供配电一次系统483

第4章供配配电一次系系统供配电工工程山东农业大大学电气工工程系第4章工工厂厂变配电所所及其一次次系统4.1工厂变配电电所的任务务、类型及及所址4.2电气设备中中的电弧问问题及对触触头的要求求4.3高压一次设设备及其选选择4.4低压一次设设备及其选选择4.5电力变压器器及其选择择4.6互感器及其其选择4.7避雷器4.8成套配电装装置4.9工厂变配电电所的主接接线图2供配电系统统是电力系系统的重要要组成部分分，也是变变配电所设设计的第一一环节。本本章重点介介绍了供配配电系统的的电压选择择、变电所所位置的确确定、变配配电所的一一次设备及及主接线图图以及变电电所的布置置和结构。。本章是本本课程的重重点，也是是从事供电电设计与运运行必备的的基础知识识。34.1供配配电电电电压压的的选选择择一、、供供电电电电压压确确定定供电电电电压压是是指指供供配配电电系系统统从从电电力力系系统统所所取取得得的的电电源源电电压压。。究究竟竟采采用用哪哪一一级级供供电电电电压压，，主主要要取取决决于于以以下下三三个个方方面面因因素素。。（1）电电力力部部门门所所能能提提供供的的电电源源电电压压。。如某某一一中中小小型型企企业业，，可可采采用用10kV供电电电电压压，，但但附附近近只只有有35kV电源源线线路路，，而而要要取取得得远远处处10kV供电电电电压压，，投投资资较较大大时时，，则则只只有有采采用用35kV供电电电电压压。。（2）企企业业负负荷荷大大小小及及距距离离电电源源线线路路远远近近。。4每一一级级供供电电电电压压都都有有其其合合理理的的供供电电容容量量和和供供电电距距离离（（见见表表4-1），，当当负负荷荷较较大大时时，，相相应应的的供供电电距距离离就就会会减减小小，，如如果果企企业业距距离离供供电电电电源源较较远远时时，，为为了了减减少少能能量量损损耗耗，，可可采采用用较较高高的的供供电电电电压压。。表4-1各级级电电压压电电力力线线路路合合理理的的输输送送功功率率和和输输送送距距离离5（3）企企业业大大型型设设备备的的额额定定电电压压决决定定了了企企业业的的供供电电电电压压。。例如如，，某某些些制制药药厂厂或或化化工工厂厂的的大大型型设设备备，，其其额额定定电电压压为为6kV，则必必须须采采用用6kV电源源电电压压供供电电。。当当然然也也可可采采用用35kV或10kV电源进线，再再降成6kV厂内配电电压压供电。在选择供电电电压时，必须须进行技术经经济比较，才才能确定应该该采用的供电电电压，而这这一工作通常常由有关设计计部门去做。。我国目前所用用的企业供电电电压为35～110kV、10kV、6kV。一般来讲，大大中型企业常常采用35～110kV作供电电压，，中小型企业业常采用10kV、6kV作供电电压，，其中，采用用10kV供电电压是最最为常见的。。6二、配电电压1.高压配电电压压厂内高压配电电电压通常采采用10kV或6kV,一般情况下,采用10kV作厂内高压配配电电压。对对于有6kV设备的企业，，如化工、制制药厂等，若若6kV设备容量较大大时，采用6kV厂内高压配电电电压；若6kV设备容量较小小时，高压配配电电压采用用10kV。6kV设备采用10/6kV变压器供电。。如果厂区环境境条件允许也也可采用35kV作为高压配电电电压深入负负荷中心的直直配方式,将35kV直接降为380V供电。考虑到到企业以后的的扩建，这种种高压线深入入负荷中心的的供电方式，，只要从供电电线路上引向向新负荷点，，建立新变电电站就可以了了。72.低压配电电压压我国规定低压压配电电压等等级为380V/220V，但在石油、化化工及矿山（（井）场所可可以采用660V的配电电压。。主要考虑在这这些场合变电电所不能设在在负荷中心，，距离负荷中中心较远返回目录84.1变配电所的配配置一、变配电所所的任务二、变配电所所的类型变电所担负从从电网接受电电能、变换电电压、分配电电能的任务。。配电所担负负从电网接受受电能、分配配电能的任务务。变配电所所是供配电系系统的重要组组成部分。变电所：受电电、变电、配配电配电所：受电电、配电变电所按其在在供配电系统统中的地位和和作用分为总总降压变电所所、独立变电电所、车间变变电所、杆上上变电所、建建筑物及高层层建筑物变电电所等。91.总降压变电所所一般来讲，企企业规模不太太大，车间或或生产厂房布布局比较集中中，应尽量设设一个总降压压变电所，这这样既节省投投资，又便于于运行维护。。用户是否要设设置总降压变变电所，是由由地区供电电电源的电压等等级和企业负负荷大小及分分布情况而定定。对大中型企业业，由于负荷荷较大，往往往采用35KV（或以上）电源源进线，一般般降压至10kV或6kV，再向各车间变变电所和高压压用电设备配配电，这种降降压变电所称称为总降压变变电所。102.车间变电所车间变电所主主要有以下两两种类型的变变电所。（1）车间附设变变电所附设变电所是是利用车间的的一面或两面面墙壁，而其其变压器室的的大门朝外开开，如图4-1所示。车间附附设变电所又又分内附式（（图4-1中1）和外附式（（图4-1中2）。内附式变电所所要占用一定定的车间面积积，但其在车车间内部，故故对车间外观观没有影响。。外附式变电电所在车间的的外部，不占占用车间面积积，便于车间间设备的布置置,而且安全性也也比内附设变变电所要高一一些。11变压器室位于于车间内的单单独房间内（（如图4-1中3），虽然这种种车间内变电电所占用了车车间内的面积积，但它处于于负荷的中心心，因而可以以减少线路上上的电能损耗耗和有色金属属消耗量。由由于设在车间间内其安全性性要差一些，，故适用于负负荷较大的多多跨厂房内，，在大型冶金金企业中比较较多见。（2）车间内变电电所123.独立变电所图4-2独立变电所与与车间位置关关系独立变电所为为独立建筑，，是指整个变变电所设在与与车间或建筑筑物有一定距距离的单独区区域内，通常常是户内式变变电所，向周周围几个车间间或建筑物供供电，或向全全厂（或小区区〕供电,如图4-2所示。设置独立变电电所主要是因因为相邻几个个车间负荷大大，将变电所所建到某一车车间不适宜；；或由于车间间环境的限制制，如制药车车间、化工车车间之间由于于管道较多或或有腐蚀性气气体、易燃易易爆气体等环环境限制，必必须建立独立立变电所；或或中小型企业业负荷不太大大，建立一个个全厂独立变变电所，向全全厂各车间供供电。适用于用电负负荷比较分散散，或有防火火、防爆、防防尘和安全管管理方面要求求的场所。。13变电器安装在在室外电杆上上，适用于315KVA及以下变压器器，常用于居居民区、用电电负荷小的用用电单位。5、成套变电站成套变电站是是由电气制造造厂家按一定定接线方案成成套制造，现现场装配的变变电所。由高高压开关设备备、电力变压压器和低压开开关设备三部部分组合在一一起而构成的的配电装置。。成套变电站是是组合式变电电站、箱式变变电站和可移移动式变电站站的统称。4.杆上变电所14杆上变电所15箱式变电站16这是民用建筑筑中经常采用用的变电所形形式，变压器器一律采用干干式变压器，，高压开关一一般采用真空空断路器，也也可采用六氟氟化硫断路器器，但通风条条件要好，从从防火安全角角度考虑，一一般不采用少少油断路器。。5.楼内变电所高层建筑内，，根据规模变变电所位置可可设在：地下室或中间间层地下室和高层层地下室、中间间层和高层17原纽约的世贸贸中心共110层，建筑面积积840000平米,变压器总容量量132000kVA,配置在第7、41、75、108层。日本新宿中心心大厦共60层，变压器配配置在地下4层和地面40层。840000m2132000kVA18原纽约曼哈顿顿世贸大楼19202122232425它的高度仅次次于马来西亚亚吉隆坡的双双塔大厦和美美国芝加哥的的西尔斯大厦厦，是目前国国内第一、世世界第三高楼楼。美国SOM设计事事务所所主设设计。。金茂大大厦高高达420.5米，主主楼88层、裙裙房6层、地地下室室3层，占占地面面积为为2.4万平方方米，，总建建筑面面积为为29万平方方米。供电:35kV进线,2*10MVA+2*12MVA共计4台主变变(35/6.3kV).13台配电电变压压器(6*2500+7*1500kVA).自备柴柴油发发电机机--3台*1600kW垂直运运输电电梯:61部.自动扶扶梯18套,总装机机容量量2840kW上海金金茂大大厦26272829301．变电电所位位置选选择的的原则则变电所所的位位置选选择原原则：：①应尽可可能接接近负负荷中中心，，以降降低配配电系系统的的电能能损耗耗、电电压损损耗和和有色色金属属消耗耗量；；②考虑电电源的的进线线方向向，偏向电源侧侧；③进出出线方方便；；④不应防防碍企企业的的发展展，要要考虑虑扩建建的可可能性性；⑤设备运运输方方便；；⑥尽量避避开有有腐蚀蚀性气气体和和污秽秽地段段，如如无法法避免免，应应位于于污源源的上上风侧侧；⑦变电所所屋外外配电电装置置与其其他建建筑物物、构构筑物物之间间的防防火间间距符符合规规定；；⑧变电所所建筑筑物、、变压压器及及屋外外配电电装置置与附附近的的冷却却塔或或喷水水池之之间距距离符符合规规定。。三、变变配电电所所所址的的选择择变电所所的位位置选选择应应根据据选择择原则则经技技术、、经济济比较较后确确定。。31不宜设设在多多尘或或有腐腐蚀性性气体体的场场所。。不应设设在厕厕所、、浴室室附近近及地地势低低洼和和可能能积水水的场场所。。不应设设在有有爆炸炸和火火灾危危险环环境的的正上上方或或正下下方。。高层建建筑地地下室室等变变电所所宜选选择通通风散散热好好的场场所，，并近近电气气竖井井及负负荷中中心。。不应设设在有有剧烈烈振动动的场场所32负荷中中心可可以用用负荷荷指示示图或或负荷荷矩的的计算算法近近似确确定（1）负荷荷指示示图负荷指指示图图是将将电力力负荷荷按一一定比比例用用负荷荷圆的的形式式标示示在企企业或或车间间的平平面图图上。。各车车间的的负荷荷圆的的圆心心位于于车间间的负负荷““重心心”（（负荷荷中心心）。。在负负荷均均匀分分布的的车间间，负负荷中中心就就是车车间的的中心心，在在负荷荷分布布不均均匀的的车间间内，，负荷荷中心心应偏偏向负负荷集集中的的一侧侧。2．负荷荷中心心确定定负荷圆的半径r，由车间的计算负荷得式中K为负荷荷圆的的比例例（kW/mm2）。33图4-3某企业业负荷荷指示示图。。由负负荷指指示图图结合合变电电所所所址选选择的的其他他条件件，最最后择择其最最佳方方案，，确定定变配配电所所的位位置。。图4-3企业负负荷指指示图图34（2）负荷荷功率率矩法法确定定负荷荷中心心总负荷荷设有负负荷P1、P2、P3，分布如如图4-4所示。。它们们在任任选的的直角角坐标标系中中的坐坐标分分别为为P1（x1，y1）、P2（x2，y2）、P3（x3，y3）。现假设设总负负荷的负荷荷中心心位于于坐标标P（x，y）处。35需要指指出由由于负负荷中中心原原则并并不是是确定定变电电所位位置的的惟一一因素素，且且负荷荷中心心也是是会随随机变变动的的，大大多数数工厂厂变电电所的的位置置都是是靠近近负荷荷中心心偏向向电源源侧。。负荷中中心的的坐标标为：：返回目目录364.2电弧弧本节教教学学要要求求掌握电电弧的的形成成及熄熄灭条条件熟悉悉电电弧弧形形成成的的物物理理过过程程、、特特性性掌握握直直流流电电弧弧及及交交流流电电弧弧的的特特性性及及熄熄灭灭条条件件掌握握开开关关电电器器常常用用的的熄熄弧弧方方法法了解解电电气气触触头头的的类类型型、、工工作作条条件件掌握握接接触触电电阻阻的的形形成成、、发发展展、、后后果果及及降降低低措措施施。。37在大大气气中中开开断断电电路路时时，，如如果果电电源源电电压压超超过过20V，被开开断断的的电电流流超超过过80～100mA，在开开关关触触头头间间通通常常会会产产生生一一团团温温度度极极高高、、发发出出强强光光和和能能够够导导电电的的近近似似圆圆柱柱形形的的气气体体———这就就是是电电弧弧。。一、、概概述述电弧弧———为一一种种气气体体游游离离放放电电现现象象现象象：：开开关关电电器器开开断断电电路路时时，，触触关关间间产产生生的的耀耀眼眼的的白白光光。。4.2电弧弧1.什么么是是电电弧弧38延长长了了电电路路的的开开断断时时间间。。电弧弧高高温温烧烧损开关关的的触触头头。。电弧弧的的主主要要危危害害：：电弧弧的的产产生生，，一一方方面面使使电电路路仍仍旧旧保保持持导导通通状状态态，，延延迟迟了了电电路路的的开开断断；；另另一一方方面面，，温度度高高达达10000℃，将烧烧损损开开关关的的触触头头，，并并可可能能造成成短短路路及及破坏坏开开关关电电器器的的绝绝缘缘，，在在最最严严重重的的情情况况下下，，甚甚至至可可能能引引起起开开关关电电气气的的爆爆炸炸和和火火灾灾。。因因此此，，在在开开关关电电器器中中要要采采取取措措施施使使电电弧弧不不产产生生，，或或者者产产生生后后使使电电弧弧存存在在的的时时间间尽尽量量缩缩短短，，以以减减轻轻其其危危害害的的程程度度。。392、特特征征：：①电电弧弧的的能能量量集集中中，，温温度度极极高高，，亮亮度度很很强强例：：10kV断路路器器断断开开20kA的电电流流，，电电弧弧功功率率达达到到1万kW以上上②电电弧弧由由阴阴级级区区，，阳阳极极区区和和弧弧柱柱区区组组成成。。弧柱柱处处温温度度最最高高，，可可达达6000～7000℃到1万度度以以上上,在弧弧柱柱周周围围温温度度较较低低，，亮亮度度明明显显减减弱弱的的部部分分叫叫弧弧焰焰，，电电流流几几乎乎都都从从弧弧柱柱内内部部流流过过。。40③电电弧弧的的气气体体放放电电是是自自持持放放电电，，维维持持电电弧弧燃燃烧烧的的电电压压很很低低。。在在大大气气中中，，1cm长的直流流电弧的的弧柱电电压仅15～30v，在变压压器油中中1cm长的直流流电弧的的弧柱电电压仅100～220v。④电弧是是一束游游离的气气体，质质量极轻轻，极易易变形。。电弧在气气体或液液体的流流动作用用下或电电动力作作用下，，能迅速速移动、、伸长或或弯曲。。41电弧原理理二、电弧弧的形成成触头间电电弧燃烧烧的区域域称为弧隙。弧隙中中带电质质点不断断增多的的游离过过程可以以由各种种不同途途径发生生：（1）热电子子发射；；（2）强电场场发射；；（3）碰撞游游离；（（4）热游离离。当切断路路瞬间，，动静触触头间出出现弧光光放电，，是由由于其间间的介质质迅速游游离，存存在着一一定浓度度的带电电质点，，即带正正电荷的的离子和和带负电电荷的电电子。产生电弧弧的根本本原因：：触头本本身及其其周围的的介质含含有大量量可被游游离的电电子。42气体、等等离子体体、金属属的状态态简图431.热电子发发射在弧光放放电过程程中，电电极表面面少数点点上有局局部较集集中的电电流，同同时因开开关触头头分离后后，触头头间接触触压力及及接触面面积逐渐渐减小，，接触电电阻也随随之增加加，会使使电极表表面有相相应高温温，从而而造成其其中的电电子获得得很大的的动能后后逸出到到周围空空间。这这种现象象称为热热电子发发射，其其强弱程程度与阴阴极的材材料及表表面温度度有关，，是气体体介质中中带电质质点产生生的主要要原因之之一。电弧原理理442.强电场发发射在断路器器触头分分开的最最初瞬间间，触头头电极的的表面受受到外加加电压所所形成的的强电场场的作用用，金属属电极表表面的电电子就会会在电场场力的作作用下被被拉出，，即发生生了所谓谓强电场场发射。。金属表表面发射射电子的的数量决决定于极极间电场场强度的的高低。。当电场场强度超超过107V/cm时，即使使金属表表面温度度不高，，其电子子发射量量也会显显著增加加。电弧原理理45电弧原理理3.碰撞游离离当有一定定强动能能的电子子撞击到到某种气气体的中中性质点点时，可可使其间间电子被被释放出出来，游游离成正正离子和和新的自自由电子子。被撞撞击的电电子和原原来的电电子又会会在电场场作用下下向阳极极作加速速运动，，获得足足够动能能后，又又将撞击击其它中中性质点点，产生生更多的的自由电电子和正正离子，，使带电电质点浓浓度迅速速增加。。这一游游离过程程即称为为碰撞游游离。46电场游离离（碰撞撞游离））示意图图47电弧原理理4.热游离在高温下下，气体体分子和和原子热热运动加加快，它它们互相相碰撞，，在温度度足够高高时会撞撞击产生生离子和和自由电电子，这这种现象象称为热热游离。48电弧原理理三、电弧弧间隙的的去游离离在电弧放放电发生生后，介介质中同同时存在在着游离离与去游游离这样样二个相相反过程程。去游游离对应应的是弧弧隙中带带电粒子子（正离离子或自自由电子子）减少少的过程程，它进进行的方方式主要要有两种种：复合扩散直接复合合间接复合合（主要形式式）高浓度→→低浓度度A++e→AA+e→→A-A-+A+→2A49电弧原理理再结合是是指带异异性电荷荷的质点点相互接接触，交交换多余余电荷而而形成中中性质点点的现象象，又称称复合。。1．复合50电弧原理理电弧中扩扩散主要要原因：：（1）弧燃区区域与周周围介质质中带电电质点浓浓度不同同；（2）两区域域中温度度的不同同而引起起。弧柱中带带电质点点不断扩扩散到介介质中，，并在介介质中发发生再结结合，使使得弧燃燃区域中中导电质质点数目目减少，，发生去去游离。。扩散的速速率决定定于电弧弧表面上上带电质质点数目目，故与与电弧直直径成反反比。2.扩散带电质点点从弧燃燃区域逃逃逸至周周围介质质中去称称作扩散散。51电弧原理理四、电弧弧的熄灭灭电弧中存存在的游游离与去去游离这这二个性性质相反反过程的的强弱对对比就决决定了电电弧最终终发展趋趋势，即即当游离离强于去去游离时时，电弧弧就会发发生并燃燃烧激烈烈；若去去游离与与游离过过程达到到平衡，，电弧就就会稳定定燃烧；；而在去去游离占占有优势势时，电电弧的燃燃烧即将将减弱并并最终熄熄灭><=越燃越旺旺稳定燃烧烧最终熄灭灭52影响游离离和去游游离的因因素E↓→→运动速度度↓→复复合↑→Q↓→热游离↓↓①电弧温温度：温度↓→速度↓→复合加强→Q↓热游离↓→Q↓使温度降降低的方方法有：：吹弧、、拉长电电弧、或或与冷却却介质表表面接触触。②电场强强度：方法：提提高触头头分离速速度、拉拉长电弧弧、多断断口。53④介质特特性：包包括气体体的介电电强度、、导热系系数、电电负性⑤电极材料料：铜、银银、铜钨、、银钨合金金具有熔点高高、导热能能力强、热热容量大的的特点，可可减少热电电子发射和和弧柱中的的金属蒸气气。③气体介质质的压力：：F↓→自由行程缩缩短→离子子浓度↑→→复合↑真空数目少少→碰撞游游离↓→扩扩散↑在电弧产生生后只要抓抓住有利时时机，采取取合理措施施去减弱热热游离而加加强去游离离，就将加加速促成电电弧熄灭。。54（一）特性性：五、直流电弧的的特性及熄熄灭1、静态伏安安特性曲线线为发弧电压压、即产生生电弧的最最小电压值值55=阴极区电压+弧柱区电压+阳极区电压2、电弧电压分分布图：56U=阴极区电压压U阴极区+弧柱区UH+阳极区U阳极区U阴极区大小与in无关，在空空气中U=8~11VU阳极区<U阴极区、且随in增大而减小小甚至为零零UH与in呈线性关系系短弧：几个个mm长、主要由由U阴极区+U阳极区组成,UH近似于零长弧：几个个cm~几个m长，主要由由UH组成57近阴极效应应（短弧原原理）将长弧沿垂垂直方向切切割成多段段电弧串联联，每一段段即构成一一个短弧，，获得一个个阴极区压压降。如果加在触触头间的电电压小于各各段短弧的的阴极电压压之和，则则电弧就不不能维持而而熄灭。58（二）直流流电弧的工工作点直流电弧的的熄灭条件件59六、交交流电弧弧的特性及及熄灭Uh——马鞍形状。。A>BA——燃弧电压B——熄弧电压（一）特性性1、动态状安安特性曲线线：电弧弧电压和电电流随时间间不断变化化，每一周周期，电流流过零2次电弧在自然然过零时将将自动熄灭灭，但下半半周期随着着电压的升升高，电弧弧会重燃。。若电流过零零时，电弧弧不再重燃燃，电弧就就此熄灭。。2、热惯性：：电弧温度度的变化滞滞后于电流流的变化61（二）交流流电弧的熄熄灭1、弧隙介质质电强度的的恢复过程程Uj——弧隙介质能能够承受而而不致使弧弧隙去穿的的最小电压压过程：电流流过零前，，θ℃很高，Rn很小，弧隙隙为良导电电通道；电电流过零前前后，θ℃↓，Rn↑具有一定抗抗电强度电流过零后后，Uj恢复不是从从零开始,而是有一个个起始电压压。这种现现象称为交交流电路的的近阴极效应应。（电流极极性改变后后的0.1~1.0微秒瞬间,有Uj=150~250V）622、弧隙电压的的恢复过程程UnfUnf——电压由熄弧弧电压恢复复到电源电电压的过程程。过程：1）电流过零零前，电弧弧电阻很小小，电源电电压大部分分降落在线线路或负载载的阻抗上上。2）电流过零零时，电弧弧熄灭，最最后变为绝绝缘介质，，电源电压压全部加在在弧隙上。。633、交流电弧弧的熄灭条条件：64七、开关电电器中几种种常用的灭灭弧方法：具体方法：：a加快触头的的分离速度度，如采用用强力断路路弹簧。目目前，高压压断路器的的分闸速度度已经从1m/s提高到16m/s。b采用多断口口。在触头头行程、分分闸速度相相同的情况况下，多一一个或几个个断口，电电弧被拉长长速度成倍倍增加，因因此能提高高灭弧能力力。★速拉法：拉拉长电弧有有利于散热热和带电质质点的复合合和扩散，，开关电器器中普遍使使用的一种种方法。6566★吹弧法：利利用外力吹吹动电弧，，使电弧加加速冷却，，拉长电弧弧。★冷却法：降降低电弧的的温度，使使电弧中的的高温游离离减弱。基本的灭弧弧方法之一一。67★长弧切短法法：用金属属片将电弧弧分割成许许多个串联联的短弧。。常用于低压压交流开关关中。★粗弧分细法法：将粗大大的电弧分分成若干平平行的细小小的电弧。。68★真空灭弧法法：真空具具有较高的的绝缘强度度。★SF6灭弧法：：SF6气体具有优优良的绝缘缘性能和灭灭弧性能。。★狭沟灭弧法法：依靠磁磁场的作用用，将电弧弧驱入耐弧弧材料制成成的狭缝缝中以加强强电弧的冷冷却。填料式熔断断器属于狭狭缝灭弧法法。691)、满足正常负负荷的发热热要求；2)、有足够的机机械强度；；3)、有足够的动动稳定度和和热稳定度度；4)、有足够的断断流能力。。八、对电气气触头的基基本要求70触头的分类类1、固定触头头——如母线的联联接，采用用螺柱连接接和压接两两种；2、滑动触头头——如滑环与碳碳刷；3、可断触头头——如QF的动静触头头，可采用用对接式和和插入式。。触头的接触触电阻接触电阻——直接反映触触头的工作作状况其大小决定定了触头的的发热触头头的工作情情况71触头的工作作情况1、在长期负负载电流下下的工作——负载电流I→触头Rc→I2Rc→发热需采用降低低温度及提提高通流能能力、严防防金属氧化化层造成的的恶性循环环的方法。。2、在短时大大电流下的的工作在t很短的瞬间间，电流很很大→会在在某一点集集聚大热量量→触头的的熔焊→机机械强度度↓→弹弹力↓对策：规定定短时发热热最高温度度限值723、在大电流流下的关合合和分断会会出现：：①弹跳现象象②在可断触触头的触头头间产生的的电弧可能能会烧坏触触头触头的工作作情况返回目录73教学要求：：掌握高、低低压开关电电器的结构构特点、工工作原理、、电气参数数及其应用用，重点掌掌握断路器器的工作原原理；掌握熔断器器的作用、、结构、原原理；掌握互感器器的作用、、结构、接接线方式及及准确度等等级；4.3高压一次设设备及其选选择74一、概述★一次设备：：一次回路路中所有的的电气设备备，叫一次次设备。★一次回路：：变配电所所中承担输输送和分配配电能任务务的电路。。★二次回路：：用来控制制、指示、、监测、保保护一次设设备运行的的电路。★二次设备：：二次回路路中所有的的电气设备备，叫二次次设备。4.3高压一次设设备及其选选择75★一次次设设备备按按功功能能分分为为：：1)、变变换换设设备备：：T，CT，PT2)、控制制设设备备：：QF，QS3)、保护护设设备备：：FU，避雷雷器器4)、补补偿偿设设备备：：并联联电电容容器器5)、成成套套设设备备：：按按一一次次电电路路接接线线方方案案的的要要求求，，将将一一次次与与二二次次设设备备组组合合为为一一体体的的电电气气装装置置，，如如高高压压开开关关柜柜，，低低压压配配电电屏屏，，照照明明柜柜等等。。76★设备备学学习习要要点点5)掌握握设备备在在系系统统中中的的配配置置和和使使用用（重重点点））4)掌握握设备备的的选选择择要要点点（重重点点））3)熟悉悉相相应应的的文文字字符符号号和和图图形形符符号号2)了解解设设备备基基本本结结构构，，理理解解工工作作原原理理1)掌握握功能能：设备备在在系系统统中中起起什什么么作作用用（（重重点点））771、作作用用：：短短路路保保护护、、过过载载保保护护。。2、接接法法：：串串接接在在被被保保护护电电路路中中。。3、特点：价格格便宜、使用用维修方便、、但熔断后必必须更换，保保护特性和可可靠省差。4、原理：短路路、过载时熔熔体熔断。5、应用：小容容量电气设备备和对继电保保护要求不高高的电路6、主要参数：：（1）熔断器的额额定电流。（2）熔体的额定定电流。（3）熔断器的极极限断路电流流。（4）熔断器的额额定电压。二熔断器器基本要点781.主要对电路和和设备进行短短路保护熔断器是一种种简单的保护护电器.由熔体、熔体体管和接触导导电等部分组组成。（二）结构和和原理：（一）功能熔断器：当流过其熔体体电流超过一一定数值时，，熔体自身产产生的热量自自动地将熔体体熔断而断开开电路。2.有时也有过负负荷保护二高压熔熔断器79熔体从通过非非正常电流到到开断整个过过程由三个阶阶段构成：从从短路电流开开始通过熔体体至熔体熔断断所需的时间间即熔体熔化化时间；从熔熔体熔断到产产生电弧所需需的时间；从从电弧产生至至电弧熄灭所所需时间，即即燃弧时间。。（三）符号：对于符号应逐逐渐积累，逐逐步熟悉文字符号为FU80高压熔断器型型号：81（四）类型及及特点1.户内型（RN系列〕固定式RN1主要用作高压压线路和设备备的短路保护护，也起过过负荷保护。。RN2用作高压互感感器的短路保保护。RN1、RN2灭弧能力很强强，为”限流流“式熔断器器。图4-11）82认识结构83内部充石英砂砂---利于灭弧。冶金效应：降降低熔点，利利于灭弧。灭弧工作熔体管帽熔管指示熔体石英砂锡球84RN系列:RN1、RN3、RN5—用于保护线路路、设备。RN2、RN4、RN6—用于保护电压压互感器1）作用：保护护高压开关、、变压器、电电压互感器等等高压电气设设备及线路。。2）结构：内部部充石英砂-----利于灭弧。3）冶金效应：：降低熔点，，利于灭弧。。4）限流熔断器器：熔断时间间不超过0.01s。所保护的设备备可以不校验验动热稳定性性。85868788RN3型户内高压限限流熔断器RN3型户内高压限限流熔断器是是用于电力线线路及输电设设备的过载及及短路保护。。RN3型户内高压限限流熔断器比比RN1型有如下改进进。1、熔体采用片片状变截面多多断口结构，，为使开断能能力增强。开开断速度快，，开断后绝缘缘可以迅速建建立对抗过电电压冲击能力力得到改善。。2、RN3型系列高压限限流熔断器。。为了使其能能与FN5负荷开关配合合工作。完善善了指示撞击击器的基本功功能。该指示示撞击器具有有10±2kg的撞击能力完完全可以触发发FN5等型号的负荷荷开关的跳闸闸机构。撞击击器的最大行行程为25mm。3、按照国家标准准草案GB15166.1-5-《限流式熔断器器》中的试验方法法，可并断20-150MVA的短路容量，，而RN1型只能开断40-80MVA的短路容量。。RN3型可配合FN5开断过载电流流。RN1型则不能触发发FN5跳闸。不以开开断过载电流流。4、熔断器的工工作温度降低低，熔管的额额定电流得到到提高。892.户外型（RW〕跌落式熔断器器基本结构装置在配电变变压器高压侧侧或配电线支支干线路上、、用作变压器器和线路的短短路、过载保保护操作：绝缘棒棒。配置及作用：：90跌落式熔断器器及拉负荷跌跌落式熔断器器是户外高压压保护电器。。它装置在配电电变压器高压压侧或配电线线支干线路上上、用作变压压器和线路的的短路、过载载保护及分、、合负荷电流流。跌落式熔断器器由绝缘支架架和熔丝管二二部分组成，，静触头安装装在绝缘支架架两端，动触触头安装在熔熔丝管两端，，熔丝管由内内层的消弧管管和外层的酚酚醛纸管或环环氧玻璃布管管组成。拉负荷跌落式式熔断器增加加弹性辅助触触头及灭弧罩罩，以分、合合负荷电流。。户外熔断器（RW10-10F型户外拉负荷荷跌落式熔断断器）91跌落式熔断器器在正常运行行时，熔丝管管借熔丝张紧紧后形成闭合合位置。当系统发生故故障时，故障障电流使熔丝丝迅速熔断，，并形成电弧弧，消弧管受受电弧灼热，，分解出大量量的气体，，使管内形成成很高压力，，并沿管道形形成纵吹，电电弧被迅速拉拉长而熄灭。。熔丝熔断后，，下部动触头头失去张力而而下翻，使锁锁紧机构释放放熔线管，熔熔丝管跌落，，形成明显显的开断位置置。当需要拉负荷荷时，用绝缘缘杆拉开动触触头，此时主主动、静触头头分离，辅助助触头仍然接接触，继续用用绝缘杆拉动动触头，辅助助触头也分离离，在辅助触触头之间产产生电弧，电电弧在灭弧罩罩狭缝中被拉拉长，同时灭灭弧罩产生气气体，在电流流过零时，将将电弧熄灭。。9293RW10-10F/100型带切负荷灭灭弧装置跌落落式熔断器熔断器管下触头灭弧装置94限流式熔断器剖面图限流式熔断器外形熔丝石英砂95RW10-10F/100型带切负荷灭灭弧装置跌落落式熔断器9697RW3－10户外高压跌落落式熔断器9899彩图4-1RW4-12户外交流高压压跌落式熔断断器100101（二）特点：：1)、有明显的断开开间隙；2)、无灭弧装置，，不能带负荷荷操作。三高压压隔离开关文字符号：QS图形符号：（三））符号号：（一）功功能：：1.隔离高高压电电源，，安全全检修修2.倒闸操操作3.接通和和断开开较小小电流流（如励磁磁电流流不超超过2A的空载载变压压器、、电容容电流流不超超过5A的空载载线路路以及及电压压互感感器和和避雷雷器等等。））102通常与与断路路器配配合使使用。。和断路路器配配合使使用时时，要要严格格遵守守操作作顺序序，即即停电电时，，应先先使断断路器器跳闸闸，后后拉开开隔离离开关关；送送电时时，应应先合合隔离离开关关，再再闭合合断路路器（四））应用用先通后后断！！！！！（1）隔离离开关关在分分闸状状态时时应有有明显显可见见的断断口，，使运运行人人员能能明确确区分分电器器是否否与电电网断断开，，但在在全封封闭式式配电电装置置中除除外；；（五））对隔隔离开开关的的特殊殊要求求103（4）隔离离开关关应结结构简简单，，动作作可靠靠；（5）带有有接地地闸刀刀的隔隔离开开关应应有保保证操操作顺顺序的的闭锁锁装置置，以以供安安全检检修和和检修修完成成后恢恢复正正常运运行。。（2）隔离离开关关断点点之间间应有有足够够的距距离，，可靠靠的绝绝缘，，在任任何状状态下下都不不能被被击穿穿而引引起过过电压压危及及工作作人员员的安安全；；（3）具有有足够够的短短路稳稳定性性，包包括动动稳定定和热热稳定定。104（六））隔隔离开开关的的分类类按安装装地点点的不不同，，隔离离开关关可划划分为为户内内、户户外两两种;按绝缘缘支柱柱的数数目，，隔离离开关关可分分为单单柱式式、双双柱式式和三三柱式式三种种；按刀闸闸的运运行方方式，，隔离离开关关可分分为水水平旋旋转式式、垂垂直旋旋转式式、摆摆动式式和插插入式式四种种；按有无无接地地闸刀刀，它它又可可分为为带接接地刀刀闸和和不带带接地地刀闸闸两种种。105隔离开开关户内户外剪刀型型双柱型型三柱型型V型隔离开开关的的典型型结构构（1）户户内隔隔离开开关：：户内内隔离离开关关有三三极式式和单单极式式两种种，一一般为为刀闸闸隔离离开关关;（2）户外外隔离离开关关:户外隔隔离开开关有有单柱柱式、、双柱柱式和和三柱柱式三三种。。1061.隔离开开关的的型号号说明明GN2-10G/3150––[]G产品名名称代代号安装场场所代代号设计序序号额定电电压（（kV)其他标标志代代号额定电电流(A)极限通通过峰峰值电电流（（kA）高原型型107GN19-12(C)系列户户内交交流高高压隔隔离开开关适适用于于交流流50Hz，额定电电压12kV及以下下电力力系统统中，，配用用型人人力操操作机机构，，作为为在有有电压压而无无负载载情况况下，，分合合电器器之用用。108GN19-12(C)系列高压隔离开关2.隔离开关的的典型结构构支柱绝缘子子静触头操作绝缘子子转轴109GN19-12(C)系列户内交交流高压隔隔离开关适适用于交流流50Hz，额定电压12kV及以下电力力系统中，，配用型人人力操作机机构，作为为在有电压压而无负载载情况下，，分合电器器之用。110111112户外型剪刀刀型113114115户外型双柱柱式GW4-220型隔离开关116户外型三柱柱式GW7-500型隔离开关（开断状态）GW7A—220型三柱式隔离开关（关合状态）117GW5A-35、66、110系列隔离开开关户外型V形118GW5A-35、66、110系列隔离开开关119120GW4-15、GW4-15TQ、GW4-20（D）、GW4-20TQ（D）型户外交流流高压隔离离开关供有有电压无负负荷时，，分合电路路之用。GW4-15/50~200、GW4-15TQ/50~200型专用铁道道自动闭塞塞信号装置置的使用。。GW4-15/400及GW4-20（D）/400、GW4-15TQ/400及GW4-20TQ（D）/400型可供铁道道站场供电电路线使用用。GW4-20（D）/50~200、GW4-20TQ（D）50~200型可用于自自动闭塞10kV高压线与电电机车27.5kV高压线合杆杆运行。121122123四、高压负负荷开关（一）功能能1.负荷开关可可以分、合合正常的负负荷电流和和关合短路路电流，但但不能切断断短路电流流故障。2.必须与高压压熔断器串串联，借助助于熔断器器切除短路路电流。3.与隔离开关关一样，具具有明显的的断开间隙隙，也具有有隔离电源源，保证安安全检修的的功能。将负荷开关关与高压熔熔断器相配配合，故障障电流的开开断由熔断断器来完成成，负荷开开关则负责责完成正常常负荷电流流的分合操操作。1241)、具有简单单的灭弧装装置。2)、有明显断断开间隙；；3)、配备CS型手力操动动机构。（二）特点点：文字符号：：QL图形符号：：（三）符号号：1251.户内型(FN)2.户外型(FW)固定产气式式（FN1、FW5等〕压气式（（FN2、FN3〕〕压缩空气式式；六氟化化硫式；油油浸式；真真空式（四）类型126在容量不是是很大、同同时对保护护性能的要要求也不是是很高时，，负荷开关关与熔断器器组合起来来便可取代代断路器，，从而降低低设备投资资和运行费费用。（五）应用这种形式广广泛应用于于城网改造造和农村电电网。127FZRN21-12D/T125-31.5型户内交流流高压真空空负荷开关关－熔断器器组合电器器128FLRN36-12D型户内交流流高压六氟氟化硫负荷荷开关－熔熔断断器组合电电器129压气式130FN7-12DR型交流高压压负荷开关关是一种新新型产气式式户内高压压负荷开关关，适用于于交流50Hz，额定电压12kV的三相交流流电力系统统中，作为为开断负荷荷电流及关关合短路电电流之用。。131FN7-12DR型交流高压压负荷开关关是一种新新型产气式式户内高压压负荷开关关，适用于于交流50Hz，额定电压12kV的三相交流流电力系统统中，作为为开断负荷荷电流及关关合短路电电流之用。。132油浸式133SF6式134（二）特点点：1)、有完善的的灭弧装置置，足够大大的断流能能力；2)、配备手手力(CS型)，电磁(CD型)，弹簧储储能(CT型)操动机构构。五高高压断断路器文字符号号：QF图形符号号：（三）符符号：1.通断正常常负荷电电流2.接通和承承受一定定时间的的短路电电流3.在保护装装置作用用下自动动跳闸，，迅速切切除短路路故障。。（一）功能能：电力系统统最重要要的开关关设备135（四）高高压断路路器的基基本类型型压缩空气气断路器器油断路器器少油断路路器多油断断路器器分类真空断断路器器SF6断路器器固体产产气断断路器器按断路路器安安装地地点，，又可可将其其分为为（1）屋内内式（2）屋外外式。。按灭弧弧介质质的不不同分分类磁吹断断路器器1243567国产断断路器器的型型号1———表示断断路器器的字字母代代号S—少油；；D—多油；；Z—真空；；K—空气；；L—SF6；2———安装场场所代代号N—表示屋屋内型型；W—表示屋屋外型型3———设计序序列号号；4———额定电电压，，KV；5———其它标标志，，如G—改进型型，F表示分分相操操作6———额定电电流，，A7———额定开开断能能力（（KA或MVA）137高压断断路器器的型型号说说明SN10-10I/630––31产品名名称代号S—少油D—多油Z—真空K—空气L—SF6安装场场所代号N—屋内型型W—屋外型型设计序序号额定电电压（（kV)其他标标志代代号额定电电流(A)额定开开断电电流（（kA）如：SN10-10I/630-300表示户户内式式10kV少油断断路器器额定定电流流630A,额定开开断容容量300MVA138按国家家标准准，额额定电电压在在220KV及以下下的电电气设设备，，其最最高工工作电电压为为额定定电压压的1.15倍；对对于330KV及以上上电气气设备备，规规定为为1.1倍。(五)高压断断路器器基本本技术术参数数1、额定定电压压UN保证断断路器器正常常长期期工作作的线线电压压（标标称电电压）），以以KV为单位位。按我国国现行行国标标及有有关暂暂行规规定，，我国国断路路器的的额定定电压压有10，20，35，60，110，220，330，500KV。139高压断断路器器的基基本技技术参参数我国断断路器器额定定电流流等级级为200，400，600(630)，（1000），1250，1600，（1500），2000，2500,3150，4000，5000，6300，8000，10000，12500，16000及20000A等2、额定电电流IN额定电电流是是断路路器允允许长长期通通过的的最大大工作作电流流，以以A为单位位。在在长期期通过过额定定电流流时，，断路路器各各部分分发热热温度度不超超过国国家标标准。。1403、额定定开断断电流流IOC额定开开断电电流是是指在在额定定电压压下断断路器器能开开断而而不致致妨碍碍其继继续工工作的的最大大短路路电流流，单单位为为KA。4、热热稳定定电流流Ith又称短短时耐耐受电电流。。它指指的是是在某某一规规定的的短时时间t内断路路器能能耐受受的短短路电电流热热效应应所对对应的的电流流值，，以KA为单位位。5、动稳定定电流流Ies又称峰峰值耐耐受电电流，，它是是断路路器在在关合合位置置时能能允许许通过过而不不致影影响其其正常常运行行的短短路电电流最最大瞬瞬时值值，以以KA为单位位。1416、额定定短路路关合合电流流INcl额定短短路关关合电电流是是指断断路器器在额额定电电压下下用相相应操操动机机构所所能闭闭合的的最大大短路路电流流，单单位为为KA。7、开断时间tOC开断时间是指断断路器的操动动机构到分闸闸指令起到三三相电弧完全全熄灭为止的的一段时间，，它包括断路路器的分闸时时间(固有分闸时间间)和燃弧时间两两部分。8、合闸时间tcl：处于分闸位置置的断路器从从接到合闸信信号瞬间起到到断路器三相相触头全接通通为止所经历历的时间为合合闸时间。142开断部分操动和传动部部分绝缘部分组成成(六)高压断路器基基本结构143断路器的积木木组合方式断路器的积木木组合方式示示意图144SW2-110型少油断路器器每每相单柱双双断口145SW2-220型少油断路器每相双柱四断口146（六）常用断断路器简介1.油断路器开关触头在绝绝缘油中闭合合和断开。。油兼有灭弧弧和绝缘功能能，油量多，，有易燃易爆爆危险。体积积大，维护麻麻烦。可频繁繁通断负荷。。趋于淘汰。。开关触头在绝绝缘油中闭合合和断开。油油只作灭弧功功能，油量少少，易燃易爆爆危险性较小小。体积小，，价廉，维护护方便。不能能频繁操作。。6～10kv应用甚广，但但现逐渐为真真空断路器所所取代。多油断路器：：少油断路器：：147SN10-10型少油断路器器按断流容量量分有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。Ⅰ型，断流容量量Soc为300MVA，Ⅱ型为500MVA；Ⅲ型为750MVA。148图4-15少油断路器器内部剖面面结构1—铝帽2—油气分离器器3—上接线端子子4—油标5—插座式静触触头6—灭弧室7—动触头8—中间滚动触触头9—下接线端子子10—转轴11—拐臂12—基座13—下支柱绝缘缘子14—上支柱绝缘缘子15—断路弹簧16—绝缘筒少油断路器器主要由油油箱、传动动机构和框框架三部分分组成。油油箱是断路路器的核心心部分，油油箱的上部部设有油汽汽分离室，，其作用是是将灭弧过过程中产生生的油气混混合物旋转转分离，气气体从顶部部排气孔排排出，而油油则沿内壁壁流回灭弧弧室。149SN10-10ⅠⅡⅡ型导电杆SN10-10Ⅲ型付触座SN10-10Ⅰ型触座SN10-10Ⅱ型触座150（1）油断路器的的灭弧原理理灭弧室自能式外能式吹弧方式纵横吹纵吹横吹151油断路器灭灭弧室的工工作原理自能纵吹152自能横吹纵横吹动画画153154外能吹弧静触头动触头活塞唧筒电弧绝缘筒155熄弧性能比比较自能式开断大电流流能力强开断微小电电流能力弱弱临界开断电电流现象外能式开断小电流流能力强，，易出现截截流现象156（2）.油断路器小小结优点:结构简单，，价格便宜宜缺点：检修周期短短维护工作量量大潜在火灾危危险被SF6断路器取代代的趋势（（110kV及以上系统统）被真空断路路器取代的的趋势（10kV电力系统））157SN10-10Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型断路器可可配用型电电磁操动机机构或CT型弹簧机构构。这些操操动机构内内部都有跳跳闸和合闸闸线圈，通通过断路器器的传动机机构使断路路器动作。。电磁操动动机构需用用直流电源源操作，可可以手动和和远距离跳跳、合闸。。弹簧储能能操动机构构有交、直直流操作电电源两种，，可以手动动也可以远远距离跳、、合闸。由于采用交交流操作电电源简单经经济，可直直接由供电电系统取得得，而直流流操作电源源则需通过过整流装置置或专用直直流电源，，成本较高高，因此弹弹簧操动机机构的应用用越来越广广，特别适适合中小型型工厂供配配电系统。。158SN10-10型断路器159SN10-10型断路器160SW6-110Ⅱ(C)型户外交流流高压少油油断路器彩图4-7少油断路器器161图1SW6-110Ⅱ(C)型少油断路路器外形162开关触头在在真空的容容器内闭闭合和断开开。灭弧能能力强燃弧弧时间短，，属高速断断路器。开开断能力强强。结构简简单，重量量轻，体积积小。寿命命长，易维维修。可频频繁操作。。无易燃易易爆危险。。2．高压真空空断路器高压真空断断路器是利利用“真真空”（气气压10-2~10-6Pa）作为绝缘和和灭弧介质质优点：熄弧弧时间较短短：0.01s以下，开距距小(10kV)：10～15mm。真空绝缘恢恢复速度强强由于开断速速度高,易产生截流流过电压,对变压器等等感性负载载易造成危危害,应配置过电电压吸收装装置。163真空断路器器有落地式式、悬挂式式、手车式式三种形式式，它是实实现无油化化改造的理理想设备。。真空断路路器有户内内式和户外外式。1641）、真空电电弧的形成成（1)扩散型真空空电弧单阴极斑点的真空电弧

阴极阳极扩散真空电弧外形示意图165（2)集聚型真空空电弧大量电子撞撞击阳极阳极表面温温度阳极斑点电弧电流磁磁场磁压力等离子体的的直径集聚型电弧弧1662）.真空断路器器结构真空断路器结构外型图

绝缘子操动机构真空灭弧室室绝缘拉杆传动机构ZN系列真空断断路器主要要由真空灭灭弧室、操操动机构(配电磁或弹弹簧操动机机构)、绝缘体、、传动件、、机架等组组成，其外外形结构如如图所示。。167