工厂供电第五版第二章电力变压器和互感器

1、第二节 电力变压器和互感器,（二）电力变压器的联结组别 变压器一、二次（三次）绕组因采用不同的联结方式而形成变压器一、二次（三次）侧对应的线电压之间不同的相位关系。,第二节 电力变压器和互感器,1.常用配电变压器的联结组别 配电变压器二次侧电压为220/380V即所说的终端变压器 6-10KV配电变压器有Yyn0和Yyn11两种常用的的联结组,第二节 电力变压器和互感器,Yyn0联结组,第二节 电力变压器和互感器,Dyn11联结组,第二节 电力变压器和互感器,Dyn11较之Yyn0有以下优点： （1）.对Dyn11来说，3n次谐波电流在三角形联结的一次绕组内形成环流 （2）.零序阻抗要小得多，

2、更有利于低压单相接地短路故障的保护及切除 （3）.承受单相不平衡负载的能力更大,第二节 电力变压器和互感器,但是，由于Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘强度比Dyn11联结变压器低，从而成本也更低。 在TN和TT系统中，由单相不平衡系统引起低压中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%、且其中一相电流在满载时不超过额定值时，仍可选用Yyn0联结变压器,第二节 电力变压器和互感器,2. 防雷变压器 防雷变压器采用Yzn11联结组,第二节 电力变压器和互感器,相量图,第二节 电力变压器和互感器,三、电流互感器和电压互感器 （一） 互感器及其主要功能 电流互感器：符号TA，又称为仪用变流器 电压互感器：

3、符号TV，又称为仪用变压器 互感器是一种特殊的变压器,第二节 电力变压器和互感器,功能： （1）用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘 （2）用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围,第二节 电力变压器和互感器,（二）电流互感器 1.电流互感器的基本原理 特点： 一次绕组匝数少，导线粗 一次绕组串接在被测电路 二次绕组匝数多，导线细 二次绕组与仪表、继电器等的电流线圈串联，形成回路,第二节 电力变压器和互感器,电流互感器的一次电流与二次电流关系如下：,其中N1，N2为电流互感器一、二次绕组的匝数 Ki为电流互感器的电流比,第二节 电力变压器和互感器,电流互感器接线方案： （1）一相式接线 用

4、于负荷平衡的三相电路中 供测量电流、电能或接过负荷保护装置用,第二节 电力变压器和互感器,（2）两相V型接线（不完全星形接线） 用于测量三相电流、电能及作为过电流继电器保护之用,第二节 电力变压器和互感器,由相量图可知,第二节 电力变压器和互感器,（3）两相电流差接线 适用于中性点不接地的三相三线制电路中作过电流保护之用,第二节 电力变压器和互感器,相量图中，互感器二次侧公共线上电流为,第二节 电力变压器和互感器,（4）三相星形接线 适用于负荷一般不平衡的三相四线制系统或负荷可能不平衡的三相三线制系统作三相电流、电能测量或过电流保护用,第二节 电力变压器和互感器,（三）电压互感器 基本结构原理

5、,第二节 电力变压器和互感器,电压互感器特点： 次绕组匝数多 二次绕组匝数少 一次绕组并联在一次电路中 二次绕组并联仪表、继电器电压线圈 （电压线圈阻抗大，电压互感器工作时二次侧相当于空载）,第二节 电力变压器和互感器,电压互感器的一次侧电压U1与二次侧电压U2之间有以下关系,其中N1、N2为电压互感器一、二次侧绕组匝数，Ku为电压互感器的变压比 即Ku=U1N/U2N，例如10000V/100V,第二节 电力变压器和互感器,常见接线方案： 1. 一个单相电压互感器的接线 仪表、继电器接于同一线电压,第二节 电力变压器和互感器,2. 两个单相电压互感器接成V/V形 仪表和继电器接在三相三线制电

6、路的各线电压 广泛用于工厂变配电所的6-10KV高压配电装置中,第二节 电力变压器和互感器,3. 三个单相电压互感器接成Y0/Y0形 供电给要求线电压的仪表、继电器，且还供给接相电压的绝缘监视电压表,第二节 电力变压器和互感器,4. 三个单相（或一个三相五芯柱）三绕组电压互感器接成Y0/Y0/ 形 接成Y0的二次绕组供电给接入线电压的仪表、继电器及监视电压表 接成 形辅助二次绕组接电压继电器,第二节 电力变压器和互感器,电压互感器的类型 按相数分：单相、三相 按绝缘及冷却方式分：干式、油浸式,第二节 电力变压器和互感器,电压互感器的型号,第二节 电力变压器和互感器,电压互感器使用注意事项： 1

7、. 电压互感器工作时二次侧不得短路 2. 电压互感器二次侧有一端必须接地 3. 电压互感器在连接时应注意其端子的极性,第三节 高低压一次设备,一次电路（主电路、主接线、主回路）： 变配电所中承担输送和分配电能任务的电路 一次设备(一次元件)： 一次电路中所有的设备,第三节 高低压一次设备,一次设备分类： （1）变换设备： 其功能是按电力系统运行的要求改变电压或电流、频率等，例如电力变压器、电压互感器、电流互感器、变频机等 （2） 控制设备： 其功能是按电力系统运行的要求来控制一次电路的通、断，例如各种高低压开关设备,第三节 高低压一次设备,（3） 保护设备： 其功能是用来对电力系统进行过电流和

8、过电压等的保护，例如熔断器和避雷器等 （4） 补偿设备： 其功能是用来补偿电力系统中的无功功率，提高系统的功率因数，例如并联电容器等 （5） 成套设备： 它是按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及控制、指示、监测和保护一次设备的二次设备组合为一体的电气装置，例如高压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等,第三节 高低压一次设备,电弧问题与灭弧方法 电弧：一种强烈的电游离现象 特点：光亮很强，温度很高 影响：可延长断电时间、烧毁触头、使电气设备和导线电缆损坏，弧光可能损伤人的视力，导致失明。 （表面温度30004000度，弧心温度10000度。）,第三节 高低压一次设备,电弧的产生 触头在分

9、断电流时，触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子，在外加电压足够大时，产生强烈的电游离而发生电弧,第三节 高低压一次设备,产生电流的游离方式： （1） 热电发射 触头分断电流时，阴极表面由于大电流收缩集中，出现炽热光斑，触头表面电子吸收热能发射到触头间隙，形成自由电子,第三节 高低压一次设备,（2）高电场发射 触头开断初，电场强度大，触头表面电子被强行拉出 （3）碰撞游离 高速电子碰撞中性质点，使中性质点变成正离子和自由电子，当离子浓度足够大时，介质击穿产生电弧,第三节 高低压一次设备,（4） 高温游离（热游离） 电弧中心温度高达10000摄氏度，电弧中的中性质点游离为正离子和自由电

10、子 由于上述各种游离的综合作用，使得触头在分断电流时产生电弧，并维持 简言之，碰撞游离产生电弧，热游离维持电弧,第三节 高低压一次设备,电弧的熄灭 条件：去游离率游离率 即电弧中离子消失的速率大于离子产生的速率,第三节 高低压一次设备,熄灭电弧去游离的方式： （1） 正负带点质点的“复合” 重新成为中性质点 （2） 正负带点质点的“扩散” 使电弧区带电质点减少,第三节 高低压一次设备,常用灭弧方法： （1） 速拉灭弧法 迅速拉长电弧，使电弧周围的电场强度骤降，离子的复合速率增强 （2） 冷却灭弧法 降低电弧的温度，使电弧中的高温游离减弱，正负离子复合增强,第三节 高低压一次设备,(3) 吹弧灭

11、弧法 利用外力吹动电弧使电弧加速冷却，同时拉长电弧，降低电场强度,第三节 高低压一次设备,第三节 高低压一次设备,第三节 高低压一次设备,（4） 长弧切短灭弧法,第三节 高低压一次设备,（5） 粗弧分细灭弧法 （6） 狭沟灭弧法 （7） 真空灭弧法 （8） 六氟化硫灭弧法,第三节 高低压一次设备,高压真空断路器 利用“真空”灭弧的一种断路器。 外形如图2-41 特点：体积小、动作快、寿命长、安全可靠、便于维护，但价格贵 主要用于要频繁操作和安全要求较高的场所 目前在35KV的高压配电装置中已开始用真空断路器来取代少油断路器,第三节 高低压一次设备,高压六氟化硫断路器 利用SF6气体作为灭弧和绝

12、缘介质的一种断路器 SF6气体具有优良的物理化学性能和优良的绝缘性 按其灭弧方式可分为单压式和双压式,第三节 高低压一次设备,高压开关柜 将一、二次设备组合在一起的高压成套配电装置 类型：固定式、手车式（移开式）,第三节 高低压一次设备,具有五防功能： 防止误分、误合断路器 防止带负荷误拉、误合隔离开关 防止带电误挂接地线 防止带接地线误合隔离开关 防止人员误入带电间隔,第三节 高低压一次设备,GG-1A（F）-07S型固定式高压开关柜,第三节 高低压一次设备,GC-10（F）型手车式高压开关柜 特点：检修方便、供电可靠，但价格较贵,第三节 高低压一次设备,第三节 高低压一次设备,三、低压一次

13、设备 （一） 低压熔断器 种类： 插入式（RC型） 螺旋式（RL型） 无填料密封管式（RM型） 有填料密封管式（RT型） 有填料管式 （gF、aM） 高分断能力（NT型）,第三节 高低压一次设备,RM10型低压无填料密封管式,第三节 高低压一次设备,RTO型低压有填料封闭管式熔断器,第三节 高低压一次设备,1. 低压刀开关 按操作方式：单投和双投 按极数：单极、双极和三极 按灭弧结构：不带灭弧罩和带灭弧罩,第三节 高低压一次设备,第三节 高低压一次设备,第三节 高低压一次设备,2. 低压熔断器式刀开关（刀熔开关） 由低压刀开关与熔断器组合而成 具有刀开关和熔断器双重功能,第三节 高低压一次设备

14、,第三节 高低压一次设备,3. 低压负荷开关 由低压刀开关和熔断器串联组合 具有带灭弧罩刀开关和熔断器双重功能 可带负载操作，也能进行短路保护,第三节 高低压一次设备,（三）低压断路器 既能带负荷通断电路，又能在短路、过载和失压下自动跳闸,第三节 高低压一次设备,分类： 按灭弧介质分：空气断路器、真空断路器 按用途：配电用断路器、电动机用断路器、照明用断路器和漏电保护用断路器 配电用断路器按保护性能分：有非选择型和选择型两类 按结构型式分：万能式和塑料外壳式,第三节 高低压一次设备,非选择型配电用断路器： 1. 瞬时动作，作短路保护 2. 长延时动作，作过载保护 选择型断路器： 1. 两段保护

15、 2. 三段保护 3. 智能化保护,第三节 高低压一次设备,第三节 高低压一次设备,低压断路器型号,第三节 高低压一次设备,1. 万能式低压断路器 又称框架式自动开关，敞开地装设在金属框架上 特点：保护方案和操作方式较多且装设地点灵活,第三节 高低压一次设备,DW型低压断路器控制回路,第三节 高低压一次设备,2. 塑料外壳式低压断路器 全部机构和导电部分装在塑料外壳内，壳盖中央露出操作手柄,第三节 高低压一次设备,模数化小型断路器 适用63A及以下，广泛用于低压配电系统终端 特点：体积小、分断能力强、机电寿命长、具有模数化结构尺寸和通用型卡轨安装，组装灵活，安全性好,第三节 高低压一次设备,3

16、. 操作机构,第三节 高低压一次设备,四、低压配电屏和配电箱 （一） 低压配电屏 将一、二次设备组合在一起的一种低压成套配电装置 结构型式有固定式、抽屉式和组合式 一般用固定式主要有PGL、GGL和GGD等型号,第三节 高低压一次设备,PGL低压配电屏 开启式结构，采用的开关电器容量较小,第三节 高低压一次设备,GGD低压配电屏 封闭式结构，采用的开关电器技术更先进，断流能力大,第三节 高低压一次设备,GGL配电屏,第四节 工厂变配电所的主接线图,1. 主接线图（主电路图、一次电路图） 供电系统中电能输送和分配路线的电路图 2. 二次电路图（二次回路图、二次接线图） 用来控制、指示、监视、测量

17、和保护一次电路及其设备运行的电路图 二次回路通过电流互感器和电压互感器与主电路图连接,第四节 工厂变配电所的主接线图,对工厂变配电所主接线图的要求： （1） 安全 （2） 可靠 （3） 灵活 （4） 经济,第四节 工厂变配电所的主接线图,主接线图的两种形式： （1）系统式主接线图 按照电路输送的顺序依次安排设备和线路的相互连接关系 系统反映出主接线图中电路的传输过程 但并不能反映各成套设备配电装置之间的相互排列位置 多用于变配电所的运行中,第四节 工厂变配电所的主接线图,（2）装置式主接线图 按照主接线图中高压或低压成套配电装置之间相互连接关系和排列位置绘制出的简图（按照不同电压等级分别绘制）

18、 反映出某一电压等级的成套配电装置的内部设备连接关系及装置之间相互排列的位置 多用于变配电所的施工图中,第四节 工厂变配电所的主接线图,高压配电所的主接线图 任务：从电力系统中受电并向各车间变电所及高压设备配电,第四节 工厂变配电所的主接线图,第四节 工厂变配电所的主接线图,第四节 工厂变配电所的主接线图,第四节 工厂变配电所的主接线图,1. 母线（汇流排） 配电装置中用来汇集和分配电能的导体 2. 高压配电出线,第四节 工厂变配电所的主接线图,车间和小型工厂变电所的主接线图 （一）车间变电所主接线图 1. 工厂设有总降压变电所或者设有高压配电所的车间变电所 高压侧的开关电器、保护装置和测量仪

19、表一般装在高压配电线路首段，即总配电所的高压配电室 车间变电所只设变压器室和低压配电室，高压侧不装开关或只装简单的隔离开关、熔断器和避雷器等,第四节 工厂变配电所的主接线图,高压电缆进线，避雷器装在电缆的首端，且避雷器的接地端要与电缆的金属外皮一起接地（如图2-66中a-d） 高压架空进线，变电所高压侧须装设避雷器（如图2-66中e-h） 高压架空电缆引入时，变压器高压侧应装设避雷器（如图2-64中WL1）,第四节 工厂变配电所的主接线图,A) 高压电缆进线，无开关 B) 高压电缆进线，装设隔离开关 C) 高压电缆进线，装设隔离开关-熔断器 D) 高压电缆进线，装设隔离开关和避雷器,第四节 工

20、厂变配电所的主接线图,E) 高压架空进线，装跌开式熔断器和避雷器 F) 装设隔离开关和避雷器 G) 装设隔离开关-熔断器和避雷器 H) 装设负荷开关和避雷器,第四节 工厂变配电所的主接线图,2. 工厂无总降压变电所和高压配电所的车间变电所 车间变电所相当于工厂的总降压变电所 （1） 设置高压配电室（开关电器、保护装置、测量仪表） （2）高压侧开关电器装设在变压器室内，低压侧计量电能 （3）低压配电室内装设高压开关柜，高压侧计量电能,第四节 工厂变配电所的主接线图,（二） 小型工厂变电所的主接线图 1. 只装有一台主变压器的小型变电所 （1）高压侧采用隔离开关-熔断器或者户外跌开式熔断器 特点：

21、简单、经济，但无法带负荷操作，供电可靠性不高，用于三级负荷,第四节 工厂变配电所的主接线图,（2）高压侧采用负荷开关-熔断器或者负荷型跌开式熔断器 特点：可带符合操作，停、送电更简便灵活，但短路故障时，仍需要较长时间恢复供电，可靠性一般，用于三级负荷,第四节 工厂变配电所的主接线图,（3）高压侧采用隔离开关-断路器 特点：停、送电灵活，短路时有过电流保护，可配备自动重合闸装置 低压侧有联络线与其他变电所相连或有备用电源时可用于二级负荷,第四节 工厂变配电所的主接线图,如果增加一路电源进线，供电可靠性相应提高，可用于二级负荷或者少量一级负荷,第四节 工厂变配电所的主接线图,2. 装设两台主变压器

22、的小型变电所主接线图 （1）高压无母线、低压采用单母线分段的变电所主接线图 特点：可靠性较高，装设备用电源自动投入装置可供给一、二级负荷,第四节 工厂变配电所的主接线图,电源进线或变压器发生问题时，通过闭合低压母线分段开关可迅速恢复供电,第四节 工厂变配电所的主接线图,（2）高压采用单母线，低压采用单母线分段的变电所主接线图 适用于装有2台及以上主变压器或多路高压出线的变电所 主变压器故障时可通过切换操作恢复供电，但母线或电源发生故障则仍需要停电,第四节 工厂变配电所的主接线图,（3）高低压侧均采用单母线分段的变电所主接线图 特点：可接通或分段运行，任一台主变压器故障时可通过切换操作迅速恢复，

23、供电可靠，可供一、二级负荷,第四节 工厂变配电所的主接线图,四、工厂总降压变电所的主接线图 （一）只装有一台主变压器的总降压变电所主接线图 特点：一次侧无母线，二次侧单母线，简单经济，但可靠性不高,第四节 工厂变配电所的主接线图,（二）装有两台主变压器的总降压变电所主接线图 1. 一次侧采用内桥、二次侧采用单母线分段总降压变电所主接线图 特点：运行灵活，供电可靠，用于一、二级负荷的工厂 多用于电源线路较长且变压器不需要频繁切换的场合,第四节 工厂变配电所的主接线图,（2）一次侧采用外桥、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图 特点：运行灵活，供电可靠，适用于一、二级负荷的工厂 多用于电源线路较短而昼夜负荷变动大，需要频繁切换变压器的场合,第四节 工厂变配电所的主接线