第2章工厂供电系统的常用设备

1、第第2 2章章 工厂供电系统的常用设备工厂供电系统的常用设备 本章首先介绍工厂供电系统各种主要常用电器设备，如高压断路器，隔离开关，负荷开关，熔断器以及电流、电压互感器等。讲述其结构、作用、动作特点以及具体应用。最后讲述低压一次设备的结构和应用。第第2 2章章 工厂供电系统的常用设备工厂供电系统的常用设备2.1高压一次设备电气设备中的电弧问题及对触头的要求2.4低压一次设备2.2电压互感器和电流互感器2.32.1 电气设备中的电弧问题及对触头的要求2.1.1 电弧的产生 1、电弧：一种强烈的电游离现象，光亮很强，温度很高，可烧毁触头、延长断电时间等。（表面温度30004000度，弧心温度100

2、00度。） 2、电弧的产生与维持需经历以下四个过程 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。 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。 4）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子。 结论：碰撞游离产生电弧， 热游离维持电弧。 2.1.2 电弧的熄灭 1、电弧熄灭的条件：去游离率游离率 2、熄灭电弧的去游离方式 正负带电质点的“复合”，重新成为

3、中性质点 正负带电质点的“扩散”，使电弧区带电质点减少3、交流电弧的熄灭特点 交流电弧每一个周期要暂时熄灭两次，完善的灭弧装置熄灭交流电弧一般需要几个周期，真空断路器灭弧只要半个周期，同等条件下交流电弧比直流电弧容易熄灭。2.1.3 开关电器中常用的灭弧方法 速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法 、SF6灭弧法吹弧方式（1电弧，2触头） a)横吹 b)纵吹 电动力吹弧 磁力吹弧 1磁吹线圈，2灭弧触头，3电弧 铁磁吸弧 1电弧，2钢片 钢灭弧栅对电弧的作用 1钢栅片，2电弧，3触头 绝缘灭弧栅对电弧的作用 1绝缘栅片，2电弧，3触头 2.1

4、.4 对电气触头的基本要求 1、满足正常负荷的发热要求 2、具有足够的机械强度 3、具有足够的动稳定度和热稳定度 4、具有足够的断流能力2.2 高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：一次电路中所有的设备称一次设备。 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。(3)保护设备 其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压等的保护，例如熔断器和避雷器等。(4

5、)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。 （本节介绍一次电路中的高压熔断器、隔离开关、负荷开关、断路器及开关柜） 2.1.1 高压熔断器熔断器(fuse，文字符号为FU)：在电路电流超过规定值并经过一定时间后，使熔体熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器。熔断器的功能主要是对电路及设备进行短路保护，有的熔断器还具有过负荷保护的功能。 高压熔断器全型号的表示和含义如下： 1、RN

6、1和RN2型户内高压管式熔断器（限流式） RN1型：主要用于高压电路和设备的短路保护（额定电流可达100A）RN2型：高压电压互感器一次侧短路保护 （额定电流一般为0.5A） RN1、RN2型高压熔断器安装图 l瓷熔管，2金属管帽3弹性触座，4熔断指示器，5接线端子，6支柱瓷瓶，7底座 RN1、RN2型熔断器的熔管剖面示意图 1管帽，2瓷管，3工作熔体，4指示熔体，5锡球，6石英砂填料，7熔断指示器(虚线表示熔断指示器在熔体熔断时弹出) 2、RW4和RW10（F）型户外高压跌开式熔断器 既可作610KV线路和设备的短路保护，又可在一定条件下，用高压绝缘钩棒操作熔管的分合，起高压隔离开关的作用。

7、 RW410(G)型跌开式熔断器 1上接线端子，2上静触头，3上动触头，4管帽，5操作环，6熔管(内套纤维质消弧管)，7铜熔丝，8下动触头，9下静触头，10下接线端子，11绝缘瓷瓶，12固定安装板 3、熔断器技术参数 熔断器的技术参数熔断器的技术参数应区分为熔断器底座即熔断器的技术参数熔断器的技术参数和熔断体的技熔断体的技术参数术参数。原因是同一规格的熔断器底座可以装设不同规格的熔断体，相应的保护特性不同，所以两者不能混淆。 熔断器的技术参数：额定电压、额定电流、电流种类、额定频率和外壳防护等级等。 熔断体的技术参数：额定电压、额定电流、分断范围、使用类别、额定开断能力、电流种类和额定频率等。

8、 一种规格的熔断器底座可以装设几种规格的熔断体，但要求熔断体的额定电流不得大于熔断器的额定电流。2.2.2 高压断路器 高压断路器（QF）能通断负荷电流和短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。 SNl010型高压少油断路器 1铝帽，2上接线端子，3油标，4绝缘筒，5下接线端子，6基座，7主轴，8框架，9断路弹簧 SNl010型高压少油断路器一相油箱内部结构 1铝帽，2油气分离器，3上接线端子，4油标，5插座式静触头，6灭弧室，7动触头(导电杆)，8中间滚动触头，9下接线端子，10转轴，11拐臂，12基座，13下支柱瓷瓶，14上支柱瓷瓶，15断路弹簧，16绝缘筒，17逆止阀，18

9、绝缘油 SNIO10型断路器灭弧室工作示意图 1静弧触头，2吸弧铁片，3横吹灭弧沟，4纵吸油囊，5电弧，6动触头 真空断路器的真空灭弧室结构 1静触头，2动触头,3屏蔽罩，4波纹管，5与外壳封接的法兰盘，6金属波纹管，7玻壳 SF6断路器灭弧室结构示意图 1静触头,2绝缘喷嘴,3动触头,4气缸,5压气活塞(固定)，6电弧 4、高压断路器的基本技术参数额定电压、额定电流、额定开断电流、热稳定电流和热稳定电流额定电压、额定电流、额定开断电流、热稳定电流和热稳定电流的持续时间、动稳定电流、分闸时间2.2.3 高压隔离开关（QS） 隔离高压电源、保证设备和线路的安全检修。断开后有明显可见的断开间隙，没

10、有专门的灭弧装置，不允许带负荷操作，可以通断不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路，与高压断路器配合使用。户内用CS6（83页）型手动操作机构、户外多用绝缘钩棒手工操作。 GN810600型高压隔离开关 1上接线端子，2静触头，3闸刀，4绝缘套管，5下接线端子，6框架，7转轴，8拐臂，9升降瓷瓶，10支柱瓷瓶 2.2.4 高压负荷开关（QL） 具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能断开短路电流，与高压熔断器配合使用。 FN310RT型高压负荷开关 1主轴，2上绝缘子兼气缸，3连杆，4下绝缘子，5框架，6 RN1型高压熔断器，7下触座，8闸刀，9弧动触头，10绝

11、缘喷嘴(内有弧静触头)，11主静触头，12上触座，13断路弹簧，14绝缘拉杆，15热脱扣器GC口10(F)型高压开关柜1仪表屏，2手车室，3上触头(兼起隔离开关作用)， 4下触头(兼起隔离开关作用) ，5断路器手车2.2.5 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）功能(五防)：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GG1A(F)07S型高压开关柜(断路器柜) 1母线，2母线侧隔离开关，3少油断路器(QF)，4电流互感器(TA)，5线路侧隔离开关(QS)，6电缆头， 7下

12、检修门，8端子箱门，9操作板，10断路器的手动操动机构，11隔离开关的操动机构手柄，12仪表继电器屏，13上检修门，14、15观察窗口2.3.6 自动线路分段器和重合器1、自动线路分段器 通常是与具有开断和重合短路电流功能的上级开关设备配合使用，起线路隔离、分段的作用。尤其适用于线路长、分支多的架空配电线路。类型 ： 分段器分单相、三相两种，额定电压为1240.5kV。 按灭弧介质或绝缘介质分，有油、真空、六氟化硫和空气四种。 按控制方式，有液压式、电子式两类。 按识别故障原理分，有“过流脉冲记数型”和“电压时间（Ut）型”两类。 按动作原理分，有跌落式、重合式和组合式等。功能 ：1）自动监测

13、线路的工作状态。自行判断线路是否发生短路故障。 2）记数功能。 3）记忆和复位功能。 分段器主要用于1240.5kV架空配电线路，在农村配电网中得到普遍应用，在一些供电可靠性要求较低的城市配电线路也有采用。2自动重合器 是一种自身具有控制及保护功能的高压开关设备。 它是由柱上断路器及相应的控制、保护元件等构成。 自动重合器可装在电杆上、构架上或地面基础上。最适宜于装在负荷沿线分布的10-35kV架空配电线路的较长干线或较大分支上，起分段保护和隔离作用。借助于重合器的作用，当线路发生瞬时性故障时，可不影响用户用电，发生永久性故障时，可限制停电范围。也可装在变电所内，作为10-35kV出线的主保护

14、开关设备，无须附加继电保护屏和操作电源。自动重合器通常配有接地故障保护和遥控、遥测附件，有助于提高配电网运行的自动化水平。自动重合器分单相、三相两种，一般采用三相重合器。额定电压为1240.5kV，额定短路开断电流一般为6.312.5kA，最大为20kA。功能：重合器除具有断路器的控制和保护功能外，还具有以下特殊功能。1）自动监测线路工作状态。一旦电流达到或超过预定值（即最小起动电流值），重合器的控制器起动，重合器按设定程序进行分闸和重合闸。2）自动判断故障性质。对于瞬时性故障，重合闸成功后就保持合闸状态；对于永久性故障，将闭锁在分闸状态。3）自动记忆、消除记忆和复位功能。4）双时反时限时间电

15、流特性。故障电流越大，重合器的分闸时间则越短。而且，在执行操作顺序的过程中能自动地依靠设定程序由按快速动作曲线分闸转换到按设定的时延曲线分闸。便于与分段器、熔断器等其它保护设备配合。5）操作顺序可在安装现场设定变更。6）控制电源，操作电源直接取自被控制和保护的高压线路。7）可实现有线、无线、载波和光纤等远距遥控和通信。2.6.7 高压一次设备的选择 电气设备名称 电压 kV 电流 A 断流能力 kA或MVA短路电流校验 动稳定度 热稳定度高压熔断器高压隔离开关高压负荷开关高压断路器电流互感器电压互感器高压电容器 母 线 电 缆 支柱绝缘子套管绝缘子选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的

16、额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开断电流(或功率)应不小于它可能开断的最大电流(或功率)按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流和短路发热假想时间校验注：表中表示必须校验，表示不要校验。2.3 低压一次设备 1000V（或1200V）及以下的电气设备，本节介绍常用的低压熔断器、低压开关和配电屏。 2.3.1 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） RZ1型低压自复式熔断器RMl0型低压熔断器 a)熔管b)熔片 1铜管帽，2管夹，3纤维熔管，4刀形触头(触刀

17、)，5变截面锌熔片 RT0型低压熔断器 a)熔体b)熔管C)熔断器d)绝缘操作手柄 1栅状铜熔体，2刀形触头(触刀)，3瓷熔管，4熔断指示器，5盖板，6弹性触座，7瓷质底座，8接线端子，9扣眼，10绝缘拉手手柄 RZ1型低压自复式熔断器 1接线端子，2云母玻璃，3氧化铍瓷管，4不锈钢外壳，5钠熔体，6氩气，7接线端子2.3.2 低压刀开关和负荷开关 低压刀开关 低压刀断开关 低压负荷开关2.3.3 低压断路器分塑料外壳式、万能式等很多种类。低压断路器的原理结构和接线图 1主触头，2跳钩，3锁扣，4分励脱扣器，5失压脱扣器，6、7脱扣按钮，8加热电阻丝，9热脱扣器，10过流脱扣器2.3.4 低压

18、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，有PGL、GGL、GGD等型号。 2.3.5 低压一次设备的选择 电气设备名称 电压 V 电流 A 断流能力 kA短路电流校验 动稳定度 热稳定度低压熔断器低压刀开关低压负荷开关低压断路器注：表中表示必须校验， 表示一般可不校验，表示不要校验。2.4 电流互感器和电压互感器电压互感器TV 电流互感器TA功能：使仪表、继电器、二次设备与主电路绝缘，扩大仪表、继电器等二 次设备的应用范围。2.4.1 电压互感器 1、基本原理和特点 一次绕组导线很细，匝数很多，二次绕组匝数少导线粗。电压互感器 1铁心,2一次绕组,3二次绕组、电压互感器的使用注意事项 工作时二次侧不得短路， 二次侧有端必须接地， 互感器在连接时注意其端子的极性。、电压互感器的常用接线方式 单相电压互感器、V/V型、三相五柱式等电压互感器的接线方案 a)一个单相电压互感器 b)两个单相电压互感器接成V/V形c)三个单相电压互感器接成YoYo形d)三个单相三绕组或一个三相五芯柱三绕组电压互感器接成YoYo(开口三角)形 2.4.2 电流互感器 1、基本原理和特点一次