电力工程基础 变电所的一次系统 第一版.ppt

第五章 变电所的一次系统,电力工程基础,2021/10/14,2,第五章 变电所的一次系统,5.1 概述5.2 高低压开关电器5.3 高低压保护电器和限流电器 5.4 电力变压器 5.5 互感器5.6 高低压成套配电装置5.7 电气主接线5.8 电气设备的选择5.9 变电所的总体布置,2021/10/14,3,5.1 概述,一、电气设备概述,一次系统（一次回路） ：,二次系统（二次回路） ：,担负电能的输送和分配任务的系统。,对一次系统进行监视、控制、测量和保护作用的系统。,一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。,二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。,2021/10/14,4,5.1 概述,一次设备按其功能可分为以下几类：,变换设备：如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。保护设备：如熔路器、避雷器、电抗器等。无功补偿设备：如电力电容器、静止补偿器等。成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。,2021/10/14,5,5.1 概述,二、开关电器的灭弧原理,1电弧的产生：,高电场发射,热电发射,在开关触头分开的瞬间，由于触头距离很小，电场强度很大。在高电场的作用下，阴极表面的电子就会被强拉出去，成为自由电子。,当开关分断电流时，弧隙间的高温使触头阴极表面受热出现强烈的炽热点，不断地向外发射自由电子，在电场力的作用下，向阳极作加速运动。,碰撞游离,当电场强度足够大时，自由电子以相当大的动能向阳极运动，途中与中性质点碰撞，产生碰撞游离，中性质点被游离成正离子和自由电子。,热游离,由于电弧的温度很高，在高温下电弧中的中性质点会产生剧烈运动，它们之间相互碰撞，又会游离出正离子和自由电子，从而进一步加强了电弧中的游离。,是触头间中性质点被游离的结果。,产生电弧的游离方式有：,2021/10/14,6,5.1 概述,2电弧的熄灭,电弧熄灭的条件：,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。,复合与电弧中的电场强度、温度及电弧截面等因素有关。电弧中的电场强度越弱，电弧温度越低，电弧截面越小，带电质点的复合越强。,扩散：指电弧中的带电质点向周围介质扩散开去。,扩散的主要原因是由于电弧与周围介质带电质点的温度不同和离子浓度不同而引起。扩散也与电弧截面有关，电弧截面越小，离子扩散就越强。,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。,2021/10/14,7,5.2 高低压开关电器,一、高压断路器,1. 高压断路器的用途（功能）,2. 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。,2021/10/14,8,5.2 高低压开关电器,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5-5 和图5-6是 SN10-10型少油断路器的外形结构图及其一相油箱内部结构。,图5-6 少油断路器的内部结构,图5-5 SN10-10型高压少油断路器,2021/10/14,9,5.2 高低压开关电器,六氟化硫（SF6）断路器：有双压式和单压式两类。,SN10-10型少油断路器的灭弧原理可用图5-7表示。,图5-7 少油断路器灭弧原理示意图,图5-8 SF6断路器的灭弧室结构,双压式具有两个气压系统，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，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。图5-8为单压式SF6断路器灭弧室的结构。,优点：断流能力强、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。,图5-9为LW36-126型SF6断路器的外形结构。其它型号的外形结构,图5-9 LW36-126型SF6断路器,2021/10/14,10,5.2 高低压开关电器,真空断路器：,图5-10 真空断路器的灭弧室结构,真空断路器灭弧室的结构如图5-10所示。,目前，国际上真空断路器的设计制造单位主要是西门子公司和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。,2021/10/14,11,5.2 高低压开关电器,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。,图5-11和图5-12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。其它型号的外形结构,缺点：价格较贵。,图5-11 ZN28A-12型真空断路器,图5-12 ZW32-12型户外高压真空断路,2021/10/14,12,5.2 高低压开关电器,高压断路器的型号：,2021/10/14,13,5.2 高低压开关电器,4. 断路器的操作机构,断路器合闸时，操作机构必须克服断路器弹簧阻力等，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。,2021/10/14,14,5.2 高低压开关电器,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：,2021/10/14,15,5.2 高低压开关电器,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。,2021/10/14,16,5.2 高低压开关电器,二、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。,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。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2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路等）。,2021/10/14,17,5.2 高低压开关电器,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。,2021/10/14,18,5.2 高低压开关电器,户内式隔离开关,3. 隔离开关的外形与结构,图5-13 GN8-10型户内式隔离开关,图5-13为GN8-10型户内隔离开关的外形结构。,2021/10/14,19,5.2 高低压开关电器,户外式隔离开关,图5-14为GW4-110型双柱式户外隔离开关的外形结构。,图5-14 GW4-110型双柱式隔离开关,2021/10/14,20,图5-15 GW5-110D型V形双柱式隔离开关,图5-15为GW5-110D型V形户外隔离开关的外形结构。,5.2 高低压开关电器,2021/10/14,21,5.2 高低压开关电器,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：,电动操作机构；气动操作机构。,2021/10/14,22,5.2 高低压开关电器,三、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。,2021/10/14,23,5.2 高低压开关电器,图5-16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：,图5-16 FN3-10RT型高压负荷开关,2021/10/14,24,5.2 高低压开关电器,图5-17和图5-18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5-17 ZFN-10型高压真空负荷开关,图5-18 ZFN-10R型高压真空负荷开关,其它真空负荷开关的外形结构如图所示。,2021/10/14,25,5.2 高低压开关电器,四、低压开关,1低压刀开关,按极数分：有单极、双极和三极三种;按用途分，有单投和双投两种；,按操作方式分：直接手柄操作和连杆操作两种；按灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩两种。,低压刀开关的分类,不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔离开关使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。,2021/10/14,26,5.2 高低压开关电器,图5-19为HD13型刀开关的外形结构。,图5-19 HD13型低压刀开关,低压刀开关的型号,2021/10/14,27,5.2 高低压开关电器,2低压刀熔开关,HR系列刀熔开关是将HD型刀开关的闸刀换以具有刀形触头的RT型熔断器的熔管，具有刀开关和熔断器双重功能。,刀熔开关的型号:,2021/10/14,28,3低压负荷开关,由低压刀开关与低压熔断器串联组合而成，具有带灭弧罩的刀开关和熔断器的双重功能，既可以带负荷操作，又能进行短路保护。,常用的低压负荷开关有HH和HK两种系列:,5.2 高低压开关电器,HH系列：为封闭式负荷开关，将刀开关与熔断器串联，安装在铁壳内构成，俗称铁壳开关；HK系列：为开启式负荷开关，外装瓷质胶盖，俗称胶壳开关。,2021/10/14,29,5.2 高低压开关电器,五、低压断路器（低压自动开关或空气开关）,功能：既能带负荷通断电路，又能在线路发生短路、过负荷、低电压（或失压）等故障时自动跳闸。,1低压断路器的工作原理,低压断路器的动作原理可用图5-20表示。,2021/10/14,30,2低压断路器的分类,按电源种类分：有交流和直流两种；按结构型式分：有装置式和万能式两大类；按其灭弧介质分：有空气断路器和真空断路器等；按操作方式分：有手动操作、电磁铁操作和电动机储能操作；按保护性能分：有非选择型断路器、选择型断路器和智能型断路器；按用途分：有配电用断路器、电动机保护用断路器、照明用断路器和漏电保护断路器。,5.2 高低压开关电器,2021/10/14,31,5.2 高低压开关电器,低压断路器的型号：,2021/10/14,32,5.2 高低压开关电器,装置式低压断路器,又称塑料外壳式自动开关，其全部机构和导电部分均装设在一个塑料外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，供手动操作之用，如图5-21所示。,2021/10/14,33,5.2 高低压开关电器,万能式低压断路器,又称框架式自动开关。它无外壳，其全部机构和导电部分敞开地装设在塑料的或金属的框架上。由于它的保护方案和操作方式较多，装设地点也很灵活，故称“万能式”或“框架式”。,图5-22为DW15系列低压断路器的外形结构图。,2021/10/14,34,5.3 高低压保护电器和限流电器,一、高压熔断器,功能：当被保护线路流过短路电流或过负荷电流时，熔体会因自身产生的热量而自行熔断，从而达到切断电路、保护电网和设备的目的。,高压熔断器的型号,2021/10/14,35,5.3 高低压保护电器和限流电器,1户内式熔断器,图5-24 RN1、RN2型高压熔断器,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5-24所示。其熔管的内部结构如图5-25所示。,图5-25 限流式熔断器熔管内部结构,RN1型：用于保护电力线路和电力变压器，它的熔体为一根或几根并联，额定电流较大。RN2型：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。,2021/10/14,36,5.3 高低压保护电器和限流电器,2户外式熔断器,图5-26 RW4型跌落式熔断器,户外跌落式熔断器常用型号有RW4和RW10两种，图5-26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。,2021/10/14,37,5.3 高低压保护电器和限流电器,二、低压熔断器,低压熔断器有瓷插式（RC型）、螺旋式（RL型）、无填料密闭管式（RM型）、有填料密闭管式（RT型）等。,低压熔断器的型号,三、避雷器,2021/10/14,38,5.3 高低压保护电器和限流电器,避雷器应与被保护物并联，装在被保护物的电源侧，如图5-30所示。,1保护间隙（角型避雷器）,由两个圆钢型电极组成，其中一个电极接线路，另一个电极接地。主要用于室外且负荷不重要的线路上。,管型避雷器（排气式避雷器）,由外部间隙s1 、内部间隙s2和产气管组成，其结构原理如图5-31所示。,2021/10/14,39,5.3 高低压保护电器和限流电器,管型避雷器的型号,3阀型避雷器,阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，如图5-32所示。,阀片是金刚砂（SiC），当通过电流较大时，电阻值很小；当通过电流较小时，电阻值很大。,2021/10/14,40,5.3 高低压保护电器和限流电器,阀型避雷器象一个阀门：对雷电流，阀门打开使其泄入大地；对工频续流，阀门关闭，迅速切断电路。,阀型避雷器的型号,4金属氧化物避雷器（压敏避雷器）,它没有火花间隙，只有压敏电阻片（以氧化锌为主要材料），具有良好的非线性特性 。,2021/10/14,41,优点：通断容量大、残压低、动作迅速、可靠性高、维护简单，对大气过电压和雷电过电压都能起到很好的保护作用。,5.3 高低压保护电器和限流电器,金属氧化物避雷器的型号,2021/10/14,42,5.3 高低压保护电器和限流电器,四、限流电抗器,分类：空心式电抗器、铁心式电抗器和饱和电抗器。,空心电抗器：串接于交流电力系统中，用于限制系统故障时的短路电流。铁心电抗器：分为串联电抗器和并联电抗器，串联电抗器用于抑制电容器组的高次谐波电压及限制电容器组的合闸电流；并联电抗器用于补偿输电线路的无功容量，维持输电系统的电压稳定，降低系统的绝缘水平及操作过电压。饱和电抗器：并联于静止无功补偿装置中，用于调节系统的负荷电流和无功功率，调节或稳定系统的运行电压。,2021/10/14,43,5.3 高低压保护电器和限流电器,电抗器的基本参数是额定电抗百分数，它等于在电抗器中流过额定电流时的感抗压降占其额定电压的百分数，即,电抗器的布置方式：三相垂直布置、品字型布置和三相水平布置，如图5-33所示。,注意：电抗器垂直布置时，B相应放在A、C相中间；品字型布置时，不应将A、C相重迭在一起。,2021/10/14,44,5.4 电力变压器,一、电力变压器的常用类型及联结组别,1电力变压器的常用类型,按用途分：有升压和降压变压器；按相数分：有单相和三相变压器；按绕组材料分：有铜绕组和铝绕组变压器；按绕组型式分：有双绕组、三绕组和自耦变压器；按调压方式分：有无载调压和有载调压变压器；按绕组绝缘和冷却方式分：有油浸式、干式（环氧树脂浇注绝缘）和充气式（SF6气体）变压器;按容量系列分：有R8系列和R10系列。,2021/10/14,45,5.4 电力变压器,电力变压器的型号,2021/10/14,46,5.4 电力变压器,图5-34和图5-35分别为三相油浸式电力变压器和三相干式变压器外形结构。,图5-34 三相油浸式电力变压器,图5-35 三相干式变压器,2021/10/14,47,5.4 电力变压器,三、变电所主变压器台数和容量的选择,1变压器台数的选择原则,总降压变电所主变压器台数的选择：,为保证供电可靠性，一般应装两台主变压器;若只有一条电源进线，或变电所可由低压侧电网取得备用电源时，可装一台主变压器;若绝大部分负荷为三级负荷，其少量的二级负荷可由邻近低压电力网取得备用电源时，可装一台主变压器。,二、电力变压器的过负荷能力（自学）,2021/10/14,48,5.4 电力变压器,车间变电所变压器台数的选择：,对有大量一、二级负荷的变电所，应满足电力负荷对供电可靠性的要求，应采用两台变压器；对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，且能从邻近车间变电所取得低压备用电源时，可采用一台变压器；对季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，应使变压器在经济状态下运行，可用两台变压器供电;除上述情况外，车间变电所可采用一台变压器。,2021/10/14,49,2变压器容量的选择原则,装有一台变压器的变电所：,主变压器的容量应满足全部用电设备总计负荷的需要，即 STS30,装有两台变压器的变电所：每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：,车间变电所变压器容量的上限值：一般不宜大于1250kVA。,例5-1 （见教材第140页）,5.4 电力变压器,2021/10/14,50,5.5 互感器,一、概述,互感器在供配电系统中的作用是：,使测量仪表、继电器等二次设备与主电路隔离；使测量仪表、继电器等标准化，有利于大批量生产；使测量仪表、继电器等二次设备的使用范围扩大。,二、电流互感器,1电流互感器的工作原理,一次绕组：匝数很少，导线很粗，串联一次回路中；二次绕组：匝数很多，导线很细，与测量仪表、继电器等的电流线圈串联。,2021/10/14,51,图5-37为电流互感器的原理接线图。,5.5 互感器,电流互感器的一次电流I1与二次电流I2之间的关系为,式中，Ki为电流互感器的变流比， 。,2电流互感器的误差,2021/10/14,52,电流误差 fi（又称比值差） ：是二次电流乘以额定变流比Ki与一次电流数值差的百分数，即,5.5 互感器,复合误差 ：在稳态情况下，电流互感器二次电流瞬时值乘以额定变比后与一次电流瞬时值之差的有效值占一次电流有效值的百分数，即,2021/10/14,53,5.5 互感器,3电流互感器的类型和型号,按一次电压分：有高压和低压两大类；按一次线圈匝数分：有单匝式和多匝式；按安装地点分：有户内式和户外式；按用途分：有测量用和保护用两大类；按准确度等级分：有0.2、0.5、1、3、5P、10P等级；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）；按安装型式分：有穿墙式、母线式、套管式、支持式等。,2021/10/14,54,5.5 互感器,电流互感器的型号,2021/10/14,55,5.5 互感器,图5-39 LQJ-10型电流互感器,LQJ-10型电流互感器：其外形结构如图5-39所示，有两个铁心和两个二次线圈，0.5级用于测量，3级用于继电保护。,2021/10/14,56,5.5 互感器,图5-40 LMZJ1-0.5型 电流互感器,LMZJ1-0.5型电流互感器：其外形结构如图5-40所示，属于单匝式电流互感器，互感器铁心为环形（5800A）或矩形卷铁心（10003000A）。,2021/10/14,57,5.5 互感器,图5-42 LCW1-35型 电流互感器,LAB1-35（原LCW1-35）型电流互感器：其外形结构如图5-42所示。,图5-41 LLB-110型 SF6电流互感器,LLB-110型电流互感器：其外形结构如图5-41所示，为倒挂式结构，互感器的底座、瓷套与顶部躯壳内部充以SF6气体作为绝缘介质。,2021/10/14,58,4电流互感器的极性与接线方式,电流互感器的极性：采用“减极性”原则。,通常，一次绕组的出线端子标为L1和L2，二次绕组的出线端子标为K1和K2，其中L1和K1为同名端，L2和K2为同名端。如果一次电流从极性端流入时，则二次电流应从同极性端流出。,5.5 互感器,在一次绕组和二次绕组的同极性端（同名端）同时加入某一同相位电流时，两个绕组产生的磁通在铁心中同方向。,2021/10/14,59,5.5 互感器,电流互感器的接线方式（见图5-39）,两相两继电器接线： 用于中性点不接地的三相三线制系统中。两相一继电器接线：用于中性点不接地的三相三线制系统中。三相三继电器接线：用于三相四线制或三相三线制系统中。,一相式接线：用于负荷平衡的三相电路中。,两相不完全星形接线或两相V形接线,两相电流差接线,三相完全星形接线,2021/10/14,60,5.5 互感器,5电流互感器的使用注意事项,电流互感器在工作时二次侧绝对不允许开路；电流互感器的二次侧必须有一端接地。,6电流互感器的10%误差曲线,电流互感器的10%误差曲线，是指电流互感器的误差为10%时，一次电流倍数 与二次负荷阻抗最大允许值的关系曲线，如图5-44所示。,用于继电保护回路的电流互感器，应按10%误差曲线进行校验。,2021/10/14,61,5.5 互感器,三、电压互感器,1电压互感器的工作原理,一次绕组：匝数很多，并联在供电系统的一次电路中；,图5-45为电压互感器的原理接线图。,电压互感器的一次电压U1与二次电压U2之间的关系为,二次绕组：匝数很少，与电压表、继电器的电压线圈等并联。,式中，Ku为电压互感器的变压比， 。,2021/10/14,62,5.5 互感器,电压误差 fu（又称比值差） ：是二次电压乘以额定变压比Ku与一次电压数值差的百分数，即,相位误差 （又称角差） ：是与 的相角差，并规定若 超前于，为正值，反之为负值。,2电压互感器的误差,2021/10/14,63,5.5 互感器,3电压互感器的类型和型号,按相数分：有单相和三相两大类；按用途分：有测量用和保护用两大类；按准确度等级分，有0.2、0.5、1、3、3P、6P等级；按安装地点分：有户内式和户外式；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）。,电压互感器的型号,2021/10/14,64,图5-47和图5-48分别为JDJ-10和JDJ2-35型电压互感器的外形结构。,JDJ型单相双绕组油浸式电压互感器：,图5-47 JDJ-10型 电压互感器,5.5 互感器,图5-48 JDJ2-35型电压互感器,2021/10/14,65,5.5 互感器,图5-49 JDZJ-10型 电压互感器,JDZJ-10型单相三绕组环氧树脂浇注绝缘绝缘电压互感器：其外形结构如图5-49所示。,2021/10/14,66,5.5 互感器,图5-50 JDC6-110型 电压互感器,JSJW型三相三线圈五芯柱油浸式电压互感器：用于小电流接地系统中的电压、电能测量和绝缘监视。,JDC6-110（原JCC6-110）型单相三绕组串级式电压互感器：其外形结构如图5-50所示。,JSJW型,2021/10/14,67,5.5 互感器,4电压互感器的极性与接线方式,电压互感器的极性：采用“减极性”原则。,单相电压互感器一次绕组的出线端子标为A和X，二次绕组的出线端子标为a和x，其中A和a为同名端，X和x为同名端。如果一次电压的方向由A指向X，则二次电压的方向由a指向x。,电压互感器的接线方式（见图5-51）,单相式接线（见图5-51a）：可测量一个线电压。V/V形接线（见图5-51b）：可测量三个线电压。Y0/Y0形接线（见图5-51c）：可测量电网的线电压，并可供电给接相电压的绝缘监视电压表。,2021/10/14,68,5.5 互感器,Y0/Y0/ （开口三角）形接线（见图5-51d）：接成Y0的二次绕组，接绝缘监视电压表；接成开口三角形的辅助二次绕组，构成零序电压过滤器。,5电压互感器的使用注意事项,电压互感器在工作时二次侧绝对不允许短路；电压互感器的二次侧必须有一端接地。,2021/10/14,69,5.6 高低压成套配电装置,一、概述,成套配电装置是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种成套设备的产品，供供配电系统作控制、监测和保护之用。成套配电装置分为高压成套配电装置（即高压开关柜）、低压成套配电装置（含配电屏、盘、柜、箱）和全封闭组合电器等。,2021/10/14,70,5.6 高低压成套配电装置,二、高压开关柜,高压开关柜 的分类,按开关电器的安装方式分，有固定式和手车式两种；,按柜体结构型分，有开启式、半封闭式和封闭式三种。,固定式：柜体内安装的高压断路器等电气设备是固定的，如GG-1A（F）型固定柜、KGN型铠装式固定柜和XGN型箱式固定柜等。手车式：柜体内安装的高压断路器等电气设备是装在可以拉出和推入开关柜的手车上的，如JYN型间隔式手车柜、KYN型铠装式手车柜以及HXGN型环网柜。,2021/10/14,71,5.6 高低压成套配电装置,高压开关柜 的型号,2021/10/14,72,5.6 高低压成套配电装置,高压开关柜 的“五防”闭锁功能,防止误跳、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂接地线；防止带地线合闸；防止误入带电间隔。,1. GG-1A（F）型固定式高压开关柜2. XGN2-10箱型固定式开关柜（图5-52）3. JYN1-35封闭型移开式开关柜4. KYN28-12铠装移开式（图5-53）5. HXGN-12型环网柜,2021/10/14,73,5.6 高低压成套配电装置,图5-52 XGN2-10箱型 固定式开关柜,图5-53 KYN28-12铠装 移开式开关柜,2021/10/14,74,5.6 高低压成套配电装置,三、低压成套配电装置,1低压配电屏,低压配电屏的分类,按安装的方式不同可分为固定式和抽屉式两种；按装置的外壳不同可分为开启式和保护式两种。,PGL型固定式低压配电屏 GGD型固定式配电柜GCK型和GCS型抽屉式开关柜 多米诺组合式低压开关柜（图5-54）,图5-54 多米诺组合式 低压开关柜,2021/10/14,75,2低压配电箱,按照用电设备的种类，可分为照明配电箱、动力配电箱、插座箱等；按照结构配电箱可分为板式、箱式、台式、落地式；按照安装地点可分为户内式和户外式。,5.6 高低压成套配电装置,2021/10/14,76,5.6 高低压成套配电装置,四、全封闭组合电器（GIS）,全封闭组合电器是将变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出线套管和电缆终端等元件，按变电所主接线的要求有机地组合成一个整体，各元件的高压带电部位均封闭于接地的金属壳内，并充以SF6气体作为绝缘和灭弧介质，称之为SF6气体绝缘变电站，简称GIS。,GIS的优点：小型化、可靠性高、安全性好、杜绝对外部的不利影响、安装周期短、维护方便和检修周期长。,GIS的缺点：需要专门的SF6气体系统的辅助设备，对制造工艺要求较高，价格较昂贵。,2021/10/14,77,5.7 电气主接线,一、概述,电气主接线，又叫一次接线，是由各种开关电器、变压器、互感器、线路、电抗器、母线等按一定顺序连接而成的接受和分配电能的总电路。,对主接线的基本要求是：,安全：保证在进行任何切换操作时人身和设备的安全。可靠：应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求。灵活：应能适应各种运行方式的操作和检修、维护需要。经济：在满足以上要求的前提下，主接线应力求简单，尽可能减少一次性投资和年运行费用。,2021/10/14,78,5.7 电气主接线,二、电气主接线的基本形式,1线路变压器单元接线（见图5-55）,高压侧采用隔离开关与熔断器或户外跌落式熔断器串联高压侧采用负荷开关与熔断器串联高压侧采用隔离开关与断路器串联,单元接线的特点：接线简单，使用设备少，高压侧无母线，低压侧单母线不分段，供电可靠性差，只适用于供电给三类负荷的车间变电所和小型工厂配电所。,2021/10/14,79,5.7 电气主接线,2021/10/14,80,5.7 电气主接线,2单母线接线,优点：接线简单、使用设备少、操作方便、投资少、便于扩建。,缺点：当母线及母线隔离开关故障或检修时，将造成整个配电装置停电；当检修一回路的断路器时，该回路要停电。因此，单母线接线的供电可靠性和灵活性均较差，只适用于容量小和用户对供电可靠性要求不高的场所。,只有一组母线的接线称为单母线接线，如图5-56所示。,2021/10/14,81,5.7 电气主接线,3单母线分段接线,把单母线分成两段，并在两段之间装设能够分段运行的开关电器，称为单母线分段接线，如图5-57所示。,用隔离开关分段的单母线接线,分段运行：正常情况下分段开关是打开的。并列运行：正常情况下分段开关是闭合的。,特点：运行的可靠性和灵活性都较差，适用于由双回路供电的、允许短时停电的二类负荷。,2021/10/14,82,5.7 电气主接线,用断路器分段的单母线接线,分段断路器除了具有分段隔离开关的作用外，该断路器还装有继电保护，除能切断过负荷电流或故障电流外，还可自动分、合闸，因此运行的可靠性和灵活性都较大。但该接线仍不能克服出线断路器检修时的停电问题。,4单母线带旁路母线接线,为解决单母线分段接线出线断路器检修时的停电问题，可采用单母线加旁路母线接线，如图5-58所示，图中母线W2为旁路母线，QF2为旁路断路器，QS3、QS4、QS7、QS10、QS13为旁路隔离开关。,2021/10/14,83,5.7 电气主接线,缺点：需增加一组母线、专用的旁路断路器和旁路隔离开关等设备，使配电装置复杂，投资增大，且隔离开关要用来操作，增加了误操作的可能性。,优点：供电可靠性高，检修出线断路器时，不需停电。,2021/10/14,84,5.7 电气主接线,5双母线接线,每一回路都通过一台断路器和两组隔离开关与两组母线相连，其中一组隔离开关闭合，另一组隔离开关打开，两组母线之间通过母线联络断路器（简称母联）连接起来，如图5-59所示。,双母线接线有两种运行方式：,只有一组母线工作：正常运行时母联打开（两侧的隔离开关闭合），全部回路接在工作母线上，相当于单母线运行。两组母线同时工作，互为备用：正常运行时母联闭合，相当于单母线分段接线。,2021/10/14,85,5.7 电气主接线,轮换检修母线而不致中断供电；检修任一回路的母线隔离开关时仅使该回路停电；工作母线发生故障时，经倒闸操作这一段停电时间后可迅速恢复供电；,双母线接线的优点：,检修任一回路断路器时，可用母联断路器来代替，不致于使该回路的供电长期中断。,2021/10/14,86,5.7 电气主接线,在倒闸操作中隔离开关作为操作电器使用，易误操作；工作母线发生故障时会引起整个配电装置短时停电；使用的隔离开关数目多，配电装置结构复杂，占地面积较大，投资较高。,双母线接线的缺点：,双母线接线多用于电源和引出线较多的大中型发电厂和电压为220kV及以上的区域变电所。,6桥形接线,当变电所具有两台变压器和两条线路时，在线路变压器单元接线的基础上，在其中间跨接一连接“桥”，便构成桥形接线，如图5-60所示。,2021/10/14,87,5.7 电气主接线,内桥接线：桥断路器在线路断路器之内。,外桥接线：桥断路器在线路断路器之外。,内桥适用于电源进线线路较长而变压器又不需要经常切换的场所。,外桥适用于电源进线线路较短而变压器需要经常切换的场所。,2021/10/14,88,5.7 电气主接线,桥形接线的优点：四个回路只有三个断路器，投资小，接线简单，供电的可靠性和灵活性较高，适用于向一、二类负荷供电。,三、变电所主接线图设计原则与示例,1总降压变电所主接线的设计原则,一次侧无母线、二次侧采用单母线接线：适用于只有一回电源进线和一台变压器的总降压变电所。,特点：简单经济、使用设备少、基建快、投资费用低，但供电可靠性不高，只能用于三类负荷。,一次侧采用内桥或外桥接线、二次侧采用单母线分段接线：适用于具有两回电源进线和两台变压器的总降压变电所。,特点：所用设备少，结构简单，占地面积小，供电可靠性高，可用于一、二类负荷。,2021/10/14,89,5.7 电气主接线,一、二次侧均采用单母线分段接线：适用于具有两回及以上电源进线或一、二次侧进出线较多的总降压变电所。,一、二次侧均采用双母线：适用于负荷容量大，进、出线回路多的发电厂或区域变电所。,特点：供电可靠性高，运行灵活，但所用高压开关设备较多，投资较大，可用于一、二类负荷。,特点：供电可靠性高，运行灵活，但设备投资大，配电装置复杂，占地面积大。,图5-61为某工厂35kV总降压变电所的主接线图。其一次侧采用外桥接线、二次侧采用单母线分段接线。,2021/10/14,90,2021/10/14,91,2车间和小型工厂变电所主接线的选择原则,5.7 电气主接线,采用线路变压器单元接线：适用于只有一台配电变压器的车间变电所。,特点：简单经济、使用设备少、投资费用低，但供电可靠性不高，只能用于小容量的三类负荷。,高压侧无母线、低压侧采用单母线分段接线：适用于装有两台配电变压器的变电所。,特点：供电可靠性较高，可供一、二类负荷或用电量较大的车间变电所。,高压侧采用单母线接线、低压侧采用单母线分段接线：适用于装有两台及其以上配电变压器或具有多回高压出线的变电所。,特点：供电可靠性也较高，可供二、三类负荷。当与其他变电所之间有联络线时，可供一、二类负荷。,高、低压侧均采用单母线分段接线：适用于装有两台配电变压器的变电所。,特点：供电可靠性相当高，可供一、二类负荷。,2021/10/14,92,图5-62为某丝绸炼染厂10/0.4kV变电所的主接线图。其高压侧为单母线接线、低压侧为单母线分段接线。,5.7 电气主接线,2021/10/14,93,5.8 电气设备的选择,本节不作要求,2021/10/14,94,5.9 变电所的总体布置,一、变电所位置的选择,变电所所址选择的一般原则,靠近负荷中心;进出线方便;尽量靠近电源侧;占地面积小;交通方便;避免设在多尘或有腐蚀性气体的场所；避免设在有剧烈震动的地方或低洼积水处;不妨碍工厂的发展，考虑扩建的可能;,2021/10/14,95,5.9 变电所的总体布置,二、变电所配电装置的一般要求,室内配电装置：把开关电器、母线、互感器等设备布置在室内，多用于35kV及以下系统中。室外配电装置：把变压器、开关电器、母线、互感器、避雷器等设备安装在室外露天布置，多用于110kV及以上系统中。,配电装置的类型,优点：占地面积小、维护与运行操作方便、不受外界空气和气候条件的影响；缺点：土建投资大。,优点：土建投资小、建设周期短、扩建方便；缺点：占地面积大，受气候条件的直接影响，运行维护不方便。,2021/10/14,96,5.9 变电所的总体布置,成套配电装置：由制造厂成套供应的一种高低压配电装置，它是把开关电器、互感器、保护电器、测量仪表及自动设备等都装在一个金属柜中，运到变电所，在现场安装起来即构成成套配电装置。多用于335kV系统中。,对配电装置的一般要求,保证运行的可靠性；保证工作人员的安全；