次接線端子，2一次繞組，3二次接線端子，4鐵心，5二次繞組，6警示牌LMZJ1—0.5型電流互感器1銘牌，2一次母線穿孔，3鐵心，樹脂澆注4安裝板，5二次接線端子電流互感器的準確度級與二次負荷容量有關，選用時，電流互感器的二次負荷S2由二次回路的阻抗Z2來決定。30第三十頁，共四十四頁，2022年，8月28日電流互感器不滿足要求，則應改選較大變流比或較大容量的互感器，或加大二次接線的截面。電流互感器二次接線一般采用銅芯線，截面不小于2.5mm2.電流互感器短路穩(wěn)定度的校驗：直接給出了動穩(wěn)定電流峰值和1s熱穩(wěn)定電流有效值，按式校驗：電流互感器的大多數(shù)產(chǎn)品是給出動穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定倍數(shù)。動穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定校驗條件熱穩(wěn)定倍數(shù)熱穩(wěn)定校驗條件31第三十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日A、工作時二次側(cè)不得開路原理：電流互感器工作時，由于其二次回路串聯(lián)的是電流線圈，阻抗很小，因此接近于短路狀態(tài)。根據(jù)磁動勢平衡方程式

一次電流產(chǎn)生的磁動勢絕大部分被二次電流產(chǎn)生的磁動勢所抵消，總的磁動勢很小，勵磁電流（即空載電流）I0只有一次電流I1的百分之幾，很小。但當二次側(cè)開路時，I2=0，這時近使I0=I1，而I1是一次電路的負荷電流，只受一次電路負荷影響，與互感器二次負荷變化無關，從而使I0要突然增大到I1，比正常工作電流大幾十倍，使勵磁動勢I0N1也增大幾十倍，這將會產(chǎn)生如下嚴重后果（1）鐵心由于磁通量劇增而會過熱，并產(chǎn)生剩磁，降低鐵心準確度級。（2）由于電流互感器的二次繞組匝數(shù)遠比其一次繞組匝數(shù)多，所以在二次側(cè)開路時會感應出危險的高電壓，危及人身和設備的安全。在安裝時，其二次接線要求連接牢固，且二次側(cè)不允許接入熔斷器和開關。4、電流互感器使用注意事項B、二次側(cè)有一端必須接地是為了防止其一、二次繞組間絕緣擊穿時，一次側(cè)的高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設備的安全。C、電流互感器在連接時，要注意其端子的極性。按照規(guī)定，我國互感器和變壓器的繞組端子，均采用“減極性”標號法。P118，如圖4-54。U1、U2一對同名端短接，另一對同名端測出的電壓為32第三十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日二、電壓互感器（一）基本原理和特點、接線方式一次繞組導線很細，匝數(shù)很多，二次繞組匝數(shù)少導線粗?！妷夯ジ衅?鐵心,2一次繞組,3二次繞組工作時，一次繞組并聯(lián)在一次電路中，而二次繞組則并聯(lián)儀表、繼電器的電壓線圈。由于電壓線圈的阻抗一般都很大，所以電壓互感器工作時其二次側(cè)接近于空載狀態(tài)。二次繞組的額定電壓一般為100V。33第三十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日電壓互感器的常用接線方式：單相電壓互感器、V/V型、三相五柱式等電壓互感器的接線方案→

a)一個單相電壓互感器（供儀表、繼電器接于一個線電壓）b)兩個單相電壓互感器接成V/V形（供儀表、繼電器接于三相三線制電路的各個線電壓，廣泛用于工廠變配電所的6~10KV高壓配電裝置中）c)三個單相電壓互感器接成Yo／Yo形（供儀表、繼電器要求的線電壓，供給接相電壓的絕緣監(jiān)視電壓表）d)三個單相三繞組或一個三相五芯柱三繞組電壓互感器接成Yo／Yo／△(開口三角)形（供儀表、繼電器線電壓，接成開口三角形的輔助二次繞組，接電壓繼電器，正常時，此電壓接近為0，當某一相故障接地時，此電壓接近于100V的電壓，使電壓繼電器動作，發(fā)出信號。）34第三十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日（四）電壓互感器的使用注意事項1、工作時二次側(cè)不得短路原因：電壓互感受器一、二次繞組都是在并聯(lián)狀態(tài)下工作，如果二次側(cè)短路，將產(chǎn)生很大的短路電流，有可能燒毀互感器，甚至影響一次電路的安全運行。2、二次側(cè)有一端必須接地是為了防止其一、二次繞組間絕緣擊穿時，一次側(cè)的高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設備的安全。3、互感器在連接時注意其端子的極性。（二）電壓互感器的類型和型號按相分：單相、三相；按絕緣及其冷卻分：干式、油浸式。型號：P120（三）電壓互感器的選擇35第三十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日第七節(jié)工廠變配電所的主接線圖對工廠變配電所主接線的基本要求：安全、可靠、靈活、經(jīng)濟

主接線圖繪制形式：系統(tǒng)式主接線圖、裝置式主接線圖系統(tǒng)式主接線：按照電力輸送的順序依次安排其中的設備和線路相互連接關系而繪制的一種簡圖。它全面系統(tǒng)地反映出主接線中電力的傳輸過程。（能量傳遞）裝置式主接線圖：按照主接線中高壓或低壓成套配電裝置之間相互連接關系和排列位置而繪制的一種簡圖，通常接不同的電壓等級繪制。P125圖4-59，圖4-58所示高壓配電所的裝置式主接線圖二次電路圖或稱二次接線圖，通稱二次回路圖：用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次電路及其設備運行的電路圖，二次回路是通過電流互感器和電壓互感器與主電路相聯(lián)系的。一、概述主接線圖即主電路圖，是表示系統(tǒng)中電能輸送和分配路線的電路圖，亦稱一次電路圖。36第三十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日二、高壓配電所的主接線圖（系統(tǒng)式）高壓配電所及其附設2號車間變電所主接線圖

37第三十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日續(xù)圖38第三十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日高壓配電所的裝置式主接線圖No.101No.102No.103No.104NO.105No.106NO.107NO.108No.109NO.110No.111N0.112電能計量柜1號進線開關柜避雷器及電壓互感器出線柜出線柜出線柜GN6-10/400出線柜出線柜出線柜避雷器及電壓互感器2號進線開關柜電能計量柜GG-1A-JGG-1A(F)-11GG-1A(F)-54GG-1A(F)-03GG-1A(F)-03GG-1A(F)-03GG-1A(F)-0