[工学]第三章 输变电系统

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1、HUST_CEEE第三章 输变电系统一、概述二、输变电设备三、电气一次接线*四、配电装置五、保护接地*六、高压直流输电HUST_CEEE3.1 概述v电力系统组成：发电厂、电力线路、变电站、电力用户 。v经历生产、输送、变换、分配四个环节。发电厂区域变电所配电变电所电力用户HUST_CEEE概念：从区域变电所，将35KV以上的高压降到 610KV高压送至企业变电所及高压用电设备的接 线方式基本接线方式：放射式、树干式、环状式。HUST_CEEE优点： 1、线路敷设简单 2、维护方便 3、供电可靠（不 受其它用户干扰） 适用于一级负荷。 缺点：成本高35500KV放射式配电方式HUST_CEEE

2、优点：降压变电所610KV的高压配电装置数量减少，投资 相应可以减少。 缺点：供电可靠性差只要线路上任一段发生故障，线路 上变电所都将断电。树干式配电方式HUST_CEEE优点：运行灵活，供电可靠性较高。 （当线路的任何地方出现故障时，只要将故障邻近的两侧隔离开关断 开，切断故障点，便可恢复供电。） 正常情况下呈“开环”状态的原因：为了避免环状线路上发生故障时影 响整个电网环状式配电方式 HUST_CEEE 概念：变电所电能输送和分配的电路，即主 电路。 常用的高压电器：高压熔断器、高压断路器 、高压隔离开关、高压负荷开关、避雷器等 。 高压开关柜：高压开关及相应的控制、信号 、测量、保护和调

3、节装置的组合。HUST_CEEE 输变电设备包括 变换电压的设备：如变压器。 接通和开断电路的开关电器：如断路器，隔离开关，熔断 器等。 防御过电压，限制故障电流的电器：如避雷器、避雷针、 避雷线、电抗器。 无功补偿设备：如电力电容器，同步调相机，静止补偿器 。 载流导体：如母线，引线，电缆，架空线。 接地装置；如变压器中性点接地、设备外壳接地、防雷接 地等。 电气主接线发电厂和变电所中的一次设备，按照一定规律连接而成的电 路，也称电气一次接线或一次系统。第三章 输变电系统 3-2 输电设备HUST_CEEE功能：它既能带负荷通断电路，又能在失压、短路和过负荷时自动跳闸，其功能类似于高压断路器

4、。 一、低压电气设备（一）低压断路器结构触头系统（主触头及辅助触点）灭弧装置脱扣器自由脱扣机构及操作机构（手柄操作、电磁铁操作、电动机操作 ）热电磁式 电子式智能式用途：配电用、电动机保护用、照明用、漏电保护用。QF图形符号配电用断路器类型：塑壳式断路器和框架式（万能式）断路器 HUST_CEEE低压断 路器的 保护特 性曲线 Ir1、Ir2、 Ir3、Ir4分别为过电 流脱扣器 长延时、 短延时、 瞬时及接 地动作电 流的整定 值。HUST_CEEE万能式断路器实物图片万能式断路器万能式断路器 （又称框架式断路 器）一般有一个有 绝缘衬垫的钢制框 架，所有部件均安 装在这个框架底座 内。 智

5、能控制器手动储能手柄分闸按钮合闸按钮抽屉框架二次接线端子分合闸指示储能指示万能式断路器主 要安装在低压配电柜 中作为进线开关、母 联开关和大电流出线 开关，用于控制和保 护低压配电网络。HUST_CEEEtI0Ir熔断器时间电流特性原理：当所在电路电流超过规定值并经一定时间后，熔体熔化汽化生弧灭弧(电路分断)。（二）低压熔断器类型刀形触头熔断器，如NT、RT16、RT17系列螺栓连接式熔断器，如RT12、RT15系列螺旋式熔断器，如RL6、RL7系列圆圆筒帽式熔断器，如RT14、RT30系列等FU图形符号功能：主要对低压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有过负荷保 护功能。结构：金属熔体、熔

6、体支持件、熔管及灭弧材料。保护特性：具有反时限特点。 HUST_CEEE低压熔断器实物图片 刀型触头熔断体 瓷熔管 内有金属熔体与石英沙熔断器底座 接线端子安装卡座圆圆筒帽式熔断体 螺旋式熔断器HUST_CEEE功能：主要用来隔离低压电源。QS低压隔离开关实物图片 （三）低压隔离开关结构：触头装置、绝缘子、底座及传动机构等。低压隔离开关一般采用手力操动机构。HUST_CEEE低压熔断器组合电器实物图片 QFS（四） 低压熔断器组合电器熔断器组合电器包括 ： 开关熔断器组（俗称负荷开关）隔离器熔断器组熔断器式开关（俗称刀熔开关）熔断器式隔离器HUST_CEEE功能： 用于供电系统的主电源与备用电

7、源的自动转换或两台负载设备的自动转换。 断路器转换型ATS图片 电动操作机构 低压断路器 控制单单元 负荷开关转换型ATS图片 全密封转换型负荷开关 电动控制单单元 手动操作手柄 类型负荷开关转换型ATS断路器转换型ATS（五）自动转换开关电器ATSHUST_CEEE3.2.2 高压开关设备1. 高压断路器 2. 高压隔离开关 4. 高压负荷开关 5. 高压熔断器HUST_CEEE高压断路器（circuit-breaker）是带有强力灭弧装 置的高压开关设备，是供配电系统中重要的开关设备 ，它能够开断和闭合正常线路与故障线路，主要用于 供配电系统发生故障时与保护装置配合自动切断系统 的短路电流

8、。 高压断路器通常按照灭弧介质分类，主要有:u少油断路器（已基本淘汰）u真空断路器uSF6断路器HUST_CEEE 按灭弧介质分: 按安装地点分类: 屋内式、屋外式油断路器SF6断路器真空断路器压缩空气断路器磁吹断路器QF多油断路器少油断路器HUST_CEEE 高压断路器的基本结构真空断路器是由真空灭弧室、绝缘支撑、传动机构、操动机构、机座（框架）等组成 ，如图3-6所示。导电回路由导电夹、软连接、出线板通过灭弧室两端组成。真空断路器的固定方式不受安装角度限制，即可以水平安装，又可以垂直安装，还可以任意角度安装。HUST_CEEE SF6断路器的外观图HUST_CEEE SN10-10型断路器

9、HUST_CEEEZN28-12型ZN28A-12型VD4型HUST_CEEE瓷柱式落地罐式HUST_CEEE2、高压高压隔离开关二、高压电气设备HUST_CEEE高压隔离开关的主要功能是隔离电源，当它处于 分闸状态时，有着明显的断口，使处于其后的高压母 线、断路器等电力设备与电源或带电高压母线隔离， 以保障检修工作的安全。由于不设灭弧装置，隔离开 关一般不允许带负荷操作，即不允许接通和分断负荷 电流（和断路器配合使用时，要严格遵守操作顺序， 即停电时，应先使断路器跳闸，后拉开隔离开关；送 电时，应先合隔离开关，再闭合断路器）。 但可用来分合一定的小电流，如励磁电流不超过 2A的空载变压器、电

10、容电流不超过5A的空载线路以及 电压互感器和避雷器等。HUST_CEEE真空式SF6式油浸式压气式HUST_CEEE高压高压隔离开关外观图HUST_CEEE高压高压隔离开关外观图HUST_CEEE高压高压隔离开关外观图HUST_CEEE 高压隔离开关的作用高压隔离开关的作用隔离开关又称隔离刀闸，是一种高压开关电器。因为它 没有专门的灭弧装置，故不能用来切断负荷电流和短路电 流。使用时应与断路器配合，只有在断路器断开时才能进行 操作。隔离开关在分闸时，动静触头间形成明显可见的断 口，绝缘可靠。高压隔离开关具有以下作用高压隔离开关具有以下作用 （1）隔离电源。（2）倒闸操作。 （3）接通和断开小电

11、流电路。 HUST_CEEE 高压高压隔离开关的技术参数隔离开关的技术参数包括下列内容隔离开关的技术参数包括下列内容: :（1）额定电压指隔离开关长期运行时所能承受的工作电压。（2）最高工作电压指隔离开关能承受的超过额定电压的最高电压。（3）额定电流指隔离开关可以长期通过的工作电流。（4）热稳定电流指隔离开关在规定的时间内允许通过的最大电流。（5）极限通过电流峰值指隔离开关所能承受的最大瞬时冲击短路电流。HUST_CEEE GN6和GN8型高压隔离开关HUST_CEEE功能：主要对高压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有过负荷保 护功能。高压熔断器FU图形符号原理：当所在电路电流超过规定值并

12、经一定时间后，熔体熔化汽化生弧灭弧(电路分断)保护特性：也称时间电流特性 结构：金属熔体、熔体支持件、熔管及灭弧材料限流特性：在短路电流尚未达到冲击值之前就切断电路 熔断器时间电流特性具有反时限特点HUST_CEEE高压限流熔断器实物图片 接线端子绝缘子安装卡座金属管帽瓷熔管 内有金属熔体与石英沙熔断器底座石英沙熔断撞针金属熔体缠绕在内瓷管上瓷熔管剖面图类型： 户内、户外高压限流熔断器HUST_CEEE2、高压熔断器HUST_CEEE 高压熔断器高压熔断器的外观图的外观图HUST_CEEE三、电流互感器与电压互感器结构原理：一次绕组 串联在主电路中或 直接利用一次母线；二 次绕组所接仪表、继电

13、 器均串联。 用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘 用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围功能I2N=5A或1A（一）电流互感器(CT)TATA图形符号电流互感器的基本结构和接线1-铁心 2-一次绕组 3-二次绕组 在工作时其二次侧不得开路二次侧侧有一端必须须接地连接时要注意其端子的极性使用注 意事项HUST_CEEE单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）多匝式（包括线圈式、线环式、串级式） 类型 准确度级：测量用有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级 ，保护用有5P和10P两级。高压电流互感器一般制成两个铁心和两个二次绕组，其中准确度级高的 二次绕组接测量仪表，其铁心易饱和；准确度级低

14、的二次绕组接继电器，其铁心不应饱和。 一次接线端子二 次 接 线 端 子铁 心一次绕组二次绕组LQJ-10高压电流互感器实物图片高压CT图形符号低压电流互感器实物图片二次接线端子二次绕组 及铁心一次母线 穿孔一次母线穿孔HUST_CEEE常用接线方案 一相式接线 反应一次电路对应相的电流。通常用在负载平衡 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。 两相V形接线 广泛用于中性点不接地的三相三线制电路中，供 用于三相电流、电能的测量及过电流继电保护。 三相星形接线 反应各相电流，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，用于测量或过电流继电 保护等。 HUST

15、_CEEE（二）电压电压 互感器 (PT)在工作时其二次侧不得短路 二次侧侧有一端必须须接地连接时要注意其端子的极性使用注 意事项U2N=100伏 结构原理：一次绕组并联在主电路中,二次绕组绕组 中仪仪表，继电继电 器均并联连联连 接。TVTV有的电压互感器具有3个绕组（有2个二次绕 组），其图形符号为TVTV图形符号1-铁心 2-一次绕组 3-二次绕组 电压互感器的基本结构和接线图HUST_CEEE按相数分：有单单相式和三相式； 按绕组绕组 数量分：有双绕组绕组 （如JDZ-10型）和三绕组绕组 （如JDZJ-10型 ） 类型（环环氧树树脂浇浇注绝缘绝缘） 准确度级：有0.2、0.5、1、3

16、等级。 一次接线端子二次接线端子铁 心一 二 次 绕 组JDZ(J)-10电压互感器实物图片JDZ10-10(RZL) 电压 互感器实物图片HUST_CEEE运行特点： 二次绕组不能短路“电压源” 接线方式：(a) 一台电压互感器接相电压 (b) 一台电压互感器接线电压 (c) 不完全星行接线 (d) 三台单相三绕组或三相五 柱式电压互感器接线 (e) 电容式电压互感器接线rdF1LTVZ2lC1C2 至 通 信 设 备CU1UC2U3U2(e)HUST_CEEE第三章 输变电系统 3-3 电气一次接线一、电力系统接线和输变电网络接线二、电气主接线的基本接线形式*三、发电厂及变电所的电气主接线举例HU