電力工程基礎第5章

1、湖南工業(yè)大學電氣學院,第五章 變電所的一次系統(tǒng),電力工程基礎,河北科技大學電氣工程系,2,2024/3/20,第五章 變電所的一次系統(tǒng),5.1 概述5.2 高低壓開關電器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 電氣設備的選擇5.9 變電所的總體布置,河北科技大學電氣工程系,3,2024/3/20,5.1

2、 概述,一、電氣設備概述,一次系統(tǒng)（一次回路） ：,二次系統(tǒng)（二次回路） ：,擔負電能的輸送和分配任務的系統(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)中的所有電氣設備，稱為一次設備。,二次系統(tǒng)中的所有電氣設備，稱為二次設備。,河北科技大學電氣工程系,4,2024/3/20,一次設備按其功能可分為以下幾類：,變換設備：如電力變壓器、電流互感器、電壓互感器等。開關設備：如斷路器、隔離開關、負荷開關等。保護設備：如熔

3、路器、避雷器、電抗器等。無功補償設備：如電力電容器、靜止補償器等。成套配電裝置：如高壓開關柜、低壓配電屏等。,5.1 概述,河北科技大學電氣工程系,5,2024/3/20,二、開關電器的滅弧原理,1．電弧的產生：是觸頭間中性質點被游離的結果。,高電場發(fā)射熱電發(fā)射碰撞游離熱游離,產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生的速度。,河

4、北科技大學電氣工程系,6,2024/3/20,去游離的主要方式有：,復合：指正、負帶電質點重新結合為中性質點。擴散：指電弧中的帶電質點向周圍介質擴散開去。,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：,河北科技大學電氣工程系,7,2024/3/20,對熄弧能力較強的斷路器：電流過零后，如果暫態(tài)恢復電壓高于弧隙介質強度，將發(fā)生弧隙擊穿，

5、電弧將會重燃；稱為電擊穿，如果暫態(tài)恢復電壓低于弧隙介質強度，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：交流電弧過零的瞬間，陰極附近在極短的時間內立即出現(xiàn)大約150V～250V的介質強度。當觸頭兩端外加交流電壓小于150V時，電弧將會熄滅。,河北科技大學電氣工程系,8,

6、2024/3/20,4．開關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,河北科技大學電氣工程系,9,2024/3/20,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（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,河北科技大學電

7、氣工程系,10,2024/3/20,5.2 高低壓開關電器,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。,結構特點：具有相當完善的滅弧結構。,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。,河北科技大學電氣工程系,11,2024/3/20,3. 高壓斷路器的類型

8、,油斷路器：分為多油斷路器和少油斷路器兩大類。,5.2 高低壓開關電器,圖5-5 SN10-10型高壓少油斷路器1—鋁帽 2—上接線端子 3—油標 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構圖及其一相油箱內部結構 。,河北科技大學電氣工程系,12,2024/3/20,5.2 高低壓開關電器,1—鋁帽 2—油氣分離室

9、 3—上接線端子 4—油標 5—靜觸頭 6—滅弧室 7—動觸頭(導電桿) 8—滾動觸頭 9—下接線端子 10—轉軸 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5-6 SN10-10型高壓少油斷路器的一相油箱內部結構,河北科技大學電氣工程系,13,2024/3/20,5.2 高低壓開關電器,SN10

10、-10型少油斷路器的滅弧原理可用圖5-7表示。,圖5-7 SN10-10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，但結構復雜。單壓式：只有一個低壓氣壓系統(tǒng)，作為斷路器的內部絕緣，電弧靠斷路器開斷時與觸頭同時運

11、動的壓氣活塞壓出SF6的氣流來熄滅。其優(yōu)點是結構簡單，易于制造，可靠性高，便于維護，應用比較廣泛。,分為雙壓式和單壓式兩類。,河北科技大學電氣工程系,14,2024/3/20,圖5-9為LW36-126型SF6斷路器的外形結構。其它型號的外形結構,圖5-9 LW36-126型SF6斷路器,5.2 高低壓開關電器,圖5-8為單壓式SF6斷路器滅弧室的結構。,圖5-8 SF6斷路器的滅弧室結構1—靜觸頭 2—絕緣噴嘴 3

12、—動觸頭 4—絕緣筒 5—壓氣活塞 6—電弧,河北科技大學電氣工程系,15,2024/3/20,5.2 高低壓開關電器,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構。,圖5-10 真空斷路器的滅弧室結構1—靜觸頭 2—動觸頭 3—屏蔽罩 4—波紋管 5—導電桿 6—外

13、殼,目前，國際上真空斷路器的設計、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品有3AF、3AG及3AH等；ABB公司的代表產品有VD4。,河北科技大學電氣工程系,16,2024/3/20,引進技術并國產化的產品，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公司產品和日本三菱電機VPR型真空斷路器等。在借鑒國外同類產品的基礎上開發(fā)的

14、產品，如ZN63-12和ZN65-12分別效仿ABB的VD4和西門子的3AH。自行設計的產品，如ZN15-12、ZN28-12、ZN30-12等。,國內生產的真空斷路器歸納起來大致可分為三類：,5.2 高低壓開關電器,圖5-11和圖5-12分別為ZN28A-12型戶內式和ZW32-12型戶外式真空斷路器的外形結構。其它型號的外形結構,河北科技大學電氣工程系,17,2024/3/20,優(yōu)點：體積小、重量輕、動作快、壽命長、操作噪聲小、

15、安全可靠、便于維護。,缺點：價格較貴。,圖5-11 ZN28A-12型真空斷路器,圖5-12 ZW32-12型戶外高壓真空斷路,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,18,2024/3/20,高壓斷路器的型號：,,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,19,2024/3/20,4. 斷路器的操作機構,,說明：斷路器合閘時，操作機構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

16、功很大；斷路器跳閘時，只要將維持機構的脫扣器釋放打開，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，每種操作機構均包括合閘機構、跳閘機構和維持機構三部分。,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，結構簡單，零件數(shù)量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操

17、作電源，且合閘功率大。,能手動和遠距離跳合閘，結構復雜，零件數(shù)量多，且要求加工精度高，制造工藝復雜，成本高，但可用交流操作電源，還可實現(xiàn)一次重合閘。,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,20,2024/3/20,5. 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

18、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，此時的開斷容量應修正為：,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,21,2024/3/20,熱穩(wěn)定電流 Its：表征斷路器承受短路電流熱效應的能力。,動穩(wěn)定電流 imax：表征斷路器承受短路電流力效應的能力。,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

19、，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 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,22,2024/3/20,二、高壓隔離開關（俗稱刀閘）,1. 隔離開關的用途,結構特點：沒有滅弧裝置。,隔離電壓：隔離開關斷開后在電路中可以造成一明

20、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，后合上斷路器；跳閘時，先斷開斷路器，后斷開隔離開關。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 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,23,2024/3/20,2. 高壓隔離開關的類型,按安裝地點分：戶內式和戶外式；按絕緣支柱的數(shù)目

21、分：單柱式、雙柱式和三柱式；按刀閘的運行方式分：水平旋轉式、垂直旋轉式、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 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,24,2024/3/20,戶內式隔離開關,3. 隔離開關的外形與結構,圖5-13為GN8-10型戶內隔離開關的外形結構。,5.2 高低壓開關電器,圖5-13 GN8-10型隔離開關1—上接線端子 2—靜觸頭 3—閘刀 4—

22、套管絕緣子 5—下接線端子6—框架 7—轉軸 8—拐臂 9—升降絕緣子 10—支持絕緣子,河北科技大學電氣工程系,25,2024/3/20,戶外式隔離開關,圖5-14為GW4-110型雙柱式戶外隔離開關的外形結構。,5.2 高低壓開關電器,圖5-14 GW4-110型雙柱式隔離開關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

23、座 8—接地刀閘 9—交叉連桿,河北科技大學電氣工程系,26,2024/3/20,圖5-15為GW5-110D型V形戶外隔離開關的外形結構。,5.2 高低壓開關電器,圖5-15 GW5-110D型V形雙柱式隔離開關1—主閘刀底座 2—接地靜觸頭 3—出線座 4—導電帶 5—絕緣子 6—軸承座 7—傘齒輪 8—接地刀閘,河北科技大學電氣工程系,27,2024/3/20,4. 隔離開關的操作機構,

24、手動杠桿操作機構；手動蝸輪操作機構；,隔離開關的型號：,電動操作機構；氣動操作機構。,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,28,2024/3/20,三、高壓負荷開關,結構特點：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。,負荷開關的分類：,按安裝地點分：戶內式和戶外式； 按結構不同分：油負荷

25、開關、真空負荷開關、SF6負荷開關、產氣式負荷開關、壓氣式負荷開關；按操作方式分：手動操作和電動操作。,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,29,2024/3/20,圖5-16為FN3-10型戶內壓氣式負荷開關的外形結構。,負荷開關的型號：,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,30,2024/3/20,5.2 高低壓開關電器,圖5-16 FN3-10型高壓負荷開關,1—主軸 2—上絕緣子 3—連

26、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,河北科技大學電氣工程系,31,2024/3/20,圖5-17和圖5-18分別為ZFN-10型戶內高壓真空負荷開關和ZFN-10R型高壓真空負荷開關-熔斷器組合電器的外形結構。,圖5-17 ZFN-10型高壓真空負荷開

27、關,圖5-18 ZFN-10R型高壓真空負荷開關,其它真空負荷開關的外形結構如圖所示。,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,32,2024/3/20,四、低壓開關,1．低壓刀開關,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；按滅弧結構分，有不帶滅弧罩和帶滅弧罩兩種。,低壓刀開關的分類,說明：不帶滅弧罩的刀開關只能在無負荷下操作，可作低壓隔離開關使用；帶滅弧

28、罩的刀開關能通斷一定的負荷電流。,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,33,2024/3/20,圖5-21為HD13型刀開關的外形結構。,低壓刀開關的型號,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,34,2024/3/20,5.2 高低壓開關電器,圖5-19 HD13型刀開關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

29、9—操作手柄,河北科技大學電氣工程系,35,2024/3/20,2．低壓刀熔開關,HR系列刀熔開關是將HD型刀開關的閘刀換以具有刀形觸頭的RT型熔斷器的熔管，具有刀開關和熔斷器雙重功能。,刀熔開關的型號:,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,36,2024/3/20,3．低壓負荷開關,由低壓刀開關與低壓熔斷器串聯(lián)組合而成，具有帶滅弧罩的刀開關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有HH

30、和HK兩種系列:,HH系列：為封閉式負荷開關，將刀開關與熔斷器串聯(lián)，安裝在鐵殼內構成，俗稱鐵殼開關；HK系列：為開啟式負荷開關，外裝瓷質膠蓋，俗稱膠殼開關。,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,37,2024/3/20,五、低壓斷路器（低壓自動開關或空氣開關）,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。,,,

31、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.2 高低壓開關電器,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,河北科技大學電氣工程系,38,2024/3/20,2．低壓斷路器的分類,按電源種類分：有交流和直流兩種；按結構型式分：有裝置式和萬能式兩大類；按其滅弧介質分：有空氣斷路器和真

32、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 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,39,2024/3/20,低壓斷路器的型號：,5.2 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,40,2024/3/20,又稱塑料外殼式自動開關，其全部機構和導電部分均裝設在一個塑

33、料外殼內，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構如圖所示。,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,河北科技大學電氣工程系,41,2024/3/20,又稱框架式自動開關。它無外殼，其全部機構和導電部分敞開

34、地裝設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構圖。,5.2 高低壓開關電器,其它系列裝置式低壓斷路器的外形結構如圖所示。,萬能

35、式低壓斷路器,河北科技大學電氣工程系,42,2024/3/20,5.2 高低壓開關電器,圖5-22 DW15型低壓斷路器1—操作手柄 2—自由脫扣機構 3—失壓脫扣器 4—過流脫扣器電流調節(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,河北科技大學電氣工程系,43,2024/3/20,3．低壓斷路器的主要技術參數(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

36、定電流 IN3 。,額定電流：,三者關系是： 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 高低壓開關電器,河北科技大學電氣工程系,44,2024/3/20,4．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?shù)蛪簲嗦菲髦麟娐冯妷焊哂?0.75UN時，應能可靠工

37、作而不動作；當該電壓小于 0.４UN時，應能可靠動作跳閘。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,河北科技大學電氣工程系,45,2024/3/20,5.3 高低壓保護電器和限流電器,一、高壓熔斷器,功能：當被保護線路流過短路電流或過負荷電流時，熔體會因自身產生的熱量而

38、自行熔斷，從而達到切斷電路、保護電網和設備的目的。,高壓熔斷器的型號,河北科技大學電氣工程系,46,2024/3/20,1．戶內式熔斷器,戶內式熔斷器常用型號有RN1和RN2兩種，兩者的外形結構如圖5-24所示。其熔管的內部結構如圖5-25所示。,5.3 高低壓保護電器和限流電器,圖5-24 RN1 、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5-2

39、5 RN1、RN2型熔斷器熔管內部結構圖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）。,河北科技大學電氣工程系,47,2024/3/20,5.3 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沖擊值以前完

40、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型的外形結構。,特點：滅弧能力不強，滅弧速度不高，不能在短路電流達到沖擊值以前熄滅電弧，屬于“非限流”式熔斷器。,河北科技大學電氣工程系,48,2024/3/20,5.3 高低壓保護電器和限流電器,圖5-26 RW4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)

41、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,河北科技大學電氣工程系,49,2024/3/20,二、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,河北科技大學電氣工程系,50,2024/3/20,1．RM10型密閉管式熔斷器,圖5-27為RM

42、10型熔斷器的結構圖。熔體采用變截面的鋅熔片以改善熔斷器的保護性能。,特點：結構簡單、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沖擊值以前熄滅電弧，屬于“非限流”式熔斷器。,5.3 高低壓保護電器和限流電器,圖5-27 RM10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,河北科技大學電氣工程系,51,2024/3/20,2．RT0型有填料管式熔斷器,它的柵狀銅熔

43、體具有引燃柵，熔體具有變截面小孔和“錫橋”，熔管內有石英砂填料，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，不夠經濟。,圖5-28為RT0型熔斷器的結構圖。,5.3 高低壓保護電器和限流電器,3．RZ1型自復式熔斷器,RZ1型自復式熔斷器的結構如圖5-29所示。它采用金屬鈉作熔體。,河北科技大學電氣工程系,52,2024/3/20,5.3 高低壓保護電器和限流電器,圖5-

44、28 RT0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,河北科技大學電氣工程系,53,2024/3/20,,特點：既能切斷短路電流，又能自動恢復供電，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

45、配電所或其它建筑物內，危害電氣設備絕緣。,5.3 高低壓保護電器和限流電器,圖5-29 RZ1型自復式熔斷器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,避雷器應與被保護物并聯(lián)，裝在被保護物的電源側，如圖5-30所示。,河北科技大學電氣工程系,54,2024/3/20,1. 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

46、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 、內部間隙s2和產氣管組成，其結構原理如圖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 管型避雷器的結構原理圖1—產氣管 2—棒形電極 3—環(huán)形電極 4—螺母s1—內部間隙 s2—外部間隙,河北科技大學電氣工程系,55,2024/3/20,管型避雷器的型號,3. 閥型避雷器,閥型避雷器

47、由火花間隙和閥片組成，如圖5-32所示。,用金剛砂（SiC）顆粒和結合劑在一定溫度下燒結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，當通過電流較大時，電阻值很??；當通過電流較小時，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，閥門關閉，迅速切斷電路。,河北科技大學電氣工程系,56,2024/3/20,5.3 高低壓保護電器和限流電器,圖5-32 閥型避

48、雷器的結構原理圖,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。,河北科技大學電氣工程系,57,2024/3/20,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,河北科技大學電氣工程系,58,2024/3/20,四、限流電抗器,分類

49、：空心式電抗器、鐵心式電抗器和飽和電抗器。,空心電抗器：串接于交流電力系統(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，用于調節(jié)系統(tǒng)的負荷電流和無功功率，調節(jié)或穩(wěn)定系統(tǒng)的運行電壓。,5.3 高低壓保護電器和限

50、流電器,河北科技大學電氣工程系,59,2024/3/20,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相應放在A、C相中間；品字型布置時，不應將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

51、 c）水平布置,河北科技大學電氣工程系,60,2024/3/20,5.4 電力變壓器,一、電力變壓器的常用類型及聯(lián)結組別,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；按調壓方式分：有無載調壓和有載調壓變壓器；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

52、量系列分：有R8系列和R10系列。,,河北科技大學電氣工程系,61,2024/3/20,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構。,河北科技大學電氣工程系,62,2024/3/20,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）6—防

53、爆管 7—瓦斯繼電器 8—高壓套管 9—低壓套管 10—分接開關 11—油箱12—鐵芯 13—繞組及絕緣 14—放油閥 15—小車 16—接地端子,河北科技大學電氣工程系,63,2024/3/20,2．電力變壓器的聯(lián)結組別,雙繞組電力變壓器采用以下三種聯(lián)結組別：,YN,d11接線：用于高壓側為110kV及以上的大電流接地系統(tǒng)中的變壓器。Y,d11接線：用于高壓側為35～60kV，低壓側為6～10kV的輸配電系統(tǒng)。其

54、低壓側采用三角形接法可以改善電網的電壓波形，從而使三次諧波電流只能在三角形繞組內形成環(huán)流，不致于傳輸?shù)接脩艉凸╇娋€路中去。Y,yn0接線：用于高壓側為6～10kV，低壓側為380/220V的配電變壓器，其低壓側引出中性線，構成三相四線制供電。,5.4 電力變壓器,河北科技大學電氣工程系,64,2024/3/20,近年來，D,yn11接線的配電變壓器已在被逐步推廣和應用，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

55、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。,河北科技大學電氣工程系,65,2024/3/20,二、電力變壓器的過負荷能力,1. 變壓器的額

56、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，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：,室內變壓器：,,,5.4 電力變壓器,河北科技大學電氣工程系,66,2024/3/20,2.

57、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,河北科技大學

58、電氣工程系,67,2024/3/20,當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）ST,5.4 電力變壓器,河北科技大學電氣工程系,68,2024/3/20,3. 變壓器的事故過負荷

59、,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,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,河北科技大學電氣工程系,69,2024/3/20,三、變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇,1. 變壓

60、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電網取得備用電源時，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取得備用電源時，可裝一臺主變壓器。,河北科技大學電氣工程系,70,2024/3/20,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，應滿足電力負荷對供

61、電可靠性的要求，應采用兩臺變壓器；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，應使變壓器在經濟狀態(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。,河北科技大學電氣工程系,71,2024/3/20,2. 變壓器容量的選擇原則,裝有一臺變壓器的變電所：,主變壓器的容量應滿足全部用電設備總計負荷的需要，即 ST≥

62、S30,裝有兩臺變壓器的變電所：每臺變壓器的容量應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，應滿足總計負荷S30大約70%的需要，即 ST≈0.7 S30,任一臺變壓器單獨運行，應滿足全部一、二級負荷 的需要，即 ST≥,河

63、北科技大學電氣工程系,72,2024/3/20,5.5 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、繼電器等二次設備與主電路隔離；使測量儀表、繼電器等標準化，有利于大批量生產；使測量儀表、繼電器等二次設備的使用范圍擴大。,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，導線很粗，串聯(lián)一次回路中；二次繞組：匝數(shù)很多，導線很細，與測量儀表、繼電器等的電流線圈串聯(lián)。,河北科技大學電氣工程系,73,2

64、024/3/20,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,河北科技大學電氣工程系,74,2024/3/20,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)

65、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,河北科技大學電氣工程系,75,2024/3/20,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 ?。ㄓ址Q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,河北科技大學電氣工程系

66、,76,2024/3/20,復合誤差 ：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：,5.5 互感器,與勵磁安匝大小有關：勵磁安匝加大時，誤差加大。一次電流大小有關：在額定值范圍內，一次電流增大時，誤差減小，當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：二次負荷阻抗加大時，誤差加大。,河北科技大學電氣工程系,77,20

67、24/3/20,3. 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：有戶內式和戶外式；按用途分：有測量用和保護用兩大類；按準確度等級分：有0.2、0.5、1、3、5P、10P等級；按絕緣介質分：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：功率因數(shù)減小時，電流誤差將加大，而相位誤

68、差相對減小。,河北科技大學電氣工程系,78,2024/3/20,電流互感器的型號,5.5 互感器,河北科技大學電氣工程系,79,2024/3/20,5.5 互感器,圖5-39 LQJ-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：其外形結構如圖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。,河北科技大