第二章 供電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備,。,第一節(jié) 概 述 （1）電氣設(shè)備,電氣設(shè)備的定義 供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)備是指用于發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的所有設(shè)備， 包括發(fā)電機、變壓器、控制電器、保護設(shè)備、測量儀表等。 1 按電壓等級分 （1）高壓 配電裝置交流50Hz 額定電壓1200V 以上 ，直流額定電壓1500V以上 （2）低壓配電裝置 交流50Hz 額定電壓1200V 以下 ，直流、額定電壓1500V及以下,2.按工作環(huán)境分 （1）戶內(nèi)型配電裝置 10KV 環(huán)境惡劣的35110KV（2）戶外型配電裝置 30KV 3.按結(jié)構(gòu)形式分 （1）裝配式配電裝置 （2） 成套式配電裝置 4按設(shè)備所屬回路分 （1） 一次回路及一次設(shè)備 ） 供配電系統(tǒng)中用于傳輸、 一次回路 供配電系統(tǒng)中用于傳輸、變換和分配電力電能的主電路 一次設(shè)備或一次電器 設(shè)置在一次回路中的電氣設(shè)備,按在一次電路中的功能分 1變換設(shè)備用來按電力系統(tǒng)工作的要求變換電壓或電流的電氣設(shè)備 ） 如變壓器、互感器等。 2控制設(shè)備用于按電力系統(tǒng)的工作要求控制一次電路通、斷的電 氣設(shè)備），如高低壓斷路器、開關(guān)等。 3保護設(shè)備用來對電力系統(tǒng)進行過電流和過電壓等的保護用電氣 設(shè)備） ，如熔斷器、避雷器等。 4補償設(shè)備用來補償電力系統(tǒng)中無功功率以提高功率因數(shù)的設(shè)備 ） 如并聯(lián)電容器等。,（2）電弧的產(chǎn)生及滅弧方法,電弧 一種高溫、強光的電游離現(xiàn)象，開關(guān)電器和線路中一種必然的 物理現(xiàn)象，是電流的延續(xù)。 產(chǎn)生電弧的根本原因 ： 觸頭間很大電場強度和很高的溫度導(dǎo)致觸頭本身的電子及觸頭周圍介質(zhì)中 的電子被游離而形成電弧電流。,產(chǎn)生電弧的游離方式 （1）高電場發(fā)射 強電場把觸頭表面的電子拉出，形成自由電子并發(fā)射到觸頭間隙中。 （2）熱電發(fā)射 觸頭表面的電子吸收足夠的熱能而發(fā)射到觸頭間隙中形成 自由電子向間隙四周發(fā)射出去。（3）碰撞游離 高速移動的自由電子碰撞中性質(zhì)點，使中性質(zhì)點游離成帶 正電的正離子和自由電子。 當離子濃度足夠大時，介質(zhì)被擊穿而產(chǎn)生電弧。 （4）熱電離,電弧的主要特征 （1）能量集中，發(fā)出高溫、強光 （2）自持放電，維持電弧穩(wěn)定燃燒所需電壓很低。 （3）游離的氣體，質(zhì)輕易變。,電弧的危害,（1）延長了電路的開斷時間，從而使故障對供配電系統(tǒng)造成更大的損 壞 。 （2）高溫使開關(guān)觸頭變形、熔化，從而導(dǎo)致接觸不良甚至損壞。 （3）高溫可能造成人員灼傷甚至直接或間接的死亡，強光可能損害人 的視 （4）引起弧光短路，嚴重時造成爆炸事故。 嚴重時造成爆炸事故。,開關(guān)電器中常用的滅弧方法,1.速拉滅弧法 高低壓斷路器中都裝有強力的斷路彈簧，目的就是加速觸頭的分斷速度。 是開關(guān)電器中最基本的滅弧方法。 2冷卻滅弧法 利用介質(zhì)如油等來降低電弧的溫度從而增強去游離來加速電弧的熄滅。,3吹弧滅弧法 利用外力如氣流、油流或電磁力來吹動電弧，使電弧拉長， 同時也使電弧 冷卻，電弧中的電場強度降低，復(fù)合和擴散增強，加速電弧熄滅。 按吹弧的方向分為縱吹和橫吹,4.長弧切短滅弧法 利用金屬片（如鋼柵片）將長弧切成若干短弧。當外施電壓 所示 利用金屬片（如鋼柵片）將長弧切成若干短弧。 (觸頭間小于電弧上的電壓降時，電弧不能維持而迅速熄滅。 分刀開關(guān)的滅弧罩就是利用這個原理來滅弧的。,5.狹溝滅弧法 有的熔斷器在熔管中充填石英砂，就是利用狹溝滅弧原理。 6.真空滅弧法 真空斷路器就是利用這種原理來熄滅電弧的。 注：電氣設(shè)備的滅弧性能往往是衡量其運行可靠性和安全性的重要指 標之一。,第二節(jié) 熔斷器,文字符號：FU 定義： 用于過電流（短路保護）保護的最為簡單和常用的電器。 功能： 當通過的電流超過規(guī)定值并經(jīng)過一定的時間后熔體（熔絲或熔件熔化而分斷電流，斷開電路來完成短路保護和過負荷保護功能。 優(yōu)點：體積很小，但卻能分斷很高的短路電流。,一、高壓熔斷器,RN型高壓熔斷器,熔管中充填石英砂,RN1型用于高壓電力線路及其設(shè)備和電力變壓器的短路保護。 RN2用于電壓互感器的短路保護。 RN3用于電力線路的短路保護。 RN4用于直流配電裝置過載和短路保護。 RN5和RN6是改進型 具有體積小、 重量輕、防塵性能好、維修和更換方便等特點。,RW型,RW4/RW10 隔離開關(guān)的作用 短路保護功能 RW4無專門滅弧裝置。不容許帶負荷操作 RW10 在上靜觸頭上加裝了簡單的滅弧室。 可帶負荷操作,常用低壓熔斷器,RM10 結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，更 換熔體方便。 適用條件：交流50Hz、額定電壓380V或直流額定電壓440V以下電網(wǎng)。 作用：短路保護和防止連續(xù)過負荷。,RT0,適用條件：交流50Hz、額定電壓380V、直流額定電壓440V以下短路電流大電網(wǎng)或配電裝置中。斷流能力要求高場所 保護性能好， 斷流能力大。 作用：作為電纜、導(dǎo)線、電氣設(shè)備短路保護和過負荷保護。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴。,第三節(jié) 高壓開關(guān)設(shè)備,開關(guān)設(shè)備 ：用用來接通和斷開電路的設(shè)備，以保證用電設(shè)備和檢修人員的安全。 高壓開關(guān)設(shè)備： 定義：用于額定電壓在3KV以上電壓輸配電線路的開關(guān)設(shè)備。 種類：高壓隔離開關(guān)、高壓負荷開關(guān)、高壓斷路器等。,一、高壓隔離開關(guān)（QS）,用途：隔離高壓電源、保證設(shè)備和線路的安全檢修。 特征：斷開后有明顯可見的斷開間隙。 無專門的滅弧裝置，不允許帶負荷操作 可以通斷不超過2A的空載變壓器、電容電流不超過5A的空載線路，與高壓斷路器配合使用。（電弧條件）,高壓隔離開關(guān)型號參數(shù)含義,高壓隔離開關(guān)型號參數(shù)含義,GN810600型高壓隔離開關(guān),1上接線端子 2靜觸頭 3閘刀 4絕緣套管 5下接線端子6框架 7轉(zhuǎn)軸 8拐臂 9升降瓷瓶 10支柱瓷瓶,二、高壓負荷開關(guān)（QL）,具有簡單的滅弧裝置， 功能：能通斷一定的負荷電流和過負荷電流，不能斷開短路電流，與高壓熔斷器配合使用，消除過電流和短路故障。,FN310RT型高壓負荷開關(guān),戶內(nèi)型、10KV、設(shè)計序號為3、 帶熱脫扣器和熔斷器型高壓負荷開關(guān) FN5-10D型： 閘刀中部裝有滅弧管，滅弧館內(nèi)有整套滅弧裝置，滅弧性能更優(yōu)良。,FN310RT型高壓負荷開關(guān),1主軸，2上絕緣子兼氣缸，3連桿，4下絕緣子，5框架，6 RN1型高壓熔斷器，7下觸座，8閘刀，9弧動觸頭，10絕緣噴嘴(內(nèi)有弧靜觸頭)，11主靜觸頭，12上觸座，13斷路彈簧，14絕緣拉桿，15熱脫扣器,結(jié)構(gòu)組成,1) 上絕緣子兼汽缸 是一個簡單的滅弧室，不僅起到支持絕緣子的作用，而且其內(nèi)部氣缸裝有傳動機構(gòu)傳動的活塞。 2) 傳動機構(gòu) 主軸、連桿、活塞等 3) 絕緣噴嘴和弧靜觸頭 在上絕緣子上部 4) 閘刀和弧動觸頭,工作原理,當負荷開關(guān)分閘時，弧動觸頭與弧靜觸頭之間產(chǎn)生電弧，同時分閘時主軸轉(zhuǎn)動而帶動活塞，壓縮氣缸內(nèi)的空氣，從噴嘴向外吹弧，使電弧迅速熄滅。同時，其外形與戶內(nèi)式隔離開關(guān)相似，也具有明顯的斷開間隙。因此，它同時具有隔離開關(guān)的作用。,常用型號,FW1-10適用于農(nóng)村和小容量工業(yè)電網(wǎng)。 FW2-10G用鉤棒和繩索在地面操作。 FW4-10G與熔斷器配合使用，可以替代斷路器切斷電路和保護線路。 FW5-10型可分合負載電流、電容器電流及環(huán)流。,三、高壓斷路器,高壓斷路器文字符號QF 是高壓輸配電線路中最為重要的電氣設(shè)備，它的選用和性能直接關(guān)系到線路運行的安全性和可靠性。 1作用 （1）通斷正常的負荷電流和過負荷電流； （2）通斷一定的短路電流； （3）在保護裝置作用下，自動跳閘，切斷短路電流。,2類型,（1）高壓斷路器按采用的滅弧介質(zhì)分 1）空氣斷路器 2）磁吹斷路器 3）六氟化硫(SF6)斷路器 4）真空斷路器 5）油斷路器 按油量大小分為少油和多油兩類。多油斷路器的油量多，兼有滅弧和絕緣的雙重功能；少油斷路器的油量少，只作滅弧介質(zhì)用。,空氣斷路器,利用高壓空氣吹動電弧并使其熄滅的斷路器。 壓縮空氣作用： 一、吹弧，使電弧冷卻而熄滅 二、觸點斷開后的絕緣介質(zhì) 三、為操作提供氣吹動力。,技術(shù)性能優(yōu)良，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般只應(yīng)用在大型變配電所中。 它應(yīng)用在戶外小型高壓變配電所中35KV側(cè)，用于開斷故障電流，切換線路。,磁吹斷路器,原理：利用自身流過的大電流產(chǎn)生的電磁力，將電弧拉長并進入滅弧式內(nèi)滅弧。 性能差，目前以較少采用。,六氟化硫(SF6)斷路器,六氟化硫斷路器是利用六氟化硫 (SF6)氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)的一種斷路器。簡稱 SF6斷路器。 SF6氣體無色無味不燃燒的惰性氣體，密度是空氣的5.1倍，因此具有優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能。 適用條件：電弧煉鋼爐變壓器或電器鐵道德電氣控制，也可作為發(fā)電廠、變配所開斷接通電路之用。,真空斷路器,動靜觸點在真空狀態(tài)下的滅弧室內(nèi)工作，由于只有極少量的介質(zhì)被擊穿而導(dǎo)電，因此絕緣性能和滅弧性能都特別好。觸點開距小、動作快、燃燒時間短、滅弧迅速，所以外形尺寸和重量可以大大減少，檢修方便，使用安全。 適用于頻繁操作的高壓電動機、小型電弧煉鋼爐變壓器。 缺點：工藝復(fù)雜，提高技術(shù)參數(shù)不容易，主要制成三相10KV戶內(nèi)型。,油斷路器,分類： 1 多油斷路器 油的作用：滅弧和絕緣 2 少油斷路器 油的作用：滅弧 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省材料，使用維護方便。 操作機構(gòu)：合閘時，做功大。分閘所需功較小。,高壓斷路器參數(shù),1 額定電壓（KV) 其承受持續(xù)電壓的能力，表明了具有的絕緣和滅弧能力。 2 額定電流（A)可長時間通過的最大電流 3 額定開斷電流（KA）額定電壓下能開端的最大短路電流，表明其最大過載能力。,4 額定斷流容量（MV.A）開端能力的另一綜合表示值。 三相斷路器斷流容量（MV.A）=3UlN額定開斷電流 單相斷路器斷流容量（MV.A）=UPN額定開斷電流 另外還有：全開斷時間（S）、合閘時間（S）、最高工作電壓（KV)、熱穩(wěn)定電流（KA）和動穩(wěn)定電流（KA）,對斷路器的基本要求,1 工作可靠 2 具有足夠短路能力 3 具有盡可能短的開斷時間 4 結(jié)構(gòu)簡單 5 價格低。,第四節(jié) 低壓開關(guān)設(shè)備,定義：主要用于IKV以下的電路中的開關(guān)設(shè)備。 分類：低壓刀類開關(guān)、低壓斷路器。,一、低壓刀類開關(guān),分類：低壓刀開關(guān)、低壓刀熔開關(guān)、低壓負荷開關(guān)。 （1）低壓刀開關(guān)：手動設(shè)備。 種類：型式-單投、雙投 極數(shù)-單極、雙極、三極 滅弧結(jié)構(gòu)-帶帶滅弧罩、無滅弧罩,常用的有低壓刀開關(guān),開啟式負荷開關(guān)（膠殼刀開關(guān)）， 型號為HD , HK系列； 封閉式負荷開關(guān)（鐵殼開關(guān)） HH系列； 組合開關(guān)型號有HZ系列。 刀開關(guān)在供配電系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)中通常用作電源隔離，有時也可用于不頻繁接通和斷開小容量電動機。,HD13型,刀開關(guān)與熔斷器串聯(lián)裝在鐵殼內(nèi)，亦稱鐵殼開關(guān)。具有機械連鎖裝置,低壓斷路器,又稱自動空氣開關(guān)。 功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過載、短路及失壓時自動分斷電路。 特點：操作安全，分斷能力較高。 分類：框架式（萬能式）和塑殼式（裝置式） 結(jié)構(gòu)：觸頭系統(tǒng)、優(yōu)良滅弧裝置、脫扣機構(gòu)、傳動機構(gòu),低壓斷路器的圖形、文字符號,QF,塑殼式低壓斷路器原理圖,1主觸頭 2自由脫扣器 3過電流脫扣器 4分勵脫扣器 5熱脫扣器 6欠壓脫扣器 7按鈕,萬能式（框架式）低壓斷路器,特點：保護方案和操作方式較多，裝設(shè)地點靈活，故稱“萬能式”。,萬能式（框架式）低壓斷路器結(jié)構(gòu)圖,漏電保護斷路器,又名漏電保護開關(guān)，為了防止低壓電網(wǎng)人身觸電或因漏電造成火災(zāi)等事故。 主要技術(shù)參數(shù)： 漏電動作電流和動作時間。,性能指標,（1）通斷能力：開關(guān)電器在規(guī)定的條件下，能在給定的電壓下接通和分斷的最大電流值。 （2）保護特性：過電流（短路）保護、過載、欠壓。,電力變壓器（文字符號為T或TM）,用來改變交流電電壓大小的電氣設(shè)備。 構(gòu)成：鐵心和繞組 按冷卻介質(zhì)分為油浸式和干式 按相數(shù)分 （1）單相變壓器 單相變壓器一般供小容量的單相設(shè)備專用； （2）三相變壓器 三相變壓器廣泛用于供配電系統(tǒng)的變電所中；,互感器,1互感器電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱，又稱儀用變壓器或測量互感器。 2作用：根據(jù)變壓器的變壓、變流原理將一次電量（電壓、電流）轉(zhuǎn)變?yōu)橥愋偷亩坞娏?，該二次電量可作為二次回路中測量儀表、保護繼電器等設(shè)備的電源或信號源,3主要功能 1）變換功能 將一次回路的大電壓和大電流變換成適合儀表、繼電器工作的小電壓和小電流。 （2）隔離和保護功能 作為一、二次電路之間的中間元件，不僅使儀表、繼電器等二次設(shè)備與一次主電路隔離，提高了電路工作的安全性和可靠性，而且有利于人身安全。,（3）擴大儀表、繼電器等二次設(shè)備的應(yīng)用范圍 通過改變互感器的變比，可以反應(yīng)任意大小的主回路電壓和電流值，便于二次設(shè)備制造規(guī)格統(tǒng)一和批量生產(chǎn)?；ジ衅鞯亩蝹?cè)的電流或電壓額定值統(tǒng)一規(guī)定為5A（1A）及 100V。,電流互感器,文字符號TA，是變換電流的設(shè)備。 組成：一次繞組、鐵心、二次繞組 2）結(jié)構(gòu)特點： 1.一次繞組匝數(shù)少，二次繞組匝數(shù)多 2.一次繞組導(dǎo)體較粗，二次繞組導(dǎo)體細 3.一次繞組串接在一次電路中，二次繞組與儀表、繼電器電流線圈串聯(lián)，形成閉合回路。由于這些電流線圈阻抗很小，工作時電流互感器的二次回路接近短路狀態(tài)。,3）電流互感器的變流比用Ki表示 二次側(cè)不允許開路！,結(jié)線方案,電流互感器在三相電路中的常用四種結(jié)線方案如圖所示： 一相式結(jié)線 如圖,應(yīng)用 通常用于三相負荷平衡的系統(tǒng)中，供測量電流或過負荷保護裝置用。,兩相V形結(jié)線 如圖,應(yīng)用 在中性點不接地的三相三線制系統(tǒng)中，用于測量三相電流、電能及作過電流繼電保護之用稱“兩相兩繼電器式結(jié)線”。,兩相電流差式結(jié)線,三相星形結(jié)線,應(yīng)用 被廣泛用于三相負荷不平衡的三相四線制系統(tǒng)中，也用在負荷可能不平衡的三相三線制系統(tǒng)中作三相電流、電能測量及過電流繼電保護之用。,電流互感器的使用注意事項,1）電流互感器在工作時二次側(cè)不得開路。 2）電流互感器二次側(cè)有一端必須接地 3）電流互感器在結(jié)線時，要注意其端子的極性。,電壓互感器（TV）,測量高壓裝置的電壓時使用。 一次繞組與高壓電路并聯(lián)，二次繞組與測量儀表或繼電器的線圈并聯(lián)，二次繞組電壓通常規(guī)定為100V。 分類：相數(shù)-單相式、三相式 繞組數(shù)-二繞組、三繞組 二次側(cè)不可短路！,三柱式,五柱式,第七節(jié) 母線、絕緣套管和電抗器,母線 英文名稱：busbar 定義：可以連接多個電氣回路的低阻抗導(dǎo)體。 母線是指在變電所中各級電壓配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設(shè)備和相應(yīng)配電裝置的連接，大都采用矩形或圓形截面的裸導(dǎo)線或絞線，這統(tǒng)稱為母線。 作用是匯集、分配和傳送電能。,母線的類型,常用母線有硬母線、軟母線兩種。 硬母線用銅或鋁做成，形狀有矩形、槽形和管形數(shù)種，多用于35 kV及以下的屋內(nèi)配電裝置，110 kv220 kv屋外配電裝置有時也采用鋁管母線。 軟母線有鋁絞線、銅絞線或鋼芯銅線線等，軟母線多用于35 kv以上的屋外配電裝置。,母線按結(jié)構(gòu)分為硬母線和軟母線。硬母線又分為矩形母線和管形母線。 矩形母線一般使用于主變壓器至配電室內(nèi)，其優(yōu)點是施工安裝方便，運行中變化小，載流量大，但造價較高。 軟母線用于室外，因空間大，導(dǎo)線有所擺動也不致于造成線間距離不夠。軟母線施工簡便，造價低廉。,型號代號,根據(jù)以鋁代銅的原則，現(xiàn)大量使用鋁合金母線，200A以下可使用鋼母線。10KV以下用矩形母線，35KV以上使用管形母線。 鋁絞線-LJ 鋼芯鋁絞線-LGJ 鋁合金絞線-HLJ,母線截面積的選擇,IxuIg Ixu -某一環(huán)境溫度下（25）所選母線截面的長期允許電流值； Ig-通過母線的最大長期負載電流,母線的著色,意義：可以增加輻射能力，有利散熱，因此母線著色后，容許負荷電流可提高12%-15%。鋼母線著色還能防銹蝕。同時使工作人員便于識別相序和直流極性。 一般母線著色標志如下： 直流：正極-紅色；負極-藍色。 交流：A相-黃色；B相-綠色；C相-紅色 中性線：不接地的中性線-白色或黑色； 接地的中性線-紫色。,電抗器,意義：為彌補某些斷路器遮斷容量不足 原理：增大短路阻抗、限制短路電流。 作用：維持母線電壓水平，使母線上的電壓波動較小，保證了非故障線路上的用戶電氣設(shè)備運行的穩(wěn)定性。,