《供配电技术(电力系统概论)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《供配电技术(电力系统概论)（544页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章第一章电力系力系统概概论 电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。到2003年底，我国发电机装机容量达38450万千瓦，发电量达19080亿度，居世界第2位。工业用电量已占全部用电量的5070%，是电力系统的最大电能用户，供配电系统的任务就是企业所需电能的供应和分配。第一节第一节 供配电系统供配电系统第二节第二节 电力系统的额定电压电力系统的额定电压第三节第三节
2、中性点运行方式中性点运行方式第四第四节电能的能的质量指量指标第五第五节电力力负荷荷第一节第一节 供配电系统供配电系统1.电力系统发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。电力系统示意图如下：从发电厂到用户的发、输、配电过程 名词解释1）发电厂：将一次能源转换成电能。有火力、水力、核能等2）变电所：功能是接受电能、变换电压和分配电能。3）配电所：仅用于接受和分配电能的场所。4）换流站：交、直流相互转换的场所。5）电力线路：将发电厂、变电所和电能用户连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。（220KV输电线，110KV配电线）6）电能用户：所有消耗电能的用电设备或用电单位。7）电网：电力系
3、统中除发电厂和电能用户之外的部分。8）为什么建电力系统：减少装机容量；装设大机组；充分利用动力资源；提高供电可靠性；提高电能质量；提高运行的经济性。2 供配电系统由总降变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所和用电设备组成。总降压变电所：将35110KV的外部供电电源降到610KV共高压配电所、车间变电所或建筑物变电所、高压用电设备。一般大型企业都设之。高压配电所：接受610KV电压，再分配。一般负荷分散、厂区大的大型企业需设置。配电线路：分610KV厂内高压配电线路和380/220V厂内低压配电线路。车间变电所（建筑物变电所）：610KV降到380/220V 供配电的要求和课程任务供配电的基
4、本要求是： （1）安全 （2）可靠 （3）优质 （4）经济 本课程的任务： 讲述供配电系统电能供应和分配的基本知识和理论，使学生掌握供配电系统的设计和计算方法，管理和运行技能，为学生今后从事供配电技术工作奠定基础。第二节 电力系统额定电压 1、电网（线路）额定电压 UN 低压 380V,660V 高压 （3），6，10，35，（66），110，220，（330），500kV 2、用电设备的额定电压，等于同级电网的额定电压3、发电机的额定电压：UNGG=1.05UN 注：用电设备偏移5%，线路允许电压降10%4、电压变压器的额定电压 （1）升压变压器 ：U1N=UNGGG=1.05UN ； U2
5、N=1.1UN （2）降压变压器 ：U1N=UN （一次侧）U2N=1.05UN 10kV及以下，线路较短时 1.1UN 35kV及以上，线路较长时例例1-1已知图示系统中线路的额定电压，求发电机和变压器的已知图示系统中线路的额定电压，求发电机和变压器的额定电压。额定电压。解：G:UNG=1.05UN3L=1.056=6.3kV1T:U1N1T=UNG=6.3kVU2N1T=1.1UN1L=1.1X110=121kV6.3/121kV2T:U1N2T=UN1L=110kVU2N2T=1.1UN2L=1.1X35=38.5kV110/38.5kV习题18、19图见书P14。第三节 电力系统中性点
6、运行方式一、概述一、概述 三相系统的中性点运行方式取决于供电可靠性，工作要求和设备制造。 110kV及以上：中性点直接接地 设备绝缘按相电压设计 单相接地跳闸停电，采用重合闸提高可靠性 366kV：中性点不接地 设备绝缘按线电压设计 单相接地可短时运行2H 接地电流大于等于防止间隙电弧过电压或高频电流经消弧线圈接地 380V：中性点直接接地，单相设备工作要求二、中性点不接地的电力系统二、中性点不接地的电力系统 1.正常运行 三相线电压对称 ；三相相电压对称 ；三相对地电容电流对称2.单相接地：C相接地 接地相对地电压为零 ；非接地相对地电压上升为线电压 ；三相线电压仍对称 ；接地相对地电容电流
7、为零 ；非接地相对地电容电流增大倍 ；接地电流为正常电容电流的3倍 Ic的估算UN系统额定电压kV ;lah系统架空线总长度km ;lcab系统电缆总长度km 三、中性点经消弧线圈接地的电力系统三、中性点经消弧线圈接地的电力系统1.正常运行 ：同“中性不接地系统” 2.单向接地 ：除消弧线圈有电流IL外，同中性点不接地系统 全补偿ILIC ；欠补偿ILIC ；过补偿ILIC 四、中性点直接接地的电力系统四、中性点直接接地的电力系统 接地相对地电压为零；非接地相对地电压升为相电压，单相接地即单相短路，保护装置动作跳闸。第四节电能的质量指标1 1、电压、电压 电压质量是以电压偏离额定电压的幅度、电
8、压波动与闪变和电压波形来衡量。 1）电压偏差电压偏差是以电压偏离额定电压的幅度，一般以百分数表示，即式中，V%为电压偏差百分数，U为实际电压，UN为额定电压。 2）电压波动和闪变电压波动是指电压的急剧变化。电压变化的速率大于每秒1%的即为电压急剧变化。电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数表示，即U=Umax-UminU%=式中，U为电压波动；U%为电压波动百分数；Umax、Umin为电压波动的最大值和最小值（kV）；UN为额定电压（kV）。 3）波形波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。2 2、频率、频率: :频率的质量是以频率偏差来衡量。3 3、供电的可靠性、供电的可靠性: :
9、供电可靠性是以对用户停电的时间及次数来衡量。它常用供电可靠率表示，即实际供电时间与统计期全部时间的比值的百分数表示，第五节电力负荷一、按对供电可靠性要求的负荷分类我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成的损失或影响的程度划分为三级。1一级负荷一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续性生产过程被打乱而需要长时间恢复等；中断供电将有重大政治、经济影响的用电单位的正常工作的负荷者。2二级负荷二级负荷为中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者，如主要设备损
10、坏、大量产品报废，连续性生产过程被打乱需较长时间才能恢复，重点企业大量减产等；中断供电系统将影响重要用电单位正常工作的负荷者；中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱者。3三级负荷三级负荷为不属于一级和二级负荷者。对一些非连续性生产的中小型企业，停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属三级负荷。二、按工作制的负荷分类电力负荷按其工作制可分为三类。1连续工作制负荷连续工作制负荷是指长时间连续工作的用电设备，其特点是负荷比较稳定，连续工作发热使其达到热平衡状态，其温度达到稳定温度，用电设备大都属于这类设备。如泵类、通风机、压缩机、电
11、炉、运输设备、照明设备等。2短时工作制负荷短时工作制负荷是指工作时间短、停歇时间长的用电设备。其运行特点为工作时其温度达不到稳定温度，停歇时其温度降到环境温度，此负荷在用电设备中所占比例很小。如机床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门电动机等。3反复短时工作制负荷反复短时工作制负荷是指时而工作、时而停歇、反复运行的设备，其运行特点为工作时温度达不到稳定温度，停歇时也达不到环境温度。如起重机、电梯、电焊机等。反复短时工作制负荷可用负荷持续率（或暂载率）来表示。式中，tw为工作时间，to为停歇时间，T为工作周期。第二章第二章供配供配电的的负荷荷计算算第一节第一节负荷曲线负荷曲线第二节第二节用电设备
12、的设备容量用电设备的设备容量第三节第三节负荷计算的方法负荷计算的方法第四节第四节功率损耗和电能损耗功率损耗和电能损耗 第五节第五节全厂负荷计算全厂负荷计算第六节第六节尖峰电流的计算尖峰电流的计算 第七节第七节功率因数及无功功率补偿功率因数及无功功率补偿第一节第一节负荷曲线负荷曲线负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形。一、日负荷曲线：负荷在一昼夜间（024h）变化情况。制作：（1）以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线。（2）通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半小时）将其读数记录下来，求出0.5h的平均功率，再依次将
13、这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线。二、年持续负荷曲线二、年持续负荷曲线年负荷曲线又分为年运行负荷曲线和年持续负荷曲线。年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。绘制方法如图22所示。图22是南方某厂的年负荷曲线，图中P1在年负荷曲线上所占的时间计算为T1=200t1+165t2。其中夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况核定。 一般在北方，近似认为冬季200天，夏季165天；在南方，近似认为冬季165天，夏季200天。图22年负荷持续时间曲线的绘制（a）夏季日负荷曲线（b）冬季日负荷曲线
14、（c）年负荷持续时间曲线三、负荷曲线的有关物理量荷曲线的有关物理量1.年最大负荷和年最大负荷利用小时（1）年最大负荷Pmax年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内30分钟平均功率的最大值。（2）年最大负荷利用小时Tmax如图23所示，阴影为全年实际消耗电能，如果以Wa表示全年实际消耗的电能,则有：图23年最大负荷和年最大负荷利用小时图24年平均负荷2.平均负荷和负荷系数（1）平均负荷Pav平均负荷就是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值。年平均负荷Pav,如图24所示，阴影部分表示全年实际消耗的电能Wa，则：（2）负荷系数KL负荷系数是指平均负荷与最大负荷的比值，有功负荷系数KaL和无功负
15、荷系数KrL，即有时也用表示有功负荷系数，用表示无功负荷系数。一般工厂=0.70.75，=0.760.82注意：对单个用电设备或用电设备组，有：第二节第二节用电设备的设备容量用电设备的设备容量一、一、设备容量的定义设备容量的定义设备的銘牌额定功率PN经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为设备容量，用Pe来表示。二、设备容量的确定设备容量的确定1.长期工作制和短期工作制的用电设备长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备的銘牌额定功率，即Pe=PN2.反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。式中，PN为电焊机额定有功功率
16、；SN为额定视在功率；N为额定负荷持续率； cosN为额定功率因数。1）电焊机和电焊装置组要求统一换算到=100%时的功率，即：2）起重机（吊车电动机）要求统一换算到=25%时的功率，即：3）电炉变压器组设备容量是指额定功率下的有功功率，即：Pe=SN*cosN4）照明设备不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率，即：Pe=PN用镇流器的照明设备的设备容量要包括镇流器中的功率损失。荧光灯：Pe=1.2PN 高压水银灯、金属卤化物灯：Pe=1.1PN照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算：式中：是建筑物单位面积的照明容量，S为建筑物的面积。第三节第三节负荷计算的方法负荷计算的方
17、法一、一、计算负荷的估算法计算负荷的估算法1、单位产品耗电量法、单位产品耗电量法有功计算负荷为：有功计算负荷为：式中，Wa为全年电能，Wa=am，m为年产量，a为单位产品的耗电量；Tmax为年最大负荷利用小时数。2、单位面积负荷密度法若已知车间生产面积S和负荷密度指标时，车间平均负荷为: Pav=*S， 车间计算负荷为:二、需要系数法二、需要系数法Kd所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量，两者之间存在一个比值关系，因此引进需要系数的概念，即1、单组用电设备的计算负荷式中，Kd为需要系数；Pe为设备容量；tg为设备功率因数角的正切值。例例2-1已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V
18、的电动机30台，其总的设备容量为120kw。试求其计算负荷。解解：查表可得，Kd=0.160.2(取0.2计算)，cos=0.15,tg=1.73。根据公式得：PC=KdPe=0.2120 =24(KW) QC=PCtg=241.73 =41.52(kvar)Sc=Pc/cos =24/0.5=48(kVA)2、多组用电设备的计算负荷式中，n为用电设备组的组数，Kp、Kq分别为有功、无功同时系数，Pci，Qci为各用电设备组的计算负荷。解:(1)冷加工机床：查附录表1可得Kd1=0.2，cos1=0.5，tg1=1.73Pc1=Kd1Pe1=0.250=10kWQc1=Pc1tg1=101.7
19、3=17.3kvar(2)通风机：Kd2=0.8，cos2=0.8，tg2=0.75Pc2=Kd2Pe2=0.82.4=1.92kWQc2=Pc2tg2=1.920.75=1.44kvar例22一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。试求计算负荷（设同时系数Kp、Kq均为0.9）。(3)电阻炉：因只1台，故其计算负荷等于设备容量Pc3=Pe3=2kWQc3=0(4)车间计算负荷：三、二项式法二项式法(1)单组用电设备的计算负荷式中，b、c为二项式系数；Pe是该
20、组用电设备组的设备总容量；Px为x台最大设备的总容量，当用电设备组的设备总台数n2x时，则最大容量设备台数取x=n/2，且按“四舍五入”法取整，当只有一台设备时，可认为Pc=Pe；tg为设备功率因数角的正切值。(2)多组用电设备的计算负荷式中，（bPe）i为各用电设备组的平均功率Pe是各用电设备组的设备总容量；cPx为每组用电设备组中x台容量较大的设备的附加负荷；（cPx）max为附加负荷最大的一组设备的附加负荷；tgmax为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。例23试用二项式法来确定例22中的计算负荷。解:求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx（）金属切削机床电动机组查附录表1，取b1
21、=0.14，c1=0.4，x1=5，cos1=0.5，tg1=1.73，x=5，则(bPe)1=0.1450=7kW(cPx)1=0.4(7.52+42+2.21)=10.08kW（）通风机组查附录表1，取b2=0.65，c2=0.25，cos2=0.8，tg2=0.75，n=22x，取x2=n/2=1，则(bPe)2=0.652.4=1.56kW(cPx)2=0.251.2=0.3kW（）电阻炉(bPe)3=2kW(cPx)3=0显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cPx)1最大，故总计算负荷为：Pc=（bPe）i+（cPx）1=(7+1.56+2)+10.08=20.64kW比较例22
22、和例23的计算结果可知，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多。 可见二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。Qc=（bPetg）i+（cPx）tg1=(71.73+1.560.75+0)+10.081.73=30.72kvar四、单相负荷计算单相负荷计算单相设备应尽可能地均匀分布在三相上，以使三相负荷保持平衡。单相负荷的计算如下：1.三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时，单相设备可按三相负荷平衡计算。2.三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时，应把单相设备容量换算为等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。单相设备组等效三相设备容量的计算如下
23、：（1）单相设备接于相电压时Pe = 3Pem式中，Pem为最大负荷相所接的单相设备容量（2）单相设备接于线电压时接于同一线电压时接于不同线电压时设接于三个线电压的设备容量分别为P1、P2、P3，且cos1cos2cos3，P1P2P3，则等效三相设备容量为（3）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压时应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后分别计算各相的设备容量。 将线电压的单相设备容量换算为相电压的设备容量的换算公式为：PAB、PBC、PCA为接于AB、BC、CA相间的有功设备容量；PeA、PeB、PeC为换算为A、B、C相的有功设备容量；QeA、QeB、QeC
24、为换算为A、B、C相的无功设备容量；pABA、qABA等为有功和无功换算系数。等效三相设备容量计算出来后，就可以算出等效三相计算负荷：第（1）和第（2）种情况可直接用需要系数法算出等效三相计算负荷；第（3）种情况的等效三相计算负荷取其最大有功负荷相的计算负荷的3倍，即式中，Pcm为最大有功负荷相的有功计算负荷；Qcm为最大有功负荷相的无功计算负荷。例例2-4某220/380V三相四线制线路上，装有220V单相电热干燥箱6台、单相电加热器2台和380V单相对焊机6台。电热干燥箱20kW2台接于A相，30kW1台接于B相，10kW3台接于C相；电加热器20kW2台分别接于B相和C相；对焊机14kW
25、（=100%）3台接于AB相，20kW（=100%）2台接于BC相，46kW（=60%）1台接于CA相。试求该线路的计算负荷。解解:1.电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷 查附录表1得 Kd=0.7，cos=1，tg=0，因此只要计算有功计算负荷A相PcA1=KdPeA=0.7202=28kWB相PcB1=KdPeB=0.7(301+201)=35kWC相PcC1=KdPeC=0.7(103+201)=35kW2.对焊机的各相计算负荷查附录表1得Kd=0.35，cos=0.7，tg=1.02查表24得cos=0.7时pABA=pBCB=pCAC=0.8pABB=pBCC=pCAA=0.2qAB
26、A=qBCB=qCAC=0.22qABB=qBCC=qCAA=0.8先将接于CA相的46kW（=60%）换算至=100%的设备容量，即（1）各相的设备容量为A相PeA=pABAPAB+pCAAPCA=0.8143+0.235.63=40.73kWQeA=qABAPAB+qCAAPCA=0.22143+0.835.63=37.74kvarB相PeB=pBCBPBC+pABBPAB=0.8202+0.2143=40.4kWQeB=qBCBPBC+qABBPAB=0.22202+0.8143=42.4kvarC相PeC=pCACPCA+pBCCPBC=0.835.63+0.2202=36.5kWQe
27、C=qCACPCA+qBCCPBC=0.2235.63+0.8202=39.84kvar（2）各相的计算负荷为A相PcA2=KdPeA=0.3540.73=14.26kWQcA2=KdQeA=0.3537.74=13.21kvarB相PcB2=KdPeB=0.3540.4=14.14kWQcB2=KdQeB=0.3542.4=14.84kvarC相PcC2=KdPeC=0.3536.5=12.78kWQcC2=KdQeC=0.3539.84=13.94kvar3.各相总的计算负荷（设同时系数为0.95）A相PcA=K（PcA1+PcA2）=0.95（28+14.26）=40.15kWQcA=K
28、（QcA1+QcA2）=0.95（0+13.21）=12.55kvarB相PcB=K（PcB1+PcB2）=0.95（35+14.14）=46.68kWQcB=K（QcB1+QcB2）=0.95（0+14.84）=14.10kvarC相PcC=K（PcC1+PcC2）=0.95（35+12.78）=45.39kWQcC=K（QcC1+QcC2） =0.95（0+13.94）=13.24kvar4.总的等效三相计算负荷因为B相的有功计算负荷最大，所以Pcm=PcB=46.68kWQcm=QcB=14.10kvarPc=3Pcm=346.68=140.04kWQc=3Qcm=314.10=42.3
29、kvar第四节第四节 功率损耗和电能损耗功率损耗和电能损耗一、一、供配电系统的功率损耗供配电系统的功率损耗供配电系统的功率损耗是指最大功率时功率损耗供配电系统的功率损耗是指最大功率时功率损耗。1、线路的功率损耗：、线路的功率损耗：(1)线路功率损耗线路功率损耗 PWL=3IC2RWL*10-3 QWL= =3IC2XWL*10-3式中，式中，Ic为线路的计算电流（为线路的计算电流（A）；）；RWL为线路每相的电阻为线路每相的电阻（），），RWL=R0L，R0为线路单位长度的电阻（为线路单位长度的电阻（/km），），L为线为线路的计算长度（路的计算长度（km）；）；XWL为线路每相的电抗（为线路
30、每相的电抗（），），XWL=X0L，X0为线路单位长度的电抗（为线路单位长度的电抗（/km）。(2)变压器的功率损耗变压器的功率损耗 估算法估算法 PT=0.015ScQQT=0.06Sc精确法有功功率损耗铁损PFe 空载损耗P0可认为就是铁损，所以铁损又称为空载损耗。铜损PCu 负载损耗Pk可认为就是额定电流下的铜损PCu。变压器的有功功率损耗为PTP0+Pk2式中，SN为变压器的额定容量；Sc为变压器的计算负荷；为变压器的负荷率（=Sc/SN）无功功率损耗空载无功功率损耗 Q0负载无功功率损耗 QL变压器的无功功功率损耗为：式中，I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值;Uk%为变压器的短
31、路电压百分值。二、供配电系统的电能损耗二、供配电系统的电能损耗（1）线路电能损耗最大损耗时间：当线路或变压器中以最大计算电流Ic流过小时后所产生的电能损耗，等于全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗。 线路电能损耗 WL=PWL*（2） 变压器的电能损耗 WT=P0*8760+Pk(SC/SN)2*第五节第五节 用户负荷计算用户负荷计算一、负荷计算原则是选择电源进线和一、二次设备的基本依据。逐级计算法（用需要系数法）：从用电设备向电源方向逐级计算负荷。二、负荷计算的步骤（以下图为依据）1.供给单台用电设备的支线的计算负荷确定（如图中1点处）计算目的：用于选择其开关设备和导线截面计算负荷为：2
32、.用电设备组计算负荷的确定（如图中2点处）计算目的：用来选择车间配电干线及干线上的电气设备。计算负荷为：3.车间干线或多组用电设备的计算负荷确定（如图中3点处）计算公式为：4.车间变电所低压母线计算负荷的确定（如图中4点处）计算目的：以此选择车间变电所的变压器容量。5.车间变电所高压母线的计算负荷确定（如图中5点处）计算目的：以次选择高压配电线及其上的电气设备。计算公式：估算：6.总降变电所二次侧的计算负荷确定（如图中6点处）计算负荷为：7.总降变电所高压侧的计算负荷确定（如图中7点处）计算负荷为：第六节尖峰电流的计算尖峰电流Ipk是指单台或多台用电设备持续12秒的短时最大负荷电流。它是由于电
33、动机起动、电压波动等原因引起的，尖峰电流比计算电流大的多。计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。1、单台用电设备供电的支线尖峰电流计算尖峰电流就是用电设备的起动电流，即Ipk=Ist=KstIN式中，Ist为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电流；Kst为用电设备的起动电流倍数。2、给多台用电设备供电的干线尖峰电流计算 计算公式为：或式中，Istmax为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流；（IstIN）max为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流与额定电流电流之和；K为上述n1
34、台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为0.71；Ic为全部设备投入运行时线路的计算电流。例例2-5有一380V配电干线，给三台电动机供电，已知IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A，Ist1=35A，Ist2=16A，Kst3=3，求该配电线路的尖峰电流。解：解：Ist1IN1=355=30AIst2IN2=164=12AIst3IN3=Kst3IN3IN3=31010=20A可见，（IstIN）max=30A，则Istmax=35A，取K=0.9，因此该线路的尖峰电流为Ipk=K（IN2+IN3）+Istmax=0.9（4+10）+35=47.6A第七节功率因数和无功功率补偿功率因
35、数和无功功率补偿一、功率因数的计算一、功率因数的计算1.瞬时功率因数2.最大负荷功率因数3.平均功率因数 （1）由消耗的电能计算式中，Wa为某一时间内消耗的有功电能（kWh）；Wr为某一时间内消耗的无功电能（kVAh）。（2）由计算负荷计算4.供电部门对用户功率因数的要求cos0.9二、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法的方法1、功率因数对供电系统的影响 电能损耗增加 P=3I2R 电压损失增大在功率因数降低后，不得不降低输送的有功功率P来控制电流I的值，这样就降低了供电设备的供电能力。2.提高功率因数的方法(1)提高自然功率因数 自然功率因
36、数是指未装设任何补偿装置的实际功率因数。提高自然功率因数，采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量，使供配电系统总功率因数提高。 供电设备利用率降低合理选择电动机的规格、型号防止电动机空载运行保证电动机的检修质量合理选择变压器的容量交流接触器的节电运行(2)人工补偿功率因数 并联电容器 同步电动机补偿 调相机(仅发无功功率的同步发电机)补偿 动态无功补偿三、并联电容器补偿并联电容器补偿1、并联电容器的型号并联电容器的型号由文字和数字两部分组成，型号各部分所表示的意义如下：例如：BW0.4121型即为单相户内型十二烷基苯浸渍的并联电容器，额定电压为0.4kV、容量为12kvar。2.补偿容量和
37、电容器台数的确定 （1）采用固定补偿Qcc=Pav（tgav1tgav2）式中，Qcc为补偿容量；Pav为平均有功负荷，Pav=Pc或Wa/t，Pc为负荷计算得到的有功计算负荷，为有功负荷系数，Wa为时间t内消耗的电能；tgav1为补偿前平均功率因数角的正切值；tgav2为补偿后平均功率因数角的正切值；（2）采用自动补偿Qcc=Pc（tg1tg2）式中，QcN为单个电容器的额定容量（kvar）例26如某一工厂的计算负荷为2400kW，平均功率因数为0.67。要使其平均功率因数提高到0.9（在10kV侧固定补偿），问需要装设多大容量的并联电容器？如果采用BWF10.5401型电容器，需装设多少个
38、？解tgav1=tg(arccos0.67)=1.1080tg av2=tg(arccos0.9)=0.4843Qcc=Pav（tgav1tgav2）=0.752400(1.10800.4843)1122.66kvarn=Qcc/qcN=1122.66/40=28个考虑三相均衡分配，应装设30个，每相10个，此时并联电容器的实际值为3040=1200kvar，此时的实际平均功率因数为满足要求。四、并联电容器的装设与控制1.并联电容器的结线不同的接线方法其补偿的总容量不同：形结线时形结线时高压电容器组接形；容量较小(450Kvar)或低压电容器组接形。2.并联电容器的装设地点(1)高压集中补偿高
39、压集中补偿是指将高压电容器组集中装设在工厂变电所的610kV母线上。补偿范围小，运行维护方便，投资少，利用率高，大中企业用。(2)低压集中补偿低压集中补偿是指将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。补偿范围中，经济，维护方便，用户普遍应用。(3)单独就地补偿单独就地补偿（个别补偿或分散补偿）是指在个别功率因数较低的设备旁边装设补偿电容器组。补偿范围最大，效果最好，利用率低。3.并联电容器的控制方式并联电容器的投切是随着负荷的变化，以某个参量进行分组投切控制的，有：按功率因数进行控制；按负荷电流进行控制。五、补偿后全厂负荷和功率因数计算1.负荷计算若补偿装置装设地点在变压器一次侧，计算负荷
40、为：若补偿装置装设地点在变压器二次侧，则还要考虑变压器的损耗：其中PT、QT为考虑了补偿容量Qcc后的变压器的有功功率和无功功率损耗。补偿后总的视在计算负荷为2.功率因数计算（1）固定补偿一般计算其平均功率因数，补偿后平均功率因数（2）自动补偿一般计算其最大负荷时的功率因数，补偿后功率因数为例26有一工厂修建10/0.4kV的车间变电所，已知车间变电所低压侧的视在功率Sc1为800kVA，无功计算负荷Qc1为540kvar，现要求车间变电所高压侧功率因数不低于0.9，如果在低压侧装设自动补偿电容器，问补偿容量需多少？补偿后车间总的视在计算负荷（高压侧）降低了多少？解（1）补偿前低压侧的有功计算
41、负荷低压侧的功率因数cos1=590.25/800=0.74变压器的功率损耗（设选低损耗变压器）PT=0.015Sc=0.015800=12kWQT=0.06Sc=0.06800=48kvar变电所高压侧总的计算负荷为Pc2=Pc1+PT=590.25+12=602.25kWQc2=Qc1+QT=540+48=588kvar变电所高压侧的功率因数为cos=602.25/841.7=0.716(2)确定补偿容量现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变压器损耗，可设低压侧补偿后的功率因数为0.92，来计算需补偿的容量Qcc=Pc1（tg1tg2）=590.25（tgarcc
42、os0.74tgarccos0.92）=285.03kvar查附录表2选BW0.4141型电容器，需要的个数为n=285.03/14=21个实际补偿容量为Qcc=2114=294kvar(3)补偿后变电所低压侧视在计算负荷此时变压器的功率损耗变电所高压侧总的计算负荷S=841.7663.84=177.86kVA变电所高压侧的功率因数符合要求。如果结果小于0.9，则需重新计算，同时把一开始的设定值0.92取大一点，到cos的值满足要求为止。通过上述计算可得：需补偿的容量为294kvar，补偿后车间变电所高压侧功率因数达到0.904，高压侧的总视在功率减少了177.86kVA。补偿前车间变电所变压
43、器容量应选1000kVA，补偿后选800kVA即满足要求。第三章第三章短路电流计算短路电流计算第一节第一节概述概述第二节第二节 无限大容量系统三相短路分析无限大容量系统三相短路分析第三节第三节无限大容量系统三相短路电流计算无限大容量系统三相短路电流计算第四节第四节两相和单相短路电流计算两相和单相短路电流计算第第五节五节短路电流的效应短路电流的效应短路是指不同相之间，相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接。本章讨论和计算供配电系统在短路故障情况下的电流（简称短路电流），短路电流计算的目的主要是供母线、电缆、设备的选择和继电保护整定计算之用。第一节第一节概述概述一、短路的种类 三相交流系
44、统的短路的种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。二、短路的原因二、短路的原因(1)电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，大气过电压，绝缘受到机械损伤等。(2)运行人员不遵守操作规程，如带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸。 (3)鸟兽跨越在裸露导体上。三、短路的危害三、短路的危害1.短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏。2.短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损坏。3.短路使系统电压降低，电流升高，电器设备正常工作受到破坏。4.短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。5.严重的短路将电力系统运
45、行的稳定性，使同步发电机失步。6.单相短路产生的不平衡磁场，对通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰。四、防止短路对策四、防止短路对策预防性试验正确安装和维护防雷设备文明施工严格遵守操作规程五、短路电流计算的目的五、短路电流计算的目的1.正确地选择和校验各种电器设备2.计算和整定保护短路的继电保护装置3. 选择限制短路电流的电器设备第二节第二节 无限大容量系统三相短路分析无限大容量系统三相短路分析一一、无限大容量系统、无限大容量系统所谓“无限大容量系统”指端电压保持恒定，没有内部阻抗以及容量无限大的系统。无限大容量系统：US=常数，XS=0,SS=二二、无限大容量系统三相短路暂态过程无限大容量系
46、统三相短路暂态过程1、正常运行设电源相电压为阻抗角式中，电流幅值正常运行电流为：2.三相短路分析无限大容量系统三相短路图（a）系统图无限大容量系统三相短路图（b）三相电路图（c）单相等效电路图设在图图中K点发生三相短路。定性分析：三相短路，阻抗突变，发生暂态过渡过程，k点右侧，没有电源，电流衰减到零，k点左侧有电源，L,I,I不突变，出现周期容量定量分析：短路电流应满足微分方程其解为其中短路电流周期分量幅值：为短路回路阻抗角；为短路回路时间常数；为短路电流非周期分量初值。在短路瞬间t=0时，短路前工作电流与短路后短路电流相等，即由上式求出inp0，并带入ik表达式中，则：无限大容量系统三相短路
47、时的短路电流波形图3.最严重三相短路的短路电流三相短路时的相量图产生最严重短路电流的条件：(1)短路瞬时电压过零=0或1800(2)短路前空载或cos=1(3)短路回路纯电感K=900将Im=0,a=0,k=90o代入上式，得最严重三相短路时的电流波形图四四、三相短路的有关物理量三相短路的有关物理量1.短路电流周期分量有效值IP式中，Uav=1.05UN（kV）,线路平均额定电压；()为短路回路总阻抗。2.次暂态短路电流次暂态短路电流是短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值,用I表示。在无限大容量系统中，短路电流周期分量不衰减，即I=IP3.短路全电流有效值由于短路电流含有非周期性分量，短
48、路全电流不是正弦波，短路过程中短路全电流的有效值Ik（t），是指以该时间t为中心的一个周期内短路全电流瞬时值的均方根值，即4.短路冲击电流和冲击电流有效值（1）短路冲击电流ish是短路全电流的最大瞬时值，出现在短路后半个周期，即t=0.01秒时，得为短路电流冲击系数。纯电阻性电路，ksh=1；纯电感性电路，ksh=2。因此0ksh2。 （2）短路冲击电流有效值Ish是短路后第一个周期的短路全电流有效值。在高压系统发生三相短路，可取Ksh=1.8，因此Ish=1.52IP在低压系统发生三相短路，可取Ksh=1.3，因此Ish=1.09IP5.稳态短路电流I稳态短路电流有效值是短路电流非周期分量衰
49、减完后的短路电流有效值，用I表示。在无限大容量系统中，IIp。6.短路容量SK三相短路容量是选择断路器时，校验其断路能力的依据，它根据计算电压即平均额定电压进行计算，即式中，SK为三相短路容量（MVA）；Uav为短路点所在级的线路平均额定电压（kV）；Ik为短路电流（kA）。 第三节第三节无限大容量系统三相短路电流计算无限大容量系统三相短路电流计算通常采用标幺值计算，以简化计算，便于比较分析。一、标幺制用相对值表示元件的物理量，称为标幺制。容量、电压、电流、阻抗的标幺值分别为基准值的选取是任意的，但为简化计算，取Sd=100MVA,。基准容量Sd、基准电压Ud、基准电流Id和基准阻抗Zd亦遵循
50、功率方程和电压方程。四个基准值中只有二个基准值是独立的，通常选定基准容量和基准电压，按下式求出基准电流和基准阻抗。注意：用基准容量和元件所在电压等级的基准电压计算的阻标标幺值，和将元件的阻抗换算到短路点所在的电压等级，再用基准容量和短路点所在电压等级的基准电压计算的阻抗标幺值相同，即变压器的变比标幺值等于1，从而避免了多级电压系统中阻抗的换算。短路回路总电抗的标幺值可直接由各元件的电抗标幺值相加而得。采用标幺制计算短路电流其优点：计算简单、清晰；变压器的变比标幺值等于1；相值、线值的标幺值相等。 二、短路回路元件的标幺值阻抗1、线路的电抗标幺值式中，l为线路长度（km），R0和X0为线路单位长
51、度的电阻电抗（/km）,Sd为基准容量（MVA），Ud为线路所在电压等级的基准电压（kV）。2、变压器的电抗标幺值 3电抗器的电抗标幺值式中，SN为额定容量（MVA）和为UK%阻抗电压。式中，UL.N电抗器的额定电压、IL.N为电抗器的额定电流、电抗器的电抗百分数XL%4电力系统的电抗标幺值无限大容量系统 XS=0已知系统电抗有名值XS已知系统的短路容量SK已知系统出口断路器的短路容量SOC5短路回路总阻抗若 时，可略去电阻，=。三、三相短路电流计算 无限大容量系统发生三相短路时，短路电流的周期分量的幅值和有效值保持不变，短路电流的有关物理量I、Ish、ish、I和Sk都与短路电流周期分量有关
52、。因此，只要算出短路电流周期分量的有效值，短路其它各量按前述公式很容易求得，采用的标幺值计算。而故1三相短路电流周期分量有效值短路电流周期分量有效值的标幺值等于短路回路总阻抗标幺值的倒数。即短路电流周期分量有效值为2、冲击短路电流而冲击短路电流和冲击短路电流有效值为高压ish=2.55IKIsh=1.52IK低压ish=1.84IKIsh=1.09IK3、三相短路容量 或上式表示，三相短路容量数值上等于基准容量与三相短路电流标幺值或与三相短路容量标幺值的乘积，三相短路容量的标幺值等于三相短路电流的标幺值。4、短路电流的计算步骤、短路电流的计算步骤画出短路计算系统图，包含与短路计算所有元件的单线
53、系统，标出元件的参数，短路点。画出短路计算系统图的等值电路图，一个元件用一个电抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。选基准容量和基准电压，计算元件的标幺值电抗。简化等值电路图，求出短路总阻抗标幺值。简化时电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、Y或Y变换、等电位法等。计算短路电流标幺值，短路电流有名值和短路其它各量。即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。下面举例说明：例例3-1 试求图图中中供电系统总降变电所10kV母线上K1点和车间变电所380V母线上K2点发生三相短路时的短路电流和短路容量，以及K2点三相短路流经变压器3T
54、一次绕组的短路电流。Soc=1000MVA5km1km解：解：1由上面短路电流计算系统图画出短路电流计算等效电路图,如下图所示。由断路器断流容量估算系统电抗，用X1表示。2取基准容量Sd=100MVA，基准电压Ud=Uav，三个电压的基准电压分别为:计算各元件电抗标幺值:线路1WL变压器1T和2T线路2WL变压器3T3、计算K1点三相短路时的短路电流系统S（1）计算短路回路总阻抗标幺值,短路回路总阻抗为（2）计算K1点所在电压级的基准电流（3）计算短路电流各值4计算K2点三相短路时的短路电流（1）计算短路回路总阻抗标幺值，短路回路总阻抗标幺值为*（2）计算K2点所在电压级的基准电流（3）计算K
55、2点三相短路时短路各量5计算K2点三相短路流经变压器3T一次绕组的短路电流IK2,有二种计算方法。（1）方法1由短路计算等效电路图中可看出:K2点短路时流经变压器3T一次绕组的三相短路电流标幺值与短路点K2的短路电流标幺值相同，用变压器3T一次绕组所在电压级的基准电流便可求出流经变压器3T一次绕组的短路电流。（2）方法2将K2点三相短路电流变换到变压器3T的一次侧，此时变压器变比应采用平均额定电压，即基准电压变比。四、电动机对三相短路电流的影响供配电系统发生三相短路时，接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时电动机将和发电机一样，向短路点馈送短路电流。同时电动机迅
56、速受到制动，它所提供的短路电流很快衰减，一般只考虑电动机对冲击短路电流的影响，如图所示。电动机提供的冲击短路电流可按下式计算：式中，KshM为电动机的短路电流冲击系数，低压电动机取1.0，高压电机取1.41.6；为电动机的次暂态电势标幺值；为电动机的次暂态电抗标幺值；INM为电动机额定电流。实际计算中，只有当高压电动机高压电动机单机或总容量大于1000kW，低压电动机低压电动机单机或总容量大于100kW，在靠近电动机引出端附近发生三相短路时，才考虑电动机对冲击短路电流的影响，考虑电动机的影响后，短路考虑电动机的影响后，短路点的冲击短路电流为点的冲击短路电流为ish.=is+is.M第四节第四节
57、两相和单相短路电流计算两相和单相短路电流计算目的：用于继电保护灵敏度的校验。一、两相短路电流的计算无限大容量系统两相短路示意图1.无限大容量系统两相短路电流无限大容量系统两相短路电流时，其短路电流为：式中，Uav为短路点的平均额定电压，Zk为短路回路一相总阻抗。2.两相短路电流与三相短路电流的关系两相短路电流计算公式与三相短路电流计算公式相比，可得两相短路电流与三相短路电流的关系，并同样适用于冲击短路电流，即因此：无限大容量系统短路时，两相短路电流较三相短路电流小。二、单相短路电流的计算在工程计算中，大接地电流系统或三相四线制系统发生单相短路时，单相短路电流可用下式进行计算：式中，av为短路点
58、的平均额定电压;ZP0为单相短路回路相线与大地或中线的阻抗，可按下式计算：RT、XT为变压器的相等效电阻和电抗；RP0、XP0为相线与大地或中线回路的电阻和电抗。因此：在无限大容量系统中或远离发电机处短路时，单相短路电流较三相短路电流小。第五节 短路电流的效应 供配电系统发生短路时，短路电流非常大。短路电流通过导体或电器设备，会产生很大的电动力和产生很高的温度，称为短路的电动力效应和热效应。一、短路电流的电动力效应 导体通过电流时相互间电磁作用产生的力，称为导体通过电流时相互间电磁作用产生的力，称为电动力。正常工作时电流不大，电动力很小。短路时，电动力。正常工作时电流不大，电动力很小。短路时，
59、特别是短路冲击电流流过瞬间，产生的电动力最大。特别是短路冲击电流流过瞬间，产生的电动力最大。1.两平行载流导体间的电动力两导体间由电磁作用产生的电动力的方向由左手定则决两导体间由电磁作用产生的电动力的方向由左手定则决定，大小相等，由下式决定定，大小相等，由下式决定:式中，l为导体的两相邻支持点间的距离（cm）；a为两导体轴线间距离（cm）；Kf为形状系数，圆形、管形导体Kf=1，矩形导体根据和查图312曲线。2.2.三相平行载流导体间的电动力三相平行载流导体间的电动力三相短路产生的最大电动力为：两相短路产生的最大电动力为：由于两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为：因此，两相短路和三相短路
60、产生的最大电动力也具有下列关系:由此可见，三相短路时导体受到的电动力比两相短路时导体受到的电动力大。二、短路电流的热效应二、短路电流的热效应1.短路发热特点 导体通过电流，产生电能损耗，转换成热能，使导体温度上升。正常运行时，导体通过负荷电流，产生热能使导体温度升高，同时向导体周围介质散失。当导体内产生的热量等于向介质散失的热量，导体的温度维持不变。短路时由于继电保护装置动作切除故障，短路电流的持续时间很短，近似认为很大的短路电流在很短时间内产生的很大热量全部用来使导体温度升高，不向周围介质散热,即短路发热是绝热过程。由于导体温度上升很快，导体的电阻和比热不是常数，而是随温度变化。2.短路热平
61、衡方程短路时导体温度的变化 短路发热可近似为绝热过程，短路时导体内产生的能量等于导体温度升高吸收的能量，导体的电阻率和比热也随温度变化，其热平衡方程如下：将代入上式得：整理得：式中， 是导体0时的电阻率 ；为 的温度系数；C0为导体0时的比热; 为C0的温度系数; S为导体的截面积(mm2); l l为导体的长度（Km）;IKt为短路全电流的有效值(A);AK和AL为短路和正常的发热系数;对某导体材料，A值仅是温度的函数，即 ：3.短路产生的热量 短路发热假想时间 一般采用等效方法计算，用稳态短路电流计算实际短路电流产生的热量。由于稳态短路电流不同于短路全电流，需要假定一个时间，称为假想时间t
62、ima。在此时间内，稳态短路电流所产生的热量等于短路全电流Ik（t）在实际短路持续时间内所产生的热量。短路电流产生的热量可按右式计算：短路发热假想时间可按右式计算：式中，tk为短路持续时间，它等于继电保护动作时间top和断路器断路时间toc之和，即在无限大容量系统中发生短路，当可认为4.导体短路发热温度为使导体短路发热温度计算简便，工程上一般利用导体发热系数A与导体温度的关系曲线 ,确定短路发热温度k。图1：A关系曲线图2：由L求K的步骤由L求K的步骤如下：由导体正常运行时的温度L从图2中查出导体正常发热系数AL计算导体短路发热系数AK由AK从A关系曲线查得短路发热温度K5.短路热稳定最小截面
63、根据短路发热允许温度K.al，可由曲线计算导体短路热稳定的最小截面的方法如下：由L和K.al，从A曲线分别查出AL和AK计算短路热稳定最小截面Smin小小结结本章简述了供配电系统短路的种类、原因及危害。分析了无限大容量系统三相短路的暂态过程。重点讲述了标幺制、短路回路元件的标幺值阻抗和三相短路电流计算。简述了电动机对冲击短路电流的影响、两相短路和两相短路和单相短路电流的计算。单相短路电流的计算。讲述了短路电流的电动力效应和热效应。要求（1）熟悉短路的种类、原因，无限大容量系统的特征、无限大容量系统三相短路的特点、最严重三相短路电流的条件，两相短路电流与三相短路电流的关系三相短路产生的最大电动力
64、，短路热稳定最小截面。（2）掌握短路回路元件的标幺值阻抗和三相短路电流、冲击短路电流和短路容量的计算。习习题题1.短路的种类有、。2.短路的原因有、。3.无限大容量系统的特征、。4.称为标幺值。5.最严重三相短路电流的条件是、。6.短路电流通过导体或电器设备，会产生很大电动力和和很高温度，称为短路电流的和。1.三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路2.绝缘损坏老化、误操作、绝缘损坏老化、误操作、鸟兽跨越在裸露导体上鸟兽跨越在裸露导体上3.Us=常数，常数，Xs=0,Ss=4.任意一个物理量的有名值与基准值的比值任意一个物理量的有名值与基准值的比值5
65、.短路前空载或短路前空载或cos=1、短路瞬时电压过零短路瞬时电压过零=0或或180o、短路回路纯电感短路回路纯电感K=90o6.电动力效应、热效应电动力效应、热效应第四章第四章供配供配电系系统第一节第一节 电压的选择电压的选择第二节第二节 变电所位置的确定变电所位置的确定第三节第三节 变压器的选择变压器的选择第四节第四节 变电所主要电器设备变电所主要电器设备第五节第五节 变电所主接线变电所主接线第六节第六节 变电所的布置和结构变电所的布置和结构供配电系统主要解决：（1）供配电电压的确定；确定；（2）变电所的配置和位置选择；）变电所的配置和位置选择；（3）变压器的台数）变压器的台数和容量的确定
66、；（和容量的确定；（4）变电所主接线）变电所主接线的确定；（确定；（5）配电方式的确定。确定。第一节第一节 电压的选择电压的选择一、供电电压的确定一、供电电压的确定供电电压是指供配电系统从电力系统所取得的电源电压。我国目前所用的供电电压为110kV、35kV、10kV、6kV。究竟采用哪一级供电电压，主要取决于以下三个方面因素。（1）电力部门所能提供的电源电压。（2）用户负荷大小及距离电源线路远近。（3）用户大型设备的额定电压决定了企业的供电电压。二、配电电压的确定二、配电电压的确定配电电压是指用户内部向用电设备配电的电压等级。由用户总降压变电所总降压变电所向高压用电设备高压用电设备配电的配电
67、电压，称为高压配电电压高压配电电压；由用户车间变电所或建筑物变电所车间变电所或建筑物变电所向低压用电设备低压用电设备配电的配电电压，称为低压配电电压低压配电电压。1.1.高压配电电压高压配电电压（1）一般情况下,优先采用10kV作厂内高压配电电压。（2）对于有6kV设备的企业，如化工、制药厂等 ：若6kV设备容量较大时，采用6kV厂内高压配电电压；若6kV设备容量较小时，高压配电电压采用10kV。6kV设备采用10/6kV变压器供电。(3)如果厂区环境条件允许也可采用35kV作为高压配电电压深入负荷中心的直配方式,将35kV直接降为380V供电。 2.2.低压配电电压低压配电电压我国规定低压配
68、电电压等级为380V/220V，但在石油、化工及矿山（井）场所可以采用660V的配电电压。第二节第二节 变电所位置的确定变电所位置的确定一、变电所的类型一、变电所的类型 变电所是接受、变换、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分。变电所按其在供配电系统中的地位和作用分为总降压变电所、独立变电所、车间变电所、杆上变电所、建筑物及高层建筑物变电所。1. 1. 总降压变电所（总降压变电所（3535110/6110/61010kV kV ）企业规模不太大，车间或生产厂房布局比较集中，设一个总降压变电所 ； 企业规模较大，且有两个或以上的集中大负荷用电车间群，而彼此之间相距又较远时，设立两个或两个以
69、上的总降压变电所。2.独立变电所（610/0.4/0.23kV）设置独立变电所的原因（1）相邻几个车间负荷大，将变电所建到某一车间不适宜；（2）由于车间环境的限制，如制药车间、化工车间之间由于管道较多或有腐蚀性气体、易燃易爆气体等环境限制，必须建立独立变电所；（3）中小型企业负荷不太大，建立一个全厂独立变电所，向全厂各车间供电。3.车间变电所（610/0.4/0.23kV）附设变电所附设变电所是利用车间的一面或两面墙壁，而其变压器室的大门朝外开。车间附设变电所又分内附式和外附式。车间内变电所车间内变电所位于车间内的单独房间内。4.建筑物及建筑物及高层建筑物物变电所 建筑物及建筑物及高层建筑物物
70、变电所是民用建筑中经常采用的变电所形式。楼内建筑物物变电所高层建筑物多物多采用楼内建筑物物变电所，置于高层建筑物的地下室或中间物的地下室或中间某层；地下室和高层；某层；地下室和高层；地地下室、中下室、中间间某某层层和高和高层层。变压器一律采用干式变压器。辅助建筑物物变电所与独立变电所相似，辅助建筑物物变电所置于离开高层建筑物的物的辅助建筑物内，物内，变压器采用油浸式变压器。5.柱上（或杆上）变电所变电器安装在室外电杆上，适用于315KVA及以下变压器，常用于居民区、用电负荷小的用电单位。二、变电所的位置选择二、变电所的位置选择变电所的位置选择应根据选择原则，从安全、经济、方便等方面来综合考虑，
71、经技术、经济比较后确定。1总降压变电所总降压变电所位置选择选择的原则原则（1）靠近负荷中心；（2）考虑电源的进线方向，偏向电源侧；（3）进出线方便；（4）设备运输方便；（5）不应防碍企业的发展，要考虑扩建的可能性；（6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；（7）不应设在有剧烈震动和高温场所；（8）不应设在地势低洼和可能积水的场所；（9）不应设在有爆炸危险区域。2车间变电所车间变电所位置选择选择的原则原则在计算得出车间总计算负荷的基础上，按分散布置并接近负荷中心的原则确定车间变电所的位置，便于低压电网的备用联络。同时车间变电所位置选择还要考虑：进出线方便；靠近电源测；运输方便等。变电所选址尽量靠近
72、负荷中心是供电设计的一项基本原则，可以按负荷矩法确定负荷中心。3 3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。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）,Pc为计算负荷。（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）、P
73、2（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：按负荷功率矩法确定负荷中心，只考虑了各负荷的功率和位置，而未考虑各负荷的工作时间，因而负荷中心被认为是固定不变的。（3）按负荷电能矩法确定负荷中心事实上，各负荷的工作时间不同，因而负荷中心不可能是固定不变的，负荷中心负荷中心不只是与各负荷的功各负荷的功率率有关，而且与各负荷的工作时间各负荷的工作时间有关，因而提出了负荷电能矩来确定负荷中心的方法。类似负荷功率矩法的公式，按负荷电能矩法确定负荷中心的公式为：式中，Pi为各负荷的有功计算负荷；Ai为各负荷的年有功电能消耗量ti为各负荷在同一时间内的
74、实际工作时间，应采用各负荷的年最大负荷利用小时。需要指出由于负荷中心原则并不是确定变电所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，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大多数工厂变电所的位置都是靠近负荷中心偏向电源侧。源侧。第三节 变压器的选择 变压器是变电所中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送、分配和使用。一、变压器型号选择一、变压器型号选择文字符号：T图形符号（双绕组变压器）： 1.变压器的分类（1）按绝缘介质分：油浸式；干式。（2）按调压方式分：有载调压；无载调压（3
75、）按相数分：单相；三相（4）按导线分：铜芯；铝芯（5）按冷却方式分：自冷；风冷；强冷（6）按用途分又可分为普通变压器和特种变压器。2.型号及含义：3.变压器型号变压器型号的选择原则 （1）在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；（2）供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、SL9、S10-M、S11、S11-M等）；（3）对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高场所，宜采用干式电力变压器（SC、 SCZ、SCL 、SG3、 SG10、 SC6等）；如S9-1000/10表示三相铜绕组油浸式（自冷式）变
76、压器，设计序号为9，容量为1000 kVA，高压绕组额定电压为10 kV。 （4）对电网电压波动较大，为改善电能质量采用有载调压电力变压器(SLZ7、 SZ7、 SFSZ 、SGZ3等)。二、变压器台数和容量的确定二、变压器台数和容量的确定安装在总降压变电所的变压器通常称为主变压器（简安装在总降压变电所的变压器通常称为主变压器（简称主变），安装在称主变），安装在610610KV/0.4KVKV/0.4KV的变压器常叫做配电的变压器常叫做配电变压器（简称配变）。变压器（简称配变）。1总降变电所变压器台数和容量的确定（1）变压器台数的确定：12台满足负荷对供电可靠性的要求,、级负荷比较大时,选择2
77、台主变压器。季节性负荷或昼夜负荷比较大时，宜采用经济运行方式,技术经济合理时，可设2台主变。三级负荷一般选择一台主变压器，如果负荷较大时，也可选择两台主变压器。有少量、级负荷可从邻近取得低压备用电源，可设1台主变压器。（2）容量： 单台变压器容量的确定 单台变压器其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc，留有余量，并考虑变压器的经济运行，即：SN = (1.151.4) SC 2台变压器容量的确定任意一台主变压器容量SN应同时满足下列两个条件：任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%70%的要求。SN=（0.60.7）Sc任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷SC（+
78、）的需要SN SC（+） 考虑负荷发展留有一定的容量裕度 2 2车间变电所变压器台数和容量的确定车间变电所变压器台数和容量的确定（1）台数：同总降变电所负荷不大时视负荷大小及距邻近车间变电所的距离决定是否设车间变电所。由邻近车间变电所供电的容量和距离（2）容量：1台变压器：SNSC2台变压器：SN=(0.60.7)SCSNSC（+）单台容量不宜超过1000KVA计算负荷（kVA）180 240 320320以上供电最大距离（m）320 230 175单独设变电所例例4-1 4-1 某一车间变电所（10kV/0.4 kV），总计算负荷为1350 kVA，其中一、二级负荷680kVA。试选择变压器
79、的台数和容量。解：解：根据车间变电所变压器台数及容量选择要求，该车间变电所有一、二级负荷，故宜选择两台变压器。任一台变压器单独运行时，要满足60%70%的负荷，即SN=（0.6 0.7）1350kV A=810kV A945 kV A且任一台变压器应满足SN680 kV A因此，可选两台容量均为1000 kV A的变压器，具体型号为S9-1000/10三、变压器容量和过负荷能力三、变压器容量和过负荷能力 1变压器的容量电力变压器的额定容量，是指它在规定的环境温度条件下，室外安装时，在规定的使用年限内（一般规定为20年）连续输出的最大视在功率。一般规定，如果变压器安装地点的年平均气温0.av20
80、，则年平均气温每升高，变压器的容量应相应减小1。因此变压器的实际容量应计入一个温度校正系数K。对室外变压器其实际容量为：式中SN.T为变压器的额定容量。对室内变压器其实际容量为：2变压器正常过负荷对于油浸式变压器，其允许过负荷包括以下两部分：(1）由于昼夜负荷不均匀而考虑的过负荷,由日负荷率和最大负荷持续时间确定；(2）由于夏季欠负荷而在冬季考虑的过负荷，夏季每低1%，冬季可过负荷1%，但不得超过15%。以上两部分过负荷同时考虑，室外变压器过负荷不得超过30%，室内变压器过负荷不得超过20%。干式变压器一般不考虑正常过负荷。3.变压器的故障过负荷能力在事故情况下，允许短时间较大幅度的过负荷运行
81、，而不论故障前负荷大小，但运行时间不得超过规定时间。第四节第四节 变电所主要电器设备变电所主要电器设备一、高压断路器一、高压断路器1、作用：正常工作时断开和接通负荷电流；短路时断开短路电流。2、图形符号：3、文字符号：QF4、型号：5、种类和结构1）SN10-10SN10-10型高压少油断路器型高压少油断路器 SN10-10型少油断路器按断流容量分有、型。型，断流容量Soc为300MVA，型为500MVA；型为750MVA。油仅作灭弧介质。 2）SF6断路器利用SF6气体作为绝缘和灭弧介质。SF6特点：无色、无味、无毒且不易燃烧，在150以下时，其化学性能相当稳定。不含碳（C）元素，对于灭弧和
82、绝缘介质来说，具有极为优越的特性。不含氧（O）元素，不存在触头氧化问题。具有优良的电绝缘性能，在电流过零时，电弧暂时熄灭后，SF6能迅速恢复绝缘强度，从而使电弧很快熄灭 。在电弧的高温作用下，SF6会分解出氟（F2），具有较强的腐蚀性和毒性能与触头的金属蒸汽化合为一种具有绝缘性能的白色粉末状的氟化物。应用场合：适用于需频繁操作及有易燃易爆危险的场所，要求加工精度高，对其密封性能要求更严 。3）真空断路器利用 “真空”作为绝缘和灭弧介质。真空断路器有落地式、悬挂式、手车式三种形式。二、高压隔离开关高压隔离开关文字符号：QS 图形符号：主要功能：隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修及人身安
83、全。高压隔离开关按安装地点分为户内式和户外式两大类；按有无接地可分为不接地、单接地、双接地三类三、高压负荷开关三、高压负荷开关文字符号：QL图形符号高压负荷开关主要有产气式、压气式、真空式和SF6等结构类型，主要用于10kV等级电网。负荷开关有户内式和户外式两大类。作用：通断负荷电流和过负荷电流。适用场合：适用于无油化、不检修、要求频繁操作的场所，可配用CS6-1操动机构也可配用CJ系列电动操动机构。高压负荷开关型号的表示和含义如下：四、高压熔断器四、高压熔断器文字符号：FU图形符号：主要功能：对电路及其设备进行短路和过负荷保护。高压熔断器型号的表示和含义如下：1. 1. RNRN系列高压熔断
84、器系列高压熔断器RN1型用于电力变压器和电力线路短路保护，RN2型用于电压互感器的短路保护。主要由熔管、触头座、动作指示器、绝缘子和底板构成。熔管一般为瓷质管，熔丝由单根或多根镀银的细铜丝并联绕成螺旋状，熔丝埋放在石英砂中，熔丝上焊有小锡球。2. 2. RWRW系列高压跌落式熔断器系列高压跌落式熔断器用于配电变压器或电力线路的短路保护和过负荷保护。其结构主要由上静触头、上动触头、熔管、熔丝、下动触头、下静触头、瓷瓶和安装板等组成。五、互感器五、互感器主要功能是:（1）可使仪表和继电器标准化。如电流互感器副绕组的额定电流都是5A；电压互感器副绕组的电压通常都规定为100V。（2）可使测量仪表、继
85、电器等二次设备与一次主电路隔离。降低仪表及继电器的绝缘水平，简化仪表构造，同时保证工作人员的安全。（3）可以避免短路电流直接流过测量仪表及继电器的线圈。工作原理：一、二次饶组与一、二次电路串联，工作时接近于短路状态。电流互感器的变流比用Ki表示，则1.1.电流互感器电流互感器2.电流互感器简称CT（文字符号为TA，单二次绕组电流互感器图形符号为 ），是变换电流的设备。电流互感器种类和型号 按一次电压分，有高压和低压两大类； 按一次绕组匝数分有单匝（包括母线式、芯柱式、套管式）和多匝式（包括线圈式、绕环式、串级式）；按用途分有测量用和保护用两大类；按绝缘介质类型分有油浸式、环氧树脂浇注式、干式、
86、SF6气体绝缘等。型号如下：接线方式一相式接线 B相装一个电流互感器，如图a所示。能测量一相电流，用于三相负荷平衡系统，供测量电流和过负荷保护。两相式接线 这种接线也叫不完全星形接线，如图b所示。能测量三个相电流，公共线上的电流为 ，广泛用于中性点不接地系统，测量三相电流、电能及作过电流保护之用。 两相电流差接线 这种接线又叫两相一继电器式接线，如图4-15c所示。流过电流继电器线圈的电流为两相电流之差 ，其量值是相电流的 倍。适用于中性点不接地系统，作过电流保护之用。 三相星形接线 由于每相均装有互感器，能反映各相电流，广泛用于三相不平衡高压或低压系统中，作三相电流、电能测量及过电流保护之用
87、，如图d所示。2.2.电压互感器电压互感器电流互感器使用注意事项 电流互感器在工作时二次侧不得开路。电流互感器二次侧有一端必须接地电流互感器在接线时，必须注意其端子的极性电压互感器简称PT（文字符号为TV，单相式电压互感器图形符号为 ），是变换电压的设备。（1）工作原理和接线方式一、二次饶组与一、二次电路并联，工作时接近于断路状态。电压互感器的变压比用Ku表示 一相式接线采用一个单相电压互感器如图所示。供仪表和继电器测量一个线电压，如用作做备用线路的电压监视。接线方式：两相式接线又叫VV形接线，采用两个单相电压互感器如图b所示。供仪表和继电器测量三个线电压。Y0/Y0形接线采用三个单相电压互感
88、器如图c所示。供仪表和继电器测量三个线电压和相电压。在小电流接地系统中，这种接线方式中的测量相电压的电压表应按线电压选择。采用三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱式电压互感器接成Y0/Y0/ 形(d)。其中一组二次绕组接成Y0，供测量三个线电压和三个相电压；另一组绕组（零序绕组）接成开口三角形，接电压继电器，当线路正常工作时，开口三角两端的零序电压接近于零，而当线路上发生单相接地故障时，开口三角两端的零序电压接近100V， 使电压继电器动作，发出信号。（2）电压互感器的种类和型号电压互感器按绝缘介质分，有油浸式、环氧树脂浇注式两大主要类型；按使用场所分，有户内式和户外式；按相数来分，有三相
89、和单相两类。电压互感器型号表示和含义如下: （3）电压互感器使用注意事项 电压互感器在工作时，其一、二次侧不得短路，装装熔断器 ； 电压互感器二次侧有一端必须接地； 电压互感器在接线时，必须注意其端子的极性。六、避雷器六、避雷器1.作用：用于保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的损害。2.图形符号：3、文字符号：F4.种类:(1)保护间隙避雷器(2)管型避雷器(3)阀型避雷器（有普通阀型避雷器FS、FZ型和磁吹阀型避雷器）5、基本型氧化锌避雷器的型号表示式和含义如下:(4)氧化锌避雷器具有良好的非线性、动作迅速、残压低、通流容量大、无续流、结构简单可靠
90、性高、耐污能力强等优点。七、高压开关柜七、高压开关柜高压开关柜是一种高压成套设备，它按一定的线路方案将有关一次设备和二次设备组装在柜内，从而节约空间，安装方便、供电可靠，也美化了环境。高压开关柜按结构型式可分为固定式、移开式两大类型。 按功能作用分，主要有馈线柜、电压互感器柜、高压电容器柜（GR-1型）、电能计量柜（PJ系列）、高压环网柜（HXGN型）等。“五防”：防止误跳、合断路器，防止带负荷拉、合隔离开关，防止带电挂接地线，防止带接地线合隔离开关，防止人员误入带电间隔。1.KYN系列高压开关柜KYN系列金属铠装移开式开关柜是消化吸收国内外先进技术，根据国内特点自行设计研制的新一代开关设备。
91、2.XGN210型开关柜XGN210型箱型固定式金属封闭开关柜是一种新型的产品，该产品采用ZN28A-10系列真空断路器，也可以采用少油断路器，隔离开关采用了GN3010型旋转式隔离开关，技术性能高，设计新颖。八、低压电气设备八、低压电气设备1 1 低压配电屏 （或低压开关柜低压开关柜 ）(1)作用：按一定的线路方案将有关低压设备组装在一起的成套配电装置。 (2)种类：低压抽屉式开关柜 GCL1、GCK1系列 低压固定开关柜 PGL1、PGL2、GGD系列 2. 2. 低压熔断器低压熔断器低压熔断器主要是用于低压系统中设备及线路的过载和短路保护。（1）RL系列熔断器：用于500V以下导线和电缆
92、及电动机控制线路。RLS2为快速式。（有填料封闭管式） （2）RTO型有填料封闭管式熔断器用于要求较高的导线和电缆及电气设备的过载和短路保护。（3）NT系列熔断器NT系列熔断器（国内型号为RT16系列）是引进德国AEG公司制造技术生产的一种高分断能力熔断器，现广泛应用于低压开关柜中，适用于660V及以下电力网络及配电装置作过载和保护之用。3. 3. 低压断路器低压断路器（1）作用：低压断路器（文字符号为QF，图形符号与高压断路器相同）是一种能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷、欠压或失压的情况下自动跳闸的一种开关设备。（2）型号： （3）种类和结构按结构型式分万能式（框架结构）和塑壳式（装置式
93、）两大类；它由触头、灭弧装置、转动机构和脱扣器等部分组成。结构图如下： 分励脱扣器 用于远距离跳闸。欠压或失压扣脱器 用于欠压或失压（零压）保护时，当电源电压低于定值时自动断开断路器。热脱扣器 用于线路或设备长时间过载保护，当线路电流出现较长时间过载时，金属片受热变形，使断路器跳闸。过流脱扣器 用于短路、过负荷保护，当电流大于动作电流时自动断开断路器。分瞬时短路脱扣器和过流脱扣器（又分长延时和短延时）两种。脱扣器种类第五节 变电所主接线一、变电所的构成：变电所由一次回路和二次回路构成。1一次回路供配电系统中承担输送和分配电能任务的电路，称一次回路，也称为主电路或主接(结)线。一次电路中所有的电
94、气设备称为一次设备，如变压器、断路器、互感器等。一次设备按功能分类:变换设备按电力系统的要求，改变电压或电流大小的设备，如变压器、电流互感器、电压互感器等。控制设备用来控制一次电路通、断的设备，如高低压断路器、开关等。保护设备用来对电力系统进行过电流和过电压等保护的设备，如熔断器、避雷器等。补偿设备用来补偿电力系统中无功功率以提高功率因数的设备，如并联电容器等。成套设备（装置）按一次电路接线方案的要求，将有关的一次设备及其相关的二次设备组合为一体的电气装置，如高低压开关柜、低压配电箱等。二、对变电所主接线的要求二、对变电所主接线的要求2二次回路凡用来控制、指示、监测和保护一次设备运行的电路，叫
95、二次回路，也叫二次接（结）线。二次回路中所有电气设备都称为二次设备或二次元件，如仪表、继电器、操作电源等。变电所的主接线是实现电能输送和分配的一种电气变电所的主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线，在变电所主接线图中将导线或电缆、电力变接线，在变电所主接线图中将导线或电缆、电力变压器、母线、各种开关、避雷器、电容器等电气设压器、母线、各种开关、避雷器、电容器等电气设备有序地连接起来，只表示相对电气联接关系而不备有序地连接起来，只表示相对电气联接关系而不表示实际位置。通常以单线来表示三相系统。表示实际位置。通常以单线来表示三相系统。1、安全充分保证人身和设备的安全。2、可靠应满足用电单位对供电
96、可靠性的要求。3、灵活能适应各种不同的运行方式，操作检修方便。4、经济主接线设计应简单，投资少，运行管理费用低。三、变电所常用主接线三、变电所常用主接线线路线路变压器组接线；单母线接线；桥式接线。变压器组接线；单母线接线；桥式接线。1线路变压器组单元接线 结构：当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路变压器组接线。（如右下图） 特点：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约建设投资。该单元中任一设备发生故障时，变电所全部停电，可靠性不高。 适用范围：小容量三级负荷、小型工厂或非生产性用户。2. 2. 单母线接线单母线接线（1）单母线不分段接线 结构：（如右图） 特点：接线简单清晰，
97、使用设备少，经济性比较好，发生误操作的可能性小。可靠性和灵活性差。当电源线路、母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，全部用户供电中断。 适用范围：可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或有备用电源的二级负荷用户。 (2)单母线分段接线 结构：可采用隔离开关或断路器分段，隔离开关分段因倒闸操作不便，现已不再采用。 特点：供电可靠性高，操作灵活。除母线故障或检修外，可对用户连续供电。缺点：母线故障或检修时，仍有50%左右的用户停电。适用范围：在具有两路电源进线时，采用单母线分段接线，可对一、二级负荷供电，特别是装设了备用电源自动投入装置后，更加提高了单母线用断路器分段接线的供电可靠性。3.
98、3. 桥式接线桥式接线桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。（1）内桥式接线：断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线。 结构：（如右图） 特点：接线简单，经济，可靠性高，安全，灵活。线路检修或故障时由另一路电源供电。变压器检修或故障时经倒闸操作恢复供电。（2）外桥式接线：断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。 结构：（如右图） 特点（同内桥式）适用范围（同内桥式） 适用范围：、级负荷、线路长、负荷平坦。对工厂35kV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥式接线。四、总降压变电所主接线四、总降压变电所主接线 1.单电源进
99、线的总降压变电所主接线单电源进线的总降压变电所主接线 （1）一次侧线路变压器组、二次侧单母线不分段主接线 总降压变电所为单电源进线一台变压器时，主接线采用一次侧线路变压器组、 二次侧单母线不分段接线, 又称一次侧无母线、二次侧单母线不分段主接线。这种主接线经济简单，可靠性不高，适用于负荷不大的三级负荷情况。（2）一次侧单母线不分段、二次侧单母线分段主接线 单电源进线两台变压器时，总降压变电所主接线采用一次侧单母线不分段、二次侧单母分段接线。提高了供电可靠性，但单电源供电的可靠性还是不高，因此这种接线适用于负荷昼夜变化大三级负荷及部分二级负荷。2. 2. 双回电源进线总降压变电所主接线双回电源进
100、线总降压变电所主接线由于采用双回电源进线，总降压变电所主变压器一般都在两台或两台以上。 （1）一二次侧均采用单母）一二次侧均采用单母分段主接线分段主接线由于进线开关和母线分段开由于进线开关和母线分段开关均采用了断路器控制，操作关均采用了断路器控制，操作十分灵活，供电可靠性较高，十分灵活，供电可靠性较高，适用于大中型企业的一、二级适用于大中型企业的一、二级负荷供电。负荷供电。（2 2）内桥式主接线）内桥式主接线这种主接线大大提高了供电的可这种主接线大大提高了供电的可靠性和灵活性。适用于大中型企靠性和灵活性。适用于大中型企业的一、二级负荷供电。业的一、二级负荷供电。内桥式接线适用于以下条件的总降压
101、变电所： 供电线路长，线路故障几率大；负荷比较平稳，主变压器不需要频繁切换操作；没有穿越功率的终端总降压变电所。（3）外桥式主接线 外桥式接线的优点：跨接断路器靠近电源侧，省掉线路回路断路器，进线处仅装线路隔离开关。 对变压器回路的操作非常方便、灵活，供电可靠性高，适用于有一、二级负荷的用户或企业。供电线路短，线路故障几率少；用户负荷变化大，变压器操作频繁；有穿越功率流经的中间变电所，因为采用外桥式接线，总降压变电所 运行方式的变化将不影响公共电力系统的潮流。五、独立变电所主接线五、独立变电所主接线1.1.单电源进线的独立变电所主接线单电源进线的独立变电所主接线2.接线可靠性不高 ，对于三级负
102、荷且负荷不太大的企业变电所常采用单电源进线.(1)一次侧单母线不分段、二次侧单母线分段主接线 （2）一次侧线路变压器组接线、二次侧单母线不分段主接线2. 2. 双电源进线独立变电所主接线双电源进线独立变电所主接线 双电源进线独立独立变电所的主接线一般采用一、二次侧单母线分段接线。这种接线适用于有一、二级负荷的企业，变电所有两台或两台以上变压器。双回路电源进线高压侧采用单母线分段后，供电可靠较高，操作灵活方便，当电源进线采用一设备时，装备用电源自动投入装置，可提高供电可靠性。特点：适用于有一、二级负荷的企业，变电所有两台或两台以上变压器。 六、车间变电所主接线六、车间变电所主接线1.单台变压器的
103、车间变电所主接线单台变压器的车间变电所主接线电缆进线一次侧线路电缆进线一次侧线路-变压器组接线、二次侧变压器组接线、二次侧单母线不分段接线单母线不分段接线架空进线一次侧线路架空进线一次侧线路-变压器组接线、二次侧变压器组接线、二次侧单母线不分段接线单母线不分段接线2.2.双回路进线两台变压器的车间变电所主接线双回路进线两台变压器的车间变电所主接线采用一次侧双线路采用一次侧双线路- -变压器组接线、二次侧单母变压器组接线、二次侧单母线分段接线线分段接线七、配电所主接线七、配电所主接线配电所起接受和分配电能的作用，其位置应当尽量靠近负荷中心，经常和车间变电所设在一起。每个配电所的馈电线路一般不少于
104、45回，配电所一般为单母线制，根据负荷的类型及进出线数目可考虑将母线不分段不分段或分段分段。八、主接线实例八、主接线实例 1独立变电所主接线2. 总降变点所主接线该35/10KV变电所两路电源架空进线，两台主变，总降变电所主接线一二次侧均采用单母线分段主接线，35kV和10KV主接线选用移开式开关柜构成。第六节第六节 变电所的布置和结构变电所的布置和结构一、变电所的布置一、变电所的布置1. 变电所布置方案户内式：变压器、配电装置安置于室内，工作条件好，运行管理方便；户内式又分为单层布置和双层布置，视投资和土地情况而定。35kV户内变电所宜采用双层布置，610kV变配电所宜采用单层布置。户外式：
105、变压器，配电装置全部安装于室外；混合式：部分装于室内、部分装于室外。变电所的布置主要由变压器室2、高压配电室1、低压配电室3、电容器室5、控制室（值班室）4、休息室、工具间等组成。2. 变电所布置要求：（1）室内布置应紧凑合理。便于值班人员操作、检修、试验、巡视和搬运，配电装置安放位置应保证所要求的最小允许通道宽度，考虑今后发展和扩建的可能。 (2) 合理布置变电所各室位置。高压电容器室与高压配电室、低压配电室与变压器室应相邻近，高、低压配电室的位置应便于进出线，控制室与值班室的位置应便于运行人员工作和管理。(3) 变压器室和高压电容器室，应避免西晒。控制室和值班室应尽量朝南方，尽可能利用自然
106、采光和通风。（4）配电室的设置应符合安全和防火要求。对电气设备载流部分应采用金属网板隔离。 （5）高、低压配电室、变压器室、电容器室的门应向外开。相邻的配电室的门应双向开启。 （6）变电所内不允许采用可燃材料装修，不允许管道从变电所内经过。二、变电所的结构二、变电所的结构1. 1. 变压器室变压器室（1）变压器外轮廓与墙壁的净距不小于0.6m。（2）变压器室一般采用自然通风，只设通风窗（不设采光窗）。（3）选用油浸式变压器时，应设置容量为100%变压器油量的贮油池。（4）变压器室的门朝外开，按变压器的推进面有宽面推进和窄面推进两种。（5）设置贮油池或挡油设施 以防火。此外，变压器室内的其它设施
107、如通风窗材料等应使用非燃材料。变压器室布置图2. 2. 高压配电室的结构高压配电室的结构高压配电室的结构主要取决于高压开关柜的数量、布置方式（单列或双列）、安装方式（靠墙或离墙）等因素。（1）高压配电室的尺寸：各种通道的最小宽度、高度、电缆沟。（2）高压配电室的门应向外开，相邻配电室之间有门时，应能双向开启，长度超过7米时应设两个门。（3）高压配电室的耐火等级不应低于二级。3. 3. 低压配电室低压配电室低压配电室兼作值班室时，配电屏正面距墙壁不宜小于3m。低压配电室的高度，一般可参考下列尺寸。（1）与抬高地坪变压器室相邻时，其高度为44.5m；（2）与不抬高地坪变压器室相邻时，其高度为3.5
108、4m；（3）配电室为电缆进线时，其高度为3m。4. 4. 高压电容器室高压电容器室电容器室的结构主要取决于电容器柜的数量、布置方式（双列或单列），安装方式（靠墙或离墙）等因素。（1）高压电容器室的尺寸：各种通道的最小宽度、高度、电缆沟。（2）高压电容器室的门应向外开，相邻配电室之间有门时，应能双向开启，长度超过7米时应设两个门。（3）高压电容器室的耐火等级不应低于二级。5 . 5 . 控制室控制室控制室通常与值班室合在一起，值班室位置的设置宜朝南，且应有良好的自然采光，室内布置应满足控制操作的方便及运行人员进出的方便，并应设两个可向外的出口，门应向外开。值班室与高压配电室宜直通或经过通道相通。
109、控制屏、中央信号屏、继电器屏、直流电源屏、所用电屏安装在控制室。值班室内还应考虑通讯（如电话）、照明等问题。三、变电所布置和结构实例第五章第五章电气气设备的的选择 电气设备的选择是供配电系统设计的重要步骤，其选择的恰当与否将影响到整个系统能否安全可靠的运行，故必须遵循一定的选择原则。本章对常用的高、低压电器即高压断路器、高压隔离开关、仪用互感器、母线、绝缘子、高低压熔断器及成套配电装置（高压开关柜）等分别介绍了其选择方法，为合理、正确使用电气设备提供了依据。第一节电气设备选择的一般原则第二节高压开关电器的选择第三节互感器的选择第四节 母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择第五节高压开关柜的选择第六节
110、低压熔断器选择第七节 低压断路器选择第一节第一节 电气设备选择的一般原则电气设备选择的一般原则1按工作环境及正常工作条件选择电气设备（1）根据电气装置所处的位置（户内或户外）、使用环境和工作条件，选择电气设备型号等。（2）按工作电压选择电气设备的额定电压 UN UWN （3）按最大负荷电流选择电气设备的额定电流IN Imax或 IN Ic 2按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定(1)动稳定校验 或 式中，imax为电气设备的极限通过电流峰值；Imax为电气设备的极限通过电流有效值。(2)热稳定校验 式中,It为电气设备的热稳定电流；t为热稳定时间。3开关电器断流能力校验对具有断流能力的高压开
111、关设备需校验其断流能力，开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量。即： 或SSk.max第二节高压开关电器的选择高压开关电器的选择高压开关电器主要指高压断路器、高压熔断器、高压隔离开关和高压负荷开关。具体选择如下：1根据使用环境和安装条件选择设备的型号2按正常条件选择设备的额定电压和额定电流3动稳定校验 或 4热稳定校验 5开关电器断流能力校验 Soc Skmax或 式中，Ioc 、Soc为制造厂提供的最大开断电流和开断容量。 一、高压断路器选择一、高压断路器选择按断路器使用场合、环境条件来选择型号，然后再选择额定电压、额定电流值，最后校验动稳定、热稳定和断流容量。例例5-15-1 试
112、选择某35KV变电所主变次总高压开关柜的高压断路器，已知变压器35/10.5kV,5000KVA,三相最大短路电流为3.35kA，冲击短路电流为8.54kA，三相短路容量为60.9MVA，继电保护动作时间为1.1s。 解：解：因为户内型，故选择户内少油断路器。根据变压器二次侧额定电流选择断路器的额定电流。 查附录表查附录表A-4A-4，选择选择SN10-10I/630SN10-10I/630型少油断路器，其型少油断路器，其有关技术参数及安装地点电气条件和有关技术参数及安装地点电气条件和计算选择结果计算选择结果列于下表，可见断路器的参数均大于装设地点的电气列于下表，可见断路器的参数均大于装设地点
113、的电气条件，选断路器合格。条件，选断路器合格。表表5-2高压断路器选择校验表序号SN1010I/630选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN10kVUW.N10kV合格2IN630AIC275A合格3I.N16kAIK(3)3.35kA合格4imax40kAish(3)8.54kA合格5It2 41624=1024kA2SI2tima(3.2)2(1.1+0.1)=13.5kA2S合格二、高压隔离开关选择二、高压隔离开关选择隔离开关只需要选择额定电压和额定电流，校验动稳定度和热稳定度。例例5-2按例51所给的电气条件，选择柜内隔离开关。解：解：由于由于1010kVkV出线控制采用成
114、套开关柜，选择出线控制采用成套开关柜，选择GNGN- -10T/60010T/600高压隔离开关。选择计算结果列于下表。高压隔离开关。选择计算结果列于下表。序号GN-10T/600选择 要求安装地点电气条件结论项目数据项目计算数据1UN10kVUW.N10kV合格2IN600AIC275A合格3imax52kAish(3)8.54kA合格4It2t2025=2000kA2SI2tima(3.35)2(1.1+0.1)=13.5kA2S合格三、三、 高压熔断器的选择高压熔断器的选择1. 保护线路的熔断器的选择(1)熔断器的额定电压UNFU应等于线路的额定电压UNUNFU=UN (2)熔体额定电流
115、INFE不小于线路计算电流Ic，即INFEIc (3)熔断器额定电流INFU不小于熔体的额定电流INFE。 INFU INFE (4)熔断器断流能力校验 对限流式熔断器（如RN1型）其断流能力Ioc应满足 II(3)式中，I“(3)为熔断器安装地点的三相次暂态短路电流的有效值。对非限流式熔断器(RW型),其断流能力应大于三相短路冲击电流有效值：IIsh(3)对断流能力有下限值的熔断器(RW型)还应满足:IminIK(2)式中，Imin为熔断器分断电流下限值；Ik(2)为线路末端两相短路电流。2. 保护电力变压器（高压侧）的熔断器熔体额定电流的选择(1)熔断器熔断器型号的选择的选择 户内熔断器选
116、择熔断器选择RN1型,户外熔断器选择熔断器选择RW型。（2）熔体额定电流INFE的选择的选择 熔断器熔体额定电流应满足：INFE=(1.52.0)I1NTINFE熔断器熔体额定电流；I1NT变压器一次绕组额定电流。3. 保护电压互感器的熔断器熔体额定电流的选择因为电压互感器二次侧电流很小，故选择RN2型专用熔断器作电压互感器短路保护，其熔体额定电流为0.5A。第三节 互感器的选择一、电流互感器选择一、电流互感器选择高压电流互感器二次侧线圈一般有一至数个不等,其中一个二次线圈用于测量,其他二次线圈用于保护。1.电流互感器的主要性能 (1) 准确级 电流互感器测量线圈的准确级设为0.1、0.2、0
117、.5、1、3、5六个级别（数值越小越精确），保护用的互感器或线圈的准确级一般为级和10级两种,电流误差分别为和，其复合误差分别为5和10。(2) 线圈铁芯特性 测量用的电流互感器的铁芯在一次电路短路时易于饱和,以限制二次电流的增长倍数，保护仪表。保护用的电流互感器铁芯则在一次电流短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增长，以保证灵敏度要求。(3) 变流比与二次额定负荷 电流互感器的一次额定电流有多种规格可供用户选择,二次绕组回路所带负荷不应超过额定负荷值。2.电流互感器的选择 ( 1)电流互感器型号的选择 根据安装地点和工作要求选择电流互感器的型号。( 2)电流互感器额定电压的选择电流互感器
118、额定电压应不低于装设点线路额定电压。(3)电流互感器变比选择 根据一次负荷计算电流Ic选择电流互感器变比。电流互感器一次侧额定电流有20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、1200、1500、2000（A）等多种规格，二次侧额定电流均为5A。（4)电流互感器准确度选择及校验准确度选择的原则：计量用的电流互感器的准确度选0.20.5级，测量用的电流互感器的准确度选1.03.0级。准确度校验公式为：S2S2NS2Si+ （RWL+RXC）式中，Si、Zi为二次回路中的仪表、继电器线圈的额定负荷(VA)和阻抗()；为二次回路中所有接头、触点的接
119、触电阻，一般取0.1； 为二次回路导线电阻5.电流互感器动稳定和热稳定校验（1）动稳定度校验Kes动稳定倍数（2）热稳定度校验（KtI1N）2tI(3)2timaKt热稳定倍数例例5-3 5-3 按例5-1电气条件，选择柜内电流互感器。已知电流互感器采用两相式接线，如图所示，其中0.5级二次绕组用于测量，接有三相有功电度表和三相无功电度表各一只，每一电流线圈消耗功率0.5VA，电流表一只，消耗功率3VA。电流互感器二次回路采用BV-500-12.5mm2的铜芯塑料线,互感器距仪表的单向长度为2m。解：解：根据变压器10kV额定电流275A，查附录表7，选变比为400/5 A的LQJ-10型电流
120、互感器，Kes=160，Kt=75，0.5级二次绕组的Z2N=0.4。(1)准确度校验S2n =52 S2Si+ （ ）=（0.5+0.5+3）+52 2/(532.5)+0.1=7.1510VA （2）动稳定校验KesI1N=1601.4140.4=90.50ish =8.54kA 满足动稳定要求。 （3）热稳定度校验（Kt I1N）2 t=（750.4）21=900 I(3)2 tima =3.3521.2=13.5KA2S满足热稳定要求。 所以选择LQJ-10 400/5A型电流互感器满足要求。故满足准确度要求。二、电压互感器选择二、电压互感器选择1按装设点环境及工作要求选择电压互感器型
121、号2电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压3按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度计量用电压互感器准确度选0.5级以上，测量用的准确度选1.03.0级，保护用的准确度为3P级和6P级。准确度校验:二次侧负荷S2应不大于电压互感器二次侧额定容量，即S2S2N式中， 和 分别为仪表、继电器电压线圈消耗的总有功功率和总无功功率。例5-4 例5-1总降变电所10kV母线上配置三只单相三绕组电压互感器，采用Y0/Y0/ 接法，作母线电压、各回路有功电能和无功电能测量及母线绝缘监视用。电压互感器和测量仪器的接线如图所示。若该母线共有四路出线，每路出线装设三相有功电度表和三相无功电度表及功
122、率表各一只，每个电压线圈消耗的功率为1.5VA，四只电压表，其中三只分别接于各相，作相电压监视，另一只电压表用于测量各线电压，电压线圈的负荷均为4.5VA。电压互感器 侧电压继电器线圈消耗功率为2.0VA。 试选择电压互感器，校验其二次负荷是否满足准确度要求。解：解：根据要求查附录表8，选三只JDZJ-10型电压互感器电压比为10000/ ：100/ V，0.5级二次绕组（单相）额定负荷为50VA。除三只电压表分别接于相电压外，其余设备的电压线圈均接于AB或BC线电压间，可将其折算成相负荷，B相的负荷最大，若不考虑电压线圈的功率因数，接于线电压的负荷折算成单相负荷为B相负荷为S2=4.5+SB
123、=4.5+SAB=4.5+4.5+4(1.5+1.5+1.5)=27(VA)50(VA)故二次负荷满足准确度要求。第四节第四节 母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择一、一、 母线选择母线选择母线都用支柱支柱绝缘子固定在开关柜上，因而无电压要求，其选择条件如下： 1.型号选择 母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜、铝。目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。变配电所高压开关柜上的高压母线，通常选用硬铝矩形母线（LMY）。 2.母线截面选择 (1)对一般汇流母线按计算电流选择母线截面 Ial Ic式中，Ial为汇流母线允许的载流量(A)；Ic为
124、汇集到母线上的计算电流(A)(2)对年平均负荷、传输容量较大时，宜按经济电流密度选择母线截面Sec=Ic/jec式中，jec为经济电流密度，Sec为母线经济截面。3.硬母线动稳定校验 al c式中，al为母线最大允许应力(Pa)，硬铝母线（LMY）al=70Mpa，硬铜母线（TMY） al=140Mpa； c为母线短路时冲击电流ish(3)产生的最大应力。4.母线热稳定校验式中，I(3)为三相短路稳态电流(A)，tima为假想时间(s)；C为导体的热稳定计算系数。 二、二、 支柱绝缘子的选择支柱绝缘子的选择1、按使用场所（户内、户外）选择型号；2、选择额定电压；3、校验动稳定 FC(3) K
125、Fal 式中，Fal为支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷（见表5-4）；按弯曲破坏负荷计算时，K=0.6，按拉伸破坏负荷计算时，K=1；Fc（3）为短路时冲击电流作用在绝缘子上的计算力，母线在绝缘子上平放时，按Fc（3）= F（3）计算，母线竖放时，则Fc（3）=1.4 F（3）。三、穿墙套管的选择三、穿墙套管的选择1使用场所选择结构型式选择额定电压；2选择额定电流；3校验动稳定度和热稳定度。4动稳定校验 Fc0.6FalFc=K(l1+l2)/aish(3)2107N 式中，式中，Fc为三相短路冲击电流作用于穿墙套管上的计算力为三相短路冲击电流作用于穿墙套管上的计算力（N）；）；Fal为为穿墙套
126、管允许的最大抗弯破坏负荷（穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷（N）；）；l1为为穿墙穿墙 套管与最近一个支柱绝缘子之间的距离（套管与最近一个支柱绝缘子之间的距离（m），），l2为套管本身的长为套管本身的长度（度（m），），a为相间距离，为相间距离，K=0.862。5. 热稳定校验I(3)2timaIt2t式中，It为热短时的电流有效值；t为热稳定短路电流有效值试验时间。例例5-5 5-5 选择例5-1总降变电所 10kV室内母线，已知铝母线的经济电流密度为1.15，假想时间为1.2s，母线水平放置在支柱绝缘子上，型号为ZA-10Y，跨距为1.1m,母线中心距为0.3m，变压器10KV套管引入配电室
127、穿墙套管型号为CWL-10/600，相间距离为0.22m，与最近一个支柱绝缘子间的距离为1.8m，试校验母线、支柱绝缘子、穿墙套管是否满足动稳定和热稳定的要求。解：（1）选择LMY硬铝母线，其按经济截面选择：查附录表A122，选择LMY3（505）。（2）母线动稳定和热稳定校验母线动稳定校验三相短路电动力弯曲力矩按大于2档计算(m3)计算应力为母线满足动稳定要求母线热稳定校验热稳定最小截面为母线实际截面为S=505=250(mm2)=50.3(mm2)母线满足热稳定要求(3)支柱绝缘子动稳定校验查表54支柱绝缘子最大允许的机械破坏负荷(弯曲)为3.75kN,KFal=0.63.75103=22
128、50(N)Fc(3)KFal故支柱绝缘子满足动稳定要求(4)穿墙套管动稳定和热稳定校验动稳定度校验：查表55Fal=7.5kN，l2=0.56m；l1=1.8m，a=0.22m,按式(530)则:=0.6Fal=0.67.5103=4500(N)Fc0.6Fal穿墙套管满足动稳定要求热稳定校验:额定电流为600A的穿墙套管5秒热短时电流有效值为12kA，根据式（531）： =21kA 断流能力满足要求。 3导线与熔断器的配合校验： 熔断器作短路保护,导线为绝缘导线时：KoL=2.5、查附表13-2 Ial=48A。 INFE=80A1.3灵敏度满足要求。所选低压断路器为DW15-200或DW1
129、5-400Y，脱扣器额定电流为200A。习题习题1.根据根据 选择电气设备的型号。选择电气设备的型号。2.按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定,如如、等等电气设备电气设备。3.电缆只需校验电缆只需校验，支柱绝缘子只需校验支柱绝缘子只需校验。4.断路器既要校验断路器既要校验和和，也要校验也要校验。5.高压开关柜高压开关柜回路方案号回路方案号根据根据选择。选择。1.工作要求和环境条件工作要求和环境条件。2.隔离开关、电流互感器、穿墙套管、母线。3.热稳定、动稳定。4.热稳定和动稳定、断流能力。5.主接线。第一节第一节 电力线路的结线方式电力线路的结线方式第二
130、节第二节 导线和电缆选择的一般原则导线和电缆选择的一般原则第三节第三节 按允许载流量选择导线和电缆截面按允许载流量选择导线和电缆截面第四节第四节 按允许电压损失选择导线和电缆截面按允许电压损失选择导线和电缆截面第五节第五节 按经济电流密度选择导线和电缆截面按经济电流密度选择导线和电缆截面第六节第六节 电力线路的结构和敷设电力线路的结构和敷设第六章第六章电力力线路路第一节第一节 电力线路的结线方式电力线路的结线方式一、 高压电力线路的结线方式1.高压放射式结线 高压放射式结线单回路放射式（图a）：结线清晰，操作维护方便，保护简单，便于实现自动化，供电可靠性较高。双回路放射式（图b）：增加 了备用
131、线路，提高了供电可靠性；公共备用结线（图c）：低压联络线路（图d）：特点：高压开关设备较多，投资较大。2.高压树干式结线 高压树干式结线 无备用的单树干式结线 ：图a，变配电所的出线减少，高压开关柜相应也减少，可节约有色金属的消耗量 ，供电可靠性差。 双树干式结线：图b，提高 了供电可靠性。 两端电源的单树干式 ：图c。3.高压环形结线 高压环形结线 特点：运行灵活，供电可靠性高。在现代化城市配电网中应用较广。 高压树干式结线 高压环形结线二、 低压电力线路的结线方式1.低压放射式结线低压放射式结线 特点：供电可靠性较高，所用开关设备及配电线路也较多。多用于用电设备容量大，或负荷性质重要，或车
132、间内负荷排列不整齐，或车间为有爆炸危险的厂房，必须由与车间隔离的房间引出线路等情况。2.低压树干式结线 低压树干式结线 特点：引出配电干线较少，采用的开关设备自然较少，但供电可靠性差。在机械加工车间、工具车间和机修车间应用比较普遍 3.低压环形结线 低压环形结线 特点：供电可靠性较高，保护装置整定配合比较复杂，易发生误动作。 B5005295供配电系统实际规范中规定：供配电系统应简单可靠，同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级。低压放射式结线低压树干式结线低压环形结线第二节导线和电缆选择的一般原则导线和电缆的选择包括两方面内容：选择型号；选择截面一、导线、电缆型号的选择原则导线和电缆的选择根
133、据其使用环境、工作条件等因素确定。户外架空线路10KV及以上电压等级一般采用裸导线，380V电压等级一般采用绝缘导线。裸导线常用的型号：（1）铝绞线（LJ）导电性能较好，重量轻，对风雨作用的抵抗力较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差。多用于610kV的线路。（2）钢芯铝绞线（LGJ）在机械强度要求较高的场合和35kV及以上的架空线路上多被采用。（3）铜绞线（TJ）导电性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用的抵抗力都较强，但价格较高。（4）防腐钢芯铝绞线（LGJF）具有钢芯铝绞线的特点，同时防腐性好，一般用在沿海地区、咸水湖及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线路上。2.常用电力电
134、缆型号及选择原则（1）电力电缆型号的表示和含义31依次含义为：类别代号：Z油浸纸绝缘电力电缆V聚氯乙烯绝缘电力电缆YJ交联聚乙烯绝缘电力电缆X橡胶绝缘电力电缆导体材质 ：L铝导体 LH铝合金导体 T铜导体 TR软铜导体 内护套代号：Q铅包L铝包（现不生产）V聚氯乙烯护套特征代号：P滴干式D不滴流式F分相铅包式外护层代号：02聚氯乙烯套03聚乙烯套20裸钢带铠装30裸细圆钢丝铠装40裸粗圆钢丝铠装额定电压（V）；相线芯数；相线芯截面（mm2）；中性线芯数 ；中性线芯截面（mm2） （2）常用型号及选择原则塑料绝缘电力电缆（BLV、BLVV、BVR） 结构简单，重量轻、抗酸碱、耐腐蚀，敷设安装方便
135、。 常用的有两种：聚氯乙烯绝缘及护套电缆和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆。油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，能承受机械压力，但不能承受大的拉力。3常用的绝缘导线型号选择塑料绝缘的绝缘性能良好，价格低，可节约橡胶和棉纱，在室内敷设时常用。 常用塑料绝缘线型号有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。二、导线、电缆截面的选择原则1.按允许载流量选择导线和电缆的截面2.按允许电压损失选择导线和截面 3.按经济电流密度选择导线和电缆截面 4.按机械强度选择导线和电缆截面这是对架空线路而言的。要求所选的截面不小于其最小允许截面（见附录表15）。对电缆
136、不必校验其机械强度。 5.满足短路稳定度的条件第三节按允许载流量选择导线和电缆截面一、 三相系统相线截面的选择通过相线的计算电流Ic不超过其允许载流量Ial，即IcIal 按允许载流量选择截面时须注意以下几点：1.允许载流量与环境温度有关。2.电缆多根并列时，要用电缆并列校正系数KP进行校正。见附录表A-1463.电缆在土壤中敷设时，允许载流量也应乘上土壤热阻系数KS校正。4计算电流Ic的选取：对降压变压器高压侧的导线，取变压器额定一次电流I1NT；对电容器的引入线，考虑电容器充电时有较大涌流，所以选高压电容器的引入线时，取电容器额定电流INc的1.35倍，选低压电容器的引入线应为电容器额定电
137、流的1.5倍。二、 中性线和保护线截面的选择1.中性线（N线）截面的选择（1）一般三相四线制线路中的中性线截面S0 S00.5S （2）由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路 S0=S （3）如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出 S0S 2.保护线（PE线）截面的选择（1）当S16mm2时 SPES（2）当16mm2S35mm2时 SPE16mm2 (3) 当S35mm2时SPE0.5S3.保护中性线（PEN线）截面的选择因为PEN线具有PE线和N线的双重功能，所以选择截面时按其中的最大值选取。例61 有一条220/380V的三相四线制线路，采用BLV型铝芯塑料线穿钢管埋地敷设，当地最
138、热月平均最高气温为15。该线路供电给一台40kW的电动机，其功率因数为0.8，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。解：解：（1）计算线路中的计算电流（2）相线截面的选择查附录表132得，4根单芯线穿钢管敷设的每相芯线截面为35mm2的BLV型导线，在环境温度为25时的允许载流量为80A，其正常最高允许温度为65，即Ial=83Aal=65oC0=25oC0=15oC温度校正系数为：导线的实际允许载流量为：Ial=KIal=1.1280A=89.6AIC=89A所选相线截面满足允许载流量的要求。（3）保护线截面SPEN的选择按SPEN0.5S要求，选SPEN=25mm2所以选择BLV型铝
139、芯塑料导线BLV-500-3*35+1*25。第四节按允许电压损失选择导线和电缆截面一、电压损失电压损失 1.电压降落：线路两端电压的相量差称电压降落,即2.电压损失：线路两端电压的代数差称电压损失,即U=U1U2电压损失一般以百分数表示，即电压损失的有名值与额定电压之比的百分数表示线路的电压损失不宜超过规定值：高压配电线路的电压损失，一般不超过线路额定电压的5%；从变压器低压侧母线到用电设备受电端的低压配电线路的电压损失，一般不超过5%；对视觉要求较高的照明电路，则为2%3%。二、线路电压损失计算电压损失计算1.线路末端有一个集中负荷时三相线路电压损失的计算线路末端有一个集中负荷S=P+jQ
140、，线路额定电压为UN，线路电阻为R，电抗为X。设每相电流为I，负荷的功率因数为cos2，线路首端和末端的相电压分别为U1、U2，以末端电压U2为参考轴作出一相的电压相量图，如图所示。(a)末端接有一个集中负荷的三相线路(b)末端接有一个集中负荷的三相线路其中一相的电压矢量图由相量图可以看出，线路相电压损失为： U=U1U2=ae在工程计算中，常以ad段代替ae段，其误差不超过实际电压损失的5%，所以每相的电压损失为U=ad=af+fd=IRcos2+IXsin2=I(Rcos2+Xsin2)换算成线电压损失为因为所以在实际计算中，常采用线路的额定电压UN来代替U2，误差极小，所以线电压损失为电
141、压损失百分数为2.沿线有多个集中负荷时电压损失以带三个集中负荷的三相线路为例，图下图所示。图中，P1、Q1、P2、Q2、P3、Q3为通过各段干线的有功和无功功率；p1、q1、p2、q2、p3、q3为各支线的有功和无功功率；r1、x1、r2、x2、r3、x3为各段干线的电阻和电抗；R1、X1、R2、X2、R3、X3为从电源到各支线负荷线路的电阻和电抗；l1、l2、l3为各干线的长度；L1、L2、L3为从电源到各支线负荷的长度；I1、I2、I3为各段干线的电流。因为供电线路一般较短，线路上的功率损耗略去不计。（1）用干线负荷及干线的电阻电抗计算通过第一段干线的负荷为P1= p1+ p2+ p3,Q
142、1= q1+ q2+ q3；通过第二段干线的负荷为P2= p2+ p3, Q2= q2+ q3；通过第三段干线的负荷为P3=p3,Q3=q3；线路上每段干线的电压损失为线路上总的电压损失为推广到线路上有n个集中负荷时的情况，线路电压损失的计算公式为（2）用支线负荷及支线到电源的电阻电抗计算同理可得：（3）若线路截面相同，则（4）对于全线的导线型号规格一致的“无感”线路（均一无感线路），电压损失计算公式为例62已知LJ50：r0=0.64/km，x0=0.38/km；LJ70：r0=0.46/km，x0=0.369/km；LJ95：r0=0.34/km，x0=0.36/km。计算图611所示供电
143、系统的电压损失：1）1WL、2WL导线型号均LJ702）1WL为LJ95，2WL为LJ50解：（1）1WL、2WL导线型号均LJ70时的电压损失（2）1WL为LJ95，2WL为LJ50时的电压损失1WL的损失：2WL的损失：总电压损失：3.均匀分布负荷线路的电压损失计算设单位长度线路上的负荷电流为i0，则微小线段dl的负荷电流为i0dl。负荷电流i0dl流过线路（长度为l，电阻为R0l）所产生的电压损失为：三、按允许电压损失选择导线和电缆的截面 令I=i0L2,I为与均匀分布负荷等效的集中负荷，表明带有均匀分布负荷线路的电压损失,可将分布负荷集中于分布线段的中点，按集中负荷来计算。式中，Ual
144、%为线路的允许电压损失。逐次试求法具体计算步骤为：（公式一）（公式二）（1）先取导线或电缆的电抗平均值（对于架空线路，可取0.350.40/km，低压取偏低值；对于电缆线路，可取0.08/km），求出Ur%。（2）根据Ua%=Ual%Ur%求出Ua%。（3）根据公式（公式二）求出导线或电缆的截面S。并根据此值选出相应的标准截面。（4）校验。根据所选的标准截面及敷设方式，查出R0和X0，按式（公式一）计算线路实际的电压损失，与允许电压损失比较，如不大于允许电压损失则满足要求，否则重取电抗平均值回到第（1）步重新计算，直到所选截面满足允许电压损失的要求为止。例例6-36-3 某变电所架设一条10K
145、V的架空线路，向工厂1和2供电，如图所示。已知导线采用LJ型铝绞线，全线导线截面相同，三相导线布置成三角形，线间距为1m。干线01的长度为3km，干线12的长度为1.5km。工厂1的负荷为有功功率800kW，无功功率560kvar，工厂2的负荷为有功功率500kW，无功功率200kvar。允许电压损失为5%，环境温度为25oC，按允许电压损失选择导线截面，并校验其发热情况和机械强度。解：解：（1）按允许电压损失选择导线截面 因为是10KV 架空线路，所以初设X0=0.38/km，则 Ua%=U%-Ur%= 50.98 =4.02 查附表A-16-1，选LJ-50：几何均距为1000mm，截面为
146、50mm2的LJ型铝绞线的X0=0.355/km，R0=0.64/km，实际的电压损失为 故所选导线LJ-50满足允许电压损失的要求。 （2）校验发热情况 查附表A-12-1可知，LJ-50在室外温度为25oC时允许载流量为Ial=215A； 线路中最大负荷(在01段)为 P = p1 +p2 = 800 + 500 = 1300 kW Q = q1 +q2 = 560 + 200 = 760 kvar 显然发热情况也满足要求。 （3）校验机械强度 查附表A-15-1可知，高压架空裸铝绞线的最小允许截面为35mm2，所以所选的截面50mm2 满足机械强度要求。第五节 按经济电流密度选择导线和电
147、缆的截面一、选择导线和电缆截面的选择导线和电缆截面的经济原则原则（1）选择截面越大，电能损耗就越小，但是线路投资、有色金属消耗量及维修管理费用就越高。（2）截面选择越小，线路投资、有色金属消耗量及维修管理费用虽然低，但电能损耗大。从全面的经济效益考虑，使线路的年运行费用接近最小的导线截面，称为经济截面，用符号Sec表示。对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度，用符号jec表示。我国现行的经济电流密度如表61所示。二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面按经济电流密度计算经济截面的公式为根据上式计算出截面后，从手册中或附录表A12、A13、A14选取一种与该
148、值最接近（可稍小）的标准截面，再校验其他条件即可。例例6-3某地区变电站以35kV架空线路向一容量为（3800+j2100）kVA的工厂供电，工厂的年最大负荷利用小时为5600h，架空线路采用LGJ型钢芯铝绞线。选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。解：解：（1）选择经济截面；工厂的计算电流为：查表61可知，其jec=0.9A/mm2；所以Sec=Ic/jec=71.6/0.9=79.6mm2选择准截面70mm2，即型号为LGJ70的铝绞线。（2）校验发热条件查附表A12，LGJ70在室外温度为25oC时允许载流量为Ial=275AIC=71.6A，所以满足发热条件。（3）校验机械强度查
149、附表A15，35kV架空铝绞线的机械强度最小截面为Smin=35mm2S=70mm2因此，所选的导线截面也满足机械强度要求。第六节 电力线路的结构和敷设一、 电力线路的结构1架空线路的结构的结构架空线路由导线、电杆、横担、绝缘子、线路金具等组成。钢芯铝绞线图导线排列：三角形、水平、垂直。导线结构：单股线、多股绞线（如图为LGJ）电杆：水泥、钢、铁架塔横担：铁、瓷2电缆线路的结构的结构电缆线路由电力电缆和电缆头组成。电力电缆由导体、绝缘层和保护层三部分组成。二、电力线路的敷设1.架空线路；架空线路的敷设原则为：架空线路须合理选择路径，确定杆型。电杆尺寸应满足下面4个要求：（1）不同电压等级线路的
150、挡距不同。（2）同杆导线的线距与线路电压等级及挡距等因素有关。（3）弧垂要根据挡距、导线型号与截面积、导线所受拉力及气温条件等决定。（4）限距需遵循有关手册规定。2电缆线路电缆常用的敷设方式：（1）直接埋地敷设（2）电缆沟敷设（3）电缆排管敷设（4）沿墙敷设（5）电缆桥架敷设三、 车间动力电气平面布置（1）须表示出所有用电设备的位置，依次进行编号，并注明设备的容量。 （2）须表示出所有配电设备的位置，依次编号，并标注其型号规格。 （3）对配电干线和支线上的开关和熔断器也要分别进行标注。（4）对配电支线，标注的格式为：d(ef)g 或d(ef)Ggd导线型号;e导线根数；f导线截面；g导线敷设方
151、式。习题习题1.电力线路按结构形式分，有电力线路按结构形式分，有和和以及以及等。等。2.线路的结线方式有线路的结线方式有、等。等。3.导线和电缆的选择包括两方面内容：导线和电缆的选择包括两方面内容： 、。4.架空线路在电杆上的排列方式，一般架空线路在电杆上的排列方式，一般为为、等。等。5.电缆线路常用的敷设方式有：电缆线路常用的敷设方式有：、。答案答案1.架空线路和电缆线路以及室内线路。2.放射式、树杆式、环形。3.确定型号、使用环境和敷设方式；选择截面。4.三角形排列、水平排列、垂直排列。5.直接埋地敷设、电缆沟敷设、沿墙敷设、排管敷设。第7章供配电系统的继电保护第一节第一节 继电保护的基本
152、知识继电保护的基本知识第二节第二节 常用的保护继电器常用的保护继电器第三节第三节 电力线路的继电保护电力线路的继电保护第四节第四节 电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护第五节第五节 高压电动机的继电保护高压电动机的继电保护第六节第六节 610kV电容器的继电保护电容器的继电保护第七节第七节 配电系统微机保护配电系统微机保护第一节第一节 继电保护的基本知识继电保护的基本知识 继电保护防止因短路故障或不正常运行状态造成电气设备或供配电系统的损坏，提高供电可靠性，因此，电保护是变电所二次回路的重要组成部分，也是供电设计的主要内容本章讲述继电保护的基本知识和理论，继电保护的整定计算方法。 继电保护
153、装置：就是能反应供配电系统中电器设备发生的故障或不正常运行状态,并能动作于断路器跳闸或启动信号装置发出预告信号的一种装置。一、继电保护的任务1自动地、迅速地、有选择性地将故障设备从供配电系统中切除，使其它非故障部分迅速恢复正常供电。2正确反应电器设备的不正常运行状态，发出预告信号，以便运行人员采取措施，恢复电器设备的正常运行。3与供配电系统的自动装置（如自动重合闸装置，备用电源自动投入装置等）配合，提高供配电系统的供电可靠性。二、对继电保护的要求1.选择性：当供配电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障设备，使停电范围最小，保证系统中无故障部分仍正常工作。2.可靠性：继电保护在其所规
154、定的保护范围内，发生故障或不正常运行状态，要准确动作，不应该拒动作；发生任何保护不应该动作的故障或不正常运行状态，不应误动作。 如图7-1所示系统K点发生短路，保护3不应该拒动作，保护1和保护2不应该误动作。3.速动性：发生故障时，继电保护应该尽快地动作切除故障，减小故障引起的损失，提高电力系统的稳定性。4.灵敏性：灵敏性是指继电保护在其保护范围内，对发生故障或不正常运行状态的反应能力。在继电保护的保护范围内，不论系统的运行方式、短路的性质和短路的位置如何，保护都应正确动作。继电保护的灵敏性通常用灵敏度KS来衡量，灵敏度愈高，反应故障的能力愈强。灵敏度Ks按下式计算：三、继电保护的基本工作原理
155、供配电系统发生故障时，会引起电流增大、电压降低、电压和电流间相位角改变等。因此，利用上述物理量故障时与正常时的差别，可构成各种不同工作原理的继电保护装置。继电保护的种类很多，但是其工作原理基本相同，它主要由测量、逻辑和执行三部分组成，如图72所示。1.测量部分测量被保护设备的某物理量，和保护装置的整定值进行比较，判断被保护设备是否发生故障，保护装置是否应该起动。2.逻辑部分：逻辑部分根据测量部分输出量的大小、性质、出现的顺序，使保护装置按一定的逻辑关系工作，输出信号到执行部分。3.执行部分：执行部分根据逻辑部分的输出信号驱动保护装置动作，使断路器跳闸或发出信号。四、电流保护的接线方式和接线系数
156、 电流保护的接线方式是指电流保护中的电流继电器与电流互感器二次绕组的连接方式。为了便于分析和保护的整定计算，引入接线系数Kw，它是流入继电器的电流IKA与电流互感器二次绕组电流I2的比值，即1.三相三继电器接线方式 三相三继电器接线方式又称完全星形接线。它能反应各种短路故障，流入继电器的电流与电流互感器二次绕组电流相等，其接线系数在任何短路情况下均等于1,即Kw=1。这种接线方式主要用于高压大接地电流系统，保护相间短路和单相短路。2.两相两继电器接线方式 两相两继电器接线方式又称不完全星形接线。由于B相没有装设电流互感器和电流继电器，它不能反应单相短路，只能反应相间短路，其接线系数在各种相间短
157、路时均为1。 此接线方式主要用于小接地电流系统作相间短路保护用。3.两相一继电器接线方式流入继电器的电流为两电流互感器二次绕组电流之差， ，因此又称两相电流差接线。A、C两相短路时，KW=2，；A、B或B、C两相短路时，KW=1；可反应各种相间短路，但其接线系数随短路种类不同而不同，保护灵敏度也不同，主要用于高压电动机的保护。第二节第二节 常用的保护继电器常用的保护继电器保护继电器的种类：（1）按继电器的结构原理分，有电磁式、感应式、数字式、微机式等继电器；（2）按继电器反应的物理量分有电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、气体继电器等；（3）按继电器反应的物理量变化分，有过量继电器和欠量继
158、电器，如过电流继电器、欠电压继电器；（4）按继电器在保护装置中的功能分，有起动继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器等。 常用的继电器主要是电磁式和感应式继电器。一、电磁式继电器1.电磁式电流继电器（1）文字符号和图形符号文字符号：KA（2）结构和工作原理 使过电流继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流，用Iop.kA表示。使继电器返回到起始位置的最大电流，称为继电器的返回电流，用Ire.KA 表示。继电器的返回电流与动作电流之比称为返回系数Kre，即电磁式电流继电器的返回系数通常为0.85。（3）动作电流的调节调节电磁式电流继电器的动作电流的方法有两种：改变调整杆6的位置来改变弹簧的反
159、作用力，进行平滑调节。改变继电器线圈的连接。当线圈由串联改为并联时，继电器的动作电流增大一倍，进行级进调节。2.电磁式电压继电器（1）文字符号和图形符号（KV）（2）结构和工作原理 与DL型电磁式电流继电器基本相同。不同之处仅是电压继电器的线圈为电压线圈，匝数多，导线细，与电压互感器的二次绕组并联。电磁式电压继电器有过电压和欠电压继电器两种。过电压继电器的返回系数通常为0.8；欠电压继电器的返回系数通常为1.25。3.电磁式时间继电器时间继电器用于继电保护装置中，使继电保护获得需要的延时，以满足选择性要求。（1）文字符号：KT（2）结构和工作原理由电磁系统、传动系统、钟表机构、触头系统和时间调
160、整系统等组成。（3）动作时限调整：通过改变主静触头的位置，即改变主动触头的行程获得。4.电磁式信号继电器信号继电器在继电保护装置中用于发出指示信号，表示保护动作，同时接通信号回路，发出灯光或者音响信号。文字符号：KS5.电磁式中间继电器中间继电器在继电保护装置中用于弥补主继电器触头容量或触头数量的不足。文字符号：KM 二、感应式电流继电器（图7-14；P169）1.文字符号和图形符号文字符号：KA 2.结构和工作原理感应式电流继电器有两个系统：感应系统和电磁系统。反时限动作:继电器线圈中的电流越大，动作时限越短。速断动作:继电器线圈中的电流增大到继电器的速断电流整定值时，电磁铁将衔铁瞬时吸下。
161、感应式电流继电器的这种有一定限度的反时限动作特性，称为“有限反时限特性”。3.动作电流和动作时限的调节(1)继电器的动作电流的调节用插销16改变线圈抽头（匝数）进行级进调节；也可以用调节弹簧7的拉力进行平滑调节。(2)继电器的动作时限的调节用螺杆13改变扇形齿轮顶杆行程的起点进行调节。继电器速断电流倍数可用螺钉14改变衔铁与电磁铁之间的气隙进行调节。第三节第三节 电力线路的继电保护电力线路的继电保护一、电力线路的常见故障1.常见故障：相间短路、单相接地、过负荷。2.保护配置：配置相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。电力线路装设带时限的过电流保护和瞬时电流速断保护，保护动作于断路器跳闸，作为
162、相间短路的保护。电力线路装设绝缘监视装置（零序电压保护）或单相接地保护（零序电流保护），保护动作于信号，作为单相接地故障保护。可能经常过负荷的电缆线路，装设过负荷保护，动作于信号。二、过电流保护当通过线路的电流大于继电器的动作电流，保护装置起动，并用时限保证动作的选择性，这种继电保护装置称为过电流保护。由于采用的继电器不同，其时限特性有两种：由电磁式电流继电器等构成的定时限过电流保护和由感应式电流继电器构成的反时限过电流保护。分为定时限过电流保护、反时限过电流保护。1.过电流保护的接线和工作原理（1）定时限过电流保护装置的接线和工作原理（2）反时限过电流保护装置的接线和工作原理 定时限过电流保
163、护装置的接线图2.保护整定计算过电流保护的整定计算有动作电流整定，动作时限整定和灵敏度校验三项内容。（1）动作电流整定过电流保护装置的动作电流必须满足下列两个条件： a.正常运行时，保护装置不动作，即保护装置一次侧的动作电流Iop1应大于线路的最大负荷电流IL.max（正常过负荷电流和尖峰电流），即Iop1IL.max b.保护装置在外部故障切除后，可靠返回到原始位置,即保护装置一次侧的返回电流Ire1大于线路的最大负荷电流IL.max（应包含电动机的自起动电流），即Ire1IL.max由于过电流保护Iop1大于Ire1，所以，以Ire1IL.max整定动作电流，同时引入可靠系数Krel，将不
164、等式改写成等式。继电器的动作电流Iop.KA为式中,Krel为可靠系数,DL型继电器取1.2，GL型继电器取1.3；Kw为接线系数，由保护的接线方式决定；Kre为继电器的返回系数，DL型继电器取0.85，GL型继电器取0.8；Ki为电流互感器变比。IL.max=（1.53.0）Ic保护装置一次侧的动作电流为（2）动作时限整定a.定时限过电流动作时限整定为保证动作的选择性，自负载侧向电源侧，后一级线路的过电流保护装置的动作时限应比前一级线路保护的动作时限大一个时限级差t，即按阶梯原则进行整定：t1=t2+t式中,t为时限级差，定时限过电流保护取0.5s，反时限过电流取0.7s。b.反时限过电流保
165、护动作时限整定在整定反时限过电流保护的动作时限时应指出某一动作电流倍数（通常为10倍）时的动作时限。为保证动作的选择性，反时限过电流保护时限整定也应按照“阶梯原则”来确定，即上下级线路的反时限过电流保护在保护配合点K点发生短路时的时限级差为t=0.7s。动作时限整定具体步骤如下：a、计算线路2WL首端K点三相短路时保护2的动作电流倍数n2。式中，为K点三相短路时，流经保护1继电器的电流，Kw.2和Ki.2分别为保护1的接线系数和电流互感器变比。b、由n2从特性曲线2求K点三相短路时保护2的动作时限t2。c、计算K点三相短路时保护1的实际动作时限t1，t1应较t2大一个时限级差t，以保证动作的选
166、择性，即d、计算K点三相短路时，保护1的实际动作电流倍数n1。式中，为K点三相短路时，流经保护2继电器的电流，Kw.2和Ki.2分别为保护2的接线系数和电流互感器变比。（3）保护灵敏度校验过电流保护的灵敏度用系统最小运行方式下线路末端的两相短路电流进行校验。式中，Iop1为保护装置一次侧动作电流。例7-1试整定图所示线路1WL的定时限过电流保护。已知1TA的变比为750/5A，线路最大负荷电流（含自启动电流670A，保护采用两相两继电器接线，线路2WL定时限过电流保护的动作时限0.7s，最大运行方式时K1点三相短路电流4kA，K2点三相短路电流2.5kA，最小运行方式时K1和K2点三相短路电流
167、分别为3.2kA和2kA。解：1、整定动作电流选DL11/10电流继电器，线圈并联，整定动作电流7A过电流保护一次侧动作电流为2、整定动作时限线路1WL定时限过电流保护的动作时限应较线路2WL定时限过电流保护动作时限大一个时限级差t。3、校验保护灵敏度保护线路1WL灵敏度按线路1WL末端最小两相短路电流校验：由此可见，保护整定满足灵敏度要求。三、电流速断保护 线路越靠近电源，过电流保护的动作时限越长，而短路电流越大，危害也越大，这是过电流保护的不足。因此GB5006292规定当过电流保护动作时限超过0.50.7s时，应装设瞬动的电流速断保护。1.电流速断保护的接线和工作原理2.电流速断保护的整
168、定（1）动作电流整定为了保证速断保护动作的选择性，在下一级线路首端发生最大短路电流时电流速断保护不应动作，即速断保护动作电流Iop1IK.max，速断保护动作电流整定值为式中，IK.max为线路末端最大三相短路电流；Kre1为可靠系数，DL型继电器取1.3，GL型继电器取1.5；Kw为接线系数；Ki为电流互感器变比。对GL型电流继电器，还要整定速断动作电流倍数，即需要注意的是，电流速断保护的动作电流大于线路末端的最大三相短路电流，电流速断保护存在保护死区。只能保护线路的一部分，线路不能被保护的部分称为保护死区，线路能被保护的部分称为保护区。（2）灵敏度校验只能用线路首端最小两相短路电流校验，即
169、例7-2 试整定例7-1中线路1WL的电流速断保护。已知线路1WL首端最小三相短路电流为9.2kA。 解：电流速断保护和过电流保护共用电流互感器和出口中间继电器。电流速断保护需整定动作电流和校验灵敏度。（1）动作电流整定 选DL-11/50电流继电器，线圈并联，整定动作电流35A。 速断保护一次侧动作电流为 （2）灵敏度校验:以线路1WL首端最小两相短路电流校验 电流速断保护整定满足要求。 例7-3 图所示的10kV线路1WL和2WL都采用GL-15/10电流继电器构成两相两继电器接线的过电流保护。已知1TA的变比为100/5A，2TA的变比为75/5A，1WL的过电流保护动作电流整定9A，1
170、0倍动作电流的动作时间为1s，2WL的计算电流为36A，2WL首端三相短路电流为900A，末端三相短路电流320A。试整定线路2WL的保护。解：线路由GL-15/10感应式电流继电器构成两相式过电流保护和电流速断保护 （1）过电流保护 动作电流 整定继电器动作电流8A，过电流保护一次侧动作电流为 动作时限整定 由线路1WL和2WL保护配合点K1，整定2WL的电流继电器动作时限曲线。 a、计算K1点短路1WL保护的动作电流倍数n1和动作时限t1： 由n1查GL-15电流继电器t|n=10=1s特性曲线，得t1=1.4s b、计算K1点短路2WL保护的动作电流倍数n2和动作时限t2。 c、由n2和
171、t2从GL-15电流继电器动作特性曲线查得10倍动作电流动作时限0.6s 灵敏度校验 1.5 2WL过电流保护整定满足要求 （2）电流速断保护 动作电流整定 整定速断保护动作倍数4倍，一次侧动作电流为 灵敏度校验 1.5 2WL电流速断保护整定满足要求。四、单相接地保护1.多线路系统单相接地分析（1）流过接地线路的总接地电流IE等于所有在电气上有直接联系的接地电容电流之和IC减去接地线路的接地电容电流Ic。（2）流过非接地线路的接地电容电流就是该非接地故障线路的接地电容电流Ici。2单相接地保护（1）单相接地保护的接线和工作原理架空线路用三只电流互感器构成零序电流互感器，电缆线路用一只零序电流
172、互感器。实现有选择性的单相接地保护，又称零序电流保护。（2）动作电流整定系统中其它线路发生单相接地，被保护线路流过接地电容电流IC时，单相接地保护不应动作，即式中，Kre1为可靠系数，保护装置不带时限时，取Kre1=45，保护装置带时限时，取Kre1=1.52；Ki为零序电流互感器的变比。（3）灵敏度校验被保护线路发生单相接地，流过接地电容电流，单相接地保护应可靠动作。保护装置一次侧动作电流为 3.绝缘监视装置在变电所每段母线上装一只三相五柱电压互感器或三只单相三绕组电压互感器，在接成Y的二次绕组上接三只相电压表，在接成开口三角形的二次绕组上接一只电压继电器。系统发生单相接地故障时，接地相对地
173、电压近似为零，非故障相对地电压升高 倍，近似为线电压。同时，开口三角形绕组两端电压也升高，近似为100V，电压继电器动作，发出单相接地信号。因此，绝缘监视装置又称为零序电压保护,无选择性。运行人员可根据接地信号和电压表读数，判断哪一段母线、哪一相发生单相接地，但不能判断哪一条线路发生单相接地，因此绝缘监视装置是无选择性的。只能采用依次拉合的方法，判断接地故障线路。五、过负荷保护 1.接线和工作原理2.保护整定(1)过负荷保护的动作电流按线路的计算电流Ic整定，即 式中，Krel为可靠系数，取1.21.3；Ki为电流互感器之比。(2)动作时间 一般整定10s15s。第四节第四节 电力变压器的继电
174、保护电力变压器的继电保护一、电力变压器的常见故障和保护配置 1.常见故障常见故障分短路故障和不正常运行状态。(1)变压器的短路故障按发生在变压器油箱的内外，分内部故障和外部故障。内部故障有匝间短路、相间短路和单相碰壳故障。外部故障有套管及其引出线的相间短路、单相接地故障。(2)变压器的不正常运行状态有过负荷、油面降低和变压器温度升高等。 2.保护配置(1)装设过电流保护和电流速断保护装置用于保护相间短路；(2)800kVA以上油浸式变压器和400kVA及以上车间内油浸式变压器应装设气体保护装置用于保护变压器的内部故障和油面降低；(3)单台运行的变压器容量在10000kVA及以上和并列运行的变压
175、器每台容量在6300kVA及以上或电流速断保护的灵敏度不满足要求时应装设差动保护装置用于保护内部故障和引出线相间短路；(4)装设过负荷保护和温度保护装置分别用于保护变压器的过负荷和温度升高。二、变压器二次侧短路流经一次侧的穿越电流和电流保护的接线方式变压器电流保护的基本原理与电力线路保护类似，但由于变压器的接线组别和保护的接线方式，变压器二次侧短路时流经一次侧的穿越电流分布不同，将影响变压器保护的灵敏度。1Yyno联结的变压器二次侧单相短路时一次侧的穿越电流Yyno联结的变压器，二次侧发生单相短路时，一次侧穿越短路电流分布不对称，B相为,A相和C相为 （K为变压器的变比）。见向量图2Yd11联
176、结的变压器二次侧两相短路时一次侧的穿越电流Yd11联结的变压器二次侧a、b相发生两相短路，一次侧的短路穿越电流B相为，A、C相为。3变压器电流保护的接线方式(1)两相两继电器式接线（适用于相间短路保护）对Yyno联结的变压器，二次侧发生单相短路时，流经保护装置穿越电流仅为二次侧的三分之一（设变压器变比为1），保护灵敏度只有相间保护的三分之一。对Yd11联结的变压器二次侧ab两相短路，流经保护装置的穿越电流仅为二次侧的，保护灵敏度也将降低。(2)两相一继电器式接线（保护灵敏度随短路种类而异）但Yyno联结的变压器二次侧发生单相短路和yd11联结的变压器二次侧发生两相短路，保护装置不动作，因此，该
177、连线方式不能用于Yyno联结的变压器的电流保护。三、变压器的电流保护1.变压器的过电流保护(1)接线和工作原理和线路过电流保护的接线、工作原理完全相同。(2)变压器过电流保护整定和线路过电流保护的整定类似。a.继电器的动作电流整定式中，I1N为变压器一次侧额定电流；可靠系数Kre1、接线系数Kw、返回系数Kre同线路过电流保护；Ki为电流互感器的变比。b.动作时限变压器过电流保护动作时限应比二次侧出线过电流保护的最大动作时限大一个t。对车间变电所的变压器过电流保护动作时限，一般取0.50.7s。c.灵敏度校验式中，I（2）K.min 为变压器二次侧在系统最小运行方式下发生两相短路时一次侧的穿越
178、电流。2.变压器电流速断保护(1)接线和工作原理和线路速断保护的接线、工作原理完全相同。(2)变压器电流速断保护整定和线路过电流保护的整定类似。a.动作电流式中， 为变压器二次侧母线在系统最大运行方式下三相短路时一次侧的穿越电流；Kre1为可靠系数，同线路的电流速断保护。b.灵敏度校验与线路速断保护灵敏度校验一样，以变压器一次侧最小两相短路电流进行校验，即3.变压器的零序电流保护Yyn0连接的变压器二次侧单相短路时，若变压器过电流保护的灵敏度不满足要求，可在变压器二次侧零线上装设零序电流保护。(1)接线和工作原理(2)整定a.动作电流零序电流保护的动作电流按躲过变压器二次侧最大不平衡电流整定，
179、最大不平衡电流取变压器二次侧额定电流的25%，即式中，Krel为可靠系数，取1.2；Ki为零序电流互感器的变比；I2N为变压器二次侧的额定电流。b.动作时间零序电流保护的动作时间一般取0.50.7s，以躲过变压器瞬时最大不平衡电流。c.灵敏度校验按变压器二次侧干线末端最小单相短路电流校验。4.变压器的过负荷保护运行中可能出现过负荷的变压器应装设过负荷保护。接线和工作原理同线路的过负荷保护；动作电流整定按变压器一次侧额定电流整定；动作时间一般整定10s15s。例7-4某总降变电所有一台35/10.5kV、2500kVA、Yd11联结组变压器一台。已知变压器10kV母线的最大三相短路电流1.4kA
180、，最小三相短路电流1.3kA，35kV母线的最小三相短路电流1.25kA，保护采用两相两继电器接线，电流互感器变比为100/5A，变电所10 kV出线过电流保护动作时间1s，试整定变压器的电流保护。 解：因无过负荷可能，变压器装设定时限过电流保护和电流速断保护，保护采用两相两继电器接线。 1定时限过电流保护 （1）动作电流整定 选DL-11/10电流继电器，线圈并联，动作电流整定Iop.KA(oc)=6A 保护一次侧动作电流 （2）动作时间整定 （3）灵敏度校验1.5 2电流速断保护 （1）动作电流整定 选DL-11/50电流继电器，线圈串联，动作电流整定Iop.KA(qb)=25A 保护一次
181、侧动作电流 （2）灵敏度校验 2.0 变压器电流保护灵敏度满足要求.四、变压器的气体保护气体保护是保护油浸式电力变压器内部故障的一种主要保护装置。按GB5006292规定，800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器均应装气体保护。1气体继电器的结构和工作原理 FJ3-80型开口杯挡板式气体继电器的结构示意图。 当变压器油箱内部故障时，电弧的高温使变压器油分解为大量的油气体，气体保护就是利用这种气体来实现保护的装置。变压器正常运行：气体继电器容器内充满油，上、下两对干簧触点处于断开位置。 轻瓦斯动作：变压器油箱内部发生轻微故障时，产生的气体较少，气体缓慢上升，上干簧
182、触点闭合，发出报警信号。重瓦斯动作：变压器油箱内部发生严重故障时，产生大量的气体，油汽混合物迅猛地从油箱通过联通管冲向油枕，下干簧触点闭合，发出跳闸信号，使断路器跳闸。变压器油箱严重漏油：随着气体继电器内的油面逐渐下降，首先上触点闭合，发出报警信号，接着下触点闭合，发出跳闸信号，使断路器跳闸。 2气体保护的接线（如图）3气体保护的安装和运行气体继电器安装在变压器的油箱与油枕之间的联通管上，要求变压器安装时应有11.5%的倾斜度； 变压器在制造时，联通管对油箱上盖也应有24%倾斜度。五、变压器的差动保护GB5006292规定10000kVA及以上的单独运行变压器和6300kVA及以上的并列运行变
183、压器，应装设差动保护；6300kVA及以下单独运行的重要变压器，也可装设差动保护。当电流速断保护灵敏度不符合要求时，宜装设差动保护。1差动保护的工作原理变压器的差动保护原理接线如图所示。在变压器两侧安装电流互感器，其二次绕组串联成环路，继电器KA（或差动继电器KD）并接在环路上，流入继电器的电流等于变压器两侧电流互感器的二次绕组电流之差，即Iub为变压器一、二次侧的不平衡电流。变压器正常运行或差动保护的保护区外短路时，流入差动继电器的不平衡电流小于继电器的动作电流，保护不动作。在保护区内短路时，对单端电源供电的变压器，远大于继电器的动作电流，继电器KA瞬时动作，通过中间继电器KM，使变压器两侧
184、断路器跳闸，切除故障。2变压器差动保护中不平衡电流产生的原因和减小措施（1）变压器联结组引起的不平衡电流将变压器星形接线侧的电流互感器接成三角形接线，变压器三角形接线侧的电流互感器接成星形接线，这样变压器两侧电流互感器的二次侧电流相位相同，消除了由变压器联结组引起的不平衡电流。（2）电流互感器变比引起的不平衡电流利用差动继电器中的平衡线圈或自耦电流互感器消除由电流互感器变比引起的不平衡电流。（3）变压器励磁涌流引起的不平衡电流利用速饱和电流互感器或差动继电器的速饱和铁心减小励磁涌流引起的不平衡电流。3变压器的差动保护方式变压器差动保护需要解决的主要问题是采取各种有效措施消除不平衡电流的影响。目
185、前我国广泛应用下列几种类型继电器构成差动保护：（1）带短路线圈的BCH2型差动继电器；（2）带磁制动特性的BCH1型差动继电器；（3）多侧磁制动特性的BCH4型差动继电器；（4）鉴别涌流间断角的差动继电器；（5）二次谐波制动的差动继电器。有关上述各种差动继电器的接线和整定计算，因篇幅有限这里仅介绍BCH2型差动保护。4.BCH2型变压器差动保护（1）BCH2型差动继电器BCH2型差动继电器，由一个带短路线圈的速饱和变压器和一个执行元件DL11/0.2电流继电器组成，如图所示。在速饱和变流器铁芯的中间芯柱上绕有一个差动线圈Wd、两个平衡线圈Weq1和Weq2和一个短路线圈WK。左侧芯柱上绕有一个
186、短路线圈WK, WK和WK接成闭合回路，它们产生的磁通在左侧芯柱上是同相的。右侧芯柱上绕有一个二次线圈W2，与执行元件相接。平衡线圈的作用是用于平衡由于变压器差动保护二侧电流互感器二次电流不等所引起的不平衡电流。短路线圈的作用是消除励磁涌流的影响。当变压器外部短路或空载投入，在差动回路出现不平衡电流或励磁涌流存在较大的非周期分量时，速饱和变流器迅速饱和，使周期分量的传变工作变坏，从而继电器不动作。（2）BCH2型变压器差动保护接线BCH2型变压器差动保护接线图见图，（a）为双绕组变压器BCH2型差动保护单相原理接线图，若保护三绕组变压器，变压器第三侧的电流互感器的二次线圈接BCH2型差动继电器
187、的端子，（b）为变压器差动保护展开图，采用两相两继电器式接线。(3)BCH2型变压器差动保护的整定 按平均电压及变压器最大容量计算变压器各侧额定电流INT，按KW、INT选择各侧电流互感器一次额定电流。按下式计算出电流互感器二次回路额定电流IN2：式中，KW为三相对称情况下电流互感器的接线系数，星型接线时为1，三角形接线时为；Ki为电流互感器的变比。差动保护基本侧的一次侧动作电流整定差动保护基本侧的一次侧动作电流应满足下面三个条件：a）躲过变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时的励磁涌流，即式中，Kre1为可靠系数，取1.3；I1N为变压器一次侧的额定电流。b）躲过变压器外部短路时的最大不平
188、衡电流Idsq.max式中，Kre1为可靠系数，取1.3；Idsq.max可按下式计算：式中，0.1为电流互感器允许的最大相对误差；Keq为电流互感器的同型系数，型号相同时取0.5，型号不同时取1；U%为由变压器调压所引起的误差，一般取调压范围的一半；为采用的互感器变比或平衡线圈匝数与计算值不同时，所引起的相对误差,在计算之初不能确定时可取5%；为保护范围外部短路时的最大短路电流。c）电流互感器二次回路断线时不应误动作，即躲过变压器正常运行时的最大负荷电流IL.max。负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流INT。式中，Kre1为可靠系数，取1.3。继电器差动线圈匝数的确定a三绕组变压器：
189、基本侧直接接差动线圈，其余两侧接相应的平衡线圈。基本侧继电器的动作电流为基本侧继电器差动线圈计算匝数d.c为式中，AW0为继电器动作安匝，无实测值时可采用额定值AW0=60安匝。按继电器线圈实有抽头选择较小而相近的匝数作为差动线圈的整定匝数WOP。根据WOP再计算基本侧实际的继电器动作电流b双绕组变压器：两侧电流互感器分别接于继电器的两个平衡线圈上。确定基本侧的继电器动作电流及线圈匝数的计算与三绕组变压器方法相同。依继电器线圈实有抽头，选用差动线圈的匝数Wd和一组平衡线圈匝数Weq1之和，较差动线圈计算匝数Wdc小而近似的数值。基本侧的整定匝数Wd.op为非基本侧平衡线圈匝数的确定a双绕组变压
190、器平衡线圈的计算匝数式中，为接有平衡线圈、的电流互感器二次侧额定电流。 三绕组变压器平衡线圈计算匝数分别为式中，IN2为基本侧电流互感器二次额定电流。计算式中，为平衡线圈计算匝数；为平衡线圈整定匝数；为差动线圈整定匝数。若时，则需将其代入上式重新计算动作电流。短路线圈抽头的确定 短路线圈有4组抽头可供选择，短路线圈的匝数越多，躲过励磁涌流的性能越好，但继电器的动作时间越长。因此所选抽头匝数是否合适，应在保护装置投入运行时，通过变压器空载试验确定。灵敏系数校验 式中，IIK、IIIK、IIIIK为变压器出口处最小短路时、侧流进继电器线圈的电流；WIW、WIIW、WIIIW为、侧电流在继电器的实际
191、工作匝数（工作匝数为各侧平衡线圈匝数与差动匝数之和）。 有时也用如下简化公式： 式中，IKD为最小故障时流入继电器的总电流；IOP.KD为继电器的整定电流。双绕组变压器灵敏度计算与上述相同，只是第三侧数字为零。例7-5 试整定双绕组变压器的BCH-2型差动保护。已知变压器技术参数：15MVA,3522.5%/10.5kV, yd11,Uk%=7.5；变压器35 kV母线三相短路电流 母线三相短路 归算到35KV的短路电流 ，10kV侧最大负荷电流为780A。 解：1.计算变压器额定电流、选出电流互感器变比、求出电流互感器二次回路额定电流，计算结果如表所示。 表:变压器额定电流、电流互感器变比、
192、电流互感器二次回路额定电流 由表可见，10kV侧电流互感器二次回路额定电流较35kV侧大，因此，以10kV侧为基本侧。 名称 各侧数值 35kV 10kV 变压器额定电流（A） 变压器绕组接线方式 yd电流互感器接线方式 YD电流互感器计算变比 选用电流互感器变比 电流互感器二次回路额定电流 2.计算差动保护10kV侧的一次侧动作电流 （1）按躲过励磁涌流 （2）按躲过外部最大不平衡电流 （3）按躲过电流互感器二次回路断线 因此，应躲过外部最大不平衡电流选择10KV侧一次侧动作电流为1466A。 3.确定线圈接法和匝数 35kV和10KV侧电流互感器分别接平衡线圈WeqI，WeqII 基本侧（
193、10KV侧）继电器动作电流为 基本侧差动线圈计算匝数为 其中取差动线圈匝数Wd6匝,平衡绕组线圈匝数WeqI 2匝。 4.确定35KV侧平衡线圈的匝数 选择平衡绕组线圈匝数WeqII为3匝。 5.计算由实际匝数与计算匝数不等产生的相对误差 所以，不需要重新计算动作电流。 6.初步确定短路线圈的抽头：选用C1-C2抽头。 7.灵敏度校验 按10kV侧最小两相短路电流校验，35kV侧继电器通过的电流为 校验结果，灵敏度满足要求。 第五节第五节 高压电动机的继电保护高压电动机的继电保护一、高压电动机的常见故障和保护配置一、高压电动机的常见故障和保护配置1.常见故障定子绕组相间短路；单相接地；电动机过
194、负荷；低电压；同步电动机失磁、失步等。2.保护配置对2000kW以下的高压电动机相间短路相间短路，装设电流速断保护电流速断保护；对2000kW及以上的高压电动机或电流速断保护灵敏度不满足要求的高压电动机，装设差动保护差动保护。对易发生过负荷过负荷的电动机，应装设过负荷保护过负荷保护。对不重要的高压电动机或不允许自起动的电动机，应装设低电压保护低电压保护。高压电动机单相接地电流大于5A时，应装设有选择性的单相接地保护单相接地保护。二、高压电动机的过负荷保护和电流速断保护1.保护用继电器一般采用GL型感应式电流继电器。不易过负荷的电动机，如风机、水泵的电动机，也可采用DL型电磁式继电器构成电流速断
195、保护。接线方式（如图）采用两相一继电器式接线，当灵敏度不符合要求或2000kW及以上电动机采用两相两继电器式接线。3.电动机过负荷保护的动作电流整定过负荷保护的动作电流为式中，Krel为可靠系数，取1.3；Kre为继电器的返回系数；IN.M电动机的额定电流。4.电动机的电流速断保护动作电流整定动作电流按躲过电动机的最大启动电流Ist.max整定，即式中，Krel为可靠系数，对DL型继电器取1.41.6，GL型取1.82.0。5.电流速断保护灵敏度校验：2式中，I（2）K.min为电动机端子处最小两相短路电流；Iopl为电流速断保护一次侧动作电流。三、高压电动机的单相接地保护1.接线和工作原理2
196、.单相接地保护动作电流整定单相接地保护动作电流按躲过其接地电容电流IC.M整定：式中，Ic.M指躲过其接地电容电流；Krel为可靠系数，保护瞬时动作取45。3.灵敏度校验单相接地保护灵敏度按电动机发生单相接地时的接地电容电流校验，即第六节 610kV电容器的继电保护一、 610kV电容器的常见故障和保护设置、常见故障和不正常运行状态：电容器组和断路器连接线上的相间短路、电容器引出线上的相间短路、电容器内部故障、单相接地等。、保护配置：容量在400kVar以上的电容器组一般采用断路器控制，装设电流速断保护，作为电容器的相间短路保护。容量在400kVar及以下的电容器一般采用带熔断器的负荷开关进行
197、控制和保护。对电容器内部故障和引出线短路，一般将电容器分组，每组35只电容器，在每组电容器装设熔断器保护。二、电容器的电流速断保护1.接线和工作原理2.电流速断保护的动作电流整定电流速断保护的动作电流按躲过电容器投入时的冲击电流整定，即式中，Krel为可靠系数，取22.5；IN.c为电容器组的额定电流。3.灵敏度校验灵敏度按电容器组端子上最小两相短路电流进行校验：2第七节第七节 配电系统微机保护配电系统微机保护一、配电系统微机保护的现状和发展一、配电系统微机保护的现状和发展常规的模拟式继电保护缺点：（1）没有自诊断功能，元件损坏不能及时发现，易造成 严重后果。（2）动作速度慢，一般超过0.02
198、s。（3）定值整定和修改不便，准确度不高。（4）难以实现新的保护原理或算法。（5）体积大、元件多、维护工作量大。微机保护的优点： 充分利用和发挥微型控制器的存储记忆、逻辑判断和数值运算等信息处理功能，克服模拟式继电保护的不足，获得更好的保护特性和更高的技术指标。二、配电系统微机保护的功能1.保护功能2.测量功能3.自动重合闸功能4.人机对话功能5.自检功能6.事件记录功能7.报警功能8.断路器控制功能9.通信功能10.实时时钟功能三、微机保护装置的硬件结构微机保护装置的结构由数据采集系统、微型控制器、存储器、显示器、键盘、时钟、通信、控制和信号等部分组成。四、微机保护装置的软件系统微机保护装置
199、的软件系统包括设定程序、运行程序和中断微机保护功能程序三部分。习题：1、由于采用的继电器不同，过电流保护可以分为和。2、电流保护的接线方式有、和。3、电流保护主要有和。4、供配电系统中常用的继电器主要是和。5、电力线路的保护主要有、和。答案：1：定时限过电流保护、反时限过电流保护2：三相三继电器式、两相两继电器式、两相三继电器式、两相一继电器式3：过电流保护、电流速断保护4：电磁式继电器、感应式继电器5：过电流保护、电流速断保护、单相接地保护第八章第八章变电所二次回路和自动装置第一第一节二次回路概述二次回路概述第二第二节操作电源操作电源第三第三节高压断路器控制回路高压断路器控制回路第四第四节中
200、央信号回路中央信号回路第五第五节测量和绝缘监视回路测量和绝缘监视回路第六第六节二次回路安装接线图二次回路安装接线图第七第七节自动重合闸装置（自动重合闸装置（ARD）第八第八节备用电源自动投入装置（备用电源自动投入装置（APD）第九第九节变电所综合自动化变电所综合自动化第一节第一节 二次回路概述二次回路概述1、定义和分类：二次回路是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路。二次回路按功能可分为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路、自动装置回路和操作电源回路等。2、二次回路图的种类二次回路图主要有二次回路原理图、二次回路原理展开图、二次回路安装接线图。二次回路原理图主要是用来表示继电
201、保护、断路器控制、信号等回路的工作原理原理展开图将二次回路中的交流回路与直流回路分开来画。二次回路安装接线图画出了二次回路中各设备的安装位置及控制电缆和二次回路的连接方式，是现场施工安装、维护必不可少的图纸。 原理图或原理展开图通常是按功能电路如控制回路、保护回路、信号回路来绘制的，而安装接线图是按设备如开关柜、继电器屏、信号屏为对象绘制的。 供配电系统的二次回路功能示意图供配电系统的二次回路功能示意图第二节 操作电源二次回路的操作电源主要有直流和交流两大类；直流操作电源主要有蓄电池和硅整流直流操作电源。一、 直流操作电源1.蓄电池组供电的直流操作电源蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种。（
202、1）铅酸蓄电池铅酸蓄电池是由二氧化铅（PbO2）的正极板、铅的负极板和密度为1.21.3g/cm3的稀硫酸电解液组成。它在放电和充电时的化学反应式为优点：工作性能可靠缺点：危险、腐蚀、维护量大和占用空间等（2）镉镍蓄电池镉镍蓄电池由正极板、负极板、电解液组成。正极板为氢氧化镍Ni(OH)3或三氧化镍（Ni2O3），负极板为镉（Cd），电解液为氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠（NaOH）等碱溶液。它在放电和充电时的化学反应式为优点：工作可靠、腐蚀性小、大电流放电性能好、体积小和维护简单等。(3)蓄电池的运行方式 蓄电池的运行方式有两种：充电放电运行方式和浮充电运行方式2.硅整流直流操作电源:硅整流电
203、容储能直流操作电源优点:价格便宜,与铅酸蓄电池比较占地面积小、维护工作量小、体积小、不需充电装置。缺点:电源独立性差,可靠性受交流电源影响,需加装补偿电容和交流电源自动投切装置；二次回路复杂。二、 交流操作电源 交流操作电源可有两种途径获得：取自所用电变压器；当保护、控制、信号回路的容量不大时，可取自电流互感器、电压互感器的二次侧。优点：接线简单、投资低廉、维修方便。缺点：交流继电器性能没有直流继电器完善，不能构成复杂的保护。使用场合：在小型变配电所中应用较广，而对保护要求较高的中小型变配电所采用直流操作电源。三、 所用变压器变电所的用电一般应设置专门的变压器供电，简称所用变。变电所的用电主要
204、有室外照明、室内照明、生活区用电、事故照明、操作电源用电等，为保证操作电源的用电可靠性，所用变一般都接在电源的进线处，对一些重要的变电所，一般应设有两台互为备用的所用变。第三节第三节 高压断路器控制回路高压断路器控制回路一、高压断路控制回路的要求断路器控制回路是指控制（操作）高压断路器跳、合闸的回路。断路器控制回路的直接控制对象为断路器的操动（作）机构。操动机构主要有电磁操动机构（CD）、弹簧操动机构（CT）、液压操动机构（CY）等。断路器控制回路的基本要求如下：1.能手动和自动合闸与跳闸；2.应能监视控制回路操作电源及跳、合闸回路的完好性；3.在合闸或跳闸完成后，应能自动解除命令脉冲，切断合
205、闸或跳闸电源；4.应有反应断路器手动和自动跳、合闸的位置信号；5.应具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”措施；6.断路器的事故跳闸回路，应按“不对应原理”接线；7.对于采用气压、液压和弹簧操动机构的断路器，应有压力是否正常、弹簧是否拉紧到位的监视和闭锁回路。 二、 电磁操动机构的断路器控制回路1.控制开关控制开关是断路器控制和信号回路的主要控制元件，由运行人员操作。在变电所中常用的是LW2型系列自动复位控制开关。控制开关有六个位置：“跳闸后”、“预备合闸”、“合闸”、“合闸后”、“预备跳闸”、“跳闸”、“跳闸后”，其中“跳闸后”和“合闸后”为固定位置，其它为操作时的过渡位置。图87LW2型控制
206、开关外形结构图表81是LW2型控制开关触点图。（P217）2.电磁操动机构的断路器控制回路1)断路器的手动控制手动合闸 断路器处于跳闸状态，控制开关SA处于“跳闸后”位置，HG绿灯亮，发平光,表明断路器是断开状态，合闸回路完好又表明控制回路的熔断器和完好回路。 控制开关SA顺时针旋转90，至“预备合闸”位置，触点9-10通，绿灯HG发闪光。SA顺时针旋转45置于“合闸”位置。SA的5-8通，使合闸接触器KM动作，合闸线圈YO通电，断路器合闸。绿灯熄灭，红灯亮。 当松开SA后，SA自动回到“合闸后”位置，13-16通，红灯发平光，表明断路器手动合闸，同时表明 跳闸回路完好及控制回路的熔断器和完好
207、。手动跳闸 控制开关SA逆时针旋转90置于“预备跳闸”位置，13-14接通闪光母线，使红灯HR发出闪光。SA继续旋转45而置于“跳闸”位置6-7通，使跳闸线圈YR接电，断路器跳闸，红灯熄灭，绿灯发平光。 当松开SA后，SA自动回到“跳闸后”位置，10-11通，绿灯发出平光，表明断路器手动跳闸，又表明合闸回路完好。2）断路器的自动控制 自动装置的继电器触点1K和2K的闭合分别实现合、跳闸控制。 红灯发出闪光，表明断路器自动合闸，同时表明跳闸回路完好。 绿灯发出闪光，表明断路器自动跳闸，又表明合闸回路完好。 当断路器因故障跳闸时，保护出口继电器触点3K闭合，YR通电，断路器跳闸，HG发出闪光， 运
208、行人员须将SA旋转到相应的位置上，相应的信号灯发平光。3）断路器的“防跳” 出现多次“跳闸合闸”现象，称为“跳跃”。 跳闸电流流过防跳继电器KTL的电流线圈，使其启动， KTL1常开触点闭合（自锁），KTL2常闭触点打开，其KTL电压线圈也动作，自保持。防止了跳跃现象。三、弹簧操动机构的断路器控制回路弹簧操动机构有使用交流操作电源和直流操作电源两种。 1.直流操作电源的弹簧操动机构的断路器控制回路2.交流操作电源的弹簧操动机构的断路器控制回路第四节 中央信号回路供配电系统中，保护装置或监测装置动作后都要通过信号系统发出相应的信号提示运行人员。这个信号系统称为中央信号系统。中央信号系统有以下几种
209、类型：1.事故信号 断路器发生事故跳闸时，启动蜂鸣器（或电笛）发出声响，同时断路器的位置指示灯发出闪光，事故类型光字牌亮，指示故障的位置和类型。2.预告信号 当电气设备出现不正常运行状态时，启动警铃发出声响信号，同时标有故障性质的光字牌点亮，指示不正常运行状态的类型，如变压器过负荷、控制回路断线等。3.位置信号 位置信号包括断路器位置（如灯光指示或操动机构分合闸位置指示器）和隔离开关位置信号等。4.指挥信号和联系信号 用于主控制室向其它控制室发出操作命令和控制室之间的联系。一、对中央信号回路的要求1.中央事故信号装置应保证在任一断路器事故跳闸后，立即发出音响信号和灯光信号；2.中央预告信号装置
210、应保证在任一电路发生故障时，能按要求（瞬时或延时）发出音响信号和灯光信号；3.中央事故音响信号与预告音响信号应有区别。一般事故音响信号电笛或蜂鸣器，预告音响信号用电铃；4.中央信号装置在发出音响信号后，应能手动或自动复归（解除）音响，而灯光信号及其它指示信号应保持到消除故障为止；5.接线应简单、可靠，应能监视信号回路的完好性；6.应能对事故信号、预告信号及其光字牌是否完好进行试验；7.中央信号一般采用重复动作的信号装置。二、中央事故信号回路中央事故信号按操作电源分为交流和直流操作电源两类；按事故音响信号的动作特性分为不能重复动作和能重复动作两类；按复归方法分为就地复归和中央复归。1.中央复归不
211、重复动作的事故信号回路若某断路器（1QF）因事故跳闸，事故信号回路起动，蜂鸣器HB发出声响。按2SB复归按钮解除音响。若此时2QF又发生了事故跳闸，蜂鸣器将不会发出声响，这就叫做“不能重复动作”。能在控制室手动复归称中央复归。1SB为试验按钮，用于检查事故音响是否完好。2.中央复归重复动作的事故信号回路“重复动作”是利用控制开关与断路器辅助触点之间的不对应回路中的附加电阻和信号冲击继电器（或信号脉冲继电器）来实现的。三、中央预告信号回路中央预告信号回路是指在供配电系统中，发生故障和不正常工作状态下发出音响信号。常采用电铃发出声响，并利用灯光和光字牌来显示故障的性质和地点。中央预告信号装置有直流
212、和交流两种，也有不重复动作和重复动作的两种。1. 中央复归不重复动作预告信号回路2.中央复归重复动作预告信号回路 当SA在工作位置时，若系统发生不正常工作状态，如过负荷动作1K闭合，+WS经1K、HL1（两灯并联）、SA的13-14、KI到-WS，使冲击继电器KI的脉冲变流器一次绕组通电，发出音响信号，同时光字牌HL1亮 。 SA在试验位置时，试验回路为+WS12-119-108-72WFSHL光字牌（两灯串联）1WFS1-24-35-6-WS，所有光字牌亮，表明光字牌灯泡完好，如有不亮表示光字牌灯泡坏，更换灯泡。 预告信号音响部分的重复动作也是靠突然并入启动回路一电阻，使流过冲击继电器的电流
213、发生突变来实现。启动回路的电阻是用光字牌中的灯泡。第五节 测量和绝缘监视回路一、测量仪表配置 电气测量的目的: (1)计费测量。 (2)对供电系统中运行状态、技术经济分析所进行的测量，如电压、电流、有功功率、无功功率、及有功电能、无功电能测量等。 (3)对交、直流系统的安全状况如绝缘电阻、三相电压是否平衡等进行监测。1变配电装置中测量仪表的配置 (1)在供配电系统每一条电源进线上，必须装设计费用的有功电度表和无功电度表及反映电流大小的电流表。通常采用标准计量柜，计量柜内有计算专用电流、电压互感器。（2）在变配电所的每一段母线上，应装设电压表4只。（3）35/610kV变压器应在高压侧或低压侧装
214、设电流表,有功、无功功率表,有功、无功电度表各一只。（4）310kV配电线路上，装设电流表、有功、无功电度表各一只。（5）低压动力线上应装一只电流表。照明和动力混合供电的线路上照明负荷占总负荷1520%以上时，应在每相上装一只电流表（6）并联电容器总回路上，每相装设一只电流表，并应装设一只无功电度表。2.仪表的准确度要求(1)交流电流、电压表、功率表可选用1.52.5级；直流电路中电流、电压表可选用1.5级；频率表0.5级。(2)电度表及互感器准确度配置见表82。(3)仪表的测量范围和电流互感器变流比的选择，宜满足当电力装置回路以额定值运行时，仪表的指示在标度尺的2/3处。二、二、 直流绝缘监
215、视回路直流绝缘监视回路1.两点接地的危害在直流系统中，正、负母线对地是悬空的，当发生一点接地时，并不会引起任何危害，但必须及时消除，否则当另一点接地时，会引起信号回路、控制回路、继电保护回路和自动装置回路的误动作，如图所示。2.直流绝缘监视装置回路图它是利用电桥原理进行监测的，整个装置可分为信号部分和测量部分。 当绝缘电阻下降到一定值时，流过继电器KE线圈中的电流增大，继电器KE动作，其常开触点闭合，发出预告信号，光字牌亮，同时发出音响信号。利用转换开关ST和电压表2V，可判别哪一极接地。利用转换开关1SL和电压表1V，读直流系统总的绝缘电阻，计算每极对地绝缘电阻。直流绝缘监视装置原理接线图第
216、六节 二次回路安装接线图一、二次回路安装接线图基本知识1 接线图的绘制要求绘制接线图应遵循GB6988586的规定,其图形符号应符合GB472884、85的有关规定, 其文字符号包括项目代号应符号GB5094-85及GB715987中的的有关规定。2项目代号高层代号 是指系统或设备中较高层次的项目，用前缀“=”加字母代码和数字表示，如“=S1”表示较高层次的装置S。位置代号 按规定，位置代号以项目的实际位置（如区、室等）编号表示，用前缀“+”加数字或字母表示，可以有多项组成，如+3+A+5，表示3号室内A列第5号屏。种类代号 一个电气装置一般有多种类型的电器元件组成，如继电器，熔断器等，为明确
217、识别这些器件（项目）所属种类，设置了种类代号，用前缀“”加种类代号和数字表示，如“-K1”表示顺序编号为1的继电器。常用种类代号见本节前所列电气设备文字符号表。端子代号 用来识别电器、器件连接端子的代号。用前缀“：”加端子代号字母和端子数字编号，如“Q1：2”表示开关（隔离）Q1的第2个端子，“X1：2”则表示端子排X1的第二个端子。3原理展开图的回路编号回路编号通常由三个或三个以内的数字组成，不同用途的回路规定了编号的数字范围。表8-4和表8-3列出我国目前采用的回路编号范围。表8-3 直流回路编号范围回路类别保护回路 控制回路励磁回路信号及其它回路编号范围01099或J1J99159960
218、1699701799表84交流回路编号范围回路类别控制、保护及信号回路电流回路电压回路编号范围（U，V，W，N）1399（U，V，W，N，L）401599（U，V，W，L，N）601799直流回路编号方法是先从正电源出发，以奇数顺序编号，直到最后一个有压降的元件为止。 交流回路编号为了区别相别，在数字前面应加上A、B、C、N（U、V、W、N）等符号。电流互感器和电压互感器是按它们在一次接线中的顺序来分组标号的。例如，在主接线图中有一条线路上装有两组电流互感器，其中一组供继点保护用，其顺序号为1LH，回路号应取A411A419，B411B419，C411C419，N411N419；另一组供测量仪
219、表用，其顺序号为2LH，回路号应取A421A429，B421B429，C421C429，N421N429，以下类推。交流回路编号不分奇数和偶数，从电源处开始按顺序编号。 4安装单位和屏内设备（1）设备所属安装单位及其编号。设备上必须标以安装单位的编号，安装单位的编号用罗马数字、等来表示，当屏中只有一个安装单位时，直接用数字表示设备编号。例如：屏上有两条线路的二次设备，第一条线路的二次设备叫做I安装单位，第二条线路的二次设备叫做安装单位。（2）设备的顺序号。对同一个安装单位内的设备应按从右到左（从屏背面看）、从上到下的顺序编号如I1、I2、I3等,见图8-19。当屏中只有一个安装单位时，直接用数
220、字编号如1、2、3等。（3）同型设备的顺序号。若一个安装单位中有几个相同的设备，须将同类型的设备编上顺序号。如电流继电器有3只时，则可分别以1KA、2KA、3KA表示。二、屏面布置图1. 控制屏屏面布置原则和要求（1）控制屏屏面布置应满足监视和操作调节方便、模拟接线清晰的要求。相同的安装单位其屏面布置应一致。（2）测量仪表应尽量与模拟接线对应，A、B、C相按纵向排列，同类安装单位中功能相同的仪表，一般布置在相对应的位置。（3）每列控制屏的各屏间，其光字牌的高度应一致，光字牌宜放在屏的上方，要求上部取齐，也可放在中间，要求下部取齐。（4）操作设备宜与其安装单位的模拟接线相对应。功能相同的操作设备
221、，应布置在相对应的位置上，操作方向全变电所必须一致。（5）操作设备（中心线）离地面一般不得低于600 mm，经常操作的设备宜布置在离地面8001500 mm处。2. 继电保护屏屏面布置原则和要求（1）继电保护屏屏面布置应在满足试验、检修、运行、监视方便的条件下，适当紧凑。（2）相同安装单位的屏面布置宜对应一致，不同安装单位的继电器装在一块屏上时，宜按纵向划分，其布置宜对应一致。（3）各屏上设备装设高度横向应整齐一致，避免在屏后装设继电器。（4）调整、检查工作较少的继电器布置在屏的上部，调整、检查工作较多的继电器布置在中部。一般按如下次序由上至下排列：电流、电压、中间、时间继电器等布置在屏的上部
222、，方向、差动、重合闸继电器等布置在屏的中部。（5）各屏上信号继电器宜集中布置，安装水平高度应一致。信号继电器在屏面上安装中心线离地面不宜低于600mm。（6）试验部件与连接片的安装中心线离地面宜不低于300mm。（7）继电器屏下面离地250mm处宜设有孔洞，供试验时穿线用。3.信号屏屏面布置原则和要求（1）信号屏屏面布置应便于值班人员监视。（2）中央事故信号装置与中央预告信号装置，一般集中布置在一块屏上，但信号指示元件及操作设备应尽量划分清楚。（3）信号指示元件（信号灯、光字牌、信号继电器）一般布置在屏正面的上半部，操作设备（控制开关、按钮）则布置在它们的下方。（4）为了保持屏面的整齐美观，一
223、般将中央信号装置的冲击继电器、中间继电器等布置在屏后上部（这些继电器应采用屏前接线式）。中央信号装置的音响器（电笛、电铃）一般装于屏内两侧的上方。图8-20（P231）为满足上述要求的35kV变电所主变控制屏、信号屏和保护屏屏面设备布置示意图。三、端子排图1.端子种类端子按用途有以下几种：（1）一般端子适用于屏内、外导线或电缆的连接，如图8-21a所示。（2）连接端子如图821b所示。（3）试验端子用于需要接入试验仪器的电流回路中。如821c所示。（4）其它端子如连接型试验端子、终端端子、标准端子、特殊端子等。2应经端子连接的回路（1）屏内设备与屏外设备的连接。屏内测量仪表、继电器的电流线圈需
224、经试验端子与屏外电流互感器连接；中央信号回路及接至闪光小母线的回路，在运行中需要很方便地断开时应经过特殊端子或试验端子连接。（2）屏内设备与屏顶直接和小母线连接的设备连接。如屏内设备与装在屏背面上部的附加电阻、熔断器或小闸刀相连。（3）不同安装单位保护的正电源应经端子引接它们的负电源可在屏内环接后，两端分别接至端子排与负电源相连。（4）屏内不同安装单位设备之间的连接。（5）过渡回路。注意，同一屏内同一安装单位的设备互相连接时，不需要经过端子排。3. 端子排的排列原则（1）交流电流回路（自动调整励磁的电流回路除外）：按电流互感器顺序号由小到大从上到下（或从左至右）排列，每组互感器再按A、B、C、
225、N排列。（2）电压回路（自动调整励磁电压回路除外）：按每组电压互感器分组顺序号由小到大再按A、B、C、N排列。（3）信号回路：按预告、指挥、位置及事故信号分组，每组按数字大小排列，先是信号正电源701，其次901、903和951、953，再其次是94、194、24，最后负电源702。（4）控制回路：按各组熔断器分组，每组中先排单号（正极性）回路，由小到大，再排双号回路（负极性）。（5）其它回路：按远动装置、励磁保护、自动调整励磁装置的电流电压回路、远方调整及联锁回路分组，每组按极性、编号和相序依次排列。（6）转按回路：先排本安装单位的，再排其它安装单位的。4.端子排的表示方法四、屏后接线图1.
226、 屏后接线图的基本原则和要求 屏后接线图是屏面布置图的反面,看图者相当于站在屏后，所以左右方向正好与屏面布置图相反。 屏上各个设备的实际尺寸已由屏面布置图决定，所以画屏背面接线图时，设备外形可采用简化外形，如方形、圆形、矩形等表示，必要时也可采用规定的图形符号表示。图形不要求按比例绘制，但要保证设备之间的相对位置正确。各设备的引出端子应注明编号，并按实际排列顺序画出。设备内部接线一般不画出，或只画出有关的线圈和触点，从屏后看不见的设备轮廓，其边框应用虚线表示。 所有的二次小母线及连接导线、电缆等，应按国家标准中规定的数字范围进行编号。上述项目代号、导线编号，应与原理图一致。2.二次回路接线表示
227、方式连续线当图形复杂时，图线的交叉点太多，显得很乱；中断线用编号来表示二次回路中各设备相互之间连接状态的一种方法。相对编号法可以应用到屏内设备经端子排与屏外设备的连接。如图8-23为10Kv出线电流保护二次安装接线图。 五、二次回路的接线要求1.根据GB5017192电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范规定，二次回路接线应符合下列要求：(1) 按图施工，接线正确。(2) 导线与电气元件间采用螺栓连接、插接、焊接或压接等，均应牢固可靠。(3) 盘、柜内的导线不应有接头，导线芯线应无损伤。(4) 电缆芯线和所配导线的端部均应标明其回路编号，编号应正确，字迹清晰不易脱色。(5) 配线应
228、整齐、清晰、美观，导线绝缘应良好，无损伤。(6) 每个接线端子的每侧接线宜为1根，不得超过2根，有更多导线连接时可采用连接端子；对于插接式端子，不同截面的两根导线不得接在同一端子上；对于螺栓连接端子，当接两根导线时，中间应加平垫片。(7) 二次回路接地应设专用螺栓。(8) 盘、柜内的二次回路配线：电流回路应采用电压不低于500V的铜芯绝缘导线，其截面不应少于2.5mm2；其它回路配线不应小于1.5mm2；对电子元件回路、弱电回路采用锡焊连接时，在满足载流量和电压降及有足够机械强度的情况下，可采用不小于0.5mm2截面的绝缘导线。2. 用于连接门上的电器、控制台板等可动部位的导线还应符合下列要求
229、：(1) 应采用多股软导线，敷设长度应留有适当裕度。(2) 线束应用外套塑料管（槽）等加强绝缘层。(3) 与电器连接时，端部应绞紧，并应加终端附件或搪锡，不得松散、断股。(4) 在可动部位两端应用卡子固定。3. 引入盘、柜内的电缆及其芯线应符合下列要求：(1) 引入盘、柜的电缆应排列整齐，编号清晰，避免交叉，并应固定牢固，不得使所接的端子排受到机械应力。(2) 铠装电缆在进入盘、柜后，应将钢带切断，切断处的端部应扎紧，并应将钢带接地。(3) 使用于静态保护、控制等逻辑回路的控制电缆，应采用屏蔽电缆，其屏蔽层应按设计要求的接地方式予以接地。(4）橡胶绝缘的芯线应用外套绝缘管保护。(5）盘、柜内的
230、电缆芯线，应按垂直或水平有规律地配置，不得任意歪斜交叉连接。备用芯长度应留有适当余量。(6) 强、弱电回路不应使用同一电缆，并应分别成束分开排列。第七节 自动重合闸装置（ARD）一、对自动重合闸的要求：1.手动或遥控操作断开断路器及手动合闸于故障线路，断路器跳闸后，自动重合闸不应动作。2.除上述情况外，当断路器因继电保护动作或其它原因而跳闸时，自动重合闸装置均应动作。3.自动重合次数应符合预先规定，即使ARD装置中任一元件发生故障或接点粘接时，也应保证不多次重合。4.应优先采用由控制开关位置与断路器位置不对应的原则来起动重合闸。同时也允许由保护装置来起动，但此时必须采取措施来保证自动重合闸能可
231、靠动作。5.自动重合闸在完成动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次再动作。有值班人员的10kV以下线路也可采用手动复归。6.自动重合闸应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电器保护的动作。二、电气一次自动重合闸装置1SA为断路器控制开关；2SA为自动重合闸装置选择开关,用于投入和解除ARD；KAR为重合闸继电器。 1.故障跳闸后的自动重合闸过程（1）正常时：+WC2SAR4C-WC，电容器C经4R充电。指示灯HL亮,表示母线电压正常,电容器已在充电状态。（2）发生故障时： 继电保护(速断或过电流)动作,断路器跳闸； KT通电动作,KT（3-4）经延时后闭合,电容器C对KM线圈放电,使KM动作
232、； 合闸接触器1KM动作，使断路器重新合闸，若故障为瞬时性的，重合闸合闸成功； 后加速继电器2KM也起动，若故障为永久性的,则继电保护动作接通跳闸回路跳闸；电容器C与KM线圈已经并联,电容C将不会充电至电源电压值,自动重合闸只重合一次。2.手动跳闸时，重合闸不应重合电容器与6R并联，C充电不到电源电压而不能重合闸。3.防跳功能当ARD重合于永久性故障时，断路器将再一次跳闸，KTL的电流线圈因跳闸而被起动，KTL电压线圈通电保持，切断合闸回路，防止跳跃现象。4. ARD与继电保护的配合方式 ARD与继电保护配合的主要方式目前在供配电系统为重合闸后加速保护方式。 重合闸后加速保护就是当线路上发生故
233、障时，保护首先按有选择性的方式动作跳闸。断路器重合后，若重合于永久性故障，则加速保护动作，切除故障。第八节 备用电源自动投入装置（APD）一、对备用电源自动投入装置的要求1.工作电源不论何种原因消失(故障或误操作)时，APD应动作。2.应保证在工作电源断开后，备用电源电压正常时，才投入备用电源。3.备用电源自动投入装置只允许动作一次。4.电压互感器二次回路断线时，APD不应误动作。5.采用APD的情况下，应检验备用电源过负荷情况和电动机自起动情况。如过负荷严重或不能保证电动机自起动，应在APD动作前自动减负荷。二、备用电源自动投入装置电源进线运行方式：主电源和备用电源方式；互为备用电源方式。
234、1.主电源与备用电源方式的APD接线 当主（工作）电源进线因故障断电时，失压保护动作，使1QF跳闸，时间继电器KT失电,其触点延时打开，故在其打开前，合闸接触器KM得电2QF的合闸线圈YO通电，备用电源被投入。2.互为备用电源的APD接线当1WL工作时，2WL为备用,1QF在合闸位置，2QF在跳闸位置。当1WL电源侧因故障而断电时，电压继电器1KV、2KV常闭触点闭合，1KT动作，其延时闭合触点延时闭合，使1QF的跳闸线圈1YR通电,则1QF跳闸。2QF的合闸线圈2Y2QF合上，从而使备用电源2WL自动投入，变配电所恢复供电。反之亦然。第九节变电所综合自动化一、变电所综合自动化系统的基本功能1
235、.变电所微机监控子系统基本功能（1）数据采集：模拟量状态量脉冲量（2）事件顺序记录（3）故障记录、故障录波和测距（4）操作闭锁与控制功能断路器操作时，应闭锁自动重合闸。 当地进行操作和远方控制操作要互相闭锁，保证只有一处操作，以免互相干扰。根据实时信息，自动实现断路器与隔离开关间的闭锁操作。无论当地进行操作或远方控制操作，都应有防误操作的闭锁措施，即要收到返校信号后，才执行下一项；必须有对象校核、操作性质校核和命令执行三步，以保证操作的正确性。（5）事件报警功能（6）人机联系功能（7）系统自诊断功能（8）完成计算机监控系统的系统功能2变电站微机保护子系统基本功能应保持与通信、测量的独立性，既通
236、信与测量方面的故障不影响保护正常工作。微机保护还要求保护的CPU及电源均保持独立。微机保护子系统还综合了部分自动装置的功能，如综合重合闸和低频减载功能。这种综合是为了提高保护性能，减少变电站的电缆数量。3 通信功能 通信功能包括综合自动化系统的现场通信功能，即变电站层与间隔层之间的通信功能;综合自动化系统与上级调度之间的通信功能，即监控系统与调度之间的通信，包括四遥的全部功能。二、变电站综合自动化系统的硬件结构1.集中式结构形式的综合自动化系统 集中式布置是传统的结构形式，它是把所有二次设备按遥测、遥信、遥控、电度、保护功能划分成不同的子系统集中组屏，安装在主控室内。优点:有利于观察信号，方便
237、调试，结构简单，价格相对较低。 缺点：耗费大量的二次电缆,容易产生数据传输瓶颈问题,其可扩性及维护性较差。2 分散分布式结构形式的综合自动化系统 分散分布式就是将变电所分为两个层次，即变电站层和间隔层。分散分布式布置是以间隔为单元划分的，每一个间隔的测量、信号、控制、保护综合在一个或两个（保护与控制分开）单元上，分散安装在对应的开关柜或控制室上。现在的变电站综合自动化系统通常采用分散分布式布置。三、变电所综合自动化软件系统综合自动化系统的软件采用独立的模块结构，并且各模块具有其独立的软件程序。 第九章第九章 电气安全、防雷和接地电气安全、防雷和接地供配电系统进行正常运行，首先必须要保证其安全性
238、，防雷和接地是电气安全的主要措施。故掌握电气安全、防雷和接地的设计方法也非常重要。 第一节 电气安全电气安全 第二节 过电压和防雷过电压和防雷 第三节 电气装置的接地电气装置的接地第一节 电气安全电气安全一一、电气安全的含义和重要性、电气安全的含义和重要性电气安全包括人身安全人身安全和设备安全设备安全两个方面。 电气设备设计不合理、安装不妥当、使用不正确、维修不及时，尤其是电气人员缺乏必要的安全知识与安全技能，麻痹大意，就可能引发各类事故，如触电伤亡、设备损坏、停电、甚至引起火灾或爆炸等严重后果。二、电气安全措施二、电气安全措施建立完整的安全管理机构健全各项安全规程，并严格执行严格遵循设计、安
239、装规范加强运行维护和检修试验工作按规定正确使用电气安全用具采用安全电压和符合安全要求的电器普及安全用电知识三三、电气防火和防爆、电气防火和防爆防火防爆的措施选择适当的电气设备及保护装置，应根据具体环境、危险场所的区域等级选用相应的防爆电气设备和配线方式，所选用的防爆电气设备的级别应不低于该爆炸场所内爆炸性混合物的级别。保持必要的防火间距及良好的通风。电气火灾的特点着火的电气设备可能是带电的，如不注意可能引起触电事故。有些电气设备（如油浸式变压器、油断路器）本身充有大量的油，可能发生喷油甚至爆炸事故，扩大火灾范围。电气失火的处理选择适当的灭火器。小范围带电灭火，可使用干砂覆盖。专业灭火人员用水枪
240、灭火时，宜采用喷雾水枪。四、触电及防护四、触电及防护触电的概念及其危害人体不同部位接触不同电位则有电流流过为触电。分为“电击”与“电伤”两类。“电击”:电流流过人体内部破坏心脏、呼吸与神经系统，重则危及生命。“电伤”：电流的热效应、化学效应或机械效应对人体造成的伤害，可伤内部及骨骼，在人体体表留下电流印、电纹等触电伤痕。电流对人体的危害程度与触电时间、电流的大小和性质以及电流在人体中的路径有关。此外，还与人的体重、健康状况有关。触电的防护直接触电防护 间接触电防护第二节 过电压和防雷过电压和防雷一、一、过电压及雷电概述过电压及雷电概述过电压的种类内部过电压分为操作、弧光接地和谐振过电压，对电力
241、线路和电气设备绝缘的威胁不是很大。雷电过电压（亦称外部过电压或大气过电压）雷击或雷电感应引起的过电压，可能毁坏电气设备和线路的绝缘，烧断线路，造成大面积长时间停电。2雷电的形成3雷电过电压的种类(1)直击雷过电压(2)感应雷过电压(3)雷电侵入波二、防雷设备二、防雷设备接闪器（避雷针、避雷线、避雷带或网）接闪器（避雷针、避雷线、避雷带或网）（1）避雷针避雷针的功能实质是引雷作用。采用“滚球法”来确定保护范围。单支避雷针的保护范围单支避雷针的保护范围如图所示按下列方法确定，当避雷针高度hhr时a.距地面hr处作一平行于地面的平行线；b.b. 以避雷针的针尖为圆心、hr为半径，作弧线交平行线于A、
242、B两点；c.以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交，并与地面相切。由此弧线起到地面为止的整个锥形空间就是避雷针的保护范围。避雷针在被保护物高度hx的xx平面上的保护半径rx按下式计算：式中，hr为滚球半径，由表92确定。当避雷针高度hhr时，在避雷针上取高度hr的一点代替避雷针的针尖作为圆心。余下作法与避雷针高度hhr相同。例91某厂锅炉房烟囱高40m，烟囱上安装一支高2m的避雷针，锅炉房（属第三类防雷建筑物）尺寸如图94，试问此避雷针能否保护锅炉房。解查表92得滚球半径hr=60m，而避雷针顶端高度h=40+2=42m，hx=8m，根据公式得避雷针保护半径为：现锅炉房在hx=8m
243、高度上最远屋角距离避雷针的水平距离为：由此可见，烟囱上的避雷针能保护锅炉房。两支避雷针的保护范围两支等高避雷针的保护范围如图所示。在避雷针高度 的情况下，当两只避雷针每支避雷针的距离应各按单支避雷针保护范围计算；当时应按图的方法确定：a.每支避雷针保护范围外侧同单支避雷针一样计算。b.两支避雷针之间C、E两点位于两针间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护宽度b0为：在AOB轴线上，距中心线任一距离x处，在保护范围上边线上的保护高度hx为：该保护范围上边线是以中心线距地面hr的一点O为圆心，以为半径所作的圆弧AB。c.两针间AEBC内的保护范围。ACO、BCO、BEO、AEO部分的保护范围确立方
244、法相同，以ACO保护范围为例，在任一保护高度bx和c点所处的垂直平面上以hr作为假想避雷针，按单支避雷针的方法逐点确定。如图中11剖面图。图d.确立xx平面上保护范围。以单支避雷针的保护半径rx为半径，以AB为圆心作弧线与四边形AEBC相交。同样以单支避雷针的（r0rx）为半径，以E、C为圆心作弧线与上述弧线相接，如图中的粗虚线。（2）避雷线单根避雷线的保护范围为：当避雷线高度h2hr时，无保护范围。当避雷线的高度h2hr时，保护范围如图97所示,保护范围应按下法确定：距地面hr处作一平行于地面的平行线。以避雷线为圆心，hr为半径作弧线交于平行线的A、B两点。以A、B为圆心，hr为半径作弧线，
245、这两条弧线相交或相切，并与地面相切。这两条弧线与地面围成的空间就是避雷线的保护范围。当hrh2hr时，保护范围最高点的高度h0按下式计算h0=2hrh避雷线在hx高度的xx平面上的保护宽度bx按下式计算式中，h为避雷线的高度；hx为保护物的高度。注意确定架空避雷线的高度时，应考虑弧垂。在无法确定弧垂的情况下，等高支柱间的档距小于120m时，其避雷线中点的弧垂宜选用2m；档距为120150m时宜选用3m。关于两根等高避雷线的保护范围，可参看有关国标或相关设计手册。（3）避雷带和避雷网的保护范围避雷带和避雷网的保护范围应是其所处的整幢高层建筑，为了达到保护的目的，避雷网的网格尺寸有具体的要求见表9
246、2。2避雷器避雷器（1）阀型避雷器阀型避雷器由火花间隙和阀片组成图a和b分别为FS410型和FS0.38型阀型避雷器外形结构图。（2）氧化锌避雷器图示三种氧化锌避雷器外形结构（3）保护间隙 图示角形保护间隙结构与接线灭弧能力较小，只适用于无重要负荷的线路上。1、上接线端2、火花间隙3、云母片垫圈4、瓷套管5、阀片6、下接线端三三、防雷保护、防雷保护架空线路的防雷保护架空线路的防雷保护架设避雷线。这是线路防雷的最有效措施，但成本很高，只有66kV及以上线路才沿全线装设。提高线路本身的绝缘水平。利用三角形排列的顶线兼做防雷保护线。加强对绝缘薄弱点的保护。采用自动重合闸装置。绝缘子铁脚接地。2.变配
247、电所的防雷保护变配电所的防雷保护防直击雷独立避雷针与被保护物之间应保持一定的空间距离So，如图。独立避雷针应装设独立的接地装置，其接地体与被保护物的接地体之间也应保持一定的地中距离SE，如图。独立避雷针及其接地装置不应设在人员经常出入的地方。（2）进线防雷保护35KV电力线路在变电所进线12km段内装设避雷线防止直接雷击。避雷线两端处装设管形避雷器。F1、F2管形避雷器；F3阀形管形避雷器310KV配电线路可在进线终端装设FZ或FS型阀形避雷器，以保护线路断路器和隔离开关。配电装置防雷保护T电力变压器F阀形避雷器高压电动机的防雷保护高压电动机的防雷保护对雷电侵入波的防护，FCD型磁吹阀型避雷器
248、或采用具有串联间隙的金属氧化物避雷器，并尽可能靠近电动机安装。对于定子绕组中性点能引出的高压电动机，就在中性点装设避雷器。建筑物的防雷保护建筑物的防雷保护（1）建筑物防雷分类及防雷要求第一类防雷建筑。应有防直接雷、感应雷和雷电侵入波措施。第二类防雷建筑。应有防直接雷和雷电侵入波措施，有爆炸危险的也应有防感应雷措施。第三类建筑物。应有防直接雷和雷电侵入波措施。（2）建筑物防雷措施：防直击雷；防感应雷； 防雷电侵入波 第三节 电气装置的接地电气装置的接地一一、接地概述、接地概述接地和接地装置接地和接地装置1、接地体；2、接地干线；3、接地支线；4、设备2接地电流和对地电压接地电流和对地电压接地电流
249、：接地故障时流经接地装置流入大地并作半球形散开的电流。对地电压：电气设备接地部分与零电位的“大气”之间的电位差。3接触电压接触电压U Utoutou和跨步电压和跨步电压Ustep4工作接地、保护接地、重复接地工作接地、保护接地、重复接地(1)工作接地在正常或故障情况下为了保证电气设备可靠地运行，而将电力系统中某一点接地称为工作接地。(2)保护接地将在故障情况下可能呈现危险的对地电压的设备外露可导电部分进行接地称为保护接地。TN系统TN系统的电源中性点直接接地，并引出有中性线（N线）、保护线（PE线）或保护中性线（PEN线），属于三相四线制或五线制系统。N线和PE线全部和为PEN线称TNC系统N
250、线和PE线全部分开称TNS系统前一部分N线和PE线全部和为PEN线；而后一部分N线和PE线全部或部分地分开称TNCS系统。TT系统TT系统的电源中性点直接接地，并引出有N线，属三相四线制系统，设备的外露可导电部分均经与系统接地点无关的各自的接地装置单独接地。IT系统IT系统的电源中性点不接地或经1k阻抗接地，通常不引出N线，属于三相三线制系统。IT系统及一相接地时的故障电流(3)重复接地：将零线上的一处或多处通过接地装置与大地再次连接，称重复接地。5.应该实行接地或接零的设备电动机、变压器、变阻器、电力电容器、开关设备的金属外壳。配电、控制的屏（柜、箱）的金属框架和底座、邻近带电设备的金属遮栏
251、。电线电力电缆的金属保护管和金属包皮，电缆终端头与中间接头的金属包皮以及母线的外罩。照明灯具、电扇及电热设备的金属底座与外壳。避雷针、避雷器、保护间隙和耦合电容器底座，装有避雷线的电力线路金属杆塔。互感器的二次线圈。6可以不接地或接零的设备采用安全电压或低于安全电压的电气设备。装在配电屏、控制屏上的电气测量仪表、继电器与低压电器的外壳。在已接地金属构架上的支持绝缘子的金属底座。在常年保持干燥且用木材、沥青等绝缘较好的材料铺成的地面，其室内低压电气设备的外壳。额定电压为220V及以下的蓄电池室的金属框架。厂内运输铁轨。电气设备安装在高度超过2.2m的不导电建筑材料基座上，须用木梯才能接触到且不会
252、同时触及接地部分。二二、接地装置、接地装置自然接地体与大地有可靠连接的建筑物的钢结构、混凝土基础中的钢筋。敷设于地下而数量不少于两根的电缆金属外皮。敷设在地下的金属管道及热力管道。输送可燃性气体或液体（如煤气、石油）的金属管道除外。人工接地体人工接地体大多采用钢管、角钢、圆钢和扁钢制作。变配电所和车间的接地装置加装均压带的环路式接地网三三、接地电阻、接地电阻接地电阻的要求。电压为1000V以上的中性点接地系统中电气设备实行保护接地。电压为1000V以上的中性点不接地系统中由于系统中性点不接地，当接地故障时一般不跳闸而直接发接地信号。电压为1000V以下的中性点不接地系统中考虑到其对地电容通常都
253、很小，因此规定 ，即可保证安全。对于总容量不超过100KVA的变压器或发电机供电的小型供电系统，接地电容电流更小，所以规定电压为1000V以下的中性点接地系统中电气设备实行保护接零，电气设备发生接地故障由保护装置切除故障部分，但为了防止零线中断时产生危害，仍要求有较小接地电阻，规定。同样对总容量不超过100KVA的小系统可采用 。接地电阻的计算工频接地电阻工频接地电流流经接地装置所呈现的接地电阻，称工频接地电阻，可按表94中的公式进行计算。冲击接地电阻雷电流经接地装置泄放入地时所呈现的接地电阻，称冲击接地电阻。冲击接地电阻REsh可按下式计算：式中，RE为工频接地电阻；为换算系数接地装置的设计
254、计算按设计规范要求确定允许的接地电阻值RE。实测或估算可以利用的自然接地体的接地电阻RE(nat)。计算需要补充的人工接地体的接地电阻若不考虑自然接地体，则RE(man)=RE。根据设计经验，初步安排接地体的布置、确定接地体和连接导线的尺寸。计算单根接地体的接地电阻RE(1)。用逐步渐近法计算接地体的数量。校验短路热稳定度。式中， 为单相接地短路电流，为计算方便，可取I(3)(A)；tk为短路电流持续时间（s）。例92某车间变电所变压器容量为630kVA。电压为10/0.4kV，结线组为Yyno，与变压器高压侧有电联系的架空线路长100km，电缆线路长10km，装设地土质为黄土，可利用的自然接
255、地体实测为20，试确定此变电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢。解：（1）确定接地电阻要求值接地电流为：按附录表181可确定此变电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件：RE120/IE=120/12.9=9.3RE4比较上两式，总接地电阻应满足RE4。（2）计算需要补充的人工接地体的接地电阻（3）接地装置方案初选采用“环路式”接地网，初步考虑围绕变电所建筑四周，打入一圈钢管接地体，钢管直径50mm，长2.5m，间距为7.5m，管间用404mm2的扁钢连接。（4）计算单根钢管接地电阻查附录表182得黄土的电阻率=200m单根钢管接地电阻RE(1)200/2.5=805）确定接地钢管数和
256、最后接地方案根据RE(1)/RE(man)=80/5=16，但考虑到管间屏蔽效应，初选24根钢管作接地体。以n=24和a/l=3去查附录表183，得E0.70。因此考虑到接地体的均匀对称布置，最后确定用24根直径50mm，长2.5m的钢管作接地体，管间距7.5m，用404mm2的扁钢连接，环形布置，附加均压带。接地电阻的测量 接地电阻测量仪，俗称接地摇表，其自身能产生交变的接地电流，使用简单，携带方便，而且抗干扰性能较好，应用十分广泛。具体测量步骤如下：拆开接地干线与接地体的连接点。将两支测量接地棒分别插入离接地体20m与40m远的地中，深度约400mm。把接地摇表放置于接地体附近平整的地方，
257、然后接线：用最短的一根连接线连接接线柱E和被测接地体E；用较长的一根连接线连接接线柱P和20米远处的接地棒P；用最长的一根连接线连接接线柱C和40米远处的接地棒C。根据被测接地体的估猜电阻值，调节好粗调旋钮。以大约120r/min的转速摇动手柄，当表计指针偏离中心时，边摇动手柄边调节细调拔盘，直至表针居中稳定后为止。细调拔盘的读数粗调旋钮倍数即得被测接地体的接地电阻。四四、低压配电系统的等电位联接、低压配电系统的等电位联接总等电位连接局部等电位连接MEB总等电位连接；LEB局部等电位连接等电位连接导线的选择总等电位连接主母线的截面规定不应小于装置中最大PE线截面的一半，但不小于6mm2。采用铜导线，其截面可不超过25mm2。连接两个外露可导电部分的局部等电位线，其截面不应小于接至该两个外露可导电部分的较小PE线的截面。连接装置外露可导电部分与装置外可导电部分的局部等电位连接线，其截面不应小于相应PE线截面的一半。
