电力工程基础(第3版)孙丽华(电子课件)第5章

第5章供配电一次系统5.4电力变压器5.1电气设备概述5.3高低压保护电器和限流电器5.5互感器5.6高低压成套配电装置5.7电气主接线5.8电气设备的选择5.2高低压开关电器5.9变电所的总体布置5/20/20242河北科技大学电气工程学院5.1电气设备概述一次系统（一次回路）：二次系统（二次回路）：担负电能的输送和分配任务的系统。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。5/20/20243河北科技大学电气工程学院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：如熔断器、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。5/20/20244河北科技大学电气工程学院

一、开关电器的灭弧原理1．电弧的产生产生原因：触头本身及周围介质中含有大量可被游离的电子。游离方式：高电场发射、热电发射、碰撞游离、热游离。2．电弧的熄灭灭弧条件：去游离率大于游离率。去游离方式：复合、扩散。5.2高低压开关电器5/20/20245河北科技大学电气工程学院如果暂态恢复电压高于弧隙介质强度，将发生弧隙击穿，电弧将会重燃；称为电击穿，如果暂态恢复电压低于弧隙介质强度，电弧就不会重燃，电路开断成功。交流电弧在电流过零时，电弧暂时熄灭，过零后弧隙中同时存在着两个对立的过程：弧隙介质强度的恢复过程：弧隙的绝缘能力由熄弧后的较低值逐渐向正常值恢复的过程，取决于灭弧介质和灭弧装置的结构；弧隙电压的恢复过程：弧隙电压从熄弧电压经电磁振荡逐渐恢复到电源电压的过程，取决于电路参数和负荷性质。3．交流电弧的特性与熄灭5/20/20246河北科技大学电气工程学院4．开关电器中常用的灭弧方法速拉灭弧法；冷却灭弧法；吹弧灭弧法（图5-1）；长弧切短灭弧法（图5-2）；粗弧分细灭弧法；图5-1吹弧方式a）横吹b）纵吹1—电弧2—触头5/20/20247河北科技大学电气工程学院图5-2长弧切短灭弧原理图5-3狭缝灭弧原理狭缝灭弧法（图5-3）；采用多断口灭弧;采用新型介质（SF6、真空）灭弧。5/20/20248河北科技大学电气工程学院二、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：开断元件、支撑元件、传动元件、基座及操动机构结构特点：具有相当完善的灭弧结构。5/20/20249河北科技大学电气工程学院2.高压断路器的类型多油断路器：油既作为灭弧介质，又作绝缘介质少油断路器：油只作为灭弧介质图5-4SN10—10型高压少油断路器油断路器六氟化硫（SF6）断路器

按灭弧室结构分：压气式、自能灭弧式、混合灭弧式按整体结构分：罐式、瓷柱式LW36—126型瓷柱式SF6断路器其他型号的外形结构5/20/202410河北科技大学电气工程学院优点：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。图5-5LW36-126型SF6断路器真空断路器目前，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。5/20/202411河北科技大学电气工程学院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。引进技术并国产化的产品，如ZN12-12、ZN18-12、ZN21-12、ZN67-12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。自行设计的产品，如ZN15-12、ZN28-12、ZN30-12等。

ZN28A-12型户内式和ZW32-12型户外式真空断路器的外形结构其他型号的外形结构国内生产的真空断路器大致可分为三类：5/20/202412河北科技大学电气工程学院图5-6ZN28A-12型真空断路器图5-7ZW32-12型户外高压真空断路优点：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。5/20/202413河北科技大学电气工程学院高压断路器的型号与符号：QF符号：5/20/202414河北科技大学电气工程学院手动式（CS型）：结构简单，便于维护，但操作力小，操作速度慢，不能远距离合闸，已基本不用；直流电磁式（CD型）：能手动和远距离跳合闸，直流操作电源，合闸所需能量大；弹簧储能式（CT型）：能手动和远距离跳合闸，结构复杂，制造成本高，交流操作电源，合闸所需能量小。3.断路器的操动机构5/20/202415河北科技大学电气工程学院

三、高压隔离开关（俗称刀闸）1.隔离开关的用途结构特点：没有灭弧装置（不允许带负荷操作）

隔离电压：隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见的断开点，建立可靠的绝缘间隙，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。5/20/202416河北科技大学电气工程学院2.高压隔离开关的类型按安装地点分：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；按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀闸。5/20/202417河北科技大学电气工程学院户内式隔离开关图5-8GN8-10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GN19-10型隔离开关5/20/202418河北科技大学电气工程学院户外式隔离开关图5-9GW4-110型双柱式隔离开关1—接线座2—主触头

3—接地刀闸触头4—支柱绝缘子

5—主闸刀传动轴6—接地刀闸传动轴

7—轴承座8—接地刀闸9—交叉连杆5/20/202419河北科技大学电气工程学院图5-10GW5-110D型V形双柱式隔离开关1—主闸刀底座2—接地静触头3—出线座

4—导电带5—绝缘子6—轴承座7—伞齿轮8—接地刀闸5/20/202420河北科技大学电气工程学院隔离开关的型号与符号：QS符号：隔离开关的操作机构：手动式、电动式和气动式5/20/202421河北科技大学电气工程学院

四、高压负荷开关结构特点：有简单的灭弧装置。

功能：能通断正常的负荷电流，但不能断开短路电流；多与高压熔断器配合使用。具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。负荷开关的分类：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；5/20/202422河北科技大学电气工程学院负荷开关的型号与符号：QL符号：

ZFN-10型真空负荷开关ZFN-10R型真空负荷开关-熔断器组合电器5/20/202423河北科技大学电气工程学院图5-11ZFN-10型高压真空负荷开关图5-12ZFN-10R型高压真空负荷开关其它型号真空负荷开关的外形结构5/20/202424河北科技大学电气工程学院

五、低压刀开关和负荷开关按极数分：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。1.低压刀开关说明：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；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。5/20/202425河北科技大学电气工程学院低压刀开关的型号和符号QK符号：5/20/202426河北科技大学电气工程学院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。刀熔开关的型号与符号:QK符号：5/20/202427河北科技大学电气工程学院3．低压负荷开关由低压刀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。低压负荷开关图片5/20/202428河北科技大学电气工程学院

六、低压断路器（低压自动开关或空气开关）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图5-13低压断路器的动作原理图1—主触头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5/20/202429河北科技大学电气工程学院过流脱扣器：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。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。5/20/202430河北科技大学电气工程学院低压断路器的型号和符号：QF符号：配电用低压断路器按结构分：塑料外壳式和万能式5/20/202431河北科技大学电气工程学院塑料外壳低压断路器（DZ系列）结构特征：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。（装置式）手动操作手柄上接线端子分励脱扣按钮下接线端子图5-14DZ系列低压断路器5/20/202432河北科技大学电气工程学院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：采用钢灭弧栅，脱扣器的脱扣速度快，整个断路时间不超过一个周期（0.02s），且断流能力也较大。5/20/202433河北科技大学电气工程学院CW1系列智能低压断路器万能式低压断路器（DW系列）结构特征：无外壳，其全部机构和导电部分敞开地装设在塑料的或金属的框架上。（框架式）特点：合闸操作方式较多，可手柄操作、杠杆操作、电磁铁操作和电动机操作；采用钢灭弧栅，灭弧断流能力较强，但由于操作机构的影响，动作稍慢，断路时间在一个周期（0.02s）以上。5/20/202434河北科技大学电气工程学院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5-15CW1系列智能型万能式低压断路器5/20/202435河北科技大学电气工程学院5.3高低压保护电器和限流电器

一、熔断器功能：对高压线路及电气设备进行短路或过负荷保护。高压熔断器的型号和符号FU符号：（一）高压熔断器5/20/202436河北科技大学电气工程学院1.户内式熔断器常用型号有RN1和RN2两种。用于保护电力线路和电力变压器，熔体为一根或几根并联，额定电流较大用于保护电压互感器，熔体为单根，额定电流较小（0.5A）接线端子绝缘子安装卡座金属管帽瓷熔管底座图5-16RN1、RN2型高压熔断器图5-17RN1、RN2型熔断器熔管内部结构图5/20/202437河北科技大学电气工程学院特点：灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路电流未达到冲击值以前完全熄灭电弧，属于“限流”式熔断器。2．户外式熔断器常用型号有RW4和RW10两种。特点：灭弧能力不强，灭弧速度不高，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于“非限流”式熔断器。FD符号：5/20/202438河北科技大学电气工程学院图5-18RW4型高压跌落式熔断器1—上接线端子2—上静触头3—上动触头4—管帽

5—操作环6—熔管7—铜熔丝8—下动触头9—下静触头

10—下接线端子11—绝缘瓷瓶12—固定安装板5/20/202439河北科技大学电气工程学院（二）低压熔断器低压熔断器有瓷插式（RC型）、螺旋式（RL型）、无填料密闭管式（RM型）、有填料密闭管式（RT型）等。低压熔断器的型号低压熔断器图片5/20/202440河北科技大学电气工程学院1．RM10型密闭管式熔断器结构特征：熔体采用变截面的锌熔片。特点：结构简单、更换熔体方便、运行安全可靠，但灭弧能力较差，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于“非限流”式熔断器。2.RT0型有填料管式熔断器结构特征：栅状铜熔体具有引燃栅，熔体具有变截面小孔和“锡桥”，熔管内有石英砂填料，因此灭弧能力很强，有“限流”作用。特点：保护性能好，断流能力大，但熔体为不可拆式，熔断后整个熔断器报废，不够经济。5/20/202441河北科技大学电气工程学院3.RZ1型自复式熔断器结构特征：采用金属钠作熔体。特点：既能切断短路电流，又能自动恢复供电，缩短了停电时间。

二、避雷器功能：防止雷电过电压沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，危害电气设备绝缘。安装位置：与被保护物并联，装在被保护物的电源侧。图5-19避雷器保护原理图5/20/202442河北科技大学电气工程学院1.保护间隙（角型避雷器）由两个圆钢型电极组成，其中一个电极接线路，另一个电极接地。用于室外且负荷不重要的线路上。2.管型避雷器（排气式避雷器）结构：由外部间隙s1

、内部间隙s2和产气管组成。图5-20管型避雷器的结构原理图1—产气管2—棒形电极3—环形电极4—螺母s1—内部间隙s2—外部间隙管型避雷器的型号5/20/202443河北科技大学电气工程学院3.阀型避雷器结构：由火花间隙和阀片组成。图5-21阀型避雷器的结构原理图说明：阀型避雷器象一个阀门：对雷电流，阀门打开使其泄入大地；对工频续流，阀门关闭，迅速切断电路。5/20/202444河北科技大学电气工程学院4.金属氧化物避雷器（压敏避雷器）结构：没有火花间隙，只有压敏电阻片（以氧化锌为主要材料），具有良好的非线性特性。优点：通断容量大、残压低、动作迅速、可靠性高、维护简单，对大气过电压和雷电过电压都能起到很好的保护作用。阀型避雷器的型号5/20/202445河北科技大学电气工程学院避雷器的符号：F金属氧化物避雷器的型号5/20/202446河北科技大学电气工程学院

三、限流电抗器作用：限制短路电流。电抗器的基本参数：额定电抗百分数电抗器的布置方式：三相垂直布置、品字型布置和三相水平布置。注意：电抗器垂直布置时，B相应放在A、C相中间；品字型布置时，不应将A、C相重迭在一起。Why?图5-22电抗器的布置方式a）垂直布置b）品字型布置c）水平布置5/20/202447河北科技大学电气工程学院5.4电力变压器

一、电力变压器的常用类型及联结组别1．电力变压器的常用类型按用途分：有升压和降压变压器；按相数分：有单相和三相变压器；按绕组材料分：有铜绕组和铝绕组变压器；按绕组型式分：有双绕组、三绕组和自耦变压器；按调压方式分：有无载调压和有载调压变压器；按绕组绝缘和冷却方式分：有油浸式、干式和充气式（SF6气体）变压器;按容量系列分：有R8系列和R10系列。电力变压器图片5/20/202448河北科技大学电气工程学院电力变压器的型号和符号符号：T5/20/202449河北科技大学电气工程学院2．电力变压器的联结组别（双绕组）YN,d11接线：用于高压侧为110kV及以上的大电流接地系统中的变压器。Y,d11接线：用于高压侧为35～60kV，低压侧为6～10kV的输配电系统。Y,yn0接线或D,yn11：用于高压侧为6～10kV，低压侧为380/220V的配电变压器。D,yn11接线变压器的优点：能有效地抑制3的整数倍高次谐波电流的影响；较Y,yn0接线变压器更有利于低压侧单相接地短路故障的切除；承受单相不平衡负荷的能力远比Y,yn0接线的变压器大。5/20/202450河北科技大学电气工程学院

二、电力变压器的过负荷能力1.变压器的额定容量和实际容量额定容量：指在规定的环境温度下，在规定的使用年限内，室外安装时，所能连续输出的最大视在功率。最高气温+40℃，最高日平均气温+30℃，最高年平均气温+20℃若20℃，则每升高1℃，变压器的容量就要减少1%，则变压器的实际容量为室外变压器：室内变压器：5/20/202451河北科技大学电气工程学院2.变压器的正常过负荷由于昼夜负荷不均匀而考虑的变压器过负荷：可由变压器的日负荷系数和最大负荷持续时间t在曲线上确定允许过负荷倍数；由于夏季欠负荷而在冬季考虑的变压器过负荷：图5-23油浸式变压器允许过负荷曲线图5/20/202452河北科技大学电气工程学院当夏季平均日负荷曲线中的最大负荷Sm

低于变压器的实际容量ST时，则每低1%，可在冬季过负荷1%，但最高不得超过15%，即其允许过负荷倍数为≤1.15∴因此，变压器在冬季的正常过负荷能力为≤（1.2～1.3）ST≤1.2（室内变压器）≤1.3（室外变压器）5/20/202453河北科技大学电气工程学院3.变压器的事故过负荷是指并联运行的变压器组中一台变压器退出运行，另一台变压器所承受的过负荷。变压器事故过负荷的运行时间不得超过表5-1所规定的时间。表5-1电力变压器事故过负荷运行的允许时间油浸自冷式变压器过负荷值（%）30456075100200允许时间∕min120804520101.5干式变压器过负荷值（%）102030405060允许时间∕min756045321655/20/202454河北科技大学电气工程学院

三、变电所主变压器台数和容量的选择1.变压器台数的选择原则总降压变电所主变压器台数的选择：为保证供电可靠性，一般应装两台主变压器;若只有一条电源进线，或变电所可由低压侧电网取得备用电源时，可装一台主变压器;若绝大部分负荷为三级负荷，其少量的二级负荷可由邻近低压电力网取得备用电源时，可装一台主变压器。5/20/202455河北科技大学电气工程学院车间变电所变压器台数的选择：对有大量一、二级负荷的变电所，应满足电力负荷对供电可靠性的要求，应采用两台变压器；对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，且能从邻近车间变电所取得低压备用电源时，可采用一台变压器；对季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，应使变压器在经济状态下运行，可用两台变压器供电;除上述情况外，车间变电所可采用一台变压器。5/20/202456河北科技大学电气工程学院2.变压器容量的选择原则一台变压器：主变压器的容量应满足全部用电设备总计负荷的需要，即ST≥S30

两台变压器：应同时满足以下两个条件：车间变压器容量一般不宜大于1250kVA。

任一台变压器单独运行，应满足总计负荷S30大约70%的需要，即ST≈0.7S30任一台变压器单独运行，应满足全部一、二级负荷的需要，即ST≥5/20/202457河北科技大学电气工程学院5.5互感器

一、概述互感器在供配电系统中的作用是：使仪表、继电器等二次设备与主电路隔离；使仪表、继电器等标准化，有利于大批量生产；使仪表、继电器等二次设备的使用范围扩大。

二、电流互感器（CT）符号：TA形式1TA形式2或5/20/202458河北科技大学电气工程学院图5-24电流互感器原理接线图IN2=5A或1A1.电流互感器的工作原理一次绕组：匝数少，导线粗，串联在一次回路中；二次绕组：匝数多，导线细，与测量仪表、继电器等的电流线圈串联。5/20/202459河北科技大学电气工程学院电流误差fi（比值差）：二次电流的测量值乘以额定变流比与一次电流数值差的百分数，即相位误差（角差）：是与的相角差，并规定若超前于，为正值，反之为负值。2．电流互感器的误差电流互感器的误差与下列因素有关：一次电流大小；二次负荷阻抗大小。5/20/202460河北科技大学电气工程学院复合误差：二次电流瞬时值乘以额定变比后与一次电流瞬时值之差的有效值占一次电流有效值的百分数，即3.电流互感器准确度等级和额定容量电流互感器的准确度等级：根据测量误差的大小，电流互感器可分为0.2、0.5、1、3、5P、10P等级。电流互感器的额定容量：在额定二次电流和额定二次阻抗下运行时，二次绕组输出的容量，即注意：同一台电流互感器使用在不同的准确度等级时，其额定容量也不同。5/20/202461河北科技大学电气工程学院电流互感器的10%误差曲线：保护用电流互感器要求其复合误差限值为10%，因此应按10%误差曲线进行校验。图5-25电流互感器的10%误差曲线电流互感器的10%误差曲线，是指电流互感器的误差为10%时，一次电流倍数与二次负荷阻抗最大允许值的关系曲线。|Z2al|≥|Z2|满足条件：5/20/202462河北科技大学电气工程学院按一次电压分：有高压和低压两大类；按一次线圈匝数分：有单匝式和多匝式；按安装地点分：有户内式和户外式；按用途分：有测量用和保护用两大类；按准确度等级分：有0.2、0.5、1、3、5P、10P等级；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）；按安装型式分：有穿墙式、母线式、套管式、支持式等。4.电流互感器的类型5/20/202463河北科技大学电气工程学院电流互感器的型号5/20/202464河北科技大学电气工程学院图5-26LQJ-10型电流互感器1—一次接线端子2—一次绕组3—二次接线端子4—铁心5—二次绕组6—警告牌LQJ-10型电流互感器：有两个铁心和两个二次线圈，0.5级用于测量，3级用于继电保护。5/20/202465河北科技大学电气工程学院图5-27LMZJ1-0.5型电流互感器1—铭牌2—一次母线穿孔3—铁心4—安装板5—二次接线端子LMZJ1-0.5型电流互感器：属于单匝式电流互感器，互感器铁心为环形（5～800A）或矩形卷铁心（1000～3000A）。5/20/202466河北科技大学电气工程学院图5-28LCWD1—35型电流互感器LCWD1—35型电流互感器：为链式、瓷绝缘、户外用电流互感器，主要用于35kV的电力系统中，供电流、电能测量和继电保护用。5.电流互感器的极性与接线方式电流互感器的极性：采用“减极性”原则。减极性：在一次绕组和二次绕组的同极性端同时加入某一同相位电流时，两个绕组产生的磁通在铁心中同方向。一次绕组的出线端子：L1和L2；二次绕组的出线端子：K1和K2；5/20/202467河北科技大学电气工程学院如果一次电流从极性端流入，则二次电流应从同极性端流出。（L1和K1、L2和K2为同名端）电流互感器的接线方式一相式接线：用于负荷平衡的三相电路中。两相不完全星形接线（V形接线）：用于中性点不接地的三相三线制系统中。两相电流差接线：用于中性点不接地的三相三线制系统中。三相完全星形接线：用于三相四线制或三相三线制系统中。5/20/202468河北科技大学电气工程学院图5-29电流互感器的接线方式a）一相式接线b）两相不完全星形接线

c）两相电流差接线d）三相完全星形接线6.电流互感器的使用注意事项电流互感器在工作时二次侧绝对不允许开路；电流互感器的二次侧必须有一端接地。5/20/202469河北科技大学电气工程学院

三、电压互感器（PT）1.电压互感器的工作原理一次绕组：匝数很多，并联在供电系统的一次电路中；二次绕组：匝数很少，与电压表、继电器的电压线圈等并联。UN2=100V

TV符号：图5-30电压互感器的原理接线图5/20/202470河北科技大学电气工程学院电压误差fu（比值差）：是二次电压测量值乘以额定变压比Ku与一次电压数值差的百分数，即相位误差（角差）：是与的相角差，并规定若超前于，为正值，反之为负值。电压互感器的误差与空载励磁电流、二次侧负荷大小及功率因数有关。2.电压互感器的误差5/20/202471河北科技大学电气工程学院3.电压互感器的准确度等级和额定容量电压互感器的准确度等级：按电压误差可分为0.2、0.5、1、3、3P、6P等级。电压互感器的额定容量：指对应于最高准确度等级的容量。4.电压互感器的类型按相数分：有单相和三相两大类；按用途分：有测量用和保护用两大类；按准确度等级分，有0.2、0.5、1、3、3P、6P等级；按安装地点分：有户内式和户外式；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）。5/20/202472河北科技大学电气工程学院电压互感器的型号JDJ型单相双绕组油浸式电压互感器：用于6～35kV电力系统中，供电压、电能、功率的测量和继电保护用。图5-31JDJ-10型电压互感器5/20/202473河北科技大学电气工程学院JSJW型三相三线圈五芯柱油浸式电压互感器：有两个二次绕组，一个接成星形，供测量和继电保护用，另一个接成开口三角形，用来监视线路的绝缘情况。JSJW型JDZJ-10型单相三绕组电压互感器：采用Y0/Y0/∆接线，额定电压为图5-32JDZJ-10型电压互感器1—一次接线端子2—高压绝缘套管

3—一、二次绕组4—铁心5—二次接线端子5/20/202474河北科技大学电气工程学院5.电压互感器的极性与接线方式电压互感器的极性：采用“减极性”。电压互感器的接线方式一次绕组的出线端子：A和X；二次绕组的出线端子：a和x；如果一次电压的方向由A指向X，则二次电压的方向由a指向x。（A和a为同名端，X和x为同名端）单相式接线：可测量一个线电压。5/20/202475河北科技大学电气工程学院Y0/Y0形接线：可测量电网的线电压，并可供电给接相电压的绝缘监视电压表。V/V形接线：可测量三个线电压。5/20/202476河北科技大学电气工程学院6.电压互感器的使用注意事项电压互感器在工作时二次侧绝对不允许短路；电压互感器的二次侧必须有一端接地。Y0/Y0/∆（开口三角）形接线：接成Y0的二次绕组，接绝缘监视电压表；接成开口三角形的辅助二次绕组，构成零序电压过滤器。5/20/202477河北科技大学电气工程学院5.6高低压成套配电装置

一、概述

成套配电装置是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种成套设备的产品，供供配电系统作控制、监测和保护之用。成套配电装置中安装有开关电器、监测仪表、保护和自动装置以及母线、绝缘子等。成套配电装置分为高压成套配电装置（即高压开关柜）、低压成套配电装置（含配电屏、盘、柜、箱）和全封闭组合电器等。5/20/202478河北科技大学电气工程学院二、高压开关柜高压开关柜的分类按开关电器的安装方式分，有固定式和手车式；按开关柜隔室的结构分，有金属封闭铠装式、间隔式和箱式等；按断路器手车安装位置分，有落地式和中置式；按用途分，有馈线柜、电压互感器柜、避雷器柜、电能计量柜、高压电容器柜、高压环网柜等。各室间用金属板隔离且接地各室间用一个或多个非金属板隔离具有金属外壳，但间隔数目少5/20/202479河北科技大学电气工程学院高压开关柜的型号5/20/202480河北科技大学电气工程学院高压开关柜的“五防”闭锁功能防止误跳、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂接地线；防止带地线合闸；防止误入带电间隔。（1）

固定式开关柜主要产品有GG—1A（F）型、KGN型铠装式、XGN型箱式、HXGN型环网柜等。特点：价格低，内部空间大，运行维护方便。指柜体内高压断路器等主要电气设备的安装位置固定5/20/202481河北科技大学电气工程学院图5-34GG-1A(F)型高压开关柜GG-1A(F)-07仪表继电器屏QS的操作机构手柄QF的手动操作机构其它固定式开关柜图片（2）

手车式开关柜特点：灵活性好、检修安全、供电可靠性高、安装紧凑和占地面积小等优点，但价格较贵。指柜体内高压断路器等主要电气设备安装在可移动的手车上主要产品有JYN型间隔式和KYN型铠装式。5/20/202482河北科技大学电气工程学院图5-35KYN28-12铠装移开式开关柜三、低压成套配电装置1.低压配电屏低压配电屏的分类按其结构型式分：有固定式和抽屉式两种。固定式低压配电屏有抽屉式低压配电屏有PGL型和GGD型GCS型和GCK型5/20/202483河北科技大学电气工程学院多米诺（DOMINO）开关柜的特点：柜内设有电缆通道，柜顶及柜底设有电缆进口，进出电缆安装方便；各回路采用间隔式布置，有故障时可互不影响；门上设有机械联锁或电气联锁，以保证安全；抽屉具有工作、试验、分离和抽出四个位置，且相同规格的抽屉具有互换性；具有自动排气的防爆功能；断流能力大。多米诺组合式低压开关柜5/20/202484河北科技大学电气工程学院2.低压配电箱四、全封闭组合电器（GIS）GIS的优点：结构紧凑、不受外界环境的影响、运行可靠性高、检修周期长。种类：、、插座箱等；照明配电箱动力配电箱安装方式：靠墙式、悬挂式和嵌入式。是将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出线套管和电缆终端等元件封闭于接地的金属壳内，并充以SF6气体作为绝缘和灭弧介质，称之为SF6气体绝缘变电站，简称GIS。全封闭组合电器5/20/202485河北科技大学电气工程学院5.7电气主接线一、概述主接线又叫一次接线，是由各种开关电器、变压器、互感器、线路、电抗器、母线等按一定顺序连接而成的接受和分配电能的总电路。对主接线的基本要求是：安全：保证进行任何切换操作时人身和设备的安全。可靠：应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求。灵活：应能适应各种运行方式的操作和检修、维护需要。经济：在满足以上要求的前提下，主接线应力求简单，尽可能减少一次性投资和年运行费用。5/20/202486河北科技大学电气工程学院二、电气主接线的基本形式1.线路—变压器单元接线图5-36线路-变压器单元接线高压侧仅设置负荷开关高压侧采用户外跌落式熔断器高压侧采用负荷开关与熔断器串联高压侧采用隔离开关与断路器串联优点：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。缺点：供电可靠性都不高，只可供三级负荷。5/20/202487河北科技大学电气工程学院2.单母线接线优点：接线简单、使用设备少、操作方便、投资少、便于扩建。缺点：供电可靠性和灵活性均较差，只适用于容量小和用户对供电可靠性要求不高的场所。图5-37单母线接线母线又称汇流排，用于汇集和分配电能。5/20/202488河北科技大学电气工程学院3.单母线分段接线用隔离开关分段图5-38单母线分段接线分段运行并列运行用断路器分段特点：运行的可靠性和灵活性都较差，适用于允许短时停电的二类负荷。特点：运行的可靠性和灵活性都较大。运行方式优点：既保留了单母线接线的优点，又提高了供电的可靠性。缺点：某一回路断路器检修时，该回路要长时间停电。5/20/202489河北科技大学电气工程学院4.单母线带旁路母线接线图5-39单母线带旁路母线接线优点：供电可靠性高，检修出线断路器时，不需停电。缺点：需增加一组母线、专用的旁路断路器和旁路隔离开关等设备，使配电装置复杂，投资增大，且隔离开关要用来操作，增加了误操作的可能性。旁路母线旁路断路器5/20/202490河北科技大学电气工程学院5.双母线接线图5-40双母线接线母联开关工作母线备用母线5/20/202491河北科技大学电气工程学院有两种运行方式：只有一组母线工作：正常运行时母联打开（两侧的隔离开关闭合），全部回路接在工作母线上，相当于单母线运行。两组母线同时工作，互为备用：正常运行时母联闭合，相当于单母线分段接线。双母线接线的优点：轮换检修母线而不致中断供电；检修任一回路的母线隔离开关时仅使该回路停电；工作母线发生故障时，经倒闸操作这一段停电时间后可迅速恢复供电；5/20/202492河北科技大学电气工程学院检修任一回路断路器时，可用母联断路器来代替，不致于使该回路的供电长期中断。双母线接线的缺点：在倒闸操作中隔离开关作为操作电器使用，易误操作；工作母线发生故障会引起整个配电装置短时停电；使用的隔离开关数目多，配电装置结构复杂，占地面积较大，投资较高。适用范围：多用于电源和引出线较多的大中型发电厂和电压为220kV及以上的区域变电所。5/20/202493河北科技大学电气工程学院6.桥形接线图5-41桥形接线a）内桥b）外桥内桥接线：桥断路器在线路断路器之内。适用于电源进线较长而变压器又不需要经常切换的场所。外桥接线：桥断路器在线路断路器之外。适用于电源进线较短而变压器需要经常切换的场所。桥断路器优点：四个回路三个断路器，投资小，接线简单，供电可靠性和灵活性较高，适用于向一、二类负荷供电。5/20/202494河北科技大学电气工程学院三、变电所主接线图设计原则与示例总降压变电所主接线的设计原则特点：简单经济、使用设备少、基建快、投资费用低，但供电可靠性不高，只能用于三类负荷。

1.装有一台主变压器的总降压变电所通常采用一次侧无母线、二次侧采用单母线接线。图5-42装有一台主变压器的总降压变电所主接线图5/20/202495河北科技大学电气工程学院一次侧采用内桥或外桥接线、二次侧采用单母线分段接线：2.装有两台主变压器的总降压变电所特点：所用设备少，结构简单，占地面积小，供电可靠性高，可用于一、二类负荷。图5-43一次侧采用内桥、二次侧采用单母线分段接线的总降压变电所主接线适用于具有两回电源进线和两台变压器的总降压变电所。5/20/202496河北科技大学电气工程学院一、二次侧均采用单母线分段接线：图5-44一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图特点：供电可靠性高，运行灵活，但所用高压开关设备较多，投资较大，可用于一、二类负荷。适用于具有两回及以上电源进线或一、二次侧进出线较多的总降压变电所。5/20/202497河北科技大学电气工程学院一、二次侧均采用双母线接线：特点：供电可靠性高，运行灵活，但设备投资大，配电装置复杂，占地面积大。图5-45一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线图适用于负荷容量大，进、出线回路多的发电厂或区域变电所。5/20/202498河北科技大学电气工程学院高压侧采用隔离开关与熔断器或户外跌落式熔断器串联高压侧采用负荷开关与熔断器串联高压侧采用隔离开关与断路器串联车间变电所主接线的设计原则1．装有一台变压器的小型变电所（图5-46）特点：接线简单经济、使用设备少、投资费用低，但供电可靠性不高，只适用于供电给三类负荷的车间变电所和小型工厂配电所。5/20/202499河北科技大学电气工程学院图5-46装有一台变压器的小型变电所主接线图a)高压侧采用隔离开关与熔断器或户外跌落式熔断器b)高压侧采用负荷开关与熔断器c)高压侧采用隔离开关与断路器5/20/2024100河北科技大学电气工程学院图5-47高压侧无母线、低压侧单母线分段的两台变压器变电所主接线图特点：供电可靠性较高，可供一、二类负荷或用电量较大的车间变电所。高压侧无母线、低压侧采用单母线分段接线2．装有两台变压器的小型变电所5/20/2024101河北科技大学电气工程学院高压侧单母线、低压侧采用单母线分段接线：适用于装有两台及其以上配电变压器或具有多回高压出线的变电所。特点：供电可靠性也较高，可供二、三类负荷。当与其他变电所之间有联络线时，可供一、二类负荷。图5-48高压侧单母线、低压侧单母线分段的两台变压器变电所主接线图5/20/2024102河北科技大学电气工程学院高、低压侧均采用单母线分段接线：适用于装有两台配电变压器的变电所。特点：供电可靠性相当高，可供一、二类负荷。图5-49高、低压侧均采用单母线分段的两台变压器变电所主接线图5/20/2024103河北科技大学电气工程学院5.8电气设备的选择一、电气设备选择的一般原则1.按正常工作条件选择使用环境条件：包括设备的安装地点、环境温度、海拔高度、相对湿度等，还应考虑防尘、防腐、防爆、防火等要求。额定电压：电气设备的额定电压应不小于设备安装地点电网的最高工作电压，即UN≥UW.max额定电流：电气设备的额定电流应不小于设备正常工作时的最大负荷电流，即IN≥IW.max5/20/2024104河北科技大学电气工程学院2.按短路情况进行校验动稳定校验：≥≥或

热稳定校验：≥对断路器、熔断器等，应满足：≥≥或

3.断流能力校验高低压电气设备的选择和校验项目见表5-6。二、高低压开关设备的选择5/20/2024105河北科技大学电气工程学院序号安装地点的电气条件所选设备的技术数据项目数据项目SN10—10I/630型断路器GN8—10T/400型隔离开关1UW.max/kV10UN/kV10102IW.max/A275IN/A6304003Ik/kA3.35Ioc/kA164Sk/MVA60.9Soc/MVA3005ish/kA8.54imax/kA40406

/（kA2.s）

/（kA2.s）解:查附录表A-14和A-15，选择SN10-10I/630型断路器和GN8-10T/400型隔离开关例5-1（P155）高压断路器和高压隔离开关选择。5/20/2024106河北科技大学电气工程学院三、互感器的选择一次绕组额定电压：应不低于电网的额定电压。一次绕组额定电流：取线路最大工作电流或变压器额定电流的1.2～1.5倍。准确度等级与二次侧负荷的选择：电流互感器二次侧的实际负荷应小于其准确度等级所规定的额定二次负荷，即≥≥或电流互感器的选择其中5/20/2024107河北科技大学电气工程学院因此，满足准确度等级的连接导线电阻为则连接导线的截面为：从电流互感器二次端子到仪表、继电器接线端子的单向长度一相式接线:

三相完全星形接线:两相不完全星形接线和两相电流差接线：连接导线的计算长度注意：选择电流互感器二次侧连接导线截面时，还应按机械强度进行校验，一般要求铜线截面不得小于1.5mm2，铝线截面不得小于2.5mm2

。≤5/20/2024108河北科技大学电气工程学院≥——电流互感器的动稳定倍数。动稳定校验：热稳定校验：≥——电流互感器的热稳定倍数。

电压互感器的选择电压的选择：一次绕组的额定电压与安装地点电网的额定电压相同，二次绕组的额定电压为100V。例5-2（P147）5/20/2024109河北科技大学电气工程学院准确度等级和二次侧负荷的选择：电压互感器二次侧的实际负荷必须小于其准确度等级所规定的额定二次负荷，即≥注意：电压互感器的三相负荷通常并不相等，为了满足准确度要求，应按最大负荷相进行选择。连接电压互感器与测量仪表的铜线截面不得小于1.5mm2，铝线截面不得小于2.5mm2

。5/20/2024110河北科技大学电气工程学院四、熔断器的选择熔断器熔体额定电流的选择熔体的额定电流不小于线路的计算电流，即≥熔体的额定电流应躲过线路的尖峰电流，即≥熔体的额定电流应与被保护线路的允许电流相配合，即≤对于保护电力线路的熔断器：5/20/2024111河北科技大学电气工程学院（1.5～2）INT

对于保护电力变压器的熔断器：对于保护电压互感器的RN2型熔断器：其熔体额定电流一般选用0.5A。熔断器的选择与校验熔断器的额定电压应不低于保护线路的额定电压，即≥熔断器的额定电流应不小于它所安装熔体的额定电流，即≥5/20/2024112河北科技大学电气工程学院对限流式熔断器（RN1、RT0等）：对非限流式熔断器（RW4、RM10等）：≥≥熔断器断流能力的校验：熔断器保护灵敏度校验≥4～7式中，为熔断器保护线路末端的最小短路电流，对中性点不接地系统，取两相短路电流；对中性点直接接地系统，取单相短路电流。

5/20/2024113河北科技大学电气工程学院前后熔断器之间的选择性配合熔断器的保护特性曲线：是指熔断器熔体的熔断时间和通过其电流的关系曲线。熔断器的实际熔断时间与从平均保护特性曲线上查出的时间可能有50%的误差；熔体截面越大，额定电流越大，时限特性越高。

前后熔断器之间的选择性配合：应按其保护特性曲线来进行校验。

图5-50a中，k点发生三相短路时，设：FU2的实际熔断时间从保护特性曲线上查得的时间5/20/2024114河北科技大学电气工程学院为保证选择性动作，必须满足：＞＞＞即图5-50熔断器保护的选择性配合a）熔断器在线路中的选择性配置b）熔断器保护特性曲线进行选择性校验一般而言，只要前一级熔断器熔体额定电流比后一级熔断器的熔体额定电流大2～3级，就能保证选择性动作。5/20/2024115河北科技大学电气工程学院五、低压开关设备的选择低压断路器过流脱扣器的选择：过流脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流，即≥低压断路器过流脱扣器的整定≥Krel为可靠系数瞬时过流脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流，即DW型：取1.35DZ型：取1.7~25/20/2024116河北科技大学电气工程学院≥（取1.2）≥≤（取1.1）短延时过流脱扣器的动作电流也应躲过线路的尖峰电流，即长延时过流脱扣器的动作电流应躲过线路的计算电流，即过流脱扣器的动作电流应与被保护线路的允许电流相配合，即5/20/2024117河北科技大学电气工程学院低压断路器热脱扣器的选择与整定≥热脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流，即≥低压断路器的选择与校验热脱扣器的动作电流应躲过线路的计算电流，即（取1.1）低压断路器的额定电压：应不低于保护线路的额定电压；低压断路器的额定电流：应不小于它所安装脱扣器的额定电流；5/20/2024118河北科技大学电气工程学院对DW型断路器：对DZ型断路器：≥≥低压断路器的类型：应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求；断流能力的校验：≥1.5低压断路器保护灵敏度校验前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的选择性配合5/20/2024119河北科技大学电气工程学院应按其保护特性曲线来进行校验，其偏差范围按±（20%～30%）考虑。一般来说，前一级低压断路器采用带短延时的过流脱扣器，后一级应采用瞬时过流脱扣器，且前一级的动作电流不小于后一级动作电流的1.2倍即可保证选择性。前后低压断路器之间的选择性配合六、母线的选择与校验母线的材料、类型和布置方式母线的材料：铜和铝，应贯彻“以铝代铜”的方针。低压断路器与熔断器之间的选择性配合应按各自的保护特性曲线来校验，前一级低压断路器考虑–20%～–30%的负偏差，后一级熔断器考虑+30%～+50%的正偏差。5/20/2024120河北科技大学电气工程学院母线截面的选择≥动稳定校验：≤若不满足要求，则需减小，常用的方法有：限制短路电流；（需增加电抗器）减小支持绝缘子之间的距离；（需增加绝缘子）按发热条件选择：按经济电流密度选择：母线的类型：室外配电装置的母线多采用纲芯铝绞线；室内配电装置的母线采用硬母线（铝排）。布置方式：一般均采用三相水平排列布置。5/20/2024121河北科技大学电气工程学院热稳定校验：满足热稳定的最小允许截面为：只要A＞Amin，热稳定就能满足要求。在工程设计中，常按反求出最大跨距lmax

，只要绝缘子之间的实际跨距l＜lmax

，动稳定就能满足要求。增大母线截面；（需增加投资）变更母线放置方式，增大相间距离。（需增加配电装置尺寸）例5-3（P153）5/20/2024122河北科技大学电气工程学院5.9变电所的总体布置一、变电所位置的选择