4工厂变配电所及其一次系统

第四章工厂变配电所及其一次系统本章主要内容：工厂变配电所任务和类型电力变压器电流互感器和电压互感器高压、低压一次设备结构、原理及选择变配电所主接线图的分析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：受电、变压、配电的任务配电所：受电、配电的任务二、变配电所的类型工厂变电所：总降压变电所车间变电所:车间附设变电所车间内变电所如下图所示1、2内附式，3、4外附式，5车间内式，6露天或半露天式，7独立式，8杆上，9地下式，10楼上式一、电力变压器及其分类电力变压器是供配电系统中实现电能输送、电压变换，满足不同电压等级负荷要求的核心器件，使用最多的是三相油浸式电力变压器和环氧树脂浇注式干式变压器。•按调压方式分，有单相、三相；•按结构分，有双绕组、单绕组；•按绝缘方式分，有油浸式、干式。第二节电力变压器（T）分类（1）按功能分：升压变压器和降压变压器；（2）按相数分：单相和三相变压器；（3）绕组导体的材料：铜绕组和铝绕组；铜绕组电阻率小，但价格贵；铝绕组的电阻率大，但是价格便宜；（4）冷却方式和绕组绝缘分：油浸式和干式；（5）按用途分：普通变压器和特种变压器；（6）调压方式：无载调压变压器和有载调压变压器；二．变压器型号表示：直接从型号上分析变压器的类型和特性，决定是否符合现场的需要。三、联接组别及选择变压器一、二绕组因采取不同的联结方式而形成一、二侧对应的线电压之间不同相位关系。常用两种联结方式：0ynY12/0YY即11ynD11/0Y即图4-4变压器Yyn0联结组a)一、二次绕组接线图b)一、二次电压相量图c)时钟示意图图4-5变压器Dyn11联结组a)一、二次绕组接线图b)一、二次电压相量图c)时钟示意图图4-6Yzn11联结的防雷变压器a)一、二次绕组接线图b)一、二次电压相量图防雷变压器的联结组别通常采用Yzn11联结组，其结构特点是每一铁心柱上的二次绕组都分为两半个匝数相等的绕组，而且采用曲折形（Z形）联结。2、主变压器容量的选择装设一台主变压器30.SSTN装设两台主变压器)21(30.30.)7.0~6.0(SSSSTNTN车间变电所单台变压器容量上限：1000KVA或1250KVA四、变电所主变压器台数和容量的选择1、台数选择：满足用电负荷对供电可靠性的要求，对季节性负荷或昼夜负荷变动较大，采用经济运行方式。一般车间变电所采用一台，应考虑欠负荷的发展，有一定余地。例：某10/0.4kV车间变电所，总计算负荷为1400kVA，其中一、二级负荷为750kVA，试初步确定主变压器台数和单台容量。解：由于变电所所有一、二级负荷，所以变电所应选用两台变压器。SN.T≥0.7S30=0.7×1400=980KVASN.T≥S30（1+2）=750kVA因此单台变压器容量选为1000kVA。.30(12).300.7NTNTSSSS五、电力变压器并列运行条件1、变压器的一、二次额定电压必须对应相等。2、变压器的阻抗电压（短路电压）必须相等。3、变压器的连接组别必须相同。4、变压器的容量尽量相同或相近，最大容量与最小容量之比不超过3：1。解：并列运行的变压器之间的负荷分配是与其阻抗标幺值成反比的，因此先计算其阻抗标幺值。变压器的阻抗标幺值按下式计算：例4-2现有一台S9-800/10型配电变压器与一台S9-2000/10型配电变压器并列运行，均为Dyn11联结。问总负荷达到2800kVA时，上列变压器中哪一台将要过负荷？过负荷可达多少？%100kdTNUSZS查附录表5-1，S9-800型变压器（T1），S9-2000型变压器（T2），因此这两台变压器的阻抗标幺值分别为（取kVA）：510dS515106.25100800TkVAZkVA526103.001002000TkVAZkVA由此可以计算出两台变压器在负荷达2800kVA时各台变压器负担的负荷分别为13.0028009086.253.00TSkVAkVA26.25280018926.253.00TSkVAkVA一、概述1．互感器：一种特殊的变压器，用于一次回路和二次回路之间的联络；属于一次设备。2．分类：第三节电流互感器和电压互感器3．互感器作用：隔离：一二次侧只有电磁联系，高压隔离；保证测量、监测设备以及人身安全。变换：将高电压、大电流变换成标准的测量信号，电压变为100V，电流变为5A或1A；使测量仪表和继电器标准化，形成了一定的规范、标准，利于相关产品的生产和匹配。二、电流互感器电流互感器（CurrentTransformer简称CT）文字符号：TA单二次绕组的电流互感器的图形符号为：1.结构原理及其特点（1）一次绕组匝数很少，有的型号没有一次绕组，利用穿过铁心的一次回路最为一次绕组。一次绕组呈现：匝数少，低阻抗特点；使得电流互感器的串入不影响一次侧电流或者影响很小。（2）二次绕组匝数很多，阻抗大，与后面的测量仪表、继电器等电流线圈串联，形成闭合回路；由于串联的仪表以及继电器的电流线圈阻抗很小，二次线圈在正常情况下接近于短路状态。电流互感器的变比：1221NNKIIKnnni2.常用接线方案电流互感器在三相电路中常用的接线方案有：（1）一相式接线:电流线圈通过的电流反映一次电路对应相的电流，通常用在负荷平衡的三相电路中测量电流，或在继电保护中作为过负荷保护接线。（2）两相V形接线:也称为两相不完全Y形接线，这种接线的三个电流线圈分别反映三相电流，其中最右边的电流线圈是接在互感器二次侧的公共线上，反映的是两个互感器二次电流的相量和，正好是未接互感器那一相的二次电流。（3）三相Y形接线:这种接线的三个电流线圈正好反映各相电流，因此广泛用于中性点直接接地的三相三线制特别是三相四线制电路中，用于测量或继电保护。3.电流互感器的类型按一次绕组的匝数分，有单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）和多匝式（包括线圈式、线环式、串级式）；按用途分，有测量用和保护用两大类；按准确度等级分，测量用电流互感器有0.1、0.2、0.5、1、3、5六个等级，保护用电流互感器有5P和10P两级。图为户内低压500V的LMZJ1-0.5型（500-800/5）母线式电流互感器的外形图。它本身没有一次绕组，母线从中孔穿过，母线就是其一次绕组（1匝）。LMZJ1-0.5型电流互感器图为户内高压10kV的LQJ-10型线圈式电流互感器的外形图，它的一次绕组绕在两个铁芯上，每个铁芯都有一个二次绕组，分别为0.5级和3级，0.5级接测量仪表，3级接继电保护。LQJ-10型电流互感器4.电流互感器使用注意事项（1）电流互感器工作时其二次侧不得开路会使铁芯过热，烧毁互感器，因为二次绕组匝数远比一次绕组匝数多，还会在二次侧感应出危险高电压。（2）电流互感器的二次侧有一端必须接地为了防止其一、二次绕组间绝缘击穿时一次侧的高电压窜入二次侧而危及人身和设备安全，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在安装和使用电流互感器时，一定要注意端子的极性，否则其二次侧所接仪表、继电器中流过的电流就不是预想的电流，从而影响正确测量，甚至引起事故。1.基本结构原理电压互感器的结构特点是：一次绕组匝数很多，而二次绕组匝数较少，相当于降压变压器。接入电路的方式是：其一次绕组并联在一次电路中；而其二次绕组则并联仪表、继电器的电压线圈。由于二次仪表、继电器等的电压线圈阻抗很大，所以电压互感器工作时二次回路接近于空载状态。二次绕组的额定电压一般为100V。电压互感器的一次电压U1与其二次电压U2之间有下列关系：U1≈N1/N2U2≈KUU2三、电压互感器（TV）←电压互感器1铁心,2一次绕组,3二次绕组2.电压互感器的分类按相数分，有单相、三相三芯柱和三相五芯柱式；按绕组分，有双绕组式和三绕组式；按绝缘与其冷却方式分，有干式（含环氧树脂浇注式）、油浸式和充气式（SF6）；按安装地点分，有户内式和户外式。图为应用广泛的单相三绕组、户内JDG-0.5，JDZ-10型电压互感器。JDG-0.5，JDZ-10型电压互感器３、电压互感器的常用接线方式单相电压互感器、V/V型、三相五柱式等电压互感器的接线方案→a)一个单相电压互感器b)两个单相电压互感器接成V/V形c)三个单相电压互感器接成Yo／Yo形d)三个单相三绕组或一个三相五芯柱三绕组电压互感器接成Yo／Yo／△(开口三角)形4.电压互感器使用注意事项（1）电压互感器在工作时其二次侧不得短路由于电压互感器一、二次侧都是在并联状态下工作的，发生短路时将产生很大的短路电流，有可能烧毁互感器，甚至影响一次电路的安全运行，因此电压互感器的一、二次侧都必须装设熔断器进行短路保护，熔断器的额定电流一般为0.5A。（2）电压互感器的二次侧有一端必须接地这与电流互感器二次侧接地的目的相同，也是为了防止一、二次绕组绝缘击穿时一次侧的高电压窜入二次侧而危及人身和设备的安全。（3）电压互感器在连接时要注意其端子的极性电压互感器在连接时一定要注意端子的极性，否则其二次侧所接仪表、继电器中的电压就不是预想的电压而影响正确测量，乃至引起保护装置的误动作。第四节高压一次设备一次电路：（主电路、主接线、主回路）变配电所中承担输送和分配电能任务的电路。一次设备：一次电路中所有的设备称一次设备。一、一次设备及其分类电弧：一种强烈的电游离现象，光亮很强，温度很高，可烧毁触头、延长断电时间等。（表面温度3000～4000度，弧心温度10000度。）二、电气设备运行中的电弧问题与灭弧方法触头在分断电流时，触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子，在外加电压足够大时，产生强烈的电游离而发生电弧。（一）、电弧的产生1、产生电弧的游离方式：1）热电发射：触头分断电流时，阴极表面由于大电流收缩集中，出现炽热光斑，触头表面电子吸收热能发射到触头间隙，形成自由电子。2）高电场发射：触头开断初，电场强度大，触头表面电子被强行拉出。3）碰撞游离：高速电子碰撞中性质点，使中性质点变成正离子和自由电子，当离子浓度足够大时，介质击穿产生电弧。4）热游离：电弧中心温度高达10000摄氏度，电弧中的中性质点游离为正离子和自由电子。2、结论碰撞游离产生电弧，热游离维持电弧。2、熄灭电弧的去游离方式正负带电质点的“复合”，重新成为中性质点正负带电质点的“扩散”，使电弧区带电质点减少3、交流电弧的熄灭特点交流电弧每一个周期要暂时熄灭两次，完善的灭弧装置熄灭交流电弧一般需要几个周期，真空断路器灭弧只要半个周期，同等条件下交流电弧比直流电弧容易熄灭。（二）、电弧的熄灭1、电弧熄灭的条件去游离率游离率4、开关电器中常用的灭弧方法速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法、SF6灭弧法。如图所示（下页）吹弧方式（1电弧，2触头）a)横吹b)纵吹电动力吹弧磁力吹弧1磁吹线圈，2灭弧触头，3电弧铁磁吸弧1电弧，2钢片钢灭弧栅对电弧的作用1钢栅片，2电弧，3触头绝缘灭弧栅对电弧的作用1绝缘栅片，2电弧，3触头三、高压熔断器(fuse，文字符号为FU)在电路电流超过规定值并经过一定时间后，使熔体熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器。熔断器的功能主要是对电路及设备进行短路保护，有的熔断器还具有过负荷保护的功能。高压熔断器全型号的表示和含义如下：1、RN1和RN2型户内高压管式熔断器（限流式）RN1型：主要用于高压电路和设备的短路保护（额定电流可达100A）RN2型：高压电压互感器一次侧短路保护（额定电流一般为0.5A）RN1、RN2型高压熔断器安装图l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支柱瓷瓶，7底座2、RW4和RW10（F）型户外高压跌开式熔断器既可作6—10KV线路和设备的短路保护，又可在一定条件下，用高压绝缘钩棒操作熔管的分合，起高压隔离开关的作用。RW4—10(G)型跌开式熔断器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(内套纤维质消弧管)