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供配电系统基础知识供配电系统常用电气设备变电所的电气主接线变电所的结构与布置供配电网络的网络结构供电网络的结构与敷设1、供配电系统常用电气设备1.1电力变压器电力变压器:是变电所的核心设备，通过它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能，以满足输电、供电、配电或用电的需要。1).常用电力变压器的种类:（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：有油浸式变压器和干式变压器。油浸式变压器由于价格低廉而得到了广泛应用；干式变压器有不易燃烧、不易爆炸的特点，特别适合在防火、防爆要求高的场合使用，绝缘形式有环氧浇注式、开启式、六氟化硫（SF6）充气式和缠绕式等。干式变压器现已在中压等级的电网中逐步得到了广泛的应用。2).常用变压器的容量系列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、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA、1600kVA等。3).电力变压器的型号标示◆电力变压器的型号代表符号：绕组的耦合方式：自耦—O；互耦—无标示。1.按相数：单相—D；三相—S。2.按冷却方式：油浸自冷—缺省或无标示。油浸风冷—F油浸水冷—S强迫油循环风冷——FP强迫油循环水冷——SP3.按绕组数：双绕组—缺省；三绕组—S绕组导线材料：铜—无标示；铝—L。4.按调压方式：无载调压（无励磁调压）——缺省。有载调压——Z。◆变压器的并联运行及其并联条件：两台或两台以上变压器的一次侧绕组共同接到一次母线上，二次绕组共同接到二次母线上的运行方式：并联运行的条件：1、连接组别必须相同（否则将产生环流）2、变比应相等3、阻抗电压应相同◆变压器的损耗：铁损——消耗在铁心上的电能，发热，属于有功功率损耗，属于固定损耗——简称：励磁损耗。铜损——消耗于绕组的电能，发热，属于有功功率损耗，属于可变损耗——简称：短路损耗。变压器无功功率——由于产生磁场所占用的功率，占用能力而不产生热能等损耗，属于无功功率损耗。由于无功功率的输送要流经线路，在线路和设备内部产生热量，造成一定程度的发热损失。1.2高压开关设备:1.高压断路器2.高压隔离开关3.高压负荷开关4.高压熔断器A、高压断路器:是带有强力灭弧装置的高压开关设备，是供配电系统中重要的开关设备，它能够开断和闭合正常线路与故障线路，主要用于供配电系统发生故障时与保护装置配合自动切断系统的短路电流。高压断路器通常按照灭弧介质分类，主要有:1）少油断路器（已基本淘汰）2）真空断路器3）SF6（六氟化硫）断路器◆高压断路器通常按照灭弧介质分类，主要有:少油断路器（已基本淘汰）真空断路器SF6（六氟化硫）断路器高压断路器的型号（铭牌）：◆隔离开关及使用隔离开关的主要功能是隔离电源，当它处于分闸状态时，有着明显的断口，使处于其后的高压母线、断路器等电力设备与电源或带电高压母线隔离，以保障检修工作的安全。由于不设灭弧装置，隔离开关一般不允许带负荷操作，即不允许接通和分断负荷电流（和断路器配合使用时，要严格遵守操作顺序，即停电时，应先使断路器跳闸，后拉开隔离开关；送电时，应先合隔离开关，再闭合断路器）。但可用来分合一定的小电流，如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器等。对隔离开关的要求:◆隔离开关应具有足够的导流能力——隔离开关的电热稳定性；隔离开关的触点功率应保证在极限的故障电流时具有足够的导流能力。◆隔离开关应具有足够的结构强度——隔离开关的电动力稳定性；隔离开关的结构强度应保证在极限电流时，结构在电磁力作用下不发生影响正常功能的变形。◆高压负荷开关是一种介乎隔离开关与断路器之间的结构简单的高压电器，具有简单的灭弧装置，常用来分合负荷电流和较小的过负荷电流，但不能分断短路电流。此外，负荷开关还大多数具有明显的断口，具有隔离开关的作用。◆负荷开关常与熔断器联合使用，由负荷开关分断负荷电流，利用熔断器切断故障电流。因此在容量不是很大、同时对保护性能的要求也不是很高时，负荷开关与熔断器组合起来可部分取代断路器，从而降低设备投资和运行费用。这种形式广泛应用于城网改造和农村电网。◆高压熔断器:是供配电网络中人为设置的最薄弱的元件。当其所在电路发生短路或长期过载时，便因过热而熔断，并通过灭弧介质将熔断时产生的电弧熄灭，最终开断电路，以保护电力电路及其他的电气设备。2.1.4互感器电压互感器和电流互感器:常统称为互感器，从基本结构和原理来说，互感器是一种特殊的变压器。电力系统中的电压及电流，数值相差范围极大。为了减少测量仪表的规格，简化其生产过程，保证测量人员的安全操作，对于高电压、大电流均采用互感器降压、变流后再进行测量。同时互感器也可以作为继电保护和信号装置的电源，以使控制和保护装置与高压回路隔开。电压互感器：可以扩大测量范围，相当于是一种降压变压器。它是由两个或者三个互相绝缘的线圈绕在同一个铁芯上构成的，二次侧额定电压为100V。☞电压互感器的使用注意事项：①电压互感器在使用时，二次侧不能短路。②为了安全起见，电压互感器二次侧必须有一端接地。电流互感器：将主回路的大电流变换成小电流，供计量和继电保护用。电流互感器二次侧额定电流通常为5A或1A。◆电流互感器的使用注意事项：①电流互感器二次侧不允许开路；②电流互感器二次侧必须一点接地；③注意电流互感器二次绕组的极性。3．高压开关柜开关柜是金属封闭式开关设备的俗称。按照国标GB3906的定义，金属封闭开关设备是指除进出线外，完全被金属外壳包住的开关设备。高压开关柜:结构紧凑，占地面积小，安装工作量小，使用和维修方便，且有多种接线方案以供选择，故用户使用极为便利。（1）空气绝缘金属封闭开关设备（开关柜）1）分类铠装式：各室间用金属板隔离且接地，如KYN1-10型间隔式：各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN2-10型箱式：具有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或隔离式，如XGN2-10型2）型式高压断路器的置放有两种型式：落地式断路器手车本身落地，推入柜内。如KYN1-10型和JYN2-10型。中置式手车装于柜子中部，如KYN18型中置柜，手车的装卸需要装卸车。目前中置式开关柜越来越多。3）高压开关柜的型号含义高压开关柜型号的表示和含义如下：4）“五防”功能高压开关柜必须装设防止电气误操作的装置，具体功能为：１、防止误分、误合断路器；２、防止带负荷推拉小车；３、防止误入带电间隔；４、防止带电挂接地线或合接地开关；５、防止接地开关在接地位置时送电。4．低压开关柜低压开关柜又叫低压配电屏。是按一定的线路方案将有关低压设备组装在一起的成套配电装置。其结构形式主要有固定式、抽屉式两大类。固定式开关柜常见的型号有GGD等。抽出式开关柜常见的型号有GCK、GCL、DOMINO、MNS、SIVACON等。2变电所的电气主接线2.1对主接线的基本要求1.主接线的定义变电所的电气主接线是由电力变压器、各种开关电器、电流互感器、电压互感器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备以一定次序相连接的接受和分配电能的电路。2.2变电所的主接线举例1.总降压变电所常见的主接线负荷大多为一类和二类负荷的化工厂、煤气厂、炼油厂等大型工业企业采用35~10kV的线路两回路供电时，一般高压侧多采用内桥式接线，低压侧采用单母线分段接线。如图所示。2.3变电所的总体布置变电所的总体布置主要是指变压器室、高压配电室、低压配电室、电容器室、控制室(值班室)、休息室、工具间等布置方案，对露天变电所来讲，变压器是放置在室外的，不设变压器室。这里主要介绍室内变电所的总体布置方案。2.4供配电网络的网络结构供配电网络常用的典型网络结构分为：放射式树干式环式2.5供电网络的结构与敷设2.5.1架空线架空线路是用杆塔将导线悬挂在空中，导线利用绝缘瓷瓶支持在杆塔的横担上。架空线路主要由导线（一般为钢芯铝绞线）、杆塔、绝缘瓷瓶和线路金具等基本元件组成。2.5.2电缆线路电缆线路与架空线路相比，具有运行可靠，不易受外界影响，不占地面的优点，但同时也具有投资大，敷设维修困难，难于发现和排除故障的缺点。1.电缆的结构电缆主要由导体、绝缘层、护套层和铠装层组成。2.电缆敷设电缆的敷设路径要求尽量最短，转弯最少，尽量避免与各种地下管道交叉，散热要好。常用的电缆敷设方式有：1.直接埋地敷设2.电缆沟3.电缆桥架4.另外还有电缆隧道、电缆排管等方式，但较少使用。1.直接埋地敷设首先挖一深0.7～1m的壕沟，于沟底填上100mm的细砂或软土，再铺设电缆，然后填以沙土，加上保护板，最后回填沙土。这种方式电缆易受机械损伤，土壤化学腐蚀，可靠性差，检修不便，多用于根数不多的线路。2.电缆沟电缆沟敷设占地少，走向灵活，能容纳较多电缆，但检修维护也不方便，适用于多条电缆走向相同的情况，在容易积水的场所不宜使用。3.电缆桥架电缆敷设在电缆桥架内，电缆桥架装置是由支架、盖板、支臂和线槽等组成。电缆桥架敷设克服了电缆沟敷设电缆时存在的积水、积灰、易损坏电缆等多种弊病，改善了运行条件，具有占用空间少、投资省、建设周期短、便于采用全塑电缆和工厂系列化生产等优点。