供配電技術 課件 項目1、2　供配電系統(tǒng)概述、供配電所的主要電氣設備

供配電技術項目一

供配電系統(tǒng)概述任務1供配電系統(tǒng)的構成任務2電力系統(tǒng)的運行方式任務3供配電電壓的選擇任務4電力負荷項目訓練項目小結任務1供配電系統(tǒng)的構成(1)掌握電力系統(tǒng)的構成。(2)掌握工廠供配電系統(tǒng)的構成。(3)了解工廠供配電的要求。任務目標任務1供配電系統(tǒng)的構成

電能是一種清潔的二次能源，電能不僅便于輸送和分配、易于轉換為其他的能源，而且便于控制、管理、調度，易于實現(xiàn)自動化，因此，電能被廣泛應用于各行各業(yè)。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎。目前我國電網(wǎng)規(guī)模、年發(fā)電量已居世界第一。成為世界上發(fā)電機裝機容量最大的國家。供配電技術，就是研究電力的供應和分配的問題，供配電系統(tǒng)所需的電能，覺大多數(shù)是由公共電力系統(tǒng)供給的，因此，要掌握供配電系統(tǒng)，必須先掌握電力系統(tǒng)的相關知識。任務提出圖1.1電力系統(tǒng)示意圖任務1供配電系統(tǒng)的構成1.1.1電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、電力線路和電力用戶組成的一個整體，如圖1.1所示。任務1供配電系統(tǒng)的構成1.1.1電力系統(tǒng)電力用戶所需電能是由發(fā)電廠生產(chǎn)的。但發(fā)電廠大多建在能源基地附近，往往離用戶很遠。為了減少電力輸送的線路損耗，因此發(fā)電廠生產(chǎn)的電能一般要經(jīng)升壓變壓器升高電壓，送到用戶附近后，又經(jīng)降壓變壓器降低電壓，供給用戶所需的低壓，如圖1.2所。

圖1.2從發(fā)電廠到用戶的發(fā)、輸、配電過程任務1供配電系統(tǒng)的構成1.1.1電力系統(tǒng)1．發(fā)電廠發(fā)電廠又稱“發(fā)電站”是將自然界蘊藏的各種天然能源（又稱“一次能源”）轉換為電能（屬“二次能源”，即人工能源）的工廠。根據(jù)一次能源的不同，有火力發(fā)電廠，水力發(fā)電廠和核能發(fā)電廠。此外，還有風力發(fā)電廠、地熱發(fā)電廠和潮汐發(fā)電廠等。

2．變電所變電所又稱變電站，它是聯(lián)系發(fā)電廠和電能用戶的橋梁，它的任務是接受電能、變換電壓和分配電能，即受電—變壓—配電，為了實現(xiàn)電能的遠距離輸送和將電能分配到用戶，需將發(fā)電機電壓進行多次電壓變換。這個任務由變電所完成。按變電所的性質和任務不同，可分為升壓變電所和降壓變電所，除與發(fā)電機相連的變電所為升壓變電所外，其余均為降壓變電所。僅用于接收電能和分配電能的場所稱為配電所，而僅用于將交流電轉換為直流電流或將直流電流轉換為交流電流的電流變換場所稱為換流站。任務1供配電系統(tǒng)的構成

1.1.1電力系統(tǒng)3．電力線路

電力線路將發(fā)電廠、變電所和電能用戶連接起來，完成輸送電能和分配電能的任務。電力線路有各種不同的電壓等級，通常將220kV及以上的電力線路稱輸電線路，110kV及以下的電力線路稱為配電線路。配電線路又分為高壓配電線路（110kV）、中壓配電線路（35~6kV）和低壓配電線路（380/220V）。

任務1供配電系統(tǒng)的構成1.1.1電力系統(tǒng)3．電力線路

電力線路將發(fā)電廠、變電所和電能用戶連接起來，完成輸送電能和分配電能的任務。電力線路有各種不同的電壓等級，通常將220kV及以上的電力線路稱輸電線路，110kV及以下的電力線路稱為配電線路。配電線路又分為高壓配電線路（110kV）、中壓配電線路（35~6kV）和低壓配電線路（380/220V）。4．電力用戶

所有消耗電能的用電設備或用電單位稱為電能用戶。電能用戶按行業(yè)可分為工業(yè)用戶、農(nóng)業(yè)用戶、市政商業(yè)用戶和居民用戶等。任務1供配電系統(tǒng)的構成

1.1.2供配電系統(tǒng)基本知識以工廠企業(yè)為例，其供配電系統(tǒng)是指工廠企業(yè)所需的電力從進廠起到所有用電設備入段止的整個供配電線路及其中的變配電設備。圖1.3工廠供配電系統(tǒng)示意圖圖任務1供配電系統(tǒng)的構成

1.1.2供配電系統(tǒng)基本知識1．供配電系統(tǒng)組成各部分作用工廠降壓變電所（也稱總降變電所）是工廠電能供應的樞紐。它將35~110kV的外部供電電源電壓降為6~10kV，供給高壓配電所、車間變電所和高壓用電設備。高壓配電所集中接受6~10kV電壓，再分配到附近各車間變電所和高壓用電設備。一般負荷分散、廠區(qū)大的大型工廠設置高壓配電所。配電線路分為廠內高壓配電線路（6~10kV）廠內低壓配電線路（380/220V）高壓配電線路將總降變電所與高壓配電所、車間變電所和高壓用電設備連接起來。低壓配電線路將車間變電所的380/220V電壓送各低壓用電設備。任務1供配電系統(tǒng)的構成

1.1.2供配電系統(tǒng)基本知識1．供配電系統(tǒng)組成各部分作用車間變電所將6~10kV電壓降為380/220V電壓，供低壓用電設備用。用用電設備按用途可分為動力用電設備、工藝電設備、電熱用電設備、試驗用電設備和照明用電設備等。.應當指出，對于某個具體工廠的供配電系統(tǒng)，可能上述各部分都有，也可能只有其中的幾個部分，這主要取決于工廠電力負荷的大小和廠區(qū)的大小。不同工廠的供配電系統(tǒng)，不僅組成不完全相同，而且相同部分的構造也會有較大差異。通常大型工廠都設工廠降壓變電所，中小型工廠僅設全廠6~10kV變電所或配電所，某些特別重要的工廠還設自備發(fā)電廠作為備用電源。任務1供配電系統(tǒng)的構成

1.1.2供配電系統(tǒng)基本知識2．供配電的要求供配電工作要很好地為企業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟服務，切實保證企業(yè)生產(chǎn)和整個國民經(jīng)濟生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：（1）安全：在電能的供應、分配和使用中，應避免發(fā)生人身事故和設備事故（2）可靠：供電中應滿足用戶對供電可靠性即不間斷供電的要求。（3）優(yōu)質：應滿足電能用戶對電能電壓、頻率、波形等質量的要求。（4）經(jīng)濟：在滿足安全、可靠和電能質量的前提下，應使供配電系統(tǒng)得投資少，運行費用低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。任務1供配電系統(tǒng)的構成

1．什么叫電力系統(tǒng)？為什么要建立電力系統(tǒng)？電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、電力線路和電能用戶組成的一個整體。為了充分利用動力資源，降低發(fā)電成本，發(fā)電廠往往遠離城市和電能用戶，因此，這就需要輸送和分配電能，將發(fā)電廠發(fā)出的電能經(jīng)過升壓、輸送、降壓和分配，送到用戶。

探索與實踐任務2電力系統(tǒng)的運行方式

任務目標（1）了解電力系統(tǒng)的運行方式。（2）掌握中性點不接地、中性直接接地正常運行及發(fā)生一點接地時的特點。（3）理解中性點不接地、中性點直接接地運行方式的適用電壓等級范圍。（4）掌握中性點經(jīng)消弧線圈接地及中性點經(jīng)電阻接地的適用場合。任務2電力系統(tǒng)的運行方式

任務提出三相交流電系統(tǒng)的中性點是指星形連接的變壓器或發(fā)電機的中性點。中性點的運行方式可以分為中性點不接地，中性點經(jīng)消弧線圈接地，中性點直接接地，中性點經(jīng)電阻接地。掌握中性點的各種運行方式的特點及使用范圍對了解電力系統(tǒng)的運行方式至關重要。任務2電力系統(tǒng)的運行方式

1.1.2供配電系統(tǒng)基本知識圖1.4是中性點不接地電力系統(tǒng)示意圖。三相導體沿線路全長有分布電容，為了方便分析，用一個集中電容C表示，并設三相對地電容相等。圖1.4正常運行時的中性點不接地電力系統(tǒng)任務2電力系統(tǒng)的運行方式

1.1.2供配電系統(tǒng)基本知識電力系統(tǒng)正常運行時，由于三相對地電容對稱，所以三相電容的接地點（即電容的中點）與電源的中性點等電位，所以各相對地電壓等于各相的相電壓，由于各相電壓、、對稱，所以各相的對地電容電流也對稱，其電容電流的相量和為零，相量圖如圖1.5所示。系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，如圖1-5所示，接地相（C相）對地電壓為零。非接地相的對地電壓A相由變?yōu)?，Ｂ相由變?yōu)?，由相電壓升高為線電壓，升高了倍，從而接地相的電容電流為零，非接地相的對地電流也增大為倍。系統(tǒng)的接地電流(電容電流)應為A、B兩相的對地電容電流之和。取接地電流的正方向為從相線到大地，因此任務2電力系統(tǒng)的運行方式

1.1.2供配電系統(tǒng)基本知識圖1.5單相接地時的中性點不接地電力系統(tǒng)任務2電力系統(tǒng)的運行方式

1.1.2供配電系統(tǒng)基本知識由圖1.5的向量圖可知，由于因此，中性點不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時具有如下特點：（1）故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓由相電壓升高為線電壓，升高了倍，相角互差60°但三個相間電壓（線電壓）仍然對稱平衡；因此三相用電設備仍可繼續(xù)運行。但為了防止非接地相再有一相發(fā)生接地，造成兩相短路，所以規(guī)程規(guī)定單相接地繼續(xù)運行時間不超過2小時，防止發(fā)生另一點接地，從而發(fā)生相間短路。（2）故障相對地電容電流為0，非故障相對地電容電流升高了倍，接地電流為非故障相對地電容電流之和，為正常時每相電容電流的3倍。任務2電力系統(tǒng)的運行方式

1.1.2供配電系統(tǒng)基本知識每相對地電容不能確切知道時，接地電流可用下式近似計算：式中，為系統(tǒng)的額定電壓（kV）；為有電的聯(lián)系的架空線路總長度（km）；為有電的聯(lián)系的電纜線路總長度（km）。任務2電力系統(tǒng)的運行方式

1.2.2中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)當中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，接地電流超過規(guī)定值時，為了避免產(chǎn)生斷續(xù)電弧，引起過電壓和造成短路，減小接地電弧電流使電弧容易熄滅，這時應該采用中性點經(jīng)消弧線圈接地。消弧線圈實際上就是電抗線圈。圖1.6是中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)的電路圖和相量圖。圖1.6中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)電路圖（b）向量圖‘；lkjhgftu

任務2電力系統(tǒng)的運行方式

1.2.2中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)任務2電力系統(tǒng)的運行方式

1.2.3中性點直接接地的電力系統(tǒng)中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，通過接地中性點形成單相短路，產(chǎn)生很大的短路電流，繼電保護動作切除故障線路，使系統(tǒng)的其它部分恢復正常運行。圖1.7是發(fā)生單相接地時的中性點直接接地電力系統(tǒng)。由于中性點直接接地，發(fā)生單相接地時，中性點對地電壓仍為零，非接地相對地電壓也不發(fā)生變化。圖1.7發(fā)生單相接地時的中性點直接接地電力系統(tǒng)任務2電力系統(tǒng)的運行方式

1.2.4中性點經(jīng)電阻接地的電力系統(tǒng)中性點經(jīng)電阻接地，按接地電流大小又分為經(jīng)高電阻接地和經(jīng)低電阻接地。1.中性點經(jīng)高電阻接地高電阻接地方式以限制單相接地電流為目的，電阻值一般為數(shù)百至數(shù)千歐姆。中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)可以消除大部分諧振過電壓，對單相間隙弧光接地過電壓有一定的限制作用。但對系統(tǒng)絕緣水平要求較高。主要用于發(fā)電機回路。2．中性點經(jīng)低電阻接地城市6~35kV配電網(wǎng)絡主要由電纜線路構成，其單相接地故障電流較大，可達100~1000A，若采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式無法完全消除接地故障點的電弧和抑制諧振過電壓，可采用中性點經(jīng)低電阻接地方式。該方式具有切除單相接地故障快，過電壓水平低的優(yōu)點。中性點經(jīng)低電阻接地方式適用于以電纜線路為主，不容易發(fā)生瞬時性單相接地故障且系統(tǒng)電容電流比較大的城市電網(wǎng)，發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)及企業(yè)配電系統(tǒng)。任務2電力系統(tǒng)的運行方式

探索與實踐1．工廠供配電系統(tǒng)的運行方式如何選擇？中性點的運行方式主要取決于工廠供配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地時對電氣設備的絕緣要求及對供電可靠性的要求。我國3～63kV系統(tǒng)，一般采用中性點不接地運行方式。當3～10kV系統(tǒng)接地電流大于30A；20～63kV系統(tǒng)接地電流大于10A時，應采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的運行方式。110kV及以上系統(tǒng)和1kV以下低壓系統(tǒng)采用中性點直接接地運行方式。任務3供配電電壓的選擇（1）掌握電網(wǎng)（線路）額定電壓的國家標準。（2）掌握發(fā)電機額定電壓的國家標準。（3）掌握變壓器額定電壓的國家標準。（4）用電設備額定電壓的國家標準。（5）了解電能的質量指標。任務目標任務3供配電電壓的選擇電力系統(tǒng)的電壓是有等級的，電力系統(tǒng)的額定電壓包括電力系統(tǒng)中各種發(fā)電、供電、用電設備的額定電壓。額定電壓是能使電氣設備長期運行在經(jīng)濟效果最好的電壓，它是國家根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，電力工業(yè)的水平和發(fā)展趨勢，經(jīng)全面技術經(jīng)濟分析后確定的。掌握電力系統(tǒng)額度電壓的國家標準對掌握工廠供配電系統(tǒng)至關重要。任務提出任務3供配電電壓的選擇1.3.1電網(wǎng)（線路）的額定電壓電網(wǎng)（線路）的額度電壓由國家規(guī)定，只能選用國家規(guī)定的額定電壓。它是確定各類電氣設備額定電壓的基本依據(jù)。我國規(guī)定的三相交流電網(wǎng)和電力設備的額定電壓，如表1-1所示。任務3供配電電壓的選擇任務3供配電電壓的選擇1.3.2用電設備的額定電壓

電網(wǎng)當線路輸送電力負荷時，要產(chǎn)生電壓降，沿線路的電壓分布通常是首端高于末端，如圖1.8所示，因此，沿線各用電設備的端電壓將不同，線路的額定電壓實際上就是線路首末兩端電壓的平均值，為使各用電設備的電壓偏移差異不大，用電設備的額度電壓與同級電網(wǎng)（線路）的額度電壓相同。圖1.8用電設備和發(fā)電機額度電壓說明任務3供配電電壓的選擇1.3.3發(fā)電機的額定電壓

由于用電設備的電壓偏移為±5%，而線路的允許電壓降為10%，這就要求線路首端電壓為額度電壓的105%，

末端電壓為額度電壓的95%，發(fā)電機位于線路的首端，因此發(fā)電機的額定電壓為線路額定電壓的105%，即UN.G=1.05UN

。任務3供配電電壓的選擇1.3.4變壓器的額定電壓

變壓器分一次繞組（原邊繞組）和二次繞組（副邊繞組）所以變壓器的額度電壓分為變壓器一次繞組的額度電壓和變壓器二次繞組的額度電壓1．變壓器一次繞組的額定電壓變壓器一次繞組接電源，相當于用電設備。與發(fā)電機直接相連的升壓變壓器的一次繞組的額定電壓應與發(fā)電機額定電壓相同。與線路直接相連接的降壓變壓器的一次繞組的額定電壓應與線路的額定電壓相同。任務3供配電電壓的選擇1.3.4變壓器的額定電壓

變壓器分一次繞組（原邊繞組）和二次繞組（副邊繞組）所以變壓器的額度電壓分為變壓器一次繞組的額度電壓和變壓器二次繞組的額度電壓2．變壓器二次繞組的額定電壓變壓器的二次繞組向負荷供電，位于供電線路首端，相當于發(fā)電機。二次繞組電壓應比線路的額定電壓高5%，而變壓器二次繞組額定電壓是指空載時電壓。但在額定負荷下，變壓器的電壓降為5%。因此，為使正常運行時變壓器二次繞組電壓較線路的額定電壓高5%，當線路較長（如35kV及以上高壓線路），變壓器二次繞組的額定電壓應比相聯(lián)線路的額定電壓高10%；當線路較短（直接向高低壓用電設備供電，如10kV及以下線路），二次繞組的額定電壓應比相聯(lián)線路的額定電壓高5%。任務3供配電電壓的選擇1.3.5電能的質量指標

電能的質量是指電壓、頻率和正弦波形三項指標。1．電壓電壓質量是以電壓偏離額定電壓的幅度、即電壓偏差來衡量，一般以百分數(shù)表示，即式中，ΔV%為電壓偏差百分數(shù)；U為實際電；UN為額定電壓。任務3供配電電壓的選擇我國規(guī)定了供電電壓允許偏差，見表1-2，要求供電電壓的電壓偏差不超過允許偏差。

任務3供配電電壓的選擇2．頻率

頻率的質量是以頻率偏差來衡量。我國采用的額定頻率為50Hz。在正常情況下，頻率的允許偏差，根據(jù)電網(wǎng)的裝機容量而定；事故情況下，頻率允許偏差更大。頻率的允許偏差見表1-3。任務3供配電電壓的選擇3．波形波形的質量是以正弦電壓波形畸變率來衡量的。在理想情況下，電壓波形為正弦波，但電力系統(tǒng)中有大量非線性負荷，使電壓波形發(fā)生畸變，除基波外，還有各項諧波。表1-4是我國規(guī)定的公用電網(wǎng)電壓波形畸變率任務3供配電電壓的選擇

探索與實踐圖1.10探索與實踐供電系統(tǒng)圖解：發(fā)電機G的額定電壓UN.G=1.05UN.1WL=1.05×6=6.3kV變壓器1T的額定電壓U1N.1T=UN.G=6.3kVU2N.1T=1.1UN.2WL=1.1×110=121kV1T額定電壓為6.3/121kV變壓器2T的額定電壓U1N.2T=UN.2WL=110kVU2N.2T=1.05UN.3WL=1.05×10=10.5kV2T的額定電壓為110/10.5kV任務4電力負荷（1）掌握按對供電可靠性要求的負荷分類。（2）掌握按工作制的負荷分類。任務目標任務4電力負荷用戶有各種用電設備，它們的工作特征和重要性各不相同，對供電的可靠性和供電的質量要求也不同。因此，應對用電設備或用電負荷進行分類，以滿足負荷對供電可靠性的要求，保證供電質量，降低供電成本。任務提出任務4電力負荷1.4.1按對供電可靠性要求的負荷分類我國將電力負荷按其對供電可靠性的要求及中斷供電在政治上、經(jīng)濟上造成的損失或影響的程度劃分為三級。1．一級負荷一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者；中斷供電將在政治上、經(jīng)濟上造成重大損失者；中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟影響的用電單位的正常工作的負荷。一級負荷應由兩個獨立電源供電。所謂獨立電源，就是當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應不致同時受到損壞。在一級負荷中的特別重要負荷，除上述二個獨立電源外，還必須增設應急電源。任務4電力負荷1.4.1按對供電可靠性要求的負荷分類2．二級負荷二級負荷為中斷供電將在政治上、經(jīng)濟上造成較大損失者，中斷供電系統(tǒng)將影響重要用電單位正常工作的負荷者；中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要公共場所秩序混亂者。二級負荷應由兩回線路供電，供電變壓器亦應有兩臺。做到當電力變壓器發(fā)生故障或電力線路發(fā)生常見故障時，不致中斷供電或中斷后能迅速恢復。3．三級負荷三級負荷為不屬于一級和二級負荷者。對一些非連續(xù)性生產(chǎn)的中小型企業(yè)，停電僅影響產(chǎn)量或造成少量產(chǎn)品報廢的用電設備，以及一般民用建筑的用電負荷等均屬三級負荷。三級負荷對供電電源沒有特殊要求，一般由單回電力線路供電。任務4電力負荷1.4.2按工作制的負荷分類電力負荷按其工作制可分為三類。1．連續(xù)工作制負荷連續(xù)工作制負荷是指長時間連續(xù)工作的用電設備，其特點是負荷比較穩(wěn)定，連續(xù)工作發(fā)熱使其達到熱平衡狀態(tài)，其溫度達到穩(wěn)定溫度，用電設備大都屬于這類設備。如泵類、通風機、壓縮機、電爐、運輸設備、照明設備等。2．短時工作制負荷短時工作制負荷是指工作時間短、停歇時間長的用電設備。其運行特點為工作時其溫度達不到穩(wěn)定溫度，停歇時其溫度降到環(huán)境溫度，此負荷在用電設備中所占比例很小。如機床的橫梁升降、刀架快速移動電動機、閘門電動機等。任務4電力負荷1.4.2按工作制的負荷分類3．反復短時工作制負荷反復短時工作制負荷是指時而工作、時而停歇、反復運行的設備，其運行特點為工作時溫度達不到穩(wěn)定溫度，停歇時也達不到環(huán)境溫度。如起重機、電梯、電焊機等。反復短時工作制負荷可用負荷持續(xù)率（或暫載率）

來表示。式中，

為工作時間，

為停歇時間，

為工作周期。任務4電力負荷

探索與實踐1．電力負荷按對供電可靠性要求分幾類？對供電各有什么要求？電力負荷按對供電可靠性可分為三類，一級負荷，二級負荷和三級負荷。對供電的要求：一級負荷要求最嚴，應由兩個獨立電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一電源應不同時受到損壞，在一級負荷中的特別重要負荷，除上述兩個獨立電源外，還必須增設應急電源。為保證對特別重要負荷的供電，嚴禁將其他負荷接入應急供電系統(tǒng)。二級負荷要求比一級負荷低，應由兩回線路供電，供電變壓器亦應有兩臺，從而做到當電力變壓器發(fā)生故障或電力線路發(fā)生常見故障時，不致中斷供電或中斷后能迅速恢復。三級負荷要求最低，沒有特殊要求，一般有單回路電力線路供電。項目訓練項目訓練項目訓練項目訓練項目訓練項目訓練項目訓練5．三相交流電力系統(tǒng)的電源中性點有哪些運行方式?中性點非直接接地系統(tǒng)與中性點直接接地系統(tǒng)有何區(qū)別？。6．你熟悉的設備中哪些屬于長期工作制設備。哪些屬于短時工作制設備，哪些屬于反復短時工作制設備？項目小結供電系統(tǒng)是發(fā)電、輸電、變電、配電、和用電的統(tǒng)一整體。電力系統(tǒng)的運行方式包括，中性點不接地、中性點直接接地、中性點經(jīng)阻抗接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地。電網(wǎng)（電力線路）的額度電壓由國家規(guī)定；用電設備的額定電壓與電網(wǎng)相同。發(fā)電機比同級電網(wǎng)額度電壓高5%；變壓器一次側相當于用電設備，額度電壓與電網(wǎng)相同；二次側相當于供電電源比供電電網(wǎng)高5%或10%。電能的質量是指電壓、頻率和正弦波形三項指標。工業(yè)企業(yè)的電力負荷按其對可靠性的要求不同劃分為一級負荷、二級負荷和三級負荷。按其工作制可分為連續(xù)工作制負荷、短時工作制負荷、反復短時工作制負荷。項目二

供配電所主要電氣設備任務1供配電所常用的高壓電氣設備任務2供配電所常用的低壓電氣設備任務3電力變壓器臺數(shù)和容量的確定任務4變電所主接線項目訓練項目小結任務1供配電所常用的高壓電氣設備（1）掌握常用高壓電氣設備的結構。（2）了解常用高壓電氣設備的工作原理。任務目標任務1供配電所常用的高壓電氣設備

為了實現(xiàn)供配電所的受電、變電和配電的功能，在供配電所中，必須把各種電氣設備按一定的接線方案連接起來，組成一個完整的供配電系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中擔負輸送、變換和分配電能任務的電路稱為主電路，也叫一次電路；用來控制、指示、監(jiān)測和保護主電路(一次電路)及其主電路中設備運行的電路稱為二次電路(二次回路)。相應地，供配電所中的電氣設備也分成兩大類：一次電路中的所有電氣設備，稱為一次設備或一次元件；二次電路中的所有電氣設備，稱為二次設備或二次元件。變配電所是工廠供配電系統(tǒng)的樞紐。高壓電氣設備是工廠高壓重要的一次設備，常用的工廠高壓電氣設備有隔離開關、斷路器、負荷開關、熔斷器以及變壓器還有成套開關設備，要掌握高壓配電系統(tǒng)，就必須掌握供配電所中常用的高壓電器和變壓器的功能、結構特點及運行維護等相關知識。任務提出任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.1高壓斷路器

高壓斷路器(文字符號為QF)是高壓輸配電線路中最為重要的電氣設備。它具有可靠的滅弧裝置。因此，它不僅能通斷正常的負荷電流，而且能接通和承擔一定時間的短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。高壓斷路器的形式可按使用場合分為戶內和戶外兩種，也可以按斷路器采用的滅弧介質分為壓縮空氣斷路器、油斷路器、真空斷路器、SF6斷路器等多種形式。目前，壓縮空氣斷路器已基本不使用，油斷路器也屬于淘汰產(chǎn)品，真空斷路器和SF6斷路器得到廣泛使用。但由于少油斷路器成本低，在輸配電系統(tǒng)中還占據(jù)著比較重要的地位。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.1高壓斷路器

高壓斷路器的全型號表示和含義如下：（1）高壓油斷路器。采用變壓器油作滅弧介質的斷路器稱為油斷路器。油斷路器又可分為多油斷路器和少油斷路器任

任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.1高壓斷路器

圖2.1是SNl0-10型少油斷路器的外形圖。圖2.2是該型斷路器內部剖面圖。該斷路器的特點是：開關觸頭在絕緣油中閉合和斷開；油只作為滅弧介質，油量少；結構簡單，體積小，重量輕；外殼帶電，必須與大地絕緣，人體不能觸及；燃燒和爆炸危險少SNl0-10型斷路器可配用CS2型手動操作機構、CD型電磁操動機構或CT型彈簧操作機構。CD型和CT型操動機構都有跳閘和合閘線圈，通過斷路器的傳動機構使斷路器動作。電磁操動機構需用直流電源操作，也可以手動，遠距離跳、合閘。彈簧儲能操動機構可交、直流操作電源兩用，可以手動，也可以遠距離跳、合閘少油斷路器的主要缺點是：檢修周期短，在戶外使用受大氣條件影響大，配套性差任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.1高壓斷路器

（2）高壓真空斷路器。高壓真空斷路器是利用“真空”滅弧的一種斷路器，是一種新型斷路器，我國已成批生產(chǎn)ZN系列真空斷路器真空斷路器的結構特點為：滅弧室作為獨立的元件，安裝調試簡單、方便；觸頭開距短故滅弧室小巧，操作功率小，動作快；滅弧能力強，燃弧時間短，一般只需半個周期，電磨損少，使用壽命長；防火、防爆，操作噪聲小；適用于頻繁操作，特別是適用于開斷容性負荷電流：開斷能力強，目前開斷短路電流已達50kA,具有多次重合閘功能，適合配電網(wǎng)要求。圖2.3是ZN3-10型高壓真空斷路器的外形圖。它主要由真空滅弧室、操動機構、絕緣體傳動件、底座等組成。真空滅弧室由圓盤狀的動靜觸頭、屏蔽罩、波紋管屏蔽罩、絕緣外殼(陶瓷或玻璃制成外殼)等組成，其結構如圖2.4所示ZN3-10型系列真空斷路器可配用CD系列電磁操動機構或CT系列彈簧操動機構任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.1高壓斷路器

圖2.3ZN3-10型高壓真空斷路器外形圖2.4真空斷路器滅弧室結構任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.1高壓斷路器

（3）高壓六氟化硫(SF6)斷路器。六氟化硫(SF6)斷路器是利用SF6氣體作為滅弧和絕緣介質的斷路器。SF6氣體是一種無色、無臭、不燃燒的惰性氣體，具有優(yōu)異的絕緣及滅弧能力。在150℃以下時，其化學性能相當穩(wěn)定。它的絕緣能力約高出普通空氣的2.5~3倍，滅弧能力則高近100倍。高壓六氟化硫(SF6)斷路器就是采用SF6作為斷路器的絕緣介質和滅弧介質的一種斷路器。這種斷路器的外形尺寸小，占地面積少，開斷能力很強，此外，電弧在SF6中燃燒時，電弧電壓特別低，燃弧時間也短，因而SF6斷路器觸頭燒損很輕微，適于頻繁操作，檢修周期長。由于這些優(yōu)點，SF6斷路器發(fā)展速度很快，電壓等級也在不斷提高。圖2.5是LN2-10型SF6斷路器的外形圖。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.1高壓斷路器

斷路器的靜觸頭和滅弧室中的壓氣活塞是相對固定的。當跳閘時，裝有動觸頭和絕緣噴嘴的汽缸由斷路器的操動機構通過連桿帶動離開靜觸頭，使汽缸和活塞產(chǎn)生相對運動來壓縮SF6氣體并使之通過噴嘴吹出，用吹弧法來迅速熄滅電弧SF6斷路器的缺點是：電氣性能受電場均勻程度及水分等雜質影響特別大，故對SF6斷路器的密封結構、元件結構及SF6氣體本身質量的要求相當嚴格。SF6斷路器的結構特點為：開關觸頭在SF6氣體中閉合和斷開；是SF6氣體具有滅弧和絕緣功能：滅弧能力強，屬于高速斷路器：結構簡單，無燃燒、爆炸危險；SF6氣體本身無毒，但在電弧的高溫作用下，會產(chǎn)生氟化氫等有強烈腐蝕性的劇毒物質，檢修時應注意防毒。SF6斷路器的操動機構主要采用彈簧、液壓操動機構任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.2高壓隔離開關高壓隔離開關具有明顯的分斷間隙。因此它主要用來隔離高壓電源，保證安全檢修，并能通斷一定的小電流(如2A以下的空載變壓器勵磁電流、電壓互感器回路電流、5A以下的空載線路的充電電流)。它沒有專門的滅弧裝置，因此不允許切斷正常的負荷電流，更不能用來切斷短路電流。因隔離開關具有明顯的分斷間隙，因此它通常與斷路器配合使用。根據(jù)隔離開關的使用場所，可以把高壓隔離開關分成戶內和戶外兩大類。按有無接地開關可分為不接地、單接地和雙接地三類。隔離開關全型號的表示和含義如下：10kV高壓隔離開關型號較多，常用的戶內系列有GN8、GNl9、GN24、GN28和GN30等。圖2.6為戶內使用的GN8-10/600型隔離開關外形圖，它的三相閘刀安裝在同一底座上，閘刀均采用垂直回轉運動方式。GN型高壓隔離開關一般采用手動操作機構進行操作

任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.2高壓隔離開關圖2.6GN8-10/600型高壓隔離開關任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.2高壓隔離開關

戶外高壓隔離開關常用的有GW4、GW5和GWl系列。圖2.7為戶外GW4-35型高壓隔離開關的外形圖。為了熄滅小電流電弧，該隔離開關安裝有滅弧角條，采用的是三柱式結構圖2.7GW4-35型戶外隔離開關任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.2高壓隔離開關

帶有接地開關的隔離開關稱接地隔離開關，可將電氣設備進行短接、連鎖和隔離，一般是用隔離開關將退出運行的電氣設備和成套設備部分接地和短接。而接地開關是用于將回路接地的一種機械式開關裝置。在異常條件下(如短路下)，可在規(guī)定時間內承載規(guī)定的異常電流：在正常回路條件下，不要求承載電流。接地開關大多與隔離開關構成一個整體，并且在接地開關和隔離開關之間有相互連鎖裝置在操作隔離開關時應注意操作順序，停電時先拉線路側隔離開關，送電時先合母線側隔離開關。而且在操作隔離開關前，先注意檢查斷路器確實在斷開位置后，才能操作隔離開關。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.2高壓隔離開關

1.合上隔離開關時的操作（1）無論用手動傳動裝置或用絕緣操作桿操作，均必須迅速而果斷，但在合閘終了時用力不可過猛，以免損壞設備，導致機構變形，瓷瓶破裂等。（2）隔離開關操作完畢后，應檢查是否合上。合好后應使隔離開關完全進入固定觸頭，并檢查接觸的嚴密性。2.拉開隔離開關時操作（1）開始時應慢而謹慎，當?shù)镀瑒傄x開固定觸頭時應迅速。特別是切斷變壓器的空載電流、架空線路和電纜的充電電流、架空線路小負荷電流以及環(huán)路電流時，拉開隔離開關時更應迅速果斷，以便能迅速消弧。（2）拉開隔離開關后，應檢查隔離開關每相確實已在斷開位置并應使刀片盡量拉到頭。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.2高壓隔離開關

3.操作中誤拉、誤合隔離開關處理辦法（1）誤合隔離開關時。即使合錯，甚至在合閘時發(fā)生電弧，也不準將隔離開關再拉開。因為帶負荷拉開隔離開關，將造成三相弧光短路事故。（2）誤拉隔離開關時。在刀片剛要離開固定觸頭時，便發(fā)生電弧，這時應立即合上，可以消滅電弧，避免事故。如果隔離開關已經(jīng)全部拉開，則絕不允許將誤拉的隔離開關再合上。如果是單極隔離開關，操作一相后發(fā)現(xiàn)誤拉，對其他兩相則不允許繼續(xù)操作。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.3高壓負荷開關

高壓負荷開關(文字符號為QL)能通斷正常的負荷電流和過負荷電流，隔離高壓電源。高壓負荷開關只有簡單的滅弧裝置，因此它不能切斷或接通短路電流。高壓負荷開關使用時通常與高壓熔斷器配合使用，利用熔斷器來切斷短路故障。根據(jù)高壓負荷開關的簡單滅弧裝置中所采用的滅弧介質的不同，高壓負荷開關可分為：固體產(chǎn)氣式、壓氣式、油管式、真空式、SF6式等。按安裝場所分類，也有戶內式和戶外式兩種高壓負荷開關全型號的表示和含義如下：任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.3高壓負荷開關

任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.3高壓負荷開關

圖2.8為FN3-10RT型高壓負荷開關的結構示意圖。負荷開關上端的絕緣子是一個簡單的滅弧室，它不僅起到支持絕緣子的作用，而且其內部是一個汽缸，裝有操動機構主軸傳動的活塞，絕緣子上部裝有絕緣噴嘴和弧靜觸頭。當負荷開關分閘時，閘刀一端的弧動觸頭與弧靜觸頭之間產(chǎn)生電弧，同時分閘時主軸轉動而帶動活塞，壓縮汽缸內的空氣，從噴嘴向外吹弧，使電弧迅速熄滅。其外形與戶內式隔離開關相似，也具有明顯的斷開間隙，故它同時具有隔離開關的作用。

任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.3高壓負荷開關

圖2.9為西門子公司12kV的真空負荷開關的剖面圖。它是利用真空滅弧原理來工作的，因而能可靠完成開斷工作。其特點是可頻繁操作，配用手動操作機構或電動操作機構，滅弧性能好，使用壽命長。但必須和HH-熔斷器相配合，才能開斷短路電流，而且開斷時，不形成隔離間隙，不能作隔離開關用。它一般用于220kV及以下電網(wǎng)中任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.3高壓負荷開關

圖2.8FN3-10RT型高壓負荷開關圖2.9西門子公司12kV的真空負荷開關的剖面圖任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.3高壓負荷開關

六氟化硫(SF6)負荷開關(如FWll-10型)、油浸式負荷開關(如FW2、FW4型)的基本結構都為三相共箱式，其中六氟化硫負荷開關利用SF6氣體作為滅弧和絕緣介質，而油浸式負荷開關是利用絕緣油作為滅弧和絕緣介質，它們的滅弧能力強，容量大，但都必須與熔斷器串聯(lián)使用才能斷開短路電流，而且斷開后無可見間隙，不能作隔離開關用。適用于35kV及以下的戶外電網(wǎng)任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.4高壓熔斷器

熔斷器是一種結構最簡單、應用最廣泛的保護電器。一般由熔管、熔體、滅弧填充物、指示器、靜觸座等構成。熔斷器分限流式和不限流式兩種。限流式熔斷器的滅弧能力強，可以在短路電流上升到最大值之前滅弧。工廠供配電系統(tǒng)中，對容量小而且不太重要的負載，廣泛使用高壓熔斷器作為輸、配電線路及電力變壓器(包括電壓互感器)的短路及過載保護，它既經(jīng)濟又能滿足一定的可靠性。高壓熔斷器戶內廣泛采用RN1、RN2型高壓管式熔斷器，戶外則廣泛采用RW4、RWl0型等跌落式熔斷器。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.4高壓熔斷器高壓熔斷器全型號的表示和含義如下：任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.4高壓熔斷器（1）RNI和RN2型戶內式熔斷器。RN1型和KN2型熔斷器的結構基本相同，都是瓷質熔管內充填石英砂填料的密封管式熔斷器。圖2.10所示為RN1-10型熔斷器外形。圖2.11為其熔管內部結構剖面圖。其主要組成部分是：熔管、觸座、動作指示器、絕緣子和底座。熔管一般為瓷質管，熔絲由單根或多根鍍銀的細銅絲并聯(lián)繞成螺旋狀，熔絲上焊有小錫球。當短路電流或過負荷電流通過熔體使工作熔體熔斷后，接著指示熔體熔斷的紅色熔斷指示器彈出，表示熔體己熔斷。這種熔斷器熔體熔斷所產(chǎn)生的電弧是在填充石英砂的密閉瓷管內燃燒，因此這種熔斷器滅弧能力很強，能在短路電流未達到其沖擊值之前將電弧熄滅，為“限流式”熔斷器。RNl型主要作為高壓線路和變壓器的短路保護和過負荷保護，結構尺寸較大。RN2型只用做電壓互感器一次側的短路保護，其熔體電流一般為0.5A，結構尺寸較小任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.4高壓熔斷器

圖2.10RN1-10型熔斷器外形圖2.11熔管內部結構剖面圖任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.4高壓熔斷器RN2型與RNl型熔斷器的區(qū)別主要是：RN2由三種不同截面的康銅絲繞在陶瓷芯上，并且無熔斷指示器，由電壓互感器二次側儀表的讀數(shù)來判斷其熔體的熔斷情況；由于電壓互感器的二次側近乎于開路狀態(tài)，RN2型的額定電流一般為0.5A，而RNl型的額定電流從2～300A不等。2）RW系列戶外式熔斷器。RW系列跌開式熔斷器又稱跌落式熔斷器，被廣泛用于環(huán)境正常的戶外場所，作高壓線路和設備的短路保護用。①一般戶外跌開式熔斷器(文字符號為FD)。圖2.12為RW4-10型高壓跌落式熔斷器外形結構圖。它串接在線路中，可利用絕緣鉤棒(俗稱令克棒)直接操作熔管的分、合，此功能相當于隔離開關任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.4高壓熔斷器

RW4型熔斷器沒有帶負荷滅弧裝置，因此不容許帶負荷操作；它的滅弧能力不強，速度不快，不能在短路電流達到?jīng)_擊電流值前熄滅電弧，屬于“非限流式熔斷器”。常用于額定電壓10kV，額定容量315kVA及以下電力變壓器的過流保護，尤其以居民區(qū)、街道等場合居多。②負荷型跌開式熔斷器(文字符號為FDL)。圖2.13為RWl0-10負荷型跌開式熔斷器外形結構圖。RWl0-10跌開式熔斷器是在一般跌開式熔斷器的上靜觸頭上加裝了簡單的滅弧室，因而能帶負荷操作。但該類型熔斷器的滅弧能力不是很強，滅弧速度也不快，不能在短路電流達到?jīng)_擊電流值前熄滅電弧，因此也屬于“非限流式熔斷器”任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.4高壓熔斷器③限流式戶外高壓熔斷器(文字符號為FU)。圖2.14所示的是RWl0-35型戶外限流式熔斷器的外形結構該熔斷器的瓷質熔管內充有石英砂，熔體結構和RN型的戶內高壓熔斷器相似，因此，它的短路和過負荷保護功能與戶內高壓熔斷器相同。這種熔斷器的熔管是固定在棒形支柱絕緣子上的，因此，熔體熔斷后不能自動跌開，無明顯可見的斷開間隙，不能作”隔離開關”用。④RW-B系列的高壓爆炸式跌開熔斷器。其結構和RW系列基本相似，有B型和B2管，若為瞬時性故障，可投入重合熔管來保證系統(tǒng)繼續(xù)工作；如果是永久性故障，則重合熔管會再動作一次，將故障切除，以保護系統(tǒng)任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.4高壓熔斷器

圖2.13RW10-10復合型跌開式熔斷器圖2.14RW10-35型限流式戶外高壓熔斷器任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.4高壓熔斷器⑤HH-熔斷器是一種高壓高分斷能力的熔斷器，它能在短路電流產(chǎn)生的瞬間就將其開斷，有效地保護電氣設備和電氣線路免受巨大的短路電流造成的危害任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器

電流互感器和電壓互感器統(tǒng)稱為互感器，它們其實就是一種特殊的變壓器。在變配電系統(tǒng)中具有極其重要的作用。（1）變換功能——把高電壓和大電流變換為低電壓和小電流，便于連接測量儀表和繼電器。（2）隔離作用——使儀表、繼電器等二次設備與主電路絕緣。（3）擴大儀表、繼電器等二次設備應用的電流范圍，使儀表、繼電器等二次設備的規(guī)格統(tǒng)一，利于批量生產(chǎn)。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器

1．電流互感器（1）電流互感器的結構和原理。電流互感器的類型很多，如按一次繞組的匝數(shù)分類，可分為單匝式和多匝式；按用途分類，可分成測量用和保護用；按絕緣介質分類，可分為油浸式和干式等。常用的電流互感器外形結構如圖2.15和圖2.16所示任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器圖2.15LMZJ1-0.5型電流互感器圖2.16LQJ-10型電流互感器任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器電流互感器的基本結構、原理接線如圖2.17所示。電流互感器的一次電流Ⅰ1，與其二次電流Ⅰ2，之間有下列關系：

Ⅰ1≈（N2/N1）Ⅰ1≈KiⅠ2鐵芯；2—一次繞組；3-二次繞組圖2.17電流互感器任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器(2-1)式中，Ki——電流互感器的變流比。變流比通常又表示為額定一次電流和二次電流之比，即Ki=ⅠN1/ⅠN2，例如100A/5A。不同類型的電流互感器的結構特點不同，但歸納起來有下列共同點：①電流互感器的一次繞組匝數(shù)很少，二次繞組匝數(shù)很多。如芯柱式的電流互感器一次繞組為一穿過鐵芯的直導體：母線式和套管式電流互感器本身沒有一次繞組，使用時穿入母線和套管，利用母線或套管中的導體作為一次繞組。②一次繞組導體粗，二次繞組導體細，二次繞組的額定電流一般為5A(有的為lA)任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器③工作時，一次繞組串聯(lián)在一次電路中，二次繞組串聯(lián)在儀表、繼電器的電流線圈回路中。二次回路阻抗很小，二次回路接近于短路狀態(tài)。（2）電流互感器的接線方案。電流互感器在三相電路中常見有四種接線方案，如圖2.19所示。①一相式接線。如圖2.18(a)所示，這種接線在二次側電流線圈中通過的電流，反映一次電路對應相的電流。這種接線通常用于負荷平衡的三相電路，供測量電流和接過負荷保護裝置用。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器②兩相電流和接線(兩相V形接線)。如圖2.18(b)所示，這種接線也叫兩相不完全星形接線，電流互感器通常接于A、C相上，流過二次側電流線圈的電流，反映一次電路對應相的電流，而流過公共電流線圈的電流為

，它反映了一次電路B相的電流。這種接線廣泛應用于6～10kV高壓線路中，測量三相電能、電流和作過負荷保護用。③兩相電流差接線。如圖2.18(c)所示，這種接線也常把電流互感器接于A、C相，在三相短路對稱時流過二次側電流線圈的電流為I=Ia－Ic，其值為相電流的倍。這種接線在不同短路故障下，反映到二次側電流線圈的電流各自不同，因此對不同的短路故障具有不同的靈敏度。這種接線主要用于6～10kV高壓電路中的過電流保護任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器④三相星形接線。如圖2.18(d)所示，這種接線流過二次側電流線圈的電流分別對應主電路的三相電流，它廣泛用于負荷不平衡的三相四線制系統(tǒng)和三相三線制系統(tǒng)中，用做電能、電流的測量及過電流保護。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器圖2.18電流互感器四種常用接線方案任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器電流互感器全型號的表示和含義如下：其中結構形式的字母含義如下：任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器其中結構形式的字母含義如下：R—套管式；Z一支柱式；Q一線圈式；F一貫穿式(復匝)；D一貫穿式(單匝)；M母線式：B—支持式；A—穿墻式線圈外絕緣介質的字母含義：Z—澆注絕緣；C—瓷絕緣；J—樹脂澆注；K—塑料外殼；W—戶外式；M—母線式；G—改進式；Q—加強式（3）電流互感器使用注意事項及處理方法任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器①電流互感器在工作時二次側不能開路。如果開路，二次側會出現(xiàn)危險的高電壓，危及設備及人身安全。而且鐵芯會由于二次開路磁通劇增而過熱，并產(chǎn)生剩磁，使得互感器準確度降低。因此，電流互感器安裝時，二次側接線要牢固，且二次回路中不允許接入開關和熔斷器。實際工作中，往往發(fā)現(xiàn)電流互感器二次側開路后，并沒有什么異?，F(xiàn)象。這主要是因為一次電路中沒有負載電流或負載很輕，鐵芯沒有磁飽和的緣故。在帶電檢修和更換二次儀表、繼電器時，必須先將電流互感器二次側短路，才能拆卸二次元件。運行中，如果發(fā)現(xiàn)電流互感器二次開路，應及時將一次電路電流減小或降至零，將所帶的繼電保護裝置停用，并采用絕緣工具進行處理任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器②電流互感器的二次側必須有一端接地，以防止其一、二次繞組間絕緣擊穿時，一次側的高壓竄入二次側，危及人身安全和測量儀表、繼電器等設備的安全。電流互感器在運行中，二次繞組應與鐵芯同時接地運行。③電流互感器在連接時必須注意端子極性，防止接錯線。例如，在兩相電流和接線中，如果電流互感器的Kl、K2端子接錯，則公共線中的電流就不是相電流，而是相電流的倍，可能使電流表損壞。4）電流互感器的操作和維護。電流互感器的運行和停用，通常是在被測量電路的斷路器斷開后進行的，以防止電流互感器的二次線圈開路。但在被測電路中斷路器不允許斷開時，只能在帶電情況下進行。在停電時，停用電流互感器應將縱向連接端子板取下，將標有“進”側的端子橫向短接。在啟用電流互感器時，應將橫向短接端子板取下，并用取下的端子板將電流互感器縱向端子接通任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器在運行中，停用電流互感器時，應將標有“進”側的端子先用備用端子板橫向短接，然后取下縱向端子板。在啟用電流互感器時，應使用備用端子板將縱向端子接通，然后取下橫向端子板。在電流互感器啟、停用時，應注意在取下端子板時是否出現(xiàn)火花。如果發(fā)現(xiàn)火花，應立即把端子板裝上并擰緊，然后查明原因。工作中，操作員應站在絕緣墊上，身體不得碰到接地物體。電流互感器在運行中，值班人員應定期檢查下列項目：互感器是否有異聲及焦味；互感器接頭是否有過熱現(xiàn)象：互感器油位是否正常，有無漏油、滲油現(xiàn)象；互感器瓷質部分是否清潔，有無裂痕、放電現(xiàn)象；互感器的絕緣狀況。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器電流互感器的二次側開路是最主要的事故。在運行中造成開路的原因有：端子排上導線端子的螺絲因受震動而脫扣；保護屏上的壓板未與銅片接觸而壓在膠木上，造成保護回路開路；可讀三相電流值的電流表的切換開關經(jīng)切換而接觸不良；機械外力使互感器二次線斷線等。在運行中，如果電流互感器二次開路，則會引起電流保護的不正確動作，鐵芯發(fā)出異聲，在二次繞組的端子處會出現(xiàn)放電火花。此時，應先將一次電流減少或降至零，然后將電流互感器所帶保護退出運行。采取安全措施后，將故障互感器的端子短路，如果電流互感器有焦味或冒煙，應立即停用互感器。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器2．電壓互感器圖2.19JDZJ-10型電壓互感器圖2.20電壓互感器原理接線圖任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器（1）電壓互感器的功能、類型和結構特點。電壓互感器的種類也較多，按相數(shù)分類，有單相電壓互感器和三相電壓互感器；按絕緣方式和冷卻方式分類，有油浸式和干式；按用途分類，有測量用和保護用：按結構原理分類，有電磁感應式和電容分壓式等。典型的電壓互感器外形結構如圖2.19所示。電壓互感器的基本結構、原理接線如圖2.20所示，它的結構特點是：①一次繞組匝數(shù)很多，二次繞組匝數(shù)很少，相當于一個降壓變壓器。②工作時一次繞組并聯(lián)在一次電路中，二次繞組并連接儀表、繼電器的電壓線圈回路，二次繞組負栽阻抗很大，接近于開路狀態(tài)。③一次繞組導線細，二次繞組導線較粗，二次側額定電壓一般為100V，用于接地保護的電壓互感器的二次側額定電壓為

V，開口三角形側為100/3V。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器（2）電壓互感器的接線方案。電壓互感器的接線方案也有四種常見的格式，如圖2.22所示。①一個單相電壓互感器的接線。如圖2.21（a）所示，供儀表和繼電器測量一個線電壓，如用做備用線路的電壓監(jiān)視。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器②兩個單相電壓互感器接成V/V形。如圖2.21（b）所示，供儀表和繼電器測③三個單相電壓互感器或一個三相雙繞組電壓互感器接成Y0/Y0形。如圖2.21（c）所示，這種接線方式常用于三相三線制和三相四線制線路，供儀表和繼電器測量三個線電壓和相電壓。在小接地電流系統(tǒng)中，這種接線方式中的測量相電壓的電壓表應按線電壓選擇量三個線電壓。廣泛應用于工廠變配電所10kV高壓配電裝置中任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器④三個單相三繞組電壓互感器或一個三相五芯柱式三繞組電壓互感器接成Y0/Y0/形（開口三角形）。如圖2.21（d）所示，這種接線方式常用于三相三線制線路。其中一組二次繞組接成Y0，供測量三個線電壓和三個相電壓；另一組繞組（零序繞組）接成開口三角形，接電壓繼電器，當線路正常工作時，開口三角兩端的零序電壓接近于零，而當線路上發(fā)生單相接地故障時，開口三角形兩端的零序電壓接近100V，使電壓繼電器動作，發(fā)出信號。電壓互感器全型號的表示和含義如下：任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器（3）電壓互感器的使用注意事項及處理方法①電壓互感器在工作時二次側不能短路。因互感器是并聯(lián)在線路上的，如發(fā)生短路將產(chǎn)生很大的短路電流，有可能燒毀電壓互感器，甚至危及一次系統(tǒng)的安全運行。所以電壓互感器的一、二次側都必須實施短路保護，裝設熔斷器當發(fā)現(xiàn)電壓互感器的一次側熔絲熔斷后，首先應將電壓互感器的隔離開關拉開，并取下二次側熔絲，檢查是否熔斷。在排除電壓互感器本身的故障后，可重新更換合格熔絲后將電壓互感器投入運行。若二次側熔斷器一相熔斷時，應立即更換。若再次熔斷，則不應再次更換，待查明原因后處理任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器②電壓互感器二次側有一端必須接地，以防止電壓互感器一、二次繞組絕緣擊穿時，一次側的高壓竄入二次側，危及人身和設備安全③電壓互感器接線時必須注意極性，防止因接錯線而引起事故。單相電壓互感器分別標A、X和a、x。三相電壓互感器分別標A、B、C、N和a、b、c、n。④電壓互感器的運行和維護。電壓互感器在額定容量下允許長期運行，但不允許超過最大容量運行。電壓互感器在運行中不能短路。在運行中，值班員必須注意檢查二次回路是否有短路現(xiàn)象，并及時消除。當電壓互感器二次回路短路時，一般情況下高壓熔斷器不會熔斷，但此時電壓互感器內部有異聲，將二次熔斷器取下后異聲停止，其他現(xiàn)象與斷線情況相同任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器3．互感器的極性及其測試（1）減極性與加極性。與變壓器一樣，互感器在運行中，其一次繞組與二次繞組的感應電動勢E1，E2的瞬時極性是不斷變化的，但它們之間有一定的對應關系。一、二次側繞組的首端要么同為正極性(末端為負極性)，要么一正一負。當繞組的首、末端規(guī)定后，繞組間的這種極性對應關系就取決于繞組的繞向。我們把在電磁感應過程中，一、二次繞組感，應出相同極性的兩端稱為同名端，感應出相反極性的兩端稱為異名端任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器在一次繞組的同名端通入一個正在增大的電流，則該端將感應出正極性，二次繞組的同名端亦感應出正極性。如果二次回路是閉合的，則將有感應電流從該端流出。根據(jù)電流的這一對應關系，可以判別繞組的同名端。此外，還可以采取這樣的方法，按圖2.23所示接線，把一、二次繞組的兩個末端短接，在一側加交流電壓U1，另一側感應出電壓U2，測量兩個繞組首端間的電壓U3。若U3=U1－U2，則兩個首端（或末端）為同名端；若U3=U1+U2，則兩個道端（或末端）為異名端?；ジ衅魅舭凑胀藖順擞浺?、二次繞組對應的首尾端，這樣的標記稱為“減極性”標記示（L1與K1為同名端），反之則稱為“加極性”標記法（L1與K1為異名端）。在電工技術中通常采用“減極性”標記示任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器（2）互感器同名端的測定①直流法。直流法接線如圖2.22所示。在電流互感器的一次線圈（或二次線圈）上，通過按鈕開關SB接入1.5～3V的干電池E，L1接電池正極，L2接電池的負極。在二次繞組兩端接以低量程直流電壓表或電流表。儀表的正極接K1，負極接K2，按下SB接通電路時，若直流電流表或直流電壓表指針正偏為減極性（L1與K1為同名端），反偏為加極性（L1與K1為異名端）；若SB打開切斷電路時，指針反偏為減極性，正偏為加極性。直流法測定極性簡便易行，結果準確，是現(xiàn)場常用的一種方法任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器圖2.22直流法測定繞組極性接線圖任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器②交流法。交流法接線如圖2.23所示。將電流互感器一、二次側繞組的尾端L2、K2連在一起。在匝數(shù)較多的二次繞組上通以1～5V的交流電壓U1，再用10V以下的小量程交流電壓表分別測量U2及U3的數(shù)值。若U3=U1－U2則為減極性，若U3=U1+U2則為加極性圖2.23交流法測定繞組同名端任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.5電流互感器和電壓互感器在測定中應注意通入的電壓U1盡量低，只要電壓表的讀數(shù)能看清楚即可，以免電流太大損壞線圈。為讀數(shù)清楚，電壓表的量程應盡量小些。當電流互感器的電流比在5倍及以下時，用交流法測定極性既簡單又準確；當電流互感器的電流比較大（10倍以上）時，因U2的數(shù)值較小，U1與U3的數(shù)值很接近，電壓表的讀數(shù)不易區(qū)別大小，故不宜采用此測定方法③儀表法。一般的互感器校驗儀都帶有極性指示器，因此在測定電流互感器誤差之前，便可以預先檢查極性。若極性指示器沒有指示，則說明被測電流互感器極性正確（減極性）。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.6高壓成套配電裝置成套配電裝置是按電氣主接線的要求，把開關設備、保護測量電器、母線和必要的輔助設備組合在一起構成的用來接受、分配和控制電能的總體裝置。1.成套配電裝置分類與特點配電裝置可分為裝配式配電裝置和成套配電裝置。電氣設備在現(xiàn)場組裝的配電裝置稱為裝配式配電裝置，在制造廠預先把電器組裝成柜再運到現(xiàn)場安裝的稱為成套配電裝置。工廠—變配電所多采用成套配電裝置。成套配電裝置是制造廠成套供應的設備。同一個回路的開關電器、測量儀表、保護電器和輔助設備都裝配在一個或兩個全封閉或半封閉的金屬柜中。制造廠可生產(chǎn)各種不同一次線路方案的開關柜供用戶選用。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.6高壓成套配電裝置一般中、小型工廠變配電所常用到的成套配電裝置有高壓成套配電裝置（也稱高壓開關柜)和低壓成套配電裝置。低壓成套配電裝置只有屋內式一種，高壓開關柜則有屋內式和屋外式兩種。另外還有一些成套配電裝置，如高、低壓無功功率補償成套裝置，高壓綜合啟動柜，低壓動力配電箱及照明配電箱等在工廠也常使用。任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.6高壓成套配電裝置2.高壓成套配電裝置（高壓開關柜）高壓成套配電裝置就是按不同用途的接線方案，將所需的高壓設備和相關—、二次設備按一定的線路方案組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護發(fā)電機、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓交流電動機的啟動和保護之用，對供配電系統(tǒng)進行控制、監(jiān)測和保護。其中安裝有開關設備、保護電器、監(jiān)測儀表和母線、絕緣子等任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.6高壓成套配電裝置圖2.24GG-1FQ箱式固定柜外形示意圖任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.6高壓成套配電裝置固定式高壓開關柜柜內所有電器部件都固定在不能移動的臺架上，構造簡單，也較為經(jīng)濟，一般在中、小型工廠大多采用。高壓開關柜有固定式和手車式(移開式)兩大類型。在一般中、小型工廠中普遍采用較為經(jīng)濟的固定式高壓開關柜。我國現(xiàn)在大量生產(chǎn)和廣泛應用的固定式高壓開關柜主要為GG-lA(F)型。這種防誤操作型開關柜裝設了防止電器誤操作和保障人身安全的閉鎖裝置，即所謂“五防”：任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.6高壓成套配電裝置（1）防止誤分、誤合斷路器。（2）防止帶負荷誤拉、誤合隔離開關。（3）防止帶電誤掛地線。（4）防止帶接地線誤合隔離開關。（5）防止人員誤入帶電間隔。固定式高壓開關柜外形示意圖如圖2.25所示手車式（或移開式）高壓開關柜是一部分電器部件固定在可移動的手車上，另一部分電器部件裝置在固定的臺架上。當高壓斷路器出現(xiàn)故障需要檢修時，可隨時將其手車拉出，然后推入同類備用小車，即可恢復供電。因此采用手車式開關柜檢修方便安全，恢復供電快，可靠性高，但價格較貴任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.6高壓成套配電裝置圖2.25為GC-10(F)型手車式高壓開關柜的外形結構圖高壓開關柜在6～10kV電壓等級的工廠變配電所戶內配電裝置中應用很廣泛，35kV高壓開關柜目前國內僅生產(chǎn)戶內式的。儀表屏；2—手車室；3—上觸頭；4—下觸頭（兼起隔離開關作用）；5—SN10-10型斷路器手車圖2.25GC-10（F）型高壓開關柜任務1供配電所常用的高壓電氣設備2.1.6高壓成套配電裝置新系列高壓開關柜的全型號表示和含義如下：任務1供配電所常用的高壓電氣設備

1.高壓少油斷路器和高壓真空斷路器各自的滅弧介質是什么？比較其滅弧性能，各適用于什么場合？高壓少油斷路器的滅弧介質是油。高壓真空斷路器的滅弧介質是真空。高壓少油斷路器具有重量輕，體積小，節(jié)約油和鋼材，價格低等優(yōu)點，但不能頻繁操作，用于6—35kV的室內配電裝置。高壓真空斷路器具有不爆炸，噪聲低，體積小，重量輕，壽命長，結構簡單，無污染，可靠性高等優(yōu)點。在35KV配電系統(tǒng)及以下電壓等級中處于主導地位，但價格昂貴。2.高壓隔離開關的作用是什么？為什么不能帶負荷操作？答：高壓隔離開關的作用是隔離高壓電源，以保證其他設備和線路的安全檢修及人身安全。但隔離開關沒有滅弧裝置，因此不能帶負荷拉、合閘，不能帶負荷操作。3.高壓負荷開關有哪些功能？能否實施短路保護？在什么情況下自動跳閘？解：功能：隔離高壓電源，以保證其他設備和線路的安全檢修及人身安全

探索與實踐任務1供配電所常用的高壓電氣設備高壓負荷開關不能斷開短路電流，所以不能實施短路保護。常與熔斷器一起使用，借助熔斷器來切除故障電流，可廣泛應用于城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)改造。高壓負荷開關上端的絕緣子是一個簡單的滅弧室，它不僅起到支持絕緣子的作用，而且其內部是一個汽缸,裝有操動機構主軸傳動的活塞,絕緣子上部裝有絕緣噴嘴和弧靜觸頭。當負荷開始分閘時，閘刀一端的弧動觸頭與弧靜觸頭之間產(chǎn)生電弧，同時在分閘時主軸轉動而帶動活塞，壓縮汽缸內的空氣，從噴嘴往外吹弧，使電弧迅速熄滅任務2供配電所常用的低壓電氣設備（1）掌握常用低壓電氣設備的結構。（2）了解常用低壓電氣設備的工作原理。任務目標任務2供配電所常用的低壓電氣設備工廠變配電所常用的低壓電氣設備低壓電器在供配電系統(tǒng)中廣泛用于低壓線路上，起著開關、保護、調節(jié)和控制作用。低壓電器按功能分類，常分為開關電器、控制電器、調節(jié)電器、測量電器、成套電器。任務提出任務2供配電所常用的低壓電氣設備2.2.1低壓刀開關低壓刀開關（文字符號為QK）是最普通的一種低壓電器，適用于交流50Hz、額定交流電壓380V，直流電壓440V、額定電流1500A及以下的配電系統(tǒng)中，做不頻繁手動接通和分斷電路或用來隔離電源以保證安全檢修之用。為了能在短路或過電流時自動切斷電路，刀開關必須與熔斷器串聯(lián)配合使用。刀開關的種類很多，按其滅弧結構分，有不帶滅弧罩和帶滅弧罩兩種：按極數(shù)分，有單極、雙極和三極三種；按操作方式分，有直接手柄操作和連桿操作兩種；按用途分，有單投和雙投兩種。其額定電流等級最大為1500A。低壓刀開關全型號的表示和含義如下：任務2供配電所常用的低壓電氣設備2.2.1低壓刀開關任務2供配電所常用的高壓電氣設備2.2.1低壓刀開關圖2.26為HD13型低壓刀開關外形結構圖上接線端子；2—滅弧柵（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—操作手柄圖2.26HD13型低壓刀開關外形結構任務2供配電所常用的高壓電氣設備2.2.2刀熔開關低壓刀熔開關(文字符號為QKF或FU-QK)，又稱熔斷器式刀開關，是一種由低壓刀開關和低壓熔斷器組合的開關電器。它具有刀開關和熔斷器的雙重功能。最常見的刀熔開關是HRl3型刀開關，它將HD型刀開關的閘刀換以RT0型熔斷器的具有刀形觸頭的熔管。采用這種組合型的開關電器，簡化了配電裝置結構，經(jīng)濟實用，廣泛用于低壓配電屏上。最常見的刀熔開關HR3型的結構如圖2.27所示，它是將HD刀開關的閘刀換成RT0型熔斷器的具有刀形觸頭的熔管。任務2供配電所常用的高壓電氣設備2.2.2刀熔開關圖2.27刀熔開關的結構示意圖任務2供配電所常用的高壓電氣設備2.2.2刀熔開關目前越來越多采用的是一種新型刀熔開關HR5型系列。它與HR3型的主要區(qū)別是用NT型低壓高分斷熔斷器取代了RTO型熔斷器作短路保護用，在各項電氣技術指標上更加完好，同時也具有結構緊湊、使用維護方便、操作安全可靠等優(yōu)點，而且它還能進行單相熔斷的監(jiān)測，從而能有效防止因斷路器熔斷所造成的缺相運行故障。低壓刀熔開關全型號的表示含義如下：任務2供配電所常用的高壓電氣設備2.2.3低壓負荷開關低壓負荷開關（文字符號為QL）是由帶滅弧裝置的刀開關與熔斷器串聯(lián)而成，外形呈封閉式鐵殼或開啟式膠蓋，又稱“開關熔斷器組”。低壓負荷開關具有帶滅弧罩的刀開關和熔斷器的雙重功能，既可帶負荷操作，也能進行短路保護，但一般不能頻繁操作，短路熔斷后需重新更換熔體才能恢復正常供電。低壓負荷開關根據(jù)結構不同，有封閉式負荷開關(HH系列)和開啟式負荷開關(HK系列)。其中，封閉式負荷開關是將刀開關和熔斷器的串聯(lián)組合安裝在金屬盒內，因此又稱“鐵殼開關”，一般用于粉塵多、不需要頻繁操作的場合，作為電源開關和小型電動機直接啟動的開關，兼作短路保護用。而開啟式負荷開關是采用瓷質膠蓋，可用于照明和電熱電路中做不頻繁通斷電路和短路保護用。任務2供配電所常用的高壓電氣設備2.2.4低壓斷路器低壓斷路器(文字符號為QF)又稱低壓自動開關、自動空氣開關或空氣開關等，它既能帶負荷接通和切斷電路，又能在短路、過負荷和低電壓（失壓）時自動跳閘，保護電力線路和電氣設備免受破壞。它被廣泛用于發(fā)電廠和變電所，以及配電線路的交、直流低壓電氣裝置中，適用于正常情況下不頻繁操作的電路。低壓斷路器的工作原理結構示意圖如圖2.28所示。主觸頭用于通斷主電路，它由帶彈簧的跳鉤控制通斷動作，而跳鉤由鎖扣鎖住或釋放。當線路出現(xiàn)短路故障時，其過電流脫扣器動作，將鎖扣頂開，從而釋放跳鉤使主觸頭斷開。同理，如果線路出現(xiàn)過負荷或失電壓情況，通過熱脫扣器或失電壓脫扣器的動作，也使主觸頭斷開。如果按下按鈕6或7，使失電壓脫扣器或者分勵脫扣器動作，則可以實現(xiàn)開關的遠距離跳閘。任務2供配電所常用的高壓電氣設備2.2.4低壓斷路器低壓斷路器種類很多。按用途分，有配電用、電動機用、照明用和漏電保護用等；按滅弧介質分，有空氣斷路器和真空斷路器；按極數(shù)分，有單極、雙極、三極和四極斷路器。小型斷路器可經(jīng)拼裝由幾個單極的組合成多極的。主觸頭2-跳鉤3—鎖扣4—分勵脫扣器5—失壓脫扣器6-脫扣按鈕7—脫扣按鈕8-電阻9-熱脫扣器10—過電流脫扣器圖2.28低壓斷路器工作原理示意圖

任務2供配電所常用的高壓電氣設備2.2.4低壓斷路器配電用斷路器按結構分，有塑料外殼式(裝置式)和框架式(萬能式)。配電用斷路器按保護性能分，有非選擇型、選擇型和智能型。非選擇型斷路器一般為瞬時動作，只作短路保護用；也有長延時動作，只作過負荷保護用。選擇型斷路器有兩段保護和三段保護兩種動作特性組合。兩段保護有瞬時和長延時的兩段組合或長延時和短延時的兩段組合兩種，三段保護有瞬時、短延時和長延時三段組合。智能型斷路器的脫扣器動作由微機控制，保護功能更多，選擇性更好。任務2供配電所常用的高壓電氣設備2.2.4低壓斷路器自動開關帶有多種脫扣器，能夠起到過電流、過載、失壓