配電網(wǎng)和配電自動化系統(tǒng)第2章課件

1、第2章 中壓配電網(wǎng)中的設(shè)施和設(shè)備第2章 中壓配電網(wǎng)中的設(shè)施和設(shè)備 配電網(wǎng)依照電壓等級可以分為高壓配電網(wǎng)、中壓和低壓配電網(wǎng)。高壓配電網(wǎng)，由一次變電站的低壓側(cè)和相應(yīng)的高壓輸電線路組成，讀者應(yīng)該熟悉這種類型的變電站和線路，本章內(nèi)容僅涉及這種變電站的中壓設(shè)備。 中壓配電網(wǎng)，一般從高壓二次變電站的變壓器中壓側(cè)為界，到給用戶供電的配電變壓器。中壓配電網(wǎng)包含：架空線路、電纜線路、中壓開閉所、各類開關(guān)柜、負(fù)荷開關(guān)、熔斷器、配電變壓器等設(shè)備。本章給出以上設(shè)施、設(shè)備的組成、基本工作原理、性能等知識。2.1 架空配電線路 架空配電線路是配電網(wǎng)大量應(yīng)用的線路。它的構(gòu)成元件主要有導(dǎo)線、絕緣子、桿塔、基礎(chǔ)、拉線、橫擔(dān)、金

2、具、避雷器、接地裝置等。在架空配電線路上，安裝有其它電氣設(shè)備，主要有配電變壓器、柱上開關(guān)、跌落式熔斷器、無功補償裝置等。2.1.1 導(dǎo)線 導(dǎo)線流過電流并輸送電能。對導(dǎo)線的要求是應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性能，足夠的機械強度，耐振動疲勞和抵抗空氣中化學(xué)雜質(zhì)腐蝕，以及導(dǎo)線有較小的質(zhì)量和溫度延長系數(shù)。目前常采用的導(dǎo)線有銅絞線、鋼芯鋁絞線或鋼芯鋁合金絞線。 銅材在架空線中較少采用。鋁材的導(dǎo)電性能比銅差，但鋁的密度小、重量輕、有較強的抗氧化能力，加上鋁資源的儲量相對豐富，價格適當(dāng)，因此，鋁導(dǎo)線得到了廣泛的應(yīng)用。為了提高鋁線的抗拉強度，采用鋼芯鋁絞線或鋁合金絞線，即以鋼為芯線，外圍絞上多根鋁或鋁合金線，即利用了鋁線

3、的良好導(dǎo)電性能，又利用了鋼絞線的高機械強度。架空線路常用的導(dǎo)線根據(jù)絕緣情況分為二種類型，裸導(dǎo)線和絕緣導(dǎo)線。1裸導(dǎo)線一般高壓配電線路所采用的裸導(dǎo)線為多股絞線，多股絞線根據(jù)所選用的材料分為銅絞線、鋁絞線、鋁合金和鋼芯鋁絞線，以及引進(jìn)國外技術(shù)的碳纖維復(fù)合芯鋁絞線ACCC。絞線單線的截面為圓形或梯形截面。 一般導(dǎo)線可根據(jù)型號確定其截面及所使用的材料。裸導(dǎo)線的型號由導(dǎo)線的材料及結(jié)構(gòu)和標(biāo)稱截面兩大部分組成。前一部分為拼音字母，后一部分?jǐn)?shù)字表示導(dǎo)線的截面。 導(dǎo)線型號中的拼音字母的含義：T-銅導(dǎo)線，J-絞線，L-鋁導(dǎo)線，G-鋼芯，Q-輕型，H-合金，型號中字線后的數(shù)字表示導(dǎo)線的截面積mm2，例如：LGJ-18

4、5代表185mm2截面的鋁鋼絞線，GJ-50代表50mm2截面的鋼絞線。圖2-1給出了常用架空裸導(dǎo)線的截面和實物圖。(a)一種金屬和兩種金屬的多股絞線及實物圖 (b) ACCC導(dǎo)線和導(dǎo)線圖圖2-1 常用導(dǎo)線及其截面圖2 架空絕緣導(dǎo)線 絕緣導(dǎo)線就是在導(dǎo)線外圍均勻而密封地包裹一層不導(dǎo)電的材料，如：樹脂、塑料、硅橡膠、PVC等，形成絕緣層，防止導(dǎo)電體與外界接觸造成漏電、短路、觸電等事故發(fā)生的電線。 架空絕緣導(dǎo)線分為分相式架空絕緣導(dǎo)線和集束式架空絕緣導(dǎo)線。1) 分相式架空絕緣導(dǎo)線分相式架空絕緣導(dǎo)線是以耐候型絕緣材料作外包絕緣，由導(dǎo)體、半導(dǎo)電屏蔽層、絕緣層組成，絕緣互絞線結(jié)構(gòu)見圖2-2。 導(dǎo)體的材料有鋼

5、芯鋁絞線、鋁絞線和銅絞線，絕緣耐候型材料一般采用耐候型聚氯乙烯、聚乙烯或交聯(lián)聚乙烯等。絕緣導(dǎo)線主要用于架空敷設(shè)，線芯一般采用緊壓的硬銅或硬鋁線芯。這種導(dǎo)線架設(shè)時，架空線路形式和采用裸導(dǎo)線的線路形式一樣。 圖2-2 架空絕緣導(dǎo)線(a) 截面圖 (b)實物圖分相架空絕緣導(dǎo)線的型號由導(dǎo)線材料、結(jié)構(gòu)、電壓等級和標(biāo)稱截面三大部分組成:第一部分代表導(dǎo)線材料和結(jié)構(gòu)特征，用漢語拼音字母表示：“JK”表示架空使用(銅導(dǎo)體代號省略)；“TR”表示軟銅導(dǎo)體；“L”表示鋁導(dǎo)體；“V”表示聚氯乙烯絕緣；“Y”表示聚乙烯絕緣；“GY”表示高密度聚乙烯絕緣；“YJ”表示交聯(lián)聚乙烯絕緣；“/B”表示本色絕緣；“/Q”表示輕薄

6、絕緣結(jié)構(gòu)(普通絕緣結(jié)構(gòu)節(jié)省)；“A”表示承力束為鋼絞線。常見的導(dǎo)線材料和結(jié)構(gòu)有：JKYJ-銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣架空電纜。JKLYJ-鋁芯交聯(lián)聚乙烯絕緣架空電纜。JKTRYJ-軟銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣架空電纜。JKY-銅芯聚乙烯絕緣架空電纜。JKLYJ/Q-鋁芯輕型交聯(lián)聚乙烯絕緣架空電纜。第二部分表示電壓等級，單位是kV。第三部分是導(dǎo)體的標(biāo)稱截面，單位是mm2；例：鋁芯、交聯(lián)聚乙烯絕緣、額定電壓10kV、單芯、輕型薄絕緣、標(biāo)稱截面是120，則可以表示為：JKLYJ/Q10 1120。鋁芯交聯(lián)聚乙烯輕型薄絕緣架空電纜，額定電壓10kV，單芯，標(biāo)稱截面為120mm2，表示為:JKLYJ/Q-10 1120

7、。鋁芯交聯(lián)聚乙烯絕緣架空電纜，額定電壓10kV,4芯，其中主線芯為3芯，標(biāo)稱截面為240mm2;承載絞線為鍍鋅鋼絞線，標(biāo)稱截面為9 mm2，表示為:JKLYJ/B-10 3240+95(A)。鋁合金線芯聚乙烯絕緣架空電纜，額定電壓10kV，單芯，標(biāo)稱截面為185 mm2，表示為:JKLHY-10 11852)高壓集束型絕緣導(dǎo)線 高壓集束型絕緣導(dǎo)線HV-ABC(Aerial Bundle Cable)型)，又稱為高壓絕緣互絞線。它可以分為集束型半導(dǎo)體屏蔽和金屬屏蔽絕緣導(dǎo)線兩種類型。其一般結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。(1) 集束型半導(dǎo)體屏蔽絕緣導(dǎo)線 集束型半導(dǎo)體屏蔽絕緣導(dǎo)線，又稱為集束型非金屬絕緣導(dǎo)線或半

8、導(dǎo)體外屏蔽絕緣互絞線。它可以分為承力束承載和自承載兩種類型。集束型半導(dǎo)體屏蔽絕緣導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)，如圖2-3所示。(2) 集束型金屬屏蔽絕緣導(dǎo)線集束型金屬屏蔽絕緣導(dǎo)線，又叫全屏蔽絕緣互絞線。這類絕緣導(dǎo)線一般帶承力束。集束型金屬屏蔽絕緣導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，如圖2-4所示。(a) (b) (c) 圖2-3 中壓集束電纜結(jié)構(gòu)示意圖(a)自承載成纜結(jié)構(gòu)圖 (b) 帶乘力束成纜結(jié)構(gòu)圖 (c)相導(dǎo)線結(jié)構(gòu)圖圖2-4 一種集束型金屬屏蔽絕緣導(dǎo)線結(jié)構(gòu)圖1導(dǎo)體；2導(dǎo)線屏蔽；3絕緣體；4綁扎線；5半導(dǎo)體絕緣屏蔽；6-集束屏蔽；7外護(hù)套；8承力束3)架空絕緣導(dǎo)線的優(yōu)點 架空絕緣導(dǎo)線與用裸導(dǎo)線的線路相比，有以下特點:(1) 絕緣性能好

9、 架空絕緣導(dǎo)線由于多了一層絕緣層，絕緣性能比裸導(dǎo)線優(yōu)越，可減少線路相間距離，降低對線路支持件的絕緣要求，提高同桿架設(shè)線路的回路數(shù)。(2) 防腐蝕性能好 架空絕緣導(dǎo)線由于外層有絕緣層，比裸導(dǎo)線受氧化腐蝕的程度小，抗腐蝕能力較強，可延長線路的使用壽命。 (3) 防外力破壞 減少受樹木、飛飄物、金屬膜和灰塵等外在因素的影響，減少相間短路及接地事故。 (4) 強度達(dá)到要求 絕緣導(dǎo)線雖然少了鋼芯，但堅韌，使整個導(dǎo)線的機械強度達(dá)到應(yīng)力設(shè)計的要求。2.1.2 桿塔 桿塔是架空電力線路的重要組成部分，桿塔的作用是支承導(dǎo)線、避雷線和其他附件。桿塔的型式和尺寸應(yīng)能使導(dǎo)線與導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與避雷線之間、導(dǎo)線與桿塔之間

10、、導(dǎo)線對大地和交叉跨越物之間有足夠的電氣安全距離。 按所用材質(zhì)可分為木桿、鋼筋混凝土桿和金屬桿三種。 架空配電線路桿塔根據(jù)受力特點分為耐張桿、直線桿、轉(zhuǎn)角桿、終端桿、跨越桿、分支桿等。2.1.3 基礎(chǔ) 桿塔基礎(chǔ)是指架空電力線路桿塔地面以下部分的設(shè)施，其作用是保證桿塔穩(wěn)定，能承受桿塔、導(dǎo)線、架空地線的各種荷載所產(chǎn)生的上拔力、下壓力和傾覆力矩。防止桿塔因承受導(dǎo)線、冰、風(fēng)、斷線張力等的垂直荷重、水平荷重和其他外力作用而產(chǎn)生倒桿。桿塔基礎(chǔ)一般分為混凝土基礎(chǔ)和鐵塔基礎(chǔ)。鐵塔宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)或混凝土基礎(chǔ)。2.1.4 絕緣子 絕緣子是一種隔電部件，其用途是使導(dǎo)線與導(dǎo)線之間以及導(dǎo)線與大地之間絕緣，支持

11、、懸吊導(dǎo)線。固定于桿塔的橫擔(dān)之上，同時承受導(dǎo)線及各種附件的機械荷重。因此，絕緣子應(yīng)具有良好的電氣性能和機械性能。并且絕緣子長期暴露在大氣中，因此對雨、雪、霧、風(fēng)、冰、氣溫驟變以及大氣中有害物質(zhì)的浸蝕有較強的抗御能力。絕緣子按照材質(zhì)分為陶瓷絕緣子和合成絕緣子;按照形式分針式絕緣子、棒式絕緣子和支柱絕緣子。(a)(b)(c)圖2-5 中壓架空線的各類絕緣子(a)針式絕緣子 (b) 柱式絕緣子 (c)瓷橫擔(dān)絕緣子 (d) 懸式絕緣子 (e)棒式絕緣子(d) (e)2.1.5 線路金具 線路金具是在架空線路上用于懸掛、固定、保護(hù)、聯(lián)結(jié)、接續(xù)架空線或絕緣子以及在拉線桿塔的拉線結(jié)構(gòu)上用于連接拉線，以及起到

12、某種防護(hù)作用的金屬器件。 線路金具種類很多，用途各不相同，按其作用分主要有五大類。(1)懸垂線夾(2)耐張線夾： 螺栓型耐張線夾壓接型耐張線夾 楔型耐張線夾 楔型與螺栓混合型耐張線夾(3)聯(lián)結(jié)金具(4)接續(xù)金具： 承力接續(xù)金具非承力接續(xù)金具(5)保護(hù)金具2.1.6 拉線作用、形式(1)拉線作用 是為了在架設(shè)導(dǎo)線后能平衡桿塔所承受的導(dǎo)線張力和水平風(fēng)力，以防止桿塔傾倒、影響安全供電。拉線與地面的夾角一般為450，若受環(huán)境限制可適當(dāng)增減，一般不超出300600，拉線距桿上導(dǎo)線的距離應(yīng)符合規(guī)程要求，穿越帶電線路時應(yīng)在上下兩側(cè)加裝圓瓷套管，拉盤應(yīng)垂直于拉線。(2)拉線形式 按其作用可分為張力拉線(如轉(zhuǎn)角

13、、耐張、終端、分支桿塔拉線等)和風(fēng)力拉線(如在土質(zhì)松軟的線路上設(shè)置拉線，增加電桿穩(wěn)定性)兩種；按拉線的形式，可分為普通拉線、水平拉線、弓形拉線和V形拉線等。2.1.7 接地裝置 主要由連接架空地線的接地引下線及埋入桿塔地里的接地體(極)所組成。接地裝置的主要作用是，能迅速將雷電流在大地中擴(kuò)散泄導(dǎo)，以保持線路有一定的耐雷水平。桿塔接地電阻值愈小，其耐雷水平就愈高。2.2 電纜線路 電纜線路由于可靠性高和不影響景觀，在對可靠性要求高，以及環(huán)境特殊的場合得到了大量的應(yīng)用。城市電網(wǎng)配電線路電纜化改造是城市電網(wǎng)改造工程的重要內(nèi)容之一，具有美化城市環(huán)境，提高供電可靠性和配電線路不受自然氣象條件干擾等優(yōu)點，

14、城市化建設(shè)的不斷加快客觀上要求不斷提高配電網(wǎng)的電纜化率。在一些重要負(fù)荷密集型的企業(yè)內(nèi)部，受制于特殊的環(huán)境限制，采用中壓電纜線路配電。2.2.1 電力電纜結(jié)構(gòu)圖 2-11 電力電纜的結(jié)構(gòu)示意圖圖2-11為電力電纜的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1和3分別為導(dǎo)體和絕緣層；在導(dǎo)體外和絕緣層外導(dǎo)體有半導(dǎo)體屏蔽層2和4，5為金屬屏蔽層，其余為外護(hù)套，即圖中的6、7、8，6為內(nèi)護(hù)套，7為鎧裝、8為外護(hù)套。1. 電纜的線芯 線芯的作用是傳送電流，為了減少電纜線芯的損耗，一般由具有高導(dǎo)電系數(shù)的金屬材料銅或鋁合金制成。2. 電纜的絕緣(1)對絕緣材料的要求1)有高的擊穿電場強度;2)小的介質(zhì)損耗因數(shù);3)優(yōu)良的耐樹枝放電、耐

15、局部放電性能;4)具有一定的柔軟性和機械強度;5)材料的抗老化性能良好.(2)常用的絕緣材料和性能 目前用于電纜的絕緣材料有：油浸電纜絕緣紙、塑料、以及橡膠。（3）中壓電纜絕緣層 塑料電纜是電力電纜絕緣發(fā)展的主流。對于電壓較低的電纜，為保證電纜彎曲時，絕緣層具有一定的機械強度，絕緣層的厚度則隨導(dǎo)體截面的增大而加厚。3. 電纜的屏蔽層 在電纜結(jié)構(gòu)上“屏蔽”，實質(zhì)上是一種改善電場分布的措施。電纜導(dǎo)體由多根導(dǎo)線絞合而成，它與絕緣層之間易形成氣隙，導(dǎo)體表面不光滑，會造成電場集中。在導(dǎo)體表面加一層半導(dǎo)電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的導(dǎo)體等電位并與絕緣層良好接觸，從而避免在導(dǎo)體與絕緣層之間發(fā)生局部放電，這一層

16、屏蔽為內(nèi)屏蔽層; 同樣在絕緣表面和護(hù)套接觸處也可能存在間隙，是引起局放電的因素，故在絕緣層表面加一層半導(dǎo)電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的絕緣層有良好接觸，與金屬護(hù)套等電位，從而避免在絕緣層與護(hù)套之間發(fā)生局部放電，這一層屏蔽為外屏蔽層。4. 電纜的保護(hù)層 保護(hù)層的作用是為了使電纜適應(yīng)各種使用環(huán)境的要求，在電纜絕緣層外面所施加的保護(hù)覆蓋層，又稱電纜護(hù)層。 電纜護(hù)層所用的材料繁多，主要分為兩大類：一類是金屬材料，如鋁、鉛、鋼、銅等，這類材料主要用以制造密封護(hù)套、愷裝或屏蔽層；另一類是非金屬材料，如橡膠、塑料、涂料以及各種纖維制品等，其主要作用是防水和防腐蝕。1)金屬護(hù)層 (1)內(nèi)護(hù)層;(2)外護(hù)層:a.

17、內(nèi)襯層b.愷裝層c.外被層2) 橡塑護(hù)層3)組合護(hù)層2.2.2 電力電纜分類按電壓等級分：可分為中、低壓電力電纜(35千伏及以下)、高壓電纜(110千伏以上)、超高壓電纜(275800千伏)以及特高壓電纜(1000千伏及以上)。此外，還可按電流分為交流電纜和直流電纜。按絕緣材料分:(1)油浸紙絕緣 (2)塑料絕緣 電力電纜(3)橡皮絕緣2.2.3 電力電纜的型號電力電纜型號的由兩部分組成。前半部分為產(chǎn)品的型號，采用漢語拼音和數(shù)字相結(jié)合命名方法；后半部分以短橫線隔開之后，表明電壓等級和規(guī)格。電力電纜型號構(gòu)成示意圖如圖2-13所示。圖2-13 電力電纜型號組成第一部分按字符次序排列為：電纜類別、絕

18、緣材料、導(dǎo)體材料、內(nèi)護(hù)層、外護(hù)層。電纜類別，12個字符：ZR為阻燃，NH為耐火，BC為低煙低鹵，E低煙無鹵；無特殊要求，不標(biāo)；絕緣材料，12個字符：V聚氯乙烯，YJ交聯(lián)聚乙烯，Y聚乙烯，X天然丁苯膠混合物絕緣，G硅橡膠混合物絕緣，YY乙酸乙烯橡皮混合物絕緣；導(dǎo)體材料，1個字符：T銅導(dǎo)體（可省略），L鋁導(dǎo)體；護(hù)套材料，1個字符：V聚氯乙烯護(hù)套，Y聚乙烯護(hù)套，F(xiàn)氯丁膠混合物護(hù)套；外護(hù)層結(jié)構(gòu)，用二位數(shù)字表示：無數(shù)字，無鎧裝層，無外被層。第一位數(shù)字表示鎧裝，第二位數(shù)字表示外被。含義見表2-1。第二部分：額定電壓和規(guī)格，方法是在型號后再加上說明額定電壓、芯數(shù)和標(biāo)稱截面積。示例：ZR-YJV22-10/8

19、.7-3120，交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套類阻燃10kV三芯120mm2電力電纜。VLV23-10/8.7-370 ，鋁芯聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套10kV三相70mm2電力電纜。數(shù)字鎧裝層外被層或外護(hù)套0無1聯(lián)鎖鋼帶纖維外套2雙鋼帶聚氯乙烯外套3細(xì)鋼絲聚乙烯外套4粗鋼絲2.2.4 終端和接頭的選擇 電纜的連接分為電纜終端和電纜中間接頭，統(tǒng)稱為電纜附件，它們是電纜線路中電纜與電力系統(tǒng)其他電氣設(shè)備相連接和電纜自身連接不可缺少的組成部分。1)電纜中間接頭和電纜終端與導(dǎo)體連接 電纜中間接頭導(dǎo)體的連接采用接續(xù)管，端頭采用接線端子，一般根據(jù)電纜線芯的截面選擇相應(yīng)的接續(xù)管和端子，采用局部壓接

20、法進(jìn)行壓接。壓接時，要按照規(guī)定的工藝進(jìn)行壓接。圖2-14為接續(xù)管、接線端子圖，圖2-15局部壓接示意圖。（a） (b)圖2-14 接續(xù)管、接線端子(a) 接續(xù)管的結(jié)構(gòu) （b）接線端子圖2-15 局部壓接(a)接續(xù)管壓接 （b） 接線端子壓接2) 中間接頭和端頭的結(jié)構(gòu) 按照主絕緣成型工藝，常用35kV及以下電纜終端和中間接頭主要可分為繞包式、熱縮式、冷縮式和預(yù)制式等四種常用形式。此外還有應(yīng)用于特定產(chǎn)品范圍的澆鑄式和可分離式電纜附件。3)電纜中間接頭和終端型號 國家機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定，以字母加數(shù)字標(biāo)注電纜終端與接頭型號，其組成和排列順序如圖2-16所示。圖2-16 電纜的命名表示圖4)電纜終端和接頭

21、的基本要求(1)優(yōu)良的電氣絕緣性能(2)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(3)滿足安裝環(huán)境要求(4)符合經(jīng)濟(jì)合理原則2.2.5 電纜敷設(shè)方式(1)直埋敷設(shè)方式(2)穿管(排管)敷設(shè)方式(3)電纜溝敷設(shè)方式(4)電纜隧道敷設(shè)方式2.2.6 電纜線路與架空線路的比較(1) 容性電流 電纜線路的電容遠(yuǎn)大于架空線路電容，因此，電纜線路對地容性電流一般遠(yuǎn)大于架空線路對地容性電流。(2)敷設(shè)與架設(shè)方式不同 (3) 故障類型 電纜線路故障的主要類型包括:外力破壞、電纜附件質(zhì)量缺陷、電纜安裝質(zhì)量缺陷和電力電纜本體質(zhì)量缺陷。架空線路易受如雷電、風(fēng)害、環(huán)境污染、樹枝碰線以及人為故障等外界因素影響。(4)供電可靠性 由于電纜線路與架

22、空線路敷設(shè)方式不同，電纜受外界因素的影響小，故障率處于相對較低水平。但是，地下電纜的故障是持久性的，由于電纜檢測、清除和修復(fù)故障需要較長時間，因此電纜故障往往會引起長時停電。(5)造價 由于材質(zhì)及工藝的不同，電纜線路的材料、附件、安裝設(shè)施等總造價遠(yuǎn)高于架空線路的造價。(6)對配電網(wǎng)接地方式的影響 由于架空線路與電纜線路的常用接線方式不同，而且架空線路與電纜線路存在著以上所述的很大的差異，這直接影響到配電網(wǎng)在新建電纜線路或進(jìn)行架空線入地改造時所選擇的接地方式。(7) 對繼電保護(hù)和配電自動化的影響 配電線路采用的繼電保護(hù)策略也應(yīng)有所調(diào)整，以適應(yīng)配電線路電纜化的發(fā)展。(8)配電自動化 電纜線路故障一

23、般為持久性的，故障定位較為困難，故障修復(fù)時間較長，降低了供電可靠性。因此在線路電纜化情況下，配電自動化的作用更為顯著。2.3 高壓開關(guān)柜 高壓開關(guān)柜是335kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備的俗稱，廣泛應(yīng)用在各種變電站的中壓配電和受電、及各種輔助間隔。2.3.1 高壓開關(guān)柜的類型 1. 根據(jù)主電氣設(shè)備分類根據(jù)目前的產(chǎn)品狀況，高壓電氣柜按照采用的主電氣設(shè)備可以分為以下幾類：斷路器柜 斷路器開關(guān)柜按絕緣介質(zhì)又分為：(1) 通用型高壓開關(guān)柜 。(2)氣體絕緣高壓金屬封閉開關(guān)柜C-GIS(Cubic Gas Insulated Switchgear),又稱充氣柜：(1) 固定式 。(2) 移動式 。2) F-C

24、(Fuse-Contactor)回路開關(guān)柜 高壓負(fù)荷開關(guān)-熔斷器和高壓限流熔斷器-高壓接觸器組合電器。3) 環(huán)網(wǎng)柜 主開關(guān)元件采用負(fù)荷開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器，它們常用于環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)，故通常稱為環(huán)網(wǎng)柜。2.內(nèi)部分隔方式分類高壓金屬封閉開關(guān)設(shè)備也可根據(jù)柜內(nèi)各部分的分隔方式分為以下幾類:箱式 開關(guān)柜內(nèi)各個元件之間無隔板或隔板不全，安全程度較低。(2) 間隔式 用一塊或更多的非金屬隔板將柜內(nèi)分割為母線室、電纜室和斷路器室等。(3) 愷裝式 開關(guān)柜內(nèi)的各個功能室，均用金屬板隔開，安全等級高。高壓金屬封閉開關(guān)設(shè)備柜內(nèi)各部分的分隔示意圖如圖2-20所示。圖2-20 箱式、間隔式和金屬愷裝式簡圖(a)箱

25、型(無隔板);(b)金屬封閉型(1個以上金屬隔板);(c)金屬愷裝型(全部使用金屬隔板) 3.高壓開關(guān)柜按絕緣分類(1) 空氣絕緣 開關(guān)柜中電氣設(shè)備以空氣為主絕緣。(2) 氣體絕緣 開關(guān)柜中充SF6氣體作為主絕緣的開關(guān)柜。(3) 固體絕緣 開關(guān)柜中的電氣元件通過絕緣材料進(jìn)行了隔離。(4) 復(fù)合絕緣 柜體中主絕緣用兩種以上絕緣方式的，例如：采用空氣絕緣時，如果兩極之間的電氣間隙達(dá)不到要求，可以采用中間加絕緣板的方式，當(dāng)然，絕緣板的設(shè)置也是有要求的。一般高壓開關(guān)柜復(fù)合絕緣有以下幾種：在銅排上套熱縮管；相間或相對地加絕緣隔板；斷路器極柱環(huán)氧樹脂固封；進(jìn)出線柱環(huán)氧樹脂固封。2.3.2 高壓開關(guān)柜的型號

26、命名國際電氣制造商開關(guān)柜的命名，按照企業(yè)的自主命名法進(jìn)行命名，每一種類型的開關(guān)柜自成體系。我國目前的開關(guān)柜命名采用如圖2-21所示的格式。 圖2-21 高壓開關(guān)柜的命名命名由“-”隔開為三部分，第一部分為型號位，由14位置組成，第二部分為電壓等級位置，由第5位置組成；第三部分，其它，由68位置組成。各部分的命名如下：第1位置:高壓開關(guān)柜，K-愷裝式，J-間隔式，X-箱式;第2位置:型式特征，G-固定式，Y-移開式(用字母Z表示中置式);第3位置:安裝場所，N-戶內(nèi)式，W-戶外式;第4位置:設(shè)計序號(由1位、兩位或3位數(shù)字或字母構(gòu)成);第5位置:額定電壓(單位kV)，有的在這一位后的括號中說明主

27、開關(guān)的類型，如用Z表示真空斷路器，F(xiàn)表示負(fù)荷開關(guān);第6位置:主回路(一次線路)方案編號;第7位置:斷路器操動機構(gòu):D-電磁式,T-彈簧式;第8位置:環(huán)境代號，TH-濕熱帶，TA-干熱帶，G-高海撥，Q-全工況。 在實際命名時，可以僅用前面第1部分和第二部分，例如：KYN28A-12，表示鎧裝、移動、戶內(nèi)、設(shè)計序號為28A，12kV開關(guān)柜。KGN8-12，表示鎧裝、固定、戶內(nèi)、設(shè)計序號為8的12kV開關(guān)柜。2.3.3 高壓開關(guān)柜的基本參數(shù)高壓開關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù)有以下幾項:(1)額定電壓。(2)額定絕緣水平 用lmin工頻耐受電壓(有效值)和雷電沖擊耐受電壓(峰值)表示。(3)額定頻率。(4)額

28、定電流 指柜內(nèi)母線長期能耐受的最大工作電(5)額定短時耐受電流 指柜內(nèi)母線及主回路的熱穩(wěn)定度，應(yīng)同時指出“額定短路持續(xù)時間”，通常為4s，在此電流下，開關(guān)柜的元件不應(yīng)出現(xiàn)熱損壞。(6)額定峰值耐受電流 指柜內(nèi)母線及主回路的動穩(wěn)定度。在此電流下，開關(guān)柜內(nèi)元件和結(jié)構(gòu)應(yīng)保持完好。(7)防護(hù)等級 指開關(guān)柜防塵和防水能力。2.3.4 典型高壓開關(guān)柜 高壓開關(guān)柜的種類較多，不同類型的開關(guān)柜其結(jié)構(gòu)不同，尤其是固定柜和移開式柜結(jié)構(gòu)有較大的差異。1 固定式高壓開關(guān)柜目前應(yīng)用較多的固定式柜有XGN2-12、XGN15-12、XGN66-12、XGN17-40.5等型號的開關(guān)柜.2 移開室高壓開關(guān)柜高壓開關(guān)柜目前應(yīng)

29、用量最大的是空氣絕緣和復(fù)合絕緣的移開式開關(guān)柜。僅在10kV電壓等級，國內(nèi)生產(chǎn)的這類產(chǎn)品達(dá)20多個系列，其中在10kV電壓等級，該類開關(guān)柜的典型代表是KYN28A-12，即鎧裝、移動、戶內(nèi)、設(shè)計序號為28A的10kV中壓開關(guān)柜。2.3.5 高壓開關(guān)柜的“五防” 高壓開關(guān)柜的 “聯(lián)鎖”是保證電力網(wǎng)安全運行、確保設(shè)備和人身安全、防止誤操作的重要措施。GB3906-1991335千伏交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備)對此作了明確規(guī)定。一般把“聯(lián)鎖”描述為：防止誤分、誤合斷路器；防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)；防止帶電掛(合)接地線(接地開關(guān))；防止帶接地線(開關(guān))合閘；防止誤入帶電間隔。上述五項防止電氣誤操作的內(nèi)容，簡

30、稱“五防”。據(jù)統(tǒng)計，電力系統(tǒng)的誤操作事故有80%以上屬于五種誤操作。因此，各種開關(guān)設(shè)備之間必須有一定的操作順序，否則就會造成嚴(yán)重后果甚至出現(xiàn)事故。為此，高壓開關(guān)柜應(yīng)具有“五防”功能。2.3.6高壓開關(guān)設(shè)備的發(fā)展除了開關(guān)設(shè)備即斷路器的不斷進(jìn)步更新外，高壓開關(guān)柜在以下二個方面是其發(fā)展趨勢：絕緣方式 高壓封閉金屬開關(guān)柜，除了采用空氣絕緣的通用柜體外，采用復(fù)合絕緣的開關(guān)柜技術(shù)在不斷的進(jìn)步。今后，高壓開關(guān)柜采用密封結(jié)構(gòu)的充氣柜，以及固體絕緣開關(guān)柜將得到廣泛的應(yīng)用。 開關(guān)體積的小型化 近年來，中壓金屬開關(guān)設(shè)備的尺寸不斷減小，采用氣體絕緣柜的柜體，比上世紀(jì)80年代現(xiàn)場安裝所占空間大大減少，體積減少到原來的1

31、0%-20%。 2.4 中壓開閉所中壓開閉所，也稱中壓開關(guān)站，是設(shè)有中壓配電進(jìn)出線、對功率進(jìn)行再分配的配電裝置，必要時可附設(shè)配電變壓器。開閉所的特征是電源進(jìn)線側(cè)和出線側(cè)的電壓相同。區(qū)域二次變電站也具有開閉所的功能。中壓開閉所(6kV、10kV、20kV)是配電網(wǎng)的重要組成部分。是隨著城鎮(zhèn)配電網(wǎng)或企業(yè)配電網(wǎng)的發(fā)展，為解決終端變電站出線數(shù)量不夠，出現(xiàn)并得到大面積應(yīng)用的配電網(wǎng)主要設(shè)施。目前，10kV開閉所在大、中城市的配電網(wǎng)、縣城配電網(wǎng)和其他負(fù)荷密集區(qū)域配電網(wǎng)中得到廣泛使用。2.4.1 中壓開閉所的功能和作用 建設(shè)中壓開閉所的目的是解決終端變電站出線走廊受限和提高設(shè)備的合理利用率。一般開閉所建設(shè)在主

32、要道路的路口附近、負(fù)荷中心或兩座變電站之間，以便加強電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)，開閉所應(yīng)有兩回及以上的進(jìn)線電源，其電源應(yīng)取自二次變電站的不同母線或不同高壓變電站，以提高供電可靠性。開閉所的功能和作用總結(jié)如下：(1) 變電所10kV母線的延伸(2)電纜化線路分支線支接的節(jié)點(3)提高供電可靠性和靈活性(4)方便操作和提高操作的安全性 2.4.2 10kV開閉所的基本接線及適用范圍1. 單母線接線 單母線接線方式一般設(shè)1-2路10kV電源進(jìn)線間隔，若干路出線間隔，個別也有3路及以上電源進(jìn)線間隔的接線方式。單母線接線方式按照功能不同可分為環(huán)網(wǎng)型單母線接線方式和終端型單母線接線方式，如圖2-26所示。環(huán)網(wǎng)型單母線接線有

33、2路10kV電源進(jìn)線間隔，一進(jìn)一出構(gòu)成環(huán)網(wǎng);終端型單母線接線只有一路10kV電源進(jìn)線間隔。(1)優(yōu)點 接線簡單清晰、規(guī)模小、投資省。(2)缺點 不夠靈活可靠，母線或進(jìn)線開關(guān)故障或檢修時，均可能造成整個開閉所停電。(3)適用范圍 一般適用于線路分段、環(huán)網(wǎng)，或為單電源用戶設(shè)置的開閉所、戶外環(huán)網(wǎng)柜、高壓電纜分接箱及箱式變高壓配電裝置等。圖2-26 單母線接線(a)環(huán)網(wǎng)型 (b)終端型2. 單母線分段接線 單母線分段接線方式一般有2-4路10kV電源進(jìn)線間隔，若干路出線間隔，兩段母線之間設(shè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān)。單母線分段接線方式按照功能不同可分為環(huán)網(wǎng)型單母線分段接線和終端型單母線分段接線，如圖2-27所示。 (

34、1)優(yōu)點 1用開關(guān)把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，提供兩個供電電源。2當(dāng)一段母線發(fā)生故障或檢修時，另一段母線可以正常供電，不致使重要用戶停電。(2)缺點 1母線聯(lián)絡(luò)需占用兩個間隔的位置，增加了開閉所的投資。2當(dāng)一段母線的供電電源故障或檢修，由第二段母線供電時，系統(tǒng)運行方式會變得復(fù)雜。(3)適用范圍 一般適用于為重要用戶提供雙電源、供電可靠性要求比較高的開閉所。圖2-27 單母線分段接線(a) 環(huán)網(wǎng)型 (b)終端型3. 雙母線接線 雙母線接線方式一般有2-4路10kV電源進(jìn)線間隔，若干路出線間隔，兩段母線之間沒有聯(lián)系。雙母線接線方式按照功能不同可分為環(huán)網(wǎng)型雙母線接線和終端型

35、雙母線接線，如圖2-28所示。(1)優(yōu)點 1供電可靠性高2調(diào)度靈活，能靈活地適應(yīng)10kV配電網(wǎng)各種運行方式下調(diào)度和潮流變化的需要。(2)缺點 與開閉所相聯(lián)的外部網(wǎng)架要強，每一段母線必須有兩個供電電源。(3)適用范圍 一般適用于為重要用戶提供雙電源、供電可靠性要求較高的環(huán)網(wǎng)型開閉所。圖2-28 雙母線接線(a) 環(huán)網(wǎng)型 (b) 終端型2.4.3 開閉所設(shè)備 隨著配電網(wǎng)建設(shè)、改造力度的不斷加大，網(wǎng)架建設(shè)的不斷加強，10kV開閉所在配電網(wǎng)中應(yīng)用已十分普遍。因為科技的不斷進(jìn)步，10kV開閉所所用的設(shè)備也在不斷的更新，開關(guān)逐步由少油斷路器柜過渡到空氣負(fù)荷開關(guān)環(huán)網(wǎng)柜，開關(guān)柜的體積大大減少，操作也簡單了很多

36、。 上世紀(jì)90年代中期，滅弧性能更好的真空、SF6負(fù)荷開關(guān)開始在10kV配電網(wǎng)中應(yīng)用，逐步取代空氣負(fù)荷開關(guān)，而成為10kV開閉所的主要設(shè)備。同時，一些進(jìn)口設(shè)備大量使用在開閉所中，如全密封、全絕緣的SF6負(fù)荷開關(guān)環(huán)網(wǎng)柜，其最大優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、運行可靠，但這種設(shè)備與我們原先使用的國產(chǎn)設(shè)備有很大的區(qū)別，從而給設(shè)備的運行檢修帶來許多新問題。另外許多進(jìn)口設(shè)備，提出了免維護(hù)的概念，這與目前我國現(xiàn)行的運行、檢修規(guī)程是不完全相適應(yīng)的。2.4.4 開閉所的自動化裝置 10kV開閉所的設(shè)備比較簡單，只有10kV開關(guān)柜而無變壓設(shè)備，其作用僅是對電能進(jìn)行二次分配，或進(jìn)行功率交換，為周圍用戶提供電源。因此，開閉所的保護(hù)

37、配置很簡單。另外10kV開閉所都是無人值班的，在城市10kV配電網(wǎng)中分布廣、數(shù)量多，配置復(fù)雜繼電保護(hù)的必要性不大。1) 電源進(jìn)線間隔的保護(hù)配置2) 出線間隔的保護(hù)配置3) 自動化裝置2.4.5 開閉所所用電源 目前，主要供電方式有3種。(1)電壓互感器二次側(cè)電源供電方式 直接利用電壓互感器TV的二次側(cè)100V交流，或由電壓互感器二次側(cè)經(jīng)中間變壓器提供交流220V，作為操作電源給操作、控制、保護(hù)、信號等回路提供電源。(2) DC供電方式 當(dāng)10kV開閉所用電采用直流電源時，需在開閉所設(shè)置直流屏和蓄電池。(3) 交流電源通過UPS向操作回路供電 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，UPS將蓄電池的直流電逆變成交流電

38、不間斷地向操作回路、保護(hù)、信號等設(shè)備供電。高壓電源正常時，由低壓電源向操作回路供電，系統(tǒng)失電或故障時由UPS供電。2.5 電纜線路的開關(guān)設(shè)備(環(huán)網(wǎng)柜) 環(huán)形配電網(wǎng)，即供電干線形成一個閉合的環(huán)形，供電電源向這個環(huán)形干線供電，從干線上再一路一路地通過高壓開關(guān)向外配電。這樣的好處是，每一個配電支路既可以同它的左側(cè)干線取電源，又可以由它右側(cè)干線取電源。當(dāng)左側(cè)干線出了故障，它就從右側(cè)干線繼續(xù)得到供電，而當(dāng)右側(cè)干線出了故障，它就從左側(cè)干線繼續(xù)得到供電。配電支線的供電可靠性得到提高。用于這種環(huán)形配電網(wǎng)的開關(guān)柜，簡稱環(huán)網(wǎng)柜。 環(huán)網(wǎng)柜的高壓開關(guān)一般不采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的斷路器而采取結(jié)構(gòu)簡單的帶高壓熔斷器的高壓負(fù)荷開關(guān)

39、。 這樣的開關(guān)柜也完全可以用到非環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)中。 環(huán)網(wǎng)柜僅僅是一個俗稱，它可以是斷路器柜，也可以是負(fù)荷開關(guān)柜，或負(fù)荷開關(guān)加熔斷器柜，不僅僅用于環(huán)網(wǎng)線路。目前所說的環(huán)網(wǎng)柜指體積小的斷路器、負(fù)荷開關(guān)柜。這種負(fù)荷開關(guān)柜可以用于環(huán)網(wǎng)供電或雙電源輻射供電系統(tǒng)中、中壓分界室接、中壓終端變電站、箱式變電站等供電回路。 配用負(fù)荷開關(guān)-限流熔斷器的環(huán)網(wǎng)柜，稱為組合電器，這種環(huán)網(wǎng)柜用于保護(hù)小型變壓器(一般1600kVA及以下)比斷路器更有效。 環(huán)網(wǎng)柜，除電壽命長，開斷力強，其突出優(yōu)點是容易實現(xiàn)三工作位(接通、斷開和接地)，小電流(電感、電容)開斷，抗嚴(yán)酷環(huán)境條件能力強。2.5.1 環(huán)網(wǎng)柜的作用與分類 環(huán)網(wǎng)柜

40、中，主要開關(guān)元件為負(fù)荷開關(guān)、斷路器、或負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器。如果使用斷路器，不要求斷路器能快速重合。實際的環(huán)網(wǎng)柜，常常是負(fù)荷開關(guān)柜與其它組合電器柜配套使用，這種單元稱為環(huán)網(wǎng)供電單元。環(huán)網(wǎng)供電單元中的每一個功能柜稱為一個環(huán)網(wǎng)柜，每一個環(huán)網(wǎng)柜對應(yīng)著一路進(jìn)(出)線。環(huán)網(wǎng)柜的分類方法很多，以下是環(huán)網(wǎng)柜的作用與分類。1) 按環(huán)網(wǎng)柜的作用分類 2) 按環(huán)網(wǎng)柜的負(fù)荷開關(guān)分類3) 環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用環(huán)境分類 2.5.2 不同開關(guān)元件的環(huán)網(wǎng)柜1. 負(fù)荷開關(guān)環(huán)網(wǎng)柜 ：用于同一個電壓等級回路的環(huán)網(wǎng)柜。2. 負(fù)荷開關(guān)和限流熔斷器組合型環(huán)網(wǎng)柜： 作為變壓器回路開關(guān)柜。3. 斷路器型環(huán)網(wǎng)柜 具有以下用途和功能：作為環(huán)網(wǎng)柜、開

41、閉所的進(jìn)線開關(guān)作為出線開關(guān)遠(yuǎn)方監(jiān)測和控制功能 4. 和其它一般開關(guān)柜相同的功能2.5.3 環(huán)網(wǎng)供電單元的一般形式 負(fù)荷開關(guān)柜、負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電氣柜，用于環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)時，稱為環(huán)網(wǎng)供電單元。通常一個環(huán)網(wǎng)供電單元至少由三個間隔，即三臺環(huán)網(wǎng)柜組成：兩個進(jìn)線柜，1個出線柜。進(jìn)線柜采用負(fù)荷開關(guān)柜，出線柜一般為組合電氣柜，圖2-29為最基本環(huán)網(wǎng)供電電源的原理圖，圖2-30為環(huán)網(wǎng)供電單元的電氣主接線圖。這種三個間隔的環(huán)網(wǎng)單元是最簡單的環(huán)網(wǎng)單元，高壓配電設(shè)備由三個間隔(環(huán)網(wǎng)柜)組成，即兩個采用負(fù)荷開關(guān)柜環(huán)網(wǎng)電纜進(jìn)出間隔，一個采用負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器柜的變壓器回路間隔。在圖2-29的環(huán)網(wǎng)供電單元中，環(huán)纜進(jìn)出

42、間隔采用電纜進(jìn)線，是受電柜，它安裝有三工位(合-分-接地)負(fù)荷開關(guān)，可及時隔離故障線路。變壓器回路間隔對所接變壓器起控制和保護(hù)作用。一旦供電線路出現(xiàn)故障，進(jìn)出環(huán)網(wǎng)間隔可及時切除故障線路，并迅速接通另一正常線路，恢復(fù)系統(tǒng)供電，因而供電可靠性高。圖2-29 環(huán)網(wǎng)供電單元原理圖 圖2-30 環(huán)網(wǎng)供電單元環(huán)網(wǎng)供電單元也可由多回路進(jìn)、出線柜組成，用于開閉所或預(yù)裝式變電站中，如圖2-31所示，可擴(kuò)大供電范圍，提高配電網(wǎng)供電的靈活性和可靠性，更合理經(jīng)濟(jì)地控制和分配電能。圖3-31 多回路形式的環(huán)網(wǎng)供電主接線示意圖 各個環(huán)網(wǎng)柜的生產(chǎn)廠商均有系列環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品，供用戶選擇使用，一般分為四種基本柜形：負(fù)荷開關(guān)柜，負(fù)荷

43、開關(guān)-熔斷器組合電氣柜、斷路器柜、特殊柜。在四種基本柜形基礎(chǔ)上，按不同進(jìn)線方式、配或不配電流互感器等進(jìn)行組合，可組合出幾十種柜形，供用戶選擇。例如：施耐德電氣的SM6系列環(huán)網(wǎng)柜,用于中壓/低壓變電站和工礦配電站的SM6系列產(chǎn)品，圖2-32 為SM6系列開關(guān)柜的部分開關(guān)柜形。圖2-32 施耐德SM6部分環(huán)網(wǎng)柜2.5.4 環(huán)網(wǎng)柜的基本組成元素1.柜體及絕緣2.母線3.負(fù)荷開關(guān)4.熔斷器5.斷路器6.電纜插接件7.二次控制回路2.5.5環(huán)網(wǎng)柜中配備的主開關(guān)設(shè)備 環(huán)網(wǎng)柜中，配備的主開關(guān)設(shè)備有負(fù)荷開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合和斷路器。1. 負(fù)荷開關(guān)（1）負(fù)荷開關(guān)結(jié)構(gòu) 負(fù)荷開關(guān)是指配電系統(tǒng)中能承載、關(guān)合、開斷

44、正常條件下(也包括規(guī)定的過載系數(shù))的電流，并能通過規(guī)定的異常(如短路)電流的開關(guān)設(shè)備。負(fù)荷開關(guān)一般由專用滅弧裝置、操動機構(gòu)和絕緣支架等部分組成。負(fù)荷開關(guān)的分類如下：1) 按結(jié)構(gòu)分類 2) 按滅弧介質(zhì)和滅弧方法分類 3) 按操作頻繁程度 4) 按操作方式 （2）負(fù)荷開關(guān)滅弧原理和結(jié)構(gòu)1) 壓氣式負(fù)荷開關(guān) 直動式 圖2-35 直動壓氣式負(fù)荷開關(guān)及組合電氣實物圖(a) 直動式負(fù)荷開關(guān) (b) 組合電氣轉(zhuǎn)動式圖2-34 轉(zhuǎn)動壓氣式負(fù)荷開關(guān)2) SF6負(fù)荷開關(guān)熄弧是靠封閉殼體內(nèi)所充一定壓力的SF6氣體，熄弧方式有很多，諸如旋弧式、熱膨脹式、去離柵式和混合式滅弧方式旋轉(zhuǎn)式SF6負(fù)荷開關(guān)，如圖2-35所示。

45、圖2-35 SM6旋轉(zhuǎn)式三工位負(fù)荷開關(guān)ABB SFG去離柵式SF6負(fù)荷開關(guān)ABB公司的SFG型SF6三工位負(fù)荷開關(guān)采用的是去離柵滅弧原理結(jié)構(gòu);負(fù)荷開關(guān)的動觸頭同時兼做接地開關(guān)的動觸頭，接地開關(guān)靜觸頭與負(fù)荷開關(guān)外殼連在一起，并與接地銅排連接。圖2-36 ABB SFG去離柵式SF6負(fù)荷開關(guān)真空負(fù)荷開關(guān) 靠真空滅弧室切負(fù)荷電流、熄滅電弧再由串接的隔離刀或其他方式建立可視斷口。特點是分?jǐn)嗫煽俊㈤_斷時電弧不外露，所以也不會引起污染和損害柜內(nèi)的電器元件;開距小、弧壓低、電弧能量小、觸頭燒損少，所以它開斷額定電流的次數(shù)比任何負(fù)荷開關(guān)都多且壽命長，幾乎不需要檢修。而且操動機構(gòu)所需的合閘功也小，開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，

46、便于小型化。因?qū)儆跓o油結(jié)構(gòu)，所以不需要擔(dān)心爆炸和火災(zāi)，因此使用很安全，但造價高、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，屬敞開式頻繁型操作用負(fù)荷開關(guān)。適用于轉(zhuǎn)移電流和交接電流較大的場所 (a) （b）圖2-37 FZRN16A和FZN16A負(fù)荷開關(guān)(a) 負(fù)荷開關(guān) （b）組合電氣 圖2-37是一種真空負(fù)荷開關(guān)，其真空滅弧室固定在隔離刀上，真空斷口與隔離斷口串聯(lián)。熄弧由真空滅弧室來完成，主絕緣由隔離斷口承擔(dān)。關(guān)合時，隔離刀關(guān)合后真空滅弧室快速關(guān)合;開斷時，真空滅弧室先分?jǐn)嗪蟾綦x刀打開，通過換向裝置，隔離刀繼續(xù)運動至接地位置。圖2-38 FZN21高壓真空負(fù)荷開關(guān)(a) 負(fù)荷開關(guān) （b）組合電氣 圖2-38為FZN21-12

47、型高壓真空負(fù)荷開關(guān)、及組合電氣。主要由框器、隔離開關(guān)(組合器的限流熔斷器在隔離開關(guān)上)、真空開關(guān)管、接地開關(guān)、彈簧操動機構(gòu)等組成。2. 斷路器 環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)開關(guān)柜的額定電流一般都不大，在一些特殊情況下，環(huán)網(wǎng)柜選擇斷路器作為進(jìn)線開關(guān)設(shè)備、并配置適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置，選擇較小容量的斷路器，不會超過630A。 圖2-39為LKE公司RMX系列環(huán)網(wǎng)柜中的真空斷路器環(huán)網(wǎng)單元CB630，真空斷路器處于氣室外并采用固封極柱技術(shù)將所有導(dǎo)電部分全絕緣全密封。1-安裝架 2-驅(qū)動真空泡推桿 3-固封極柱 4-SF6負(fù)荷開關(guān)5-斷路器主軸 6-斷路器彈簧機構(gòu) 7-內(nèi)部聯(lián)鎖機構(gòu) 8-接地+負(fù)荷開關(guān)操動機構(gòu)9-電纜套筒接頭圖2-

48、39CB630真空斷路器的環(huán)網(wǎng)單元3. 負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器(1) 組合電氣的基本結(jié)構(gòu)和特點 負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合是在負(fù)荷開關(guān)主回路中串聯(lián)接入限流熔斷器形成一體的組合電器，代替斷路器用于容量較小供電回路的切斷。 由于負(fù)荷開關(guān)限流熔斷器電器組合，其熔斷器為一次性動作使用的電器，所以只能用在不經(jīng)常出現(xiàn)短路事故和不十分重要的場合。 熔斷器可以裝在負(fù)荷開關(guān)的電源側(cè)，也可以裝在負(fù)荷開關(guān)的受電側(cè)。(2)負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電氣的轉(zhuǎn)移電流和交接電流 在負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器中，對負(fù)荷開關(guān)提出了轉(zhuǎn)移電流與交接電流的要求。轉(zhuǎn)移電流轉(zhuǎn)移電流是指熔斷器與負(fù)荷開關(guān)轉(zhuǎn)移開斷職能時的三相對稱電流值。當(dāng)小于該值時，首相電

49、流由熔斷器開斷，而后兩相電流就由負(fù)荷開關(guān)開斷。交接電流交接電流為熔斷器不承擔(dān)開斷、全部由負(fù)荷開關(guān)開斷的三相對稱電流值。小于這一電流時，熔斷器把開斷電流的任務(wù)交給帶脫扣器觸發(fā)的負(fù)荷開關(guān)承擔(dān)。 對于選定的熔斷器和負(fù)荷開關(guān)來說，轉(zhuǎn)移電流和交接電流是可以求得的。在求取轉(zhuǎn)移電流時，取撞擊器操作負(fù)荷開關(guān)的固有分閘時間(撞擊器打在脫扣機構(gòu)擋板上起，到負(fù)荷開關(guān)觸頭打開為止的時間)乘以0.9，在熔斷器最小安秒特性曲線(由熔斷器廠家提供)的縱坐標(biāo)上找一點，從該點劃平行線，交于熔斷器相應(yīng)額定電流曲線上一點，該點對應(yīng)的橫坐標(biāo)值，即為轉(zhuǎn)移電流。 圖2-41為轉(zhuǎn)移電流確定曲線。在求交接電流時，取脫扣器操作負(fù)荷開關(guān)的固有分

50、閘時間(從分勵脫扣器受電起，到負(fù)荷開關(guān)觸頭分離的時間)加上過電流繼電器最小操動時間0.02s，總時間在熔斷器電流偏差為+6.5%時的最大時間電流特性上所對應(yīng)的電流值來確定，如圖2-42所示。圖2-41 實際轉(zhuǎn)移電流的確定 圖2-42 交接電流的確定(3) 負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器的技術(shù)參數(shù) 序號項目負(fù)荷開關(guān)組合電氣1額定電壓(kV)12122額定電流(A)630取決于熔斷器的額定電流，熔斷器的額定電流最大1253額定頻率(Hz)505044s熱穩(wěn)定電流(kA)205額定動穩(wěn)定電流(峰值)(kA)506額定短路關(guān)合電流(峰值)KA50取決于熔斷器,典型值50、80 7額定閉環(huán)開斷電流A6308額定

51、有功負(fù)載開斷電流A6309額定電纜充電開斷電流A1010額定開斷空載變壓器容量(KVA)125011額定短路開斷電流(kA)取決于熔斷器，最大開斷電流50kA12額定轉(zhuǎn)移電流A取決于所用熔斷器特性曲線和負(fù)荷開關(guān)機械特性13額定交接電流取決于所用熔斷器特性曲線和負(fù)荷開關(guān)機械特性14機械壽命(次)不小于1000014額定絕緣水平工頻耐壓(1min)(kV)相間、相對地斷口 42/48雷電沖擊耐受電壓(kV)相間、相對地斷口 75/85表2-5 負(fù)荷開關(guān)及其負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電氣的主要技術(shù)參數(shù)2.5.6 環(huán)網(wǎng)柜與配電自動化實施配電自動化時，對環(huán)網(wǎng)柜提出以下幾點要求：(1)開關(guān)動作輔助接點(2)故障

52、指示器具有通信接口(3)所選用開關(guān)具有手動和電動操作功能 (4)接口規(guī)范化 開關(guān)柜遙信、遙測、遙控、閉鎖、次回路、電源等技術(shù)接口須與自動化終端匹配。(5)宜配置CT CT的二次電線截面為銅芯2.5mm2，控制電線截面為銅芯1.5 mm2。(6)需配置PT時，配置兩繞組PT (10000/100)做電壓監(jiān)測，(10000/220)提供二次回路電源，電源繞組容量應(yīng)不小于300VA。2.5.7 環(huán)網(wǎng)柜的發(fā)展方向 為了人類免受氣候變暖的威脅，1997年12月，聯(lián)合國氣候變化框架公約第3次締約方大會在日本京都召開。149個國家(包括我國)和地區(qū)的代表通過了旨在限制發(fā)達(dá)國家溫室氣體排放量以抑制全球變暖的京

53、都議定書。京都議定書明確規(guī)定了六種溫室氣體，作為其中之一的強溫室氣體SF6的危害性被越來越多的國家所認(rèn)知，減少或取消SF6的使用已成為各國的一致行動。 SF6氣體被列為具有溫室效應(yīng)的氣體。影響目前雖小，但潛在的危險性很大。 隨著國際上要求限制溫室氣體排放的呼聲越來越高，針對量大面廣的SF6環(huán)網(wǎng)柜，國內(nèi)外研究、生產(chǎn)企業(yè)都在積極進(jìn)行替代產(chǎn)品的研制，在保持原有SF6環(huán)網(wǎng)柜小型化的基礎(chǔ)上，達(dá)到環(huán)保的要求。 由于迄今尚未找到在滅弧和絕緣性能上能與SF6相媲美的氣體，采用環(huán)保型產(chǎn)品，是作為今后發(fā)展方向較為合適，世界各國的專家們也以為最后一種途徑較為現(xiàn)實。 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在結(jié)構(gòu)上完全取消了SF6氣體及相應(yīng)氣

54、箱部件，采用絕緣套筒固定開關(guān)部件，由封閉母線連接各個回路，整體實現(xiàn)全封閉全絕緣 如要進(jìn)行配網(wǎng)自動化改造，環(huán)網(wǎng)柜控制必須要實現(xiàn)電動操作。充氣環(huán)網(wǎng)柜手動與電動結(jié)構(gòu)完全不一樣，將手動模式改為電動模式，極為困難。目前諸多的充氣SF6環(huán)網(wǎng)柜無法適應(yīng)配網(wǎng)自動化改造的需要。而固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜，可以根據(jù)用戶需求引接PT電源，電纜接頭可實現(xiàn)在線溫度、絕緣監(jiān)測。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜易于配接自動化終端，實現(xiàn)自動化。2.6 高壓熔斷器 熔斷器是常用的最簡單的保護(hù)電器，它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。 熔斷器結(jié)構(gòu)一般包括熔絲管、接觸導(dǎo)電部分、支持絕緣子和底座等部分。 按限流作用，熔斷器可分為“限流式”和“非限流式”

55、兩種類型。 在366kV的電站和變電站常用的高壓熔斷器有兩大類：一類是戶內(nèi)高壓限流熔斷器， 額定電壓等級分3、6、10、20、35、66kV，常用的型號有RN1、RN3、RN5、XRNM1、XRNT1、XRNT2、XRNT3 型， 主要用于保護(hù)電力線路、電力變壓器和電力電容器等設(shè)備的過載和短路；RN2和RN4型額定電流均為0.510A，為保護(hù)電壓互感器的專用熔斷器； 另一類是戶外跌落高壓噴射式熔斷器，此類熔斷器在熔體熔斷產(chǎn)生電弧時，電弧燒損反白紙產(chǎn)生氣體吹拉長電弧，在電流過零時產(chǎn)生零休，開斷電路，限流作用不明顯。常用的型號由RW3、RW4、RW7、RW9、RW10、RW11、RW12、RW13

56、和PRW系列等，在一定條件下還可以分?jǐn)嗪完P(guān)合空載架空線路、空載變壓器和小負(fù)荷電流。 戶外瓷套式限流熔斷器RW10-35/0.550-2000MVA 型中RW10-35/0.51-2000MVA為保護(hù)35kV電壓互感器專用的戶外產(chǎn)品。 高壓熔斷器型號和含義如圖2-43所示。圖2-43 高壓熔斷其型號組成1. 戶內(nèi)高壓熔斷器戶內(nèi)高壓熔斷器結(jié)構(gòu)基本相同。以常用的RN1型熔斷器和RN2熔斷器進(jìn)行說明，RN1、RN2型高壓熔斷器外形圖如圖2-44所示。圖2-44 RN1、RN2型高壓熔斷器外形圖 圖2-45 RN1、RN2型高壓熔斷器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖1-磁熔管 2-金屬管帽 3-彈性觸座 1-管帽；2-磁

57、管；3-工作熔體；4-指示熔體5-接線端子；6-磁絕緣子；7-底座 5-錫球；6-石英沙填料；7-熔斷指示器2. 戶外跌落式熔斷器跌落式熔斷器廣泛用于戶外場所，圖2-46 a所示為RW4-10(G)型跌落式熔斷器的基本結(jié)構(gòu)。1-上接線端 2-上靜觸頭 3-上動觸頭 4-管帽 5-操作環(huán) 7-銅熔體 6-熔管 8-下動觸頭 9-下靜觸頭 10-下接線端 11-絕緣子 12-固定安裝板圖2-46 RW4-10(G)型跌落式熔斷器4. 熔斷器的選擇1) 電壓條件(1) 一般條件UeUwe 式中：Ue-熔斷器額定電壓, Uwe安裝處電網(wǎng)額定電壓。即熔斷器的額定電壓(kV)應(yīng)不小于熔斷器安裝處電網(wǎng)額定電

58、壓(kV )。 (2) 限流型熔斷器：以石英砂作為熔斷器填充物的限流型熔斷器只能按Ue=Uwe的條件選擇，這種情況下此類熔斷器熔斷產(chǎn)生的最大過電壓倍數(shù)限制在規(guī)定的2.5倍相電壓之內(nèi)，此值并未超過同一電壓等級電器的絕緣水平。如果熔斷器使用在工作電壓低于其額定電壓的電網(wǎng)中， 過電壓倍數(shù)可能增大3.54。2) 按工作電流及保護(hù)特性選擇(1) 一般條件：IeIjeIgzd （2-2）式中：Ie熔斷器熔管的額定電流;Ije熔斷器熔體的額定電流；Igzd回路最大持續(xù)工作電流。此條件為選擇熔斷器額定電流的總體要求， 其中熔體額定電流的選擇最為重要，它的選擇與其熔斷特性有關(guān)，應(yīng)能滿足保護(hù)的可靠性、選擇性和靈敏

59、度要求。2) 具體情況保護(hù)配電設(shè)備(即35kV 及以下電力變壓器) ：Ije= K Ie，式中:Ie變壓器回路額定工作電流;K可靠系數(shù)，不考慮電機自起動時，取1.52.4;考慮電機自起動時,取2.44.0。 保護(hù)電力電容器：Ije= KIce 式中：Ice電容器回路的額定電流;K可靠系數(shù)，對于噴射式熔斷器，取1.351.5；對于限流型熔斷器，當(dāng)一臺電容器時，系數(shù)取22.8；當(dāng)一組電容器時，系數(shù)取510。保護(hù)電力線路： 按一般條件選擇： IeIjeI gzd 3) 按開斷電流選擇1) 一般條件：IjeIdt 或(SjeSdt) 式中：Ije、Sje 熔斷器的額定開斷電流、容量，kA、MVA;Id

60、t短路全電流，kA, Sdt-短路容量。 2) 跌落式熔斷器：跌落式熔斷器的開斷能力應(yīng)分別按上、下限值來驗算，在驗算上限值時要應(yīng)用系統(tǒng)的最大運行方式；驗算下限值時，應(yīng)用最小運行方式。(4) 短路電流的穩(wěn)定性對于限流型熔斷器可不進(jìn)行動、熱穩(wěn)定的校驗； 而對于非限流型熔斷器，要求進(jìn)行動、熱穩(wěn)定的校驗工作。熱穩(wěn)定校驗： 式中 為短路穩(wěn)態(tài)電流有效值，斷路電流的等值時間；It為熔斷器熱穩(wěn)定電流；t為經(jīng)手It的時間。動穩(wěn)定校驗：ichip 、 、式中:ich、Iimp短路電流峰值及其有效值;ip、Ip設(shè)備極限斷路電流峰值及其有效值；(5) 保護(hù)電壓互感器的熔斷器需要按額定電壓和開斷能力以及額定電流選擇2.