工厂变配电所及其一次系统

第5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第二节电器设备的电弧问题及对触头的要求第三节高压一次设备第四节低压一次设备第五节电力变压器第六节电流互感器和电压互感器第七节工厂变配电所的主接线图第八章工厂变配电所的运行维护和检修试验第一节工厂变配电所的任务和类型一、变、配电所的任务变电所的任务：担负着从电力系统受电，变换电压，分配电能的任务。配电所的任务：担负着从电力系统受电，然后直接分配电能的任务。二、工厂变配电所的类型1、变配电所的类型用户变配电所按功能分：35～110/10kV总降压变电所10kV配电所10/0.38kV（车间）变电所35/0.38kV直降变电所二、工厂变配电所的类型2、用户变配电所按安装位置分：建筑物车间内变电所独立变电所附设变电所室内变电所的几种型式楼上变电所、地下变电所、露天变电所、杆上变电所三、变配电所所址的选择1、变配电所所址选择的一般原则：1)靠近负荷中心,以减少电压损耗、电能损耗及有色金属消耗量；2)进出线方便;3)靠近电源侧;4)设备运输方便;5)不宜设在有剧烈震动和高温的场所;6)不宜设在多尘和有腐蚀性气体的场所;7)不宜设在厕所、浴室或其他经常积水的场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；8)不应设在有爆炸危险环境、火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合国家的有关标准；9）不应设在地势低洼和可能积水的场所。2、全厂负荷中心的确定1）确定车间的负荷中心如果车间负荷均匀分布，负荷中心就在车间建筑物的中心。如果车间负荷分布不均匀，负荷中心应偏向于负荷比较重的一侧。2）全厂负荷中心的确定①以工厂平面图的某一点为原点建立直角坐标系；②各车间负荷用负荷圆的形式标注在直角坐标系上，负荷圆的圆心就是车间的负荷中心。四、变配电所的布置1.便于运行维护与检修（一）基本要求2.便于进出线3.保证运行安全4.节约土地与建筑费用5、适应发展要求变配电装置要有足够的安全净距和操作维护通道。变配电所总体布置的方案应因地制宜，合理设计。（二）总体布置方案安全净距2表3高压开关柜前后通道的最小宽度（mm）柜前操作通道单车长＋120015001000双列背对背布置双车长＋12002000800双列面对面布置单车长＋12001500800单列布置手车柜固定柜柜后维护通道布置方式表4低压开关柜前后通道的最小宽度（mm）柜前操作通道180015001000(1500)双列背对背布置230020001000双列面对面布置180015001000单列布置抽屉柜固定柜柜后维护通道布置方式开关柜的布置某10/0.38kV变电所电气平面布置图（示例）0.38kV出线30003800380038005000低压开关柜补偿补偿低压开关柜0.38kV出线低压配电(变压器)室封闭式母线桥高压开关柜8200变压器A变压器12360900进线800PT计量变压器900800进线补偿CPT计量进线高压配电室800变压器2联络进线80010kV电源进线8002760出线出线出线3600值班室1960出线补偿出线出线工具室123456第三节高压一次设备一、概述1、高压一次设备的定义承担输送和分配高压电能的电路，称为高压一次电路。高压一次电路中所用的设备为高压一次设备。2、高压一次设备的类型变换设备、控制设备、保护设备、补偿设备、成套设备。3、二次设备的定义凡用来控制、指示、监测和保护一次设备运行的电路，称为二次电路。二次电路中所用的设备为二次设备。电弧的产生及熄灭开关电弧的产生与熄灭当断路器断开电路时，如果电路电压在10V～20V，电流在80mA～100mA以上时，在触头间隙中会产生一团温度极高、发出强光和能导电的近似于圆柱形的气体，这就是电弧。熟悉开关电弧产生与熄灭的基本规律，对研究各种开关的结构和工作原理，正确地选用与维护，是十分必要的。电弧是开关设备在开断过程中的必然现象。1.电弧的产生当断路器切断电路瞬间，其动、静触头间形成很小的间隙；在电源相电压作用在这个小的间隙上，使间隙中的介质击穿，形成弧光放电，产生电弧。在高热和强电场作用下，金属内部的自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极；这些自由电子在电场中运动时，要撞击中性气体分子，使之激励或游离，产生正负离子或电子，而后者在强电场作用下继续向阳极移动时，还要撞击其他中性分子。如此反复，在触头间隙中雪崩式地产生了大量的带电子—正负离子和电子，终于使气体导电形成了炽热的电子流即电弧。触头间电弧燃烧的区域称为弧隙。弧隙中带电质点不断增多的游离过程可以分以下途径：（1）强电场发射；（2）碰撞游离；（3）热游离；（4）热电子发射开关电弧的产生——(1)强电场发射触头分开瞬间，触头表面受外加电压强电场的作用，金属表面电子在电场力作用下被拉出，发生强电场发射。发射电子数量决定电场强度的高低。当电场强度超过107V/cm时，即使金属表面温度不高，其电子发射量也会显著增加。名义平面的相互接触在显微镜下观察都是凹凸不平的开关电弧的产生——(2)碰撞游离有动能的电子撞击到气体质点时，可使电子被释放出来，游离成正离子和新的自由电子。被撞击的电子和原来的电子在电场作用下向阳极作加速运动，获得足够动能后，又将撞击其它中性质点，产生更多的自由电子和正离子，使带电质点浓度迅速增加。这一游离过程即称为碰撞游离。开关电弧的产生——(3)热游离在高温下，气体分子和原子热运动加快，它们互相碰撞，在温度足够高时会撞击产生离子和自由电子，这种现象称为热游离。开关电弧的产生——(4)热电子发射在弧光放电过程中，开关触头分离，触头接触压力及接触面积减小，接触电阻增加，使电极表面有高温，电子获得很大的动能后逸出这种现象称为热电子发射，其强弱程度与触头的材料及表面温度有关，是气体介质中带电质点产生的主要原因之一。2.电弧的熄灭电弧放电，介质中质点游离，同时还存去游离过程。游离与去游离是二个相反的过程。电弧中游离大于去游离，电弧加强；相等时，电弧稳定燃烧；游离小于去游离，电弧减小以至熄灭。所以要促使电弧熄灭，就必须削弱电弧的游离作用，加强其去游离作用。去游离的方式主要有两种：1复合2扩散灭弧的基本方法1）拉长电弧2）纵缝灭弧3）金属栅片灭弧4）固体产气灭弧5）石英沙灭弧6）流体介质灭弧7）真空灭弧室灭弧1、利用气体吹动电弧利用压缩气体来吹动电弧的有空气断路器与六氟化硫断路器。利用电弧高温，使固体有机物分解出气体来吹动电弧的有负荷开关、自产气开关和熔断器等。竖吹横吹气吹灭弧是利用压缩空气来熄灭电弧的。开断电路时，将预先储备好的压缩空气用管道引向燃弧区猛烈吹弧。压缩空气作用于电弧，一方面带走大量热量、降低弧区温度，另一方面则吹散电离气体用新鲜高压气体补充空间。用六氟化硫（SF6）气体来代替空气进行气吹灭弧。六氟化硫具有优良的电绝缘性和灭弧特性，相同条件下，其绝缘能力为空气、氮气的2.5倍以上，灭弧能力为空气的100倍。所以用SF6气体吹弧时，可采用不太高的压力和吹弧速度，就能在高电压下断开相当大的电流。SF6气体灭弧已广泛用于高压断路器，同时SF6气体还广泛用于全封闭式高压组合及成套设备中作为灭弧和绝缘的介质。油吹灭弧装置是以变压器油为介质。产生电弧后，电弧将油汽化、分解而形成油气。油气中主要成分是氢，在油中以气泡的形式包围电弧，使电弧在其中燃烧。利用氢气的高导热性和低粘度加强对弧柱的冷却作用，使电弧的热量散发。另外，由于存在着温度差，使气泡产生运动，又进一步加强了电弧的冷却。为提高其灭弧效果，油箱中加设一定机构，使电弧定向运动，这就是油吹灭弧。油吹灭弧应用于各种油断路器中。2.利用油流吹动电弧电弧在电磁力作用下产生运动的现象，叫电磁吹弧。3．电磁吹弧当电弧需要较大的电动力吹入灭弧室时，就要采用专门的磁吹装置。磁吹弧磁力拉弧电动力吹弧4．使电弧在固体介质的狭缝中运动用耐弧塑料（如陶土、石英、三聚氰胺和MP-1塑料）制造的具有纵缝的灭弧室来限制弧区扩展并加速冷却以削弱热电离。5．将电弧分割成短弧（金属栅片灭弧）6．采用多断口灭弧7．弧隙并联电阻当真空度为5～10mm汞柱时，自由电子在弧隙中作定向运动时几乎不会和气体分子或原子相碰撞，也就不会发生撞击电离或电场电离。将触头置于真空中断开时产生的电弧只能是由阴极发射电子和产生的金属蒸气形成的。当电弧电流接近零时，阴极发射的电子和金属蒸气减少，弧隙中残留的金属蒸气和等离子体向周围真空迅速扩散，弧隙可以在数微秒之内由导电状态恢复到真空间隙的绝缘水平。8、真空灭弧装置功能：主要对高压线路及高压电气设备进行短路保护，有的也具有过负荷保护功能。二、高压一次电器1、高压熔断器定义：当高压电路中的电流超过规定的值并经过一定的时间后，使其熔体熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器。类型：高压户内熔断器RN1、RN2高压户外熔断器RW4、RW10F1）高压户内熔断器RN1、RN2①主要组成：熔丝管、接触导电系统、支柱绝缘子、底座等接线端子支柱绝缘子安装卡座金属管帽瓷熔管内有金属熔体与石英沙底座••••••②高压户内熔断器的主要结构特点：*几根并联的熔丝装在充满石英沙的瓷管内；*熔丝上焊有小锡球。RN1熔断器的作用：主要用于高压线路和设备的短路保护。RN2熔断器的作用：主要用于高压电压互感器一次侧的短路保护。高压熔断器的电器符号：③高压户内熔断器的主要作用FU2）高压户外熔断器RW4、RW10F①主要组成：固定的支持部件和活动的熔管及熔体。户外跌开式熔断器结构接线端子绝缘子安装卡座钩环瓷熔管内有金属熔体灭弧罩②高压户外熔断器的主要作用用于环境正常的室外场所，做6-10KV线路和设备的短路保护；并且在一定条件下，可直接用高压绝缘棒来操作熔管分合。起隔离开关的作用。③RW4和RW10F型户外高压跌开式熔断器的主要区别：ａ结构上的区别：RW4熔断器动触头上无任何灭弧装置。RW10F熔断器动触头上有灭弧装置。ｂ操作上的区别：RW4熔断器不能带负荷操作。RW10F熔断器能带负荷操作。称为负荷型熔断器。④高压户外熔断器的电器符号FD一般型FDL负荷型高压熔断器全型号的表示和含义：RNW设计序号额定电压KV其他标志-GY-高原型断流容量（KA）额定电流（A）补充型号G-改造型F-负荷型2、高压隔离开关结构：触头装置、绝缘瓷瓶、底座及传动机构等。高压隔离开关一般采用手力操动机构。高压隔离开关GN19-10型实物图片GN19-10C型实物图片隔离闸刀上接线端子下接线端子操作手柄传动机构功能：主要用来隔离高压电源以保证其他设备的安全检修。注意：它没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。2、高压隔离开关电器符号：2、高压隔离开关QS高压隔离开关全型号的表示和含义：2、高压隔离开关GNW设计序号额定电压KV其他标志极限通过电流（KA）额定电流（A）结构标志T-统一设计G-改造型C-穿墙型D-带接地刀闸W-放污型隔离开关在运行中应注意事项ａ处于合闸位置的隔离开关，触头处应接触紧密良好，并无发热现象。ｂ处于分闸位置的隔离开关，静触头与刀闸的距离应尽量远些。ｃ隔离开关的绝缘子表面，应保持没有尘垢、外物、裂纹、缺损等。ｄ隔离开关不能切断负荷电流。2、高压隔离开关3、高压负荷开关结构：主要作用:1、隔离高压电源，保证电器设备和线路的安全检修。2、能通断一定的负荷电流和过负荷电流。3、具有过负荷保护。问题：高压负荷开关具有哪些功能？它本身装设哪种脱扣？如何实现短路保护？3、高压负荷开关电器符号：QL高压真空负荷开关上隔离开关真空负荷开关上接线端子下接线端子传动机构弹簧脱扣机构接地开关高压SF6负荷开关上接线端子下接线端子操作机构电器符号：QL高压负荷开关全型号的表示和含义：FNW设计序号额定电压KV其他标志最大开断电流（A）额定电流（A）高压负荷开关在运行中应注意事项ａ合闸时，负荷开关的主触头处应接触紧密良好，并无发热现象。ｂ完全分闸时，刀闸的张开角度应大于58度，以起到隔离开关的作用。ｃ负荷开关多次操作后，必须定期检查灭弧腔。ｄ负荷开关的绝缘子表面，应保持没有尘垢、外物、裂纹、缺损等。ｅ负荷开关不能切断