工厂变配电全部教案

1、工厂变配电、电力系统的概述一、教学目的：1) 、使学生了解变配电系统的有关知识，变配电系统中各个环节的作用。2) 、工厂变配电在供电系统中所处的位置和作用。3) 、用户负荷的分类4) 、了解电网电压等级及电气设备的额定值得知识。5) 、了解电力系统中性点的运行方式6) 、工厂供电的有关知识二、教学重点：1) 、对供电系统的认识及各个部分的作用。2) 、电压等级的分类和设备额定值得概念。3) 、电力系统中性点的运行方式三、教学内容(一) 、电力系统及其组成电能不能存贮，产、供、用是同时进行，这就需要将发电、变电、输电、用电各个环节组成一个发、供、用的整体。为了提高供电的可靠性，实际中将各个单独的

2、发电厂并联起来运行。电力系统的定义是：由不同类型的发电机、升降压变电所、输配电线路、配电装置及电能用户组成的对电能进行不间断生产、传输、分配和使用的联合系统。组成：发电厂、变、配电所机用户、电力网、发电厂：是电力网的中心环节，它将不同形式的能源转换为电能，根据转换能量的性质来分，有水力电厂，火力电厂、核电厂、风力电厂等。按电厂能量大小来分， 有 区域性电厂( 大容量电厂)、 地方性电厂(中小型电厂)、 自备电厂 (多数为火力电厂)。变电所：是接受电能和分配电能并改变电压的枢纽，是发电厂到用户之间的重要环节。组成： 电力变压器、室内外配电装置、继电保护、自动装置及监视系统。一般将从 110kv

3、以上的网络受电把电压降到35-110kv 的环节叫一次变电。供电范围大，是系统与发电厂联系的枢纽。从一次网络受电将电压将为6-10kv叫二次变电。供电范围小。电力网：是连接发电厂和用户的中间环节，是传送和分配电能的装置。按功能分为输电网和配电网。由 35kv 及以上的输电线路和与其相连接的变电所组成的部分叫输电网，其作用是把电能输送到各个地区或大型企业用户。由10kv 及以下的配电线路和配电变压器组成的部分叫配电网，其作用是将电能送到各类用户。电力系统与单独电厂比较有以下优点：1) 、提高运行的可靠性2) 、利用各地区各类负荷的特点进行调配3) 、减少备用机组的总容量4) 、发挥各类电厂的特点

4、，充分利用电源。5) 、供电质量提高，减少电压频率的波动。、用户负荷的分类：分三类第一类：中断供电造成人身伤亡、设备损坏、生产秩序不能长期恢复或城市生活发生混乱，造成重大政治影响的场合及单位。必须有两个以上的独立电源供电。第二类：中断供电造成产量严重下降，产生次品等。用两个电源供电。第三类：一般不重要的负荷，如：学校、居民区、小市镇的公共用电。(三) 、电力网的电压等级及电气设备的额定值1 ) 、电压等级见书上P4 页表1 1设备的额定值：额定电压是设备正常工作时具有最好技术经济指标的电压值。一般发电机额定电压比电网电压高5%。升压变压器与发电机相连，额定电压与发电机相同，降压变压器处于线路末

5、端，一次额定电压与电网电压相同，二次额定电压高于线路额定电压的10%。二、 电力系统中性点的运行方式电力系统中性点：指三相系统作星性连接的发电机或变压器的中性点。它的运行方式有三种：中性点不接地系统中性点经消弧线圈接地系统中性点直接接地系统、中性点不接地系统( 10KV 系统用的较多) 见书上的图P5 页图1-3不接地系统中当有一相完全接地时，会出现以下情况1) 、中性点对地电压变为相电压2) 、完好相对地电压变为先电压3) 、故障相对地点压变为零4) 、接地电流是正常时一相对地电容电流的三倍由于出现一相接地时，电网线电压的大小和相位差维持不变，所以接在电网上的用电设备不受影响，可以继续工作，

6、但不允许长期工作，规程规定，为了避免非故障相因对地电压升高而引起绝缘薄弱环节损坏造成相间短路的情况发生，以及零序电流引起的过载，中性点不接地系统中单相接地时允许继续运行两小时。接地电流形成的电弧有两种情况1) 、稳定性的电弧： 可能烧坏设备或造成相间短路2) 、周期性或重燃间歇性的电弧：会使电网的电容、电感形成震荡，产生2. 5-3 倍的相电压峰值过电压。为此，不接地系统中接地电流有如下规定，1) 、 对于发电机和高压电动机接地电流大于5 安时不能继续运行。要装设跳闸继电保护。2) 、对于20KV 以上的电网接地电流不能大于10A。3) 、对于3 10KV 电网，接地电流不能大于30 A。、中

7、性点经消弧线圈接地(3560KV 系统中)为了消除3560KV 系统中接地电流经常超过允许值的情况，使接地电流减小，创造故障点自行灭弧的条件。采用中性点经消弧线圈接地的方式。见图 P7 页图1-5正常运行：中性点对地电压为零，消弧线圈上流过的是电容电流，当一相接地时：中性点对地电压变为负U C, 加在消弧线圈上，产生一个感性电流，通过接地点的电流有感性电流，也有容性电流，这两个电流互差180 度，互相补偿。根据消弧线圈的电感电流对接地电容电流的补偿程度，分为全补偿：补偿电流等于电容电流。有可能引起电网的谐振过电压。欠补偿：补偿电流小于电容电流。在改变运行方式时出现IL=IC情况而发生谐振过补偿

8、：补偿电流大于电容电流。实际中采用此方法（三）、中性点直接接地系统：（380V/220V系统中运行的方法）电路见P8页图16当发生一相接地时，形成单相短路，造成熔断器、开关断开，切除故障。此系统有以下优点：1）、单相接地其它相对地电压不升高2）、在不接地系统中发生单相接地，对人的危害大于接地系统3）、安全条件要求较高的场合，一般采用不接地系统。三、工厂供电的有关知识（一）、工厂变、配电所的作用和分类工厂变电所的作用：接受电能，变换电压，分配电能。配电所的作用：接受电能，分配电能。工厂变电所的分类：是降压变电所：分总降压变电所和车间变电所大型企业设总降压变电所， 一般大多设两台变压器，35KV以

9、上的一般放在室外,小型企业只设车间变电所，车间变电所又分为独立变电所，附设变电所，车间内变电所，地下或梁架上的变电所，户外变电所。（详细看书上P9页）。（二）、工厂供电的电压等级电压等级的确定主要决定于用电容量的大小和输电距离的远近。具体见书上P10页表1 2（三）、负荷曲线及有关数据负荷曲线：就是将用电负荷随时间的变化情况会制成的曲线。分全厂的、某一用电设备组的、有功的、无功的。可以绘制成年、月、日或工作班。常见的负荷曲线有：日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线。负荷率：规定的时间内（年、月、日） ，平均负荷与最大负荷的比值负荷率反映了电气设备的利用程度 。年最大负荷利用小时：假定连续以最大负

10、荷向用电设备供电，与一年内实际供应的电能相等时所需要的小时数。年最大负荷利用小时数反映了负荷曲线的平稳程度，标志着负荷的利用情况，对于导线的选用有一定意义。第二章：工厂供电系统及电力线路、教学目的：1、熟悉工厂供电系统的组成及各部分的作用，2、熟悉工厂供电线路的分类及其应用的场合。3、熟悉各类供电线路的敷设方法，供电导线的选用。4、熟悉供电线路的维护、保养。、教学重点：1、工厂供电线路的分类及敷设方法。2、导线的选用及运行线路的维护。、教学内容:第一节：厂区内供电线路的方式一、供电线路的分类：按电压等级分：高压线路(1KV 及以上的线路)，低压线路。按供电方式分：单侧供电线路、双侧供电线路、环

11、形供电线路。按线路结构分：架空线路、电缆线路、户内配电线路。二、高压线路的接线方式：有放射式、树干式、环形放射式：敷设容易、维护方便、易于继电保护的整定。供电可靠性不高，一般适用三级负荷。P12 页树干式：减少有色金属消耗量和变配电所的馈出线路，投资费用低，但供电所位置恰当，供电可靠性差。一般用于三级负荷。P13 页环形： 是树干式的另一种形式，供电线路通过联络线构成环形，提高供电可靠性。缺点是停电操作复杂。三、低压线路的接线方式：有放射式、树干式、混合式各种方式的优缺点见P15 页第二节：电力线路的结构与敷设电力线路是工厂供电系统的重要组成部分，但负着输送和分配电能的任务，按结构分有架空线路

12、、电缆线路。一、架空线路的结构与敷设：架空线路主要由杆塔、绝缘子、线路金具、导线等。有的架空线上面装有防雷线。1) 、架空线路的导线：要求具有良好的导电性能、机械强度、耐腐蚀性能。材料一般有：铜、铝、钢。2) 、架空线路的杆塔、横担、拉线：P18 页中3)、架空线路的绝缘子合金具：P18页中4) 、架空线路的敷设：1、敷设路径的选择：P18 页下2、 导线在杆上的排列：三相四线一般都是水平排列，零线架设在靠近电杆的位置。三相三线用三角形排列，也可水平排列，多回路导线同杆架设时，可三角、水平同时排列。电压不同的线路架设时，电压高的架在上面。3、电杆的挡距和线间距：查手册。4、架空线路安全距离：导

13、线对地、对建筑物等查手册。二、电缆线路的结构与敷设：1 ) 、电力电缆结构：主要由缆芯(导体)、绝缘层和保护层组成。按绝缘材料不同可分为油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电缆、橡胶绝缘电缆。各电缆的具体结构见书上P20 页。2 ) 、电力电缆的敷设：工厂常用的敷设方法有直接埋地、电缆沟敷设、沿墙敷设。很少采用隧道和排管敷设。直埋地敷设：深度0.7 米，距建筑物基础大于0.6米，沟底垫砂子、细土。电缆沟敷设：书上21 下沿墙敷设：书上 22 中第三节：导线截面的选择选择导线截面，必须满足在通过正常最大负荷电流时，产生的温度不超过正常运行时的允许温度，其电压损耗不超过正常运行时允许的电压损耗，同时还要考虑最

14、经济的电流密度， 使运行中电能损耗和有色金属损耗最经济合理，架空线路还应保证足够的机械强度。有以下方法：、按发热条件选导线和电缆截面：书上 23 页中、按机械强度校验导线截面：满足P24 页表2 1 即可。高压线路多用钢心铝绞线，最小截面不应小于50mm2、按经济电流密度选导线：(一般适用于高压线路)经济电流密度是年运行费用最低时对应的电流密度。书上 26 页表2-2 列出了常用的电流密度，选择时参考例题2-3 一起看一下、按允许电压损失选导线和电缆截面：一般是按电压损失选择导线，按发热条件和机械强度进行校验。1 、电压损失的计算记住书上P28 页公式2 15、和2 16参看书上2-4 例题2

15、、线路各段截面相等时导线和电缆截面的选用;主要是看公式217 及例题 2-53、按有色金属选导线省略第四节：电力线路运行维护和防止故障措施一、架空线路维护1) 、巡视检查周期一般每月一次，如遇雷雨、大风，临时增加巡视次数2) 、巡视检查项目P31 页 18 项二、电缆线路维护P32 页 15 项三、架空线路故障及防止P32 页 13 项第三章：电力变压器一、教学目的：1、 了解电力变压器的构成及各部分的作用，2、 了解电力变压器的原理3、 理解电力变压器的组别意义以及组别的画法。4、 变压器油的作用二、教学重点：1、 、 变压器的构成及各部分的作用。2、 变压器组别的画法3、 变压器铭牌参数的

16、意义三、教学内容：第一节：变压器的结构原理一、变压器的分类;按相数分：单相和三相。按绕组的数目分：双绕组、三绕组、多绕组、自耦变压器按冷却方式分：空气自冷、油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷按调压方式分：有载调压、无载调压电力系统中应用最广泛的是油浸双绕组变压器二、变压器构成：1）、铁芯：是变压器的磁路部分。用 0.35-0.5mm厚的两面绝缘的高导磁硅钢片叠成。2）、绕组：是变压器的电路部分，由绝缘的圆形或矩形线圈组成。3）、油箱及附件：油箱上有油枕，有绝缘套管及分接头等三、变压器的工作原理，等值电路和向量图1）、工作原理：（空载运行）单相变压器的空载运行示意图见书上P26页图3-15从图知：空载

17、时原边电流10、原绕组压降I0?门等各量之间关系如下 E1Io I 0?N1 me E2 L1*JXl I 0i 10 r i 空载运行时，原、付绕组的电势方程为空载时的二次电压等于二次感应电势变压比为：空载时各向量之间的关系如右图：空载向量图2）、单向变压器的负载运行变压器二次接上负载时， 原来空载时的磁势平衡被打破， 二次绕组中的电流产生磁通， 对 原来主磁通是一个抵消的作用， 为了维持总的励磁磁通不变， 一次电流必然要增加， 补偿二 次电流的影响，最后达到新的磁势平衡。其方程式为两边除以N1得所以，原变电流负载时由两部分构成，一是励磁分量，产生主磁通；二是用以抵消负绕组磁势对主磁通的影响

18、。 正是这种关系，使得付绕组中电流的变化会引起原绕组中电流 的相应变化，从而实现能量的传递。负载运行时原、副变的电流、磁势、磁通、电势、或电压降的相互关系如下：Ii .riIl Il.Nl > LiEli j| 1.X1r E1 力E2I2 -» I2. N2 » L2 * E-2 A jl 1.X1I（付绕组I* I2J2三、单相变压器的等值电路和向量图：1）、等值电路P42 页图 3-9 。2）、负载时变压器的向量图是 P43 页图 3-11 四、三相变压器磁路及其连接组别 1）、三相变压器磁路书上44页图3-13列出了三个单相变压器组合成一台三相变压器磁路示意图

19、。所以现在的三相变压器都采用图3-13 （C）的形式。2）、三相变压器组别：根据三相变压器原、副边绕组的连接方法以及对应的相位关系，三相变压器可以 连接成不同的组别，用 A、B、C表示原边的头，X、Y、Z表示原边的尾，用小写字目a、b、c表示付边的头，有小写的x、v、z表示付边的尾。我国常用的组别方法有Y / Y0、Y / A、Y0 / A ,斜线前表示原边绕组接法，斜线后表示付边绕组接法。Y0表示有中线引出的星形接法。一般用时钟法表示原、付绕组之间的相位关系，以高压线电势向量作为时钟的长针，并始终指向钟面的12,低压线电势作为短针，它指向钟面的点数就是变压器的连接组别号。如Y/ A -11就

20、是付边向量指向钟面的113）、变压器组别的判别：见书上P45-46 页4）、三相变压器绕组的连接方式和磁路系统对电势波形的影响由于磁路饱和，磁化曲线为非线性，磁通和励磁电流不能都同时为正弦波，当磁通为正弦波时，励磁电流为尖顶波（含三磁谐波），绕组接为星形，三磁谐波无法通过，励磁电流为正弦波，产生的主磁通为非正弦的平顶波，在付边产生的相电势也为尖顶的非正弦波，有可能击穿绕组的绝缘。另外，在三相芯式变压器中，三磁谐波磁通因相位相同无法通过铁芯，只能借油、油箱壁、铁轲构成回路，增加涡流损耗，引起发热。所以，大容量高电压的变压器一般不宜采用Y/Y接法，特别是三相变压器不能采用。主要是克服三磁谐波的影响

21、。三相变压器原付边中有一侧应为A接法。五、变压器的铭牌及额定参数：有额定容量、额定电压、额定电流、额定频率、额定温升、型号1）、额定容量：（S）指变压器铭牌所规定的额定条件下二次输出的能力。计算公式如下：单相；三相：我国生产变压器的容量系列有10、 20、 30、 40、 50、 63、 80、 100、 125、 160、 200、 250、 315、 400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、等，基本上是 1.26 倍。2）、额定电压（v）指规定的加到一次绕组的电压：二次额定电压是指二次空载时的电压。3）、额定电流（I）一、二次额定电流是指从相应绕组的额定电压

22、和额定容量计算出来的电流。4）、额定频率（f）我国是50HZ。5）、额定温升变压器绕组或上层油面的温度与周围环境温度之差。一般上层油温不超过85度。6）、空载电流变压器二次开路一次加额定电压流过绕组的电流。并以它对额定电流的百。分数表示7）、空载损耗（A P0）一次加额定电压二次开路时的损耗。8）、短路损耗（APd）变压器一二次绕组通过额定电流时在绕组的电阻上消耗的功率。9）短路电压（Ud%） 将二次短路，一次电压慢慢升高， 至二次短路电流等于额定电流时的电压，以一次额定电压的百分数表示表示式为：10）、型号；分两部分，前面一部分是拼音字母，后面一部分是容量和电压等级。例如：SZ7-800/1

23、0 表示容量800KVA, 一次电压10KV二三相有载变压器11) 、变压器油对其性能有以下要求：具体见书上P49 页。第二节：变压器的运行和故障分析1、 变压器的允许运行方式：见书上 P50 页允许电压;不超过相应分接头电压的5%，可以带额定负荷运行。允许温升：上层油温不超过85 度允许过负荷能力：室外不得超过30%，室内不得超过20%。事故过负荷能力; 参见书上52 页表3 22、 、变压器的并联运行：并联运行的条件;1) 、变压器的接线组别相同。2) 、变压器的变比相同(允许有±0.5%的误差)3) 、变压器的短路电压(百分阻抗)相等，允许有±10%的误差。4) 、变

24、压器的容量比一般不超过3 比 1 。四、变压器的经济运;变压器运行时出现的损耗有两种：变压器的不变损耗 铁耗(空载损耗)变压器的可变损耗 铜耗(短路损耗)，与电流的平方成正比。当铁耗等于铜耗时变压器效率最高。五、变压器运行中的维护和检查见书上 P55 页。六、变压器异常运行和常见故障分析见书上 P56 页。第三节：变压器的检修与试验一、变压器的大修见书上 P58 页1) 、大修周期投入运行5 年，大修一次，间隔不超过10 年2) 、大修项目外壳及油、芯子、分接头切换装置、套管3) 、大修的要求书上P59 页共8 点4) 、大修准备：书上P58 页二、变压器的小修1) 、周期：一年一次2)、项目

25、；见书上P59页共10点四、变压器试验共10个项目，见书上 P60页。第四章：工厂变配电及其一次系统一、教学目的：1、 熟悉工厂变配电所得电气主接线图，知道其接线形式。2、 掌握工厂计算负荷确定的方法，3、 认识高、低压成套设备，熟悉它的选用原则。4、 对工厂整个一次系统有一个全面的了解。二、教学重点：1 、 一次主接线图的认识和它的接线形式。2 、 计算负荷的确定方法以及有关设备的选用原则三、教学内容：第一接：工厂变电所的电气主接线;1) 、什么是电气接线图：按照国家标准规定的图形符号和文字符号表示电气装置中各元件相互连接的一种工程图。2) 、电气接线图的分类：两类一次接线图：表示生产、输送

26、、分配和使用电能的电气设备连接顺序的接线图。与之相连的电气设备是一次设备。如：发电机、变压器、断路器、隔离开关等。二次接线图：表示测量、控制、监视、和保护一次设备安全运行的电气设备之间连接的接线图，与其相连的设备叫二次设备，如：仪表、继电器等。3) 、对电气主接线的基本要求：书上 P62 页中，共5 点。一般主接线图中一条线代表三相。三、常用电气主接线的形式;1) 、无母线的线路- 变压器组和桥形接线；2) 、母线制的单母线；3) 、分段单母线4) 、双母线和分段双母线(供电可靠性高)一、 总降压变电所的主接线：工厂35 110kv/ 6 10kv 总变电所的特点是：进线一般为1-2 个回路，

27、变压器台数一般不超过两个，高压侧多采用无母线的线路-变压器组接线或桥形接线，低压侧采用单母线或单母线分段制。1) 、一回进线一台变压器的单母线不分段接线见书上P63 页图4-12) 、两回进线和两台变压器的单母线分段接线见图P63 页 4-2。内桥：两路进线断路器的内侧接一联络桥，联络桥通常处于断开状态。特点：当一条进线发生故障或检修时，两台变压器均能正常工作。适用于故障机会较多的长供电线路。外侨： 两条进线断路器的外侧装一联络桥，联络桥通常处于断开状态。适用于进线线路较短，不易发生故障，且负荷变化较大，需要经常切、投变压器的情况。二、车间变电所的主接线;一般比较简单，常见的是高压侧无母线的主

28、接线。它结构简单、经济，运行维护方便，电气设备少，但供电可靠性低，只能供三极负荷。供电线路图见 P65页图4-3第二接：工厂计算负荷的确定一、计算负荷的概念：通过负荷的统计计算求出来的、用来按发热条件选择供电系统中个元件的负荷称为计算负荷。计算负荷的求出考虑几个系数，需要系数 Kx :变配电所供出的实际需要负荷与设备总容量的比值，总是小于设备的总 容量，与设备的台数、工作性质、设备效率等有关。一般查表得出。P293页附表12同时系数Ky：有功功率的同时系数。指各个设备(或设备组)同时工作的系数。一般由经验得出。Kw :无功功率的同时系数。负荷系数Kf :电气设备的实际负荷与设备容量之比。由经验

29、给出。计算负荷确定的意义；影响工厂供电设计的质量，过高，增加设备容量，造成浪费。过 低，电气设备老化，增大损耗，影响正常供电。计算负荷公式：Pjs Kx?Ps二、确定计算负荷的方法：1)、需要系数法适用与设备台数多、单台设备容量相差不大的情况书上附表12列出了各设备组的需要系数，计算时查。公式：有功功率的计算：Pjs Kx?Ps无功功率的计算：Qjs Pjs?tg视在功率的计算：Sjs - Pjs2 Qjs2 Pjs/cos负荷电流的计算：Ijs %?Ue?cos %?UePs -设备总容量总容量计算Pjs Kty Kx?PsQjs Ktw Pjs ?tgSjs .( Pjs)2 ( Qjs)

30、2求设备组容量时注意以下几点 ；1、对于一般长期和短时工作白设备组的设备容量Ps就是铭牌容量。2、对于反复短时工作制的设备组（如吊车、行车、电梯等）必须换算为£=25%时的容量。即Ps 21? Pe（书上 P67 页式 4-9）3、对于电焊机、点焊机组，换算为e=100%时的功率。计算公式为：Ps ，7?Se?C0S（书上P67页式48）看书上例题：41、42、43 o2）、二项系数法：适应于设备台数少，单台容量差别大的情况方法：将设备组分成两组来看：一组是总容量部分；将所有设备容量加起来乘一个系数b;另一组是几台大容量设备；将n台大容量设备的容量加起来单独乘一个系数c;b、c的值附

31、表12可查出。Pjs bPs cPnPs-用电设备的总容量Pnn台大容量设备总容量b和c项系数看书上P69页例题4-4二项系数法计算出来往往偏大，需要系数法计算出来往往偏小，具体采用哪一种方法，视情况定。三、工厂总负荷的确定：步骤：1、将设备按不同性质分成几组，首先求出单台设备分之线上的负荷；2、各分支线的负荷相加乘以同时系数即为用电设备组的容量；3、不同特点的设备组乘以相应的需要系数，求出设备组的负荷，4、将各设备组负荷相加乘以同时系数即为车间变电所低压母线的负荷；5、这一负荷加上变压器损耗和线路损耗即为车间变电所高压侧负荷；（6-10kv母线）6、将各车间变电所高压侧负荷相加乘以同时系数即

32、为总降压变电所6-10kv母线上的负荷。附表13查出7、这一负荷加上变压器损耗和线路负荷即为总降压变电所进线负荷。（即企业进线负荷）看书上P70页例题45第三节：总降压变电所变压器容量和台数的选择一、变压器台数的确定：考虑以下几点：书上P72页中。二、变压器容量的选择：书上P72页中第四节：总降压变电所与高压成套配电装置、总降压变电所:书上P73页第一、二、段。二、高压成套配电装置：成套配电装置：就是将一条主电路的设备、保护装置、测量仪表、和操作设备等安装在 一个金属制造的框架内的总称。1、特点：共三点。书上 P73页中。2、分类：书上P73页下。共三点。3、固定式开关柜：以KGN-10为例书

33、上P75页下P78页KGN-10开关柜的接线举例，表 4-2看以下。5、手车式高压开关柜：以GFC3和GFC10为例。书上 P80页， 接线举例 P81页 表4 3。第五节：车间变电所和低压配电屏一、车间变电所；作用；将总降压变电所送来的 10KV电能降低为380V / 220V供给车间内的用电设备。车间内装一台或多台，每台容量一般不超过1000KW。变压器可设在室外或室内。具体看书上P83页。1、 PGL固定式低压交流配电屏：P85页2、 GHL固定式低压交流配电屏P85页3、 BFC-20抽屉式开关柜P85-87页第五章；高、低压电器设备一、教学目的；（一）、掌握高压断路器、高压隔离开关、

34、互感器等电器设备的结构，作用及使用时注意 事项。（二）、了解电弧的形成、灭弧的原理。（三）、了解常用高、低压设备的额定参数，基本的动作原理。二、教学重点：（一）、高压断路器、高压隔离开关、互感器的结构和作用。（二）、做三种电气设备的额定参数。三、教学内容：第一节：高压断路器高压断路器有名交高压开关或油开关。具有很强的灭弧能力。作用：1、正常供电时，带负载接通或切断高压电路。2、在故障情况下，在继电保护装置的配合下可靠切断短路电流。-、电弧的产生与熄灭：1、开关断开时电弧的产生：触头逐渐分开一电阻逐渐变大一引起触头发热一出现热电子发射f触头间的强电场作用下产生强电场发射 发生碰槿游离 持续发展气

35、隙间大量自由电子和正离子 失去绝缘性形成持续的电子流（电弧） 。电弧形成后，维持电弧主要靠热游离， 产生电弧的强弱与电路的电压有关，与切断电流的大小有关。电弧两端的电压叫电弧电压，沿电弧的分布是阴极区较高，阳极区的 电压较低，中间弧柱的电压基本均匀分布。2、电弧的熄灭：熄灭电弧的条件是：电弧的去游离作用大于游离作用。要是电弧迅速熄灭，必须人为创造去游离条件。一般有复合和扩散两种方法。3、熄灭电弧的措施：1、加快触头的分离速度，拉长电弧。2、将长电弧分成短电弧。3、利用气体纵向或横向吹弧。4、使电弧在周围介质中移动。5、利用狭缝或狭沟灭弧。二、高压断路器的性能参数；1、额定电压：指正常工作时允许

36、施加的电压值。2、最高工作电压：220kv以下的设备为额定值的 1 15倍；330KV以上的为额定值的1.1倍。3、额定电流：长期工作流过的最大电流。4、额定断路电流：在额定电压下，能可靠切断的最大电流。Idie5、额定断流容量：以额定断路电流为基础在额定电压下的断流容量SdieSdie3?5?展6、动稳定电流：断路器在冲击短路电流下承受电动力的能力。一般以额定电流幅值的倍数表示。7、热稳定电流：断路器在冲击短路电流下承受热效应的能力。8、合闸时间：从线圈加电到触点接通。9、分闸时间：从线圈加电到触头断开电弧完全熄灭时止。一般断路器0.06-0.12 S,快速断路器小于0.06S。三、户内少油

37、断路器绝缘油只作触点间的绝缘和灭弧介质，导电部分和对地绝缘利用空气或固体介质。用的最多的是：SN10-10型，结构、灭弧原理看书上P93-94页。四、六氟化流断路器（SF6）主要是六氟化硫具有分子直径很大、游离碰撞困难、并具有负电性、能在电弧间隙中吸附自由电子，电离后有较强的自还原能力。见书上 P95页。 五、真空断路器；它是以气体分子很少，不易游离且绝缘强度很高的真空空间作为灭弧介质。见书上：P97页。第二节：隔离开关、隔离开关的作用：1、隔离电源2、改变运行方式，进行倒闸操作，3、接通切断小电流电路：（ 1 ） 、投入或切断电压互感器和避雷器（2）、切、投10KV、长5km以内或35KV、

38、10km以内空载输电线（ 3） 、切、投10KV、 3150kw 及以下和35KV 、 1000kw 的空载变压器。（ 4） 、切断无恢复电压的环流。二、户内式隔离开关：大部分是GN系列的，见书上 P102页三、户外式隔离开关：大部分是GW 系列的，见书上P103 页四、低压开关设备：见书上 P104 页第四节：熔 断 器熔断器的额定电流与熔体的额定电流是不一样的，熔断器的额定电流指熔断器的载流部分和接触部分所允许通过的最大电流。每一个熔断器都可以配不大于自身额定电流的各种熔体。目前，高压熔断器户内主要有RN 系列。 P113 页。低压熔断器有以下系列：RM 系列、RT 系列、RL 系列 RC

39、 系列NT 系列个系列的适用范围、性能书上 P115页。第五节：电流互感器一、 作用、 ； 将一次大电流变为二次小电流。我国规定互感器的二次电流为5 安。P116117 页二、互感器误差及准确度等级 P117页1 、 误差： 主要是指电流误差和角误差2、准确度：见书上P118页表5-1三、接线：有三种1、一只电流互感器一只电流表的接线。适用于三相对称电路。P120页图539a2、星形接线。测量三相负荷，监视各相不对称情况。P120页图5-39b3、 不完全星形接线。（两相式接线）。 P120 页图5 39 c接线注意极性四、类型、结构见书上p120 页电流互感器二次不能开路，二次不能接保险，磁

40、路正常工作相当于短路状态。二次一定要接地。第六节：电压互感器将一次电路的高电压降为低电压为100 伏的线电压，供测量仪表和继电保护用。一、工作原理略二、误差及等级：主要是角误差和电压误差。等级见p122 页表5 2三、接线：四种：1、一个单相电压互感器的接线，用于对称三相电路。P123图5 43a2、两个单相互感器的V / V 接线。只能测量线电压，不能测量相电压，用于3-10KV 不接地系统。 。P123 图 543b3、三个单相互感器的 Y0/Y0接线。P123图543c4、一台三相五芯柱电压互感器接成Y 0/ Yo /A （开口三角形）。P123 图 5 43d电压互感器原、副边均要接保

41、险，二次不能短路，正常工作磁路相当于开路状态。二次一定要接地。第六章：短路电流计算和电器设备的选择一、教学目的：1、 、 掌握短路电流的计算方法。2、 了解短路的原因、后果及形成，3、 掌握灭弧的原理。4、了解短路过程中各量的变化情况。5、掌握短路回路阻抗的计算方法6、掌握高低压设备的选择方法二、教学重点：1 、 短路回路阻抗的计算方法2 、 短路电流的计算方法3、高、低压设备的选择方法三、教学内容第一节：短路的原因、后果及形成一、短路的原因、后果:短路就是指相与相或中性点接地系统中相与地或低压三相四线系统中相线与中性线之间形成通路。1 、 短路原因主要是设备带电部分绝缘损坏或误操作。绝缘损坏

42、可能是过电压、雷击、 机械损伤、绝缘老化等。2、短路后果：可能使绝缘损坏起火燃烧， 受很大的电动力作用而发生变形，很高的温度可能使设备爆炸，引起电网电压下降。二、短路形成：短路有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。由于后果上三相短路最严重，我们只研究三相短路。三、短路电流的变化过程及有关物理量：1、 无穷大容量系统的概念：工厂变配电系统发生短路时，系统母线上的电压变化不大，计算短路电流时可以认为系统电压维持不变。此中短路回路所接的电源便认为是无穷大容量系统。2、无穷大容量供电系统三相短路电流的变化过程：参看书上P127 页图6-3 曲线短路后分两个分量（ 1 ） 、短路电流周期分量i

43、zI Z,因为无穷大容量系统母线电压认为不变，所以整个短路过程中幅值维持不变，最大值有效值均不变。2） 、短路电流非周期分量iFz IFz整个短路过程中幅值按指数规律衰减。这是由于电路中具有电感，短路时因为电 流突变而产生瞬间感应电势，形成一个补偿电流突变的感应电流分量，以维持短路前电流的瞬时值，这个电流瞬时值在短路后0.01秒与周期分量瞬时值相加形成最大的短路冲击电流，由于非周期分量无能量供给，随时间按指数规律下降。总的短路电流为idiz ifz曲线见图p127页6-3（3）、短路稳态电流：有效值 匹I（3）8=iZ 即：稳态短路电流有效值等于短路电流周期分量的有效值短路回路的冲击电流（无穷

44、大系统）i ch 2.55I z（4）、次咱态短路电流无穷大容量系统中I" = I 。0=1 Z3、发电机供电系统三相短路时短路电流的变化过程与无穷大容量相比，这个系统容量有限，短路时母线电压发生变化，因此，短路过程 中，短路电流的周期分量的幅值有效值是一个变量，而非周期分量的变化没有变，短路电流的周期分量其幅值由短路瞬间逐渐减少到稳定值。变化波形见P129页图6-5在此系统中I半I（3）rKIz计算复杂，不予介绍这部分内容了解一下。第二节：短路回路阻抗的计算计算方法有欧姆法（有名单位制法）、标幺制法（相对单位制法）、单位容量法（MVA 法）。一般来说，高压回路电压等级较多，多采用标

45、幺制法（相对单位制法）；低压回路电压等级少，多采用欧姆法（有名单位制法）。下面就分别介绍这两种方法。一、相对单位制：选定基准容量和基准电压，取其实际值与基准值的比值。基准容量 Sj=100MVA基准电压取元件所在处的短路计算电压Uj=Up （元件所在处的平均额定）确定了基准容量和基准电压，Ij基准电流按下式计算?Uj基准电抗按下式计算Xj?ljU下面是供电系统各主要元件的阻抗的计算（1、发电机；X 叼=X .Sj/Se2、电力变压器X 尔 e=Ud% / 100Sj=100MVA、 Uj=Up )X d = X.j .Ue2/SeX)k j= x H<eSj/SeTZT=Ud%/100

46、UeT2/S eT X 产 X尔 e Ut2/ S eT3、架空线路和电缆线；架空线路：6-220KV X0=0.4 / km电缆线路：3-35kv X0=0.08 / km标幺基准值；Xl*=L Xo Sj / Uj24、电抗器:Xl= XlU?ILe各电压等级的平均额定电压Up见书上P134页表61短路回路总阻抗等于各个部分阻抗之和例： 书上P135页例题6-1。同学们一起看。第三节：三相短路电流的计算上面介绍了短路阻抗的计算方法，下面进一步介绍短路电流的计算方法，计算短路阻抗目的就是要计算短路电流，从而进一步选用电气设备。、相对单位制（标幺值）计算短路电流:（无穷大容量系统）因为：所以:

47、I *”=Uj=UpI*" =I oo* =I z* =U*/XU*=Uj / UpI oo*" = I Z* =1 / X E*w*有名值为:Sj.3?UP冲击电流ich=2.55 I母线残余电压标幺值U？X*有效值U=U?U= U*?UP短路容量；S"（3）*例；计算上例6 1所示电路中 d2、d3两点短路的短路电流。因为上例已计算出d3占3八、Xs *=3.61d2占2八、Xs *=0.71所以：d3点I*"=Ioo*"=Iz*=1/ Xw*= 1 / 3.61=0.277KA有名值：Sjoo*3?UP= 0.277X 100/1.732

48、X6=2.67KAd2占八、I*"=oo* =I Z* = 1/ X1/0.71=1.41KA有名值：ooz = '? SjX *3?UP=1.41 X 100/1.732 X 115=0.708KA冲击电流;d3占.八、ich=2.55 I =2.55 X2.67=6.81KA冲击电流;d2占.八、ich=2.55 I =2.55 X 0.708=1.81KA书上P139页例6 3 ,同学们看一下二、发电机供电系统的短路电流计算三、低压系统有名值短路电流计算：各量的计算公式：1、变压器绕组的电阻（略）rT=APrUe2/SeP146 页 Pt变压器短路损耗变压器阻抗Zt=U

49、%/100 U.T2/S Et变压器电抗XtZ2r2；2、闸刀及自动开关触头的接触电阻见P146页表62。3、自动开关过流线圈的阻抗：见 P146页表63。4、多匝电流互感器一次绕组阻抗页表645、长度在1 01 5米以上的母线、电缆的电阻和感抗，查附表1 4 (书后) 6、低压配电系统总阻抗计算；串联电路：rw=2r, xw=2x并联电路：略7、三相阻抗相等的低压配电系统短路电流的周期分量计算I zUp 一I Z一三相短路电流周期分量.3(r 2 X 2)8、只有一相或两相接互感器时，校验其动稳定性时，短路电流周期分量按下式计算I (3)U pZ (2r/hi)2 (2X Xhi)2M Xh

50、i分别是互感器一次绕组的电阻与电抗。参看书上P147页例65题第四节；短路电流的效应及限制、短路电流的动力效应：IchWichm或ich V2?Kd ?Iece、短路电流的热效应It2?t=I？tjxtjx -一般低速短路器取 0.2秒；高速断路器取0.1秒11 、t 查手册对于母线：Szx= I t£x/C 见书上P152页四、限制短路电流的方法；P152页1、 变压器分列运行2、 线路分开运行3、 装设电抗器第六节：电气设备的选择、选择电气设备的条件1、 按正常条件选1) ) 、电压：电气设备的最大允许电压大于或等于实际工作电压。2) 、电流：电气设备的额定电流大于或等于通过的实

51、际最大工作电流。3) 、工作环境：屋内式或屋外式。型号符合实际工作条件。2、短流条件下进行校验：1) 、短路计算点的确定：必须使流经所选电气设备的电流为最大，书上6-26 图中D1 点应使QS7 断开，D2 点应使QS7 处于闭合，D3 点应使QF5 处于闭合2) 、开关设备选用：电压大于额定电压。电流不小于长期通过的最大负荷电流。"动稳定电流不小于最大三相短路冲击电流。ich=2.55 , I允许的发热量不小于三相短路在短路时间的发热量。I t2?t=I R2?tjx三相短路的暂态短路电流，应小于断路器的允许断路电流。三相短路的暂态短路容量，应小于断路器的允许断路容量。3) 、互感

52、器的选用：1 、电压大于额定电压。2、电流不小于长期通过的最大负荷电流。3、热稳定校验It2?t=J2?tjx4、二次导线的选用R=Ljs / yS< Rx-RwS= Ljs/y(Rx-Rw)y电导系数Ljs 导线的计算长度计算过程请看P156例6-6高电实操题的计算如下：题目见试题书上 )、变压器工作电流的计算：计算公式：Ile=rSl2e=S-.3?U1.3?U2一次侧电流：Iie=yS= 7500 =123 7 (A),3?Ui 3 35二次电流：I2e= -S= /500=412 (A)3?U2.3 10 5二)、Di、 D2、D3点短路电流的计算：1、短路电流的计算步骤：(1)、计算短路电流的总阻抗(标么值)一般无穷大容量供电系统中，基准容量取Sj=100MW ,基准电压取元件所在电压等级的平均额定电压，即：Uj=Up,下面是各电压等级的平均额定电压值：电网额定电压Ue (KV)33022015411060351063平均额定 电压 Up (KV)345230162115633710 56