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第四章企业供电系统主要电气设备4-1高压一次设备4-2低压一次设备4-3电力变压器4-4电压互感器与电流互感器4-5电气设备的选择4-6主要电气设备的运行与维护一、概述供电系统中承担输送和分配电能任务的电路，称为一次回路，一次电路中所有的电气设备称为一次设备。凡是用来控制、指示、监测和保护一次设备运行的电路，称为二次回路，二次回路中的所有电气设备，称为二次设备。二次设备通常接在互感器的二次侧。4-1高压一次设备二、高压熔断器熔断器（文字符号FU）是常用的一种简单的保护电器，主要由金属熔体（铜、铝、铝锡合金、锌等材料制成）、熔管及支持熔体的触头组成。熔断器的功能主要是对电路及电路设备进行短路保护，但有的熔断器也具有过负荷保护的功能。按限流作用分，熔断器可分为“限流式”和“非限流式”两种。在短路电流未达到冲击值之前就完全熄灭电弧的属“限流式”熔断器；在熔体熔化后，电弧电流继续存在，直到第一次过零或经过几个周期后电弧才熄灭的属“非限流式”熔断器。在6~35kV高压电路中，广泛采用RN1、RN2型户内管式熔断器；户外则广泛采用RW4、RW10（F）等型跌落式熔断器。高压熔断器全型号的表示和含义1.RN1和RN2户内型管式熔断器RN1、RN2型熔断器的结构基本相同，都是瓷质熔管内填充石英砂的密闭管式熔断器。RN1、RN2型高压熔断器外形图1—瓷熔管2—金属管帽3—弹性触座4—熔断指示器5—接线端子6—瓷绝缘子7—底座RN1、RN2型熔断器的结构基本相同，都是瓷质熔管内填充石英砂的密闭管式熔断器。RN1、RN2型高压熔断器内部结构示意图1—管帽2—瓷管3—工作熔体4—指示溶体5—锡球6—石英沙填料7—熔断指示器图中的熔断器的工作熔体上焊有小锡球。锡是低熔点金属，当过负荷时锡球受热首先熔化，铜锡互相渗透形成熔点较低的铜锡合金，使铜熔体在较低的温度下熔断，即所谓的“冶金效应”。2．RW4和RW10(F)型户外跌落式熔断器广泛用于户外场所，其功能是，既可作为6~10kV线路和变压器的短路保护，又可在一定的条件下，直接通断小容量的空载变压器，空载线路等，但不可直接通断正常的负荷电流。RW4-10(G)型跌落式熔断器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—铜熔体8—下动触头9—下静触头10—下接线端子11—绝缘瓷瓶12—固定安装板户外跌落式熔断器外形图三、高压隔离开关高压隔离开关（文字符号为QS）的主要功能是隔离高压电源，保证电气设备和线路的安全检修。高压隔离开关允许进行哪些操作？不允许进行哪些操作？想一想高压隔离开关按安装地点，分户内式和户外式两大类。GN8-10/600型高压隔离开关外形图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—支柱绝缘子户外式高压隔离开关应用现场高压隔离开关全型号的表示和含义四、高压负荷开关高压负荷开关（文字符号为QL），具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流，装有脱扣器时，在过负荷情况下可自动跳闸。负荷开关按其用途可分为普通型和专用型两种。按其灭弧介质及灭弧方式不同可分为产气式，压气式，充油式，真空式及SF6式等。按其安装地点不同又可分为户内式和户外式。按其操作方式不同又可分为一般操作和频繁操作，手力储能操作和手力操作负荷开关。1—主轴2—上绝缘子兼气缸3—连杆4—下绝缘子5—框架6—RN1型高压熔断器7—下触头8—闸刀9—弧动触头10—绝缘喷嘴11—主静触头12—上触座13—断路弹簧14—绝缘拉杆15—热脱扣器FN3-10RT高压负荷开关高压负荷开关全型号的表示和含义高压负荷开关是用来在额定电压和额定电流下接通和开断高压电路的专用开关。它只允许接通和开断负荷电流，但不允许开断短路电流，在与高压熔断器配合时，可代替断路器使用。五、高压断路器高压断路器（文字符号为QF）除在正常情况下通、断负荷电流外，还可在短路时与继电保护装置配合，自动、快速地切除故障，保证电力系统及电气设备的安全运行。高压断路器全型号的表示和含义1．油断路器现在企业常见的均为少油断路器，其中油只作为灭弧介质。SN10-10型少油断路器是一种新型少油断路器。SN10-10型高压少油断路器外形图1—铝帽2—上接线端子3—油标4—绝缘筒5—下线端子6—基座7—主轴8—框架9—断路弹簧SN10-10型高压少油断路器的油箱内部结构1—铝帽2—油气分离器3—上接线端子4—油标5—插座式静触头6—灭弧室7—动触头（导电杆）8—中间滚动触头9—下接线端子10—转轴11—拐臂12—基座13—下支柱绝缘子14—上支柱绝缘子15—断路弹簧16—绝缘筒17—逆止阀18—绝缘油高压隔离开关和少油断路器之间为什么要加装闭锁装置？高压隔离开关是禁止带负荷操作的，为了防止误操作事故的发生，往往在少油断路器与隔离开关之间加装闭锁装置（电动或机械），即该装置能使少油断路器在合闸位置时，隔离开关拉不开；而在隔离开关断开时，断路器又合不上。因此不会造成事故。2．六氟化硫（SF6）断路器利用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器，称为SF6断路器。LW—10型SF6断路器内部结构示意图1-接线端子2-左瓷瓶装配3-电流互感器4-动触头5-拔叉6-主轴7-磁吹线圈8-外壳9-密封圈10-右瓷瓶装配11-静触头12-触指座13-圆筒电极14-吸附剂15-折叠触头SF6断路器应用现场SF6封闭式组合电器3．真空断路器真空断路器是利用真空（气压为10-2～10-6Pa）作为绝缘和灭弧介质的，其触头装在真空灭弧户内。由于真空中不存在气体游离的问题，所以这种断路器在触头断开时很难发生电弧。但在感性电路中，灭弧速度过快，瞬间切断电流将使di/dt极大，从而使电路出现过电压（uL=Ldi/dt），这对供电系统是很不利的。ZN4—10型真空断路器的结构示意图1-接线板2-灭弧室3-机构主轴4-支撑框架5-操作机构6-缓冲器7-绝缘拉杆8-拐臂9-绝缘加强杆10-压缩弹簧常用几种高压真空断路器的外形图与其他介质相比，真空介质的主要优点是：①强度高；②电弧断开时没有二次生成物产生；③没有介质劣化；④无需采用冷却措施；⑤电弧熄灭后，介质强度迅速恢复；⑥电弧能量小，使用寿命长。六、高压开关柜高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电站中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压交流电动机的起动和保护之用，其中安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表以及母线和绝缘子等高压开关柜外形图1．手车式高压开关柜手车式高压开关柜有GBC、GFC、KYN、JYN等型，这种开关柜的主要电气设备如断路器等是装在手车上的。断路器等设备需检修时，可将故障手车拉出，然后推入同类备用手车，即可恢复供电，因此采用手式开关柜。GC-10（F）型高压开关柜1—仪表屏2—手车室3—上触头（兼起隔离开关作用）4—下触头（兼起隔离开关作用）5—SN10-10型断路器手车2．固定式高压开关柜固定式高压开关柜有GG-1A(F)、GG-10、GG-15、GSG-1A、KGN等型，由于比较经济，在一般中小型工厂中被广泛使用，但故障时需停电检修，且检修人员要进入带电间隔，检修好后方可供电，延长了恢复供电的时间。GC-1A（F）-07S型高压开关柜（断路器柜）1—母线2—母线隔离开关（QS1,GN8-10型）3—少油断路器（QF，SN10-10型）4—电流互感器（TA，LQJ-10型）5—线路隔离开关（QS2，GN6-10型）6—电缆头7—下检修门8—端子箱门9—操作板10—断路器的手动操作机构（CS2型）11—隔离开关的操动机构手柄12—仪表继电器屏13—上检修门14—观察窗口老系列高压开关柜全型号的表示和含义新系列高压开关柜全型号的表示和含义高压开关柜的“五防”：是指防止电气误操作的闭琐装置，即防误跳、误合断路器、防带负荷拉、合隔离开关；防带电挂接地线；防带接地线合隔离开关；防人员误入带电场所。提示七、自动线路分段器和重合器1．自动线路分段器自动线路分段器是一种与电源侧前级开关设备相配合，在无电压或无电流下自动分闸的开关设备。分段器不能开断短路电流但能开断或接通负荷电流。电压型可开断短路电流，电流型不能。通常是与上级开关设备配合使用，起线路隔离、分段的作用。尤其适用于线路长、分支多的架空配电线路。分段器配有控制、通信装置和操动机构，能实现按功能设计要求的分、合闸操作和向配电网的控制中心传送信号。分断器的功能包括：（1）自动监测线路的工作状态，判断线路是否发生短路故障；（2）一旦线路电流超过额定起动电流，分段器就自动对其电源侧的重合器（或断路器）开断故障电流的次数进行记数；（3）如果在未达到整定的记数次数之前故障已经消失，分段器将在一定时间内对已有的记数保持记忆。2．自动重合器自动重合器是一种自身具有控制及保护功能的高压开关设备。它是由柱上断路器及相应的控制、保护元件等构成。它能够按照预定的开断和重合顺序在线路中自动执行开断和重合操作，并在其后自动复位和闭锁。自动重合器最适宜于装在负荷沿线分布的10~35kV架空配电线路的较长干线或较大分支上，起分段保护和隔离作用。重合器还具有以下特殊功能（1）自动监测线路工作状态（2）自动判断故障性质（3）自动记忆、消除记忆和复位（4）双时反时限时间——电流特性（5）操作顺序可在安装现场设定变更（6）可实现有线、无线、载波和光纤等远距遥控和通信自动重合器除最适宜于装在负荷沿线分布的10~35kV架空配电线路的较长干线或较大分支上，起分段保护和隔离作用，除此之外还可以在哪些场合使用呢？想一想返回4-2低压一次设备低压一次设备，是指用于供电系统1000V或1200V及以下的一次电气设备一、低压熔断器低压熔断器全型号的表示和含义1．RTO型低压有填料密闭管式熔断器RTO型熔断器主要由瓷熔管、栅状铜熔体、触头、底座等几部分组成。a)熔体b）熔管c）熔断器d）绝缘操作手柄1—栅状铜熔体2—触刀3—瓷熔管4—熔断指示器5—盖板6—弹性触座7—瓷质底座8—接线端子9—扣眼10—绝缘拉手手柄RTO型低压熔断器结构图2．RL1型螺旋管式熔断器它由瓷质螺帽、熔体管和底座组成。上接线端与下接线端通过螺丝固定在底座上。熔体管由瓷质外套管、熔体和石英砂填料密封构成。一端有熔断指示器（多为红色），瓷质螺帽上有玻璃窗口，放入熔管旋入底座后即将熔管串接在电路中。RL1型螺旋管式熔断器1—瓷帽2—熔断指示器3—熔体管4—瓷套5—上接线端6—下接线触头7—底座3．aM系列熔断器由底座和熔管组成。圆形的熔管中装有铜熔体和石英砂填料，除了有限流作用外，还有熔断指示作用。aM1-2型在支架中央装有信号装置，熔体熔断后即发出红光。aM3型熔断器4．RZ1型低压自复式熔断器RZ1型自复式熔断器1—接线端子2—云母玻璃3—瓷管4—不锈钢外壳5—钠熔体6—氩气7—接线端子二、低压刀开关和负荷开关1．低压刀开关HD13型刀开关1—上接线端子2—灭弧罩3—闸刀4—底座5—下接线端子6—主轴7—静触头8—连杆9—操作手柄低压刀开关全型号的表示和含义2．低压刀熔开关低压刀熔开关是低压刀开关与低压熔断器组合而成的开关电器。具有刀开关和熔断器的双重功能。这种组合型开关电器简化了配电装置的结构，目前广泛用于低压配电屏中。刀熔开关结构示意图1—RT0型熔断器的熔断体2—弹性触座3—连杆4—操作手柄5—配电屏面板低压刀熔开关全型号的表示和含义3．低压负荷开关低压负荷开关，由带灭弧装置的刀开关与熔断器串联组合而成。既可带负荷操作，又能进行短路保护，熔体熔断后，更换熔体后即可恢复供电。低压负荷开关全型号的表示和含义三、低压断路器低压断路器又称低压自动空气开关，其功能与高压断路器类似。其原理结构和接线如图所示。低压断路器具有以下保护功能。低压断路器的原理结构和接线1--主触头2—跳钩3—锁扣4—分励脱扣器5—失压脱扣器6、7—脱扣按钮8—加热电阻丝9—热脱扣器10—过流脱扣器（1）当线路上出现短路故障时，其过电流脱扣器动作，使开关跳闸