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1、第3章 供配电系统,内容提要：工厂变配电所是工厂供配电系统的枢钮。本章首先简介工厂变配电所的作用，类型和位置的确定原则，然后分别介绍工厂变配电所中常用的高低压电器，变压器的功能、结构特点及运行维护，讲述了工厂变配电所的主接线，最后介绍成套配电装置的分类与特点，及工厂变配电所的布置要求和基本结构。,第3章 供配电系统,3.1 变配电所的作用、类型和位置 3.2 变配电所的高、低压电器 3.3 电力变压器 3.4 变配电所的电气主接线 3.5 配电装置 3.6 变配电所的布置与结构 小 结 退 出,31变配电所的作用、类型和位置,1变配电所的作用 工厂变配电所是工厂供配电系统的核心，在工厂中占有特
2、别重要的地位。工厂变配电所按其作用可分为工厂变电所和工厂配电所。 变电所的作用是：从电力系统接受电能，经过变压器降压（一级变电通常降为0.4kV），然后按要求把电能分配到各车间供给各类用电设备。 配电所的作用是：接受电能，然后按要求分配电能。两者所不同的是，变电所中有配电变压器，而配电所中没有配电变压器。,2变配电所的类型 工厂变配电所从它在工厂供配电系统中的地位来说，可分为总降压变电所和车间变电所。 工厂的车间变电所的类型按主变压器的安装位置可分主要有车间附设变电所（1、2、3和4）、车间内变电所（5）、独立变电所（7）、露天变电所（6）、箱式变电所等几种类型，如图3.1所示。,31变配电所
3、的作用、类型和位置,图3.1 车间变电所的类型 1、2内附式 3、4外附式 5车间内式 6露天（半露天）式 7独立式,建筑物及高层建筑物变电所,建筑物及高层建筑物变电所是民用建 筑中经常采用的变电所形式。 楼内建筑物变电所 高层建筑物多采用楼内建筑物变电 所，置于高层建筑物的地下室或中间某 层；地下室和高层；地下室、中间某层和 高层。变压器一律采用干式变压器。 辅助建筑物变电所 与独立变电所相似，辅助建筑物变电 所置于离开高层建筑物的辅助建筑物内， 变压器采用油浸式变压器。,3变配电所所址的选择 工厂变配电所的位置应考虑如下的原则： （1）尽量接近负荷中心，以缩短低压配电线路距离，减少有色金属
4、消耗量，降低配电系统的电压损耗、电能损耗，保证电压质量。 （2）接近电源侧。 （3）进线、出线方便。 （4）设备运输、安装方便。 （5）避开剧烈振动、高温场所，避开多尘有腐蚀性气体场所，避开有爆炸、火灾危险的场所。 （6）尽量使高压配电所与车间变电所合二为一。 （7）为工厂的发展和负荷的增加留有扩建的余地。,31变配电所的作用、类型和位置,负荷中心确定,负荷中心确定,负荷中心可以用负荷指示图或负荷矩的计算 法近似确定。 1）负荷指示图 负荷指示图是将电力负荷按一定比例用负荷圆 的形式标示在企业或车间的平面图上。各车间的负 荷圆的圆心位于车间的负荷“重心”（负荷中心）。 在负荷均匀分布的车间，负
5、荷中心就是车间的中 心，在负荷分布不均匀的车间内，负荷中心应偏向 负荷集中的一侧。,负荷中心确定,由车间的计算负荷得负荷圆的半径r为： 式中K为负荷圆的比例（kW/mm2），P30为 计算负荷。,负荷中心确定,（2）负荷功率矩法确定负荷中心 设有负荷P1、P2、P3，如图 示。它们在任选的直角坐标系中 的坐标分别为P1（x1，y1）、P2 （x2，y2）、P3（x3，y3）。 现 假设总负荷 的负荷中心位于坐标P（x，y） 处。负荷中心的坐标为：,负荷中心确定,需要指出由于负荷中心原则并不是确 定变电所位置的惟一因素，且负荷中心也 是会随机变动的，大多数工厂变电所的位 置都是靠近负荷中心偏向电
6、源侧。,32变配电所常用的高、低压电器,3 . 2 . 1 变配电所常用的高压电器 3 . 2 . 2 电流互感器和电压互感器 3 . 2 . 3 变配电所常用的低压电器 3 . 2 . 4 避雷器,32变配电所常用的高、低压电器,在工厂供配电系统中担负输送、变换和分配电能任务的电路，称为“主电路”，也叫“一次电路”。 用来控制、指示、监测和保护主电路（一次电路）及其主电路中设备运行的电路，称为“二次电路”（二次回路）。 一次电路中的所有电气设备，称为“一次设备”或“一次元件”，二次电路中的所有电气设备，称为“二次设备”或“二次元件”。,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压
7、电器,1高压隔离开关 高压隔离开关具有明显的分断间隙，因此它主要用来隔离高压电源，保证安全检修，并能通断一定的小电流（如2A以下的空载变压器励磁电流、电压互感器回路电流、5A以下的空载线路的充电电流）。它没有专门的灭弧装置，因此不允许切断正常的负荷电流，更不能用来切断短路电流。因隔离开关具有明显的断开间隙，因此它通常与断路器配合使用。,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,1高压隔离开关,根据隔离开关的使用场所，可以把高压隔离开关分成户内和户外两大类。 在操作隔离开关时，应注意操作顺序，停电时先拉线路侧隔离开关，送电时先合母线侧隔离开关。而且在操作隔离开关前，先注意检查
8、断路器确在断开位置后，才能操作隔离开关。 （1）合隔离开关时的操作 无论用手动传动装置或用绝缘操作杆操作，均必须迅速而果断，但在合闸终了时用力不可过猛，以免损坏设备，使机构变形，瓷瓶破裂等。 隔离开关操作完毕后，应检查是否合上。合好后应使隔离开关完全进入固定触头，并检查接触的严密性。,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,1高压隔离开关,（2）拉开隔离开关时操作 当刀片刚要离开固定触头时应迅速。特别是切断变压器的空载电流、架空线路及电缆的充电电流、架空线路小负荷电流及切断环路电流时，拉隔离开关更应迅速果断，以便能迅速消弧。 拉开隔离开关后，应检查隔离开关每相确实已在断开
9、位置并应使刀片尽量拉到头。 （3）在操作中误拉、误合隔离开关时： 误合隔离开关时，即使合错，甚至在合闸时发生电弧，也不准将隔离开关再拉开。因为带负荷拉隔离开关，将造成三相弧光短路事故。 误拉隔离开关时，在刀片刚要离开固定触头时，便发生电弧，这时应立即合上，可以消灭电弧，避免事故。如果隔离开关已经全部拉开，则绝不许将误拉的隔离开关再合上。 如果是单极隔离开关，操作一相后发现误拉，对其他两相则不许继续操作。,图3.2 GN8-10/600型高压隔离开关 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-支柱绝缘子,32变配电所
10、常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,1高压隔离开关,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,1高压隔离开关,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,2高压负荷开关,高压负荷开关能通断正常的负荷电流和过负荷电流，隔离高压电源。有些高压负荷开关断开后，具有明显可见的断口。 高压负荷开关只有简单的灭弧装置，因此它不能切断或接通短路电流。高压负荷开关使用时通常与高压熔断器配合使用，利用熔断器来切断短路故障。 按采用的灭弧介质分类，高压负荷开关可分为：固体产气式、压气式、油管式、真空式、SF6式等。按安装场所分类，有户内式和户外式两种。,32变配
11、电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,2高压负荷开关,图3.3 FN 3-10RT型高压负荷开关 1-主轴 2-上绝缘子兼气缸 3-连杆 4-下绝缘子 5-框架 6-RN1型真压熔断器 7-下触座 8-闸刀 9-弧动触头 10-绝缘喷嘴 11-主静触头 12-上触座 13-分闸弹簧 14-绝缘拉杆 15-热脱扣器,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,2高压负荷开关,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,3高压断路器,高压断路器具有可靠的灭弧装置。它不仅能通断正常的负荷电流，而且能接通和承担一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下
12、自动跳闸，切除短路故障。 高压断路器的型式可按使用场合分为户内和户外两种，也可以按断路器采用的灭弧介质分为压缩空气断路器、油断路器、真空断路器、SF6断路器等多种型式。 隔离开关与断路器配合使用控制电力线路时，断路器和隔离开关的操作必须按照一定顺序操作。 倒闸操作原则：分闸时，先分断路器，后分隔离开关； 合闸时，先合隔离开关，后合断路器。,（1）高压油断路器 采用变压器油作灭弧介质的断路器称为油断路器。油断路器又可分为多油断路器和少油断路器。 少油断路器的特点是：开关触头在绝缘油中闭合和断开；油只作灭弧介质，油量少；结构简单，体积小，重量轻；外壳带电，必须与大地绝缘，人体不能触及，燃烧和爆炸危
13、险少。 少油断路器的主要缺点是：用油量少，检修周期短，在户外使用受大气条件影响大，配套性差。,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,3高压断路器,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,3高压断路器,图3.4 SN1010型高压少油断路器外形 1-铝帽 2-上接线端 3-油标 4-绝缘箱(内装灭弧室及触头) 5-下接线端 6-基座 7-主轴 8-框架 9-分闸弹簧,(2)高压真空断路器 高压真空断路器，是利用“真空”灭弧的一种断路器。 真空断路器的结构特点为：灭弧室作为独立的元件，安装调试简单、方便；触头开距短，故灭弧室小巧，操作功率小，动作快；灭
14、弧能力强，燃弧时间短，一般只需半个周期，电磨损少，使用寿命长；防火防爆，操作噪声小；适用于频繁操作，特别是适用于开断容性负荷电流；开断能力强，目前开断短路电流已达50kA；具有多次重合闸功能，适合配电网要求。,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,3高压断路器,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,3高压断路器,图3.5 ZN3-10型真空断路器外形 1-上接线端 2-真空灭弧室 3-下接线端 4-操作机构箱 5-合闸电磁铁 6-分闸电磁铁 7-分闸弹簧 8-底座,（3）高压六氟化硫（SF6）断路器 高压六氟化硫（SF6）断路器是采用SF6作断路
15、器的绝缘介质和灭弧介质的一种断路器。外形尺寸小，占地面积少，开断能力强，电弧在SF6中燃烧时，电弧电压特别低，燃弧时间也短，因而SF6断路器触头烧损很轻微，适于频繁操作，检修周期长。 SF6的缺点是：电气性能受电场均匀程度及水分等杂质影响特别大，故对SF6断路器的密封结构、元件结构及SF6气体本身质量的要求相当严格。 SF6断路器的结构特点为：开关触头在SF6气体中闭合和断开；SF6气体具有灭弧和绝缘功能；灭弧能力强，属于高速断路器；结构简单，无燃烧爆炸危险；SF6气体本身无毒，但在电弧的高温作用下，会产生氟化氢等有强烈腐蚀性的剧毒物质，检修时应注意防毒。,32变配电所常用的高、低压电器,32
16、1变配电所常用的高压电器,3高压断路器,图3.6 LN2-10型SF6断路外形 1-上接线端 2-绝缘筒(内为气缸及触头系统) 3-下接线端 4-操作机构 5-小车 6-分闸弹簧,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,3高压断路器,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,3高压断路器,32变配电所常用的高、低压电器,321变配电所常用的高压电器,4高压熔断器,熔断器一般由熔管、熔体、灭弧填充物、指示器、静触座等构成。 熔断器分限流式和不限流式两种。限流式熔断器的灭弧能力强，可以在短路电流上升到最大值之前灭弧。 工厂供电系统中，对容量小而且不太重要的负载，广泛使用高压熔断器作为输、配电线路及电力变压器（包括电压互感器）的短路及过载保护。 高压熔断器
