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第二章 供電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備,。,第一節(jié) 概 述 （1）電氣設(shè)備,電氣設(shè)備的定義 供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)備是指用于發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的所有設(shè)備， 包括發(fā)電機、變壓器、控制電器、保護設(shè)備、測量儀表等。 1 按電壓等級分 （1）高壓 配電裝置交流50Hz 額定電壓1200V 以上 ，直流額定電壓1500V以上 （2）低壓配電裝置 交流50Hz 額定電壓1200V 以下 ，直流、額定電壓1500V及以下,2.按工作環(huán)境分 （1）戶內(nèi)型配電裝置 10KV↓ 環(huán)境惡劣的35~110KV（2）戶外型配電裝置 30KV↑ 3.按結(jié)構(gòu)形式分 （1）裝配式配電裝置 （2） 成套式配電裝置 4．按設(shè)備所屬回路分 ． （1） 一次回路及一次設(shè)備 ） 供配電系統(tǒng)中用于傳輸、 一次回路 供配電系統(tǒng)中用于傳輸、變換和分配電力電能的主電路 一次設(shè)備或一次電器 設(shè)置在一次回路中的電氣設(shè)備,按在一次電路中的功能分 ． 1變換設(shè)備用來按電力系統(tǒng)工作的要求變換電壓或電流的電氣設(shè)備 ） 如變壓器、互感器等。 2控制設(shè)備用于按電力系統(tǒng)的工作要求控制一次電路通、斷的電 氣設(shè)備），如高低壓斷路器、開關(guān)等。 3保護設(shè)備用來對電力系統(tǒng)進行過電流和過電壓等的保護用電氣 設(shè)備） ，如熔斷器、避雷器等。 4補償設(shè)備用來補償電力系統(tǒng)中無功功率以提高功率因數(shù)的設(shè)備 ） 如并聯(lián)電容器等。,（2）電弧的產(chǎn)生及滅弧方法,電弧 一種高溫、強光的電游離現(xiàn)象，開關(guān)電器和線路中一種必然的 物理現(xiàn)象，是電流的延續(xù)。 產(chǎn)生電弧的根本原因 ： 觸頭間很大電場強度和很高的溫度導致觸頭本身的電子及觸頭周圍介質(zhì)中 的電子被游離而形成電弧電流。,產(chǎn)生電弧的游離方式 ． （1）高電場發(fā)射 強電場把觸頭表面的電子拉出，形成自由電子并發(fā)射到觸頭間隙中。 （2）熱電發(fā)射 觸頭表面的電子吸收足夠的熱能而發(fā)射到觸頭間隙中形成 自由電子向間隙四周發(fā)射出去。（3）碰撞游離 高速移動的自由電子碰撞中性質(zhì)點，使中性質(zhì)點游離成帶 正電的正離子和自由電子。 當離子濃度足夠大時，介質(zhì)被擊穿而產(chǎn)生電弧。 （4）熱電離,電弧的主要特征 （1）能量集中，發(fā)出高溫、強光 （2）自持放電，維持電弧穩(wěn)定燃燒所需電壓很低。 （3）游離的氣體，質(zhì)輕易變。,電弧的危害,（1）延長了電路的開斷時間，從而使故障對供配電系統(tǒng)造成更大的損 壞 。 （2）高溫使開關(guān)觸頭變形、熔化，從而導致接觸不良甚至損壞。 （3）高溫可能造成人員灼傷甚至直接或間接的死亡，強光可能損害人 的視 （4）引起弧光短路，嚴重時造成爆炸事故。 嚴重時造成爆炸事故。,開關(guān)電器中常用的滅弧方法,1.速拉滅弧法 ． 高低壓斷路器中都裝有強力的斷路彈簧，目的就是加速觸頭的分斷速度。 是開關(guān)電器中最基本的滅弧方法。 2．冷卻滅弧法 ． 利用介質(zhì)如油等來降低電弧的溫度從而增強去游離來加速電弧的熄滅。,3．吹弧滅弧法 ． 利用外力如氣流、油流或電磁力來吹動電弧，使電弧拉長， 同時也使電弧 冷卻，電弧中的電場強度降低，復合和擴散增強，加速電弧熄滅。 按吹弧的方向分為縱吹和橫吹,4.長弧切短滅弧法 ． 利用金屬片（如鋼柵片）將長弧切成若干短弧。當外施電壓 所示 利用金屬片（如鋼柵片）將長弧切成若干短弧。 (觸頭間小于電弧上的電壓降時，電弧不能維持而迅速熄滅。 分刀開關(guān)的滅弧罩就是利用這個原理來滅弧的。,5.狹溝滅弧法 有的熔斷器在熔管中充填石英砂，就是利用狹溝滅弧原理。 6.真空滅弧法 真空斷路器就是利用這種原理來熄滅電弧的。 注：電氣設(shè)備的滅弧性能往往是衡量其運行可靠性和安全性的重要指 標之一。,第二節(jié) 熔斷器,文字符號：FU 定義： 用于過電流（短路保護）保護的最為簡單和常用的電器。 功能： 當通過的電流超過規(guī)定值并經(jīng)過一定的時間后熔體（熔絲或熔件熔化而分斷電流，斷開電路來完成短路保護和過負荷保護功能。 優(yōu)點：體積很小，但卻能分斷很高的短路電流。,一、高壓熔斷器,RN型高壓熔斷器,熔管中充填石英砂,,RN1型用于高壓電力線路及其設(shè)備和電力變壓器的短路保護。 RN2用于電壓互感器的短路保護。 RN3用于電力線路的短路保護。 RN4用于直流配電裝置過載和短路保護。 RN5和RN6是改進型 具有體積小、 重量輕、防塵性能好、維修和更換方便等特點。,RW型,RW4/RW10 ① 隔離開關(guān)的作用 ② 短路保護功能 RW4無專門滅弧裝置。不容許帶負荷操作 RW10 在上靜觸頭上加裝了簡單的滅弧室。 可帶負荷操作,常用低壓熔斷器,RM10 結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，更 換熔體方便。 適用條件：交流50Hz、額定電壓380V或直流額定電壓440V以下電網(wǎng)。 作用：短路保護和防止連續(xù)過負荷。,RT0,適用條件：交流50Hz、額定電壓380V、直流額定電壓440V以下短路電流大電網(wǎng)或配電裝置中。斷流能力要求高場所 保護性能好， 斷流能力大。 作用：作為電纜、導線、電氣設(shè)備短路保護和過負荷保護。 結(jié)構(gòu)復雜、價格昂貴。,第三節(jié) 高壓開關(guān)設(shè)備,開關(guān)設(shè)備 ：用用來接通和斷開電路的設(shè)備，以保證用電設(shè)備和檢修人員的安全。 高壓開關(guān)設(shè)備： 定義：用于額定電壓在3KV以上電壓輸配電線路的開關(guān)設(shè)備。 種類：高壓隔離開關(guān)、高壓負荷開關(guān)、高壓斷路器等。,一、高壓隔離開關(guān)（QS）,用途：隔離高壓電源、保證設(shè)備和線路的安全檢修。 特征：斷開后有明顯可見的斷開間隙。 無專門的滅弧裝置，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。（電弧條件）,,,高壓隔離開關(guān)型號參數(shù)含義,高壓隔離開關(guān)型號參數(shù)含義,GN8—10／600型高壓隔離開關(guān),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,,,二、高壓負荷開關(guān)（QL）,具有簡單的滅弧裝置， 功能：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，消除過電流和短路故障。,,,,,FN3—10RT型高壓負荷開關(guān),戶內(nèi)型、10KV、設(shè)計序號為3、 帶熱脫扣器和熔斷器型高壓負荷開關(guān) FN5-10D型： 閘刀中部裝有滅弧管，滅弧館內(nèi)有整套滅弧裝置，滅弧性能更優(yōu)良。,FN3—10RT型高壓負荷開關(guān),,1主軸，2上絕緣子兼氣缸，3連桿，4下絕緣子，5框架，6 RN1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,結(jié)構(gòu)組成,1) 上絕緣子兼汽缸 是一個簡單的滅弧室，不僅起到支持絕緣子的作用，而且其內(nèi)部氣缸裝有傳動機構(gòu)傳動的活塞。 2) 傳動機構(gòu) 主軸、連桿、活塞等 3) 絕緣噴嘴和弧靜觸頭 在上絕緣子上部 4) 閘刀和弧動觸頭,工作原理,當負荷開關(guān)分閘時，弧動觸頭與弧靜觸頭之間產(chǎn)生電弧，同時分閘時主軸轉(zhuǎn)動而帶動活塞，壓縮氣缸內(nèi)的空氣，從噴嘴向外吹弧，使電弧迅速熄滅。同時，其外形與戶內(nèi)式隔離開關(guān)相似，也具有明顯的斷開間隙。因此，它同時具有隔離開關(guān)的作用。,常用型號,FW1-10適用于農(nóng)村和小容量工業(yè)電網(wǎng)。 FW2-10G用鉤棒和繩索在地面操作。 FW4-10G與熔斷器配合使用，可以替代斷路器切斷電路和保護線路。 FW5-10型可分合負載電流、電容器電流及環(huán)流。,三、高壓斷路器,高壓斷路器—文字符號QF 是高壓輸配電線路中最為重要的電氣設(shè)備，它的選用和性能直接關(guān)系到線路運行的安全性和可靠性。 1．作用 （1）通斷正常的負荷電流和過負荷電流； （2）通斷一定的短路電流； （3）在保護裝置作用下，自動跳閘，切斷短路電流。,2．類型,（1）高壓斷路器按采用的滅弧介質(zhì)分 1）空氣斷路器 2）磁吹斷路器 3）六氟化硫(SF6)斷路器 4）真空斷路器 5）油斷路器 按油量大小分為少油和多油兩類。多油斷路器的油量多，兼有滅弧和絕緣的雙重功能；少油斷路器的油量少，只作滅弧介質(zhì)用。,空氣斷路器,利用高壓空氣吹動電弧并使其熄滅的斷路器。 壓縮空氣作用： 一、吹弧，使電弧冷卻而熄滅 二、觸點斷開后的絕緣介質(zhì) 三、為操作提供氣吹動力。,技術(shù)性能優(yōu)良，但結(jié)構(gòu)復雜，一般只應(yīng)用在大型變配電所中。 它應(yīng)用在戶外小型高壓變配電所中35KV側(cè)，用于開斷故障電流，切換線路。,磁吹斷路器,原理：利用自身流過的大電流產(chǎn)生的電磁力，將電弧拉長并進入滅弧式內(nèi)滅弧。 性能差，目前以較少采用。,六氟化硫(SF6)斷路器,六氟化硫斷路器是利用六氟化硫 (SF6)氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)的一種斷路器。簡稱 SF6斷路器。 SF6氣體無色無味不燃燒的惰性氣體，密度是空氣的5.1倍，因此具有優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能。 適用條件：電弧煉鋼爐變壓器或電器鐵道德電氣控制，也可作為發(fā)電廠、變配所開斷接通電路之用。,真空斷路器,動靜觸點在真空狀態(tài)下的滅弧室內(nèi)工作，由于只有極少量的介質(zhì)被擊穿而導電，因此絕緣性能和滅弧性能都特別好。觸點開距小、動作快、燃燒時間短、滅弧迅速，所以外形尺寸和重量可以大大減少，檢修方便，使用安全。 適用于頻繁操作的高壓電動機、小型電弧煉鋼爐變壓器。 缺點：工藝復雜，提高技術(shù)參數(shù)不容易，主要制成三相10KV戶內(nèi)型。,油斷路器,分類： 1 多油斷路器 油的作用：滅弧和絕緣 2 少油斷路器 油的作用：滅弧 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省材料，使用維護方便。 操作機構(gòu)：合閘時，做功大。分閘所需功較小。,,高壓斷路器參數(shù),1 額定電壓（KV) 其承受持續(xù)電壓的能力，表明了具有的絕緣和滅弧能力。 2 額定電流（A)可長時間通過的最大電流 3 額定開斷電流（KA）額定電壓下能開端的最大短路電流，表明其最大過載能力。,4 額定斷流容量（MV.A）開端能力的另一綜合表示值。 三相斷路器斷流容量（MV.A）=3UlN額定開斷電流 單相斷路器斷流容量（MV.A）=UPN額定開斷電流 另外還有：全開斷時間（S）、合閘時間（S）、最高工作電壓（KV)、熱穩(wěn)定電流（KA）和動穩(wěn)定電流（KA）,對斷路器的基本要求,1 工作可靠 2 具有足夠短路能力 3 具有盡可能短的開斷時間 4 結(jié)構(gòu)簡單 5 價格低。,,第四節(jié) 低壓開關(guān)設(shè)備,定義：主要用于IKV以下的電路中的開關(guān)設(shè)備。 分類：低壓刀類開關(guān)、低壓斷路器。,一、低壓刀類開關(guān),分類：低壓刀開關(guān)、低壓刀熔開關(guān)、低壓負荷開關(guān)。 （1）低壓刀開關(guān)：手動設(shè)備。 種類：型式--------單投、雙投 極數(shù)---------單極、雙極、三極 滅弧結(jié)構(gòu)---帶帶滅弧罩、無滅弧罩,常用的有低壓刀開關(guān),開啟式負荷開關(guān)（膠殼刀開關(guān)）， 型號為HD , HK系列； 封閉式負荷開關(guān)（鐵殼開關(guān)） HH系列； 組合開關(guān)型號有HZ系列。 刀開關(guān)在供配電系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)中通常用作電源隔離，有時也可用于不頻繁接通和斷開小容量電動機。,HD13型,刀開關(guān)與熔斷器串聯(lián)裝在鐵殼內(nèi)，亦稱鐵殼開關(guān)。具有機械連鎖裝置,低壓斷路器,又稱自動空氣開關(guān)。 功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過載、短路及失壓時自動分斷電路。 特點：操作安全，分斷能力較高。 分類：框架式（萬能式）和塑殼式（裝置式） 結(jié)構(gòu)：觸頭系統(tǒng)、優(yōu)良滅弧裝置、脫扣機構(gòu)、傳動機構(gòu),低壓斷路器的圖形、文字符號,QF,塑殼式低壓斷路器原理圖,1．主觸頭 2．自由脫扣器 3．過電流脫扣器 4．分勵脫扣器 5．熱脫扣器 6．欠壓脫扣器 7．按鈕,萬能式（框架式）低壓斷路器,特點：保護方案和操作方式較多，裝設(shè)地點靈活，故稱“萬能式”。,萬能式（框架式）低壓斷路器結(jié)構(gòu)圖,漏電保護斷路器,又名漏電保護開關(guān)，為了防止低壓電網(wǎng)人身觸電或因漏電造成火災(zāi)等事故。 主要技術(shù)參數(shù)： 漏電動作電流和動作時間。,性能指標,（1）通斷能力：開關(guān)電器在規(guī)定的條件下，能在給定的電壓下接通和分斷的最大電流值。 （2）保護特性：過電流（短路）保護、過載、欠壓。,電力變壓器（文字符號為T或TM）,用來改變交流電電壓大小的電氣設(shè)備。 構(gòu)成：鐵心和繞組 按冷卻介質(zhì)分為油浸式和干式 按相數(shù)分 （1）單相變壓器 單相變壓器一般供小容量的單相設(shè)備專用； （2）三相變壓器 三相變壓器廣泛用于供配電系統(tǒng)的變電所中；,互感器,1．互感器—電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱，又稱儀用變壓器或測量互感器。 2．作用：根據(jù)變壓器的變壓、變流原理將一次電量（電壓、電流）轉(zhuǎn)變?yōu)橥愋偷亩坞娏?，該二次電量可作為二次回路中測量儀表、保護繼電器等設(shè)備的電源或信號源,3主要功能 1）變換功能 將一次回路的大電壓和大電流變換成適合儀表、繼電器工作的小電壓和小電流。 （2）隔離和保護功能 作為一、二次電路之間的中間元件，不僅使儀表、繼電器等二次設(shè)備與一次主電路隔離，提高了電路工作的安全性和可靠性，而且有利于人身安全。,（3）擴大儀表、繼電器等二次設(shè)備的應(yīng)用范圍 通過改變互感器的變比，可以反應(yīng)任意大小的主回路電壓和電流值，便于二次設(shè)備制造規(guī)格統(tǒng)一和批量生產(chǎn)?；ジ衅鞯亩蝹?cè)的電流或電壓額定值統(tǒng)一規(guī)定為5A（1A）及 100V。,電流互感器,文字符號—TA，是變換電流的設(shè)備。 組成：一次繞組、鐵心、二次繞組 2）結(jié)構(gòu)特點： 1.一次繞組匝數(shù)少，二次繞組匝數(shù)多 2.一次繞組導體較粗，二次繞組導體細 3.一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，工作時電流互感器的二次回路接近短路狀態(tài)。,3）電流互感器的變流比用Ki表示 二次側(cè)不允許開路！,結(jié)線方案,電流互感器在三相電路中的常用四種結(jié)線方案如圖所示： 一相式結(jié)線 如圖,應(yīng)用 通常用于三相負荷平衡的系統(tǒng)中，供測量電流或過負荷保護裝置用。,兩相V形結(jié)線 如圖,應(yīng)用 在中性點不接地的三相三線制系統(tǒng)中，用于測量三相電流、電能及作過電流繼電保護之用—稱“兩相兩繼電器式結(jié)線”。,兩相電流差式結(jié)線,三相星形結(jié)線,應(yīng)用 被廣泛用于三相負荷不平衡的三相四線制系統(tǒng)中，也用在負荷可能不平衡的三相三線制系統(tǒng)中作三相電流、電能測量及過電流繼電保護之用。,電流互感器的使用注意事項,1）電流互感器在工作時二次側(cè)不得開路。 2）電流互感器二次側(cè)有一端必須接地 3）電流互感器在結(jié)線時，要注意其端子的極性。,電壓互感器（TV）,測量高壓裝置的電壓時使用。 一次繞組與高壓電路并聯(lián)，二次繞組與測量儀表或繼電器的線圈并聯(lián)，二次繞組電壓通常規(guī)定為100V。 分類：相數(shù)-------單相式、三相式 繞組數(shù)----二繞組、三繞組 二次側(cè)不可短路！,,三柱式,五柱式,,第七節(jié) 母線、絕緣套管和電抗器,母線 英文名稱：busbar 定義：可以連接多個電氣回路的低阻抗導體。 母線是指在變電所中各級電壓配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設(shè)備和相應(yīng)配電裝置的連接，大都采用矩形或圓形截面的裸導線或絞線，這統(tǒng)稱為母線。 作用是匯集、分配和傳送電能。,母線的類型,常用母線有硬母線、軟母線兩種。 硬母線用銅或鋁做成，形狀有矩形、槽形和管形數(shù)種，多用于35 kV及以下的屋內(nèi)配電裝置，110 kv～220 kv屋外配電裝置有時也采用鋁管母線。 軟母線有鋁絞線、銅絞線或鋼芯銅線線等，軟母線多用于35 kv以上的屋外配電裝置。,母線按結(jié)構(gòu)分為硬母線和軟母線。硬母線又分為矩形母線和管形母線。 矩形母線一般使用于主變壓器至配電室內(nèi)，其優(yōu)點是施工安裝方便，運行中變化小，載流量大，但造價較高。 軟母線用于室外，因空間大，導線有所擺動也不致于造成線間距離不夠。軟母線施工簡便，造價低廉。,型號代號,根據(jù)以鋁代銅的原則，現(xiàn)大量使用鋁合金母線，200A以下可使用鋼母線。10KV以下用矩形母線，35KV以上使用管形母線。 鋁絞線----------------LJ 鋼芯鋁絞線----------LGJ 鋁合金絞線----------HLJ,母線截面積的選擇,Ixu≥Ig Ixu ----------某一環(huán)境溫度下（25℃）所選母線截面的長期允許電流值； Ig----------通過母線的最大長期負載電流,母線的著色,意義：可以增加輻射能力，有利散熱，因此母線著色后，容許負荷電流可提高12%-15%。鋼母線著色還能防銹蝕。同時使工作人員便于識別相序和直流極性。 一般母線著色標志如下： 直流：正極--紅色；負極--藍色。 交流：A相--黃色；B相--綠色；C相--紅色 中性線：不接地的中性線--白色或黑色； 接地的中性線--紫色。,電抗器,意義：為彌補某些斷路器遮斷容量不足 原理：增大短路阻抗、限制短路電流。 作用：維持母線電壓水平，使母線上的電壓波動較小，保證了非故障線路上的用戶電氣設(shè)備運行的穩(wěn)定性。,