变电所的一次系统.ppt

河北科技大学电气信息学院,2,2023/5/31,第5章 变电所的一次系统,5.1 电气设备概述5.2 高低压开关电器5.3 高低压保护电器和限流电器 5.4 电力变压器 5.5 互感器5.6 高低压成套配电装置5.7 电气主接线5.8 电气设备的选择5.9 变电所的总体布置,河北科技大学电气信息学院,3,2023/5/31,5.1 电气设备概述,一次系统（一次回路）：,二次系统（二次回路）：,担负电能的输送和分配任务的系统。,对一次系统进行监视、控制、测量和保护作用的系统。,一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。,二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。,河北科技大学电气信息学院,4,2023/5/31,一次设备按其功能可分为以下几类：,变换设备：如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。保护设备：如熔路器、避雷器、电抗器等。无功补偿设备：如电力电容器、静止补偿器等。成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。,河北科技大学电气信息学院,5,2023/5/31,一、开关电器的灭弧原理,1电弧的产生：是触头间中性质点被游离的结果。,高电场发射热电发射碰撞游离热游离,产生电弧的游离方式有：,5.2 高低压开关电器,2电弧的熄灭,电弧熄灭的条件：使触头间电弧中的去游离率大于游离率，即使离子消失的速度大于离子产生的速度。,河北科技大学电气信息学院,6,2023/5/31,去游离的主要方式有：,复合：指正、负带电质点重新结合为中性质点。扩散：指电弧中的带电质点向周围介质扩散开去。,3交流电弧的特性与熄灭,交流电弧的特性,图5-1 交流电弧的伏安特性及电弧电流、电压波形a）伏安特性 b）电流、电压波形图,河北科技大学电气信息学院,7,2023/5/31,如果暂态恢复电压高于弧隙介质强度，将发生弧隙击穿，电弧将会重燃；称为电击穿，如果暂态恢复电压低于弧隙介质强度，电弧就不会重燃，电路开断成功。,交流电弧过零后，弧隙中同时存在着两个对立的过程：,交流电弧的熄灭,弧隙介质强度的恢复过程：弧隙的绝缘能力由熄弧后的较低值逐渐向正常值恢复的过程，取决于灭弧介质和灭弧装置的结构；弧隙电压的恢复过程：弧隙电压从熄弧电压经电磁振荡逐渐恢复到电源电压的过程，取决于电路参数和负荷性质。,河北科技大学电气信息学院,8,2023/5/31,4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（图5-2）；,图5-2 吹弧方式a）横吹 b）纵吹1电弧 2触头,河北科技大学电气信息学院,9,2023/5/31,长弧切短灭弧法（图5-3）；粗弧分细灭弧法；狭缝灭弧法（图5-4）；采用多断口灭弧；采用新型介质（SF6、真空）灭弧。,图5-3 长弧切短灭弧原理,图5-4 狭缝灭弧原理,河北科技大学电气信息学院,10,2023/5/31,二、高压断路器,1.高压断路器的用途和基本结构,2.对高压断路器的基本要求,绝缘应安全可靠；有足够的动稳定性和热稳定性；有足够的开断能力；动作速度快，熄弧时间短。,用途：不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。结构：开断元件、支撑元件、传动元件、基座及操动机构 结构特点：具有相当完善的灭弧结构。,河北科技大学电气信息学院,11,2023/5/31,3.高压断路器的类型,油断路器,图5-5 SN1010型高压少油断路器,图5-5 是SN10-10型少油断路器的外形结构图。,少油断路器优点：用油量少、体积小、重量轻、节约油和钢材、占地面积小。用于635kV配电装置中。,多油断路器：油既作为灭弧介质，又作绝缘介质 少油断路器：油只作为灭弧介质,河北科技大学电气信息学院,12,2023/5/31,六氟化硫（SF6）断路器：,按灭弧室结构分：双压式和单压式,按对地绝缘方式分：落地罐式和瓷柱式,图5-6为LW36-126型SF6断路器的外形结构。其它型号的外形结构,图5-6 LW36-126型SF6断路器,优点：断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、检修周期长、没有燃烧爆炸危险等。缺点：要求加工精度高，密封性能好，价格较昂贵。,河北科技大学电气信息学院,13,2023/5/31,真空断路器：,利用真空作为灭弧介质和绝缘介质的，其触头装在真空灭弧室内。图5-7为真空断路器灭弧室的结构。,图5-7 真空断路器的灭弧室结构1静触头 2动触头 3屏蔽罩 4波纹管 5导电杆 6外壳,目前，国际上真空断路器的设计、制造单位主要是德国西门子公司和ABB公司两大派别。西门子公司的代表产品有3AF、3AG及3AH等；ABB公司的代表产品有VD4。,河北科技大学电气信息学院,14,2023/5/31,引进技术并国产化的产品，如ZN12-12、ZN18-12、ZN21-12、ZN67-12分别是引进西门子3AF、日本东芝公司VK、比利时EIB公司产品和日本三菱电机VPR型真空断路器等。在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如ZN63-12和ZN65-12分别效仿ABB的VD4和西门子的3AH。自行设计的产品，如ZN15-12、ZN28-12、ZN30-12等。,国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类：,图5-8和图5-9分别为ZN28A-12型户内式和ZW32-12型户外式真空断路器的外形结构。其它型号的外形结构,河北科技大学电气信息学院,15,2023/5/31,图5-11 ZN28A-12型真空断路器,图5-12 ZW32-12型户外高压真空断路,优点：体积小、重量轻、动作快、寿命长、操作噪声小、安全可靠、便于维护。缺点：价格较贵。,河北科技大学电气信息学院,16,2023/5/31,高压断路器的型号：,河北科技大学电气信息学院,17,2023/5/31,4.断路器的操作机构,说明：断路器合闸时，操作机构必须克服断路器开断弹簧的阻力和可动部分的重量及摩擦阻力等，所以合闸操作需做的功很大；断路器跳闸时，只要将维持机构的脱扣器释放打开，在跳闸弹簧的作用下可迅速跳闸，所以跳闸操作所需做的功很小。,手动式（CS型）直流电磁式（CD型）弹簧储能式（CT型）,操作机构是指用以进行断路器合闸、保持合闸位置和跳闸的设备，每种操作机构均包括合闸机构、跳闸机构和维持机构三部分。,能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作电源为交流。,能手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，零件数量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操作电源，且合闸功率大。,能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，但可用交流操作电源，还可实现一次重合闸。,河北科技大学电气信息学院,18,2023/5/31,5.高压断路器的基本参数,额定电压UN：指断路器长期正常工作所能承受的电压。,额定电流IN：指断路器允许长期通过的最大工作电流。,额定开断电流IN.oc：指断路器在额定电压下能够正常开断的最大短路电流，它表征断路器的开断能力。,额定开断容量SN.oc：指断路器额定电压和额定开断电流的乘积，即,说明：如果断路器的实际运行电压U低于额定电压 UN而额定开断电流不变，此时的开断容量应修正为：,河北科技大学电气信息学院,19,2023/5/31,热稳定电流 Its：表征断路器承受短路电流热效应的能力。,动稳定电流 imax：表征断路器承受短路电流力效应的能力。,分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到三相电弧完全熄灭为止的一段时间，它包括断路器的固有分闸时间和燃弧时间两部分。,合闸时间：指断路器从接到合闸命令起，到三相触头刚接触为止的一段时间。,固有分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到主触头刚分离的一段时间；燃弧时间：指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段时间。,河北科技大学电气信息学院,20,2023/5/31,三、高压隔离开关（俗称刀闸）,1.隔离开关的用途,结构特点：没有灭弧装置。,隔离电压：隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。倒闸操作：合闸时，先合上隔离开关，后合上断路器；跳闸时，先断开断路器，后断开隔离开关。分、合小电流：可以接通或断开电流较小的回路（如电压互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路等）。,河北科技大学电气信息学院,21,2023/5/31,2.高压隔离开关的类型,按安装地点分：户内式和户外式；按绝缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式；按刀闸的运行方式分：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式；按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀闸。,河北科技大学电气信息学院,22,2023/5/31,户内式隔离开关,图5-10为GN8-10型户内隔离开关的外形结构。,图5-10 GN8-10型隔离开关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支持绝缘子,河北科技大学电气信息学院,23,2023/5/31,户外式隔离开关,图5-11为GW4-110型双柱式户外隔离开关的外形结构。,图5-11 GW4-110型双柱式隔离开关1接线座 2主触头 3接地刀闸触头 4支柱绝缘子 5主闸刀传动轴 6接地刀闸传动轴 7轴承座 8接地刀闸 9交叉连杆,河北科技大学电气信息学院,24,2023/5/31,图5-12为GW5-110D型V形户外隔离开关的外形结构。,图5-12 GW5-110D型V形双柱式隔离开关1主闸刀底座 2接地静触头 3出线座 4导电带 5绝缘子 6轴承座 7伞齿轮 8接地刀闸,河北科技大学电气信息学院,25,2023/5/31,隔离开关的操作机构：手动式、电动式和气动式,隔离开关的型号：,河北科技大学电气信息学院,26,2023/5/31,四、高压负荷开关,结构特点：有简单的灭弧装置。,功能：可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路电流；多与高压熔断器配合使用。有明显的断开点，具有隔离开关的作用。,负荷开关的分类：,按安装地点分：户内式和户外式；按灭弧介质不同分：压气式、产气式、真空式、SF6负荷开关；,河北科技大学电气信息学院,27,2023/5/31,负荷开关的型号：,河北科技大学电气信息学院,28,2023/5/31,图5-13和图5-14分别为ZFN-10型户内高压真空负荷开关和ZFN-10R型高压真空负荷开关-熔断器组合电器的外形结构。,图5-13 ZFN-10型高压真空负荷开关,图5-14 ZFN-10R型高压真空负荷开关,其它真空负荷开关的外形结构如图所示。,河北科技大学电气信息学院,29,2023/5/31,五、低压开关,1低压刀开关,按极数分：有单极、双极和三极三种;按用途分：有单投和双投两种；,按操作方式分：直接手柄操作和连杆操作两种；按灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩两种。,低压刀开关的分类,说明：不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔离开关使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。,河北科技大学电气信息学院,30,2023/5/31,图5-15为HD13型刀开关的外形结构。,低压刀开关的型号,河北科技大学电气信息学院,31,2023/5/31,图5-15 HD13型刀开关1上接线端子 2钢栅片灭弧罩 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,河北科技大学电气信息学院,32,2023/5/31,2低压刀熔开关,HR系列刀熔开关是将HD型刀开关的闸刀换以具有刀形触头的RT型熔断器的熔管，具有刀开关和熔断器双重功能。,刀熔开关的型号:,河北科技大学电气信息学院,33,2023/5/31,3低压负荷开关,由低压刀开关与低压熔断器串联组合而成，具有带灭弧罩的刀开关和熔断器的双重功能，既可以带负荷操作，又能进行短路保护。,常用的低压负荷开关有HH和HK两种系列:,HH系列：为封闭式负荷开关，外装铁壳，俗称铁壳开关；HK系列：为开启式负荷开关，外装胶盖，俗称胶壳开关。,河北科技大学电气信息学院,34,2023/5/31,六、低压断路器（低压自动开关或空气开关）,功能：既能带负荷通断电路，又能在线路发生短路、过负荷、低电压（或失压）等故障时自动跳闸。,1.低压断路器的工作原理,过流脱扣器：用于短路或过负荷保护；失压（欠压）脱扣器：用于失电压或欠电压保护；,图5-16 低压断路器的动作原理图1主触头 2跳钩 3锁扣 4分励脱扣器5失压脱扣器 6过流脱扣器 7热脱扣器8加热电阻 9、10脱扣按钮,河北科技大学电气信息学院,35,2023/5/31,2低压断路器的分类,按灭弧介质分：有空气断路器和真空断路器等；按操作方式分：有手动操作、电磁铁操作和电动机储能操作；按用途分：有、电动机保护用、照明用和漏电保护用等。,热脱扣器：用于线路或设备长时间过负荷保护；分励脱扣器：用于远距离跳闸。,河北科技大学电气信息学院,36,2023/5/31,两段式：瞬时和长延时；三段式：瞬时、短延时和长延时。,图5-17 低压断路器的保护特性a）两段式保护特性 b）三段式保护特性,河北科技大学电气信息学院,37,2023/5/31,低压断路器的型号：,又称装置式自动开关，其全部机构和导电部分均装设在一个塑料外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，供手动操作之用，如图5-18所示。,塑料外壳式低压断路器（DZ系列）,河北科技大学电气信息学院,38,2023/5/31,图5-18 装置式低压断路器,操作手柄有三个位置：,合闸位置：手柄扳向上方，跳钩被锁扣扣住，自由脱扣位置：手柄位于中间位置，主触头断开，跳钩被释放（脱扣）分闸和再扣位置：手柄扳向下方，主触头断开，跳钩又被锁扣扣住“再扣”操作,特点：采用钢灭弧栅，脱扣器的脱扣速度快，整个断路时间不超过一个周期（0.02s），且断流能力也较大。,河北科技大学电气信息学院,39,2023/5/31,又称框架式自动开关。它无外壳，其全部机构和导电部分敞开地装设在塑料的或金属的框架上。由于它的保护方案和操作方式较多，装设地点也很灵活，故称“万能式”或“框架式”。,图5-19和图5-20分别为DW15和CW1系列低压断路器的外形结构图。,万能式低压断路器,特点：合闸操作方式较多，可手柄操作、杠杆操作、电磁铁操作和电动机操作；采用钢灭弧栅，灭弧断流能力较强，但由于操作机构的影响，动作稍慢，断路时间在一个周期（0.02s）以上。,河北科技大学电气信息学院,40,2023/5/31,图5-19 DW15型低压断路器1操作手柄 2自由脱扣机构 3失压脱扣器 4过流脱扣器电流调节螺母5过流脱扣器 6辅助触点（联锁触点）7钢栅片灭弧罩,河北科技大学电气信息学院,41,2023/5/31,图5-20 CW1系列智能型万能式低压断路器,河北科技大学电气信息学院,42,2023/5/31,5.3 高低压保护电器和限流电器,一、熔断器,功能：对电路及其设备进行短路或过负荷保护.,高压熔断器的型号,（一）高压熔断器,河北科技大学电气信息学院,43,2023/5/31,1户内式熔断器,户内式熔断器常用型号有RN1和RN2两种，两者的外形结构如图5-21所示。其熔管的内部结构如图5-22所示。,图5-21 RN1、RN2型高压熔断器1瓷熔管 2金属管帽 3弹性触座4熔断器指示 5接线端子 6瓷绝缘子 7底座,图5-22 RN1、RN2型熔断器熔管内部结构图1金属管帽 2瓷管 3工作熔体 4指示熔体 5锡球 6石英砂填料 7熔断器指示器,用于保护电力线路和电力变压器，熔体为一根或几根并联，额定电流较大。,用于保护电压互感器，熔体为单根，额定电流较小（0.5A）。,河北科技大学电气信息学院,44,2023/5/31,特点：灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路电流未达到冲击值以前完全熄灭电弧，属于“限流”式熔断器。,2户外式熔断器,户外跌落式熔断器常用型号有RW4和RW10两种，图5-23为RW4型的外形结构。,特点：灭弧能力不强，灭弧速度不高，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于“非限流”式熔断器。,河北科技大学电气信息学院,45,2023/5/31,图5-23 RW4型高压跌落式熔断器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铜熔丝 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,河北科技大学电气信息学院,46,2023/5/31,（二）低压熔断器,低压熔断器有瓷插式（RC型）、螺旋式（RL型）、无填料密闭管式（RM型）、有填料密闭管式（RT型）等。,低压熔断器的型号,河北科技大学电气信息学院,47,2023/5/31,1RM10型密闭管式熔断器,图5-24为RM10型熔断器的结构图。熔体采用变截面的锌熔片以改善熔断器的保护性能。,特点：结构简单、更换熔体方便、运行安全可靠，但灭弧能力较差，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于“非限流”式熔断器。,图5-24 RM10型低压熔断器1铜帽 2管夹 3纤维熔管 4触刀 5变截面锌熔片,河北科技大学电气信息学院,48,2023/5/31,2RT0型有填料管式熔断器,它的栅状铜熔体具有引燃栅，熔体具有变截面小孔和“锡桥”，熔管内有石英砂填料，因此灭弧能力很强，有“限流”作用。,特点：保护性能好，断流能力大，但熔体为不可拆式，熔断后整个熔断器报废，不够经济。,图5-25为RT0型熔断器的结构图。,3RZ1型自复式熔断器,RZ1型自复式熔断器的结构如图5-26所示。它采用金属钠作熔体。,河北科技大学电气信息学院,49,2023/5/31,图5-25 RT0型低压熔断器a）熔体 b）熔管 c）熔断器 d）操作手柄1栅状铜熔体 2触刀 3瓷熔管 4熔断器指示 5端面盖板6弹性触座 7瓷底座 8接线端子 9扣眼 10绝缘拉手手柄,河北科技大学电气信息学院,50,2023/5/31,特点：既能切断短路电流，又能自动恢复供电，缩短了停电时间。,二、避雷器,避雷器是一种用来限制雷电过电压的保护电器，它可防止雷电过电压沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，危害电气设备绝缘。,图5-26 RZ1型自复式熔断器1接线端子 2云母玻璃 3氧化瓷管4不锈钢外壳 5钠熔体 6氩气 7接线端子,避雷器应与被保护物并联，装在被保护物的电源侧，如图5-27所示。,河北科技大学电气信息学院,51,2023/5/31,1.保护间隙（角型避雷器）,由两个圆钢型电极组成，其中一个电极接线路，另一个电极接地。主要用于室外且负荷不重要的线路上。,2.管型避雷器（排气式避雷器）,由外部间隙s1、内部间隙s2和产气管组成，其结构原理如图5-28所示。,图5-27 避雷器保护原理图,图5-28 管型避雷器的结构原理图1产气管 2棒形电极 3环形电极 4螺母s1外部间隙 s2内部间隙,河北科技大学电气信息学院,52,2023/5/31,管型避雷器的型号,3.阀型避雷器,阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，如图5-29所示。,用金刚砂（SiC）颗粒和结合剂在一定温度下烧结而成的非线性电阻元件，它的阻值随通过电流的大小而变化，当通过电流较大时，电阻值很小；当通过电流较小时，电阻值很大。,阀型避雷器象一个阀门：对雷电流，阀门打开使其泄入大地；对工频续流，阀门关闭，迅速切断电路。,河北科技大学电气信息学院,53,2023/5/31,图5-29 阀型避雷器的结构原理图,阀型避雷器的型号,4.金属氧化物避雷器（压敏避雷器）,它没有火花间隙，只有压敏电阻片（以氧化锌为主要材料），具有良好的非线性特性。,优点：通断容量大、残压低、动作迅速、可靠性高、维护简单，对大气过电压和雷电过电压都能起到很好的保护作用。,河北科技大学电气信息学院,54,2023/5/31,金属氧化物避雷器的型号,三、限流电抗器,作用：限制短路电流。,河北科技大学电气信息学院,55,2023/5/31,电抗器的基本参数：额定电抗百分数，它等于在电抗器中流过额定电流时的感抗压降占其额定电压的百分数，即,电抗器的布置方式：三相垂直布置、品字型布置和三相水平布置，如图5-30所示。,Why?,图5-30 电抗器的布置方式a）垂直布置 b）品字型布置 c）水平布置,注意：电抗器垂直布置时，B相应放在A、C相中间；品字型布置时，不应将A、C相重迭在一起。,河北科技大学电气信息学院,56,2023/5/31,5.4 电力变压器,一、电力变压器的常用类型及联结组别,1电力变压器的常用类型,按用途分：有升压和降压变压器；按相数分：有单相和三相变压器；按绕组材料分：有铜绕组和铝绕组变压器；按绕组型式分：有双绕组、三绕组和自耦变压器；按调压方式分：有无载调压和有载调压变压器；按绕组绝缘和冷却方式分：有油浸式、干式（环氧树脂浇注绝缘）和充气式（SF6气体）变压器;按容量系列分：有R8系列和R10系列。,河北科技大学电气信息学院,57,2023/5/31,电力变压器的型号,图5-31和图5-32分别为三相油浸式电力变压器和的三相干式变压器外形结构。,河北科技大学电气信息学院,58,2023/5/31,图5-32 三相干式变压器,图5-31 油浸式电力变压器1信号温度计 2铭牌 3吸湿器 4油枕（储油柜）5油位指示器（油标）6防爆管 7瓦斯继电器 8高压套管 9低压套管 10分接开关 11油箱12铁芯 13绕组及绝缘 14放油阀 15小车 16接地端子,河北科技大学电气信息学院,59,2023/5/31,2电力变压器的联结组别,双绕组电力变压器采用以下三种联结组别：,YN,d11接线：用于高压侧为110kV及以上的大电流接地系统中的变压器。Y,d11接线：用于高压侧为3560kV，低压侧为610kV的输配电系统。其低压侧采用三角形接法可以改善电网的电压波形，从而使三次谐波电流只能在三角形绕组内形成环流，不致于传输到用户和供电线路中去。Y,yn0接线：用于高压侧为610kV，低压侧为380/220V的配电变压器，其低压侧引出中性线，构成三相四线制供电。,河北科技大学电气信息学院,60,2023/5/31,近年来，D,yn11接线的配电变压器已在被逐步推广和应用，它有以下优点：,规程规定：Y,yn0接线的变压器中性线电流不得超过二次绕组额定电流的25%，而D,yn11接线变压器中性线电流不得超过二次绕组额定电流的75%。,D,yn11接线变压器能有效地抑制3的整数倍高次谐波电流的影响。D,yn11接线变压器较Y,yn0接线变压器更有利于低压侧单相接地短路故障的切除。Dyn11接线变压器承受单相不平衡负荷的能力远比Y,yn0接线的变压器大。,河北科技大学电气信息学院,61,2023/5/31,二、电力变压器的过负荷能力,1.变压器的额定容量和实际容量,变压器的额定容量：是指在规定的环境温度下，在规定的使用年限（一般为20年）内，室外安装时，所能连续输出的最大视在功率。,最高气温+40，最高日平均气温+30，最高年平均气温+20。,如果变压器安装地点的年平均气温 20，则每升高1，变压器的容量就要减少1%，则变压器的实际容量为,室外变压器：,室内变压器：,河北科技大学电气信息学院,62,2023/5/31,2.变压器的正常过负荷,油浸式变压器的允许过负荷包括以下两部分：,由于昼夜负荷不均匀而考虑的变压器过负荷：,可由变压器的日负荷系数 和最大负荷持续时间t在图5-33所示曲线上确定允许过负荷倍数；,由于夏季（6、7、8三个月）欠负荷而在冬季（12、1、2三个月）考虑的变压器过负荷：,图5-33 油浸式变压器允许 过负荷曲线图,河北科技大学电气信息学院,63,2023/5/31,当夏季平均日负荷曲线中的最大负荷Sm 低于变压器的实际容量ST时，则每低1%，可在冬季过负荷1%，但最高不得超过15%，即其允许过负荷倍数为,1.15,则变压器总的过负荷倍数为：,对室内变压器，1.2；对室外变压器，1.3。,因此，变压器在冬季的正常过负荷能力为,（1.21.3）ST,河北科技大学电气信息学院,64,2023/5/31,3.变压器的事故过负荷,是指并联运行的变压器组中一台变压器退出运行，另一台变压器所承受的过负荷。变压器事故过负荷的运行时间不得超过表5-1所规定的时间。,表5-1 电力变压器事故过负荷运行的允许时间,运行规程规定：变压器在事故下一台运行时，如果油浸式变压器的日负荷率0.75，变压器可以连续6h过负荷40%，但过负荷的天数不能超过5天。,河北科技大学电气信息学院,65,2023/5/31,三、变电所主变压器台数和容量的选择,1.变压器台数的选择原则,总降压变电所主变压器台数的选择：,为保证供电可靠性，一般应装两台主变压器;若只有一条电源进线，或变电所可由低压侧电网取得备用电源时，可装一台主变压器;若绝大部分负荷为三级负荷，其少量的二级负荷可由邻近低压电力网取得备用电源时，可装一台主变压器。,河北科技大学电气信息学院,66,2023/5/31,车间变电所变压器台数的选择：,对有大量一、二级负荷的变电所，应满足电力负荷对供电可靠性的要求，应采用两台变压器；对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，且能从邻近车间变电所取得低压备用电源时，可采用一台变压器；对季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，应使变压器在经济状态下运行，可用两台变压器供电;除上述情况外，车间变电所可采用一台变压器。,河北科技大学电气信息学院,67,2023/5/31,2.变压器容量的选择原则,装有一台变压器的变电所：,主变压器的容量应满足全部用电设备总计负荷的需要，即 STS30,装有两台变压器的变电所：每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：,车间变电所变压器容量的上限值：一般不宜大于1250kVA。,任一台变压器单独运行，应满足总计负荷S30大约70%的需要，即 ST0.7 S30,任一台变压器单独运行，应满足全部一、二级负荷 的需要，即 ST,河北科技大学电气信息学院,68,2023/5/31,5.5 互感器,一、概述,互感器在供配电系统中的作用是：,使测量仪表、继电器等二次设备与主电路隔离；使测量仪表、继电器等标准化，有利于大批量生产；使测量仪表、继电器等二次设备的使用范围扩大。,二、电流互感器,1.电流互感器的工作原理,一次绕组：匝数很少，导线很粗，串联一次回路中；二次绕组：匝数很多，导线很细，与测量仪表、继电器等的电流线圈串联。,河北科技大学电气信息学院,69,2023/5/31,电流互感器的一次电流I1与二次电流I2之间的关系为,式中，Ki为电流互感器的变流比，。,2电流互感器的误差,电流互感器的简化等值电路和相量图如图5-35所示。,图5-34 电流互感器原理接线图,河北科技大学电气信息学院,70,2023/5/31,根据磁势平衡原理可知:,由相量图可知，与不仅在数值上不相等，而且相位也不相同，即出现了电流误差和相位误差。,图5-35 电流互感器的等值电路和相量图a）等效电路 b）相量图,河北科技大学电气信息学院,71,2023/5/31,电流误差 fi（又称比值差）：是二次电流乘以额定变流比Ki与一次电流数值差的百分数，即,相位误差（又称角差）：是与的相角差，并规定若 超前于，为正值，反之为负值。,由于很小，由图5-35可得：,河北科技大学电气信息学院,72,2023/5/31,复合误差：在稳态情况下，电流互感器二次电流瞬时值乘以额定变比后与一次电流瞬时值之差的有效值占一次电流有效值的百分数，即,电流互感器的误差与下列因素有关：,与励磁安匝大小有关：励磁安匝加大时，误差加大。一次电流大小有关：在额定值范围内，一次电流增大时，误差减小，当一次电流在额定值附近时，误差最小。与二次负荷阻抗大小有关：二次负荷阻抗加大时，误差加大。,河北科技大学电气信息学院,73,2023/5/31,3.电流互感器的准确度等级和额定容量,与二次负荷的功率因数有关：功率因数减小时，电流误差将加大，而相位误差相对减小。,电流互感器的准确度等级：根据测量误差的大小，电流互感器可分为0.2、0.5、1、3、5P、10P等级。（表5-25-3）电流互感器的额定容量：指电流互感器在额定二次电流和额定二次阻抗下运行时，二次绕组输出的容量，即,注意：同一台电流互感器使用在不同的准确度等级时，其额定容量也不同。,河北科技大学电气信息学院,74,2023/5/31,电流互感器的10%误差曲线：,电流互感器的10%误差曲线，是指电流互感器的误差为10%时，一次电流倍数 与二次负荷阻抗最大允许值的关系曲线，如图5-36所示。,保护用电流互感器要求其复合误差限值为10%，因此应按10%误差曲线进行校验。,图5-36 电流互感器的10%误差曲线,河北科技大学电气信息学院,75,2023/5/31,按一次电压分：有高压和低压两大类；按一次线圈匝数分：有单匝式和多匝式；按安装地点分：有户内式和户外式；按用途分：有测量用和保护用两大类；按准确度等级分：有0.2、0.5、1、3、5P、10P等级；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）；按安装型式分：有穿墙式、母线式、套管式、支持式等。,4.电流互感器的类型,河北科技大学电气信息学院,76,2023/5/31,电流互感器的型号,河北科技大学电气信息学院,77,2023/5/31,图5-37 LQJ-10型电流互感器1一次接线端子 2一次绕组 3二次接线端子4铁心 5二次绕组 6警告牌,LQJ-10型电流互感器：其外形结构如图5-37所示，有两个铁心和两个二次线圈，0.5级用于测量，3级用于继电保护。,河北科技大学电气信息学院,78,2023/5/31,图5-40 LMZJ1-0.5型电流互感器1铭牌 2一次母线穿孔 3铁心 4安装板 5二次接线端子,LMZJ1-0.5型电流互感器：其外形结构如图5-38所示，属于单匝式电流互感器，互感器铁心为环形（5800A）或矩形卷铁心（10003000A）。,河北科技大学电气信息学院,79,2023/5/31,LCWD135型电流互感器：其外形结构如图5-39所示，为链式、瓷绝缘、户外用电流互感器，主要用于35kV的电力系统中，供电流、电能测量和继电保护用。,图5-39 LCWD135型电流互感器,5.电流互感器的极性与接线方式,电流互感器的极性：采用“减极性”原则。,减极性：在一次绕组和二次绕组的同极性端（同名端）同时加入某一同相位电流时，两个绕组产生的磁通在铁心中同方向。,通常，一次绕组的出线端子标为L1和L2，二次绕组的出线端子标为K1和K2，其中L1和K1为同名端，L2和K2为同名端。如果一次电流从极性端流入时，则二次电流应从同极性端流出。,河北科技大学电气信息学院,80,2023/5/31,电流互感器的接线方式,图5-40 电流互感器的接线方式a）一相式接线 b）两相不完全星形接线 c）两相电流差接线 d）三相完全星形接线,一相式接线：用于负荷平衡的三相电路中。两相不完全星形接线：用于中性点不接地的三相三线制系统中。两相电流差接线：用于中性点不接地的三相三线制系统中。三相完全星形接线：用于三相四线制或三相三线制系统中。,又叫两相V形接线,河北科技大学电气信息学院,81,2023/5/31,三、电压互感器,1.电压互感器的工作原理,一次绕组：匝数很多，并联在供电系统的一次电路中；二次绕组：匝数很少，与电压表、继电器的电压线圈等并联。,式中，Ku为电压互感器的变压比，。,5.电流互感器的使用注意事项,电流互感器在工作时二次侧绝对不允许开路；电流互感器的二次侧必须有一端接地。,图5-41 电压互感器的原理接线图,河北科技大学电气信息学院,82,2023/5/31,2.电压互感器的误差,电压互感器的等效电路和相量图如图5-42所示。,图5-42 电压互感器的等值电路和相量图a）等效电路 b）相量图,河北科技大学电气信息学院,83,2023/5/31,由相量图可知，与不仅在数值上不相等，而且相位也不相同，即出现了电压误差和相位误差。,电压误差 fu（又称比值差）：是二次电压乘以额定变压比Ku与一次电压数值差的百分数，即,相位误差（又称角差）：是与 的相角差，并规定若 超前于，为正值，反之为负值。,河北科技大学电气信息学院,84,2023/5/31,电压互感器的误差包括以下两部分：,空载误差：由 引起的误差，其数值大小主要取决于铁心材料和制造工艺的优劣；负载误差：由 引起的误差，其数值大小与二次侧负荷大小和功率因数有关。,3.电压互感器的准确度等级和额定容量,电流互感器的准确度等级：指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值，0.2、0.5、1、3、3P、6P等级。（表5-4）电流互感器的额定容量：指对应于最高准确度等级的容量。,河北科技大学电气信息学院,85,2023/5/31,4.电压互感器的类型,按相数分：有单相和三相两大类；按用途分：有测量用和保护用两大类；按准确度等级分，有0.2、0.5、1、3、3P、6P等级；按安装地点分：有户内式和户外式；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）。,电压互感器的型号,河北科技大学电气信息学院,86,2023/5/31,图5-43为JDJ-10型电压互感器的外形结构。,图5-43 JDJ-10型电压互感器,JDJ型单相双绕组油浸式电压互感器：用于635kV电力系统中，供电压、电能、功率的测量和继电保护用。,JSJW型三相三线圈五芯柱油浸式电压互感器：用于小电流接地系统中的电压、电能测量和绝缘监视。该系列电压互感器有两个二次绕组，一个接成星形，供测量和继电保护用，另一个接成开口三角形，用来监视线路的绝缘情况。,JSJW型,河北科技大学电气信息学院,87,2023/5/31,图5-44 JDZJ-10型电压互感器1一次接线端子 2高压绝缘套管 3一、二次绕组 4铁心 5二次接线端子,JDZJ型单相三绕组环氧树脂浇注绝缘绝缘电压互感器：用于小电流接地系统中的电压、电能测量和绝缘监视。额定电压为，采用Y0/Y0/（开口三角形）接线。,图5-44为JDZJ-10型电压互感器的外形结构。,河北科技大学电气信息学院,88,2023/5/31,5.电压互感器的极性与接线方式,电压互感器的极性：采用“减极性”原则。,通常，单相电压互感器一次绕组的出线端子标为A和X，二次绕组的出线端子标为a和x，其中A和a为同名端，X和x为同名端。如果一次电压的方向由A指向X，则二次电压的方向由a指向x。,电压互感器的接线方式（见图5-51）,单相式接线（见图5-51a）：可测量一个线电压。V/V形接线（见图5-51b）：可测量三个线电压。,河北科技大学电气信息学院,89,2023/5/31,6.电压互感器的使用注意事项,电压互感器在工作时二次侧绝对不允许短路；电压互感器的二次侧必须有一端接地。,Y0/Y0形接线（见图5-51c）：可测量电网的线电压，并可供电给接相电压的绝缘监视电压表。Y0/Y0/（开口三角）形接线（见图5-51d）：接成Y0的二次绕组，接绝缘监视电压表；接成开口三角形的辅助二次绕组，构成零序电压过滤器。,河北科技大学电气信息学院,90,2023/5/31,图5-51 电压互感器的接线方式,a）单相式接线 b）V/V形接线 c）Y0/Y0形接线 d）Y0/Y0/（开口三角）形接线,河北科技大学电气信息学院,91,2023/5/31,5.6 高低压成套配电装置,一、概述,成套配电装置是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种成套设备的产品，供供配电系统作控制、监测和保护之用。成套配电装置中安装有开关电器、监测仪表、保护和自动装置以及母线、绝缘子等。成套配电装置分为高压成套配电装置（即高压开关柜）、低压成套配电装置（含配电屏、盘、柜、箱）和全封闭组合电器等。,河北科技大学电气信息学院,92,2023/5/31,二、高压开关柜,高压开关柜 的分类,按开关电器的安装方式分，有固定式和手车式；按开关柜隔室的结构分，有金属封闭铠装式、间隔式和箱式等；按断路器手车安装位置分，有落地式和中置式；按用途分，有馈线柜、电压互感器柜、避雷器柜、电能计量柜、高压电容器柜、高压环网柜等。,河北科技大学电气信息学院,93,2023/5/