供配電技術(shù)（第2版）高職全套教學(xué)課件

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配

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技

術(shù)第2板供配電技術(shù)基本知識供配電設(shè)備的運行及管理供配電系統(tǒng)的主接線圖供配電線路的結(jié)構(gòu)與運行電力變壓器的結(jié)構(gòu)與運行供配電系統(tǒng)的繼電保護供配電系統(tǒng)二次回路與自動裝置供配電系統(tǒng)的設(shè)計全套可編輯PPT課件

模塊一

供配電技術(shù)基本知識1

學(xué)習(xí)單元一

認(rèn)知電力系統(tǒng)……………………………1

一、供配電技術(shù)的發(fā)展概況………………………………1

二、電力系統(tǒng)的組成…………………………………………2

三、電力系統(tǒng)的基本要求…………………………………5問題與思考…………………………………………10學(xué)習(xí)單元二

供配電系統(tǒng)的組成及運行……………………11

一、供配電系統(tǒng)的概況與組成……………………11

二、供配電系統(tǒng)的運行方式………14

三、供配電系統(tǒng)的布置………………17

四、工廠變配電所的運行……………19問題與思考……………25技能訓(xùn)練一供配電系統(tǒng)的認(rèn)識實訓(xùn)…………26模塊小結(jié)………………27模塊檢測卷……………27供配電技術(shù)基本知識模塊一

供配電技術(shù)研究工廠所需電能的供應(yīng)和分配問題。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和整個國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中有著極為廣泛的應(yīng)用。本模塊主要介紹供配電技術(shù)的一些基本知識,包括電力系統(tǒng)的組成及基本要求,供配電系統(tǒng)的構(gòu)成,電力系統(tǒng)的中性點運行方式等,使學(xué)生對供配電系統(tǒng)有初步的認(rèn)識和了解,為今后從事供配電技術(shù)方面的工作奠定一定的基礎(chǔ)。認(rèn)知電力系統(tǒng)學(xué)習(xí)單元一

了解國內(nèi)外供配電技術(shù)的發(fā)展概況,正確理解電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié),掌握發(fā)電廠、變配電所、電力網(wǎng)等知識。

理解電力系統(tǒng)的概念、電力系統(tǒng)的基本要求和供電質(zhì)量等內(nèi)容。

一、供配電技術(shù)的發(fā)展概況

電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)需要的主要能源和動力,社會的各行各業(yè)都離不開電能。電能是由其他形式能源轉(zhuǎn)換而來的,也能夠轉(zhuǎn)換成其他形式的能源(機械能、熱能、光能、化學(xué)能等)。電能的輸送既簡單、經(jīng)濟,又便于控制、調(diào)節(jié)和測量,有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的自動化。因此,電能在現(xiàn)代工廠生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中的應(yīng)用極為廣泛。電力工業(yè)已成為實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ),得到迅猛發(fā)展。

供配電技術(shù)主要研究電力用戶的電力供應(yīng)和分配問題。電力系統(tǒng)是生產(chǎn)、輸送、使用電能的統(tǒng)一整體,供配電系統(tǒng)則是電力系統(tǒng)的重要組成部分,是電力系統(tǒng)的電能用戶,也是用電設(shè)備的電源。電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的基本任務(wù)是安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地供電。

供配電技術(shù)目前在向高電壓、大容量、高自動化程度的方向發(fā)展,而且發(fā)展越來越迅速。20世紀(jì)70年代,歐美各國對1kV級交流高壓輸電技術(shù)進行了很多研究開發(fā)。中國的供配電技術(shù)在近70年的研究開發(fā)中也取得了突破性的進展,特高壓輸電技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)領(lǐng)先全球,目前已建成國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、蒙西電網(wǎng)。

隨著中國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展,電力需求也迅速增長。為了緩解電力供不應(yīng)求的局面,國家加大了電力建設(shè)的投資,采取了相應(yīng)的措施。2019年,中國發(fā)電機裝機容量達20億千瓦,年發(fā)電量達7.3萬億千瓦時,均居世界第一位。工業(yè)用電量已占全部用電量的70%以上,是電力系統(tǒng)的最大電能用戶。“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展戰(zhàn)略,為中國電力系統(tǒng)的進一步發(fā)展帶來了很大的空間。

二、電力系統(tǒng)的組成

電能在人們的日常生活及現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)等方面起著越來越重要的作用。電能是由各種一次能源轉(zhuǎn)變而來的優(yōu)質(zhì)、清潔的二次能源。電能的優(yōu)點很多,如它可以方便地進行遠距離傳輸,能夠很容易地轉(zhuǎn)換為其他形式的能量,易于控制、管理等。因此,電能在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸?shù)壬鐣a(chǎn)的各個領(lǐng)域及社會生活的各個方面都有著廣泛的應(yīng)用。

電能的生產(chǎn)、輸送、分配及使用幾乎是在同一時間完成的,電能不能大量存儲,需要把各個環(huán)節(jié)連接成一個整體。我們把由各種類型發(fā)電廠中的發(fā)電機、升降壓變壓器、輸電線路和電力用戶連接起來組成的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的統(tǒng)一的整體稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的組成示意圖如圖1-1所示。

動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)及電力網(wǎng)的示意圖如圖1-2所示。

(1)動力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)和發(fā)電廠的動力部分所構(gòu)成的整體稱為動力系統(tǒng),它是將電能、熱能的生產(chǎn)與消費聯(lián)系起來的紐帶。

(2)電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)是由發(fā)電機及其配電裝置、變壓器、輸電線路、配電線路和用電設(shè)備組成的統(tǒng)一體,是動力系統(tǒng)的一部分,完成電能的生產(chǎn)、輸送、變換、分配和使用。

(3)電力網(wǎng)。各級電壓的電力線路及各類變電所總稱為電力網(wǎng),它是電力系統(tǒng)的一部分,是輸送電能、變換電能和分配電能的通道。

下面分別介紹電力系統(tǒng)的各組成部分。

1.發(fā)電廠

發(fā)電廠是將煤炭、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、核能、太陽能、地?zé)崮?、潮汐能等各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能(二次能源)的一種特殊工廠。根據(jù)利用一次能源的不同,目前發(fā)電廠主要有以下幾種類型。

1)火力發(fā)電廠

火力發(fā)電廠簡稱火電廠,是將煤炭、石油、天然氣等燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的工廠。其能量轉(zhuǎn)換過程為:燃料的化學(xué)能—熱能—機械能—電能。燃料在鍋爐中燃燒釋放出熱能,將水加熱成高溫高壓的蒸汽,推動汽輪機轉(zhuǎn)動,將熱能轉(zhuǎn)化為機械能,帶動與汽輪機聯(lián)軸的發(fā)電機發(fā)電,將機械能轉(zhuǎn)換為電能?；鹆Πl(fā)電廠可分為凝汽式火力發(fā)電廠(又稱坑口電廠或區(qū)域電廠)和供熱式火力發(fā)電廠(又稱熱電廠或熱電站)。

2)水力發(fā)電廠

水力發(fā)電廠簡稱水電廠或水電站,是利用水的勢能和動能轉(zhuǎn)變成電能的工廠。其能量轉(zhuǎn)換過程為:水的勢能—機械能—電能。水力發(fā)電廠主要分為堤壩式水力發(fā)電廠、引水式水力發(fā)電廠和混合式水力發(fā)電廠。

(1)堤壩式水力發(fā)電廠。在河流上修建一個攔河壩,形成水庫。利用壩的上下游水位形成的盡可能大的落差,引水發(fā)電。例如,中國三峽水電站的壩高為185m,水位為175m,單機容量為70萬千瓦,總裝機容量為2250萬千瓦,年發(fā)電量可達1000億千瓦時,居世界首位。

(2)引水式水力發(fā)電廠。在水流湍急的河道上或河床坡度較陡的河段上修建水力發(fā)電廠,由引水管道將上游水流直接引至水力發(fā)電廠。

(3)混合式水力發(fā)電廠。該類型水力發(fā)電廠是堤壩式和引水式水力發(fā)電廠兩種發(fā)電廠的綜合,由高壩和引水渠道分別提高一部分水位。

3)核能發(fā)電廠

核能發(fā)電廠又稱核電站,是利用核能發(fā)電的發(fā)電廠。利用原子能反應(yīng)堆代替火力發(fā)電廠的鍋爐,把核燃料不斷發(fā)生裂變產(chǎn)生的原子能轉(zhuǎn)化為熱能,用該熱能將水加熱成高溫高壓的蒸汽,把蒸汽送至汽輪機中,推動汽輪機帶動同軸的發(fā)電機發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過程為:核裂變能—熱能—機械能—電能。中國秦山核電站和大亞灣核電站等已經(jīng)建成投產(chǎn)發(fā)電。

4)其他類型發(fā)電廠

其他類型發(fā)電廠有地?zé)岚l(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等。

2.變配電所

變配電所的作用是接收電能、變換電壓及分配電能。只接收電能和分配電能,而不承擔(dān)變換電壓的場所,稱為配電所;將交流電變換為直流電,或把直流電變換為交流電的場所,稱為變流所。變電所的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-3所示。

變電所分為升壓變電所和降壓變電所。升壓變電所一般建在發(fā)電廠內(nèi),把電能電壓升高后,便于經(jīng)濟、快速、可靠地長距離傳送電能。降壓變電所一般建在靠近負荷中心的地方,把高壓在距離用戶較近的地方降壓以避免高壓的危險,將高壓電能降壓后,向用戶供電。根據(jù)在電力系統(tǒng)中所處的地位和作用,變電所又可分為樞紐變電所、中間變電所、地區(qū)變電所、工廠企業(yè)變電所和終端變電所等。

1)樞紐變電所

樞紐變電所位于電力系統(tǒng)的樞紐點,匯集多個電源和多條出線回路,對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行起重要作用。一次側(cè)電壓通常為330kV或500kV,二次側(cè)電壓通常220kV110kV。

2)中間變電所

中間變電所位于系統(tǒng)主要干線的接口處,一次側(cè)電壓通常為220~330kV,匯集2~3個電源和多條線路,向地區(qū)用戶供電。

3)地區(qū)變電所

地區(qū)變電所是一個地區(qū)的主要供電點,一次側(cè)電壓通常為110~220kV,給中低壓的下一級變電所供電。

4)工廠企業(yè)變電所

工廠企業(yè)變電所是供電給大、中型企業(yè)的專用變電所,包括工廠總降壓變電所和車間變電所。其中,工廠總降壓變電所把35~110kV電壓降壓為6~10kV電壓,向車間變電所供電,其供電范圍一般在幾千米以內(nèi);車間變電所把6~10kV電壓降壓為380/220V電壓,向低壓用電設(shè)備供電,其供電范圍一般在500m以內(nèi)。

5)終端變電所

終端變電所又稱二次變電站,一般建在接近負荷處,高壓側(cè)電壓為10~110kV,經(jīng)降壓后向用戶供電。

3.電力網(wǎng)

電力網(wǎng)按不同的劃分方式有不同的類型。按電壓高低和供電范圍的大小可分為地方電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)、超高壓電網(wǎng)。地方電網(wǎng)電壓一般為35~110kV,供電范圍小;區(qū)域電網(wǎng)電壓一般為110~220kV,供電范圍大;超高壓電網(wǎng)電壓為330kV及以上,用于遠距離輸電。按功能不同可分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。輸電網(wǎng)的電壓等級為110kV以上,是遠距離輸送電能的通道;配電網(wǎng)的電壓等級為110kV及以下,其中,電壓等級為3~110kV的稱為高壓配電網(wǎng),配電變壓器低壓側(cè)引出的0.4kV配電網(wǎng)稱為低壓配電網(wǎng)。配電網(wǎng)是分配電能的通道。

4.電力用戶

所有用電單位或用電設(shè)備均稱為電力用戶。電力用戶可分為工業(yè)企業(yè)電力用戶和民用電力用戶。在中國,工業(yè)企業(yè)是最大的電力用戶,其用電量占全年總發(fā)電量的70%以上。三、電力系統(tǒng)的基本要求

1.電力系統(tǒng)的電壓要求

1)額定電壓的國家標(biāo)準(zhǔn)

電氣設(shè)備在額定電壓下運行,其經(jīng)濟性能和技術(shù)性能均達到最佳。因此,為使其生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,電氣設(shè)備均應(yīng)按規(guī)定的額定電壓進行設(shè)計與制造。我國交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓等級見表1-1。

由表1-1可以得出以下結(jié)論。

(1)用電設(shè)備的額定電壓和同級電網(wǎng)的額定電壓是一致的。用電設(shè)備在運行時要在送電線路中產(chǎn)生電壓損耗,所以線路上各點的電壓會略有不同,如圖1-4所示。成批生產(chǎn)的用電設(shè)備只能按照線路首端與末端的平均電壓即線路的額定電壓來制造,所以用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級電網(wǎng)額定電壓相同。

(2)發(fā)電機的額定電壓。由于同一電壓的線路允許的電壓偏差一般為±5%,即整個線路允許有10%的電壓損耗,因此為了維持線路首端與末端的平均電壓為額定值,線路首端的電壓應(yīng)比線路(電網(wǎng))的額定電壓高5%,而線路末端的電壓可比線路額定電壓低5%,如圖1-5所示。因此,處于線路首端的發(fā)電機額定電壓規(guī)定高于同級電網(wǎng)額定電壓的5%。

(3)電力變壓器的額定電壓。

①電力變壓器一次繞組的額定電壓分以下兩種情況。

a.當(dāng)變壓器的一次繞組直接與發(fā)電機相連時(見圖1-6中的變壓器T1),其一次繞組的額定電壓就應(yīng)與發(fā)電機的額定電壓相同。

b.當(dāng)變壓器的一次繞組不與發(fā)電機直接相連,而是連接在線路上時(見圖1-6中的變壓器T2),則可將變壓器看作線路的用電設(shè)備,其一次繞組的額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)的額定電壓相同。

②電力變壓器二次繞組的額定電壓分以下兩種情況。

a.當(dāng)變壓器的二次側(cè)供電線路較長時(如大容量的高壓電網(wǎng),見圖1-6中的變壓器T1),變壓器二次繞組的額定電壓一方面要考慮補償繞組內(nèi)部5%的電壓損耗,另一方面要考慮變壓器滿載運行時其輸出的二次電壓還應(yīng)高于所連電網(wǎng)額定電壓的5%,以補償線路上的電壓損耗。因此,變壓器二次繞組額定電壓應(yīng)比所連電網(wǎng)的額定電壓高10%。

b.當(dāng)變壓器的二次側(cè)供電線路不長時(如低壓電網(wǎng)或直接供電給高低壓用電設(shè)備,見圖1-6中的變壓器T2),則變壓器二次繞組額定電壓只需高于所連電網(wǎng)額定電壓的5%,僅考慮補償變壓器繞組內(nèi)部5%的電壓損耗。

2)電壓分類

國標(biāo)規(guī)定,電力系統(tǒng)額定電壓分為以下三類。

(1)額定電壓為100V及以下,如12V、24V、36V等,主要用在安全照明、潮濕工作場所、建筑物內(nèi)部的局部照明及小容量負荷。

(2)額定電壓為100V以上1kV以下,如127V、220V、380V、600V等,主要用于低壓動力電源及照明電源。

(3)額定電壓為1kV及以上,如6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等,主要用于高壓用電、發(fā)電及輸電設(shè)備。

通常電壓在1kV以下的稱為低壓,1~10kV的稱為中壓,高于10kV低于330kV的稱為高壓,330kV及以上的稱為超高壓,1000kV以上的稱為特高壓。

2.工廠供配電電壓的選擇

1)工廠供電電壓的選擇

工廠供電電壓是指供配電系統(tǒng)從電力系統(tǒng)取得的電源電壓。供電電壓的選擇主要取決于供電企業(yè)供電的電壓等級,工廠用電設(shè)備的電壓、功率和輸送距離等因素。提高供電電壓就能減少電能損耗,提高電壓質(zhì)量。但是電壓等級提高,線路及設(shè)備的投資會相應(yīng)增加。所以,供配電電壓的選擇與用電負荷的大小及供電距離的長短有關(guān)。各級電壓下電力線路的經(jīng)濟輸送功率與輸送距離的參考值見表1-2。

需要經(jīng)過經(jīng)濟、技術(shù)的比較,然后綜合考慮確定合適的工廠供電電壓。目前我國電能用戶采用的供電電壓為6kV、10kV和35~110kV。對于大中型工廠,通常采用35~110kV的供電電壓;而對于中小型工廠,通常采用6kV、10kV的供電電壓,而10kV采用較多。

2)工廠配電電壓的選擇

工廠配電電壓是指工廠內(nèi)部的供電系統(tǒng)向用電設(shè)備配電的電壓等級。其中,由工廠總降壓變電所或高壓配電所向高壓用電設(shè)備配電的電壓稱為高壓配電電壓,而由車間變電所或建筑物變電所向低壓用電設(shè)備配電的電壓稱為低壓配電電壓。

(1)高壓配電電壓。中小型工廠采用的高壓配電電壓通常為6~10kV,從技術(shù)指標(biāo)看,一般選用10kV作為配電電壓。因為在相同的傳輸功率和傳送距離情況下,配電電壓越高,線路的電流越小,線路采用的導(dǎo)線和電纜截面越小,因此采用10kV線路可以減少投資,降低有色金屬的消耗量,減少線路的電能損耗和電壓損耗,更適應(yīng)未來的發(fā)展。當(dāng)用電設(shè)備的總?cè)萘枯^大時,可采用6kV線路。

對于一些廠區(qū)面積大、負荷大且集中的工廠,如果環(huán)境條件允許,可采用35~220kV架空線路直接深入工廠負荷中心,通過分散建立總降壓變電所將高壓電降為用電設(shè)備所需的電壓,從而大大簡化供電環(huán)節(jié),節(jié)約有色金屬,降低功率損耗和電壓損失。

(2)低壓配電電壓。工廠供配電系統(tǒng)的低壓配電電壓一般采用380/220V,其中相電壓220V供電給一般照明燈具及其他220V單相用電設(shè)備,線電壓380V供電給三相動力設(shè)備及380V單相用電設(shè)備。在某些特殊場合,如礦井及化工等部門,由于負荷中心遠離變壓器,為了提高負荷端的電壓水平,減少線路的電壓損耗和有色金屬消耗量,提高供電能力,可以采用660V電壓作為配電電壓。此外,在某些場合,由于安全的原因,還可以采用特殊的電壓作為配電電壓。

3.工廠供配電系統(tǒng)的質(zhì)量要求

為保證供電質(zhì)量,促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常進行與發(fā)展,降低產(chǎn)品成本,節(jié)約能源,對工廠供配電系統(tǒng)有以下幾點質(zhì)量要求。

1)安全性要求

保證供電的安全性是對工廠供配電系統(tǒng)的最基本要求,供配電系統(tǒng)在電能的供應(yīng)、分配及使用過程中,不應(yīng)發(fā)生人身和設(shè)備事故。發(fā)生故障會影響電力系統(tǒng)的正常運行,導(dǎo)致用戶供電中斷,甚至造成無法挽回的損失。

2)電壓的質(zhì)量要求

提高工廠供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量主要是提高電壓的質(zhì)量,分為電壓幅值和波形兩個方面。電壓質(zhì)量對各類用電設(shè)備的性能、使用壽命、安全及經(jīng)濟運行等方面有直接的影響。

(1)電壓偏差。電壓偏差是指電氣設(shè)備的實際端電壓與其額定電壓之差,通常用它對額定電壓的百分比來表示,即

電壓偏差過大,不但會影響電力系統(tǒng)的正常運行,而且對電力設(shè)備也會產(chǎn)生很大的影響。對于感應(yīng)電動機,由于最大轉(zhuǎn)矩和電動機端電壓的平方成正比,當(dāng)電壓降低時,電動機的轉(zhuǎn)矩急劇減小,轉(zhuǎn)差增大,使定子、轉(zhuǎn)子電流顯著增大,溫升增加,絕緣迅速老化,甚至燒毀電動機。由于轉(zhuǎn)矩減小,電動機轉(zhuǎn)速降低,導(dǎo)致工廠產(chǎn)量減少,產(chǎn)品質(zhì)量下降。當(dāng)電壓過高時,電動機的勵磁電流和鐵耗增加,會引起電動機過熱,縮短使用壽命,并使效率降低。電壓偏差對白熾燈的影響也較大,當(dāng)白熾燈的端電壓降低10%時,發(fā)光效率下降30%以上,燈光明顯變暗;當(dāng)端電壓升高10%時,發(fā)光效率將提高1/3,但使用壽命將只有原來的1/3。國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量供電電壓偏差》(GB/T12325—2008)規(guī)定了不同電壓等級的允許電壓偏差,見表1-3。

(2)波形畸變。近些年來,隨著硅整流、晶閘管變流裝置等非線性負荷使用的增加,大量諧波電流注入電網(wǎng),造成電壓正弦波波形畸變,電能質(zhì)量大大下降,給供電設(shè)備及用電設(shè)備帶來了嚴(yán)重危害。不但使損耗增加,還使一些用電設(shè)備不能正常運行,甚至?xí)鹣到y(tǒng)諧振,在線路上產(chǎn)生過電壓,擊穿線路設(shè)備絕緣,使自動化、通信設(shè)備受到干擾。減小波形畸變的方法有:三相整流變壓器采用Yd或Dy接線;增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù);使多臺并列運行的整流變壓器二次側(cè)互有相位差;在大容量靜止“諧波源”(如大型晶閘管整流器)與電網(wǎng)的連接處,裝設(shè)分流濾波器;選用Dyn11聯(lián)結(jié)組別的三相配電變壓器;限制電力系統(tǒng)中接入的變流設(shè)備及交流調(diào)壓裝置等的容量;提高對大容量非線性設(shè)備的供電電壓;將“諧波源”與不能受諧波干擾的負荷電路從電網(wǎng)的接線上分開等。減小波形畸變是個綜合治理過程,應(yīng)從源頭抓起,加強設(shè)備的管理,防止諧波的產(chǎn)生,更重要的是提高認(rèn)識,積極進行諧波治理,防止災(zāi)害產(chǎn)生。

(3)頻率。我國的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電力系統(tǒng)的電流(或電壓)頻率為50Hz。正常運行時容量在300萬千瓦及以下時,允許頻率偏差為±0.5Hz;正常運行時容量在300萬千瓦以上時,允許頻率偏差為±0.2Hz。電網(wǎng)頻率的偏差將嚴(yán)重影響電力用戶的正常工作。電網(wǎng)低頻率運行時,電動機的轉(zhuǎn)速下降,生產(chǎn)效率降低,使機械、化工、紡織、造紙等行業(yè)的產(chǎn)量減少,產(chǎn)品質(zhì)量也將受到不同程度的影響,并將影響電動機的使用壽命。反之,電網(wǎng)電壓頻率升高,將使電動機的轉(zhuǎn)速升高,功率消耗增大,經(jīng)濟效益下降。頻率的調(diào)整主要由發(fā)電廠進行,對頻率的要求比對電壓的要求更嚴(yán)格一些。

(4)可靠性。供電可靠性是衡量供電質(zhì)量的一個重要指標(biāo),可用供電企業(yè)對電力用戶全年實際供電時間與全年總時間的百分比來衡量,也可以用全年的停電次數(shù)和停電持續(xù)的時間來衡量。例如,某電力用戶全年平均停電25h,全年總時間為8760h,則停電時間占全年時間的0.29%,即供電的可靠性為99.71%?！秶译娋W(wǎng)公司供電服務(wù)規(guī)范》中規(guī)定,城市地區(qū)供電可靠性應(yīng)不低于99.89%,農(nóng)村電網(wǎng)供電可靠性應(yīng)不低于99%。

對供配電設(shè)備進行計劃檢修時應(yīng)統(tǒng)一安排,對35kV及以上電壓供電的用戶,每年停電不應(yīng)超過1次;對10kV供電的用戶,每年停電不應(yīng)超過3次。

根據(jù)用戶的重要程度及對供電可靠性的要求,可將電力負荷分為三級。

①一級負荷。一級負荷是指中斷供電將造成人身傷亡的危險,或者造成重大設(shè)備損失且難以修復(fù),或者給國民經(jīng)濟帶來重大損失,或者在政治上造成重大影響的電力負荷。一級負荷要求由兩個獨立電源供電,當(dāng)其中一個電源發(fā)生故障時,另一個電源不至于同時受到損壞。一級負荷中特別重要的負荷,除上述兩個電源外,還必須增設(shè)應(yīng)急電源。常用的應(yīng)急電源有獨立于正常電源的發(fā)電機組、專門供電線路、蓄電池和干電池等。

火車站、大會堂、重要賓館、大型博物館、民用機場、通信交通樞紐、重要醫(yī)院的手術(shù)室、煉鋼爐、國家級重點文物保護場所等的電力負荷都屬于一級負荷。

②二級負荷。二級負荷是指中斷供電將造成生產(chǎn)設(shè)備局部破壞,或者生產(chǎn)流程紊亂難以恢復(fù),工廠內(nèi)部運輸停頓,出現(xiàn)大量廢品或大量減產(chǎn),或者因處理不當(dāng)發(fā)生人身事故等,在經(jīng)濟上、政治上造成一定損失的電力負荷。

二級負荷要求由雙回路供電,供電變壓器也應(yīng)有兩臺(這兩臺變壓器不一定在同一變電所)。當(dāng)其中一個回路或者一臺變壓器發(fā)生常見故障時,二級負荷應(yīng)不至于中斷供電,或中斷供電后能迅速恢復(fù)供電。

紡織廠、化工廠、通信樞紐、交通樞紐等用電單位的重要電力負荷,大型商場、大型影劇院、高等學(xué)校教學(xué)樓、省部級辦公建筑等重要的公共場所的電力負荷都屬于二級負荷。

③三級負荷。所有不屬于上述一級、二級負荷的均屬于三級負荷。由于三級負荷為不重要的一般負荷,因此它對供電電源無特殊要求,一般由一個電源供電。

工礦企業(yè)的附屬車間、普通居民區(qū)供電、一般的農(nóng)業(yè)供電等都屬于三級負荷。供配電系統(tǒng)的組成及運行學(xué)習(xí)單元二

了解供配電系統(tǒng)的概況與組成,掌握供配電系統(tǒng)的運行方式,掌握供配電系統(tǒng)的布置、工廠變配電所的運行等知識。

正確理解變配電所的作用、變配電所的類型、變配電所所址選擇的原則,掌握變電所主變壓器的選擇方法、變配電所倒閘操作的步驟等技能。一、供配電系統(tǒng)的概況與組成

工廠企業(yè)為了接收從電力系統(tǒng)傳送來的電能,經(jīng)過變電所降壓后再將電能分配到各用電車間及用電設(shè)備,需要有企業(yè)內(nèi)部的供配電系統(tǒng)。

1.供配電系統(tǒng)概況

圖1-7所示為比較典型的大型及某些電源進線電壓為35kV及以上的中型工廠供配電系統(tǒng)簡圖

供配電系統(tǒng)在電源進廠后,先經(jīng)工廠降壓變電所將35kV及以上的電源電壓降為6~10kV的配電電壓,然后通過高壓配電線路將電能送到各個車間變電所。有的經(jīng)高壓配電所再送到車間變電所,最后經(jīng)配電變壓器降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。通常要經(jīng)過2次降壓。

圖1-8所示為具有高壓配電所的中型工廠的供配電系統(tǒng)簡圖。該中型工廠高壓配電所有2條6~10kV的電源進線,電能首先經(jīng)高壓配電所集中,再由4條高壓配電線路給3個車間變電所配電,或由高壓配電線路直接給高壓用電設(shè)備(一組電動機)供電。高壓配電線路還可直接與一組并聯(lián)電容器相連。車間變電所內(nèi)裝有電力變壓器,可將6~10kV的高壓降為380/220V的低壓,通過低壓配電線路將電能分送給各低壓用電設(shè)備使用。其中,3號車間變電所的低壓母線上也連接了一組并聯(lián)電容器,其作用是補償無功功率,提高功率因數(shù);2號車間變電所的2臺配電變壓器分別由2段母線供電,低壓側(cè)采用單母線分段方式供電,以保證對重要用電設(shè)備的供電。不同的車間變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線,目的是提高供電系統(tǒng)運行的可靠性和靈活性。

對于小型工廠,通常只設(shè)1個降壓變電所,如圖1-7和圖1-8中的一個車間變電所。用電量不大于160kV·A時,可采用低壓電源進線,工廠只需設(shè)置1個低壓配電間,如圖1-9所示。

2.供配電系統(tǒng)的組成

供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分,一般由工廠降壓變電所(或稱工廠總降壓變電所)、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路和用電設(shè)備組成,一個供配電系統(tǒng)也可能只是上述組成的一部分,這主要由工廠電力負荷的大小決定。

圖1-10中虛線框內(nèi)部分即為典型的供配電系統(tǒng)。

工廠降壓變電所的作用是將電力系統(tǒng)的高壓電能,通過變電所的降壓變換成用電設(shè)備所需要的電能電壓,再通過配電裝置及配電線路把電能送到各車間的用電設(shè)備。工廠降壓變電所從電力系統(tǒng)接收35~220kV的高壓電能,由于用電設(shè)備有高壓的,也有低壓的,所以為了把高壓電能降低,同時分配到用電車間,要求各個工廠應(yīng)有一套合理的供配電系統(tǒng)。

高壓配電線路的作用是為工廠內(nèi)輸送、分配電能,把電能送到各個生產(chǎn)廠房和車間。高壓配電線路以前多采用架空線路,但隨著電纜制造技術(shù)的迅速發(fā)展,高壓配電線路已逐漸向電纜化方向發(fā)展。

車間變電所的作用是將6~10kV的高壓配電電壓降壓為380/220V,供電給低壓用電設(shè)備。

低壓配電線路的作用是向低壓用電設(shè)備供電。在戶外敷設(shè)的低壓配電線路目前多采用架空線路,在廠房或車間內(nèi)部則根據(jù)具體情況確定,可以采用明線配電線路,也可采用電纜配電線路。二、供配電系統(tǒng)的運行方式

1.電力系統(tǒng)的中性點運行方式

電力系統(tǒng)的中性點指發(fā)電機及各電壓等級變壓器的三相繞組為星形聯(lián)結(jié)時的中性點。電力系統(tǒng)的中性點運行方式主要有三種:中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地、中性點直接接地或經(jīng)低電阻接地。中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)稱為小接地電流系統(tǒng),中性點直接接地或經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)稱為大接地電流系統(tǒng)。

1)中性點不接地運行方式

(1)正常運行。中性點不接地系統(tǒng)正常運行時,電力系統(tǒng)中的三相導(dǎo)線之間及各相對地之間,沿導(dǎo)線全長都有分布電容。在電壓的作用下,這些電容將有附加的電容電流流過。為了分析方便,假設(shè)三相系統(tǒng)是對稱的,對地電容電流可由集中電容C表示,相間電容電流數(shù)值較小,可不予考慮。正常運行時中性點不接地的電力系統(tǒng)如圖1-11所示。

系統(tǒng)正常運行時,電源三相電壓?UA、?UB、?UC是對稱的,三相對地電容電流?IAC、?IBC、?ICC也是對稱的,其相量和為零,中性點N的電位為零電位,各相對地電壓為相電壓。

(2)故障運行。當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)中任何一相由于絕緣被破壞而接地時,各相對地電壓和對地電容電流將發(fā)生明顯改變。假設(shè)C相發(fā)生金屬性接地故障,如圖1-12所示。

此時C相對地電壓為零,而非接地相A、B相的對地電壓將發(fā)生變化,即

顯然,C相發(fā)生接地故障時,非接地相A、B相的對地電壓升高到原來相電壓的3倍,即變?yōu)榫€電壓,而系統(tǒng)的3個線電壓的相位和大小均未改變。因此,系統(tǒng)中的設(shè)備仍可正常運行,但是運行時間不能太長,一般允許運行時間不超過2h。如果再有一相發(fā)生接地故障,就會形成兩相短路。這種中性點不接地系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)單相接地保護或絕緣監(jiān)視裝置,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時發(fā)出報警信號,以提醒值班人員注意,及時采取措施。

當(dāng)C相接地時,系統(tǒng)的接地電流(電容電流)?IC為非接地相A、B相的對地電容電流之和,即

即單相接地時的電容電流是正常運行時單相對地電容電流的3倍。

在我國,對于電壓為6~10kV的系統(tǒng),當(dāng)單相接地電流小于30A時,或?qū)τ陔妷簽?0kV及以上的系統(tǒng),當(dāng)單相接地電流小于10A時,采用中性點不接地方式。

2)中性點經(jīng)消弧線圈接地運行方式

在中性點不接地系統(tǒng)中,當(dāng)發(fā)生單相接地時,如果單相接地電流超過規(guī)定值,將在接地點產(chǎn)生斷續(xù)電弧,這樣可能會使線路上產(chǎn)生可達相電壓路上的絕緣被擊穿。為了減小接地電流,可以采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的運行方式，如圖1-13所示

可以看出,單相接地時的對地短路電流是流過消弧線圈的電流與其他兩相對地電容電流的差,選擇適當(dāng)大小的消弧線圈,可以減小接地相對地的短路電流。系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,消弧線圈可產(chǎn)生一個與接地電流的大小接近、方向相反的電感電流,從而對接地電流起到補償作用,消除接地點的電弧及由此引起的各種危害。此外,當(dāng)電流過零而電弧熄滅以后,消弧線圈的存在還可減小故障相電壓的恢復(fù)速度,從而減小電弧重燃的可能性,因而有利于單相接地故障的消除。

3)中性點直接接地或經(jīng)低電阻接地運行方式

中性點直接接地的系統(tǒng)如圖1-14所示。這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,故障相通過接地中性點形成單相接地短路。單相短路電流比線路正常負荷電流大得多,會對系統(tǒng)造成很大的危害。因此,在這種系統(tǒng)中裝設(shè)的保護裝置立即動作,切斷電源,切除接地故障部分,使系統(tǒng)的其他部分仍能恢復(fù)正常運行。

當(dāng)中性點直接接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,相間電壓的對稱關(guān)系被破壞,但未發(fā)生接地故障的另外兩個完好相的對地電壓仍維持為相電壓。因此,中性點直接接地的電力系統(tǒng)中的供用電設(shè)備,其相絕緣按相電壓來考慮即可,無須按線電壓考慮,這對110kV及以上的高壓系統(tǒng)是有顯著的經(jīng)濟技術(shù)價值的。因為高壓電器的絕緣問題是影響電器設(shè)計及制造的關(guān)鍵問題,電器絕緣要求的降低不僅直接降低了電器的造價,而且可以改善電器的性能。在我國,110kV及以上的電力系統(tǒng)通常都采取中性點直接接地的運行方式。

近年來,在現(xiàn)代化城市電網(wǎng)中,逐漸用電纜取代架空線路,而電纜線路的單相接地電容電流比架空線路的大得多。所以,即使采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方式也無法在發(fā)生接地故障時完全消除電弧,無法抑制由諧振引起的過電壓。為了解決上述問題,我國部分城市的10kV電力系統(tǒng)的中性點采取經(jīng)低電阻接地的運行方式。它接近于中性點直接接地的運行方式,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,保護裝置迅速動作,切除故障線路,同時通過系統(tǒng)備用電源的自動投入,恢復(fù)對重要負荷的供電。這類城市電網(wǎng)通常都采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu),保護裝置完善,因此供電的可靠性相當(dāng)高。

2.低壓配電系統(tǒng)的運行方式

按保護接地的形式,低壓配電系統(tǒng)可分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。此內(nèi)容將在模塊八中詳細介紹。三、供配電系統(tǒng)的布置

供配電系統(tǒng)中的設(shè)備包括開關(guān)設(shè)備、保護測量電器、電壓互感器、電流互感器、熔斷器、避雷器、母線等,需要把它們合理布置并按照一定的順序連接起來。

工礦企業(yè)的供配電系統(tǒng)一般分為戶內(nèi)式和戶外式兩種。中小型企業(yè)的6~10kV的變配電所大多為戶內(nèi)式。戶內(nèi)式變配電所一般由高壓配電室、低壓配電室、變壓器室三部分組成,有的戶內(nèi)式變配電所還設(shè)有高壓電容器室和值班室。戶外式變配電所的電氣設(shè)備安裝在屋外,多用于35kV及以上的電壓等級。1.戶內(nèi)配電裝置的特點(1)戶內(nèi)配電裝置之間允許的安全凈距離較小,所以可以分層布置,這樣可以減小占地面積。(2)操作、巡視、維修等工作都在室內(nèi)進行,因此不受天氣的影響。(3)外界污染的空氣對電氣設(shè)備影響小,因此維護工作量減小。(4)房屋建筑投資大。

2.戶外配電裝置的特點(1)戶外配電裝置的土建工作量較小,建設(shè)周期較短。(2)費用低,擴建方便。(3)設(shè)備間距較大,對于帶電作業(yè)的情況比較方便。(4)占地面積較大。(5)不良天氣對設(shè)備維修及操作有一定的影響。(6)由于受外界環(huán)境影響,需要加強絕緣保護。

3.供配電系統(tǒng)總體布置的要求

(1)便于維護和檢修。有人值班的變配電所應(yīng)設(shè)置單獨的值班室,值班室應(yīng)盡量與高低壓配電室相鄰,有門直通。變壓器室應(yīng)靠近運輸方便的公路側(cè)。如果條件允許,可以設(shè)工具室或維修間。

(2)保證運行安全。值班室內(nèi)不應(yīng)有高壓電氣設(shè)備,值班室的門應(yīng)朝外開。高低壓配電室和電容器室的門朝值班室開或朝外開,也可雙向開啟。油量在100kg及以上的三相變壓器應(yīng)裝設(shè)在單獨的變壓器室內(nèi)。變壓器室的門應(yīng)朝公路開,避免朝西開。

(3)便于進出線。高壓配電室宜位于高壓接線側(cè),低壓配電室宜靠近變壓器室以便于低壓架空出線。

(4)節(jié)約土地和建筑費用。在保證安全運行的條件下,要盡量節(jié)約土地和建筑費用。當(dāng)變配電所有低壓配電室時,值班室可與低壓配電室合并。但此時低壓配電室的面積應(yīng)該適當(dāng)?shù)卦龃?以滿足運行值班的要求。當(dāng)環(huán)境條件允許時,優(yōu)先選用露天或半露天變電所。高壓開關(guān)柜的數(shù)量在6臺以下時,可與低壓配電屏設(shè)置在同一室內(nèi),但高壓開關(guān)柜和低壓配電屏之間的最小距離為2m。

(5)高壓電容器組一般應(yīng)裝設(shè)在單獨的電容器室內(nèi),而且該電容器室一般與高壓配電室臨近,兩室之間應(yīng)砌防火墻。當(dāng)?shù)蛪弘娙萜鲾?shù)量不多時,可裝設(shè)在低壓配電室內(nèi)。

(6)留有發(fā)展余地。變壓器室應(yīng)考慮擴建時更換大容量變壓器的可能性。高壓配電室和低壓配電室均應(yīng)留有一定數(shù)量開關(guān)柜(屏)的備用位置,而且不要妨礙工廠今后的發(fā)展。在確定供配電系統(tǒng)總體布置方案時應(yīng)因地制宜,合理設(shè)計,通過多個方案的技術(shù)經(jīng)濟比較來確定最優(yōu)的方案。

4.供配電裝置及設(shè)備間電氣間距的要求

供配電裝置各帶電導(dǎo)體相間及導(dǎo)體相對地面間要有一定的安全距離(電氣間距),以保證設(shè)備在運行時或在過電壓時絕緣不被擊穿。

戶外供配電裝置的電氣間距比戶內(nèi)供配電裝置的要大。表1-4為戶外供配電裝置的最小電氣間距,表1-5為戶內(nèi)供配電裝置的最小電氣間距。表中最小電氣間距的值是在考慮運行維護、檢修及搬運工具等活動范圍的基礎(chǔ)上計算得來的。四、工廠變配電所的運行

1.變配電所的作用

變配電所是供配電系統(tǒng)的核心,在供配電系統(tǒng)中占有特別重要的地位。變配電所按作用分為變電所和配電所。變電所的作用是從電力系統(tǒng)受電,接收電能,經(jīng)過變壓后按要求分配電能。配電所的作用是從電力系統(tǒng)受電,然后按要求分配電能。

2.變電所的類型

根據(jù)在供配電系統(tǒng)中的地位和作用,變電所可分為總降壓變電所和車間變電所。

1)總降壓變電所

總降壓變電所通常將35~110kV的電壓降壓為6~10kV,然后送到附近的車間變電所或直接供電給高壓用電設(shè)備。一般來說,大型用戶和電源進線為35kV及以上的中型用戶設(shè)總降壓變電所,而中小型用戶不設(shè)總降壓變電所。

2)車間變電所

按主變壓器安裝位置的不同,車間變電所分為以下幾種類型。

(1)車間附設(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方向開。車間附設(shè)變電所又分為內(nèi)附式和外附式(內(nèi)附式見圖1-15中的1、2,外附式見圖1-15中的3、4)。車間附設(shè)變電所適合于生產(chǎn)面積比較緊湊、生產(chǎn)流程需要經(jīng)常調(diào)整、設(shè)備需要變動的生產(chǎn)車間。

(2)車間內(nèi)變電所。變壓器室位于車間內(nèi),一般位于車間中部(見圖1-15中的5),車間內(nèi)變電所處于負荷中心,所以可減少線路上的電能損耗及有色金屬的消耗量。但是由于變電所在車間內(nèi),因而其安全性差一些。車間內(nèi)變電所適合于負荷比較大的大型廠房。

(3)露天或半露天變電所。變壓器安裝在室外抬高的地面上(見圖1-15中的6)。變壓器的上方?jīng)]有任何遮蔽物的變電所,稱為露天變電所。變壓器的上方設(shè)有頂板或挑檐的,稱為半露天變電所。露天或半露天變電所簡單經(jīng)濟,通風(fēng)散熱性好,但安全性差一些,這種變電所適合于小型用戶和居民區(qū)中。

(4)獨立變電所。獨立變電所設(shè)在與車間有一定距離的單獨建筑物內(nèi)(見圖1-15中的7)。這種變電所的建筑費用較高,適合于需要遠離有腐蝕或易燃易爆危險的場所。

(5)桿上變電所。變壓器安裝在室外的電桿上(見圖1-15中的8)。桿上變電所最簡單經(jīng)濟,一般用于生活區(qū)供電。

(6)地下變電所。整個變電所設(shè)置在地下(見圖1-15中的9)。這種變電所通風(fēng)散熱性差,但相對安全,而且不妨礙美觀,它適合于某些高層建筑、地下工程及礦井中采用。

(7)樓上變電所。整個變電所設(shè)置在樓上建筑物內(nèi)(見圖1-15中的10)。這種變電所適合于高層建筑,結(jié)構(gòu)要盡可能輕便,安全性要求高,變壓器一般采用干式變壓器。

(8)成套變電所。成套變電所又稱箱式變電所,是由電器制造廠按一定接線方案成套制造、現(xiàn)場裝配的變電所。

(9)移動變電所。整個變電所裝設(shè)在可移動的車上。這種變電所適合于坑道作業(yè)及建筑施工現(xiàn)場的供電。

上述車間附設(shè)變電所、車間內(nèi)變電所、獨立變電所、地下變電所、樓上變電所屬于戶內(nèi)型變電所,露天或半露天變電所和桿上變電所屬戶外型變電所,成套變電所和移動變電所有戶內(nèi)型與戶外型兩種。

3.變配電所所址的選擇1)變配電所所址選擇的一般原則(1)盡量靠近負荷中心,以縮短配電線路的距離,降低線路的電能損耗,減少有色金屬消耗量。(2)盡量靠近電源側(cè)。(3)進線、出線方便,盡量避免架空線路跨越其他設(shè)備和建筑物。(4)設(shè)備運輸、安裝方便。(5)避開劇烈震動或高溫場所,避開多塵或有腐蝕性氣體的場所。(6)不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方,不宜與上述場所相鄰。(7)不應(yīng)設(shè)在有爆炸或火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方。

2)變配電所所址選擇的方法

負荷中心是選擇變配電所所址的重要條件。用戶的負荷中心可以用負荷指示圖或者負荷功率矩的計算方式近似地確定。

(1)負荷指示圖。負荷指示圖是將電力負荷按一定的比例,用負荷圓的形式標(biāo)注在用戶的平面圖上。負荷圓半徑為式中,P30為全部用電設(shè)備的計算負荷,kW;n為負荷圓的比例系數(shù),kW/mm2。

根據(jù)工廠的負荷指示圖,可以直觀地確定負荷中心的位置,再結(jié)合變電所所址選擇的原則綜合考慮,通過分析比較幾種方案,擇優(yōu)選取變配電所的所址。

用負荷指示圖來確定負荷中心比較粗略,要求較精確時應(yīng)采用負荷功率矩方法。

(2)負荷功率矩。負荷功率矩是以負荷圓的圓心為負荷點,用求物體重心的方法來確定負荷中心。圖1-16所示為三個負荷點的負荷功率矩示意圖。

負荷中心的坐標(biāo)為式中,WNi=PiTMi為負荷點的電能消耗量,其中,Pi為負荷的有功計算負荷,TMi為最大負荷利用小時;ti為各負荷在同一時間內(nèi)的實際工作時間;Ai為各負荷的有功電能消耗量。

影響變電所位置選擇的因素有很多(如廠區(qū)建筑、車間布置、供電部門的要求等),要選擇理想的變電所位置應(yīng)結(jié)合實際情況,進行綜合的技術(shù)、經(jīng)濟比較后選出。

4.變電所主變壓器的選擇

1)主變壓器臺數(shù)的選擇

主變壓器臺數(shù)的選擇應(yīng)遵循下列原則。

(1)應(yīng)滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對共有大量一級、二級負荷的變電所,宜采用兩臺主變壓器,當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時,可由另一臺變壓器對負荷繼續(xù)供電。對只有二級負荷而沒有一級負荷的變壓器,也可只采用一臺變壓器,并在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。

(2)對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而且宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所,可考慮采用兩臺變壓器。

(3)一般的三級負荷變電所可只采用一臺變壓器。

(4)應(yīng)考慮電力負荷的發(fā)展,留有一定的余地。

2)主變壓器容量的選擇

(1)只安裝一臺主變壓器的變電所。主變壓器的容量SN.T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負荷S30的需要,即(2)裝有兩臺主變壓器的變電所。每臺主變壓器的容量SN.T應(yīng)同時滿足以下兩個條件。①任意一臺變壓器單獨運行時,應(yīng)滿足總計算負荷S30的60%~70%的需要,即

②任意一臺變壓器單獨運行時,應(yīng)滿足全部一級、二級負荷S30(Ⅰ+Ⅱ)的需要,即

(3)單臺主變壓器的容量上限。車間變電所單臺主變壓器的容量一般不宜大于1250kVA,這一方面是受低壓斷路器的斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制,另一方面是考慮到應(yīng)使變壓器更接近車間負荷中心,從而減少低壓配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗及有色金屬消耗量。在負荷比較集中、容量較大而且運行合理時,也可選用1600~2500kVA的配電變壓器,這樣能減少主變壓器的臺數(shù)、高壓開關(guān)電器及電纜等,但這時變壓器低壓側(cè)的斷路器必須配套選用。

對裝設(shè)在二層以上的電力變壓器,要考慮其垂直和水平運輸對通道以及樓板載荷的影響。如果采用干式變壓器,其容量則不宜大于630kVA。

對居民小區(qū)變電所,單臺油浸式變壓器容量不宜大于630kVA。如果油浸式變壓器容量大于630kVA,按規(guī)定應(yīng)安裝瓦斯保護裝置,但該變壓器電源側(cè)的斷路器往往不在變壓器附近,因此瓦斯保護難以實施。此外,如果變壓器容量增大,供電半徑也會相應(yīng)增大,這樣會造成供電線路末端的電壓偏低,給居民的生活帶來不便,如熒光燈啟輝困難、電冰箱不能起動等。

(4)在確定主變壓器容量時,應(yīng)適當(dāng)考慮電力負荷的發(fā)展,留有一定的余地。變電所主變壓器臺數(shù)和容量的最終確定,應(yīng)結(jié)合變電所主接線方案,經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較,擇優(yōu)選定。

5.工廠變配電所的運行管理

1)變配電所送電和停電操作順序

(1)變配電所送電操作順序。拉開線路端接地閘刀或拆除接地線,先合電源側(cè)的隔離開關(guān)或刀開關(guān),再合線路側(cè)的隔離開關(guān)或刀開關(guān),最后合高壓或低壓斷路器,即從電源側(cè)開關(guān)到線路側(cè)開關(guān),這樣可使閉合電流最小,比較安全。

(2)變配電所停電操作順序。拉開高壓或低壓斷路器,拉開線路側(cè)的隔離開關(guān)或刀開關(guān),拉開電源側(cè)的隔離開關(guān)或刀開關(guān),在線路上可能來電端合上接地閘刀或掛接地線,即從線路側(cè)開關(guān)到電源側(cè)開關(guān),這樣可使開斷電流最小,比較安全。

2)變配電所倒閘操作

電氣設(shè)備通常有運行、備用及檢修三種狀態(tài)。電氣設(shè)備由于進行周期性檢查、試驗、處理事故等,需要通過操作斷路器、隔離開關(guān)等電氣設(shè)備改變運行狀態(tài)。把電氣設(shè)備由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)所進行的操作稱為倒閘操作。

(1)倒閘操作需要接受主管人員的預(yù)發(fā)命令。

(2)倒閘操作需要填寫操作票。值班人員需要根據(jù)主管人員的預(yù)發(fā)令,核對模擬圖及實際設(shè)備,然后在操作票上逐項填寫操作項目。

(3)操作前,操作人和監(jiān)護人應(yīng)先在模擬圖板上進行模擬預(yù)演,檢查無誤后再進行設(shè)備操作。

(4)倒閘操作時必須由兩人執(zhí)行,應(yīng)由對設(shè)備較熟悉的人進行監(jiān)護。操作人在操作前要穿戴好安全用具。

(5)當(dāng)發(fā)生人身觸電事故時,可不經(jīng)許可直接斷電。

【例1-2】圖1-17所示為某66/10kV工廠變配電所的電氣接線圖,寫出該變電所的倒閘操作步驟。

解:(1)圖1-17為電氣主接線運行方式。如果要停電檢修101斷路器,填寫WL1停電倒閘操作票,其停電操作步驟見表1-6。

(2)101斷路器檢修完畢后,恢復(fù)WL1線路送電的操作與WL1線路停電操作票的操作順序正好相反,但要注意恢復(fù)送電操作票的第1項是“收回工作票”,第2項是“檢查WL1線路上101斷路器、101甲刀開關(guān)間、2號接地線一組和WL1線路上的101斷路器、101乙刀開關(guān)間、1號接地線一組確定已拆除”或者“檢查1號、2號接地線,共兩組確定已拆除”,而從第3項開始按停電操作票的相反順序來填寫。

3)變配電所的操作管理

變配電所電氣設(shè)備的正常運行是保證變配電所安全、可靠、經(jīng)濟運行的關(guān)鍵。通過對變配電所電氣設(shè)備的運行維護,能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中出現(xiàn)的異常情況、缺陷及故障,及時采取相應(yīng)的措施來防止事故的發(fā)生與擴大,保證變配電所安全可靠地運行。

(1)變配電所的值班方式。必須設(shè)人值班的變配電所有35kV及以上供電的變電所、6~10kV供電的區(qū)域變電所和帶有一級負荷的變電所,應(yīng)實行雙人三班輪換的值班方式。帶有一級負荷的變配電所,變配容量如果小于500kVA,應(yīng)24h有人值班。

可無人值班的變配電所包括:6~10kV供電的專用且無高壓配電線路的變電所;沒有一級負荷的變配電所;低壓供電變配容量較小,發(fā)生故障時不會嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)、生活用電,而且較易恢復(fù)的配電站。

(2)變配電所的操作管理制度。建立并加強崗位責(zé)任制,交接班制度,停送電制度,要害場所管理制度,干部查崗制度,停電申請票、工作票、操作票、命令票制度,設(shè)備管理制度,缺陷管理制度,巡視檢查制度,安全活動制度,業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)制度,操作規(guī)程,事故處理規(guī)程,電業(yè)安全工作規(guī)程,變電運行規(guī)程等與變配電所運行相關(guān)的管理制度及操作規(guī)程。

(3)變配電所的巡視檢查方式。

①定期巡視。值班人員每天按現(xiàn)場運行規(guī)程規(guī)定的時間、項目,對變配電所的設(shè)備和周圍的環(huán)境進行定期巡視。對必須設(shè)人值班的變配電所應(yīng)每日巡視一次,每周夜間巡視一次。對35kV及以上供電的變電所雙人三班輪換值班時,要求每班巡視一次。對可無人值班的變配電所應(yīng)在每周高峰負荷時段巡視一次,夜間巡視一次。

②特殊巡視。當(dāng)設(shè)備過負荷、負荷變化顯著、設(shè)備檢修、設(shè)備停運后重新投入運行或遇到惡劣天氣時進行的巡視稱為特殊巡視。

③夜間巡視。夜間巡視即在負荷高峰期和陰雨天的夜間進行的巡視,以便及時發(fā)現(xiàn)接點過熱、冒火花或絕緣子的污穢放電等現(xiàn)象。

1.實訓(xùn)目的(1)了解發(fā)電廠、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)、供配電系統(tǒng)等基本知識。(2)了解電能的生產(chǎn)過程。(3)正確理解電力系統(tǒng)中性點運行方式。(4)正確理解低壓配電系統(tǒng)中性點運行方式。2.實訓(xùn)準(zhǔn)備(1)實訓(xùn)地點:學(xué)校變電所、配電房、數(shù)控車間。(2)實訓(xùn)設(shè)備:電力變壓器(10/0.4kV)、數(shù)控車間的配電系統(tǒng)。(3)實訓(xùn)材料:絕緣手套、驗電筆、安全帽等。3.實訓(xùn)內(nèi)容及要求(1)戴絕緣手套及安全帽,在低壓帶電體上測試驗電筆的好壞。(2)確認(rèn)電力變壓器的中性點。(3)判斷電力變壓器的中性點運行方式。(4)判斷電力變壓器的中性點運行方式與其電壓等級是否匹配。(5)用驗電筆測試數(shù)控車間接地線是否帶電。(6)判斷低壓配電系統(tǒng)的中性點運行方式。4.實訓(xùn)思考(1)學(xué)校變電所由哪些部分組成?結(jié)構(gòu)如何?(2)該電力變壓器的中性點運行方式是哪種?特點是什么?

模塊小結(jié)

模塊檢測卷

2.判斷題(20%)(1)電力系統(tǒng)就是電網(wǎng)。

(

)(2)核能發(fā)電廠的發(fā)電過程是核裂變能—熱能—電能。

(

)(3)變電所的作用是接收電能和分配電能。

(

)(4)把將交流電變換為直流電,或把直流電變換為交流電的場所,稱為變流所。

(

)(5)工廠總降壓變電所是把35~110kV電壓降壓為1kV電壓向車間變電所供電。

(

)(6)電力網(wǎng)按電壓高低和供電范圍的大小可分為地方電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)和超高壓電網(wǎng)。(

)(7)二級負荷對供電無特殊要求。

(

)(8)中性點直接接地或經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)稱為大接地電流系統(tǒng)。

(

)(9)按保護接地的形式,低壓配電系統(tǒng)可分為TN系統(tǒng)、TS系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。

(

)(10)車間變電所必須設(shè)置2臺變壓器。

(

)

3.選擇題(10%)(1)要求由雙回路供電的電力負荷屬于(

)。A.一級負荷

B.二級負荷

C.三級負荷(2)在我國,110kV及以上的電力系統(tǒng)通常都采取(

)的運行方式。A.中性點不接地

B.中性點經(jīng)消弧線圈接地

C.中性點直接接地(3)車間變電所的電壓變換等級通常為(

)。A.把220~550kV降為35~110kVB.把220~550kV降為6~10kVC.把6~10kV降為380/220V(4)車間變電所單臺主變壓器的容量一般不宜大于(

)。A.800kVA

B.1250kVA

C.2000kVA(5)下列設(shè)備可能的電壓等級是:發(fā)電機(

),高壓輸電線路(

),電氣設(shè)備(

)。A.10.5kV

B.380V

C.220kV(6)當(dāng)變壓器的一次繞組直接與發(fā)電機相連時,變壓器一次繞組的額定電壓應(yīng)(

)。A.高于發(fā)電機的額定電壓5%B.高于發(fā)電機的額定電壓10%C.與發(fā)電機的額定電壓相同(7)對供有大量一級、二級負荷的變電所,宜采用(

)臺主變壓器。A.1

B.2

C.3(8)中小型企業(yè)的6~10kV的變配電所大多為()。A.戶內(nèi)式

B.戶外式

C.箱式4.問答題(40%)(1)工廠供配電系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)有哪些?

(2)試確定圖1-18所示的供電系統(tǒng)中發(fā)電機和所有變壓器的額定電壓。。(3)變配電所有哪幾種類型?分別說明它們的特點。(4)變配電所所址選擇的原則是什么?(5)簡述變配電所送電和停電的操作順序及基本要求。謝謝觀看供配電設(shè)備的運行及管理模塊

二

在供配電設(shè)備的運行及管理中,電氣設(shè)備的運行及選擇是很重要的,其選擇恰當(dāng)與否將影響到整個系統(tǒng)能否安全可靠地運行,故必須遵循一定的選擇原則。本模塊主要了解供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的分類,高低壓開關(guān)設(shè)備、互感器、熔斷器、無功補償設(shè)備等的結(jié)構(gòu)、用途、運行管理及選擇方法,以及成套設(shè)備的類型和結(jié)構(gòu)特點。學(xué)生通過學(xué)習(xí),可以對供配電一次設(shè)備的運行與操作有明確的認(rèn)識,能夠合理、正確地使用電氣設(shè)備,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ),也為今后從事相關(guān)崗位工作奠定基礎(chǔ)。高壓電氣設(shè)備的運行及選擇學(xué)習(xí)單元一

了解高壓電氣設(shè)備的運行,理解供配電系統(tǒng)的一些主要高壓電氣設(shè)備及其功用、結(jié)構(gòu)特點、型號和規(guī)格,掌握高壓熔斷器、高壓隔離開關(guān)、高壓負荷開關(guān)、高壓斷路器等電氣設(shè)備的選擇方法。

能獨立完成高壓電氣設(shè)備的選擇,掌握高壓電氣設(shè)備的運行方式及運行狀態(tài)等。一、高壓熔斷器的運行及選擇

1.高壓熔斷器的特點

高壓熔斷器(FU)是人為在電網(wǎng)中設(shè)置的“薄弱”環(huán)節(jié),是工廠供電系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的一種保護電器。它串接在保護電路中,當(dāng)流過其熔體的電流超過一定數(shù)值時,熔體自身產(chǎn)生的熱量自動將熔體熔斷而斷開電路,主要是對電路及其設(shè)備進行短路或過負荷保護。

高壓熔斷器結(jié)構(gòu)簡單,價格低廉,維護使用方便,不需要任何附屬設(shè)備,在電壓較低的小容量電網(wǎng)中普遍用它來代替結(jié)構(gòu)復(fù)雜的斷路器。對于高壓熔斷器的動作,要求既能像斷路器那樣可靠地切斷過負荷和短路電流,又要具有繼電保護動作的選擇性。

高壓熔斷器主要由熔體、熔管及觸點等組成,為了提高滅弧能力,有的熔管內(nèi)填有石英砂等滅弧介質(zhì)。

高壓熔斷器的動作大致分為以下幾個過程:熔斷器熔體因過載或短路而加熱到熔化溫度;熔體的熔化和汽化;間隙擊穿和產(chǎn)生電弧;電弧熄滅,電路被斷開。熔斷器的動作時間為上述幾個過程所經(jīng)過的時間之和?？梢?熔斷器的斷流能力決定其熄滅電弧的能力。

2.高壓熔斷器的類型、型號和技術(shù)參數(shù)

1)高壓熔斷器的類型

按限流作用,高壓熔斷器可分為限流式熔斷器和非限流式熔斷器。限流式熔斷器是指在短路電流未達到短路電流的沖擊值之前就完全熄滅電弧的熔斷器;非限流式熔斷器是指在熔體熔化后,電弧電流繼續(xù)存在,直到第一次過零或經(jīng)過幾個周期后電弧才完全熄滅的熔斷器。

按安裝地點,高壓熔斷器可分為戶內(nèi)式和戶外式。在6~35kV高壓電路中,廣泛采用RN1、RN2、RW4、RW10(F)等形式的熔斷器。

(1)RN1、RN2系列戶內(nèi)高壓管式熔斷器。RN1、RN2系列的結(jié)構(gòu)基本相同,都是瓷質(zhì)熔管內(nèi)填充石英砂的密封管式熔斷器。RN1系列用于高壓線路和設(shè)備的短路與過載保護,結(jié)構(gòu)尺寸較大;RN2系列只用于電壓互感器的短路保護,熔體額定電流一般為0.5A,結(jié)構(gòu)尺寸較小。其外形結(jié)構(gòu)和熔管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1和圖2-2所示。

由圖2-2可知,工作熔體上焊有小錫球,錫的熔點較低,當(dāng)電路發(fā)生過負荷或短路時,錫球受熱熔化,銅錫分子相互滲透形成熔點較低的銅錫合金(冶金效應(yīng)),使銅熔絲在較低的溫度下熔斷,使熔斷器能在較小的短路電流或不太大的過負荷電流時動作,提高了保護的靈敏度。

當(dāng)短路發(fā)生時,幾根并聯(lián)銅絲熔斷時可將粗弧分細,電弧在石英砂中燃燒(狹溝滅弧)。因此,熔斷器的滅弧能力很強,能在短路后不到半個周期(短路電流未達到?jīng)_擊電流值時)就將電弧熄滅,因此這種熔斷器具有限流特性。

(2)RW4、RW10(F)系列戶外高壓跌開式熔斷器。RW系列戶外高壓跌開式熔斷器主要用于配電變壓器或電力線路的短路保護和過負荷保護,其主要由上靜觸點、上動觸點、熔管、熔絲、下動觸點、下靜觸點和安裝板等組成。RW4型用于戶外,一方面在6~10kV以下的配電系統(tǒng)中作為配電變壓器和配電線路的短路保護,另一方面作為隔離開關(guān)使用,在檢修時形成一明顯斷點,以保證安全檢修。由于RW4型沒有專門的滅弧裝置,因此其不允許帶負荷操作。RW10型是一種帶負荷操作的熔斷器,它是在一般跌開式熔斷器的靜觸點上加裝簡單的滅弧室,除了作為6~10kV線路和變壓器的短路保護外,還可直接帶負荷操作。

RW4-10型熔斷器的基本結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。當(dāng)線路發(fā)生短路時,短路電流使熔管(外層為酚醛紙管或環(huán)氧玻璃布管,內(nèi)襯纖維消弧管)熔絲熔斷,形成電弧。纖維消弧管由于電弧燃燒分解產(chǎn)生大量氣體,使管內(nèi)壓力劇增,并沿管道形成強烈的氣流縱向吹弧,使電弧迅速熄滅。熔絲熔斷時,熔管的上動觸點因失去張力而下翻,在觸點彈力和熔管自重作用下,熔管回轉(zhuǎn)跌開,形成明顯可見的斷開間隙。

2)高壓熔斷器的型號高壓熔斷器全型號的表示和含義如圖2-4所示。

3)高壓熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)

(1)熔斷器的額定電流:熔斷器殼體的載流部分和接觸部分所允許的長期通過的工作電流。

(2)熔體的額定電流:長期通過熔體而不會使其熔斷的最大電流。熔體的額定電流通常小于或等于熔斷器的額定電流。

(3)熔斷器的極限斷路電流:熔斷器所能分?jǐn)嗟淖畲箅娏鳌?/p>

(4)熔斷器的保護特性:切斷電流的時間t與通過熔斷器的電流I之間的關(guān)系特性。3.高壓熔斷器的運行1)高壓熔斷器正常運行情況(1)瓷件無破損、裂紋、閃絡(luò)、燒傷等情況。(2)各部活動軸應(yīng)靈活,彈力合適。(3)安裝牢固,安裝角度及相間距離正確。(4)裸帶電部分與各部分距離足夠。(5)上下引線與接頭的連接良好,無松動、過熱及燒壞現(xiàn)象。(6)高壓熔斷器的接觸應(yīng)良好,無發(fā)熱現(xiàn)象。(7)定期停電檢查和調(diào)整,一般每1~3年進行1次。

2)操作跌開式熔斷器的注意事項

(1)一般情況下不應(yīng)帶負荷操作(容量在200kVA及以下的配電變壓器,允許高壓側(cè)的熔斷器斷開、閉合負荷電流)。因此,應(yīng)先切斷負荷,再操作跌開式熔斷器,以防止事故發(fā)生。

(2)分?jǐn)嗖僮鲿r,應(yīng)先拉斷中相,再拉下風(fēng)相,最后拉剩下一相;合閘時順序相反,先推上風(fēng)相,最后推中相。

(3)操作時不得用力過猛,以免熔斷器損壞;操作者應(yīng)戴絕緣手套和護目鏡,以確保安全。

4.高壓熔斷器的選擇

高壓熔斷器沒有觸點,而且分?jǐn)喽搪冯娏骱笕垠w熔斷,故不必校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定,僅需校驗斷流能力。在選擇高壓熔斷器時要注意:一是RN1型戶內(nèi)型高壓熔斷器用于線路和變壓的短路保護,而RN2型用于電壓互感器的短路保護。二是戶外型跌開式熔斷器需校驗斷流能力上、下限值,應(yīng)使被保護線路的三相短路的沖擊電流小于其上限值,而兩相短路電流大于其下限值。三是高壓熔斷器除了選擇熔斷器的額定電流外,還要選擇熔體的額定電流。

2)保護電力變壓器(高壓側(cè))的熔斷器熔體額定電流的選擇

考慮到變壓器的正常過負荷能力(20%左右)、變壓器低壓側(cè)尖峰電流及變壓器空載合閘時的勵磁涌流,熔斷器熔體額定電流IN.FE應(yīng)滿足式中,I1N.T為變壓器的額定一次電流。

3)保護電壓互感器的熔斷器熔體額定電流的選擇

因為電壓互感器二次側(cè)電流很小,故選擇RN2型專用熔斷器做電壓互感器短路保護,其熔體額定電流為0.5A。二、高壓隔離開關(guān)的運行及選擇

1.高壓隔離開關(guān)的特點

高壓隔離開關(guān)(QS)主要用來隔離高壓電源。它斷開后有明顯可見的斷開間隙,保證了電氣維修人員在檢修時的安全。但高壓隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置,因此不允許帶負荷操作,但它可以用來直接通、斷一定的小電流。例如,利用高壓隔離開關(guān)可以接通或斷開電壓互感器和避雷器回路;可以接通或斷開電壓在10kV以下、容量在300kVA以下的無負載運行的變壓器等。由于此類開關(guān)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用普遍,從業(yè)人員必須了解一些相關(guān)的知識。

2.高壓隔離開關(guān)的類型與結(jié)構(gòu)1)高壓隔離開關(guān)的型號及各部分代表的含義高壓隔離開關(guān)型號的表示和含義如圖2-5所示

例如,型號為GN9-10C/400的電器,表示高壓隔離開關(guān),是戶內(nèi)式的,設(shè)計序號為9,額定電壓為10kV,穿墻型,額定電流為400A。2)高壓隔離開關(guān)的分類(1)按安裝地點分為戶內(nèi)式和戶外式。(2)按絕緣支柱數(shù)目分為單柱式、雙柱式、三柱式。(3)按用途分為輸配電用、發(fā)電機引出線用、變壓器中性點接地用、快分用。(4)按有無接地開關(guān)分為單接地、雙接地、不接地。(5)按觸點運動方式分為水平旋轉(zhuǎn)式、垂直旋轉(zhuǎn)式、擺動式、插入式。(6)按操動機構(gòu)分為手動操作、電動操作、氣動操作。(7)按極數(shù)分為單極、三極。

3)高壓隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)

(1)戶內(nèi)式高壓隔離開關(guān)(GN型)。圖2-6所示為GN8-10/600型戶內(nèi)式高壓隔離開關(guān)的外形。其每相導(dǎo)電部分通過一個支柱絕緣子和一個套管絕緣子安裝,每相隔離開關(guān)中間均有拉桿絕緣子,拉桿絕緣子與安裝在底架上的轉(zhuǎn)軸相連,主軸通過拐臂與連桿和操動機構(gòu)相連。

(2)戶外式高壓隔離開關(guān)(GW型)。戶外式高壓隔離開關(guān)的工作條件比較惡劣,絕緣要求較高,應(yīng)保證在冰雪、雨水、風(fēng)、灰塵、嚴(yán)寒和酷暑等條件下可靠地工作。同時應(yīng)具有較高的機械強度,因為高壓隔離開關(guān)可能在觸點結(jié)冰時操作,這就要求高壓隔離開關(guān)觸點在操作時有破冰作用。圖2-7所示為GW5-35D型戶外式高壓隔離開關(guān)的外形,它由底座、支柱絕緣子、軸承座、主閘刀等部分組成,兩絕緣子呈V形,交角為50°,借助連桿組成三極聯(lián)動的隔離開關(guān)。底座部分有兩個軸承,用以旋轉(zhuǎn)棒式支柱絕緣子,兩軸承座間用齒輪嚙合,即操作任意一柱,另一柱可隨之同步旋轉(zhuǎn),以達到分?jǐn)?、關(guān)合的目的。

3.高壓隔離開關(guān)的運行

高壓隔離開關(guān)配置在主電路上,保證了線路及設(shè)備檢修時形成明顯的斷口與帶電部分隔離。必須強調(diào),由于高壓隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力,所以不管合閘還是分閘操作,都應(yīng)在不帶負荷或負荷在高壓隔離開關(guān)允許的操作范圍之內(nèi)時才能進行。為此,操作隔離開關(guān)時,必須遵守倒閘操作順序,即送電時,先合母線側(cè)隔離開關(guān),然后合線路側(cè)隔離開關(guān),最后合斷路器,停電操作與上述過程相反。

高壓隔離開關(guān)都配有手動操動機構(gòu),一般采用CS6-1型。操作時要先拔出定位銷,分、合閘動作要果斷、迅速,終止時不可用力過猛,操作完畢一定要用定位銷銷住,并目測其動觸點位置是否符合要求。

如果發(fā)生了帶負荷分閘或合閘的誤操作,應(yīng)冷靜地避免可能發(fā)生的另一種反方向的誤操作,即已發(fā)現(xiàn)帶負荷誤合閘后,不得再立即拉開;當(dāng)發(fā)現(xiàn)帶負荷分閘時,若已拉開,則不得再合上(若拉開一點,發(fā)覺有火花產(chǎn)生,可立即合上)。

對運行中的隔離開關(guān)應(yīng)進行巡視。在有人值班的配電所中應(yīng)每班一次;在無人值班的配電所中,每周至少一次。

日常巡視的內(nèi)容主要是觀察有關(guān)的電流表,其運行電流應(yīng)在正常范圍內(nèi);其次根據(jù)隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu),檢查其導(dǎo)電部分應(yīng)接觸良好、無過熱變色,絕緣部分應(yīng)完好,以及無閃絡(luò)放電痕跡;傳動部分應(yīng)無異常(無扭曲變形、銷軸脫落等)。

4.高壓隔離開關(guān)的選擇

高壓隔離開關(guān)的額定電壓不得低于裝設(shè)地點電路的額定電壓或最低電壓,其額定電流則不得小于通過它的計算電流。高壓隔離開關(guān)選型參考見表2-1。三、高壓負荷開關(guān)的運行及選擇

1.高壓負荷開關(guān)的特點

高壓負荷開關(guān)(QL)具有簡單的滅弧裝置,因此能通斷一定的負荷電流和過負荷電流,但不能斷開短路電流。因此,它必須與高壓熔斷器串聯(lián)使用,借助熔斷器來實現(xiàn)短路保護,切斷短路故障。高壓負荷開關(guān)可以裝設(shè)熱脫扣器用于過負荷保護。負荷開關(guān)斷開后,與隔離開關(guān)一樣,有明顯可見的斷開間隙,因此它也具有隔離電源、保證安全檢修的功用。

2.高壓負荷開關(guān)的類型與結(jié)構(gòu)

高壓負荷開關(guān)按安裝地點的不同可分為戶內(nèi)式和戶外式兩種;按滅弧方式的不同可分為固體產(chǎn)氣式、壓氣式、油浸式、真空式和SF6式等。

1)高壓負荷開關(guān)的型號

高壓負荷開關(guān)型號的表示和含義如圖2-8所示。

2)高壓負荷開關(guān)的結(jié)構(gòu)

圖2-9所示為FN3-10RT型高壓負荷開關(guān)的結(jié)構(gòu),圖中上半部為負荷開關(guān)本身,外形同隔離開關(guān)相似,下半部是RN1型高壓熔斷器。其上端絕緣子實際上是一個氣壓式滅弧裝置,它不僅起絕緣子的作用,而且內(nèi)部是一個氣缸,裝有由操動機構(gòu)主軸傳動的活塞。分閘時,噴出的壓縮空氣從噴嘴往外吹弧,加上斷路彈簧,使電弧迅速拉長,再加上電流回路的電磁吹弧作用,使電弧迅速熄滅。

負荷開關(guān)一般配用CS2型等手動操動機構(gòu)進行操作。圖2-10所示為CS2型手動操動機構(gòu)的外形及其與FN3型負荷開關(guān)配合的一種安裝方式。

總體來說,負荷開關(guān)的斷流滅弧能力是有限的,只能分?jǐn)嘁欢ǖ呢摵呻娏骱瓦^負荷電流,因此負荷開關(guān)不能配以短路保護裝置來自動跳閘。高壓負荷開關(guān)裝有熱脫扣器,在過負荷情況下可自動跳閘。

負荷開關(guān)斷開后,與隔離開關(guān)一樣具有明顯的斷開間隙,因此也可以用來隔離電源,以保證安全檢修。高壓負荷開關(guān)的安裝、操作和檢修與高壓隔離開關(guān)相似。

3.高壓負荷開關(guān)的運行

(1)負荷開關(guān)在出廠前均經(jīng)過嚴(yán)格裝配、調(diào)整并試驗,所以一般情況下,其內(nèi)部不需要再拆卸或重新調(diào)整。

(2)投入運行前,絕緣子應(yīng)擦拭干凈,各傳動部分應(yīng)涂潤滑油。

(3)進行幾次空載分、合閘的操作,觸點系統(tǒng)和操動機構(gòu)均無任何呆滯、卡死現(xiàn)象。

(4)接地處的接觸表面要處理打光,保證良好接觸。

(5)母線固定螺栓要擰緊,同時負荷開關(guān)的連接母線要配置合適,不應(yīng)使負荷開關(guān)受到來自母線的機械應(yīng)力。

(6)負荷開關(guān)只能開斷和關(guān)合一定的負荷電流,一般不允許在短路情況下操作。

(7)負荷開關(guān)的操作一般比較頻繁,注意并預(yù)防緊固零件在多次操作后松動,當(dāng)總的操作次數(shù)達到