供配電技術(shù) 課件 第4章-變配電系統(tǒng)的電氣設備及選擇

第4章

供配電系統(tǒng)的電氣設備及選擇電氣設備是構(gòu)成供配電系統(tǒng)的基本要素，其性能和結(jié)構(gòu)直接影響系統(tǒng)的運行。本章首先概述供配電系統(tǒng)電氣設備的分類，然后分別講述電力變壓器和互感器、高低壓開關電器、熔斷器和避雷器、無功補償?shù)仍O備的功用、結(jié)構(gòu)特點、主要性能及使用注意事項，最后介紹高低壓成套配電裝置的類型和結(jié)構(gòu)特點等。主要內(nèi)容電氣設備概述電力變壓器互感器高壓開關設備低壓開關設備成套配電裝置高壓開關電器的選擇互感器的選擇及校驗低壓開關電器的選擇4.1電氣設備概述

4.1.1電氣一次設備及其分類

供配電系統(tǒng)中擔負輸送和分配電能任務的電路，稱為一次電路，也稱主電路。一次電路中的所有電氣設備，稱為一次設備按功能一次設備分以下幾類：(1)變換設備(2)控制設備(3)保護設備

(4)無功補償(5)成套配電裝置

。主要一次設備的圖形符號和文字符號4.1.2電氣設備運行中的電弧問題與滅弧方法1.電弧的危害

引起弧光短路，嚴重時造成爆炸事故。2開關電器中常用的滅弧方法觸頭間的電弧延長了短路電流持續(xù)的時間；高溫可使開關觸頭變形、熔化，從而接觸不良甚至損壞；高溫可能造成人員灼傷甚至直接或間接的死亡；

(1)速拉滅弧法；(2)冷卻滅弧法；(3)吹弧或吸弧滅弧法；(4)長弧切短滅弧法；(5)粗弧分細滅弧法；(6)狹溝滅弧法；(7)真空滅弧法；(8)六氟化硫(SP6)滅弧法圖4-6絕緣滅弧柵對電弧的作用1－絕緣柵片2－電弧3－觸頭圖4-5剛滅弧柵對電弧的作用1－剛柵片2－電弧3－觸頭

真空滅弧室可以迅速恢復間隙絕緣能力以及耐受系統(tǒng)瞬態(tài)恢復電壓的能力，最終將電弧熄滅。

交流電弧每一個周期要暫時熄滅兩次。4.2

變壓器的選擇分類

功能升壓變壓器和降壓變壓器；

相數(shù)單相變壓器和三相變壓器；

繞組導體的材質(zhì)銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器；

冷卻方式和繞組絕緣油浸式變壓器和干式變壓器；功能：升高或降低電壓。

用途普通變壓器和特種變壓器；

調(diào)壓方式無載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器；4.2.1

變壓器型號選擇型號表示及含義1：相數(shù)S：三相；D：單相2：絕緣方式C：成型固體；G：干式空氣自冷；無：油浸式3：冷卻方式4：調(diào)壓方式5：繞組導線材質(zhì)6：設計序號F：風冷式；P：強迫油循環(huán)；無：自冷式Z：有載調(diào)壓；無：無載調(diào)壓L：鋁；無：銅7/8：額定容量（kVA）/高壓繞組額定電壓（kV）

10kV級SG10型10kV級SC10型高壓接線端子低壓接線端子溫控儀冷卻風機低壓繞組高壓繞組環(huán)氧樹脂澆注

鐵心無載分接開關35kV級S9型4.2.1

變壓器型號選擇常用變壓器容量系列如：100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA、1600kVA等。我國目前的變壓器產(chǎn)品容量系列為R10系列，即變壓器容量等級是按為倍數(shù)確定的，《變壓器實用技術(shù)大全》4.2.2

變壓器臺數(shù)和容量的選擇1）總降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇臺數(shù)（1）滿足用電負荷對可靠性的要求；一、二級負荷：選擇兩臺主變壓器；負荷較大時，也可多于兩臺；二、三級負荷：可選一臺變壓器，但低壓側(cè)敷設與其它變電所相連的聯(lián)絡線作為備用電源；三級負荷：選擇一臺主變壓器；負荷較大時，也可選擇兩臺；（2）季節(jié)性負荷或晝夜負荷變化較大時，技術(shù)經(jīng)濟合理時，可選擇兩臺變壓器；4.2.2

變壓器臺數(shù)和容量的選擇1）總降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇容量（1）單臺變壓器：（2）兩臺變壓器：

明備用：一臺工作，另一臺停止

暗備用：兩臺同時投入運行4.2.2

變壓器臺數(shù)和容量的選擇2）車間變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇臺數(shù)滿足用電負荷對可靠性的要求；一、二級負荷較大：設置兩臺變壓器；二、三級負荷：設置一臺主變壓器；從其他車間低壓線路取得備用電源；車間內(nèi)負荷分散：設置兩個各有一臺變壓器的變電所。容量（1）單臺變壓器（2）兩臺變壓器：單臺變壓器容量不宜超過1000KVA4.2.2

變壓器臺數(shù)和容量的選擇補充：變壓器并列運行將兩臺或多臺變壓器的一次側(cè)以及二次側(cè)同極性的端子之間，通過同一母線分別互相連接，這種運行方式就是變壓器的并列運行。（1）概念（2）優(yōu)點提高變壓器運行的經(jīng)濟性；提高供電可靠性；4.2.3

變壓器臺數(shù)和容量的選擇

兩臺或多臺變壓器并列運行時，必須滿足以下三個基本條件：（1）所有并列變壓器的額定一次電壓和二次電壓必須對應相等（2）所有并列變壓器的阻抗電壓必須相等（3）所有并列變壓器的聯(lián)結(jié)組別必須相同此外，并列運行的變壓器容量應盡量相同或相近，其最大容量與最小容量之比，一般不宜超過3∶1。（3）變壓器并列運行的條件補充：變壓器并列運行4.2.2

變壓器臺數(shù)和容量的選擇［例4-1］某工廠企業(yè)擬建造一座10／0.4kV變電所，所址設在廠房建筑內(nèi)。已知總算負荷為1400kⅤ.A，其中一、二級負荷為730kⅤ.A，cosφ=0.8。試選擇其變壓器的型式、臺數(shù)和容量。解:（1）選擇變壓器的型式考慮到變壓器在廠房建筑內(nèi)，故選用低損耗的SCB10型10/0.4kⅤ三相干式雙繞組電力變壓器。變壓器采用無勵磁調(diào)壓方式，分接頭為±5%，聯(lián)接組別為Dyn11，帶風機冷并配置溫控儀自動控制。（2）選擇變壓器的臺數(shù)因有較多的一、二級負荷，故選擇兩臺主變壓器。無功功率補償后的總計算負荷S30=1400kV.A×0.8/0.92=1217kV?A，其中一、二級負荷S30(I+Ⅱ)=730kV.A×0.8/0.92=635kV?A。每臺變壓器容量SN.T≈0.7×1217kⅤ?A≈852kⅤ.A，且SN.T≥635kⅤ?A選擇變壓器容量為1000kⅤ?A。

（3）選擇每臺變壓器的容量采取低壓無功功率補償方式將功率因數(shù)提高到0.92，以使高壓側(cè)功率因數(shù)達到0.9。4.2.3

變壓器的容量和過負荷能力1）變壓器的實際容量額定容量在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，室外安裝時，在規(guī)定的使用年限（一般為20年）內(nèi)所能連續(xù)輸出的最大視在功率。實際容量

我國國家標準GB1094-1996《電力變壓器》規(guī)定，變壓器正常使用的最高年平均氣溫為+20攝氏度。如果變壓器安裝地點的年平均溫度不等于20，則每升高1攝氏度，變壓器的容量就減少1%。戶內(nèi)變壓器：氣象部門提供的環(huán)境溫度是指室外溫度，而室內(nèi)溫度，對變壓器室來說，由于變壓器運行發(fā)熱的影響而有所升高，一般室內(nèi)溫度比室外溫度高8攝氏度。4.2.3

變壓器的容量和過負荷能力2）變壓器的正常過負荷能力（1）晝夜負荷不均衡：因晝夜負荷不均衡而允許的過負荷系數(shù)KoL，可根據(jù)日負荷率和最大負荷持續(xù)時間t去查相關曲線求得。（2）季節(jié)性負載差異：如果夏季的平均日負載曲線中的最大負荷Sm低于變壓器的實際容量St時，則每低1%，可在冬季過負荷1%。但此項過負荷不得超過15%，這稱之為“百分之一規(guī)則”。其允許的過負荷系數(shù)為K’oL。但是油浸式電力變壓器總的正常過負荷系數(shù)不得超過20%（戶內(nèi)變壓器）~30%（戶外變壓器），即變壓器的正常過負載能力（最大出力）可達：指它在較短時間內(nèi)所能輸出的最大容量。對油浸式變壓器，其允許過負荷包括：4.2.3

變壓器的容量和過負荷能力3）變壓器的事故過負荷能力事故情況下，可允許短時間較大幅度的過負荷運行。油浸自冷式變壓器過負荷百分值（%）30456075100200過負荷時間/min120804520101.5干式變壓器過負荷百分值（%）102030405060過負荷時間/min75604532165變壓器過負荷限值表4-3油浸式變壓器的負載電流和溫度限值負載類型配電變壓器中型電力變壓器大型電力變壓器正常周期性負載負載電流標么值1.51.51.3熱點溫度與絕緣材料接觸的金屬部件溫度140℃140℃120℃頂層油溫105℃105℃105℃長期急救周期性負載負載電流標么值1.81.51.3熱點溫度與絕緣材料接觸的金屬部件溫度150℃140℃130℃頂層油溫115℃115℃115℃短期急救負載負載電流標么值2.01.81.5熱點溫度與絕緣材料接觸的金屬部件溫度注2160℃160℃頂層油溫115℃115℃注：1.表中溫度與電流限值不同時適用。電流可比表中限值低一些，以滿足溫度限制的要求；相反地，溫度可比表中限值低一些，以滿足電流限制的要求。

2.表中未規(guī)定短期急救負載的頂層油溫和熱點溫度，是因為在配電變壓器上控制急救負載的持續(xù)時間，通常是不現(xiàn)實的。應當注意到：當熱點溫度超過140℃時，可能產(chǎn)生氣泡，從而使變壓器的絕緣強度下降。GB/T1094.7－2008《電力變壓器第7部分：油浸式電力變壓器負載導則》

對正常周期性負載，干式電力變壓器負載電流不超過1.5倍的額定值。熱點溫度限制到各自絕緣系統(tǒng)等級所規(guī)定的值，見表3-2。絕緣系統(tǒng)的溫度等級℃繞組熱點溫度/℃額定電流下繞組平均溫升的限值/K額定值最高允許值120（E）130（B）155（F）180（H）220（C）1101201451752101401651902202507580100125150表3-2干式變壓器的溫度限值GB／T17211-1998《干式電力變壓器負載導則》功能4.3

互感器電流互感器CT和電壓互感器PT將高電壓變換為低電壓，大電流變換為小電流，供測量儀表及繼電器的線圈；可使測量儀表、繼電器等二次設備與一次主電路隔離，保證測量儀表、繼電器和工作人員的安全；可使測量儀表、繼電器標準化。1)工作原理4.3.1

電流互感器一次繞組匝數(shù)很少，有的電流互感器還沒有一次繞組，而是利用穿過其鐵心的一次電路導線作為一次繞組，一次繞組導體相當粗。而二次繞組匝數(shù)很多，導體較細。工作時，一次繞組串聯(lián)在一次電路中二次繞組與儀表，繼電器等的電流線圈串聯(lián)，形成一閉合回路，由于這些電流線圈的阻抗很小，因此電流互感器工作時二次回路接近于短路狀態(tài)。TATA圖形符號2)接線方式4.3.1

電流互感器(1)一相式接線通常用于三相負荷平衡的電路中（如低壓動力線路），供測量電流和接過負荷保護裝置之用；(2)兩相式接線稱為兩相不完全星形接線。在中性點不接地的三相三線制電路中（例如6~10KV高壓電路中），廣泛用于測量三相電流，電能及作過電流繼電保護之用。2)接線方式4.3.1

電流互感器(3)兩相電流差接線也稱為兩相一繼電器接線，這種接線適用于中性點不接地的三相三線制電路中（例如6~10KV高壓電路中）供作過電流繼電保護之用。(4)三相星形接線這種接線中的三個電流線圈，正好反應各相的電流，廣泛用在負荷一般不平衡的三相四線制系統(tǒng)，也用在負荷可能不平衡的三相三線制系統(tǒng)中，做三相電流、電能測量及過電流繼電保護之用。3)類型4.3.1

電流互感器按一次繞組的匝數(shù)分為單匝式和多匝式；按一次電壓分，有高壓和低壓兩大類。按用途分，有測量用和保護用兩大類。按準確等級分，有0.1，0.2，0.5，1，3，5等級。戶內(nèi)低壓LMZJ-0.5型電流互感器的外形圖。1-銘牌；2-一次母線穿孔；3-鐵心，外繞二次繞組；4-安裝板；5-二次接線端子；它不含一次繞組，穿過其鐵心的母線就是其一次繞組（相當于1匝），它用于500V及以下的低壓配電裝置中。4)型號(P86)4.3.1

電流互感器

一次接線端子

二次接線端子

鐵心

一次繞組

二次繞組LQJ-10高壓電流互感器實物圖片低壓電流互感器實物圖片二次接線端子

二次繞組及鐵心一次母線穿孔一次母線穿孔5)使用注意事項4.3.1

電流互感器1、電流互感器在工作時二次側(cè)不得開路2、電流互感器的二次側(cè)必須有一端接地3、電流互感器連接時必須注意其端子極性1)工作原理4.3.2

電壓互感器一次繞組匝數(shù)較多，二次繞組匝數(shù)較少，相當于降壓變壓器。工作時，一次繞組并聯(lián)在一次電路中二次回路中，儀表，繼電器等的電壓線圈與二次繞組并聯(lián)，形成一閉合回路。由于這些電壓線圈的阻抗很大，因此工作時二次回路接近于開路狀態(tài)。TVTV圖形符號2)接線方式4.3.2

電壓互感器(1)一相式接線供儀表、繼電器接于三相電路的一個線電壓。(2)兩相式接線兩個單相電壓互感器接成v/v形，供儀表、繼電器接于三相三線制電路的各個線電壓，廣泛應用在企業(yè)變配電所6~10kv高壓配電裝置中。2)接線方式4.3.2

電壓互感器(3)三個單相電壓互感器結(jié)成Y0/Y0形

供電給要求線電壓的儀表、繼電器，并供電給接相電壓的絕緣監(jiān)視電壓表。絕緣監(jiān)視電壓表不能接入按相電壓選擇的電壓表，而要按線電壓選擇其量程，否則在一次系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，電壓表可能被燒壞。2)接線方式4.3.2

電壓互感器(4)采用三個單相三繞組電壓互感器接成Y0/Y0/△

（開口三角）形

其接成Yo的二次繞組，供電給需線電壓的儀表、繼電器及接相電壓的絕緣監(jiān)視用電壓表。其接成（開口三角）形的輔助二次繞組，接電壓繼電器。通過判斷開口三角形兩端電壓，控制電壓繼電器動作，發(fā)出接地故障信號。3)類型4.3.2

電壓互感器電壓互感器按相數(shù)分，有單相和三相兩大類；按絕緣和冷卻方式分，有油浸式和干式兩大類；4)型號（P89）5)使用注意事項1、電壓互感器在工作時一、二次側(cè)不得短路2、電壓互感器的二次側(cè)必須有一端接地3、電壓互感器在連接時也必須注意其極性

一次接線端子

二次接線端子

鐵心

一二次繞組JDZ(J)-10電壓互感器實物圖片4.4

高壓開關設備高壓斷路器高壓隔離開關高壓負荷開關避雷器高壓開關設備4.4.1

高壓斷路器功能：不僅能通斷正常負荷電流，而且能通斷一定的短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。符號：特點：高壓斷路器有相當完善的滅弧結(jié)構(gòu)。QF電弧的概念4.4.1

高壓斷路器電弧的概念電弧是電氣設備運行中經(jīng)常發(fā)生的一種物理現(xiàn)象，其特點是光亮很強和溫度很高。產(chǎn)生原因主要影響內(nèi)因：觸頭本身及觸頭周圍介質(zhì)含有大量可被游離的電子。外因：當分斷的觸頭間存在足夠大的外施電壓的條件下，而且電路電流也達到最小生弧電流，其間的介質(zhì)就會強烈游離形成電弧。延長了電路的開斷時間。電弧高溫燒壞開關的觸頭。電弧的概念4.4.1

高壓斷路器分類：按所采用的滅弧介質(zhì)分： 油斷路器、六氟化硫（ＳＦ６）斷路器、真空斷路器以及壓縮空氣斷路器、磁吹斷路器等。

油斷路器按其油量多少和油的功能，又分為多油斷路器和少油斷路器兩類。企業(yè)變配電所中的高壓斷路器多為少油斷路器，六氟化硫斷路器和真空斷路器的應用也日益廣泛。4.4.1

高壓斷路器型號：4.3.1

高壓斷路器1）SN10-10型高壓少油斷路器我國統(tǒng)一設計、推廣應用一種少油斷路器。按其斷流容量分，有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型（分別為300MVA、500MVA、750MVA）。(1)多油斷路器：開關觸頭在絕緣油中閉合和斷開。油兼有滅弧和絕緣功能，油量多，有易燃易爆危險。體積大，維護麻煩?？深l繁通斷負荷。趨于淘汰。(2)少油斷路器：開關觸頭在絕緣油中閉合和斷開。油只作滅弧功能，油量少，易燃易爆危險性較小。體積小，價廉，維護方便。不能頻繁操作。6～10kv多用。

4.4.1

高壓斷路器2）高壓真空斷路器

利用“真空”滅弧的一種斷路器，其觸頭裝在真空滅弧室內(nèi)。由于真空中不存在氣體游離的問題，所以這種斷路器的觸頭斷開時很難發(fā)生大的電弧。

但是這“真空”不能是絕對的真空，實際上也不可能是絕對的真空，因此在觸頭斷開時，因高電場發(fā)射和熱電發(fā)射而產(chǎn)生一點電弧，這電弧稱為”真空電弧“。它能在交流電流第一次過零時熄滅。絕緣套筒內(nèi)有真空滅弧室及觸頭上接線端子下接線端子手車式框架二次接線插頭ZN63A-12(VS1)戶內(nèi)交流高壓真空斷路器ZN28A-12系列戶內(nèi)交流高壓真空斷路器4.4.1

高壓斷路器3）高壓六氟化硫斷路器

利用SF6氣體作滅弧和絕緣介質(zhì)的一種斷路器。開關觸頭在SF6氣體中閉合和斷開。滅弧能力強，屬高速斷路器。斷流容量大，電絕緣性能好，檢修周期長。可頻繁操作。無燃燒爆炸危險，體積小，維護要求嚴格，價貴。在全封閉組合電器中多采用。不適于高寒地區(qū)。LW8-40.5型戶外交流高壓六氟化硫斷路器SF6斷路器的結(jié)構(gòu)LW36-126型戶外自能式高壓SF6斷路器HD4/R戶內(nèi)六氟化硫斷路器三種高壓斷路器的特點1）高壓少油斷路器2）高壓真空斷路器重量輕、體積小、節(jié)約油和鋼材、價格低等優(yōu)點；但不能頻繁操作，用于6~35KV的室內(nèi)配電裝置；

不爆炸、噪聲低、體積小、重量輕、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、無污染、可靠性高等優(yōu)點； 但價格昂貴； 用于35KV及以下電壓等級中處主導地位；3）高壓六氟化硫斷路器斷流能力強、滅弧速度快、電絕緣性能好、檢修周期長等優(yōu)點；但要求加工精度高，對其密封性能要求更嚴，價格昂貴；適用于需頻繁操作及有易燃易爆危險的場所。符號：4.4.2

高壓隔離開關功能：主要是用來隔離高壓電源，以保證其他設備和線路的安全檢修。特點：斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保障人身和設備的安全。但是隔離開關沒有專門的滅弧裝置，因此它不允許帶負荷操作，都是和高壓斷路器配合使用。（和斷路器配合使用時，要嚴格遵守操作順序，即停電時，應先使斷路器跳閘，后拉開隔離開關；送電時，應先合隔離開關，再閉合斷路器）?？捎脕硗〝嘁欢ǖ男‰娏鳌S隔離閘刀上接線端子

下接線端子

傳動機構(gòu)GN19-12/400～1250型戶內(nèi)高壓隔離開關配用CS6-1G手力操動機構(gòu)雙柱式水平開啟式110kV隔離開關單柱式水平開啟式35kV隔離開關4.4.2

高壓隔離開關分類：高壓隔離開關按安裝地點：戶內(nèi)式和戶外式兩大類。隔離開關的型號如GN19-10C/400，由六部分組成。從左至右：第一位，代表該設備的名稱，G代表隔離開關。第二位，代表該設備的使用環(huán)境，W代表戶外，N代表戶內(nèi)。第三位，設計序號，有6，8，19等。第四位，代表工作電壓等級，以KV為單位，工作電壓等級用數(shù)字表示。第五位，表示其他特征，G改進型，T統(tǒng)一設計，D帶接地刀閘，K快分式，C瓷套管出線。第六位，額定電流，以A為單位。型號：符號：4.4.3

高壓負荷開關功能：高壓負荷開關按安裝地點，分戶內(nèi)式和戶外式兩大類。1.具有簡單滅弧裝置，能通斷一定的負荷電流和過負荷電流，不能切斷短路電流故障。2.必須與高壓熔斷器串聯(lián)，借助于熔斷器切除短路電流。3.與隔離開關一樣，具有明顯的斷開間隙，也具有隔離電源，保證安全檢修的功能。分類：QL高壓負荷開關－限流熔斷器組合電器實物圖片

限流熔斷器真空負荷開關上接線端子下接線端子彈簧脫扣機構(gòu)NAL/F系列戶內(nèi)高壓負荷開關開關斷開狀態(tài)開關合閘中開關閉合狀態(tài)開關分閘中功能4.4.4

避雷器避雷器是用于保護電力系統(tǒng)中電氣設備的絕緣免受沿線路傳來的雷電過電壓或由操作引起的內(nèi)部過電壓損壞的設備。避雷器應與被保護設備并聯(lián)，裝在被保護設備的電源側(cè)。避雷器按結(jié)構(gòu)型式分有保護間隙、管型避雷器、閥式避雷器和氧化鋅避雷器等。分類具有良好的非線性、動作迅速、殘壓低、通流容量大、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、耐污能力強等優(yōu)點4.5

高壓熔斷器符號：功能：保護特性：也稱時間——電流特性一種應用極廣的過電流保護電器。其主要功能是對電路及電路設備進行短路保護，但有的也具有過負荷保護的功能。FU熔斷器時間電流特性具有反時限特點原理：當所在電路電流超過規(guī)定值并經(jīng)一定時間后，熔體熔化→汽化生弧→滅弧(電路分斷)限流特性：在短路電流尚未達到?jīng)_擊值之前就切斷電路

續(xù)上頁高壓限流熔斷器實物圖片

接線端子

絕緣子安裝卡座金屬管帽

瓷熔管內(nèi)有金屬熔體與石英沙熔斷器底座石英沙熔斷撞針金屬熔體纏繞在內(nèi)瓷管上瓷熔管剖面圖類型：戶內(nèi)、戶外高壓限流熔斷器4.5

高壓熔斷器結(jié)構(gòu)基本相同，都是瓷質(zhì)熔管內(nèi)充石英砂填料的密閉管式熔斷器。RN1型主要用作高壓線路和設備的短路保護，也能起過負荷保護的作用，其熔體在正常情況下要通過主電路的負荷電流，因此其結(jié)構(gòu)尺寸較大。RN2型只用作電壓互感器一次側(cè)的短路保護，其熔體額定電流一般為0.5A，因此其結(jié)構(gòu)尺寸較小。1)RN1和RN2型戶內(nèi)高壓熔斷器跌開式熔斷器又稱跌落式熔斷器，廣泛用于環(huán)境正常的室外場所，其功能是既可作6—10KV配電變壓器和電力線路的短路保護和過負荷保護。2)RW4和RW10（F）型戶外高壓跌開式熔斷器跌落式熔斷器戶外跌開式熔斷器結(jié)構(gòu)（噴射式熔斷器）功能4.6

高壓開關柜高壓成套設備，按一定的線路方案將有關一次設備和二次設備組裝在柜內(nèi)，節(jié)約空間，方便安裝，可靠供電，美化環(huán)境。按結(jié)構(gòu)分：固定式、移開式。按功能分：饋線柜、電壓互感器柜、高壓電容器柜、電能計量柜、高壓環(huán)網(wǎng)柜。分類高壓斷路器等主要電氣設備裝在可拉出和推入開關柜的手車上。高壓金屬封閉開關設備

高壓開關設備——高壓開關與控制、測量、保護、調(diào)節(jié)裝置以及輔件、外殼和支持件等部件及其電氣和機械的聯(lián)結(jié)組成的總稱。

金屬封閉開關設備則是除進出線外，其余完全被接地金屬外殼封閉的開關設備。安裝方式移開式：采用手車結(jié)構(gòu)，手車落地或裝于開關柜中部（中置式）；

固定式：高壓開關固定安裝于柜內(nèi)。結(jié)構(gòu)類型鎧裝式：間隔式：箱式：充氣柜主要組成部件分別裝在接地的用金屬隔板隔開的隔室中。其某些元件也分裝于單獨的隔室內(nèi)，但具有一個或多個符合一定防護等級的非金屬隔板；具有金屬外殼，但間隔的數(shù)目少于鎧裝式和間隔式，隔板防護等級低或無隔板；金屬封閉開關設備的隔室具有可控的、或封閉的、或密封的壓力系統(tǒng)來保持氣體壓力。氣體絕緣金屬封閉開關設備

氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）是一種至少有一部分常用高于大氣壓的氣體（SF6氣體）作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開關設備。占地面積?。徽加每臻g少；不受外界環(huán)境條件的影響；不產(chǎn)生噪聲和無線電干擾；運行安全可靠；維護工作量少。GIS既封閉又組合，因而：①防止誤拉、合斷路器；②防止帶負荷拉、合隔離開關；③防止帶接地開關（或接地線）送電；④防止帶電合接地開關（或接地線）；⑤防止人員誤入帶電間隔。高壓開關柜應具備五防功能：10kV中置式真空斷路器手車柜實物圖片（多臺組合）10kV負荷開關柜實物圖片（一臺）GIS4.7

低壓電器設備按一定的線路方案將有關低壓設備組裝在一起的成套配電裝置。1）低壓開關柜1000V或1200V及以下的設備

GGD型固定式開關柜實物圖片

進線柜

出線柜

固定柜柜體

出線柜MCCGCS型抽屜式開關柜實物圖片

進線柜

出線柜PC

抽屜柜柜體4.7

低壓電器設備用于低壓系統(tǒng)中設備及線路的過載和短路保護。低壓熔斷器的類型很多，如插入式(RC)、螺旋式(RL)、無填料密封管式(RM)、有填料密封管式(RT)以及引進技術(shù)生產(chǎn)的有填料管式gF、aM系列、高分斷能力的NT型等。2）低壓熔斷器低壓熔斷器實物圖片

刀型觸頭熔斷體

瓷熔管內(nèi)有金屬熔體與石英沙熔斷器底座

接線端子安裝卡座圓筒帽式熔斷體

螺旋式熔斷器4.7

低壓電器設備3）低壓斷路器低壓斷路器又稱“低壓自動開關”。低壓斷路器既能帶負荷通斷電路，又能在短路、過負荷和低電壓（或失壓）時自動跳閘，其功能與高壓斷路器類似。按其滅弧介質(zhì)分有空氣斷路器和真空斷路器等；按其用途分有配電用斷路器、電動機保護用斷路器、照明用斷路器和漏電保護斷路器等；按保護性能分有非選擇型斷路器、選擇型斷路器和智能型斷路器；按結(jié)構(gòu)型式分有萬能式斷路器和塑料外殼式斷路器兩大類。分類功能4.7

低壓電器設備3）低壓斷路器熱脫扣器：用于線路或設備長時間過載保護，當線路電流出現(xiàn)較長時間過載時，金屬片受熱變形，使斷路器跳閘；脫扣器過流脫扣器：用于短路、過負荷保護，當線路電流大于動作電流時，過流脫扣器動作，自動斷開斷路器；分勵脫扣器：用于遠距離跳閘；通過按下脫扣按鈕實現(xiàn)。欠壓或失壓脫扣器：用于欠壓或失壓保護，當電源電壓低于定值時自動斷開斷路器；型號（P94）由觸頭、滅弧裝置、轉(zhuǎn)動機構(gòu)、脫扣器等部分構(gòu)成萬能式斷路器實物圖片萬能式斷路器萬能式斷路器（又稱框架式斷路器）一般有一個有絕緣襯墊的鋼制框架，所有部件敞開地安裝在框架底座內(nèi)。智能控制器手動儲能手柄

分閘按鈕

合閘按鈕

抽屜框架

二次接線端子

分合閘指示

儲能指示

萬能式斷路器主要安裝在低壓配電柜中作為進線開關、母聯(lián)開關和大電流出線開關，用于控制和保護低壓配電網(wǎng)絡。裝設地點靈活，保護方案、操作方案較多塑殼式斷路器塑料外殼式低壓斷路器（原稱裝置式斷路器）的主要特征是有一個采用聚酯絕緣材料模壓而成的外殼，所有部件都裝在這個封閉外殼中，僅在殼蓋中央露出操作手柄。塑殼式斷路器實物圖片手動操作手柄

上接線端子

分勵脫扣按鈕

下接線端子

塑殼式斷路器通常裝設在低壓配電裝置之中，作為配電線路或電動機回路的控制與保護開關

模數(shù)化微型斷路器

4.8

高壓開關電器的選擇1）按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設備；（1）電氣設備所處位置、使用環(huán)境、工作條件選擇型號；（2）按工作電壓選擇電氣設備的額定電壓；（3）按最大負荷電流選擇電氣設備的額定電流。電氣設備選擇的一般原則2）按短路條件校驗電氣設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；保證電氣設備在短路故障時不至于損壞

短路熱穩(wěn)定校驗

當系統(tǒng)發(fā)生短路，有短路電流通過電氣設備時，導體和電器各部件溫度(或熱量)不應超過允許值，即滿足熱穩(wěn)定的條件

式中：I∞—

短路電流的穩(wěn)態(tài)值；

tima—短路電流的假想時間；

It—

設備在t秒內(nèi)允許通過的短時熱穩(wěn)定電流；

t—

設備的熱穩(wěn)定時間。

4.8

高壓開關電器的選擇2）按短路條件校驗電氣設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；

短路動穩(wěn)定校驗

當短路電流通過電氣設備時，短路電流產(chǎn)生的電動力應不超過設備的允許應力，即滿足動穩(wěn)定的條件

或式中：

ish

，Ish——短路電流的沖擊值和沖擊有效值;imax

，Imax——設備允許的通過的極限電流峰值和有效值。

4.8

高壓開關電器的選擇3）開關電器斷流能力校驗；斷流容量不小于安裝地點最大三相短路容量

對要求能開斷短路電流的開關設備，如斷路器、熔斷器，其斷流容量不小于安裝處的最大三相短路容量，即：

或

式中：，—

三相最大短路電流與最大短路容量；，—

斷路器的開斷電流與開斷容量。

4.8

高壓開關電器的選擇

電氣設備選擇的一般原則設備名稱選擇項目校驗項目額定電壓(kV)額定電流

(A)裝置類型(戶內(nèi)/戶外)準確度級

短路電流開斷能力(kA)熱穩(wěn)定動穩(wěn)定高壓斷路器√√√√√√高壓負荷開關√√√√√√高壓隔離開關√√√√√高壓熔斷器√√√√電流互感器√√√√√√電壓互感器√√√母線√√√√電纜√√√支柱絕緣子√√√穿墻套管√√√√√

4.8.1

高壓開關電器的選擇高壓斷路器、高壓熔斷器、高壓隔離開關和高壓負荷開關1）根據(jù)使用環(huán)境和安裝條件選擇設備型號；2）正常工作條件下，選擇設備額定電壓和額定電流；3）按最大可能的短路電流校驗動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；4）開關電器斷流能力校驗；4.8.2

高壓斷路器的選擇大多選擇戶內(nèi)型，少油斷路器、真空斷路器和SF6斷路器：例5-1

：試選擇某35KV戶內(nèi)型變電所主變壓器二次側(cè)高壓開關柜的高壓斷路器，已知變壓器35/10.5KV，5000KVA，三相最大短路電流3.35KA，沖擊短路電流8.54KA，三相短路容量60.9MVA，繼電保護動作時間1.1S。解：1）變壓器工作環(huán)境選擇類型：戶內(nèi)，故選擇戶內(nèi)少油斷路器；2）二次側(cè)線路電壓選擇斷路器額定電壓，變壓器二次側(cè)的額定電流來選擇斷路器額定電流；4.8.2

高壓斷路器的選擇大多選擇戶內(nèi)型，少油斷路器、真空斷路器和SF6斷路器：解：3）高壓斷路器動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性校驗；4）利用最大開斷電流校驗高壓斷路器斷流能力；例5-1

：試選擇某35KV戶內(nèi)型變電所主變壓器二次側(cè)高壓開關柜的高壓斷路器，已知變壓器35/10.5KV，5000KVA，三相最大短路電流3.35KA，沖擊短路電流8.54KA，三相短路容量60.9MVA，繼電保護動作時間1.1S?？焖贁嗦菲鞯臄嗦窌r間4.8.3

高壓隔離開關的選擇只用于電氣隔離而不能分斷正常負荷電流和短路電流，不需校驗其斷流能力。例:試選擇如圖所示變壓器10.5kV側(cè)高壓斷路器QF和高壓隔離開關QS。已知圖中K點短路時I’’=I∞=4.8kA,繼電保護動作時間tp=1S。擬采用快速開斷的高壓斷路器，其固有分閘的時間ttr=0.1S。斷路器及隔離開關的選擇結(jié)果

計算數(shù)據(jù)ZN12-10I型斷路器GN19-10型隔離開關工作電壓10kV最大工作電流439.9A短路電流4.8kA短路電流沖擊電流10.8kA熱穩(wěn)定性校驗I∞2timar=4.82×1.1=25.34A2s額定電壓UN=10kV額定電流IN=630A額定開斷電流IOFF=25kA極限過電流峰值imax=80kA熱穩(wěn)定值It2t=252×3=1875A2sUN=10kVIN=630A----imax=50kAIt2t=142×5=980A2s4.8.4

高壓熔斷器的選擇熔斷器沒有觸頭，分斷短路電流后熔體熔斷，不必校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；僅需校驗斷流能力：1）熔斷器的類型應符合安裝條件（戶內(nèi)或戶外）2）熔斷器額定電壓應與線路額定電壓相同，不得降低電壓使用；戶內(nèi)型 RN1主要用于高壓電路和設備的短路保護；

RN2用于電壓互感器的短路保護；4.9.3

高壓熔斷器的選擇3）熔斷器的額定電流應不小于它所裝熔體的額定電流；（1）保護線路的熔斷器熔體電流的選擇應不小于電路計算電流；熔斷器的額定電流是可以更換的最大熔體額定電流。（2）保護電壓互感器的熔斷器熔體電流的選擇由于電壓互感器二次側(cè)電流很小，因此保護電壓互感器一次側(cè)的RN2型熔斷器的熔體額定電流一般為0.5A4.8.4

高壓熔斷器的選擇3）熔斷器的額定電流應不小于它所裝熔體的額定電流；（3）保護電力變壓器（高壓側(cè)）的熔斷器熔體電流的選擇A、熔體電流要躲過變壓器允許的正常過負荷電流；B、熔體電流要躲過來自變壓器低壓側(cè)的電動機自啟動引起的尖峰電流；C、熔體電流要躲過變壓器空載合閘時的勵磁涌流；4.8.4

高壓熔斷器的選擇4）熔斷器斷流能力的校驗；對限流式熔斷器，斷流能力：對非限流式熔斷器，斷流能力：能在短路電流達到?jīng)_擊值之前完全熔斷并熄滅電弧，切除短路；不能在短路電流達到?jīng)_擊值之前完全熄滅電弧，切除短路；對具有斷流能力上下限的熔斷器，斷流能力：（4）高壓熔斷器的保護選擇性配合

選擇熔體電流時，應保證前后兩級熔斷器之間、熔斷器與電源側(cè)繼電保護之間，以及熔斷器與負荷側(cè)繼電保護之間動作的選擇性。1.上、下級均選用限流型熔斷器之間的配合示例2.限流熔斷器與其他上級或下級保護裝置之間的配合示例4.9

互感器的選擇1電流互感器的選擇1）電流互感器的主要性能；計量用：0.1、0.2、0.5、1、3、5（電流誤差）保護用：5P、10P（電流誤差1%、3%；復合誤差5%、10%）；（1）電流互感器的準確級：（2）線圈鐵心特性：在額定頻率下，二次負荷為額定負荷的25%~100%，功率因數(shù)為0.8時，各準確級的電流誤差和相位誤差不超過規(guī)定限值。計量用：在一次電路短路時易于飽和，以限制二次電流的增長倍數(shù)；保護用：在一次電路短路時不應飽和，二次電流與一次電流成比例增長，保證靈敏度要求。4.9

互感器的選擇1電流互感器的選擇1）電流互感器的主要性能；一次側(cè)額定電流有多種規(guī)格可供用戶選擇；（3）電流互感器變流比與二次側(cè)額定負荷電流互感器的準確度與二次負荷容量有關，互感器二次側(cè)負荷不得大于其準確級所限定的額定二次負荷。20，30，40，50，75，100，150，200，300，400，600，800，1000，1200，1500，2000（A）(1)一相式接線(2)兩相式接線二次回路中儀表、繼電器線圈的阻抗二次回路中所有接頭、觸點接觸電阻(3)星型接線二次回路中導線電阻4.

9互感器的選擇1電流互感器的選擇2）電流互感器的選擇與校驗（1）型號的選擇：根據(jù)安裝地點和工作要求；（2）額定電壓的選擇：不應低于裝設點線路的額定電壓；（3）變比的選擇：二次側(cè)額定電流均為5A，一次側(cè)有多種規(guī)格；一次額定電流應不小于線路計算電流；4.9

互感器的選擇1電流互感器的選擇2）電流互感器的選擇與校驗（4）準確度的選擇：（5）動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗：計量用：0.2~0.5級；測量用：1.0~3.0級；保護用：10P級；動穩(wěn)定倍數(shù)：電流互感器允許短時極限通過電流峰值與電流互感器一次側(cè)額定電流峰值之比熱穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定時間P120例5-3例5-3

按例5-1電氣條件，選擇柜內(nèi)電流互感器。已知電流互感器采用兩相式接線，如圖所示，其中0.5級二次繞組用于測量，接有三相有功電度表和三相無功電度表各一只，每一電流線圈消耗功率0.5VA，電流表一只，消耗功率3VA。電流互感器二次回路采用BV-500-1×2.5mm2的銅芯塑料線,互感器距儀表的單向長度為2m。

解：型號、額定電壓、額定電流選擇：根據(jù)變壓器10kV額定電流275A，查附錄表A-7，選變比為400/5A的LQJ-10型電流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，0.5級二次繞組的Z2N=0.4Ω。

(1)準確度校驗

故滿足準確度要求。

(2)動穩(wěn)定校驗

滿足動穩(wěn)定要求。滿足熱穩(wěn)定要求。

所以選擇LQJ-10400/5A型電流互感器滿足要求。

解：根據(jù)變壓器10kV額定電流275A，查附錄表A-7，選變比為400/5A的LQJ-10型電流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，0.5級二次繞組的Z2N=0.4Ω。

(3)熱穩(wěn)定校驗

4.9

互感器的選擇2）電壓互感器的選擇1）型號的選擇：根據(jù)安裝地點和工作要求；2）額定電壓的選擇；不應低于裝設點線路的額定電壓；3）準確度的選擇：按電壓儀表對電壓互感器準確度要求。計量用：0.5級以上；測量用：1.0或3.0級；保護用：3P和6P級；4）變壓器一二次側(cè)都有熔斷器保護，不需檢驗短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。4.10

低壓熔斷器的選擇1）選擇（1）型號選擇：根據(jù)工作環(huán)境條件；（2）額定電壓選擇：不低于保護線路的額定電壓；（3）額定電流選擇：應不低于其熔體的額定電流；4.10

低壓熔斷器的選擇2）熔體的額定電流不小于線路的計算電流躲過尖峰電流在被保護線路過負荷或短路時得到可靠保護K為小于1的計算系數(shù)，當熔斷器用作單臺電動機保護時，K的取值與熔斷器特性及電動機起動情況有關，K的取值見表5-6。

Ial為絕緣導線和電纜最大允許載流量，KoL為絕緣導線和電纜允許短時過負荷系數(shù)。4.10

低壓熔斷器的選擇3）熔斷器斷流能力校驗（1）對限流式熔斷器；（2）對非限流式熔斷器：低壓線路中，熔斷器較多，前后級間的熔斷器在選擇性上必須配合，以使靠近故障點的熔斷器最先熔斷。

4）前后級熔斷器的配合4.10

低壓熔斷器的選擇4）前后級熔斷器的配合4.10

低壓熔斷器的選擇為保證選擇性配合：前級熔斷器實際熔斷時間本級熔斷器實際熔斷時間一般前級熔斷器熔體額定電流比后級熔斷器的熔體額定電流大2~3級。4）前后級熔斷器的配合例：有一臺電動機，其額定電壓380V，額定功率18.5KW，額定電流35.5A，起動電流倍數(shù)7。該電動機采用RT0型熔斷器做短路保護，短路電流最大值可達13KA。試選擇其熔體額定電流。選擇熔體及熔斷器額定電流由附表A-11查得RT0-100：斷流能力校驗：滿足要求。例5-6：有一臺電動機，其UN=380V，PN=17KW，IC=42.3A，屬重載啟動，起動電流為188A，啟動時間3~8s。采用BLV型導線穿鋼管敷設線路，導線截面為10mm2。該電動機采用RT0型熔斷器做短路保護，線路最大短路為21kA。試選擇熔斷器及其熔體額定電流，并進行校驗。（1）選擇熔體及熔斷器額定電流有附表A-11查得RT0-100：（2）斷流能力校驗斷流能力滿足要求。（3）導線與熔斷器的配合熔斷器做短路保護，導線為絕緣導線時：查表A-13-2得：滿足要求。4.11

低壓斷路器的選擇低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的應用（1）單獨接QF或QF-QS的方式；（2）QF與FU配合的方式4.11.1

低壓斷路器選擇的一般原則1）型號及操作機構(gòu)形式應符合工作環(huán)境、保護性能等方面的要求；2）額定電壓應不低于裝設地點線路額定電壓；3）額定電流應不小于它所能安裝的最大脫扣器的額定電流；4）短路斷流能力應不小于線路中最大三相短路電流；（1）對萬能式斷路器，其分斷時間在0.02s以上；（2）對塑殼式斷路器，其分斷時間在0.02s以下：低壓保護電器的初步選擇類別選擇A類為非選擇型，一般配置熱－電磁式過電流脫扣器，保護特性二段保護功能。

A類斷路器在短路情況下，沒有用于選擇性的人為短延時特性。低壓斷路器的保護特性曲線——非選擇型B類為選擇型，一般配置電子式過電流脫扣器或智能式控制器，保護特性具有二段保護、三段保護或四段保護功能。低壓斷路器的保護特性曲線——選擇型4.11.2低壓斷路器脫扣器的選擇和整定1）過電流脫扣器的選擇和整定；（1）額定電流的選擇（2）動作電流的整定瞬時過電流脫扣器動作電流的整定短延時過電流脫扣器動作電流和動作時間的整定長延時過電流脫扣器動作電流和動作時間的整定過電流脫扣器與配電線路的配合要求短延時過電流脫扣器動作電流和動作時間的整定動作電流應躲過線路的尖峰電流可靠系數(shù)，取1.2；動作時間一般不超過1s，通常為0.2s、0.4s、0.6s3級；產(chǎn)品不同，延時時間有所不同。長延時過電流脫扣器動作電流和動作時間的整定動作電流只需躲過線路的計算電流可靠系數(shù)，取1.1；動作時間一般1~2h；用于過負荷保護，動作時間為反時限特性。瞬時過電流脫扣器動作電流的整定應躲過線路的尖峰電流可靠系數(shù)；對動作時間在0.02s以上的斷路器，如DW、ME型，取1.35；對動作時間在0.02s以下的斷路器，如DZ型等，取2~2.5；過電流脫扣器與配電線路的配合要求防止被保護線路因過負荷或斷路故障引起導線或電纜過熱導線或電纜允許的短時過負荷系數(shù)。對瞬時和短延時過電流脫扣器，取4.5；對長延時過電流脫扣器，取1；對有爆炸氣體區(qū)域內(nèi)的配電線路過電流脫扣器取0.8整定倍數(shù)過電流脫扣器的動作電流，按照其額定電流的倍數(shù)來整定，即選擇過電流脫扣器的整定倍數(shù)K。過電流脫扣器的動作電流，應不大于整定倍數(shù)×過電流脫扣器額定電流。各種型號斷路器的脫扣器動作電流整定倍數(shù)不一樣。4.11.2低壓斷路器脫扣器的選擇和整定2）熱脫扣器的選擇和整定；（1）額定電流的選擇（2）動作電流的整定可靠系數(shù)，取1.1；并應在實際運行時調(diào)試3）欠電壓脫扣器的選擇和分勵脫扣器的選擇；欠電壓脫扣其主要用于欠壓或失壓保護，當電壓下降低于（0.35~0.7）UN時便能動作；分勵脫扣器用于斷路器的分閘操作，在（0.8~1.1）UN時便能可靠動作。4.11.3前后級斷路器選擇性的配合1）動作電流選擇性配合上：2）動作時間選擇性配合上：如果后一級（靠近負載）采用瞬時過電流脫扣器，則前一級（靠近電源）要求采用短延時過電流脫扣器；如果前后級都采用短延時過電流脫扣器，則前一級短延時時間應至少比后一級短延時時間大一級。由于低壓斷路器保護特性時間誤差為+20%~+30%，防止誤動作，應把前一級動作時間計入負誤差（提前動作），后一級動作時間計入正誤差（滯后動作），在這種情況下，仍要保證前一級動作時間大于后一級動作時間，才能保證前后級斷路器的選擇性配合。4.11.4低壓斷路器靈敏度的配合短路保護靈敏度應滿足：瞬時或短延時過電流脫扣器的動作電流整定值。保護線路末端的最小短路電流。例：某380V動力線路，采用低壓斷路器保護，線路計算電流為125A，尖峰電流為390A，線路首端最大三相短路電流為7.6KA，末端最小單相短路電流為2.5KA，線路允許載流量為168A，試選擇低壓斷路器。解：低壓斷路器用于配電線路保護，選擇DW15系列斷路器，查附錄表A-10-4、A-10-5，確定配置瞬時和長延時過流脫扣器。

①

Iop（0）≥KrelIpk=1.35×390A=527A根據(jù)上表中的整定倍數(shù)，選擇3倍整定倍數(shù)的瞬時脫扣器，則動作電流整定值為：3×200=600＞527A

②與保護線路的配合Iop（0）=600A≤4.5Ial=4.5×168A=756A

滿足要求

2．瞬時過流脫扣器動作電流整定故選取IN·OR=200A脫扣器

1．過流脫扣器額定電流選擇例：某380V動力線路，采用低壓斷路器保護，線路計算電流為125A，尖峰電流為390A，線路首端最大三相短路電流為7.6KA，末端最小單相短路電流為2.5KA，線路允許載流量為168A，試選擇低壓斷路器。解：低壓斷路器用于配電線路保護，選擇DW15系列斷路器，查附錄表A-10-4、A-10-5，確定配置瞬時和長延時過流脫扣器。3．長延時過流脫扣器的動作電流整定

①

動作電流整定

Iop（l）≥KrelIc=1.1×125A=137.5A

選取128～160～200中整定電流為