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1、河北科技大学电气信息学院,2,2019/5/25,第三章 供配电一次系统,河北科技大学电气信息学院,3,2019/5/25,3.1 供配电系统常用电气设备,一、电气设备概述,一次系统 ：担负电能的输送和分配任务的系统。,二次系统：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。,又叫二次回路或副电路,又叫一次回路或主电路,河北科技大学电气信息学院,4,2019/5/25,一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
2、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。,二、高低压开关设备,（一）开关触头间电弧的产生和熄灭问题,电弧的产生,产生原因：是触头间中性质点被游离的结果。 游离方式：高电场发射、热电发射、碰撞游离、热游离,河北科技大学电气信息学院,5,2019/5/25,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。 去游离的主要方式：,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。,开关电器中常用的灭弧方法,速拉灭弧法； 冷却灭弧法； 吹弧
3、灭弧法；,图3-1 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,6,2019/5/25,长弧切短灭弧法； 粗弧分细灭弧法； 狭缝灭弧法； 采用多断口灭弧 ； 采用新型介质（SF6、真空）灭弧。,图3-2 长弧切短灭弧原理,图3-3 狭缝灭弧原理,河北科技大学电气信息学院,7,2019/5/25,（二）高压断路器,1. 高压断路器的用途和基本结构,用途：不仅能通断正常负荷电流，而且能切断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。 结构特点：具有相当完善的灭弧结构。 类型：,油断路器,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
4、介质,图3-4 SN1010型高压少油断路器,图3-4是SN10-10型少油断路器的外形结构图。,河北科技大学电气信息学院,8,2019/5/25,操作机构：电磁式（CD型）或弹簧储能式（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。,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。,能手动和远距离跳、合闸，需直流操作电源，且合闸功率大。,能手动和远距离
5、跳合闸，制造工复杂，成本高，有交、直流两种操作电源,河北科技大学电气信息学院,9,2019/5/25,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。,部分SF6断路器的外形结构,六氟化硫（SF6）断路器,SF6气体特点：无色、无味、无毒、不燃烧的惰性气体，具有良好的绝缘性能和灭弧性能。,少油断路器的优点：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。,河北科技大学电气信息学院,10,2019/5/25,引进技术并国产化的产品，如ZN12-12、 ZN18-12、 ZN21-12、 ZN
6、67-12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。,国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类：,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。,图3-5 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,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。,河北科技大学电气信息学院,11,2019/5/25,图3-6和图3-7分别为ZN28A-12型户内式和ZW32-12型
7、户外式真空断路器的外形结构。,其它型号的外形结构,图3-6 ZN28A-12型真空断路器,图3-7 ZW32-12型户外高压真空断路,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。,河北科技大学电气信息学院,12,2019/5/25,高压断路器的型号：,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,13,2019/5/25,（三）高压隔离开关（俗称刀闸）,结构特点：没有灭弧装置。 用途：,隔离
8、电压：隔离开关断开后，具有明显可见的断开间隙，绝缘可靠，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,14,2019/5/25,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,类型：,图3-8为GN8-10型户内隔离开关,按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀闸。
9、,图3-8 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,其它型号的外形结构,河北科技大学电气信息学院,15,2019/5/25,隔离开关的型号：,（四）高压负荷开关,结构特点：有简单的灭弧装置和明显的断开点。 用途：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。,河北科技大学电气信息学院,16,2019/5/25,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。,类型：,图3-9和图3-10分
10、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。,负荷开关的型号：,河北科技大学电气信息学院,17,2019/5/25,图3-9 ZFN-10型高压真空负荷开关,图3-10 ZFN-10R型高压真空负荷开关,其它型号的外形结构,河北科技大学电气信息学院,18,2019/5/25,（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；
11、带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。,图3-11为HD13型刀开关的外形结构。,河北科技大学电气信息学院,19,2019/5/25,图3-11 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,20,2019/5/25,低压刀开关的型号,河北科技大学电气信息学院,21,2019/5/25,2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,22,2019/5/25,3低压负荷开关,由低压刀
12、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。,低压负荷开关的外形结构,河北科技大学电气信息学院,23,2019/5/25,（六）低压断路器,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3-12 低压断路器的动作原理图 1主触头
13、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,24,2019/5/25,2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：有配电用、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,25,2019/5/25,两段式：瞬时和长延时； 三段式：瞬时、短延时和长延时。,图3-13 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
14、大学电气信息学院,26,2019/5/25,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。,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,27,2019/5/25,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：体积小、重量轻、价格低、操作简便、使用安全，但其通断能力较低，保护方案和操作方式较少。用作为配电线路或电动机回路的控制与保护开关 。采用
15、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）。,CM1系列：分断能力高、飞弧距离短、体积小，并具有隔离功能 。,河北科技大学电气信息学院,28,2019/5/25,图3-14 CM1系列塑料外壳式 断路器的外形结构,手动操作手柄,上接线端子,分励脱扣按钮,下接线端子,河北科技大学电气信息学院,29,2019/5/25,又称框架式自动开关，它无外壳，一般有一个带绝缘衬垫的钢质框架，其全部机构和导电部分均安装在这个框架底座内。,万能式低压断路器,特点：可装设多种脱扣器; 有手动和电动两种操作方式;有固定式和抽屉式两种安装方式;具有多段保护特性，用于配电变压器低压侧的总开关
16、、低压母线的分段开关和低压出线的主开关。该系列断路器的灭弧能力强，断流容量大，但由于操动机构的影响，动作稍慢，一般断路时间在一个周期（0.02s）以上。,CW1系列：分断能力高、零飞弧、可靠性高、保护性能完善，具有智能化功能和隔离功能。,河北科技大学电气信息学院,30,2019/5/25,智能控制器,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,图3-15 CW1系列万能式断路器的外形结构,河北科技大学电气信息学院,31,2019/5/25,三、高低压保护电器,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,1高压熔断器,河北科技大学电气信息学院,32,2019/5/25,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3-16所示。其熔管的内部结构如图3-17所
