第3节变配电所

教学内容：电气设备中电弧的产生及灭弧方法

高低压一次设备功能、结构、工作原理、选择与校验电力变压器互感器功能、结构、工作原理、选择与校验电力线路结构、选择重点内容：主要电气设备功能、结构、选择与校验第3节变配电所变电所类型发电厂通常建立在距离一次能源丰富或传输便利的地域，与电力用户有一定的距离。为了经济、可靠、快速地把电能从发电厂输送至用户，必须经过变电所升高电压，因此，升压变电所一般安装在发电厂中，不另设变电所。由于高压危险，距离用户较近时须把传送的高压降低，降压变电所的作用就是在传递电能的同时降低电压。所以，变电所是电力供应的中间转运站，用来提高或降低电压，向用电单位输送和分配电能。从规模上分，变电所有枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所。枢纽变电所枢纽变电所的一次电压通常为330kV和500kV，二次电压为220kV或110kV。地区重要变电所地区重要变电所的一次电压通常为220kV和330kV，二次电压为110kV、35kV或10kV。一般变电所一般变电所的一次电压大多为110kV，二次电压为10kV或以下等级。一般变电所均设在负荷中心，尽可能靠近用户，如果变电所远离用户，不仅电能损耗大，造成用户端电压不足，而且极易使电源频率不稳定而影响供电质量。

二次电路二次设备GMTTWLQ一次电路一次设备第3节变配电所3.1概述供配电系统的电气设备用于发电、输电、变电、配电和用电的所有设备，包括发电机、变压器、控制电器、保护电器、测量仪表、电力线路和用电设备等

担负输送、变换和分配电能任务的电路称为主电路，也叫一次电路。一次电路中的所有电气设备称为一次设备用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，称为二次电路。二次电路中的所有电气设备称为二次设备

第3节变配电所3.1概述本节主要介绍常用的高压和低压一次设备（也称为高压电器和低压电器）。一次设备可按其在一次电路中的功能再进行分类：分类功能例变换设备变换电压或电流变压器、互感器控制设备控制一次电路通、断高低压开关电器保护设备过电流保护、过电压保护等熔断器、避雷器补偿设备补偿无功功率以提高功率因数并联电容器成套设备按一次电路接线方案，将有关的一次设备及二次设备组合为一体的电气装置高压开关柜、低压开关柜、动力和照明配电箱第3节变配电所电弧的产生

电弧

开关电器在接通或开断有电流的电路时，触头间就可能产生电弧。

电弧是一种气体放电现象，放电过程中伴随着高温和强光。

3.2电气设备中电弧的产生及灭弧方法电弧的特点：◆导电性：电弧为电路的通路。◆高温性：表面温度3000～4000℃，弧心温度可高达10000℃。第3节变配电所电弧的产生

3.2电气设备中电弧的产生及灭弧方法产生电弧的游离方式◆强电场发射的电子：开关触头分断电流的瞬间，触头间很强的电场使阴极表面的电子逸出，成为自由电子。

产生电弧的根本原因：触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子。◆热电发射的电子：当开关触头分断电流时，阴极表面由于大电流逐渐收缩集中而出现炽热的光斑，温度很高，可使其中电子获得巨大动能，逸出金属成为自由电子。

“电子崩”第3节变配电所电弧的产生

产生电弧的游离方式◆碰撞游离：在强电场的作用下，间隙中的自由电子向阳极加速移动而获得动能，动能积累到一定数值后，碰撞中性质点就会使中性质点游离，游离后新产生的电子和原有电子又将从电场获得动能，继续引起游离，使触头间隙中正离子和电子数目迅速增加，象“雪崩”一样，形成了所谓电子崩：

3.2电气设备中电弧的产生及灭弧方法第3节变配电所电弧的产生

产生电弧的游离方式◆热游离热游离

上述几种游离方式的综合作用，使得触头在带电开断时产生电弧并得以维持。电弧表面温度达3000～4000℃，弧心温度可高达10000℃，间隙中质点剧烈热运动而相互碰撞3.2电气设备中电弧的产生及灭弧方法第3节变配电所电弧的危害

◆延长开断时间◆高温烧损触头◆弧光短路◆弧光伤眼3.2电气设备中电弧的产生及灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法第3节变配电所速拉灭弧冷却灭弧吹弧灭弧粗弧分细长弧切短狭沟灭弧真空灭弧六氟化硫灭弧

开关电器中最基本的灭弧方法

利用介质来降低电弧的温度，增强去游离来加速熄弧利用气流、油流或电磁力来吹动电弧，使电弧拉长而场强降低，同时电弧冷却

将粗弧分成若干平行的细小电弧，增大了电弧与周围介质的接触面，改善了电弧的散热条件将长弧切成若干短弧，维持电弧燃烧的电压降增加电弧在固体介质狭沟中燃烧，冷却条件改善

通常综合利用上述某几种灭弧方式组合。电气设备的灭弧性能往往是衡量其运行可靠性和安全性的重要指标之一。3.2电气设备中电弧的产生及灭弧方法型号：高压熔断器第3节变配电所3.3高压一次设备额定电压kVRN户内W户外设计序号补充型号额定电流A断流容量M.VA其它标志

X限流式

熔断器T变压器用P互感器用高压熔断器第3节变配电所3.3高压一次设备高压熔断器的结构及工作原理

◆

RN1、RN2型户内高压管式熔断器

◆冶金效应：◆熔丝并联：粗弧分细◆石英砂：冷却灭弧◆指示器◆“限流”熔断器◆RNl：高压线路和设备的短路保护，也能起过负荷保护的作用◆RN2：电压互感器一次侧短路保护（0.5A）高压熔断器第3节变配电所3.3高压一次设备高压熔断器的结构及工作原理

◆

XRNT、XRNP型高压限流熔断器

◆组成：瓷质熔管、丝状或片状熔体（纯铜或纯银

）、高纯度石英砂、瓷芯柱、撞击器等。◆撞击器：当出现短路故障熔丝熔断时，与撞击器相连接和熔体并联的高阻钨丝（或康铜丝）流过大电流而熔断，撞击器迅速弹出,驱动连锁电器（常用负荷开关）的脱扣器而使开关跳闸或并发出熔断信号。高压熔断器第3节变配电所3.3高压一次设备高压熔断器的结构及工作原理

◆

RW4型户外高压跌开式熔断器◆正常运行时，借熔丝张力拉紧使电路接通。◆线路上发生短路时，短路电流使熔丝熔断，形成电弧．消弧管由于电弧烧灼而分解出大量气体，使管内压力剧增，并沿管道形成强烈的气流纵向吹弧，使电弧熄灭。◆熔丝熔断后，失去张力，回转跌开，造成明显可见的断开间隙。◆“非限流”熔断器高压熔断器第3节变配电所3.3高压一次设备高压熔断器的结构及工作原理

◆

RW10-10F负荷型户外高压跌开式熔断器◆一般跌开式熔断器的静触头上加装简单的灭弧室，因而能带负荷操作。高压隔离开关第3节变配电所3.3高压一次设备功能:隔离电源,安全检修通断小电流：空载变压器、空载线路、电压互感器、避雷器结构特点：具有明显可见的断开间隙；无灭弧装置注意事项：不能带负荷操作符号：

QS高压隔离开关第3节变配电所3.3高压一次设备额定电压KVGN户内W户外设计序号结构标志额定电流A极限电流KA其它标志：G–高原型T—统一设计D–带接地刀G–改进型W–防污型C–穿墙型◆型号高压隔离开关第3节变配电所3.3高压一次设备◆结构GN8-10GN19-12功能:通断负荷电流和过负荷电流隔离电源,安全检修(结构有明显可见的断开间隙

)结构特点：隔离开关+简单的灭弧装置注意事项：（一般）不能断开短路电流（与高压熔断器串联使用，借助熔断器来切断短路电流）符号：QL高压负荷开关第3节变配电所3.3高压一次设备型号：额定电压kVFN户内W户外设计序号额定电流A开断电流kA其它标志：R—带熔断器S---熔断器上装高压负荷开关第3节变配电所3.3高压一次设备高压负荷开关第3节变配电所3.3高压一次设备◆结构作分、合负载电流、过载电流用，与限流熔断器组合后可以可靠开断短路电流。负荷开关通、断工作电流，熔断器分断短路电流。熔断器熔断时通过其撞击器使负荷开关分闸，联合开断工作电流与全短路电流之间的任何过电流。

FN12-12型系列户内交流高压压气式负荷开关高压负荷开关第3节变配电所3.3高压一次设备FN3-12系列FN5-12系列FN7-12系列FZN16A-12户内高压真空负荷开关FLN36－型户内高压六氟化硫负荷开关高压断路器第3节变配电所3.3高压一次设备功能：通断正常负荷电流切除短路故障。结构特点：有完善灭弧装置无明显可见的断开间隙QF符号：一般与高压隔离开关配合使用，按系统要求完成各自不同的功能。高压断路器第3节变配电所3.3高压一次设备型号：额定电压kVS-少油断路器D-多油断路器Z-真空断路器

L-SF6断路器K-压缩空气断路器C-磁吹断路器

N户内W户外设计序号其他标志额定电流A开断电流kAG–改进型

断流容量M..VA高压断路器第3节变配电所3.3高压一次设备油断路器多油断路器少油断路器真空断路器SF6断路器压缩空气断路器磁吹断路器油作为灭弧和绝缘用油只作灭弧介质用（目前在10、35kV电压等级中尚有使用）

利用真空作为绝缘和灭弧介质

利用SF6气体作灭弧和绝缘介质

利用磁场对电弧的作用而熄弧利用压缩空气吹弧现基本无应用高压开关柜第3节变配电所3.3高压一次设备按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置高压开关设备保护电器监测仪表和母线绝缘子应用用于6～10kV供配电系统中受电及配电的控制、监测和保护。35kV系统现也已开始大量采用

发电厂和变配电所中控制和保护发电机、变压器、高压线路大型高压交流电动机的起动和保护—高压开关柜（隔室结构）N—户内型W—户外型K—铠装式J—间隔式X—箱式H—环网式一次线路方案编号额定电压（kV）结构型式（安装方式）G—固定式Y—移开式操作机构—D—电磁式T—弹簧式设计序号安装地点高压开关柜第3节变配电所3.3高压一次设备类型及型号：高压开关柜的“五防”功能高压开关柜第3节变配电所3.3高压一次设备防止误操作断路器防止带负荷分合隔离开关（或防止带负荷推拉手车）防止带电挂接地线（或防止带电合接地开关）防止带接地线（或接地开关处于接地位置时）送电防止人员误入带电间隔固定式高压开关柜

高压开关柜第3节变配电所3.3高压一次设备柜内所有电器部件都固定安装在不能移动的台架上优点：构造简单，制造成本低，安装方便不足：内部主要设备发生故障或需要检修时，必须中断供电，直到故障消失或检修结束后才能恢复供电应用：企业中小型变配电所和负荷不是很重要的场所常用系列：GG-1A（F）、KGN、XGN、HXGNGG-1AKGNXGNHXGN手车式（移开式）高压开关柜

高压开关柜第3节变配电所3.3高压一次设备将某些主要电器设备（如高压断路器、电压互感器或避雷器等）固定安装在可移动的手车上，另一部分电器设备则装置在固定的台架上价格较高当手车上安装的电器设备发生故障或需检修、更换时，可以随同手车一起移出柜外，再推入同类备用手车，即可恢复供电主要用于大中型变配电所和负荷较重要、供电可靠性要求较高的场所主要新产品有KYN系列、JYN系列等

JYNKYN气体绝缘全封闭组合电器

第3节变配电所3.3高压一次设备一座变电所中除变压器以外的一次设备经优化设计有机地组合成一个整体，并全部封闭在充以一定压力的SF6气体并接地的金属外壳内。优点：集成度高，占地少；不受外界环境条件影响，可靠性高；无触电及火灾危险，安全性能好；不会发生噪声和无线电干扰；维护方便，检修周期长等。缺点：制造工艺要求高；金属耗量大，价格昂贵；若发生故障，损失将十分严重。应用:起始电压为60kV，主要用于布置场地特别狭窄地区（如狭谷、地下、城区变电所）SF6全封闭组合电器

气体绝缘全封闭组合电器

第3节变配电所3.3高压一次设备SF6全封闭组合电器

运行在中国天生桥水电站的550kVGIS

运行在中国福建水口电站的550kVHGIS

气体绝缘全封闭组合电器

第3节变配电所3.3高压一次设备柜式气体绝缘金属封闭开关设备(充气柜

C-GIS

)

用于10～35kV或更高电压输配电系统以接受或分配电能并对系统实行控制、保护、测量、监视、通讯等功能的新型开关设备。优点：不受外界环境，如凝露、污秽、海拔高度、化学物质、小动物等的影响，无锈蚀、氧化程度很低，可靠性较高；占地面积少，可实现小型化；结构模块化，组合灵活；一次主接线可得到简化；二次部分功能增强，利于实现信息化等。

应用:适用于地铁工程、机场、水运码头、工作环境潮湿且狭小的工矿企业、多尘多沙地区、建筑物密集的市区等。

结构特点:高压元器件部分设置在箱形密封容器中，充入较低压力的绝缘气体（SF6、N2等），其他部件置于金属封闭外壳内。气体绝缘全封闭组合电器

第3节变配电所3.3高压一次设备柜式气体绝缘金属封闭开关设备(充气柜

C-GIS

)

XGN46-40.5（Z）型C-GIS进线柜ABB-SafeRing充气柜

高压一次设备的选择与校验

第3节变配电所3.3高压一次设备选择高压一次设备的一般条件

按正常工作条件选择环境条件：位置(室内或室外)、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等电气要求：电压、电流等按断流能力校验按短路稳定性条件校验动稳定度校验热稳定度校验

高压一次设备的选择与校验

第3节变配电所3.3高压一次设备电器名称额定电压额定电流断流能力短路电流较验其他动稳定热稳定高压断路器√√√√√操作性能高压负荷开关√√√√√操作性能高压隔离开关√√—√√操作性能高压熔断器√√√——保护特性电流互感器√√—√√准确度电压互感器√————准确度表4-3

部分高压一次设备的选择校验项目

高压一次设备的选择与校验

第3节变配电所3.3高压一次设备按短路电流或短路容量选择断流能力

按短路冲击电流选择短路关合能力（短路状态下合闸）

操作性能的要求。有频繁操作要求的线路或设备，配置的断路器应选择真空断路器或SF6断路器。高压断路器的选择与校验除了按电气条件选择额定电压和额定电流及按短路条件校验动稳定性和热稳定性外，高压断路器的选择还应注意以下几点：

高压一次设备的选择与校验

第3节变配电所3.3高压一次设备高压负荷开关的选择与校验

除了按电气条件选择额定电压和额定电流及按短路条件校验动稳定性和热稳定性外，注意以下几点：

断流能力按切断最大可能的过负荷电流来校验

具有额定短路关合电流能力，以保证负荷开关误投到短路回路时不致损坏。

与限流熔断器配合使用的负荷开关，可不进行动稳定性和热稳定性的校验。高压一次设备的选择与校验

第3节变配电所3.3高压一次设备高压隔离开关的选择与校验

高压隔离开关按照表4-3项目进行选择与校验。但：高压隔离开关不允许负荷操作，只作隔离电源用，因此不校验其断流能力。高压一次设备的选择与校验

第3节变配电所3.3高压一次设备高压熔断器的选择与校验

按表4-3项目进行选择与校验时，应注意以下几点：对于一般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压。

对于高压限流熔断器，则只能用在等于其额定电压的电网中。

同一熔管可配置不同额定电流的熔体，但熔管的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。

高压一次设备的选择与校验

第3节变配电所3.3高压一次设备高压熔断器的选择与校验

熔体额定电流选择保护电力线路：保护电力变压器：

保护电力电容器：

保护电压互感器：

断流能力校验

非限流式熔断器：

限流式熔断器：第3节变配电所作业：3-7计算题（1）某工厂的计算负荷P30=2000kW，Q30=852kVar。该工厂10kV进线拟装设一台高压断路器作为主开关。已知10kV母线短路电流IK(3)=15kA，继电保护的动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.05s。试选择该断路器型号规格。

解：计算电流为初步选择10kV高压断路器为：VS1-630，其技术数据可查附录表13。第3节变配电所作业：3-7计算题短路冲击电流为

短路电流热效应假想时间为第3节变配电所作业：3-7计算题

选择与校验数据如表：选择与校验项目安装地点数据VS1-630额定电压UN=12kV10kV额定电流IN=125.51A630A断流能力动稳定热稳定所选高压断路器符合要求。第3节变配电所第3节变配电所低压熔断器分类方法类型含义、用途或常用型号分断范围ｇ类在规定条件下，能分断使熔断体熔化的电流至额定分断能力之间的所有电流的限流熔断体。主要用于配电线路短路及过负荷保护ａ类在规定条件下，能分断示于熔断体熔断时间电流特性曲线上的最小电流至额定分断能力之间的所有电流的熔断体。主要用于电动机、电容器等设备的短路保护使用类别G类一般用途。如“gG”为一般用途全范围分断能力的熔断体M类保护电动机。如“gM”为保护电动机电路全范围分断能力的熔断体、“aM”为保护电动机电路的部分范围分断能力的熔断体结构及原理插入式RC1A螺旋式RL6、RL7无填料密闭管式RM10有填料密闭管式刀型触头RT0、RT16、RT17、RT20、NT螺栓连接RT12、RT15圆筒帽形RT14、、RT18、RT19、RT30类型第3节变配电所第3节变配电所低压熔断器型号A–改进型熔体额定电流AC-插入式L-螺旋式M-密闭管式S-快速式T-有填料管式Z-自复式设计序号其他标志额定电流ARFU第3节变配电所低压熔断器RMl0型低压密闭管式熔断器结构特点：#变截面锌熔片：长弧分短#纤维熔管：电弧灼烧而分解，产生高压气体，加强离子的复合，改善灭弧性能性能特点：

*灭弧断流能力较差，属非限流熔断器*结构简单、价廉、更换熔片方便第3节变配电所低压熔断器RT0型低压有填料封闭管式熔断器特点：#“限流”型熔断器#保护性能好、断流能力大，应用广泛#熔体熔断后整个熔断体报废，不够经济。第3节变配电所低压熔断器RT16（NT）、RT18型熔断器结构：与RT0型相似。熔管为高强度陶瓷管，内装优质石英砂，熔体采用优质材料制成。特点：体积小，重量轻、功耗小、分断能力高、限流特性好。

RT16RT18特点：RT18圆筒帽形熔断器具有体积小、密封好、分断能力高、指示灵敏、动作可靠、安装方便等优点。第3节变配电所低压隔离器（低压隔离开关）

用途：在低压配电系统中为了确保维护测试和检修人员的安全，将供电设备与电源实现隔离。基本结构：由操作机构（手柄、转轴、支架和拉杆）和安装在底板上的触头、刀片、灭弧罩等组成。性能特点：若未带灭弧装置，隔离开关只能分断或接通空载或很小的电流电路；而带有灭弧室时在规定的条件下可用来接通或分断正常工作电流。

性能特点：能承载正常电路条件下的电流，以及在一定时间内承载非正常电路条件下（如短路）的电流。符号：

QS第3节变配电所低压隔离器（低压隔离开关）

常用的HD系列（也称刀开关）、HS系列（刀形转换隔离器）等结构简单，主要用于要求不高，使用不频繁的地方。QA系列隔离开关每相结构上由短接铜排直接串联两组触头组成，分断能力较高。QP系列隔离开关每相结构上由两组触头并联组成，分断能力较低，但电流容量较大。Q系列隔离开关不仅具有电气隔离作用，而且能不频繁接通和分断电路。Q、QA、QP系列主要使用在具有高短路电流、低功率因数的供配电电路中，作为手动、不频繁操作的主开关或总开关，尤其适合于安装在抽出式低压成套装置中。第3节变配电所低压熔断器组合电器

熔断器组合电器是将机械开关电器与一个或几个熔断器组装在同一单元的组合电器。

类型较多，包括开关熔断器组（负荷开关）、隔离器熔断器组、熔断器式开关（刀熔开关）、熔断器式隔离器等。常用的有：QSA系列隔离开关熔断器组HH系列负荷开关HK系列开启式负荷开关HR系列熔断器式刀开关HG1系列熔断器式隔离器第3节变配电所低压断路器

低压断路器是低压供配电系统中性能最完善的开关电器，它不仅能带负荷通断电路，而且能在短路、过负荷、欠压或失压时自动跳闸，断开故障电路。低压断路器型号

D—低压断路器—产品名称Z—塑料外壳式（装置式）W—框架式（万能式）—其他标志派生代号—P—电动操作M—密封式极数额定电流（A）—结构型式X—限流式L—漏电保护设计序号脱扣器及辅助机构代号分类方法类型及说明用途配电用、电动机用、照明用和漏电保护用灭弧介质空气断路器灭弧介质一般为空气，但现在利用真空作灭弧介质的真空断路器也得到较大发展真空断路器极数单极、双极、三极和四极结构塑料外壳式（装置式）、框架式（万能式）保护性能非选择型瞬时动作（配置瞬时脱扣器）通过的电流达到或超过动作值就断开电路，没有明确的选择性动作要求目前普遍采用非选择型断路器，以瞬时动作为主长延时动作（配置热脱扣器）过负荷保护选择型两段保护瞬时和长延时的两段组合或瞬时和短延时（配置短延时脱扣器）的两段组合有明确的选择性动作要求，以满足前后级保护装置的动作配合。选择型断路器的脱扣器一般为电子式或智能式三段保护瞬时、短延时和长延时的三段组合第3节变配电所低压断路器

低压断路器分类第3节变配电所低压断路器

常用低压断路器◆塑料外壳式低压断路器（装置式

）

特点：所有部件都安装在一个塑料外壳中（仅在塑壳正面中央有外露的操作手柄），没有裸露的带电部分，使用安全性高。

操作：小容量的断路器（50A以下）采用手动操作；大容量断路器可以手动操作，亦可电动操作。

用途：一般用于配电馈线控制和保护、小型配电变压器的低压侧出线总开关、动力配电终端控制和保护、住宅配电终端控制和保护，各种生产机械的电源开关。第3节变配电所低压断路器

常用低压断路器◆塑料外壳式低压断路器（装置式

）

我国自行开发的塑壳式断路器系列有：DZ15系列、DZ20系列、DZ25系列等

引进技术生产的有TO系列、TG系列、H系列、3VE系列、M611（DZ106）系列、C45N（DZ47）系列等第3节变配电所低压断路器

常用低压断路器◆框架式低压断路器（万能式

）

结构特点：框架式装在金属或塑料的框架上。

操作：既有手柄操作，又有杠杆操作、电磁操作和电动操作等。

安装：地点灵活，既可装在配电装置中，又可安在墙上或支架上。

性能特点：相对于塑壳断路器，框架式断路器的电流容量和断流能力较大。

保护：短路、过载、欠压、漏电等多种保护方案。第3节变配电所低压断路器

常用低压断路器◆框架式低压断路器（万能式

）

用途：主要用于配电变压器低压侧总开关、低压母线分段开关或大容量馈线开关和大型电动机控制开关等。

系列：我国自行开发的万能式断路器系列有DW15、DWl8、DW40、DW48、DW914系列等。引进技术的产品有ME系列（DW17）、AH系列（DW914）、AE系列（DW19）、3WE系列等。第3节变配电所低压开关柜

类型及型号

低压开关柜是按不同用途和使用场合，将所需一、二次设备按一定的线路方案有机组合而成的一种成套配电装置，在低压供配电系统中用于控制、保护和测量。—低压开关柜P—开启式J—封闭式G-交流一次线路方案编号—结构型式G—固定式C—抽屉式H—混形式用途代号—L、D—动力用设计序号辅助电路方案编号第3节变配电所低压开关柜

固定式低压开关柜

◆固定式低压开关柜的所有一、二次设备固定安装，结构简单、价格便宜，广泛用于中小用户。◆我国目前应用的主要有PGL1、2型和GGD、GGL型等。

抽屉式低压开关柜

◆抽屉式低压开关柜是将一、二次设备安装在各个抽屉内，再装于各个功能单元隔室，可根据需要推入或抽出。◆具有操作安全、易于检修及维护、更换故障开关容易等优点，可以缩短停电时间。◆我国目前应用的抽出式低压开关柜主要有GCL(K)、GCS、MNS型等，可用作动力中心(PC)和电动机控制中心(MCC)。

第3节变配电所低压一次设备的选择与校验

电器名称额定电压额定电流断流能力短路电流较验其他动稳定热稳定低压熔断器√√√——保护特性低压开关电器√√√一般可以不校验低压断路器√√√保护特性

低压一次设备的选择和高压一次设备的选择一样，除应满足电气设备正常工作条件外，根据情况按短路故障条件进行校验，同时在保证供配电系统安全可靠的前提下，做到运行维护方便、技术先进、经济合理。表4-7

低压一次设备的选择校验项目第3节变配电所低压一次设备的选择与校验低压断路器的选择与校验

◆额定电压选择：不低于所在线路的额定电压。◆额定电流选择：●过电流脱扣器额定电流：应不小于线路的计算电流。●壳架额定电流：应不小于它所安装的脱扣器额定电流。第3节变配电所低压一次设备的选择与校验低压断路器的选择与校验

◆过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定

●瞬动过电流脱扣器动作电流的整定

动作时间：通常在0.02s以内。

动作电流：应躲过最大一台电动机的全起动电流（尖峰电流），即：

第3节变配电所◆过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定

●短延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定

动作电流：应躲过线路的尖峰电流，即:

动作时间：按前后保护装置的保护选择性要求来确定，前一级保护的动作时间应比后一级保护的动作时间长一个时间级差（0.1～0.2s）。如:0.4s0.2s第3节变配电所◆过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定

●长延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定

动作电流：应躲过应躲过线路的最大负荷电流，即:

动作时间：应躲过允许过负荷的持续时间，其动作特性通常为反时限。第3节变配电所◆断路器保护与被保护线路的配合：

过负荷保护：断路器长延时脱扣动作电流不大于线路允许持续载流量即可。

短路保护：配合条件应满足导体的热稳定条件，具体为：⊙根据经验，选用带短延时脱扣器的断路器所保护的配电干线截面不会太小，一般能满足热稳定要求，可不作校验。若需校验时按下式校验：⊙若不满足配合要求，则应改选脱扣器的动作电流为瞬动型，或加大导线芯线截面。第3节变配电所低压断路器的选择与校验

◆过流脱扣器保护灵敏度校验：K为灵敏度最小值，取1.3

第3节变配电所低压断路器的选择与校验

◆断路器断流能力校验

当断路动作时间在0.02s以上时，极限分断电流应不小于通过它的最大三相短路电流周期分量有效值（已过冲击电流后才断路），即：

当断路器动作时间在0.02s及以下时，其极限分断电流应不小于通过它的最大三相短路冲击电流，即：第3节变配电所低压熔断器的选择与校验

◆额定电压：不低于所在线路的额定电压。◆额定电流：是指熔断器的支持件的额定电流，其值应不小于它所安装的熔体额定电流。◆熔体额定电流：选择应满足以下条件：

应不小于线路的计算电流：

应躲过电动机正常起动产生的尖峰电流：第3节变配电所低压熔断器的选择与校验

熔体额定电流的选择与被保护线路的配合。

⊙对过负荷保护：熔体电流在16A以上时，熔体电流不大于线路导体允许持续载流量即可。⊙对短路保护：校验绝缘导体的热稳定来确定是否配合合适。第3节变配电所低压熔断器的选择与校验

◆熔断器保护灵敏度的检验

为了保证保护范围内发生各种短路故障时能可靠地熔断，灵敏度必须满足下列条件：熔断器熔体额定电流（A）4～1016～3240～6380～200250～500熔断时间（s）53.55670.4891011—表4-8熔断器保护灵敏度最小值K◆低压熔断器断流能力校验方法同高压熔断器。第3节变配电所低压一次设备的选择与校验

低压保护电器级间选择性配合

选择性配合的意义：尽量缩小故障时停电范围，保证其选择性；又保证其动作的可靠性。12具体配合性能不作要求。措施：恰当选择保护电器，正确整定保护电器的动作电流和动作时间，以使两个或多个保护电器之间的保护特性合理配合，满足选择性的要求。内容：熔断器的级间配合、断路器的级间配合（包括选择性与非选择性之间配合）、熔断器与断路器的级间配合。第3节变配电所低压保护电器级间选择性配合

◆熔断器的级间配合

在过载和短路电流较小的情况下，上、下级熔断体之间可按时间-电流特性不相交或按上、下级熔断体的过电流选择比来选配。额定电流16Ａ及以上的两级熔断体的熔体额定电流之比为1.6：1时，就能满足上、下级选择性配合要求。

标准的熔体额定电流值就是近似按这个比例设计的，如25、40、63、100、160、250以及32、50、80、125、200、315等。第3节变配电所低压保护电器级间选择性配合

◆断路器的级间配合

对过负荷保护:

对短路保护:灵敏性要求和选择性要求很难同时满足。■上级用非选择型断路器，下级也用非选择型断路器：

整体来说，这种方式没有选择性。小结第3节变配电所低压保护电器级间选择性配合

◆断路器的级间配合

■上级用选择型断路器，下级用非选择型断路器：用短延时脱扣器的时延去实现短路保护上下级的选择性，其脱扣电流可相对整定较低，但也必须符合上级断路器的瞬时脱扣整定电流尽量整定大些，以免在故障电流很大时导致Ａ、Ｂ均瞬时动作，破坏选择性。

小结具有良好的选择性

第3节变配电所低压保护电器级间选择性配合

◆断路器的级间配合

■上、下级均采用选择型断路器：

●长延时脱扣器整定电流：●短延时脱扣器整定电流和动作时间：

这种配合一般出现在变电所低压侧，上级为总进线开关，下级为配电出线开关。●为确保动作的选择性，上级断路器A不宜设置瞬时脱扣器第3节变配电所◆断路器与熔断器之间的选择性配合■上级用熔断器，下级用断路器：这种配合一般出现末端电路，即直接接至用电设备的线路保护电路。通常末端电路使用非选择型断路器

动作特性不相交，并应具有一定的时间裕量：◎熔断器的时间电流特性上对应短路电流的熔体熔断时间应比断路器瞬时脱扣器动作时间长0.1s以上。◎熔体的额定电流比断路器长延时脱扣器的整定电流要大一定的数值，一般为3倍以上。能较好配合

小结第3节变配电所◆断路器与熔断器之间的选择性配合■上级选用非选择型断路器，下级选用熔断器：

这种配合方式和上述上下级都用非选择型断路器类似。整体来说不符合选择性要求，这种配合方式不可取。小结第3节变配电所◆断路器与熔断器之间的选择性配合■上级用选择型断路器，下级用熔断器：●过负荷时，动作特性不相交即能满足选择性要求。●另外，在满足动作灵敏度条件下，上级断路器瞬时脱扣器整定电流应尽量整定大一些，以免破坏选择性。●对短路保护而言：

而且短延时时间应整定大一些，如0.4～0.8ｓ。

第3节变配电所低压保护电器级间选择性配合

◆总结

●各级保护合理的配置和选型：首级干线宜用选择型断路器（电流较小者可用熔断器）；中间各级宜用熔断器；末端回路可用非选择断路器。●基本原则：正常工作和用电设备正常起动时，保护电器不应动作；保护电器必须在尽量短的时间内可靠切断故障电路；各级保护电器的动作特性应能彼此协调配合，有选择性地切断电路。按此结论，以四级低压配电系统为例，典型配置和选型：功能：主要功能是将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用符号及型号：T、TM第3节变配电所电力变压器概述

—相数代号高压绕组电压等级（kV）性能水平代号（8、9、10、11、12）—绝缘代号C—成形固体浇注式G—空气（干式）CR—成形固体包封式油浸式不表示额定容量（kVA）Z—有载调压无载调压不表示—冷却代号L—铝绕组铜绕组不表示S—三相D—单相F—风冷油浸自冷不表示绕组导体材质—调压方式代号—

普通电力变压器（工厂变电所大多采用）

第3节变配电所概述

按功能分

升压变压器降压变压器

按相数分

按调压方式分

双绕组变压器（工厂变电所大多采用）按绕组导体材质分

三绕组变压器按绕组型式分按绕组绝缘及冷却方式分

三相（工厂变电所通常都采用）单相

无载调压(工厂变电所大多采用)

有载调压

铜绕组变压器（现广泛应用）铝绕组变压器油浸式干式

自耦变压器

充气式

按用途分

全封闭变压器防雷变压器油浸自冷式（大多采用）油浸风冷式

油浸水冷式

强迫油循环冷却式

分类

电力变压器的容量和过负荷能力

电力变压器的额定容量和实际容量

电力变压器的额定容量◆规定的环境温度条件下，室外安装时，在规定的使用年限(一般规定为20年)内所能连续输出的最大视在功率(单位：kVA)室外安装规定的使用年限连续输出的最大视在功率规定的环境温度GBl094—96《电力变压器》规定：最高气温为+40℃，最高日平均气温为+30℃，最高年平均气温为+20℃，油浸式变压器顶层油的温升，规定不得超过周围气温55℃。如按规定的最高气温+40℃计，则变压器顶层油温不得超过+95℃。对室内安装变压器，由于散热条件较差，一般处在室中央的变压器环境温度比室外温度大约要高出8℃。设计寿命20年。第3节变配电所电力变压器的容量和过负荷能力

电力变压器的额定容量和实际容量

额定容量与温度之间的关系绕组最热点的温度绝缘的老化速度变压器的使用年限变压器带负荷能力（容量）变压器负荷

环境温度

●变压器的使用年限，主要取决于变压器绕组绝缘材料的寿命，与变压器运行时各部分的温度有直接的联系。●国产电力变压器大多数采用A级绝缘，使用的绝缘材料为经过绝缘油浸渍处理过的有机材料如纸、木材、棉纱等。耐热温度105℃、稳定温升65℃。

●电力变压器耐温最薄弱环节：绕组绝缘。八度规则：温度每升高八度，变压器的使用寿命降低一半第3节变配电所电力变压器的容量和过负荷能力

电力变压器的额定容量和实际容量

电力变压器实际容量●如果超过GBl094-96《电力变压器》规定温度最大值中的一个，则变压器顶层油的温升限值应予降低，即变压器的实际容量较之其额定容量要相应地有所降低。●如果比规定的环境温度低，则从绕组绝缘老化程度减轻而又保证变压器使用年限不变来考虑，变压器的实际容量较之其额定容量可以适当提高。即：此时变压器可允许一定的过负荷。

●变压器安装地点的环境温度与规定环境温度不一致，则变压器的实际容量较之其额定容量相应地有所改变。第3节变配电所电力变压器的容量和过负荷能力

电力变压器的额定容量和实际容量

电力变压器实际容量1℃规则

一般规定，如果变压器安装地点的年平均气温

则年平均气温每升高1℃，变压器的容量应相应减小1％。

●对室外安装变压器，其实际容量为●对室内安装变压器，其实际容量为第3节变配电所电力变压器的容量和过负荷能力

电力变压器的正常过负荷能力

过负荷能力：变压器在一个较短时间内输出的功率，可能大于额定容量。

第3节变配电所

运行分析：变压器并非一直额定运行，昼夜、季节负荷均有变化。通常，变压器的实际负荷小于其额定容量，温升较低，绝缘老化的速度比正常规定的速度慢。因此，在不缩短变压器绝缘的正常使用期限的前提下，变压器是允许有一定的短期过负荷能力的。电力变压器的正常过负荷能力由于昼夜负荷变化而允许的正常过负荷

当日负荷系数k<1时，高峰时允许的过负荷倍数和持续时间可按右图所示变压器过负荷曲线确定。第3节变配电所电力变压器的正常过负荷能力如果在夏季（6、7、8三个月）的最大负荷低于变压器的额定容量时，每低1％可在冬季（12、1、2三个月）额定负载的基础上过负荷1％，以15％为限。由于夏季低负荷而允许的过负荷以上两项累积，对室内油浸式变压器过负荷的总数不应超过20％，对室外变压器过负荷的总数不应超过30％。干式变压器一般不考虑正常过负荷第3节变配电所电力变压器的容量和过负荷能力

电力变压器的事故过负荷能力事故过负荷：当电力系统或工厂变电所发生事故时，为了保证重要用户和设备的连续供电，故允许变压器短时间(消除事故所必需的时间)较大幅度地过负荷运行。表4-10油浸式变压器允许的事故过负荷时间及倍数过负荷倍数1.301.451.61.752.02.43.0过负荷时间（min）1208030157.53.51.5如果变压器的过负荷倍数和过负荷时间超过允许值，则应按规定减少变压器的负荷。第3节变配电所变电所主变压器的选择变电所主变压器台数的选择

在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的裕度。一般情况下应首先考虑选择一台变压器。第3节变配电所变电所主变压器台数的选择

下列情况可考虑选择两台或两台以上变压器：

有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器。

第3节变配电所变电所主变压器台数的选择

只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源。第3节变配电所变电所主变压器台数的选择

对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，可采用两台变压器。除上述情况外的一般用户变电所，如果负荷集中而容量又相当大时，虽为三级负荷，也可以采用两台或以上变压器。

第3节变配电所变电所主变压器的选择变电所主变压器容量的选择

变压器容量等级

R10容量系列：容量等级按倍数递增的。R10系列的容量等级较密，便于合理选用，我国新的变压器容量等级采用此系列，如容量：100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、400kVA、500kVA、630kVA、800kVA、l000kVA、l250kVA等。

第3节变配电所变电所主变压器的选择变电所主变压器容量的选择

只装设一台主变压器的变电所：

第3节变配电所变电所主变压器的选择变电所主变压器容量的选择

装设两台主变压器时，每台变压器的容量，应同时满足：

第3节变配电所满足总计算负荷60～70%的需要。满足全部一、二级负荷的需要。变电所主变压器的选择变电所主变压器容量的选择

车间变电所主变单台容量一般不宜大于1000kVA（或1250kVA），以便于变压器位于负荷中心。对装设在二层以上的电力变压器，应考虑垂直与水平运输对通道及楼板荷载的影响。若采用干式变压器时，其容量不宜大于630kVA。

第3节变配电所如车间负荷容量较大、负荷集中且运行合理时，也可以选用单台容量为1250～2000kVA的配电变压器，以减少开关数量。变电所主变压器的选择变电所主变压器容量的选择

住宅区变电所内的油浸式变压器单台容量，不宜大于630kVA，以利于保护的简化和供电质量的提高。

应适当考虑负荷的发展，一般应考虑今后5～10年电力负荷的增长，留有一定的余地，同时要考虑变压器的正常过负荷能力。注意：

变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主接线方案的选择，通过对几个较合理的方案进行技术经济比较后择优确定。第3节变配电所变电所主变压器的选择变电所主变压器容量的选择

例：某10/0.4kV变电所，总计算负荷为970kV.A，其中一、二级负荷为480kV.A，当地年平均气温θ0.av=22oC,试初步选择主变压器的台数和容量。

解：根据变电所一、二级负荷情况，确定选两台主变压器。根据和要求，其单台变压器容量应满足下列要求：第3节变配电所变电所主变压器的选择变电所主变压器容量的选择

例：某10/0.4kV变电所，总计算负荷为970kV.A，其中一、二级负荷为480kV.A，当地年平均气温θ0.av=22oC,试初步选择主变压器的台数和容量。

第3节变配电所初选容量800kV.A。考虑气温和室内安装，所选变压器实际容量为：

所选变压器容量满足要求。变电所主变压器的选择课堂作业：

4-7计算题（2）某10/0.4kV车间变电所，总计算负荷640kVA，其中一、二级负荷共360kVA，当地年平均气温为25℃，变压器装在室外。试初步选择变电所变压器的台数及容量。第3节变配电所解：根据变电所一、二级负荷情况，确定选两台主变压器，其单台容量SNT应满足下列条件：3-7计算题（2）某10/0.4kV车间变电所，总计算负荷640kVA，其中一、二级负荷共360kVA，当地年平均气温为25℃，变压器装在室外。试初步选择变电所变压器的台数及容量。第3节变配电所因此初步确定每台主变压器容量为500kV.A。所选变压器容量满足要求。考虑当地年平均气温，所选变压器的实际容量为第3节变配电所互感器

◆互感器是电力系统中一次电路和二次电路之间的联络元件，用以向测量仪表、继电器线圈提供电路参数信号，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。互感器是一种特殊变压器。◆互感器分电流互感器（CT）和电压互感器（PT）。第3节变配电所◆功能：■将一次设备和二次设备进行电气隔离：●防止二次设备的故障影响到主电路，从而提高一次系统和二次系统的安全性和可靠性。●二次设备及工作人员与高电压隔离，保证二次设备和人身安全。■将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值

，便于测量仪表和继电保护装置标准化、小型化。●通常PT二次额定电压为100V。

●CT二次额定电流为5A（或lA）。第3节变配电所电流互感器电流互感器的分类及型号

分类方法类型应用及其他说明用途测量用用于电流测量，准确度等级有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级保护用用于继电保护，准确度等级有5P、10P两级安装地点户内式35kV及以上多制成户外式户外式电压高压1kV以上低压1kV以下绝缘介质油绝缘多用于户外浇注绝缘利用环氧树脂作绝缘浇注成型，适用于35kV及以下户内干式绝缘由普通绝缘材料包扎，浸渍漆处理，适于低压户内使用瓷绝缘主绝缘由瓷件构成，已被浇注绝缘所取代一次绕组匝数单匝式（母线式、装入式等）母线式是利用母线作为一次绕组，安装时将母线穿人电流互感器内腔；装入式是将电流互感器装入35kV及以上的变压器或多油断路器的瓷套管中多匝式（线圈式、线环式等）第3节变配电所电流互感器电流互感器的分类及型号

L

—

电流互感器

一次绕组型式

M-母线式F-复匝式D-单匝式Q-线圈式A-穿墙式B-支持式Z-支柱式R-装入式安装型式

额定电压（kV）

设计序号

结构型式

Q–加强式J–加大容量

用途

B–有载调压D

–差动保护用J–接地保护用Z–浇注绝缘C

–瓷绝缘J–树脂绝缘绝缘型式

TA第3节变配电所电流互感器电流互感器的基本结构和工作原理结构特点：一次绕组匝数很少（或无），导体粗。二次绕组匝数很多，导体较细。工作情况：一次绕组串接在一次电路中，二次绕组则与仪表、继电器等的电流线圈相串联，形成一个闭合回路（接近于短路状态）。与普通变压器工作区别：输入信号为电流；工作接近于短路状态。第3节变配电所电流互感器电流互感器的基本结构和工作原理电流关系：第3节变配电所电流互感器电流互感器接线方案

一相式接线TA应用：通常用于负荷平衡的三相电路，如低压动力线路中，供测量电流或接过负荷保护装置之用。符号第3节变配电所电流互感器电流互感器接线方案

两相V形接线（两相不完全星形接线）

TA应用：在中性点不接地的三相三线制电路中(如6～10kV高压电路中)，广泛用于测量三相电流、电能及作过电流继电保护之用；一般接在A、C相；符号第3节变配电所电流互感器电流互感器接线方案

两相电流差接线(两相一继电器接线)TA应用：流入继电器的电流是ia-ic，其大小是相电流的根号3倍。适于中性点不接地的三相三线制电路中(如6～10kV高压电路中)供作过电流继电保护之用。符号第3节变配电所电流互感器电流互感器接线方案

三相星形接线TA应用：用在负荷一般不平衡的三相四线制系统，也用在负荷可能不平衡的三相三线制系统中，作三相电流、电能测量及过电流继电保护之用。符号第3节变配电所电流互感器电流互感器选择与校验

电压、电流及变流比的选择

◆电流互感器的额定电压应不低于装设地点电路的额定电压。◆一次侧额定电流应不小于电路的计算电流，二次额定电流一般为5A。

一次侧额定电流规格：20A、30A、40A、50A、75A、100A、150A、200A、300A、4