电力工程基础 变电所的一次系统 第二版

1、第五章 变电所的一次系统电力工程基础电力工程基础2021-10-142第五章第五章 变电所的一次系统变电所的一次系统v5.1 概述v5.2 高低压开关电器v5.3 高低压保护电器和限流电器 v5.4 电力变压器 v5.5 互感器v5.6 高低压成套配电装置v5.7 电气主接线v5.8 电气设备的选择v5.9 变电所的总体布置2021-10-1435.1 概述概述 一、电气设备概述一、电气设备概述 u 一次系统（一次回路）一次系统（一次回路） ：u 二次系统（二次回路）二次系统（二次回路） ： 担负电能的输送和分配担负电能的输送和分配任务的系统。任务的系统。 对一次系统进行监视、对一次系统进行监

2、视、控制、测量和保护作用的系统。控制、测量和保护作用的系统。一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。2021-10-1445.1 概述概述一次设备按其功能可分为以下几类：一次设备按其功能可分为以下几类：变换设备：如电力变压器、电流互感器、电压互变换设备：如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。感器等。开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。保护设备：如熔路器、避雷器、电抗器等。保护设备：如熔路器、避雷器、电抗器等。无功补偿设备：如电

3、力电容器、静止补偿器等。无功补偿设备：如电力电容器、静止补偿器等。成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。2021-10-1455.1 概述概述 二、开关电器的灭弧原理二、开关电器的灭弧原理1 1电弧的产生：电弧的产生：u 高电场发射高电场发射u 热电发射热电发射u 碰撞游离碰撞游离u 热游离热游离 是触头间中性质点被游离的结果。是触头间中性质点被游离的结果。产生电弧的游离方式有：产生电弧的游离方式有：2021-10-146当开关分断电流时，弧隙间的高温使触头阴极表面受热出现强烈的炽热当开关分断电流时，弧隙间的高温使触头阴极表面受热出现强烈的炽热点，

4、不断地向外发射自由电子，在电场力的作用下，向阳极作加速运动。点，不断地向外发射自由电子，在电场力的作用下，向阳极作加速运动。当电场强度足够大时，自由电子以相当大的动能向阳极运动，途中与中当电场强度足够大时，自由电子以相当大的动能向阳极运动，途中与中性质点碰撞，产生碰撞游离，中性质点被游离成正离子和自由电子。性质点碰撞，产生碰撞游离，中性质点被游离成正离子和自由电子。由于电弧的温度很高，在高温下电弧中的中性质点会产生剧烈运动，它由于电弧的温度很高，在高温下电弧中的中性质点会产生剧烈运动，它们之间相互碰撞，又会游离出正离子和自由电子，从而进一步加强了电们之间相互碰撞，又会游离出正离子和自由电子，从

5、而进一步加强了电弧中的游离。弧中的游离。2021-10-1475.1 概述概述2电弧的熄灭电弧的熄灭 电弧熄灭的条件：电弧熄灭的条件：去游离的主要方式有：去游离的主要方式有：u 复合：复合：指正、负带电质点重新结合为中性质点。指正、负带电质点重新结合为中性质点。复合与电弧中的电场强度、温度及电弧截面等因素有关。电弧中的电场强度越复合与电弧中的电场强度、温度及电弧截面等因素有关。电弧中的电场强度越弱，电弧温度越低，电弧截面越小，带电质点的复合越强。弱，电弧温度越低，电弧截面越小，带电质点的复合越强。u 扩散：扩散：指电弧中的带电质点向周围介质扩散开去。指电弧中的带电质点向周围介质扩散开去。扩散的

6、主要原因是由于电弧与周围介质带电质点的温度不同和离子浓度不同而扩散的主要原因是由于电弧与周围介质带电质点的温度不同和离子浓度不同而引起。扩散也与电弧截面有关，电弧截面越小，离子扩散就越强。引起。扩散也与电弧截面有关，电弧截面越小，离子扩散就越强。 使触头间电弧中的使触头间电弧中的去游离率大于游离率去游离率大于游离率，即使离子消失的速度大于离子产生的速度。即使离子消失的速度大于离子产生的速度。 2021-10-1485.2 高低压开关电器高低压开关电器 一、高压断路器一、高压断路器1. 高压断路器的用途（功能）高压断路器的用途（功能）2. 对高压断路器的基本要求对高压断路器的基本要求绝缘应安全可

7、靠；绝缘应安全可靠；有足够的动稳定性和热稳定性；有足够的动稳定性和热稳定性；有足够的开断能力；有足够的开断能力； 动作速度快，熄弧时间短。动作速度快，熄弧时间短。 u结构特点：具有结构特点：具有相当完善的灭弧结构。相当完善的灭弧结构。 不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。2021-10-1495.2 高低压开关电器高低压开关电器3. 高压断路器的类型高压断路器的类型油断路器：油断路器：分为多油断路器和少油断路器两大类。分为多油断路器和少油断路器

8、两大类。 图图5-5 和图和图5-6是是 SN10-10型型少油断路器的少油断路器的外形结构图及外形结构图及其一相油箱内其一相油箱内部结构。部结构。图图5-6 少油断路器的内部结构少油断路器的内部结构图图5-5 SN10-10型高压少油断路器型高压少油断路器2021-10-14105.2 高低压开关电器高低压开关电器六氟化硫（六氟化硫（SF6）断路器：）断路器：有双压式和单压式两类。有双压式和单压式两类。 SN10-10型少油断路器的灭弧原理可用图型少油断路器的灭弧原理可用图5-7表示。表示。图图5-7 少油断路器灭弧原理示意图少油断路器灭弧原理示意图 图图5-8 SF6断路器的灭弧室结构断路

9、器的灭弧室结构 双压式具有两个气压系统，低压气体系统主要用作断路器的双压式具有两个气压系统，低压气体系统主要用作断路器的内部绝缘；高压气体系统用于灭弧。其优点是开断容量大，动作内部绝缘；高压气体系统用于灭弧。其优点是开断容量大，动作迅速，但结构复杂。迅速，但结构复杂。 单压式只有一个低压气压系统，其优点是结构简单，易于制单压式只有一个低压气压系统，其优点是结构简单，易于制造，可靠性高，便于维护，应用比较广泛。图造，可靠性高，便于维护，应用比较广泛。图5-8为单压式为单压式SF6断断路器灭弧室的结构。路器灭弧室的结构。 优点：优点：断流能力强、灭弧速度快、电绝断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能好

10、、检修周期长、没有燃烧爆炸缘性能好、检修周期长、没有燃烧爆炸危险等。危险等。缺点：缺点：要求加工精度高，密封性能好，要求加工精度高，密封性能好，价格较昂贵。价格较昂贵。 图图5-9为为LW36-126型型SF6断路器的外断路器的外形结构。形结构。其它型号的外形结构其它型号的外形结构图图5-9 LW36-126型型SF6断路器断路器2021-10-14115.2 高低压开关电器高低压开关电器真空断路器：真空断路器：图图5-10 真空断路器的灭弧室结构真空断路器的灭弧室结构 真空断路器灭弧室的结构如图真空断路器灭弧室的结构如图5-10所示。所示。 目前，国际上真空断路器的设计制造单位主要是西门子目

11、前，国际上真空断路器的设计制造单位主要是西门子公司和公司和ABB公司两大派别。西门子公司的代表产品有公司两大派别。西门子公司的代表产品有3AF、3AG及及3AH等；等；ABB公司的代表产品有公司的代表产品有VD4。2021-10-14125.2 高低压开关电器高低压开关电器优点：优点：体积小、重量轻、动作快、寿命长、体积小、重量轻、动作快、寿命长、操作噪声小、安全可靠、便于维护。操作噪声小、安全可靠、便于维护。 图图5-11和图和图5-12分别为分别为ZN28A-12型型户内式和户内式和ZW32-12型户外式真空断路器型户外式真空断路器的外形结构。的外形结构。其它型号的外形结构其它型号的外形结

12、构缺点：缺点：价格较贵。价格较贵。 图图5-11 ZN28A-12型真空断路器型真空断路器 图图5-12 ZW32-12型户外高压真空断路型户外高压真空断路 2021-10-14135.2 高低压开关电器高低压开关电器高压断路器的型号：高压断路器的型号：2021-10-14145.2 高低压开关电器高低压开关电器4. 断路器的操作机构断路器的操作机构断路器合闸时，操作机构必须克服断路器弹簧阻力等，合闸操作需做断路器合闸时，操作机构必须克服断路器弹簧阻力等，合闸操作需做的功很大；断路器跳闸时，只要将维持机构的脱扣器释放打开，在跳的功很大；断路器跳闸时，只要将维持机构的脱扣器释放打开，在跳闸弹簧作

13、用下可迅速跳闸，所以跳闸操作所需做的功很小。闸弹簧作用下可迅速跳闸，所以跳闸操作所需做的功很小。手动式（手动式（CS型）型）直流电磁式（直流电磁式（CD型）型）弹簧储能式（弹簧储能式（CT型）型） 操作机构操作机构是指用以进行断路器合闸、保持合闸位置和跳是指用以进行断路器合闸、保持合闸位置和跳闸的，每种操作机构均包括合闸机构、跳闸机构和维持机构闸的，每种操作机构均包括合闸机构、跳闸机构和维持机构三部分。三部分。 能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作电源为交流。能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作电源为交流。能手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，零件数量少，工能

14、手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，零件数量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操作电源，且合闸功率大。作可靠，制造成本低，但需直流操作电源，且合闸功率大。能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要求加工精度高，能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，但可用交流操作电源，还可实现一次重合闸。制造工艺复杂，成本高，但可用交流操作电源，还可实现一次重合闸。2021-10-14155.2 高低压开关电器高低压开关电器5. 高压断路器的基本参数高压断路器的基本参数额定电压额定电压UN：指断路器长期正常工作所能承受的电压。指断路器长期正常工作所能

15、承受的电压。 额定电流额定电流IN：指断路器允许长期通过的最大工作电流。指断路器允许长期通过的最大工作电流。 额定开断电流额定开断电流IN.oc：指断路器在额定电压下能够正常开断的指断路器在额定电压下能够正常开断的最大短路电流，它表征断路器的开断能力。最大短路电流，它表征断路器的开断能力。额定开断容量额定开断容量SN.oc：指断路器额定电压和额定开断电流的指断路器额定电压和额定开断电流的乘积，即乘积，即 ocNNocNIUS3说明：如果断路器的实际运行电压说明：如果断路器的实际运行电压U低于额定电压低于额定电压 UN而额定开断电而额定开断电流不变，此时的开断容量应修正为：流不变，此时的开断容量

16、应修正为： NocNocUUSS2021-10-14165.2 高低压开关电器高低压开关电器热稳定电流热稳定电流 Its：表征断路器承受短路电流热效应的能力。表征断路器承受短路电流热效应的能力。ocNtsII动稳定电流动稳定电流 imax：表征断路器承受短路电流力效应的能力。表征断路器承受短路电流力效应的能力。分闸时间：分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到三相电弧完全指断路器从得到分闸命令起，到三相电弧完全熄灭为止的一段时间，它包括断路器的固有分闸时间和燃弧熄灭为止的一段时间，它包括断路器的固有分闸时间和燃弧时间两部分。时间两部分。合闸时间：合闸时间：指断路器从接到合闸命令起，到三相触头刚接

17、指断路器从接到合闸命令起，到三相触头刚接触为止的一段时间。触为止的一段时间。 固有分闸时间固有分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到主触头刚分离的一段时间；指断路器从得到分闸命令起，到主触头刚分离的一段时间；燃弧时间燃弧时间：指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段时间。指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段时间。2021-10-14175.2 高低压开关电器高低压开关电器 二、高压隔离开关（俗称刀闸）二、高压隔离开关（俗称刀闸）1. 隔离开关的用途隔离开关的用途u结构特点：结构特点：没有灭弧装置。没有灭弧装置。 隔离电压：隔离电压：隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见隔离开关断开后在电路中

18、可以造成一明显可见的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。倒闸操作：倒闸操作：合闸时，先合上隔离开关，后合上断路器；跳合闸时，先合上隔离开关，后合上断路器；跳闸时，先断开断路器，后断开隔离开关。闸时，先断开断路器，后断开隔离开关。分、合小电流：分、合小电流：可以接通或断开电流较小的回路（如电压可以接通或断开电流较小的回路（如电压互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过2A的空载变压的空载变压器、电容电流不超过器、电容电流不超过5A的空载线路等）。的空载线路等）。2021-10-14185.2 高

19、低压开关电器高低压开关电器2. 高压隔离开关的类型高压隔离开关的类型按安装地点分：户内式和户外式；按安装地点分：户内式和户外式；按绝缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式；按绝缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式；按刀闸的运行方式分：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式按刀闸的运行方式分：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式；和插入式；按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀闸。闸。2021-10-14195.2 高低压开关电器高低压开关电器u户内式隔离开关户内式隔离开关3. 隔离开关的外形与结构隔离开关的外形与结构图图5-13 GN8

20、-10型户内式隔离开关型户内式隔离开关 图图5-13为为GN8-10型户内隔离型户内隔离开关的外形结构。开关的外形结构。2021-10-14205.2 高低压开关电器高低压开关电器u户外式隔离开关户外式隔离开关 图图5-14为为GW4-110型双柱式户外隔离开关的外形结构。型双柱式户外隔离开关的外形结构。图图5-14 GW4-110型双柱式隔离开关型双柱式隔离开关2021-10-1421图图5-15 GW5-110D型型V形双柱式隔离开关形双柱式隔离开关 图图5-15为为GW5-110D型型V形户外形户外隔离开关的外形结构。隔离开关的外形结构。5.2 高低压开关电器高低压开关电器2021-10

21、-14225.2 高低压开关电器高低压开关电器4. 隔离开关的操作机构隔离开关的操作机构手动杠杆操作机构；手动杠杆操作机构；手动蜗轮操作机构；手动蜗轮操作机构；隔离开关的型号：隔离开关的型号：电动操作机构；电动操作机构；气动操作机构。气动操作机构。2021-10-14235.2 高低压开关电器高低压开关电器 三、高压负荷开关三、高压负荷开关u结构特点：结构特点：有简单的灭弧装置。有简单的灭弧装置。 u功能：可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路功能：可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路电流；多与高压熔断器配合使用。与隔离开关一样，具有明电流；多与高压熔断器配合使用。与隔离开关一样

22、，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。 u负荷开关的分类：负荷开关的分类：按安装地点分：户内式和户外式；按安装地点分：户内式和户外式； 按结构不同分：油负荷开关、真空负荷开关、按结构不同分：油负荷开关、真空负荷开关、SF6负荷开负荷开关、产气式负荷开关、压气式负荷开关；关、产气式负荷开关、压气式负荷开关；按操作方式分：手动操作和电动操作。按操作方式分：手动操作和电动操作。2021-10-14245.2 高低压开关电器高低压开关电器图图5-16为为FN3-10型户内压气式负荷型户内压气式负荷开关的外形结构。开关的外形结构。u负

23、荷开关的型号：负荷开关的型号：图图5-16 FN3-10RT型高压负荷开关型高压负荷开关2021-10-14255.2 高低压开关电器高低压开关电器 图图5-17和图和图5-18分别为分别为ZFN-10型户内高压真空负荷开关和型户内高压真空负荷开关和ZFN-10R型高压真空负荷开关型高压真空负荷开关-熔断器组合电器的外形结构。熔断器组合电器的外形结构。图图5-17 ZFN-10型高压真空负荷开关型高压真空负荷开关 图图5-18 ZFN-10R型高压真空负荷开关型高压真空负荷开关其它真空负荷开关的外形结构其它真空负荷开关的外形结构如图所示如图所示。2021-10-14265.2 高低压开关电器高

24、低压开关电器 四、低压开关四、低压开关1低压刀开关低压刀开关按极数分：有单极、双极和三极三种按极数分：有单极、双极和三极三种;按用途分，有单投和双投两种；按用途分，有单投和双投两种；按操作方式分：直接手柄操作和连杆操作两种；按操作方式分：直接手柄操作和连杆操作两种；按灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩两种。按灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩两种。 u低压刀开关的分类低压刀开关的分类不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔离开关使用；不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔离开关使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。2021-10-1

25、4275.2 高低压开关电器高低压开关电器 图图5-19为为HD13型刀开关型刀开关的外形结构。的外形结构。图图5-19 HD13型低压刀开关型低压刀开关u低压刀开关的型号低压刀开关的型号2021-10-14285.2 高低压开关电器高低压开关电器2低压刀熔开关低压刀熔开关 HR系列刀熔开关是将系列刀熔开关是将HD型刀开关的闸刀换以具有刀形型刀开关的闸刀换以具有刀形触头的触头的RT型熔断器的熔管，型熔断器的熔管，具有刀开关和熔断器双重功能。具有刀开关和熔断器双重功能。刀熔开关的型号刀熔开关的型号:2021-10-14293低压负荷开关低压负荷开关 由低压刀开关与低压熔断器串联组合而成，由低压刀

26、开关与低压熔断器串联组合而成，具有带灭弧具有带灭弧罩的刀开关和熔断器的双重功能，罩的刀开关和熔断器的双重功能，既可以带负荷操作，又能既可以带负荷操作，又能进行短路保护。进行短路保护。 常用的低压负荷开关有常用的低压负荷开关有HH和和HK两种系列两种系列: 5.2 高低压开关电器高低压开关电器HH系列：为封闭式负荷开关，将刀开关与熔断器串联，系列：为封闭式负荷开关，将刀开关与熔断器串联，安装在铁壳内构成，俗称安装在铁壳内构成，俗称铁壳开关铁壳开关；HK系列：为开启式负荷开关，外装瓷质胶盖，俗称系列：为开启式负荷开关，外装瓷质胶盖，俗称胶壳胶壳开关开关。2021-10-14305.2 高低压开关电

27、器高低压开关电器 五、低压断路器（低压自动开关或空气开关）五、低压断路器（低压自动开关或空气开关）u功能：既能带负荷通断电路，功能：既能带负荷通断电路，又能在线路发生又能在线路发生短路、过负短路、过负荷、低电压（或失压）荷、低电压（或失压）等故等故障时自动跳闸。障时自动跳闸。1低压断路器的工作原理低压断路器的工作原理低压断路器原理图图5-2051098764321CAB低压断路器的动作原理可低压断路器的动作原理可用图用图5-20表示。表示。2021-10-14312低压断路器的分类低压断路器的分类按电源种类分：有交流和直流两种；按电源种类分：有交流和直流两种；按结构型式分：有装置式和万能式两大

28、类；按结构型式分：有装置式和万能式两大类；按其灭弧介质分：有空气断路器和真空断路器等；按其灭弧介质分：有空气断路器和真空断路器等；按操作方式分：有手动操作、电磁铁操作和电动机储能按操作方式分：有手动操作、电磁铁操作和电动机储能操作；操作；按保护性能分：有非选择型断路器、选择型断路器和智按保护性能分：有非选择型断路器、选择型断路器和智能型断路器；能型断路器；按用途分：有配电用断路器、电动机保护用断路器、照按用途分：有配电用断路器、电动机保护用断路器、照明用断路器和漏电保护断路器。明用断路器和漏电保护断路器。 5.2 高低压开关电器高低压开关电器2021-10-14325.2 高低压开关电器高低压

29、开关电器低压断路器的型号：低压断路器的型号：2021-10-14335.2 高低压开关电器高低压开关电器u 装置式低压断路器装置式低压断路器 又称又称塑料外壳式塑料外壳式自动开关，其全部机构和导电部分均装自动开关，其全部机构和导电部分均装设在一个塑料外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，供手动设在一个塑料外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，供手动操作之用，操作之用，如图如图5-21所示。所示。2021-10-14345.2 高低压开关电器高低压开关电器u 万能式低压断路器万能式低压断路器 又称又称框架式框架式自动开关。它无外壳，其全部机构和导电部自动开关。它无外壳，其全部机构和导电部分敞开地装设在塑

30、料的或金属的框架上。由于它的保护方案分敞开地装设在塑料的或金属的框架上。由于它的保护方案和操作方式较多，装设地点也很灵活，故称和操作方式较多，装设地点也很灵活，故称“万能式万能式”或或“框架式框架式”。图图5-22为为DW15系列低压断路器的外形结构图。系列低压断路器的外形结构图。2021-10-14355.3 高低压保护电器和限流电器高低压保护电器和限流电器 一、高压熔断器一、高压熔断器u功能：当被保护线路流过短路电流或过负荷电流时，熔体功能：当被保护线路流过短路电流或过负荷电流时，熔体会因自身产生的热量而自行熔断，从而达到切断电路、保护会因自身产生的热量而自行熔断，从而达到切断电路、保护电

31、网和设备的目的。电网和设备的目的。 u高压熔断器的型号高压熔断器的型号2021-10-14365.3 高低压保护电器和限流电器高低压保护电器和限流电器1户内式熔断器户内式熔断器 图图5-24 RN1、RN2型高压熔断器型高压熔断器 户内式熔断器常用型号有户内式熔断器常用型号有RN1和和RN2两种，两种，两者的外形结构如图两者的外形结构如图5-24所示。其熔管的内部结所示。其熔管的内部结构如图构如图5-25所示。所示。图图5-25 限流式熔限流式熔断器熔管内部结构断器熔管内部结构uRN1型：用于保护电力线路和电力变压器，它的熔体为一根或几根并联，型：用于保护电力线路和电力变压器，它的熔体为一根或

32、几根并联，额定电流较大。额定电流较大。uRN2型：用于保护电压互感器，熔体为单根，额定电流较小（型：用于保护电压互感器，熔体为单根，额定电流较小（0.5A）。）。u特点：灭弧能力很强，特点：灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路灭弧速度很快，能在短路电流未达到冲击值以前完电流未达到冲击值以前完全熄灭电弧，属于全熄灭电弧，属于“限流限流”式熔断器。式熔断器。2021-10-14375.3 高低压保护电器和限流电器高低压保护电器和限流电器2户外式熔断器户外式熔断器 图图5-26 RW4型跌落式熔断器型跌落式熔断器 户外跌落式熔断器常用型号有户外跌落式熔断器常用型号有RW4和和RW10两种，图两种，图

33、5-26为为RW4型的外形结构。型的外形结构。u特点：灭弧能力不强，灭弧速特点：灭弧能力不强，灭弧速度不高，不能在短路电流达到度不高，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于冲击值以前熄灭电弧，属于“非限流非限流”式熔断器。式熔断器。2021-10-14385.3 高低压保护电器和限流电器高低压保护电器和限流电器 二、低压熔断器二、低压熔断器 低压熔断器有低压熔断器有瓷插式瓷插式（RC型）、型）、螺旋式螺旋式（RL型）、无型）、无填料密闭管式（填料密闭管式（RM型）、有填料密闭管式（型）、有填料密闭管式（RT型）等。型）等。 u低压熔断器的型号低压熔断器的型号 三、避雷器三、避雷器2021-

34、10-14395.3 高低压保护电器和限流电器高低压保护电器和限流电器避雷器应与被保护物并联，避雷器应与被保护物并联，装在被保装在被保护物的电源侧护物的电源侧，如图，如图5-30所示。所示。 5-30图避雷器保护原理图物护保被避雷器线路过电压波1保护间隙（角型避雷器）保护间隙（角型避雷器）由两个圆钢型电极组成，其中一个电由两个圆钢型电极组成，其中一个电极接线路，另一个电极接地。主要用于极接线路，另一个电极接地。主要用于室外且负荷不重要的线路上。室外且负荷不重要的线路上。管型避雷器（排气式避雷器）管型避雷器（排气式避雷器） 图5-31管型避雷器1s3421s2线路由外部间隙由外部间隙s1 、内部

35、间隙、内部间隙s2和产气管组成，其结构原理如和产气管组成，其结构原理如图图5-31所示。所示。2021-10-14405.3 高低压保护电器和限流电器高低压保护电器和限流电器u管型避雷器的型号管型避雷器的型号3阀型避雷器阀型避雷器阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，如图如图5-32所示。所示。阀 型 避 雷 器 结 构 原 理 图5-32图瓷 管阀 片火 花 间 隙线 路阀片是金刚砂（阀片是金刚砂（SiC），当通），当通过电流较大时，电阻值很小；过电流较大时，电阻值很小；当通过电流较小时，电阻值很当通过电流较小时，电阻值很大。大。2021-10-14415.3 高低

36、压保护电器和限流电器高低压保护电器和限流电器阀型避雷器象一个阀门：对雷电流，阀门打开使其泄入阀型避雷器象一个阀门：对雷电流，阀门打开使其泄入大地；对工频续流，阀门关闭，迅速切断电路。大地；对工频续流，阀门关闭，迅速切断电路。 u阀型避雷器的型号阀型避雷器的型号4金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器（压敏避雷器）（压敏避雷器）它没有火花间隙，只有压敏电阻片（以氧化锌为主要材它没有火花间隙，只有压敏电阻片（以氧化锌为主要材料），具有良好的非线性特性料），具有良好的非线性特性 。 2021-10-1442优点：通断容量大、残压低、动作迅速、可靠性高、维护简单，优点：通断容量大、残压低、动作迅速、可靠性高

37、、维护简单，对大气过电压和雷电过电压都能起到很好的保护作用。对大气过电压和雷电过电压都能起到很好的保护作用。5.3 高低压保护电器和限流电器高低压保护电器和限流电器u金属氧化物避雷器的型号金属氧化物避雷器的型号2021-10-14435.3 高低压保护电器和限流电器高低压保护电器和限流电器四、限流电抗器四、限流电抗器u分类：空心式电抗器、铁心式电抗器和饱和电抗器。分类：空心式电抗器、铁心式电抗器和饱和电抗器。空心电抗器：串接于交流电力系统中，用于限制系统故障空心电抗器：串接于交流电力系统中，用于限制系统故障时的短路电流。时的短路电流。铁心电抗器：分为串联电抗器和并联电抗器，串联电抗器铁心电抗器

38、：分为串联电抗器和并联电抗器，串联电抗器用于抑制电容器组的高次谐波电压及限制电容器组的合闸用于抑制电容器组的高次谐波电压及限制电容器组的合闸电流；并联电抗器用于补偿输电线路的无功容量，维持输电流；并联电抗器用于补偿输电线路的无功容量，维持输电系统的电压稳定，降低系统的绝缘水平及操作过电压。电系统的电压稳定，降低系统的绝缘水平及操作过电压。饱和电抗器：并联于静止无功补偿装置中，用于调节系统饱和电抗器：并联于静止无功补偿装置中，用于调节系统的负荷电流和无功功率，调节或稳定系统的运行电压。的负荷电流和无功功率，调节或稳定系统的运行电压。2021-10-14445.3 高低压保护电器和限流电器高低压保

39、护电器和限流电器u电抗器的基本参数是额定电抗百分数，它等于在电抗器中电抗器的基本参数是额定电抗百分数，它等于在电抗器中流过额定电流时的感抗压降占其额定电压的百分数，即流过额定电流时的感抗压降占其额定电压的百分数，即 1003%NLLNLLUXIXu电抗器的布置方式：三相垂直电抗器的布置方式：三相垂直布置、品字型布置和三相水平布布置、品字型布置和三相水平布置，如图置，如图5-33所示。所示。c)b)a)图5-33电抗器的布置方式CBACABCBA注意：电抗器垂直布置时，注意：电抗器垂直布置时，B相应放在相应放在A、C相中间；品字型布置时，不应将相中间；品字型布置时，不应将A、C相重迭在一起。相重

40、迭在一起。 2021-10-14455.4 电力变压器电力变压器一、电力变压器的常用类型及联结组别一、电力变压器的常用类型及联结组别1电力变压器的常用类型电力变压器的常用类型按用途分：有升压和降压变压器；按用途分：有升压和降压变压器；按相数分：有单相和三相变压器；按相数分：有单相和三相变压器；按绕组材料分：有铜绕组和铝绕组变压器；按绕组材料分：有铜绕组和铝绕组变压器；按绕组型式分：有双绕组、三绕组和自耦变压器；按绕组型式分：有双绕组、三绕组和自耦变压器；按调压方式分：有无载调压和有载调压变压器；按调压方式分：有无载调压和有载调压变压器；按绕组绝缘和冷却方式分：有油浸式、干式（环氧树脂浇按绕组绝

41、缘和冷却方式分：有油浸式、干式（环氧树脂浇注绝缘）和充气式（注绝缘）和充气式（SF6气体）变压器气体）变压器;按容量系列分：有按容量系列分：有R8系列和系列和R10系列。系列。2021-10-14465.4 电力变压器电力变压器u电力变压器的型号电力变压器的型号2021-10-14475.4 电力变压器电力变压器 图图5-34和图和图5-35分别为三相油浸式电力变压器和三相干式变分别为三相油浸式电力变压器和三相干式变压器外形结构。压器外形结构。图图5-34 三相油浸式电力变压器三相油浸式电力变压器图图5-35 三相干式变压器三相干式变压器2021-10-14485.4 电力变压器电力变压器三、

42、变电所主变压器台数和容量的选择三、变电所主变压器台数和容量的选择1变压器台数的选择原则变压器台数的选择原则u总降压变电所主变压器台数的选择：总降压变电所主变压器台数的选择： 2为保证供电可靠性，一般应装两台主变压器为保证供电可靠性，一般应装两台主变压器;2若只有一条电源进线，或变电所可由低压侧电网取得备若只有一条电源进线，或变电所可由低压侧电网取得备用电源时，可装一台主变压器用电源时，可装一台主变压器;2若绝大部分负荷为三级负荷，其少量的二级负荷可由邻若绝大部分负荷为三级负荷，其少量的二级负荷可由邻近低压电力网取得备用电源时，可装一台主变压器。近低压电力网取得备用电源时，可装一台主变压器。二、

43、电力变压器的过负荷能力（自学）二、电力变压器的过负荷能力（自学）2021-10-14495.4 电力变压器电力变压器u车间变电所变压器台数的选择：车间变电所变压器台数的选择： 2对有大量一、二级负荷的变电所，应满足电力负荷对供对有大量一、二级负荷的变电所，应满足电力负荷对供电可靠性的要求，应采用两台变压器电可靠性的要求，应采用两台变压器；2对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，且能从邻近车对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，且能从邻近车间变电所取得低压备用电源时，可采用一台变压器；间变电所取得低压备用电源时，可采用一台变压器；2对季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，应使变压器在经对季节性负荷或昼夜负

44、荷变化较大时，应使变压器在经济状态下运行，可用两台变压器供电济状态下运行，可用两台变压器供电;2除上述情况外，车间变电所可采用一台变压器。除上述情况外，车间变电所可采用一台变压器。2021-10-14502变压器容量的选择原则变压器容量的选择原则u装有一台变压器的变电所：装有一台变压器的变电所： 主变压器的容量应满足全部用主变压器的容量应满足全部用电设备总计负荷的需要，即电设备总计负荷的需要，即 STS30 u装有两台变压器的变电所：每台变压器的容量应同时满足装有两台变压器的变电所：每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：以下两个条件： 2任一台变压器单独运行，应满足总计负荷任一台变压器单独运

45、行，应满足总计负荷S30大约大约70%的需的需要，即要，即 ST0.7 S302任一台变压器单独运行，应满足全部一、二级负荷任一台变压器单独运行，应满足全部一、二级负荷 的需要，即的需要，即 STII)I (30SII)I (30S2任一台变压器单独运行，应满足总计负荷任一台变压器单独运行，应满足总计负荷S30大约大约70%的需的需要，即要，即 ST0.7 S302任一台变压器单独运行，应满足全部一、二级负荷任一台变压器单独运行，应满足全部一、二级负荷 的需要，即的需要，即 STII)I (30Su车间变电所变压器容量的上限值：一般不宜大于车间变电所变压器容量的上限值：一般不宜大于1250kV

46、A。 例例5-1 （见教材第（见教材第140页）页）5.4 电力变压器电力变压器2021-10-14515.5 互感器互感器一、概述一、概述互感器在供配电系统中的作用是：互感器在供配电系统中的作用是：使测量仪表、继电器等二次设备与主电路隔离；使测量仪表、继电器等二次设备与主电路隔离；使测量仪表、继电器等标准化，有利于大批量生产；使测量仪表、继电器等标准化，有利于大批量生产；使测量仪表、继电器等二次设备的使用范围扩大。使测量仪表、继电器等二次设备的使用范围扩大。二、电流互感器二、电流互感器1电流互感器的工作原理电流互感器的工作原理2一次绕组：匝数很少，导线很粗，串联一次回路中；一次绕组：匝数很少

47、，导线很粗，串联一次回路中；2二次绕组：匝数很多，导线很细，与测量仪表、继电器二次绕组：匝数很多，导线很细，与测量仪表、继电器等的电流线圈串联。等的电流线圈串联。 2021-10-1452电流互感器原理接线图5-37图I2K2K1L2L1N2N1KAAI1图图5-37为电流互感器的原理接线图。为电流互感器的原理接线图。5.5 互感器互感器 电流互感器的一次电流电流互感器的一次电流I1与二次电流与二次电流I2之之间的关系为间的关系为22121IKINNIi式中，式中，Ki为电流互感器的变流比，为电流互感器的变流比， 。 21NNiIIK 2电流互感器的误差电流互感器的误差2021-10-1453

48、u电流误差电流误差 fi（又称比值差）（又称比值差） ：是二次电流乘以额定变流比：是二次电流乘以额定变流比Ki与一次电流数值差的百分数，即与一次电流数值差的百分数，即 5.5 互感器互感器%100112IIIKfiiu相位误差相位误差 （又称角差）（又称角差） ：是与的相角差，并规：是与的相角差，并规定若定若 超前于，为正值，反之为负值。超前于，为正值，反之为负值。 i2I1I2I1Iiu复合误差复合误差 ：在稳态情况下，电流互感器二次电流瞬时值乘：在稳态情况下，电流互感器二次电流瞬时值乘以额定变比后与一次电流瞬时值之差的有效值占一次电流有以额定变比后与一次电流瞬时值之差的有效值占一次电流有效

49、值的百分数，即效值的百分数，即TidtiiKTI0212111002021-10-14545.5 互感器互感器3电流互感器的类型和型号电流互感器的类型和型号按一次电压分：有高压和低压两大类；按一次电压分：有高压和低压两大类；按一次线圈匝数分：有单匝式和多匝式；按一次线圈匝数分：有单匝式和多匝式；按安装地点分：有户内式和户外式；按安装地点分：有户内式和户外式；按用途分：有测量用和保护用两大类；按用途分：有测量用和保护用两大类；按准确度等级分：有按准确度等级分：有0.2、0.5、1、3、5P、10P等级；等级；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树

50、脂浇注式）；按安装型式分：有穿墙式、母线式、套管式、支持式等。按安装型式分：有穿墙式、母线式、套管式、支持式等。2021-10-14555.5 互感器互感器u电流互感器的型号电流互感器的型号 2021-10-14565.5 互感器互感器 图图5-39 LQJ-10型电流互感器型电流互感器2LQJ-10型电流互感器：其外形结构如图型电流互感器：其外形结构如图5-39所示，有两个所示，有两个铁心和两个二次线圈，铁心和两个二次线圈，0.5级用于测量，级用于测量，3级用于继电保护。级用于继电保护。2021-10-14575.5 互感器互感器图图5-40 LMZJ1-0.5型型 电流互感器电流互感器2L

51、MZJ1-0.5型电流互感器：其外形结构如图型电流互感器：其外形结构如图5-40所示，属所示，属于单匝式电流互感器，互感器铁心为环形（于单匝式电流互感器，互感器铁心为环形（5800A）或）或矩形卷铁心（矩形卷铁心（10003000A）。）。 2021-10-14585.5 互感器互感器图图5-42 LCW1-35型型 电流互感器电流互感器2LAB1-35（原（原LCW1-35）型电流互感器：）型电流互感器：其外形结构如图其外形结构如图5-42所示。所示。图图5-41 LLB-110型型 SF6电流互感器电流互感器2LLB-110型电流互感器：其外形结构如型电流互感器：其外形结构如图图5-41所

52、示，为倒挂式结构，互感器的所示，为倒挂式结构，互感器的底座、瓷套与顶部躯壳内部充以底座、瓷套与顶部躯壳内部充以SF6气气体作为绝缘介质。体作为绝缘介质。2021-10-14594电流互感器的极性与接线方式电流互感器的极性与接线方式u电流互感器的极性电流互感器的极性：采用：采用“减极性减极性”原则。原则。 通常，一次绕组的出线端子标为通常，一次绕组的出线端子标为L1和和L2，二次绕组的，二次绕组的出线端子标为出线端子标为K1和和K2，其中，其中L1和和K1为同名端，为同名端，L2和和K2为同为同名端。如果名端。如果一次电流从极性端流入时一次电流从极性端流入时，则，则二次电流应从同极二次电流应从同

53、极性端流出性端流出。5.5 互感器互感器在一次绕组和二次绕组的同极性端（同名端）同时加入某一同在一次绕组和二次绕组的同极性端（同名端）同时加入某一同相位电流时，两个绕组产生的磁通在铁心中同方向。相位电流时，两个绕组产生的磁通在铁心中同方向。 2021-10-14605.5 互感器互感器u电流互感器的接线方式电流互感器的接线方式（见图（见图5-39）图5-39电流互感器的接线方式AAABCAd)ABCAc)AACABAb)a)ABAC2两相两继电器接线：两相两继电器接线： 用于用于中性点不接地的三相三线中性点不接地的三相三线制系统中。制系统中。2两相一继电器接线：用于两相一继电器接线：用于中性点

54、不接地的三相三线中性点不接地的三相三线制系统中。制系统中。2三相三继电器接线：用于三相三继电器接线：用于三相四线制或三相三线制三相四线制或三相三线制系统中。系统中。2一相式接线：用于负荷平衡的三相电路中。一相式接线：用于负荷平衡的三相电路中。两相不完全星形接两相不完全星形接线或两相线或两相V形接线形接线 两相电流两相电流差接线差接线三相完全三相完全星形接线星形接线 2021-10-14615.5 互感器互感器5电流互感器的使用注意事项电流互感器的使用注意事项电流互感器在工作时二次侧绝对不允许开路；电流互感器在工作时二次侧绝对不允许开路；电流互感器的二次侧必须有一端接地。电流互感器的二次侧必须有

55、一端接地。6电流互感器的电流互感器的10%误差曲线误差曲线10%图5-44电流互感器的 误差曲线Z2ni电流倍数负载阻抗543251.150.4030201510865 电流互感器的电流互感器的10%误差曲线，误差曲线，是指电流互感器的误差为是指电流互感器的误差为10%时，时，一次电流倍数一次电流倍数 与二次负与二次负荷阻抗最大允许值的关系曲线，如荷阻抗最大允许值的关系曲线，如图图5-44所示。所示。11/NiIIn 用于继电保护回路的电流互感用于继电保护回路的电流互感器，应按器，应按10%误差曲线进行校验。误差曲线进行校验。 2021-10-14625.5 互感器互感器三、电压互感器三、电压

56、互感器1电压互感器的工作原理电压互感器的工作原理2一次绕组：匝数很多，并联在供电系统的一次电路中；一次绕组：匝数很多，并联在供电系统的一次电路中；5-45图电压互感器原理接线图xa2U2N1NXAU1KVV图图5-45为电压互感器的原理接线图。为电压互感器的原理接线图。22211UKUNNUu 电压互感器的一次电压电压互感器的一次电压U1与二次电压与二次电压U2之之间的关系为间的关系为2二次绕组：匝数很少，与电压表、继电二次绕组：匝数很少，与电压表、继电器的电压线圈等并联。器的电压线圈等并联。 式中，式中，Ku为电压互感器的变压比，为电压互感器的变压比， 。 21NNuUUK 2021-10-

57、14635.5 互感器互感器u电压误差电压误差 fu（又称比值差）（又称比值差） ：是二次电压乘以额定变压比：是二次电压乘以额定变压比Ku与一次电压数值差的百分数，即与一次电压数值差的百分数，即 %100112UUUKfuuu相位误差相位误差 （又称角差）（又称角差） ：是与：是与 的相角差，并规的相角差，并规定若定若 超前于，为正值，反之为负值。超前于，为正值，反之为负值。 uu2U1U2U1U2电压互感器的误差电压互感器的误差2021-10-14645.5 互感器互感器3电压互感器的类型和型号电压互感器的类型和型号按相数分：有单相和三相两大类；按相数分：有单相和三相两大类；按用途分：有测量

58、用和保护用两大类；按用途分：有测量用和保护用两大类；按准确度等级分，有按准确度等级分，有0.2、0.5、1、3、3P、6P等级；等级；按安装地点分：有户内式和户外式；按安装地点分：有户内式和户外式；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）。按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）。u电压互感器的型号电压互感器的型号 2021-10-1465 图图5-47和图和图5-48分别为分别为JDJ-10和和JDJ2-35型电压互感型电压互感器的外形结构。器的外形结构。2JDJ型单相双绕组油浸式电压互感器：型单相双绕组油浸式电压互感器：图图5-47 JDJ-10型型 电压互感器电压互感器5

59、.5 互感器互感器图图5-48 JDJ2-35型型电压互感器电压互感器2021-10-14665.5 互感器互感器图图5-49 JDZJ-10型型 电压互感器电压互感器2JDZJ-10型单相三绕组环氧树脂浇注绝缘绝缘电压互感型单相三绕组环氧树脂浇注绝缘绝缘电压互感器：其外形结构如图器：其外形结构如图5-49所示。所示。2021-10-14675.5 互感器互感器图图5-50 JDC6-110型型 电压互感器电压互感器2JSJW型三相三线圈五芯柱油浸式电压互感器：用于小电型三相三线圈五芯柱油浸式电压互感器：用于小电流接地系统中的电压、电能测量和绝缘监视。流接地系统中的电压、电能测量和绝缘监视。2

60、JDC6-110（原（原JCC6-110）型单相三绕组串级式电压互感）型单相三绕组串级式电压互感器：其外形结构如图器：其外形结构如图5-50所示。所示。JSJW型型2021-10-14685.5 互感器互感器4电压互感器的极性与接线方式电压互感器的极性与接线方式u电电压压互感器的极性互感器的极性：采用：采用“减极性减极性”原则。原则。 单相电压互感器一次绕组的出线端子标为单相电压互感器一次绕组的出线端子标为A和和X，二次，二次绕组的出线端子标为绕组的出线端子标为a和和x，其中，其中A和和a为同名端，为同名端，X和和x为同为同名端。如果一次电压的方向由名端。如果一次电压的方向由A指向指向X，则二