建筑供配电第2章 5、6、7节

第二章建筑供配电系统的主要电气设备28765341建筑供配电系统电气设备的分类电气设备中的电弧问题高低压熔断器高低压开关设备电流互感器和电压互感器高低压成套配电装置电力变压器与柴油发电机思考题第五、六、七节重点难点1.电流互感器的结线方式2.成套配电装置3.电力变压器各种电器设备的特点及其选择电流互感器和电压互感器05

一、概述

电流互感器（CurrentTransformen，CT）又称仪用变流器，电压互感器（PotentialTansformen，PT）又称仪用变压器，二者合称互感器，从基本结构和工作原理来说，互感器就是一种特殊的变压器。第五节电流互感器和电压互感器互感器的功能主要有以下三个：安全绝缘扩大量程范围采用互感器可以获得多种形式的结线方案，以便满足各种测量和保护电路的要求。电流互感器的一次电流I1与其二次电流I2之间有下列关系：式中N1、N2－电流互感器一次和二次绕组的匝数；

Ki－电流互感器的变流比，一般定义为I1N/I2N

，例如200/5。二、电流互感器1.基本结构原理

电流互感器的基本结构原理如图2-33所示。它的结构特点是：一次绕组匝数很少（有的就是利用一次导体穿过其铁心，只有一匝），导体较粗；而二次绕组匝数很多，导体较细。它接入电路的方式是：一次绕组串联接入一次电路；二次绕组则与仪表、继电器等的电流线圈串联，形成一个闭合回路。由于二次仪表、继电器等的电流线圈阻抗很小，所以电流互感器工作时二次回路接近于短路状态。二次绕组的额定电流一般为5A。第五节电流互感器和电压互感器2.常用结线方案第五节电流互感器和电压互感器也称为两相不完全Y形结线。这种结线的三个电流线圈，分别反应三相电流，其中最右边的电流线圈是接在互感器二次侧的公共线上，反应的是两个互感器二次电流的相量和，正好是未接互感器那一相的二次电流（其一次电流换算值），如图2-35相量图所示。因此这种结线广泛用于中性点不接地的三相三线制电路中，供测量三个相电流之用，也可用来接三相功率表和电度表。这种结线特别广泛地用于继电保护装置中，称为两相两继电器结线。电流线圈通过的电流，反应一次电路对应相的电流。通常用在负荷平衡的三相电路中测量电流，或在继电保护中作为过负荷保护结线。（1）一相式结线（图2-34a）（2）两相V形结线（图2－34b）图2-34电流互感器的结线方案第五节电流互感器和电压互感器图2-35两相V形结线的电流互感器一、二次电流相量图（3）两相电流差结线（图2-34c）。也称为两相交叉结线。其二次侧公共线流过的电流，由图2-36相量图可知，其值为相电流的倍。这种结线也广泛用于继电保护装置中，称为两相一继电器结线。（4）三相Y形结线（图2-34d）。这种结线的三个电流线圈，正好反应各相电流，因此广泛用于中性点直接接地的三相三线制和三相四线制电路中，用于测量或继电保护。图2-36两相电流差结线的电流互感器一、二次电流相量图第五节电流互感器和电压互感器3.电流互感器的类型按一次绕组的匝数分，有单匝式（包括母线式、芯柱式、套管式）和多匝式（包括线圈式、线环式、串级式）。按一次电压高低分，有高压和低压两大类。按用途分，有测量用和保护用两大类。按准确度级分，测量用电流互感器有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级，保护用电流互感器一般为5P和10P两级。10kV高压用电流互感器一般制成两个铁心和两个二次绕组，其中准确度等级高的二次绕组接测量仪表，准确度级低的二次绕组接继电器。分类第五节电流互感器和电压互感器第五节电流互感器和电压互感器图2-37为户内低压500V的LMZJ1-0.5型（500～800/5）母线式电流互感器的外形图。它本身没有一次绕组，母线从中孔穿过，母线就是其一次绕组（1匝）。图2-38为户内高压10kV的LQJ-10型线圈式电流互感器的外形图。它的一次绕组绕在两个铁心上。每个铁心都各有一个二次绕组，分别为0.5级和3.0级，0.5级接测量仪表，3.0级接继电保护。低压的线圈式电流互感器LQG-0.5型（G为改进型），则只有一个铁心，一个二次绕组，其一、二次绕组均绕在同一铁心上。以上两种电流互感器都是环氧树脂浇注绝缘的，较之老式的油浸式和干式电流互感器的尺寸小、性能好，因此在现在生产的高、低压成套配电装置中广泛应用。图2-37

LMZJ1-0.5型电流互感器第五节电流互感器和电压互感器图2-38

LQJ-10型电流互感器第五节电流互感器和电压互感器第五节电流互感器和电压互感器4.使用注意事项

电流互感器二次侧接的都是阻抗很小的电流线圈，因此它是在接近于短路状态下工作。如果开路将产生如下的严重后果：①铁心过热，有可能烧毁互感器，并且产生剩磁，大大降低准确度等级。②由于二次绕组匝数远比一次绕组匝数多，因此可在二次侧感应出危险的高电压，危及人身和设备的安全。(1)电流互感器在工作时其二次侧不得开路。

(2)电流互感器的二次侧有一端必须接地。

防止电流互感器的一、二次绕组间绝缘击穿时，一次侧的高电压窜入二次侧，危及人身和设备的安全。这种接地属于保护接地。(3)电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。

按规定，电流互感器的一次绕组端子标以P1、P2，二次绕组端子标以S1、S2。P1与S1互为“同名端”，P2与S2也互为“同名端”。在安装和使用电流互感器时，一定要注意端子的极性，否则其二次侧所接仪表、继电器中流过的电流就不是预想的电流，甚至可能引起事故。电压互感器的一次电压U1和二次电压U2之间有下列关系：第五节电流互感器和电压互感器式中N1、N2－电压互感器一次和二次绕组的匝数；Ku－电压互感器的变压比，一般定义为U1N/U2N

，例如10/0.1。三、电压互感器1.基本结构原理

电压互感器的基本结构原理如图2-39所示。它的结构特点是：一次绕组匝数很多，而二次绕组匝数较少，相当于降压变压器。它接入电路的方式是：一次绕组并联在一次电路中；二次绕组则并联仪表、继电器的电压线圈。由于二次仪表、继电器等的电压线圈阻抗很大，所以电压互感器工作时二次回路接近于空载状态。二次绕组的额定电压一般为100V。图2-39电压互感器第五节电流互感器和电压互感器第五节电流互感器和电压互感器2.常用结线方案电压互感器在三相电路中常用的结线方案有：①一个单相电压互感器的结线（图2-40a）：供仪表、继电器接于线电压。②两个单相电压互感器接成V/V形（图2-40b）：供仪表、继电器接于三相三线制电路的各个线电压，它广泛地应用在6~10kV的高压配电装置中。③三个单相电压互感器接成Y0/Y­0形（图2-40c）：供电给要求线电压的仪表、继电器，并供电给接相电压的绝缘监察电压表。④三个单相三绕组电压互感器或一个三相五心柱三绕组电压互感器接成Y0/Y­0/△（图2－40d）：接成Y0的二次绕组，供电给需要线电压的仪表、继电器及作为绝缘监察的电压表；而接成△的辅助二次绕组，供电给用作绝缘监察的电压继电器。一次电路正常工作时，开口三角形两端的电压接近于零。当某一相接地时，开口三角形两端将出现近100V的零序电压，使电压继电器KV动作，发出信号。图2-40电压互感器的结线方案第五节电流互感器和电压互感器第五节电流互感器和电压互感器3.电压互感器的类型现已广泛采用环氧树脂浇注绝缘的干式互感器。

图2-41为单相三绕组、环氧树脂浇注绝缘的户内用JDZJ－10型电压互感器的外形图。三个JDZJ-10型互感器联成图2-40d所示Y0/Y0/△形的结线，可供小电流接地的电力系统作电压、电能测量及单相接地的绝缘监察之用。干式油浸式电压互感器图2-41

JDZJ-10型电压互感器第五节电流互感器和电压互感器第五节电流互感器和电压互感器4.使用注意事项由于电压互感器是并联接入一次电路的，二次侧的仪表、继电器也是并联接入互感器二次回路的，因此互感器的一、二次侧均必须装设熔器，以防发生短路烧毁互感器或影响一次电路的正常运行。

这也是为了防止电压互感器的一、二次绕组间绝缘击穿时，一次侧的高压窜入二次侧，危及人身和设备的安全。按规定，单相电压互感器的一次绕组端子标以A、N，二次绕组端子标以a、n，A与a及N与n分别为“同名端”或“同极性端”。三相电压互感器，按照相序，一次绕组端子分别标以A、B、C、N，二次绕组端子则对应地标以a、b、c、n。这里A与a、B与b、C与c及N与n分别为“同名端”或“同极性端”。电压互感器连接时，不能把端子极性接错，否则可能发生事故。(1)电压互感器的一、二次侧必须加熔断器保护。

(2)电压互感器的二次侧有一端必须接地。（3）电压互感器在连接时，也要注意其端子的极性。高低压成套配电装置一、概述06

成套配电装置就是按照一定的线路方案将有关一、二次设备组装为一体的配电装置，用于供配电系统中作为受电或配电的控制、保护和监察测量。成套配电装置按电压及用途分，有高压开关柜、低压配电屏及动力、照明配电箱和终端组合电器等。第六节高低压成套配电装置二、高压开关柜固定式所有电器元件都是固定安装的。固定式开关柜较为简单经济。某些主要电器元件如高压断路器、电压互感器和避雷器等，是安装在可移开的手车上面的。因此又称移开式。，手车式开关柜可大大缩短检修时间，提高供电可靠性。分类

图2-42为装有SN10－10型少油断路器的GG－1A（F）－07S型高压开关的外形结构图，该型开关柜是在原GG－1A型基础上采取措施达到“五防”要求的防误型产品。所谓“五防”即防止误分、误合高压断路器，防止带负荷拉、合隔离开关，防止带电挂接地线，防止带接地线合隔离开关，防止人员误入带电间隔等。手车式图2-42

GG-1A(F)-07S型高压开关柜第六节高低压成套配电装置第六节高低压成套配电装置图2-43为GC□-10（F）型手车式高压开关柜的结构图。图示为装有SN10-10型断路器的手车尚未推入时的情况。图中上、下插头兼起隔离开关的作用。二次接线的连接则采用专用的多孔插头。近年来，我国设计生产了一些技术性能指标接近或达到国际电工委员会（IEC）标准的新型先进的高压开关柜，固定式有KGN-10型交流金属铠装固定式和XGNF1-12箱型金属封闭式开关柜等，移开式（手车式）有KYN□－12型交流金属封闭铠装移开式开关柜和JYN2－10型交流金属封闭型移开式开关柜等。图2-44是KYN28C-12(MDS)开关柜基本结构示意图，该型开关柜主开关可选用性能优良的ABB公司的VD4-12型真空断路器或国产的ZN63A-12(即VSI-12)等真空断路器。二次回路可配置传统的继电保护装置，也可配置WZJK型综合智能监测保护装置。是多种老型金属封闭开关设备的较好替代产品，与国外同类型产品比较，具有较好的性能价格比。图2-43

GC□-10（F）型手车式高压开关柜第六节高低压成套配电装置图2-44

KYN28C-12（MDS）型手车式高压开关柜第六节高低压成套配电装置第六节高低压成套配电装置高压环网柜是为适应高压环形供电的要求而设计的一种专用开关柜。环网柜一般用于10kV环网供电、双电源供电和终端供电系统中，也可用于箱式变电所的供电。高压环网开关柜主要采用负荷开关加熔断器的组合方式。与采用断路器相比，这种负荷开关加熔断器的组合方式，当发生短路时的动作时间较短，且体积和重量都明显减少，价格也便宜很多，因而更为经济合理。对供电给较大容量变压器（例如1250kVA及以上）的环网柜，可改用断路器，并装设继电保护。环网柜一般由三个间隔组成，即两个电缆进出线间隔和一个变压器回路间隔，其主要电器元件包括负荷开关、熔断器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器和避雷器等。环网具有可靠的防误操作设施，达到前面所说的“五防”要求。新型的环网柜将负荷开关、隔离开关、接地开关的功能合并为一个“三位置开关”，它兼有导通、隔离和接地的三种功能，操作方便，并且减小了环网柜的体积。三、高压环网柜第六节高低压成套配电装置图2-46为SM6型高压环网柜的结构示意图。SM6是引进技术生产的高压环网开关柜，可扩展模块组合式，金属密封。它可选用的开关装置包括：负荷开关；FluarcSF1或Sfset断路器；Rollarc400或400D接触器；隔离开关。图2-46所示为有负荷开关功能的“三位置开关”＋高压熔断器的组合方案（QM）。它还有高压熔断器＋接触器（CRM）、隔离开关＋断路器（DM）等方案。图2-47为三位置开关的接线、外形和触头位置图。三位置开关密封于充满一定压力的SF6气体的壳体内（图2-47b），利用SF6气体作绝缘和灭弧，因而体积较小。环网柜结线具有灵活多变的结线方案，且可扩展性很好。SIEMENS公司等制造的SF6型环网柜还可以上下重叠放置，占地面积很小，更便于扩展。图2-46

SM6型高压环网柜第六节高低压成套配电装置图2-47

三位置开关的接线、外形和触头位置图第六节高低压成套配电装置第六节高低压成套配电装置四、低压配电屏

低压配电屏（柜）有固定式和抽屉式两大类型。固定式中的所有电器元件是固定安装的；而抽屉式的某些电器元件按一定线路方案组成若干功能单元，然后灵活组装成配电屏(柜)，各功能单元类似抽屉，可按需要抽出或推入，因此又称为抽出式。由于固定式比较简单经济，因此，在一般建筑供配电系统中，广泛采用的仍是固定式低压配电屏，离墙安装，双面维护。

我国目前广泛应用的固定式低压配电屏，主要为PGL1和PGL2型。这种固定式低压配电屏，结构合理、安全可靠，一度曾取代过去普遍应用的BSL型。这种配电屏的母线安装在屏后骨架上方的绝缘框上，并在母线上方装有母线防护罩；其保护接地系统也较完善，提高了防触电的安全性；另外线路方案也更为完备合理，大多数线路方案都有几个辅助方案，便于用户选用。第六节高低压成套配电装置新的PGL1型采用的低压断路器为DW16型或DZ20型，而PGL2型采用的低压断路器为DW15型或DZX20型，断流能力较强，其它电器元件基本相同。另外，GGD、GGL等型低压配电屏，设计也较先进，技术性能指标符合IEC标准。由于采用了ME型低压断路器等新型元件，因此它比PGL型配电屏的断流能力更高，短路稳定度更好，运行也更安全可靠。

我国目前应用的抽屉式低压配电屏，主要有BFC、GGD、MNS、GCL、GCK、GCS、GHT1型等，可用作动力中心(PC)和电动机控制中心(MCC)，其中GHT1型是GCK(L)1A型的更新换代产品，由天津电气传动设计研究所联合部分行业厂家，在GCK(L)1A型低压抽出式开关柜基础上，共同开发的一种新型户内混合式低压成套开关设备和控制设备。它们采用NT型高分断能力熔断器和ME、CW1、CM1型断路器等新型元件，性能较好，但价格较贵。另外，国外生产的低压柜中，有一种“插入式”结构。所谓“插入式”，其外型与抽屉式相近，每个单元也是独立分隔的空间，但只有面板而无抽屉。打开面板，各单元的元件布置清清楚楚，其主要元件（例如低压断路器）则采用插入式，更换时非常方便。由于不用抽屉，可大大降低造价。且元件插座比抽屉插头较少出现故障，因而可靠性更高。

第六节高低压成套配电装置图2-49

GCS型低压抽屉式开关柜外形图第六节高低压成套配电装置第六节高低压成套配电装置五、动力和照明配电箱上述低压配电屏装设在变电所的低压配电室，以向各个建筑物配电。而在各个建筑物内，通常还要装设动力和照明配电箱，以向各个用电设备配电。动力配电箱可用于向动力和照明设备配电；而照明配电箱主要用于照明配电，但也可配电给一些小容量的实验设备和家用电器。动力和照明配电箱的类型很多。按安装方式分，有靠墙式、挂墙式和嵌入式等。靠墙式是靠墙安装。挂墙式是挂墙明装（例如XL-3）。嵌入式是嵌墙暗装。动力配电箱的型号一般标为XL（例如XL-15、XL-21、XL-25等），照明配电箱的型号一般标为XM（例如XM-7）；如为嵌入式，有的在型号后面加“R”来表示，如XMR-7。但也不完全如此。限于篇幅，这里就不详细介绍了。第六节高低压成套配电装置六、终端组合电器

终端组合电器是一种安装终端电器(低压断路器、插座、开关等)的装置，一般用于额定电压为220V或380V、负载电流不大于100A的末端电路中，作为对用电电器和设备进行配电、控制，对线路过载、短路和漏电起保护作用的一种成套装置。目前生产的PZ30系列模数化终端组合电器具有以下结构特点：模数化终端组合电器功能多样、经济安全，广泛用于高层建筑、住宅、各种公共建筑和工矿企业等场合。①尺寸模数化，电器元件的安装尺寸均为9mm，便于组合，互换性好。②安装轨道化，电器元件统一安装在一根TH35顶帽型标准化轨道上，拆装组合方便。③功能多样化，可选用不同功能和容量的电器元件组合，功能多样，可适应不同性质的用户。常用的终端电器有C45N、DZ47等模数化小型断路器，AC30型模数化插座，HC30型熔断器式隔离器等。电力变压器与柴油发电机07一、电力变压器的结构类型

电力变压器（PowerTransformen，T或TM）是变电所中最关键的一次设备，故又称主变压器。它将电力系统的电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。电力变压器由铁心和绕组等两个基本部分组成，利用互感器的原理，用来升高或降低电源电压。建筑供配电系统所应用的电力变压器一般都是降压变压器。第七节电力变压器与柴油发电机分类单相三相干式油浸式自冷式风冷式强迫油循环风冷式水冷式一般工厂变电所采用的中小型变压器多为油浸自冷式（因价格较低）。但在防火要求高的建筑物内则应采用干式变压器或SF6变压器。注意：当变压器设置在民用建筑物中时不允许采用油浸式，一般多采用干式变压器。按相数分按冷却介质分第七节电力变压器与柴油发电机电力变压器按其绕组导体材质分，有铜绕组和铝绕组两种。目前广泛应用的三相油浸式铜绕组电力变压器，主要为S9、S11系列低损耗变压器。而推广应用的三相干式铜绕组电力变压器，主要为SCB9、SCB10系列低损耗变压器。变压器型号说明：第七节电力变压器与柴油发电机二、干式电力变压器干式变压器中目前应用最多的是环氧树脂浇注干式变压器。它的高、低压绕组均采用铜导体，全缠绕、玻璃纤维增强、薄绝缘，树脂不加填料、在真空状态下浸渍式浇注，无爆炸和火灾危险，因此能在民用建筑内使用。目前该类变压器额定电压最高为35kV。在国内民用建筑中，10kV电压等级的变压器普遍采用这种环氧树脂浇注的干式变压器。环氧树脂浇注的干式变压器一般为F级绝缘（155ºC）。我国一些大型厂家（例如广东顺德变压器有限公司）生产的环氧树脂浇注绝缘干式变压器已达到同类产品的世界先进水平。目前还有一种采用杜邦公司的NOMEX绝缘材料生产的干式变压器能达到H级绝缘（180ºC），故其过负荷能力较强，但价格也较贵。第七节电力变压器与柴油发电机一般200kVA以下的干式变压器利用自然空气冷却就可满足散热要求。对大于或等于250kVA以上的干式变压器，由于温升计算裕度不可能很大，最好附加温控仪表并采用风机散热。

干式变压器的噪声从声源发出后直接在空气中传播，不同于油浸式变压器有变压器油和油箱壁等介质的缓冲，因此必要时应采取措施降低噪声。用户除了应选用噪声水平符合标准要求的干式变压器外，还可以采取以下措施：安装时对变压器铁心和夹件夹紧螺栓按制造厂要求加以调整；变压器底座和外壳之间安装隔振件并固定坚实；一般干式变压器安装可不要求混凝土基础，但在对噪声要求很严格的场所，也可采用较厚的混凝土基础，混凝土基础有明显的降低噪声的作用。图2-51三相树脂浇注绝缘干式电力变压器第七节电力变压器与柴油发电机第七节电力变压器与柴油发电机三、电力变压器的联结组别电力变压器的联结组别是指变压器一、二次绕组因采取不同的联结方式而形成的变压器一、二次侧对应线电压之间的不同相位关系。6~10kV电力变压器在其低压(400V)侧为TN-C或TT系统时，其联结组别常有Yyn0(即Y/Y0-12)和Dyn11(即Δ/Y0-11)两种。我国过去差不多全采用Yyn0联结变压器，但现在国际上大多数国家的这类变压器是采用Dyn11联结。变压器采用Dn11联结较之采用Yyn0联结有以下优点：①