第5章變電所的一次系統(tǒng)

河北科技大學(xué)電氣工程系第五章變電所的一次系統(tǒng)電力工程基礎(chǔ)2/4/20231河北科技大學(xué)電氣工程系第五章變電所的一次系統(tǒng)5.1概述5.2高低壓開關(guān)電器5.3高低壓保護電器和限流電器5.4電力變壓器5.5互感器5.6高低壓成套配電裝置5.7電氣主接線5.8電氣設(shè)備的選擇5.9變電所的總體布置2/4/20232河北科技大學(xué)電氣工程系5.1概述

一、電氣設(shè)備概述一次系統(tǒng)（一次回路）：二次系統(tǒng)（二次回路）：擔(dān)負電能的輸送和分配任務(wù)的系統(tǒng)。對一次系統(tǒng)進行監(jiān)視、控制、測量和保護作用的系統(tǒng)。一次系統(tǒng)中的所有電氣設(shè)備，稱為一次設(shè)備。二次系統(tǒng)中的所有電氣設(shè)備，稱為二次設(shè)備。2/4/20233河北科技大學(xué)電氣工程系一次設(shè)備按其功能可分為以下幾類：變換設(shè)備：如電力變壓器、電流互感器、電壓互感器等。開關(guān)設(shè)備：如斷路器、隔離開關(guān)、負荷開關(guān)等。保護設(shè)備：如熔路器、避雷器、電抗器等。無功補償設(shè)備：如電力電容器、靜止補償器等。成套配電裝置：如高壓開關(guān)柜、低壓配電屏等。5.1概述2/4/20234河北科技大學(xué)電氣工程系

二、開關(guān)電器的滅弧原理1．電弧的產(chǎn)生：是觸頭間中性質(zhì)點被游離的結(jié)果。高電場發(fā)射熱電發(fā)射碰撞游離熱游離產(chǎn)生電弧的游離方式有：5.1概述2．電弧的熄滅

電弧熄滅的條件：使觸頭間電弧中的去游離率大于游離率，即使離子消失的速度大于離子產(chǎn)生的速度。2/4/20235河北科技大學(xué)電氣工程系去游離的主要方式有：復(fù)合：指正、負帶電質(zhì)點重新結(jié)合為中性質(zhì)點。擴散：指電弧中的帶電質(zhì)點向周圍介質(zhì)擴散開去。5.1概述3．交流電弧的基本特性

伏安特性：如圖5-1所示。

UA——燃忽電壓UB——熄弧電壓圖5-1交流電弧的伏安特性

圖中：2/4/20236河北科技大學(xué)電氣工程系對熄弧能力較強的斷路器：電流過零后，如果暫態(tài)恢復(fù)電壓高于弧隙介質(zhì)強度，將發(fā)生弧隙擊穿，電弧將會重燃；稱為電擊穿，如果暫態(tài)恢復(fù)電壓低于弧隙介質(zhì)強度，電弧就不會重燃，電路開斷成功。對熄弧能力較弱的斷路器：在電流過零瞬間，如果輸入能量大于散失能量，電弧就會重燃，稱為熱擊穿；如果散失能量大于輸入能量，弧隙溫度將繼續(xù)下降，電弧將會熄滅。5.1概述

近陰極效應(yīng)：交流電弧過零的瞬間，陰極附近在極短的時間內(nèi)立即出現(xiàn)大約150V～250V的介質(zhì)強度。當(dāng)觸頭兩端外加交流電壓小于150V時，電弧將會熄滅。2/4/20237河北科技大學(xué)電氣工程系4．開關(guān)電器中常用的滅弧方法速拉滅弧法；冷卻滅弧法；吹弧滅弧法（圖5-2）；5.1概述圖5-2吹弧方式a）橫吹b）縱吹1—電弧2—觸頭2/4/20238河北科技大學(xué)電氣工程系長弧切短滅弧法（圖5-3）；粗弧分細滅弧法；狹縫滅弧法（圖5-4）；采用新型介質(zhì)（SF6、真空）滅弧。5.1概述圖5-3長弧切短滅弧原理圖5-4狹縫滅弧原理2/4/20239河北科技大學(xué)電氣工程系5.2高低壓開關(guān)電器

一、高壓斷路器1.高壓斷路器的用途（功能）2.對高壓斷路器的基本要求絕緣應(yīng)安全可靠；有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；有足夠的開斷能力；動作速度快，熄弧時間短。結(jié)構(gòu)特點：具有相當(dāng)完善的滅弧結(jié)構(gòu)。不僅能通斷正常負荷電流，而且能通斷一定的短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。2/4/202310河北科技大學(xué)電氣工程系3.高壓斷路器的類型油斷路器：分為多油斷路器和少油斷路器兩大類。5.2高低壓開關(guān)電器圖5-5SN10-10型高壓少油斷路器1—鋁帽2—上接線端子3—油標(biāo)4—絕緣筒5—下接線端子6—基座7—主軸8—框架9—斷路彈簧圖5-5和圖5-6分別為SN10-10型少油斷路器的外形結(jié)構(gòu)圖及其一相油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2/4/202311河北科技大學(xué)電氣工程系5.2高低壓開關(guān)電器1—鋁帽2—油氣分離室3—上接線端子4—油標(biāo)5—靜觸頭6—滅弧室7—動觸頭(導(dǎo)電桿)8—滾動觸頭9—下接線端子10—轉(zhuǎn)軸11—拐臂12—基座13—下支柱瓷瓶14—上支柱瓷瓶15—斷路彈簧16—絕緣筒17—逆止閥18—絕緣油圖5-6SN10-10型高壓少油斷路器的一相油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)2/4/202312河北科技大學(xué)電氣工程系5.2高低壓開關(guān)電器SN10-10型少油斷路器的滅弧原理可用圖5-7表示。圖5-7SN10-10型少油斷路器滅弧原理示意圖1—靜觸頭2—吸弧鐵片3—橫吹滅弧溝4—縱吹油囊5—電弧6—動觸頭六氟化硫（SF6）斷路器：

雙壓式：有兩個氣壓系統(tǒng)，低壓氣體系統(tǒng)主要用作斷路器的內(nèi)部絕緣；高壓氣體系統(tǒng)用于滅弧。其優(yōu)點是開斷容量大，動作迅速，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。單壓式：只有一個低壓氣壓系統(tǒng)，作為斷路器的內(nèi)部絕緣，電弧靠斷路器開斷時與觸頭同時運動的壓氣活塞壓出SF6的氣流來熄滅。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，可靠性高，便于維護，應(yīng)用比較廣泛。分為雙壓式和單壓式兩類。

2/4/202313河北科技大學(xué)電氣工程系圖5-9為LW36-126型SF6斷路器的外形結(jié)構(gòu)。其它型號的外形結(jié)構(gòu)圖5-9LW36-126型SF6斷路器5.2高低壓開關(guān)電器圖5-8為單壓式SF6斷路器滅弧室的結(jié)構(gòu)。圖5-8SF6斷路器的滅弧室結(jié)構(gòu)1—靜觸頭2—絕緣噴嘴3—動觸頭4—絕緣筒5—壓氣活塞6—電弧

2/4/202314河北科技大學(xué)電氣工程系5.2高低壓開關(guān)電器優(yōu)點：斷流能力強、滅弧速度快、電絕緣性能好、檢修周期長、沒有燃燒爆炸危險等。缺點：要求加工精度高，密封性能好，價格較昂貴。真空斷路器：圖5-10為真空斷路器滅弧室的結(jié)構(gòu)。圖5-10真空斷路器的滅弧室結(jié)構(gòu)1—靜觸頭2—動觸頭3—屏蔽罩4—波紋管5—導(dǎo)電桿6—外殼目前，國際上真空斷路器的設(shè)計、制造單位主要是德國西門子公司和ABB公司兩大派別。西門子公司的代表產(chǎn)品有3AF、3AG及3AH等；ABB公司的代表產(chǎn)品有VD4。2/4/202315河北科技大學(xué)電氣工程系引進技術(shù)并國產(chǎn)化的產(chǎn)品，如ZN12-12、ZN18-12、ZN21-12、ZN67-12分別是引進西門子3AF、日本東芝公司VK、比利時EIB公司產(chǎn)品和日本三菱電機VPR型真空斷路器等。在借鑒國外同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上開發(fā)的產(chǎn)品，如ZN63-12和ZN65-12分別效仿ABB的VD4和西門子的3AH。自行設(shè)計的產(chǎn)品，如ZN15-12、ZN28-12、ZN30-12等。國內(nèi)生產(chǎn)的真空斷路器歸納起來大致可分為三類：5.2高低壓開關(guān)電器

圖5-11和圖5-12分別為ZN28A-12型戶內(nèi)式和ZW32-12型戶外式真空斷路器的外形結(jié)構(gòu)。其它型號的外形結(jié)構(gòu)2/4/202316河北科技大學(xué)電氣工程系優(yōu)點：體積小、重量輕、動作快、壽命長、操作噪聲小、安全可靠、便于維護。缺點：價格較貴。圖5-11ZN28A-12型真空斷路器圖5-12ZW32-12型戶外高壓真空斷路5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202317河北科技大學(xué)電氣工程系高壓斷路器的型號：5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202318河北科技大學(xué)電氣工程系4.斷路器的操作機構(gòu)說明：斷路器合閘時，操作機構(gòu)必須克服斷路器開斷彈簧的阻力和可動部分的重量及摩擦阻力等，所以合閘操作需做的功很大；斷路器跳閘時，只要將維持機構(gòu)的脫扣器釋放打開，在跳閘彈簧的作用下可迅速跳閘，所以跳閘操作所需做的功很小。手動式（CS型）直流電磁式（CD型）彈簧儲能式（CT型）操作機構(gòu)是指用以進行斷路器合閘、保持合閘位置和跳閘的，每種操作機構(gòu)均包括合閘機構(gòu)、跳閘機構(gòu)和維持機構(gòu)三部分。能手動跳、合閘和遠距離跳閘，不能遠距離合閘，操作電源為交流。能手動和遠距離跳合閘，便于實現(xiàn)自動化，結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操作電源，且合閘功率大。能手動和遠距離跳合閘，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件數(shù)量多，且要求加工精度高，制造工藝復(fù)雜，成本高，但可用交流操作電源，還可實現(xiàn)一次重合閘。5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202319河北科技大學(xué)電氣工程系5.高壓斷路器的基本參數(shù)額定電壓UN：指斷路器長期正常工作所能承受的電壓。額定電流IN：指斷路器允許長期通過的最大工作電流。額定開斷電流IN.oc：指斷路器在額定電壓下能夠正常開斷的最大短路電流，它表征斷路器的開斷能力。額定開斷容量SN.oc：指斷路器額定電壓和額定開斷電流的乘積，即說明：如果斷路器的實際運行電壓U低于額定電壓UN而額定開斷電流不變，此時的開斷容量應(yīng)修正為：5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202320河北科技大學(xué)電氣工程系熱穩(wěn)定電流

Its：表征斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。動穩(wěn)定電流

imax：表征斷路器承受短路電流力效應(yīng)的能力。分閘時間：指斷路器從得到分閘命令起，到三相電弧完全熄滅為止的一段時間，它包括斷路器的固有分閘時間和燃弧時間兩部分。合閘時間：指斷路器從接到合閘命令起，到三相觸頭剛接觸為止的一段時間。

固有分閘時間：指斷路器從得到分閘命令起，到主觸頭剛分離的一段時間；燃弧時間：指從主觸頭分離到三相電弧完全熄滅的一段時間。5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202321河北科技大學(xué)電氣工程系

二、高壓隔離開關(guān)（俗稱刀閘）1.隔離開關(guān)的用途結(jié)構(gòu)特點：沒有滅弧裝置。

隔離電壓：隔離開關(guān)斷開后在電路中可以造成一明顯可見的斷開點，建立可靠的絕緣間隙，保證檢修人員的安全。倒閘操作：合閘時，先合上隔離開關(guān)，后合上斷路器；跳閘時，先斷開斷路器，后斷開隔離開關(guān)。分、合小電流：可以接通或斷開電流較小的回路（如電壓互感器、避雷器、空載母線、勵磁電流不超過2A的空載變壓器、電容電流不超過5A的空載線路等）。5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202322河北科技大學(xué)電氣工程系2.高壓隔離開關(guān)的類型按安裝地點分：戶內(nèi)式和戶外式；按絕緣支柱的數(shù)目分：單柱式、雙柱式和三柱式；按刀閘的運行方式分：水平旋轉(zhuǎn)式、垂直旋轉(zhuǎn)式、擺動式和插入式；按有無接地刀閘分：單接地刀閘、雙接地刀閘和無接地刀閘。5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202323河北科技大學(xué)電氣工程系戶內(nèi)式隔離開關(guān)3.隔離開關(guān)的外形與結(jié)構(gòu)圖5-13為GN8-10型戶內(nèi)隔離開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)。5.2高低壓開關(guān)電器圖5-13GN8-10型隔離開關(guān)1—上接線端子2—靜觸頭3—閘刀4—套管絕緣子5—下接線端子6—框架7—轉(zhuǎn)軸8—拐臂9—升降絕緣子10—支持絕緣子2/4/202324河北科技大學(xué)電氣工程系戶外式隔離開關(guān)圖5-14為GW4-110型雙柱式戶外隔離開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)。5.2高低壓開關(guān)電器圖5-14GW4-110型雙柱式隔離開關(guān)1—接線座2—主觸頭3—接地刀閘觸頭4—支柱絕緣子5—主閘刀傳動軸6—接地刀閘傳動軸7—軸承座8—接地刀閘9—交叉連桿2/4/202325河北科技大學(xué)電氣工程系圖5-15為GW5-110D型V形戶外隔離開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)。5.2高低壓開關(guān)電器圖5-15GW5-110D型V形雙柱式隔離開關(guān)1—主閘刀底座2—接地靜觸頭3—出線座4—導(dǎo)電帶5—絕緣子6—軸承座7—傘齒輪8—接地刀閘2/4/202326河北科技大學(xué)電氣工程系4.隔離開關(guān)的操作機構(gòu)手動杠桿操作機構(gòu)；手動蝸輪操作機構(gòu)；隔離開關(guān)的型號：電動操作機構(gòu)；氣動操作機構(gòu)。5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202327河北科技大學(xué)電氣工程系

三、高壓負荷開關(guān)結(jié)構(gòu)特點：有簡單的滅弧裝置。

功能：可以接通或斷開正常的負荷電流，但不能切斷短路電流；多與高壓熔斷器配合使用。與隔離開關(guān)一樣，具有明顯的斷開間隙，也具有隔離電源，保證安全檢修的功能。負荷開關(guān)的分類：按安裝地點分：戶內(nèi)式和戶外式；

按結(jié)構(gòu)不同分：油負荷開關(guān)、真空負荷開關(guān)、SF6負荷開關(guān)、產(chǎn)氣式負荷開關(guān)、壓氣式負荷開關(guān)；按操作方式分：手動操作和電動操作。5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202328河北科技大學(xué)電氣工程系圖5-16為FN3-10型戶內(nèi)壓氣式負荷開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)。負荷開關(guān)的型號：5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202329河北科技大學(xué)電氣工程系5.2高低壓開關(guān)電器圖5-16FN3-10型高壓負荷開關(guān)1—主軸2—上絕緣子3—連桿4—下絕緣子5—框架6—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2/4/202330河北科技大學(xué)電氣工程系圖5-17和圖5-18分別為ZFN-10型戶內(nèi)高壓真空負荷開關(guān)和ZFN-10R型高壓真空負荷開關(guān)-熔斷器組合電器的外形結(jié)構(gòu)。圖5-17ZFN-10型高壓真空負荷開關(guān)圖5-18ZFN-10R型高壓真空負荷開關(guān)其它真空負荷開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)如圖所示。5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202331河北科技大學(xué)電氣工程系

四、低壓開關(guān)1．低壓刀開關(guān)按極數(shù)分：有單極、雙極和三極三種;按用途分：有單投和雙投兩種；按操作方式分：直接手柄操作和連桿操作兩種；按滅弧結(jié)構(gòu)分，有不帶滅弧罩和帶滅弧罩兩種。低壓刀開關(guān)的分類說明：不帶滅弧罩的刀開關(guān)只能在無負荷下操作，可作低壓隔離開關(guān)使用；帶滅弧罩的刀開關(guān)能通斷一定的負荷電流。5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202332河北科技大學(xué)電氣工程系

圖5-21為HD13型刀開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)。低壓刀開關(guān)的型號5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202333河北科技大學(xué)電氣工程系5.2高低壓開關(guān)電器圖5-19HD13型刀開關(guān)1—上接線端子2—鋼柵片滅弧罩3—閘刀4—底座5—下接線端子6—主軸7—靜觸頭8—連桿9—操作手柄2/4/202334河北科技大學(xué)電氣工程系2．低壓刀熔開關(guān)HR系列刀熔開關(guān)是將HD型刀開關(guān)的閘刀換以具有刀形觸頭的RT型熔斷器的熔管，具有刀開關(guān)和熔斷器雙重功能。刀熔開關(guān)的型號:5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202335河北科技大學(xué)電氣工程系3．低壓負荷開關(guān)由低壓刀開關(guān)與低壓熔斷器串聯(lián)組合而成，具有帶滅弧罩的刀開關(guān)和熔斷器的雙重功能，既可以帶負荷操作，又能進行短路保護。常用的低壓負荷開關(guān)有HH和HK兩種系列:HH系列：為封閉式負荷開關(guān)，將刀開關(guān)與熔斷器串聯(lián)，安裝在鐵殼內(nèi)構(gòu)成，俗稱鐵殼開關(guān)；HK系列：為開啟式負荷開關(guān)，外裝瓷質(zhì)膠蓋，俗稱膠殼開關(guān)。5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202336河北科技大學(xué)電氣工程系

五、低壓斷路器（低壓自動開關(guān)或空氣開關(guān)）功能：既能帶負荷通斷電路，又能在線路發(fā)生短路、過負荷、低電壓（或失壓）等故障時自動跳閘。1．低壓斷路器的工作原理低壓斷路器的動作原理可用圖5-20表示。5.2高低壓開關(guān)電器圖5-20低壓斷路器的動作原理圖1—主觸頭2—跳鉤3—鎖扣4—分勵脫扣器5—失壓脫扣器6—過流脫扣器7—熱脫扣器8—加熱電阻9、10—脫扣按鈕2/4/202337河北科技大學(xué)電氣工程系2．低壓斷路器的分類按電源種類分：有交流和直流兩種；按結(jié)構(gòu)型式分：有裝置式和萬能式兩大類；按其滅弧介質(zhì)分：有空氣斷路器和真空斷路器等；按操作方式分：有手動操作、電磁鐵操作和電動機儲能操作；按保護性能分：有非選擇型斷路器、選擇型斷路器和智能型斷路器；按用途分：有配電用斷路器、電動機保護用斷路器、照明用斷路器和漏電保護斷路器。5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202338河北科技大學(xué)電氣工程系低壓斷路器的型號：5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202339河北科技大學(xué)電氣工程系又稱塑料外殼式自動開關(guān)，其全部機構(gòu)和導(dǎo)電部分均裝設(shè)在一個塑料外殼內(nèi)，僅在殼蓋中央露出操作手柄，供手動操作之用，如圖5-21所示。DZ系列裝置式低壓斷路器的特點：5.2高低壓開關(guān)電器圖5-21裝置式低壓斷路器其它系列裝置式低壓斷路器的外形結(jié)構(gòu)如圖所示。采用鋼滅弧柵，脫扣器的脫扣速度快，整個斷路時間不超過一個周期（0.02s），且斷流能力也較大。NM1系列裝置式低壓斷路器2/4/202340河北科技大學(xué)電氣工程系又稱框架式自動開關(guān)。它無外殼，其全部機構(gòu)和導(dǎo)電部分敞開地裝設(shè)在塑料的或金屬的框架上。由于它的保護方案和操作方式較多，裝設(shè)地點也很靈活，故稱“萬能式”或“框架式”。合閘操作方式較多，可手柄操作、杠桿操作、電磁鐵操作和電動機操作；采用鋼滅弧柵，滅弧斷流能力較強，但由于操作機構(gòu)的影響，動作稍慢，斷路時間在一個周期（0.02s）以上。

DW系列萬能式低壓斷路器的特點：圖5-22為DW15系列低壓斷路器的外形結(jié)構(gòu)圖。5.2高低壓開關(guān)電器其它系列裝置式低壓斷路器的外形結(jié)構(gòu)如圖所示。萬能式低壓斷路器2/4/202341河北科技大學(xué)電氣工程系5.2高低壓開關(guān)電器圖5-22DW15型低壓斷路器1—操作手柄2—自由脫扣機構(gòu)3—失壓脫扣器4—過流脫扣器電流調(diào)節(jié)螺母5—過流脫扣器6—輔助觸點（聯(lián)鎖觸點）7—鋼柵片滅弧罩2/4/202342河北科技大學(xué)電氣工程系3．低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)低壓斷路器的額定電流IN1；過流脫扣器的額定電流IN2

；熱脫扣器的額定電流IN3

。額定電流：三者關(guān)系是：IN1＞IN2＞IN3＞I30分斷能力：指斷路器在指定的使用和工作條件下，能在規(guī)定的電壓下接通和分斷的最大電流值，又稱為極限分斷電流或極限分斷能力，通常用kA表示。5.2高低壓開關(guān)電器2/4/202343河北科技大學(xué)電氣工程系4．低壓斷路器的保護特性過電流保護特性：I=f（t），如圖5-23所示。欠電壓保護特性：當(dāng)?shù)蛪簲嗦菲髦麟娐冯妷焊哂?.75UN時，應(yīng)能可靠工作而不動作；當(dāng)該電壓小于0.４UN時，應(yīng)能可靠動作跳閘。欠電壓脫扣器分為延時式和瞬時式兩種。兩段式：瞬時和長延時；三段式：瞬時、短延時和長延時。5.2

高低壓開關(guān)電器圖5-23低壓斷路器的保護特性a）兩段式保護特性b）三段式保護特性2/4/202344河北科技大學(xué)電氣工程系5.3高低壓保護電器和限流電器

一、高壓熔斷器功能：當(dāng)被保護線路流過短路電流或過負荷電流時，熔體會因自身產(chǎn)生的熱量而自行熔斷，從而達到切斷電路、保護電網(wǎng)和設(shè)備的目的。高壓熔斷器的型號2/4/202345河北科技大學(xué)電氣工程系1．戶內(nèi)式熔斷器戶內(nèi)式熔斷器常用型號有RN1和RN2兩種，兩者的外形結(jié)構(gòu)如圖5-24所示。其熔管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-25所示。5.3高低壓保護電器和限流電器圖5-24RN1、RN2型高壓熔斷器1—瓷熔管2—金屬管帽3—彈性觸座4—熔斷器指示5—接線端子6—瓷絕緣子7—底座圖5-25RN1、RN2型熔斷器熔管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1—金屬管帽2—瓷管3—工作熔體4—指示熔體5—錫球6—石英砂填料7—熔斷器指示器用于保護電力線路和電力變壓器，熔體為一根或幾根并聯(lián)，額定電流較大。用于保護電壓互感器，熔體為單根，額定電流較?。?.5A）。2/4/202346河北科技大學(xué)電氣工程系5.3高低壓保護電器和限流電器特點：滅弧能力很強，滅弧速度很快，能在短路電流未達到?jīng)_擊值以前完全熄滅電弧，屬于“限流”式熔斷器。2．戶外式熔斷器戶外跌落式熔斷器常用型號有RW4和RW10兩種，圖5-26為RW4型的外形結(jié)構(gòu)。特點：滅弧能力不強，滅弧速度不高，不能在短路電流達到?jīng)_擊值以前熄滅電弧，屬于“非限流”式熔斷器。2/4/202347河北科技大學(xué)電氣工程系5.3高低壓保護電器和限流電器圖5-26RW4型高壓跌落式熔斷器1—上接線端子2—上靜觸頭3—上動觸頭4—管帽5—操作環(huán)6—熔管7—銅熔絲8—下動觸頭9—下靜觸頭10—下接線端子11—絕緣瓷瓶12—固定安裝板2/4/202348河北科技大學(xué)電氣工程系

二、低壓熔斷器低壓熔斷器有瓷插式（RC型）、螺旋式（RL型）、無填料密閉管式（RM型）、有填料密閉管式（RT型）等。低壓熔斷器的型號5.3高低壓保護電器和限流電器2/4/202349河北科技大學(xué)電氣工程系1．RM10型密閉管式熔斷器圖5-27為RM10型熔斷器的結(jié)構(gòu)圖。熔體采用變截面的鋅熔片以改善熔斷器的保護性能。特點：結(jié)構(gòu)簡單、更換熔體方便、運行安全可靠，但滅弧能力較差，不能在短路電流達到?jīng)_擊值以前熄滅電弧，屬于“非限流”式熔斷器。5.3高低壓保護電器和限流電器圖5-27RM10型低壓熔斷器1—銅帽2—管夾3—纖維熔管4—觸刀5—變截面鋅熔片2/4/202350河北科技大學(xué)電氣工程系2．RT0型有填料管式熔斷器它的柵狀銅熔體具有引燃柵，熔體具有變截面小孔和“錫橋”，熔管內(nèi)有石英砂填料，因此滅弧能力很強，有“限流”作用。特點：保護性能好，斷流能力大，但熔體為不可拆式，熔斷后整個熔斷器報廢，不夠經(jīng)濟。圖5-28為RT0型熔斷器的結(jié)構(gòu)圖。5.3高低壓保護電器和限流電器3．RZ1型自復(fù)式熔斷器RZ1型自復(fù)式熔斷器的結(jié)構(gòu)如圖5-29所示。它采用金屬鈉作熔體。

2/4/202351河北科技大學(xué)電氣工程系5.3高低壓保護電器和限流電器圖5-28RT0型低壓熔斷器a）熔體b）熔管c）熔斷器d）操作手柄1—柵狀銅熔體2—觸刀3—瓷熔管4—熔斷器指示5—端面蓋板6—彈性觸座7—瓷底座8—接線端子9—扣眼10—絕緣拉手手柄2/4/202352河北科技大學(xué)電氣工程系

特點：既能切斷短路電流，又能自動恢復(fù)供電，縮短了停電時間。

三、避雷器避雷器是一種用來限制雷電過電壓的保護電器，它可防止雷電過電壓沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，危害電氣設(shè)備絕緣。5.3高低壓保護電器和限流電器圖5-29RZ1型自復(fù)式熔斷器1—接線端子2—云母玻璃3—氧化瓷管4—不銹鋼外殼5—鈉熔體6—氬氣7—接線端子避雷器應(yīng)與被保護物并聯(lián)，裝在被保護物的電源側(cè)，如圖5-30所示。2/4/202353河北科技大學(xué)電氣工程系1.保護間隙（角型避雷器）由兩個圓鋼型電極組成，其中一個電極接線路，另一個電極接地。主要用于室外且負荷不重要的線路上。2.管型避雷器（排氣式避雷器）由外部間隙s1、內(nèi)部間隙s2和產(chǎn)氣管組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖5-31所示。5.3高低壓保護電器和限流電器圖5-30避雷器保護原理圖圖5-31管型避雷器的結(jié)構(gòu)原理圖1—產(chǎn)氣管2—棒形電極3—環(huán)形電極4—螺母s1—內(nèi)部間隙s2—外部間隙2/4/202354河北科技大學(xué)電氣工程系管型避雷器的型號3.閥型避雷器閥型避雷器由火花間隙和閥片組成，如圖5-32所示。用金剛砂（SiC）顆粒和結(jié)合劑在一定溫度下燒結(jié)而成的非線性電阻元件，它的阻值隨通過電流的大小而變化，當(dāng)通過電流較大時，電阻值很小；當(dāng)通過電流較小時，電阻值很大。5.3高低壓保護電器和限流電器閥型避雷器象一個閥門：對雷電流，閥門打開使其泄入大地；對工頻續(xù)流，閥門關(guān)閉，迅速切斷電路。2/4/202355河北科技大學(xué)電氣工程系5.3高低壓保護電器和限流電器圖5-32閥型避雷器的結(jié)構(gòu)原理圖閥型避雷器的型號4.金屬氧化物避雷器（壓敏避雷器）它沒有火花間隙，只有壓敏電阻片（以氧化鋅為主要材料），具有良好的非線性特性。優(yōu)點：通斷容量大、殘壓低、動作迅速、可靠性高、維護簡單，對大氣過電壓和雷電過電壓都能起到很好的保護作用。2/4/202356河北科技大學(xué)電氣工程系金屬氧化物避雷器的型號5.3高低壓保護電器和限流電器2/4/202357河北科技大學(xué)電氣工程系

四、限流電抗器分類：空心式電抗器、鐵心式電抗器和飽和電抗器?？招碾娍蛊鳎捍佑诮涣麟娏ο到y(tǒng)中，用于限制系統(tǒng)故障時的短路電流。鐵心電抗器：分為串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電抗器，串聯(lián)電抗器用于抑制電容器組的高次諧波電壓及限制電容器組的合閘電流；并聯(lián)電抗器用于補償輸電線路的無功容量，維持輸電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定，降低系統(tǒng)的絕緣水平及操作過電壓。飽和電抗器：并聯(lián)于靜止無功補償裝置中，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的負荷電流和無功功率，調(diào)節(jié)或穩(wěn)定系統(tǒng)的運行電壓。5.3高低壓保護電器和限流電器2/4/202358河北科技大學(xué)電氣工程系電抗器的基本參數(shù)：是額定電抗百分數(shù)，它等于在電抗器中流過額定電流時的感抗壓降占其額定電壓的百分數(shù)，即

電抗器的布置方式：三相垂直布置、品字型布置和三相水平布置，如圖5-33所示。注意：電抗器垂直布置時，B相應(yīng)放在A、C相中間；品字型布置時，不應(yīng)將A、C相重迭在一起。Why?5.3高低壓保護電器和限流電器圖5-33電抗器的布置方式a）垂直布置b）品字型布置c）水平布置2/4/202359河北科技大學(xué)電氣工程系5.4電力變壓器

一、電力變壓器的常用類型及聯(lián)結(jié)組別1．電力變壓器的常用類型按用途分：有升壓和降壓變壓器；按相數(shù)分：有單相和三相變壓器；按繞組材料分：有銅繞組和鋁繞組變壓器；按繞組型式分：有雙繞組、三繞組和自耦變壓器；按調(diào)壓方式分：有無載調(diào)壓和有載調(diào)壓變壓器；按繞組絕緣和冷卻方式分：有油浸式、干式（環(huán)氧樹脂澆注絕緣）和充氣式（SF6氣體）變壓器;按容量系列分：有R8系列和R10系列。2/4/202360河北科技大學(xué)電氣工程系電力變壓器的型號5.4電力變壓器

圖5-34和圖5-35分別為三相油浸式電力變壓器和的三相干式變壓器外形結(jié)構(gòu)。2/4/202361河北科技大學(xué)電氣工程系圖5-35三相干式變壓器5.4電力變壓器圖5-34油浸式電力變壓器1—信號溫度計2—銘牌3—吸濕器4—油枕（儲油柜）5—油位指示器（油標(biāo)）6—防爆管7—瓦斯繼電器8—高壓套管9—低壓套管10—分接開關(guān)11—油箱12—鐵芯13—繞組及絕緣14—放油閥15—小車16—接地端子2/4/202362河北科技大學(xué)電氣工程系2．電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別雙繞組電力變壓器采用以下三種聯(lián)結(jié)組別：YN,d11接線：用于高壓側(cè)為110kV及以上的大電流接地系統(tǒng)中的變壓器。Y,d11接線：用于高壓側(cè)為35～60kV，低壓側(cè)為6～10kV的輸配電系統(tǒng)。其低壓側(cè)采用三角形接法可以改善電網(wǎng)的電壓波形，從而使三次諧波電流只能在三角形繞組內(nèi)形成環(huán)流，不致于傳輸?shù)接脩艉凸╇娋€路中去。Y,yn0接線：用于高壓側(cè)為6～10kV，低壓側(cè)為380/220V的配電變壓器，其低壓側(cè)引出中性線，構(gòu)成三相四線制供電。5.4電力變壓器2/4/202363河北科技大學(xué)電氣工程系近年來，D,yn11接線的配電變壓器已在被逐步推廣和應(yīng)用，它有以下優(yōu)點：規(guī)程規(guī)定：Y,yn0接線的變壓器中性線電流不得超過二次繞組額定電流的25%，而D,yn11接線變壓器中性線電流不得超過二次繞組額定電流的75%。5.4電力變壓器D,yn11接線變壓器能有效地抑制3的整數(shù)倍高次諧波電流的影響。D,yn11接線變壓器較Y,yn0接線變壓器更有利于低壓側(cè)單相接地短路故障的切除。Dyn11接線變壓器承受單相不平衡負荷的能力遠比Y,yn0接線的變壓器大。2/4/202364河北科技大學(xué)電氣工程系

二、電力變壓器的過負荷能力1.變壓器的額定容量和實際容量變壓器的額定容量：是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，在規(guī)定的使用年限（一般為20年）內(nèi)，室外安裝時，所能連續(xù)輸出的最大視在功率。最高氣溫+40℃，最高日平均氣溫+30℃，最高年平均氣溫+20℃。如果變壓器安裝地點的年平均氣溫20℃，則每升高1℃，變壓器的容量就要減少1%，則變壓器的實際容量為室外變壓器：室內(nèi)變壓器：5.4電力變壓器2/4/202365河北科技大學(xué)電氣工程系2.變壓器的正常過負荷油浸式變壓器的允許過負荷包括以下兩部分：由于晝夜負荷不均勻而考慮的變壓器過負荷：可由變壓器的日負荷系數(shù)和最大負荷持續(xù)時間t在圖5-36所示曲線上確定允許過負荷倍數(shù)；由于夏季（6、7、8三個月）欠負荷而在冬季（12、1、2三個月）考慮的變壓器過負荷：5.4電力變壓器圖5-36油浸式變壓器允許過負荷曲線圖2/4/202366河北科技大學(xué)電氣工程系當(dāng)夏季平均日負荷曲線中的最大負荷Sm低于變壓器的實際容量ST時，則每低1%，可在冬季過負荷1%，但最高不得超過15%，即其允許過負荷倍數(shù)為≤1.15則變壓器總的過負荷倍數(shù)為：

對室內(nèi)變壓器，≤1.2；對室外變壓器，≤1.3。因此，變壓器在冬季的正常過負荷能力為≤（1.2～1.3）ST5.4電力變壓器2/4/202367河北科技大學(xué)電氣工程系3.變壓器的事故過負荷是指并聯(lián)運行的變壓器組中一臺變壓器退出運行，另一臺變壓器所承受的過負荷。變壓器事故過負荷的運行時間不得超過表5-2所規(guī)定的時間。表5-2電力變壓器事故過負荷運行的允許時間油浸自冷式變壓器過負荷值（%）30456075100200允許時間∕min120804520101.5干式變壓器過負荷值（%）102030405060允許時間∕min75604532165運行規(guī)程規(guī)定：變壓器在事故下一臺運行時，如果油浸式變壓器的日負荷率β≤0.75，變壓器可以連續(xù)6h過負荷40%，但過負荷的天數(shù)不能超過5天。5.4電力變壓器2/4/202368河北科技大學(xué)電氣工程系

三、變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇1.變壓器臺數(shù)的選擇原則總降壓變電所主變壓器臺數(shù)的選擇：5.4電力變壓器為保證供電可靠性，一般應(yīng)裝兩臺主變壓器;若只有一條電源進線，或變電所可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源時，可裝一臺主變壓器;若絕大部分負荷為三級負荷，其少量的二級負荷可由鄰近低壓電力網(wǎng)取得備用電源時，可裝一臺主變壓器。2/4/202369河北科技大學(xué)電氣工程系車間變電所變壓器臺數(shù)的選擇：5.4電力變壓器對有大量一、二級負荷的變電所，應(yīng)滿足電力負荷對供電可靠性的要求，應(yīng)采用兩臺變壓器；對只有二級負荷而無一級負荷的變電所，且能從鄰近車間變電所取得低壓備用電源時，可采用一臺變壓器；對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變化較大時，應(yīng)使變壓器在經(jīng)濟狀態(tài)下運行，可用兩臺變壓器供電;除上述情況外，車間變電所可采用一臺變壓器。2/4/202370河北科技大學(xué)電氣工程系2.變壓器容量的選擇原則裝有一臺變壓器的變電所：主變壓器的容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計負荷的需要，即ST≥S30

裝有兩臺變壓器的變電所：每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件：車間變電所變壓器容量的上限值：一般不宜大于1250kVA。

例5-1（見教材第140頁）5.4電力變壓器任一臺變壓器單獨運行，應(yīng)滿足總計負荷S30大約70%的需要，即ST≈0.7S30任一臺變壓器單獨運行，應(yīng)滿足全部一、二級負荷的需要，即ST≥2/4/202371河北科技大學(xué)電氣工程系5.5互感器

一、概述互感器在供配電系統(tǒng)中的作用是：使測量儀表、繼電器等二次設(shè)備與主電路隔離；使測量儀表、繼電器等標(biāo)準(zhǔn)化，有利于大批量生產(chǎn)；使測量儀表、繼電器等二次設(shè)備的使用范圍擴大。

二、電流互感器1.電流互感器的工作原理一次繞組：匝數(shù)很少，導(dǎo)線很粗，串聯(lián)一次回路中；二次繞組：匝數(shù)很多，導(dǎo)線很細，與測量儀表、繼電器等的電流線圈串聯(lián)。2/4/202372河北科技大學(xué)電氣工程系圖5-37為電流互感器的原理接線圖。電流互感器的一次電流I1與二次電流I2之間的關(guān)系為式中，Ki為電流互感器的變流比，。2．電流互感器的誤差電流互感器的簡化等效電路和相量圖如圖5-38所示。5.5互感器圖5-37電流互感器原理接線圖2/4/202373河北科技大學(xué)電氣工程系根據(jù)磁勢平衡原理可知:∴由相量圖可知，與不僅在數(shù)值上不相等，而且相位也不相同，即出現(xiàn)了電流誤差和相位誤差。5.5互感器圖5-38電流互感器的等效電路和相量圖a）等效電路b）相量圖2/4/202374河北科技大學(xué)電氣工程系電流誤差fi（又稱比值差）：是二次電流乘以額定變流比Ki與一次電流數(shù)值差的百分數(shù)，即相位誤差（又稱角差）：是與的相角差，并規(guī)定若超前于，為正值，反之為負值。由于很小，由圖5-38可得：5.5互感器2/4/202375河北科技大學(xué)電氣工程系復(fù)合誤差：在穩(wěn)態(tài)情況下，電流互感器二次電流瞬時值乘以額定變比后與一次電流瞬時值之差的有效值占一次電流有效值的百分數(shù)，即電流互感器的誤差與下列因素有關(guān)：5.5互感器與勵磁安匝大小有關(guān)：勵磁安匝加大時，誤差加大。一次電流大小有關(guān)：在額定值范圍內(nèi)，一次電流增大時，誤差減小，當(dāng)一次電流在額定值附近時，誤差最小。與二次負荷阻抗大小有關(guān)：二次負荷阻抗加大時，誤差加大。2/4/202376河北科技大學(xué)電氣工程系3.電流互感器的類型和型號按一次電壓分：有高壓和低壓兩大類；按一次線圈匝數(shù)分：有單匝式和多匝式；按安裝地點分：有戶內(nèi)式和戶外式；按用途分：有測量用和保護用兩大類；按準(zhǔn)確度等級分：有0.2、0.5、1、3、5P、10P等級；按絕緣介質(zhì)分：有油浸式和干式（含環(huán)氧樹脂澆注式）；按安裝型式分：有穿墻式、母線式、套管式、支持式等。5.5互感器與二次負荷的功率因數(shù)有關(guān)：功率因數(shù)減小時，電流誤差將加大，而相位誤差相對減小。2/4/202377河北科技大學(xué)電氣工程系電流互感器的型號5.5互感器2/4/202378河北科技大學(xué)電氣工程系5.5互感器圖5-39LQJ-10型電流互感器1—一次接線端子2—一次繞組3—二次接線端子4—鐵心5—二次繞組6—警告牌LQJ-10型電流互感器：其外形結(jié)構(gòu)如圖5-39所示，有兩個鐵心和兩個二次線圈，0.5級用于測量，3級用于繼電保護。2/4/202379河北科技大學(xué)電氣工程系5.5互感器圖5-40LMZJ1-0.5型電流互感器1—銘牌2—一次母線穿孔3—鐵心4—安裝板5—二次接線端子LMZJ1-0.5型電流互感器：其外形結(jié)構(gòu)如圖5-40所示，屬于單匝式電流互感器，互感器鐵心為環(huán)形（5～800A）或矩形卷鐵心（1000～3000A）。2/4/202380河北科技大學(xué)電氣工程系圖5-42LCW1-35型電流互感器圖5-41LLB-110型SF6電流互感器5.5互感器LLB-110型電流互感器：其外形結(jié)構(gòu)如圖5-41所示，為倒掛式結(jié)構(gòu)，互感器的底座、瓷套與頂部軀殼內(nèi)部充以SF6氣體作為絕緣介質(zhì)。LAB1-35（原LCW1-35）型電流互感器：其外形結(jié)構(gòu)如圖5-42所示。2/4/202381河北科技大學(xué)電氣工程系4.電流互感器的極性與接線方式電流互感器的極性：采用“減極性”原則。通常，一次繞組的出線端子標(biāo)為L1和L2，二次繞組的出線端子標(biāo)為K1和K2，其中L1和K1為同名端，L2和K2為同名端。如果一次電流從極性端流入時，則二次電流應(yīng)從同極性端流出。減極性：在一次繞組和二次繞組的同極性端（同名端）同時加入某一同相位電流時，兩個繞組產(chǎn)生的磁通在鐵心中同方向。5.5互感器電流互感器的接線方式（見圖5-39）一相式接線：用于負荷平衡的三相電路中。2/4/202382河北科技大學(xué)電氣工程系兩相兩繼電器接線：用于中性點不接地的三相三線制系統(tǒng)中。兩相一繼電器接線：用于中性點不接地的三相三線制系統(tǒng)中。三相三繼電器接線：用于三相四線制或三相三線制系統(tǒng)中。又叫兩相不完全星形接線或兩相V形接線又叫兩相電流差接線又叫三相完全星形接線5.5互感器圖5-43電流互感器的接線方式a）一相式接線b）兩相兩繼電器接線c）兩相一繼電器接線d）三相三繼電器接線2/4/202383河北科技大學(xué)電氣工程系5.電流互感器的使用注意事項電流互感器在工作時二次側(cè)絕對不允許開路；電流互感器的二次側(cè)必須有一端接地。6.電流互感器的10%誤差曲線電流互感器的10%誤差曲線，是指電流互感器的誤差為10%時，一次電流倍數(shù)與二次負荷阻抗最大允許值的關(guān)系曲線，如圖5-44所示。用于繼電保護回路的電流互感器，應(yīng)按10%誤差曲線進行校驗。5.5互感器圖5-44電流互感器的10%誤差曲線2/4/202384河北科技大學(xué)電氣工程系

三、電壓互感器1.電壓互感器的工作原理一次繞組：匝數(shù)很多，并聯(lián)在供電系統(tǒng)的一次電路中；圖5-45為電壓互感器的原理接線圖。電壓互感器的一次電壓U1與二次電壓U2之間的關(guān)系為二次繞組：匝數(shù)很少，與電壓表、繼電器的電壓線圈等并聯(lián)。式中，Ku為電壓互感器的變壓比，。5.5互感器2/4/202385河北科技大學(xué)電氣工程系2.電壓互感器的誤差電壓互感器的等效電路和相量圖如圖5-46所示。5.5互感器圖5-46電壓互感器的等效電路和相量圖a）等效電路b）相量圖2/4/202386河北科技大學(xué)電氣工程系由相量圖可知，與不僅在數(shù)值上不相等，而且相位也不相同，即出現(xiàn)了電壓誤差和相位誤差。電壓誤差fu（又稱比值差）：是二次電壓乘以額定變壓比Ku與一次電壓數(shù)值差的百分數(shù)，即相位誤差（又稱角差）：是與的相角差，并規(guī)定若超前于，為正值，反之為負值。5.5互感器2/4/202387河北科技大學(xué)電氣工程系電壓互感器的誤差與下列因素有關(guān)：5.5互感器互感器的勵磁電流有關(guān)：勵磁電流增大時，誤差也增大。與互感器繞組的阻抗及漏抗有關(guān)：阻抗和漏抗加大時，誤差也加大。與互感器二次負荷阻抗大小有關(guān)：二次負荷阻抗加大時，誤差加大。與二次負荷的功率因數(shù)有關(guān)：功率因數(shù)減小時，角誤差將明顯增大。2/4/202388河北科技大學(xué)電氣工程系3.電壓互感器的類型和型號按相數(shù)分：有單相和三相兩大類；按用途分：有測量用和保護用兩大類；按準(zhǔn)確度等級分，有0.2、0.5、1、3、3P、6P等級；按安裝地點分：有戶內(nèi)式和戶外式；按絕緣介質(zhì)分：有油浸式和干式（含環(huán)氧樹脂澆注式）。電壓互感器的型號5.5互感器2/4/202389河北科技大學(xué)電氣工程系圖5-47和圖5-48分別為JDJ-10和JDJ2-35型電壓互感器的外形結(jié)構(gòu)。圖5-47JDJ-10型電壓互感器圖5-48JDJ2-35型電壓互感器5.5互感器JDJ型單相雙繞組油浸式電壓互感器：JDZJ-10型單相三繞組環(huán)氧樹脂澆注絕緣絕緣電壓互感器：其外形結(jié)構(gòu)如圖5-49所示，采用Y0/Y0/?（開口三角形）接線，額定電壓為2/4/202390河北科技大學(xué)電氣工程系5.5互感器圖5-49JDZJ-10型電壓互感器1—一次接線端子2—高壓絕緣套管3—一、二次繞組4—鐵心5—二次接線端子JSJW型JSJW型三相三線圈五芯柱油浸式電壓互感器：用于小電流接地系統(tǒng)中的電壓、電能測量和絕緣監(jiān)視。2/4/202391河北科技大學(xué)電氣工程系圖5-50JDC6-110型電壓互感器5.5互感器4.電壓互感器的極性與接線方式電壓互感器的極性：采用“減極性”原則。通常，單相電壓互感器一次繞組的出線端子標(biāo)為A和X，二次繞組的出線端子標(biāo)為a和x，其中A和a為同名端，X和x為同名端。如果一次電壓的方向由A指向X，則二次電壓的方向由a指向x。電壓互感器的接線方式（見圖5-51）JDC6-110（原JCC6-110）型單相三繞組串級式電壓互感器：其外形結(jié)構(gòu)如圖5-50所示。2/4/202392河北科技大學(xué)電氣工程系圖5-51電壓互感器的接線方式a）單相式接線b）V/V形接線c）Y0/Y0形接線d）Y0/Y0/（開口三角）形接線2/4/202393河北科技大學(xué)電氣工程系5.5互感器5.電壓互感器的使用注意事項電壓互感器在工作時二次側(cè)絕對不允許短路；電壓互感器的二次側(cè)必須有一端接地。單相式接線（見圖5-51a）：可測量一個線電壓。V/V形接線（見圖5-51b）：可測量三個線電壓。Y0/Y0形接線（見圖5-51c）：可測量電網(wǎng)的線電壓，并可供電給接相電壓的絕緣監(jiān)視電壓表。Y0/Y0/?

（開口三角）形接線（見圖5-51d）：接成Y0的二次繞組，接絕緣監(jiān)視電壓表；接成開口三角形的輔助二次繞組，構(gòu)成零序電壓過濾器。2/4/202394河北科技大學(xué)電氣工程系5.6高低壓成套配電裝置

一、概述

成套配電裝置是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種成套設(shè)備的產(chǎn)品，供供配電系統(tǒng)作控制、監(jiān)測和保護之用。成套配電裝置中安裝有開關(guān)電器、監(jiān)測儀表、保護和自動裝置以及母線、絕緣子等。成套配電裝置分為高壓成套配電裝置（即高壓開關(guān)柜）、低壓成套配電裝置（含配電屏、盤、柜、箱）和全封閉組合電器等。2/4/202395河北科技大學(xué)電氣工程系二、高壓開關(guān)柜高壓開關(guān)柜的分類固定式：柜體內(nèi)安裝的高壓斷路器等主要電氣設(shè)備是固定的，如GG-1A（F）型固定柜、KGN型鎧裝式固定柜和XGN型箱式固定柜等。手車式：柜體內(nèi)安裝的高壓斷路器等主要電氣設(shè)備是裝在可以拉出和推入開關(guān)柜的手車上的，如JYN型間隔式手車柜、KYN型鎧裝式手車柜以及HXGN型環(huán)網(wǎng)柜。5.6高低壓成套配電裝置按開關(guān)電器的安裝方式分，有固定式和手車式兩種。按柜體結(jié)構(gòu)型分，有開啟式、半封閉式和封閉式三種。2/4/202396河北科技大學(xué)電氣工程系高壓開關(guān)柜的型號5.6高低壓成套配電裝置2/4/202397河北科技大學(xué)電氣工程系高壓開關(guān)柜的“五防”閉鎖功能1.GG-1A（F）型固定式高壓開關(guān)柜2.XGN2-10箱型固定式開關(guān)柜（圖5-52）3.JYN1-35封閉型移開式開關(guān)柜4.KYN28-12鎧裝移開式（圖5-53）5.HXGN-12型環(huán)網(wǎng)柜5.6高低壓成套配電裝置防止誤跳、誤合斷路器；防止帶負荷分、合隔離開關(guān)；防止帶電掛接地線；防止帶地線合閘；防止誤入帶電間隔。2/4/202398河北科技大學(xué)電氣工程系圖5-53KYN28-12鎧裝移開式開關(guān)柜5.6高低壓成套配電裝置圖5-52XGN2-10箱型固定式開關(guān)2/4/202399河北科技大學(xué)電氣工程系三、低壓成套配電裝置1.低壓配電屏低壓配電屏的分類PGL型固定式低壓配電屏

GGD型固定式配電柜GCK型和GCS型抽屜式開關(guān)柜

多米諾組合式低壓開關(guān)柜（圖5-54）圖5-54多米諾組合式低壓開關(guān)柜5.6高低壓成套配電裝置按安裝的方式不同可分為固定式和抽屜式兩種；按裝置的外殼不同可分為開啟式和保護式兩種。2/4/2023100河北科技大學(xué)電氣工程系多米諾（DOMINO）開關(guān)柜的特點：5.6高低壓成套配電裝置采用模數(shù)組合的設(shè)計方案，可以按照用戶的需要，靈活設(shè)計成抽出式、固定式和混合式三種形式。開關(guān)柜的基本框架為組合裝配式結(jié)構(gòu)，框架的全部結(jié)構(gòu)件均采用模具化生產(chǎn)，避免了一般生產(chǎn)制造中的弊病，保證了形狀、尺寸。采用間隔式布置，每一電氣單元均占據(jù)一個獨立的單元隔室，門上都設(shè)置機械或電氣聯(lián)鎖，門上開關(guān)分、合位置指示明顯。DOMINO具有可靠的安全接地保護系統(tǒng)，每一電氣單元都通過金屬框架與地作良好的聯(lián)接。2/4/2023101河北科技大學(xué)電氣工程系2.低壓配電箱5.6高低壓成套配電裝置DOMINO的抽屜具有工作位置，試驗位置，分離位置和移出位共四個位置，既能保證正常的工作和試驗，又便于檢修抽屜內(nèi)外的設(shè)備。相同規(guī)格的抽屜均具有良好互換性，便于迅速替換備用抽屜。DOMINO的水平母線及垂直母線的制作采用特殊的設(shè)計，從而可以承受足夠大的短路電流沖擊。按照用電設(shè)備的種類，可分為照明配電箱、動力配電箱、插座箱等；按照結(jié)構(gòu)配電箱可分為板式、箱式、臺式、落地式；按照安裝地點可分為戶內(nèi)式和戶外式。2/4/2023102河北科技大學(xué)電氣工程系四、全封閉組合電器（GIS）

全封閉組合電器是將變電站中除變壓器以外的一次設(shè)備，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線、出線套管和電纜終端等元件，按變電所主接線的要求，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計有機地組合成一個整體，各元件的高壓帶電部位均封閉于接地的金屬殼內(nèi)，并充以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，稱之為SF6氣體絕緣變電站，簡稱GIS。GIS的優(yōu)點：小型化、可靠性高、安全性好、杜絕對外部的不利影響、安裝周期短、護方便和檢修周期長。GIS的缺點：需要專門的SF6氣體系統(tǒng)的輔助設(shè)備，對制造工藝要求較高，價格較昂貴。5.6高低壓成套配電裝置2/4/2023103河北科技大學(xué)電氣工程系5.7電氣主接線一、概述電氣主接線，又叫一次接線，是由各種開關(guān)電器、變壓器、互感器、線路、電抗器、母線等按一定順序連接而成的接受和分配電能的總電路。對主接線的基本要求是：安全：保證在進行任何切換操作時人身和設(shè)備的安全。可靠：應(yīng)滿足各級電力負荷對供電可靠性的要求。靈活：應(yīng)能適應(yīng)各種運行方式的操作和檢修、維護需要。經(jīng)濟：在滿足以上要求的前提下，主接線應(yīng)力求簡單，盡可能減少一次性投資和年運行費用。2/4/2023104河北科技大學(xué)電氣工程系二、電氣主接線的基本形式1.線路—變壓器單元接線（見圖5-55）高壓側(cè)采用隔離開關(guān)與熔斷器或戶外跌落式熔斷器串聯(lián)高壓側(cè)采用負荷開關(guān)與熔斷器串聯(lián)高壓側(cè)采用隔離開關(guān)與斷路器串聯(lián)單元接線的特點：接線簡單，使用設(shè)備少，高壓側(cè)無母線，低壓側(cè)單母線不分段，供電可靠性差，只適用于供電給三類負荷的車間變電所和小型工廠配電所。5.7電氣主接線2/4/2023105河北科技大學(xué)電氣工程系5.7電氣主接線圖5-55線路—變壓器單元接線a)高壓側(cè)采用隔離開關(guān)與熔斷器或戶外跌落式熔斷器b)高壓側(cè)采用負荷開關(guān)與熔斷器c)高壓側(cè)采用隔離開關(guān)與斷路器2/4/2023106河北科技大學(xué)電氣工程系2.單母線接線優(yōu)點：接線簡單、使用設(shè)備少、操作方便、投資少、便于擴建。缺點：當(dāng)母線及母線隔離開關(guān)故障或檢修時，將造成整個配電裝置停電；當(dāng)檢修一回路的斷路器時，該回路要停電。因此，單母線接線的供電可靠性和靈活性均較差，只適用于容量小和用戶對供電可靠性要求不高的場所。只有一組母線的接線稱為單母線接線，如圖5-56所示。5.7電氣主接線圖5-56單母線接線2/4/2023107河北科技大學(xué)電氣工程系3.單母線分段接線把單母線分成兩段，并在兩段之間裝設(shè)能夠分段運行的開關(guān)電器，稱為單母線分段接線，如圖5-57所示。用隔離開關(guān)分段的單母線接線特點：運行的可靠性和靈活性都較差，適用于由雙回路供電的、允許短時停電的二類負荷。5.7電氣主接線圖5-57單母線分段接線分段運行：正常情況下分段開關(guān)是打開的。并列運行：正常情況下分段開關(guān)是閉合的。2/4/2023108河北科技大學(xué)電氣工程系用斷路器分段的單母線接線分段斷路器除了具有分段隔離開關(guān)的作用外，該斷路器還裝有繼電保護，除能切斷負荷電流或故障電流外，還可自動分、合閘，因此運行的可靠性和靈活性都較大。但該接線仍不能克服出線斷路器檢修時的停電問題。4.單母線帶旁路母線接線為解決單母線分段接線出線斷路器檢修時的停電問題，可采用單母線加旁路母線接線，如圖5-58所示，圖中母線W2為旁路母線，QF2為旁路斷路器，QS3、QS4、QS7、QS10、QS13為旁路隔離開關(guān)。5.7電氣主接線2/4/2023109河北科技大學(xué)電氣工程系缺點：需增加一組母線、專用的旁路斷路器和旁路隔離開關(guān)等設(shè)備，使配電裝置復(fù)雜，投資增大，且隔離開關(guān)要用來操作，增加了誤操作的可能性。優(yōu)點：供電可靠性高，檢修出線斷路器時，不需停電。5.7電氣主接線圖5-58單母線帶旁路母線接線2/4/2023110河北科技大學(xué)電氣工程系5.雙母線接線每一回路都通過一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)與兩組母線相連，其中一組隔離開關(guān)閉合，另一組隔離開關(guān)打開，兩組母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器（簡稱母聯(lián)）連接起來，如圖5-59所示。雙母線接線有兩種運行方式：只有一組母線工作：正常運行時母聯(lián)打開（兩側(cè)的隔離開關(guān)閉合），全部回路接在工作母線上，相當(dāng)于單母線運行。兩組母線同時工作，互為備用：正常運行時母聯(lián)閉合，相當(dāng)于單母線分段接線。5.7電氣主接線2/4/2023111河北科技大學(xué)電氣工程系雙母線接線的優(yōu)點：5.7電氣主接線圖5-59雙母線接線檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時僅使該回路停電；工作母線發(fā)生故障時，經(jīng)倒閘操作這一段停電時間后可迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路斷路器時，可用母聯(lián)斷路器來代替，不致于使該回路的供電長期中斷。輪換檢修母線而不致中斷供電；2/4/2023112河北科技大學(xué)電氣工程系雙母線接線的缺點：雙母線接線多用于電源和引出線較多的大中型發(fā)電廠和電壓為220kV及以上的區(qū)域變電所。6.橋形接線當(dāng)變電所具有兩臺變壓器和兩條線路時，在線路—變壓器單元接線的基礎(chǔ)上，在其中間跨接一連接“橋”，便構(gòu)成橋形接線，如圖5-60所示。5.7電氣主接線在倒閘操作中隔離開關(guān)作為操作電器使用，易誤操作；工作母線發(fā)生故障時會引起整個配電裝置短時停電；使用的隔離開關(guān)數(shù)目多，配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積較大，投資較高。2/4/2023113河北科技大學(xué)電氣工程系內(nèi)橋接線：橋斷路器在線路斷路器之內(nèi)。外橋接線：橋斷路器在線路斷路器之外。內(nèi)橋適用于電源進線線路較長而變壓器又不需要經(jīng)常切換的場所。外橋適用于電源進線線路較短而變壓器需要經(jīng)常切換的場所。5.7電氣主接線圖5-60橋形接線a）內(nèi)橋b）外橋2/4/2023114河北科技大學(xué)電氣工程系橋形接線的優(yōu)點：四個回路只有三個斷路器，投資小，接線簡單，供電的可靠性和靈活性較高，適用于向一、二類負荷供電。三、變電所主接線圖設(shè)計原則與示例1.總降壓變電所主接線的設(shè)計原則一次側(cè)無母線、二次側(cè)采用單母線接線：適用于只有一回電源進線和一臺變壓器的總降壓變電所。特點：簡單經(jīng)濟、使用設(shè)備少、基建快、投資費用低，但供電可靠性不高，只能用于三類負荷。一次側(cè)采用內(nèi)橋或外橋接線、二次側(cè)采用單母線分段接線：適用于具有兩回電源進線和兩臺變壓器的總降壓變電所。5.7電氣主接線2/4/2023115河北科技大學(xué)電氣工程系一、二次側(cè)均采用單母線分段接線：適用于具有兩回及以上電源進線或一、二次側(cè)進出線較多的總降壓變電所。一、二次側(cè)均采用雙母線接線：適用于負荷容量大，進、出線回路多的發(fā)電廠或區(qū)域變電所。特點：供電可靠性高，運行靈活，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，投資較大，可用于一、二類負荷。特點：供電可靠性高，運行靈活，但設(shè)備投資大，配電裝置復(fù)雜，占地面積大。

圖5-61為某工廠35kV總降壓變電所的主接線圖。其一次側(cè)采用外橋接線、二次側(cè)采用單母線分段接線。5.7電氣主接線特點：所用設(shè)備少，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，供電可靠性高，可用于一、二類負荷。2/4/2023116河北科技大學(xué)電氣工程系圖5-61某工廠35kV總降壓變電所的主接線圖2/4/2023117河北科技大學(xué)電氣工程系2.車間和小型工廠變電所主接線的選擇原則采用線路——變壓器單元接線：適用于只有一臺配電變壓器的車間變電所。特點：簡單經(jīng)濟、使用設(shè)備少、投資費用低，但供電可靠性不高，只能用于小容量的三類負荷。高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)采用單母線分段接線：適用于裝有兩臺配電變壓器的變電所。特點：供電可靠性較高，可供一、二類負荷或用電量較大的車間變電所。5.7電氣主接線2/4/2023118河北科技大學(xué)電氣工程系高、低壓側(cè)均采用單母線分段接線：適用于裝有兩臺配電變壓器的變電所。特點：供電可靠性相當(dāng)高，可供一、二類負荷。5.7電氣主接線高壓側(cè)采用單母線接線、低壓側(cè)采用單母線分段接線：適用于裝有兩臺及其以上配電變壓器或具有多回高壓出線的變電所。特點：供電可靠性也較高，可供二、三類負荷。當(dāng)與其他變電所之間有聯(lián)絡(luò)線時，可供一、二類負荷。

圖5-62為某絲綢煉染廠10/0.4kV變電所的主接線圖。其高壓側(cè)為單母線接線、低壓側(cè)為單母線分段接線。2/4/2023119河北科技大學(xué)電氣工程系5.7電氣主接線圖5-62某絲綢煉染廠10/0.4kV變電所的主接線圖2/4/2023120河北科技大學(xué)電氣工程系5.8電氣設(shè)備的選擇一、電氣設(shè)備選擇的一般原則1.按正常工作條件選擇使用環(huán)境條件：包括設(shè)備的安裝地點（戶內(nèi)或戶外）、環(huán)境溫度、海拔高度、相對濕度等，還應(yīng)考慮防塵、防腐、防爆、防火等要求。額定電壓：電氣設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于設(shè)備安裝地點電網(wǎng)的最高工作電壓，即UN≥UW.max額定電流：電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)不小于設(shè)備正常工作時的最大負荷電流，即IN≥IW.max注意：我國生產(chǎn)的電氣設(shè)備是按環(huán)境溫度40℃設(shè)計的，如果安裝地點的實際環(huán)境溫度40℃，則額定電流應(yīng)乘以溫度校正系數(shù)2/4/2023121河北科技大學(xué)電氣工程系2.按短路情況進行校驗動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定的條件是≥≥

或

熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定的條件是≥式中，It為電氣設(shè)備在t為秒時間內(nèi)的熱穩(wěn)定電流；t為熱穩(wěn)定試驗時間（s）；tima為假想時間（s）。式中，、分別為電器的極限通過電流峰值和有效值。

5.8電氣設(shè)備的選擇2/4/2023122河北科技大學(xué)電氣工程系二、常用一次設(shè)備的選擇方法1.高壓斷路器的選擇選擇斷路器時，除了滿足上述的一般原則外，還要求它的額定開斷容量或額定開斷電流必須大于其安裝處的最大短路容量或短路電流，即≥≥

或

式中，Ioc、Soc分別為斷路器在額定電壓下的最大開斷電流（kA）和開斷容量（MVA）；Ik、Sk分別為安裝地點的最大三相最大短路電流（kA）和短路容量（MVA）。5.8電氣設(shè)備的選擇2/4/2023123河北科技大學(xué)電氣工程系2.電流互感器的選擇一次繞組額定電壓：應(yīng)不低于安裝地點電網(wǎng)的額定電壓。一次繞組額定電流：取線路最大工作電流或變壓器額定電流的1.2～1.5倍。準(zhǔn)確度等級與二次側(cè)負荷的選擇：電流互感器二次側(cè)的實際負荷應(yīng)小于其準(zhǔn)確度等級所規(guī)定的額定二次負荷，即≥因此，滿足準(zhǔn)確度等級的連接導(dǎo)線電阻為≤5.8電氣設(shè)備的選擇2/4/2023124河北科技大學(xué)電氣工程系則連接導(dǎo)線的截面為：式中，lc為連接導(dǎo)線的計算長度（m），與電流互感器的接線方式有關(guān)。l為從電流互感器二次端子到儀表、繼電器接線端子的單向長度注意：選擇電流互感器二次側(cè)連接導(dǎo)線截面時，還應(yīng)按機械強度進行校驗，一般要求銅線截面不得小于1.5mm2，鋁線截面不得小于2.5mm2。5.8電氣設(shè)備的選擇一相式接線:

三相完全星形接線:兩相不完全星形接線和兩相電流差接線：2/4/2023125河北科技大學(xué)電氣工程系≥

式中，Ｋes為電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)，且。動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定的條件為熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定的條件為≥式中，Ｋt為電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)，且。3.電壓互感器的選擇電壓的選擇：電壓互感器一次繞組的額定電壓應(yīng)與安裝地點電網(wǎng)的額定電壓相同，二次繞組的額定電壓通常為100V。5.8電氣設(shè)備的選擇2/4/2023126河北科技大學(xué)電氣工程系準(zhǔn)確度等級和二次側(cè)負荷的選擇：電壓互感器二次側(cè)的實際負荷必須小于其準(zhǔn)確度等級所規(guī)定的額定二次負荷，即≥式中，Si、分別為二次側(cè)所接儀表并聯(lián)線圈消耗的功率及其功率因數(shù)。注意：5.8電氣設(shè)備的選擇電壓互感器的三相負荷通常并不相等，為了滿足準(zhǔn)確度要求，應(yīng)按最大負荷相進行選擇。連接電壓互感器與測量儀表的銅線截面不得小于1.5mm2，鋁線截面不得小于2.5mm2

。2/4/2023127河北科技大學(xué)電氣工程系4.熔斷器的選擇與校驗熔斷器熔體額定電流的選擇熔體的額定電流不小于線路的計算電流，即≥熔體的額定電流應(yīng)躲過線路的尖峰電流，即≥熔體的額定電流應(yīng)與被保護線路的允許電流相配合，即≤（1.5～2）INT

5.8電氣設(shè)備的選擇對于保護電力線路的熔斷器，其熔體額定電流應(yīng)滿足：對于保護電力變壓器的熔斷器：2/4/2023128河北科技大學(xué)電氣工程系熔斷器的選擇與校驗≥≥對限流式熔斷器（如RN1、RT0等）：對非限流式熔斷器（如RW4、RM10等）：≥≥5.8電氣設(shè)備的選擇對于保護電壓互感器的RN2型熔斷器，其熔體額定電流一般選用0.5A。熔斷器的額定電壓應(yīng)不低于保護線路的額定電壓，即熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所安裝熔體的額定電流，即熔斷器斷流能力的校驗：2/4/2023129河北科技大學(xué)電氣工程系熔斷器保護靈敏度校驗≥4～7前后熔斷器之間的選擇性配合熔斷器的保護特性曲線：是指熔斷器熔體的熔斷時間和通過其電流的關(guān)系曲線。熔斷器的實際熔斷時間與從平均保護特性曲線上查出的時間可能有50%的誤差；熔體截面越大，額定電流越大，時限特性越高。

5.8電氣設(shè)備的選擇式中，為熔斷器保護線路末端的最小短路電流，對中性點不接地系統(tǒng)，取兩相短路電流；對中性點直接接地系統(tǒng)，取單相短路電流。2/4/2023130河北科技大學(xué)電氣工程系在圖5-63a中，當(dāng)在k點發(fā)生三相短路時，設(shè)FU2的實際熔斷時間比從標(biāo)準(zhǔn)保護特性曲線上查得的時間大50%（為正偏差），即，而FU1的實際熔斷時間比從標(biāo)準(zhǔn)保護特性曲線上查得的時間小50%（為負偏差），即，由圖5-63b可知，為保證前后兩熔斷器FU1和FU2動作的選擇性，必須滿足的條件是，即＞＞＞5.8電氣設(shè)備的選擇前后熔斷器之間的選擇性配合：應(yīng)按其保護特性曲線來進行校驗。2/4/2023131河北科技大學(xué)電氣工程系一般而言，只要前一級熔斷器熔體額定電流比后一級熔斷器的熔體額定電流大2～3級，