工厂供电-变配电所及其一次系统.ppt

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1、第4章 工厂变配电所及其一次系统,宗政勇,工厂供电,第4章 工厂变配电所及其一次系统,4.1 工厂变配电所的任务和类型,4.4 高压一次设备,4.2 电力变压器,4.5 低压一次设备,4.3 电流互感器和电压互感器,4.6 工厂变配电所的主接线图,4.7 工厂变配电所的布置、结构、安装,4.8 工厂变配电所的运行维护和检修,4.1 工厂变配电所的任务和类型,一.变配电所任务,变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务。,配电所担负着从电力系统受电，然后直接配电的任务。变配电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂中占有特殊的地位。,按安装位置分：1 车间附设变电所2 车间内变电所3 露天（半露

2、天）变电所4 独立变电所5 杆上变电所6 地下变电所7 楼上变电所8 成套变电所9 移动式变电所,二.变配电的类型,4.1 工厂变配电所的任务和类型,图4-1车间变电所的类型,4.1 工厂变配电所的任务和类型,(1)车间附设变电所,变电所变压器室的一面墙或几面墙与车间建筑的墙共用，变压器室的大门朝车间外开。如果按变压器室位于车间的墙内还是墙外，还可进一步分为内附式和外附式如图。,二.变配电的类型,图4-1车间变电所的类型,4.1 工厂变配电所的任务和类型,(2)车间内变电所变压器室位于车间内的单独房间内，变压器室的大门朝车间内开如图。用在负荷较大的多跨厂房、负荷中心在厂房中央且环境许可时，可采

3、用车间内变电所。车间内变电所，位于车间的负荷中心，可以缩短低压配电距离，从而降低电能损耗和电压损耗，减少有色金属消耗量，因此这种变电所的技术经济指标比较好。,二.变配电的类型,4.1 工厂变配电所的任务和类型,(3)露天(或半露天)变电所，变压器安装在车间外面抬高的地面上(如图4-1中的6)。变压器上方没有任何遮蔽物的，称露天式。变压器上方设有顶板或挑檐的，称半露天式。露天或半露天变电所的型式，比较简单经济，通风散热好，但要求周围环境条件正常，无腐蚀性、爆炸性气体和粉尘。这种型式的变电所在小厂中较为常见。露天或半露天变电所的变压器四周应设不低于.高的固定围栏（墙）。变压器外廓与围栏（墙）的净距

4、不应小于.，变压器底部距地面不应小于.，相邻变压器外廓之间的净距不应小于.。(4)独立变电所整个变电所设在与车间建筑有一定距离的单独建筑物内(如图4-1中的7)。独立变电所，建筑费用较高，因此除非各车间的负荷相当小而分散，或需远离易燃易爆和有腐蚀性物质的场所可以采用外，一般车间变电所不宜采用。电力系统中的大型变配电所和工厂的总变配电所，则一般采用独立式。,二.变配电的类型,4.1 工厂变配电所的任务和类型,(5)（双）杆上变电台，变压器安装在室外的电杆上，亦称杆上变电所(如图4-1中的8)。杆上变电台最为简单经济，一般用于容量在315kVA及以下的变压器，而且多用于生活区供电。(6)地下变电所

5、整个变电所设置在地下(如图4-1中的9)。地下变电所的通风散热条件较差，湿度较大，建筑费用也较高，但相当安全，且不碍观瞻。这种型式的变电所在一些高层建筑、城市中心、地下工程、军事工程和矿井中采用。(7)楼上（梁上）变电所整个变电所设置在楼上或梁上(如图4-1中的10)。楼上变电所，适于高层建筑。这种变电所要求结构尽可能轻型、安全，其主变压器通常采用无油的干式变压器，不少采用成套变电所。梁上变电所架在建筑物的梁上，采用成套变电所。(8)成套变电所 由电器制造厂按一定接线方案成套制造、现场装配的变电所。又称箱式变电所(9)移动式变电所整个变电所装设在可移动的车上。移动式变电所主要用于坑道作业及临时

6、施工现场供电。,二.变配电的类型,1.变配电所所址选择的一般原则 变配电所所址的选择，应根据下列要求并经技术、经济分析比较确定：(1)尽量靠近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量(2)进出线方便，特别是要考虑便于架空进出线。(3)靠近电源侧，特别是在选择工厂总变配电所所址时要考虑这一点。(4)设备运输方便，以便运输电力变压器和高低压开关柜等大型设备。(5)不应设在有剧烈振动或高温的场所。(6)不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；当无法远离时，不应设在污源盛行风向的下风侧。(7)不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。(8)不应设在有爆炸危险环

7、境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。(9)不应设在地势低洼和可能积水的场所。,4.1 工厂变配电所的任务和类型,二.变配电的类型,2.负荷指示图 负荷指示图是将电力负荷按一定比例（例如0.5kw/m2 等）用负荷圆的形式标示在工厂或车间的平面图上,4.1 工厂变配电所的任务和类型,图4-1所示工厂的负荷指示,式中 K为负荷圆的比例（kw/m2）。,二.变配电的类型,4.2 电力变压器,概述 电力变压器，文字符号T或TM）是变电所的核心设备，其核心功能是将电力

8、系统的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。一、变压器分类（1）按相数分类：有三相电力变压器和单相电力变压器。大多数场合使用三相电力变压器，在一些低压单相负载较多的场合，也使用单相变压器。（2）按绕组导电材料分类：有铜绕组变压器和铝绕组变压器。目前一般均采用铜绕组变压器。（3）按绝缘介质分类：油浸式、干式、冲气式,一、变压器分类,4.2 电力变压器,ZGS11-H(Z)R-2001000/10系列卷铁心组合式变压器,一.变压器分类,4.2 电力变压器,S11-MR-301000/10系列三相卷铁心全密封配电变压器,一、变压器分类,4.2 电力变压器,干式变压器-SC(B)10系

9、列10kV30-2500kVA配电变压器,一.变压器分类,4.2 电力变压器,（4）按容量系列分：我国目前的变压器产品容量系列为R10系列，即变压器容量等级是按 为倍数确定的，如：100kVA、125 kVA、160 kVA、200kVA、250 kVA、315 kVA、500 kVA、630 kVA、800 kVA、1000 kVA、1250 kVA、1600 kVA等。,一.变压器分类,4.2 电力变压器,1.结构：,铁心,绕组,高压（一次）绕组,低压（二次）绕组,二.电力变压器的结构和型号,2、电力变压器的型号含义,4.2 电力变压器,二.电力变压器的结构和型号,4.2 电力变压器,概念

10、：指变压器一、二次绕组因采取不同的联结方式而形成一、二次侧对应线电压之间的不同相位关系。常用的联结组别有Yyn0、Dyn11、Yzn11（防雷变压器）、Yd11、YNd11等。610kV配电变压器（二次侧电压为220/380V）有Yyn0和Dyn11两种常用的联结组别。Dyn11较Yyn0优点：更有利于抑制高次谐波。更有利于单相短路接地故障的切除。承受单相不平衡负荷能力强。,一、常用配电变压器的联结组别,三、电力变压器的联结组别及其选择,4.2 电力变压器,（1）Yyn0 其一次绕组采用星结，二次绕组为带中性线的星结，线路中可能会有3n(n=1、2、3)次谐波电流注入公共的高压电网中；且，其中

11、性线的电流规定不能超过相线电流的25。,三、电力变压器的联结组别及其选择,（2）Dyn11采用Dyn11的优点：a、有利于抑制高次谐波，尤其是3n次谐波。（其一次绕组为联结，3n次谐波电流在绕组中形成环流，不致注入公共电网。）b、零序阻抗小，有利于低压侧单相接地短路的保护和切除。c、允许中性线电流达到相线电流的75以上，扩大了低压配电的范围。,三、电力变压器的联结组别及其选择,4.2 电力变压器,Yzn11防雷变压器其一次绕组采用星形联结，二次绕组分成两个匝数相同的绕组，并采用Z形联结，在同一铁心柱上的两半个绕组的电流正好反相，磁动势相互抵消。若雷电过电压沿二次侧线路侵入时，此过电压不会感应到

12、一次侧线路上；反之，如雷电过电压沿二次侧线路侵入，二次侧也不会出现过电压。,二、防雷变压器的联结组别,4.2 电力变压器,（一）主变压器台数的选择原则,1、应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。2、对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。3、负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。(如:配电变1250KVA)4、除上述三种情况外

13、，一般负荷变电所宜采用一台变压器。5、在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。(15%25%),4.2 电力变压器,四、变电所主变压器台数和容量的选择,四、变电所主变压器台数和容量的选择,1.只装一台主变压器的变电所主变压器容量SNT应满足全部用电设备总计算负荷S30的需要，即,2.装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量SNT应同时满足以下两个条件：1）任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷S30的大约6070的需要，2）任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即,4.2 电力变压器,（二）变电所主变压器容量的选择,3.车间变电所主变压器的单台容量上

14、限车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于1000kVA（或1250kVA）。对装设在二层以上的电力变压器，应考虑其垂直与水平运输对通道及楼板荷载的影响。如果采用干式变压器时，其容量不宜大于630kVA。对居住小区变电所内的油浸式变压器单台容量，不宜大于630kVA。,4.适当考虑负荷的发展应适当考虑今后510年电力负荷的增长，留有一定的余地。干式变压器的过负荷能历较小，更宜留有较大的裕量。这里必须指出：电力变压器的额定容量SNT是在一定温度条件下（例如户外安装，年平均气温为20）的持续最大输出容量（出力）。,四、变电所主变压器台数和容量的选择,4.2 电力变压器,温度对变压器实际输出容量的

15、影响如果安装地点的年平均气温0.av20时，则年平均气温每升高1，变压器容量相应地减小1。因此户外电力变压器的实际容量（出力）为：,注：变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合主接线方案，经技术经济比较择优而定,4.2 电力变压器,四、变电所主变压器台数和容量的选择,【例】某10/0.4kv变电所，总计算负荷为1200kVA，其中一、二级负荷680kvA。试初步选择该变电所主变压器的台数和容量。,解：根据变电所有一、二级负荷的情况，确定选两台主变压器。每台容量,且,因此初步确定每台变压器容量为800kVA。,4.2 电力变压器,四、变电所主变压器台数和容量的选择,4.2 电力变压器,两台或多

16、台变压器并列运行时，必须满足三个基本条件：（1）并列变压器的额定一、二次电压必须对应相等 亦即并列变压器的电压比必须相同，允许差值不超过5。（2）并列变压器的阻抗电压（即短路电压）必须相等（3）并列变压器的联结组别必须相同 这也就是所有并列变压器一、二次电压的相序和相位都必须对应地相同，否则不能并列运行。此外，并列运行的变压器容量应尽量相同或相近，其最大容量与最小容量之比，一般不能超过31。如果容量相差悬殊，不仅运行很不方便，而且在变压器特性稍有差异时，变压器间的环流将相当显著，特别是容量小的变压器容易过负荷或烧毁。,五、电力变压器并列运行条件,4.2 电力变压器,1）由于昼夜负荷不均匀而考虑

17、的过负荷。2）由于夏季欠负荷而在冬季考虑的过负荷。,电力变压器在事故情况下（例如并列运行的两台变压器因故障切除一台时），允许短时间较大幅度地过负荷运行，而不论故障前负荷情况如何，但运行时间不得超过规定时间。,（一）正常过负荷,对于油浸式变压器，其允许过负荷包括以下两部分：,（二）事故过负荷,以上两部分过负荷可以同时考虑，但是，对室内变压器，过负荷不得超过20；对室外变压器，过负荷不得超过30。,干式电力变压器一般不考虑正常过负荷。,五、电力变压器并列运行条件,例5-1 某工业企业拟建造一座10/0.38kV变电所，所址设在厂房建筑内。已知总计算负荷为1800kVA，其中一、二级负荷900kVA

18、，COS0.8。试初选其主变压器的型式、台数和容量。,选用SCB10型10/0.4kV电力变压器。无载调压，分接头5%，联接组别Dyn11，带风机冷却并配置温控仪自动控制，带IP20防护外壳。,每台变压器容量SNT0.71565kVA1096kVA，且SNT783kVA，因此初选每台变压器容量为1000kVA。,解 1.选择变压器型式,因有较多的一、二级负荷，故初选两台主变压器。,无功补偿后的总计算负荷 Sc1800kVA0.80.921565kVA，其中Sc（）900kVA0.80.92783kVA。,2.选择变压器台数,3.选择每台变压器的容量,4.2 电力变压器,4.3 电流互感器和电压

19、互感器,电流互感器又称仪用变流器。电压互感器又称仪用变玉器。它们合称仪用互感器或简称互感器。从基本结构和工作原理来说，互感器就是一种特殊变压器。互感器的功能主要是：（1）用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘（2）用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围,结构特点:一次绕组串联在主电路中或直接利用一次母线；二次绕组所接仪表、继电器均串联。一次绕组匝数很少，而且一次绕组导体相当粗，二次绕组匝数很多，导体较细。,1铁心 2一次绕组 3二次绕组电流互感器的基本结构原理图,一、概述,（）电流互感器的基本结构原理和接线方案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，分

20、别为电流互感器一、二次绕组匝数；i为电流互感器的电流比，一般表示为其一、二次的额定电流之比，即iI1N/I2N，例如100A/5A。电流互感器在三相电路中的几种常见接线方案：（1）一相式接线（2）两相V形接线（3）两相电流差接线（4）三相星形接线,4.3 电流互感器和电压互感器,二、电流互感器,4.3 电流互感器和电压互感器,(a)一相式接线(b)两相V形接线,电流互感器的接线方案,两相V形接线电流互感器的一、二次电流相量图,两相电流差接线电流互感器的一、二次电流相量图,(c)两相电流差接线(d)三相星形接线,二、电流互感器,4.3 电流互感器和电压互感器,(二)电流互感器的类型和型号,二、电

21、流互感器,按一次绕组的匝数分：,按一次电压分：高压 低压,按用途分：测量用 保护用,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,保护用电流互感器有5P、10P两级,准确度高,准确度高,单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）多匝式（包括线圈式、线环式、串级式）,4.3 电流互感器和电压互感器,二、电流互感器,第四章 工厂变配电所及其一次系统,(二)电流互感器的类型和型号 电流互感器的类型很多。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

22、，测量用电流互感器有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级，保护用电流互感器有5P、10P两级。图是户内高压LQJ10型电流互感器的外形图。它有两个铁心和两个二次绕组，分别为0.5级和3级，0.5级用于测量，3级用于继电保护。图是户内低压LMZJ10.5型(5008005A)电流互感器的外形图。它不含一次绕组，穿过其铁心的母线就是其一次绕组(相当于1匝)。它用于500V及以下配电装置中。电流互感器全型号的表示和含义如下：,二、电流互感器,高压电流互感器一般制成两个铁心和两个二次绕组，其中准确度级高的二次绕组接测量仪表，其铁心易饱和；准确度级低的二次绕组接继电器，其铁心不应饱和。,(二)常用接线

23、方案,(1)一相式接线,低压电流互感器一般只制造一个铁心和一个二次绕组，一次绕组则利用一次母线或电缆。,反应一次电路对应相的电流。通常用在负载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接线。,4.3 电流互感器和电压互感器,二、电流互感器,（2）两相V形接线,（3）三相星形接线,广泛用于中性点不接地的三相三线制电路中，供用于三相电流、电能的测量及过电流继电保护。,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特别是三相四线制电路中，用于测量或过电流继电保护等。,4.3 电流互感器和电压互感器,二、电流互感器,(三)电流互感器的选择和校验,4.3 电流互感器和电压互感器,1.电

24、压、电流的选择,2.按准确级要求选择,S2 S2N,式中：S2N电流互感器某一准确度级的允许负荷和容量。S2电流互感器二次侧所接实际负荷和容量。,二、电流互感器,目前电流互感器的新产品直接给出了短路动稳定电流峰值和1s热稳定电流有效值，因此其动稳定性与热稳定性可按下式校验。,3.短路稳定性的校验,对于保护用电流互感器来说，其复合误差限值为10%。电流互感器满足保护的10%误差要求的条件为|Z2al|Z2|,生产厂家给出电流互感器的误差为10%时一次电流倍数K1（即I1/I1N）与最大允许二次负荷阻抗|Z2al|的关系曲线。,4.3 电流互感器和电压互感器,二、电流互感器,4.电流互感器动稳定校

25、验 电流互感器的动稳定性倍数Kes是指电流互感器允许短时极限通过电流峰值与电流互感器一次侧额定电流峰值之比，即：电流互感器的动稳定性校验条件为：,4.3 电流互感器和电压互感器,二、电流互感器,5.电流互感器热稳定性校验 电流互感器的热稳定倍数Kt是指在规定时间(通常取1s)内所允许通过电流互感器的热稳定电流与其一次侧额定电流之比，即：电流互感器的热稳定条件应为：,4.3 电流互感器和电压互感器,二、电流互感器,（四）使用注意事项,（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；,（3）电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。,否则励磁磁动势剧增几十倍，将产生

26、严重后果：铁心过热，并且产生剩磁。可在二次侧感应出危险的高电压。,4.3 电流互感器和电压互感器,4.3 电流互感器和电压互感器,三、电压互感器,(一)电压互感器的基本结构原理和接线方案 电压互感器的基本结构原理图如图所示。它的结构特点是：一次绕组匝数很多，二次绕组匝数较少，相当于降压变压器。工作时，一次绕组并联在一次电路中，而二次绕组则并联仪表、继电器的电压线圈。由于电压线圈的阻抗一般都很大，所以电压互感器工作时其二次侧接近于空载状态。二次绕组的额定电压一般为100V。,三、电压互感器,4.3 电流互感器和电压互感器,1.结构原理：一次绕组并联在主电路中,二次绕组中仪表，继电器均并联连接。,

27、(一)电压互感器的基本结构原理和接线方案,4.3 电流互感器和电压互感器,三、电压互感器,2.接线方案电压互感器在三相电路中有如图所示的几种常见的接线方案。,(b)两个单相电压互感器接成V/V形,(a)一个单相电压互感器,(c)三个单相电压互感器接成Y0/Y0形,(d)三个单相三绕组或一个三相五芯柱三绕组电压互感器接成Y0/Y0/(开口三角)形,4.3 电流互感器和电压互感器,三、电压互感器,（二）电压互感器的类型和型号,按相数分,单相 三相,按绝缘及其冷却方式分,干式(含环氧树脂浇注式)油浸式,1一次接线端子 2高压绝缘套管 3一、二次绕组，树脂浇注绝缘 4铁心；5二次接线端子JDZJ-10

28、型电压互感器外形图,有的电压互感器具有3个绕组（有2个二次绕组），其符号为,4.3 电流互感器和电压互感器,三、电压互感器,电压互感器型号表示,按相数分：有单相式和三相式；按绕组数量分：有双绕组（如JDZ-10型）和三绕组（如JDZJ-10型）,准确度级：有0.2、0.5、1、3等级。,4.3 电流互感器和电压互感器,三、电压互感器,(三）电压互感器的选择,电压互感器的额定一次电压，应与安装地点电网的额定电压相等，其额定二次电压一般为100V。,2.按准确级要求选择,电压互感器满足准确级要求的条件，也是其二次负荷S2不得大于规定准确级所要求的额定二次容量S2N，即,S2 S2N,（四）使用注意

29、事项,4.4 高压一次设备,一、一次设备极其分类,概述1.变配电所中担负输送和分配电能任务的电路,称一次回路或一次电路,或主电路、主接线。一次电路中的电气设备称为一次设备或一次元件。2.凡用来控制、指示、测量一次设备运行的电路称二次回路（电路、接线)。二次回路通常接在互感器的二次侧，二次电路的电气设备称二次设备或二次元件。一次设备按其在一次电路中的功用可分为:变换设备:控制设备：保护设备：补偿设备：成套设备：,4.4 高压一次设备,二、电气设备运行中的电弧问题与灭弧方法,概述电弧是电气设备运行中经常发生的一种强烈的电游离现象，其特点是光亮很强和温度很高。电弧的主要影响延长了电路的开断时间。电弧

30、高温烧坏开关的触头、电气设备及导线电缆。,（一）电弧的产生1.根本原因:触头本身及周围介质中含有大量可被游离的电子。2.游离方式：热电发射、高电场发射、碰撞游离、高温游离。3.熄灭机理：去游离率大于游离率。4.去游离方式：复合、扩散,4.4 高压一次设备,二、电气设备运行中的电弧问题与灭弧方法,（二）电弧的熄灭1.电弧熄灭的条件：使触头间电弧中的去游离率大于游离率，即使离子消失的速度大于离子产生的速度。2.去游离的主要方式有：复合：指正、负带电质点重新结合为中性质点。扩散：指电弧中的带电质点向周围介质扩散开去。3交流电弧的基本特性伏安特性：如图所示。图中：UA 燃弧电压 UB 熄弧电压,交流电

31、弧的伏安特性,4.4 高压一次设备,三、电压互感器,电弧的熄灭,条件,去游离率游离率,交流电弧的熄灭特点：,交流电流过零时电弧要暂时熄灭,4.4 高压一次设备,二、电气设备运行中的电弧问题与灭弧方法,对熄弧能力较强的断路器：电流过零后，如果暂态恢复电压高于弧隙介质强度，将发生弧隙击穿，电弧将会重燃；称为电击穿，如果暂态恢复电压低于弧隙介质强度，电弧就不会重燃，电路开断成功。对熄弧能力较弱的断路器：在电流过零瞬间，如果输入能量大于散失能量，电弧就会重燃，称为热击穿；如果散失能量大于输入能量，弧隙温度将继续下降，电弧将会熄灭。,近阴极效应：交流电弧过零的瞬间，阴极附近在极短的时间内立即出现大约15

32、0V250V的介质强度。当触头两端外加交流电压小于150V时，电弧将会熄灭。,4.4 高压一次设备,二、电气设备运行中的电弧问题与灭弧方法,4开关电器中常用的灭弧方法,1.速拉灭弧法；2.冷却灭弧法；3.吹弧灭弧法（图4-19）；,图4-3 吹弧方式a）横吹 b）纵吹1电弧 2触头,4.4 高压一次设备,4.长弧切短灭弧法（图4-7）；5.粗弧分细灭弧法；6.狭沟灭弧法（图4-8）；7.真空灭弧法；8.六氟化硫（SF6）灭弧法,图4-23 长弧切短灭弧原理,图4-24 狭缝灭弧原理,二、电气设备运行中的电弧问题与灭弧方法,4.4 高压一次设备,（三）对电气触头的基本要求,开关电器工作的可靠程度

33、，与触头的结构和状况有着密切的关系。为保证开关电器可靠工作，电器触头必须满足下列基本要求：(1).满足正常负荷的发热要求。(2).具有足够的机械强度。(3).具有足够的动稳定度和热稳定度。(4).具有足够的断流能力 有些开关触头分为工作触头和灭弧触头两部分。工作触头采用导电性好的铜或镀银铜触头，而灭弧触头采用耐高温的铜钨等合金触头。通路时，电流主要通过工作触头；而通断电流时，电弧在灭弧触头之间产生，不致使工作触头烧损。,二、电气设备运行中的电弧问题与灭弧方法,4.4 高压一次设备,三、电压互感器,功能：主要对高压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有 过负荷保护功能。,（一）高压熔断器,保护特

34、性：也称时间-电流特性,结构：金属熔体、熔体支持件、熔管及灭弧材料。,限流特性：在短路电流尚未达到冲击 值之前就切断电路,熔断器时间电流特性,具有反时限特点,熔体熔断过程：（1）从熔体中出现短路(或过载)电流起到熔体熔断；（2）从熔体熔断到产生电弧；（3）从电弧产生到电弧熄灭。,4.4 高压一次设备,三、高压熔断器,1RN1和RN2户内式熔断器,户内式熔断器常用型号有RN1和RN2两种，两者的外形结构如图4-25所示。其熔管的内部结构如图4-26所示。,图4-25 RN1、RN2型高压熔断器1瓷熔管 2金属管帽 3弹性触座4熔断器指示 5接线端子 6瓷绝缘子 7底座,图4-26 RN1、RN2

35、型熔断器熔管内部结构图1金属管帽 2瓷管 3工作熔体 4指示熔体 5锡球 6石英砂填料 7熔断器指示器,用于保护电力线路和电力变压器，熔体为一根或几根并联，额定电流较大。,用于保护电压互感器，熔体为单根，额定电流较小（0.5A）。,特点：灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路电流未达到冲击值以前完全熄灭电弧，属于“限流”式熔断器。,图4-27 RW4型高压跌落式熔断器1上接线端子 2上静触头 3上动触头 4管帽 5操作环 6熔管 7铜熔丝 8下动触头 9下静触头 10下接线端子 11绝缘瓷瓶 12固定安装板,4.4 高压一次设备,三、高压熔断器,2户外式熔断器,户外跌落式熔断器常用型号有RW4和

36、RW10两种，图4-27为RW4型的外形结构。,特点：灭弧能力不强，灭弧速度不高，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于“非限流”式熔断器。,4.4 高压一次设备,四、高压隔离开关（俗称刀闸）,1.隔离开关的用途,结构特点：没有灭弧装置。触头装置、绝缘瓷瓶、底座及传动机构等。高压隔离开关一般采用手力操动机构。,隔离电压：隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。倒闸操作：合闸时，先合上隔离开关，后合上断路器；跳闸时，先断开断路器，后断开隔离开关。功能：分、合小电流，可以接通或断开电流较小的回路（如电压互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过2

37、A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路等）。,4.4 高压一次设备,四、高压隔离开关,2.高压隔离开关的类型,按安装地点分：户内式和户外式；按绝缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式；按刀闸的运行方式分：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式；按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀闸。,4.4 高压一次设备,户内式隔离开关,3.隔离开关的外形与结构,图4-28（1）为GN8-10型户内隔离开关的外形结构。,图4-28（1）GN8-10型隔离开关1上接线端子 2静触头 3闸刀 4套管绝缘子 5下接线端子6框架 7转轴 8拐臂 9升降绝缘子 10支持绝缘子,四、高压隔离开关,4.

38、4 高压一次设备,四、高压隔离开关,户外式隔离开关,图4-29为GW4-110型双柱式户外隔离开关的外形结构。,图4-29 GW4-110型双柱式隔离开关1接线座 2主触头 3接地刀闸触头 4支柱绝缘子 5主闸刀传动轴 6接地刀闸传动轴 7轴承座 8接地刀闸 9交叉连杆,4.4 高压一次设备,图为GW5-110D型V形户外隔离开关的外形结构。,GW5-110D型V形双柱式隔离开关1主闸刀底座 2接地静触头 3出线座 4导电带 5绝缘子 6轴承座 7伞齿轮 8接地刀闸,四、高压隔离开关,4.4 高压一次设备,4.隔离开关的操作机构,手动杠杆操作机构；手动蜗轮操作机构；,隔离开关的型号：,电动操作

39、机构；气动操作机构。,四、高压隔离开关,4.4 高压一次设备,五、高压负荷开关,结构特点：有简单的灭弧装置。,功能：可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路电流；多与高压熔断器配合使用。与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。,负荷开关的分类：,按安装地点分：户内式和户外式；按结构不同分：油负荷开关、真空负荷开关、SF6负荷开关、产气式负荷开关、压气式负荷开关；按操作方式分：手动操作和电动操作。,4.4 高压一次设备,五、高压负荷开关,图4-31为FN3-10型户内压气式负荷开关的外形结构。,负荷开关的型号：,4.4 高压一次设备,五、高压负荷开关,图4-3

40、1 FN3-10型高压负荷开关,1主轴 2上绝缘子 3连杆 4下绝缘子 5框架 6熔断器 7下触座 8闸刀 9弧动触头 10绝缘喷嘴（内有弧静触头）11主静触头 12上触座 13断路弹簧 14绝缘拉杆 15热脱扣器,4.4 高压一次设备,五、高压负荷开关,图1和图2分别为ZFN-10型户内高压真空负荷开关和ZFN-10R型高压真空负荷开关-熔断器组合电器的外形结构。,图1 ZFN-10型高压真空负荷开关,图2 ZFN-10R型高压真空负荷开关,4.4 高压一次设备,五、高压负荷开关,4.4 高压一次设备,五、高压负荷开关,4.4 高压一次设备,六、高压断路器,1.高压断路器的用途（功能）,2.

41、对高压断路器的基本要求,绝缘应安全可靠；有足够的动稳定性和热稳定性；有足够的开断能力；动作速度快，熄弧时间短。,结构特点：具有相当完善的灭弧结构。,不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。,4.4 高压一次设备,六、高压断路器,3.高压断路器的类型,油断路器：分为多油断路器和少油断路器两大类。,图4-17 SN10-10型高压少油断路器1铝帽 2上接线端子 3油标 4绝缘筒5下接线端子 6基座 7主轴 8框架 9断路弹簧,图4-17和图4-18分别为 SN10-10型少油断路器的外形结构图及其一相油箱内部结构。,4.4 高压一次设备,六、高

42、压断路器,1铝帽 2油气分离室 3上接线端子 4油标 5静触头 6灭弧室 7动触头(导电杆)8滚动触头 9下接线端子 10转轴 11拐臂 12基座 13下支柱瓷瓶 14上支柱瓷瓶 15断路弹簧 16绝缘筒 17逆止阀 18绝缘油,图4-18 SN10-10型高压少油断路器的一相油箱内部结构,4.4 高压一次设备,六、高压断路器,SN10-10型少油断路器的灭弧原理可用图4-20表示。,图4-20 SN10-10型少油断路器灭弧原理示意图1静触头 2吸弧铁片 3横吹灭弧沟 4纵吹油囊 5电弧 6动触头,六氟化硫（SF6）断路器：,双压式：有两个气压系统，低压气体系统主要用作断路器的内部绝缘；高压

43、气体系统用于灭弧。其优点是开断容量大，动作迅速，但结构复杂。单压式：只有一个低压气压系统，作为断路器的内部绝缘，电弧靠断路器开断时与触头同时运动的压气活塞压出SF6的气流来熄灭。其优点是结构简单，易于制造，可靠性高，便于维护，应用比较广泛。,分为双压式和单压式两类。,4.4 高压一次设备,六、高压断路器,图4-27为LW36-126型SF6断路器的外形结构。,图4-27 LW36-126型SF6断路器,图4-28为单压式SF6断路器灭弧室的结构。,图4-28 SF6断路器的灭弧室结构1静触头 2绝缘喷嘴 3动触头 4绝缘筒 5压气活塞 6电弧,4.4 高压一次设备,六、高压断路器,优点：断流能

44、力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、检修周期长、没有燃烧爆炸危险等。,缺点：要求加工精度高，密封性能好，价格较昂贵。,真空断路器：,图4-26为真空断路器灭弧室的结构。,图4-26 真空断路器的灭弧室结构1静触头 2动触头 3屏蔽罩 4波纹管 5导电杆 6外壳,目前，国际上真空断路器的设计、制造单位主要是德国西门子公司和ABB公司两大派别。西门子公司的代表产品有3AF、3AG及3AH等；ABB公司的代表产品有VD4。,4.4 高压一次设备,五、高压断路器,引进技术并国产化的产品，如ZN12-12、ZN18-12、ZN21-12、ZN67-12分别是引进西门子3AF、日本东芝公司VK、比利时EIB公

45、司产品和日本三菱电机VPR型真空断路器等。在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如ZN63-12和ZN65-12分别效仿ABB的VD4和西门子的3AH。自行设计的产品，如ZN15-12、ZN28-12、ZN30-12等。,国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类：,后图分别为ZN28A-12型户内式和ZW32-12型户外式真空断路器的外形结构。,4.4 高压一次设备,五、高压断路器,优点：体积小、重量轻、动作快、寿命长、操作噪声小、安全可靠、便于维护。,缺点：价格较贵。,ZN28A-12型真空断路器,ZW32-12型户外高压真空断路,4.4 高压一次设备,五、高压断路器,高压断路器的型号：,

46、4.4 高压一次设备,六、高压断路器,4.断路器的操作机构,说明：断路器合闸时，操作机构必须克服断路器开断弹簧的阻力和可动部分的重量及摩擦阻力等，所以合闸操作需做的功很大；断路器跳闸时，只要将维持机构的脱扣器释放打开，在跳闸弹簧的作用下可迅速跳闸，所以跳闸操作所需做的功很小。,手动式（CS型）直流电磁式（CD型）弹簧储能式（CT型）,操作机构是指用以进行断路器合闸、保持合闸位置和跳闸的，每种操作机构均包括合闸机构、跳闸机构和维持机构三部分。,能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作电源为交流。,能手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，零件数量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操

47、作电源，且合闸功率大。,能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，但可用交流操作电源，还可实现一次重合闸。,4.4 高压一次设备,五、高压断路器,5.高压断路器的基本参数,额定电压UN：指断路器长期正常工作所能承受的电压。,额定电流IN：指断路器允许长期通过的最大工作电流。,额定开断电流IN.oc：指断路器在额定电压下能够正常开断的最大短路电流，它表征断路器的开断能力。,额定开断容量SN.oc：指断路器额定电压和额定开断电流的乘积，即,说明：如果断路器的实际运行电压U低于额定电压 UN而额定开断电流不变，此时的开断容量应修正为：,4.4 高压一次设备,

48、六、高压断路器,热稳定电流 Its：表征断路器承受短路电流热效应的能力。,动稳定电流 imax：表征断路器承受短路电流力效应的能力。,分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到三相电弧完全熄灭为止的一段时间，它包括断路器的固有分闸时间和燃弧时间两部分。,合闸时间：指断路器从接到合闸命令起，到三相触头刚接触为止的一段时间。,固有分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到主触头刚分离的一段时间；燃弧时间：指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段时间。,4.4 高压一次设备,七、高压开关柜,开关柜是金属封闭开关设备的俗称，是按一定的电路方案将有关电气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电装置。,用户变配电所采用高压开关柜组合成高压配电系统。,各室间用金属板隔离且接地，如KYN型和KGN型。,各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN型。,具有金属外壳，但间隔数目少，如XGN型。,断路器手车本身落地，推入柜内；,手车装于开关柜中部，装卸需要装载车。,4.4 高压一次设备,七、高压开关柜,4.4 高压一次设备,七、高压开关柜,4.4 高压一次设备,七、高压开关柜,4.4 高压一次设备,七、高压开关柜,GG1A(F)07S型高压开关柜(断路器柜),4.4 高压一次设备,七、高压开关柜,