第二章-工厂变配电所及其一次系统

1第二章工厂变配电所及其一次系统第一节工厂变配电所的任务和类型二、变配电所的类型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（图2-1中的1、2）和外附式（图2-1中的3、4）。2、车间内变电所（图2-1的5）,处于负荷中心，损耗小。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（图2-1中的6）。4、独立变电所5、杆上变电台变压器安装在室外的电杆上，常用于居民区以及用电负荷较小的单位，如油田井场，亦称杆上变电所（图2-1中的8）。6、地下变电所整个变电所设置在地下（图2-1中的9）。7、楼上变电所整个变电所设置在楼上（图2-1中的10）。8、成套变电所9、移动式变电所三、电气接线图一、电力变压器及其分类二、电力变压器的结构、型号和联结组别（一）电力变压器的结构和型号图2-2是普通三相油浸式电力变压器的结构图。（二）电力变压器的联结组别1.常用配电变压器的联结组别变压器Yyn0联结组的接线和示意图如图2-4所示。2.防雷变压器的联结组别防雷变压器通常采用Yzn11联结组，如图2-6a所示，其正常时的电压相量图如图2-6b所示。三、变电所变压器的选择（二）变压器台数及容量的选择六、电流互感器和电压互感器（一）互感器及其主要功能电流互感器，又称仪用变流器。电压互感器，又称仪用变压器。二者合称仪用互感器，简称互感器。从基本结构和工作原理来说，互感器是一种特殊变压器。主要功能：（1）用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘。既可避免主电路高电压直接引入仪表、继电器等二次设备，又可防止二次设备的的故障影响主电路。提高一二次电路的安全性、可靠性，并有利于人身安全。（2）扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。（二）电流互感器1.电流互感器的基本结构原理和接线方案电流互感器的基本结构原理如图2-7所示。2.电流互感器的类型和型号图2-11是户内高压LQJ-10型电流互感器的外形图。2图2-12是户内低压LMZJ1-0.5型（500～800/5A）电流互感器的外形图。3.电流互感器的使用注意事项（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。所谓“减极性”标号法，就是互感器或变压器按图2-13接线时，一次绕组接上电压U1，二次绕组感应出电压U2。（三）电压互感器1.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2-14所示。2.电压互感器的类型和型号图2-16是应用广泛的JDZJ-10型单相三绕组、环氧树脂浇注绝缘的户内电压互感器外形图。第三节高低压一次设备一、一次设备的分类及设备运行中的电弧问题与灭弧方法（一）一次设备的分类（1）变换设备（2）控制设备（3）保护设备（4）补偿设备（5）成套设备（二）电气设备运行中的电弧问题与灭弧方法1.电弧的产生根本原因在于触头本身及其周围介质中含有大量可被游离的电子。当分断触头之间存在足够大的外施电压的条件下，就有可能产生强烈的电游离而产生电弧。第三节高低压一次设备2.电弧的熄灭要使电弧熄灭，必须使触头中的去游离率大于游离率，即电弧中离子消失的速率大于离子产生的速率。“复合”“扩散”3.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。按吹弧的方向分，有横吹和纵吹两种，如图2-17所示。（4）长弧切短灭弧法。图2-21所示为钢灭弧栅（又称去离子栅）。（5）粗弧分细灭弧法。（6）狭沟灭弧法。图2-22为用耐弧的陶瓷材料制成的绝缘灭弧栅。（7）真空灭弧法。（8）六氟化硫（SF6）灭弧法。二、高压一次设备（一）高压熔断器1.RN1和RN2型户内高压管式熔断器RN1型和RN2型的结构基本相同，都是瓷质熔管内充石英砂填料的密封管式熔断器，其外形结构如图2-23所示。2.RW4和RW10（F）型户外高压跌开式熔断器图2-25是RW4-10（G）型跌开式熔断器的基本结构。RW10-10（F）型跌开式熔断器是在一般跌开式熔断器的上静触头上面加装一个简单的灭弧室，如图2-26所示。3（二）高压隔离开关高压隔离开关(high-voltagedisconnector，文字符号为QS)的功能，主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。因此其结构特点是断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障人身和设备的安全。但是隔离开关没有专门的灭弧装置，因此它不允许带负荷操作。然而可用来通断一定的小电流，如励磁电流(空载电流)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电路等。高压隔离开关按安装地点，分户内式和户外式两大类。图2-27是GN8-10型户内高压隔离开关的外形结构图。图2-28是GW2-35型户外高压隔离开关的外形结构图。（三）高压负荷开关高压负荷开关（high-voltageloadswitch，文字符号为QL），具有简单的灭弧装置，因而能通断一定的负荷电流和过负荷电流。但是它不能断开短路电流，所以它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。负荷开关断开后，与隔离开关一样，也具有明显可见的断开间隙，因此它也具有隔离高压电源、保证安全检修的功能。图2-30是FN3-10RT型户内压气式负荷开关的外形结构图。由图2-30可以看出，上半部为负荷开关本身，外形与高压隔离开关类似。（四）高压断路器高压断路器(high-voltagecircuit-breaker)，文字符号为QF，是一种专用于断开或接通电路的开关设备，它有完善的灭弧装置，因此，不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障部分。高压断路器按其采用的灭弧介质分为：油(oil)断路器、六氟化硫(SF6)断路器、真空(vacuum)断路器以及压缩空气断路器等。其中应用最广的是SF6断路器和真空断路器，压缩空气断路器的性能较差，运行中故障较高，国内已不再生产，油断路器也正逐步被SF6断路器和真空断路器所取代。油断路器按其油量多少和油的功能，又分多油(highoilcontent)和少油(lowoilcontent)两大类。多油断路器的油量多，其油一方面作为灭弧介质，另一方面又作为相对地(外壳)甚至相与相之间的绝缘介质。少油断路器的油量很少(一般只几千克)，其油只作为灭弧介质，其外壳通常是带电的。1.SN10-10型高压少油断路器图2-33是SN10-10型高压少油断路器的外形.2.高压真空断路器压真空断路器，是利用“真空”（气压为10-2～10-6Pa）灭弧的一种断路器，其触头装在真空灭弧室内。图2-41是ZN12-12型户内式真空断路器的外形结构图。3.高压六氟化硫断路器图2-43是LN2-10型户内式SF6断路器的外形结构图。（五）高压开关柜高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装在一起的一种高压成套配电装置，在电力系统中作为控制盒保护高压设备和线路之用，其中安装有高压开关设备、保护电器检测仪表和母线、绝缘子等。图2-45是GG-1A（F）-07S型固定式高压开关柜的结构图，其中断路器为SN10-10型。手车式（又称移开式）高压开关柜的特点是，高压断路器等主要电气设备是装在可以拉出和推入开关柜的手车上的。图2-46是GC□-10（F）型手车式高压开关柜的结构图。4三、低压一次设备（一）低压熔断器低压配电系统中应用较多的是无填料密封管式（RM10）和有填料密封管式（RT0）两种。1.RM10型低压密封管式熔断器RM10型熔断器由纤维熔管、变截面锌熔片和触头底座等部分组成。其熔管结构如图2-49a所示，其变截面锌熔片如图2-49b所示。2.RT0型低压有填料封闭管式熔断器RT0型熔断器主要由瓷熔管、栅状铜熔体和触头底座等部分组成，如图2-50所示。（二）低压刀开关和负荷开关1、低压刀开关（文字符号为QK）按操作方式分：单投和双投按极数分：单级、双极和三级按灭弧结构分：不带灭弧罩和带灭弧罩带有灭弧罩的刀开关（如图2-51所示），则能通断一定的负荷电流。2.低压熔断器式刀开关（QKF）最常见的HR3型刀熔开关，就是将HD型刀开关的闸刀换以RT0型熔断器的具有刀形触头的熔管，如图2-52所示。3.低压负荷开关低压负荷开关（low-voltageloadswitch，QL）是由低压负荷开关和熔断器串联组合而成，外装封闭式铁壳或开启式胶盖的开关电器。低压负荷开关全型号的表示和含义如下：第三节高低压一次设备（三）低压断路器低压断路器（low-voltagecircuit-breaker，文字符号为QF），既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和低电压下自动跳闸，其功能与高压断路器类似，其原理结构和接线如图2-53所示。1.万能式低压断路器图2-55是DW16型万能式低压断路器的外形结构图。2.塑料外壳式低压断路器及模数化小型断路器图2-57是DZ-20型塑料外壳式低压断路器的剖面图。3.低压断路器的操作机构低压断路器的操作机构一般采用四连杆机构，可自由脱扣，如图2-60所示。四、低压配电屏和配电箱（一）低压配电屏低压配电屏（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低压成套配电装置，在低压配电系统中作动力和照明之用。低压配电屏的结构型式，有固定式、抽屉式和组合式三大类型。不过抽屉式和组合式价昂，一般中小工厂多用固定式。我国广泛应用的固定式低压配电屏主要有PGL、GGL、GGD等型。图2-61是PGL型低压配电屏的外形图。（二）低压配电箱低压配电箱的类型很多。按其安装方式分，有靠墙式、挂墙（明装）式和嵌入式。现在应用的新型配电箱，一般都采用摸数化小型断路器等元件进行组合。例如DYX（R）型多用途配电箱具有XL-3、XL-10、XL-20等型动力配电箱和XM-4、XM-7等型照明配电箱的功能。它有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。Ⅰ型为插座箱，装有三相和单相的各种插座，其箱面布置如5图2-63a）所示。Ⅱ型为照明配电箱，箱内装有C45型等摸数化小型断路器，其箱面布置如图2-63b）所示。Ⅲ型为动力照明多用配电箱，箱内安装的电器元件更多，应用范围更广，其箱面布置如图2-63c）所示。一、概述1、第五节工厂变配电所的所址、布置及安装图一、变配电所所址选择的一般原则二、变配电所的总体布置要求及方案示例变配电所的总体布置应满足下列要求：（1）便于运行维护和检修。（2）保证运行安全。（3）便于进出线。（4）节约土地和建筑费用。（5）适应发展要求。图2-78是如图2-64所示高压配电所及其附设2号车间变电所的平面图和剖面图。三、变配电所的结构（一）变压器室和室外变压器台的结构1.变压器室的结构为保证变压器安全运行及防止变压器失火时故障蔓延，GB50053-1994《10kV及以下变电所设计规范》规定，可燃油油浸变压器外廓与变压器室墙壁和门的最小净距应符合表2-1的规定。图2-81是88D264图集中一油浸式变压器室的结构布置图，其高压侧装有高压负荷开关-熔断器。本变压器室为窄面推进式，室内地坪不抬高，高压电缆由左侧下方进线，低压母线由右侧上方出线。2.室外变压器台的结构图2-83是86D266图集中一室外变压器台的结构图。（二）配电室、电容器室和值班室的结构1.高低压配电室的结构高压配电室内各种通道的最小宽度，按GB50053-1994规定，如表2-2所示。表2-2高压配电室内各种通道的最小宽度（据GB50053-1994）图2-84是88D263《变配电所常用设备构件安装》标准图集中关于装有GG-1A（F）型高压开关柜、采用电缆进出线的高压配电室的两种布置方案剖面图。低压配电室内成列布置的配电屏，其屏前、屏后的通道最小宽度，按GB50053-1994规定，如表2-3所示。表2-3低压配电室内屏前后通道的最小宽度（据GB50053-1994）2.高低压电容器室的结构3.值班室的结构（三）组合式成套变电所的