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电力工程基础知识--设施篇 [文档标题] [文档副标题] [日期] [企业名称] [企业地址] 目录 1 电气设施概括........................................................ 2 1.1 一次、二次电路.................................................. 2 1.2 一次电路主要设施分类............................................. 2 2 变压器.............................................................. 3 2.1 变压器分类...................................................... 3 2.2 变压器编号规则.................................................. 7 3 互感器.............................................................. 7 3.1 电流互感器...................................................... 7 3.2 电压互感器...................................................... 9 4 高压开关........................................................... 10 4.1 开关电器中的电弧问题............................................ 10 4.2 高压隔走开关................................................... 12 4.3 高压负荷开关................................................... 13 4.4 高压断路器..................................................... 14 5 低压开关........................................................... 18 5.1 低压刀开关和负荷开关............................................ 18 5.2 低压断路器..................................................... 21 6 高低压熔断器和避雷器............................................... 23 6.1 高压熔断器..................................................... 23 6.2 低压熔断器..................................................... 25 6.3 避雷器......................................................... 26 7 高压成套设施....................................................... 28 8 低压成套设施....................................................... 28 9 箱变 ............................................................... 28 电气设施概括 1.1一次、二次电路 一次电路也称“主电路”，是供配电系统中担负输送和分派电力这一主要任务的电路。 二次电路也称“二次回路”，是供配电系统中用来控制、指示、监测和保护一次电路及其中电气设施运行的电路。 1.2一次电路主要设施分类 变换设施 指按系统工作要求来改变电压、电流或频次的设施，比如变压器、电压互感器、电流互感器及变流、变频设施等。 控制设施 指按系统工作要求来通断电路的设施，比如各样高低压开关。 保护设施 指用来对系统进行电流和过压保护的设施，比如高低压熔断器、避雷器。 ≈1.26 无功补偿设施 指用来补偿系统中的无用功率、提高功率因素的设施，比如并联电容器。 成套配电装置 指按一定的线路方案，将相关一次设施和二次设施组合为一体的电气装置，比如高低压开关柜、动力和照片配电箱等。 变压器 2.1变压器分类 按功用分 有升压变压器和降压变压器，用户变电所都采用降压变压器。 按容量系列分 R8容量系列：容量等级按照R8≈8≈1.33的倍数递增的。我国老变压器容量等级采用此系 列。比如：100、135、180、240、320、420、560、 750、1000KVA等。 R10容量系列：容量等级按照R10≈10 的倍数递增的。我国现在生产的变压器容量等级 都是采用这一系列。比如：100、125、160、200、 250、315、400、500、630、800、1000、1250、 1600、2000KVA。 按相数分 有单相和三相两大类，用户变电所往常都采用三相变压器。 按调压方式分 有无载调压和有载调压两大类，用户变电所往常采用无载调压。 按绕组导体材质分 有铜绕线组和铝绕线组两大类，用户变电所过去大多采用低价的铝绕线型，现在一般采用更节能的S9、SC9等系列铜绕线组。 按绕组形式分 有双绕组、三绕组和自耦变压器，用户变电所一般采用双绕组变压器。 按冷却方式分 有油浸式、干式(树脂浇注成型、非包封空气自冷式)和充气式(SF6)等。 图（1）S11系列油浸式变压器 图（2）SCB10系列树脂浇注成型变压器 图（3）SGB10系列非包封空气自冷式变压器其中油浸式又分油浸自冷式、油浸风冷式和强迫油循环式等。 用户变电所在从前大多采用油浸自冷式变压 器，但现在油浸式主要用于临电和35KV及以上，现在用户变电所主流用SCB系列干式变压器，SGB系列使用率也在渐渐提升。 充气式体积小，便于移动，一般用于经常移动的电力试验或体积小的成套变电所。 按构造性能分 有普通变压器、全密封变压器和防雷变压器。用户变电所大多采用普通变压器（油浸式、干式）； 高层建筑使用全密封变压器较多； 多雷地域用户变电所合用防雷变压器。 油变和干变优缺点对照 油变优点是价钱便宜，过载能力强，合用电压范围广，缺点是维护麻烦，防火要求高； 干变优点是维护简单，安装方便，自己阻燃性能好，缺点是价钱高，过载能力差。 2.2变压器编号规则 S-三相 D-单相 油浸不表示 F-风冷式 / 相数 高压等级（KV） 代号 额定容量（KVA） 设计 8到12（也叫性能水平代号 ） 代号 绝缘 绕组导线 铜线不表示；B-铜箔 代号 材质代号 L-铝线；LB-铝箔 无载调压不表示 调压方式 冷却 代号 Z-有载调压 代号 互感器 3.1电流互感器 电流互感器的作用 用来使仪表、继电器等二次设施与主电路绝缘这样既可防备主电路高电压直接引入二次设施，又可防备二次设施的故障影响主电 路，进而提高整个电路运行的安全性和可靠性。 用来扩大仪表、继电器等二次设施应用电流的范围 比如用一只5A的电流表，经过不同变流比的电流互感器就能够测量随意大的电流，这样可使二次设施的规格统一，有利于批量生产。 电流互感器的分类 按一次绕组的匝数分，有单匝式和多匝式；按一次电压分，有高压式和低压式；按用途分，有测量用和保护用； 按其正确等级分，测量用有0.1、0.2、0.5、 1、3、5等级，保护用有5P、10P两级； 按其绝缘和冷却方式分，有油浸式和干式，现在普遍使用的是干式。 电流互感器编号规则 L-电流互感器 M-母线式 F-贯串复匝式 一次绕组 D-贯串单匝式 型式 Q-线圈式 A-穿墙式 B-支持式 安装 型式 Z-支柱式 R-装入式 Z-浇注绝缘 C-瓷绝缘 绝缘 型式 J-树脂浇注 K-塑料外壳 - 构造 型式 用途 构造 型式 额定电压（KV） 设计序号 Q-加强式 L-铝线式 J-加大容量 B-保护用 D-差动保护用 J-接地保护用 X-小体积柜用 S-手车用 W-户外式 M-母线式 Q-加强式 G-改良式 比如：LQJ-10型，LMZJ1-0.5型 3.2电压互感器 电压互感器的作用 用来使二次设施与主电路绝缘及扩大二次设施应用的电压范围。 电压互感器的分类 按相数分，有单相和三相两类； 按绕组绝缘和冷却方式分，有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）两类； 应用宽泛的是单相树脂浇注式，比如：JDZJ-10型。 电压互感器编号规则 J-电压互感器 S-三相 D-单相 J-油浸式 G-干式 Z-树脂浇注式 - 额定一次电压（KV） 设计序号 相数 B-带补偿绕组 构造 W-五芯柱三绕组 型式 绝缘 J-接地保护 型式 高压开关 4.1开关电器中的电弧问题 高低压开关在通断负荷电路，特别是通断存在短路故障的电路，就会在开关电器的触头间产生电弧。电弧是一种拥有强光和高温的电游离现在。弧心温度可达5000℃以上。 电弧的产生 开关触头在分段负荷电路时之所以会产生电弧，内因是触头本身和周围介质中存在着大量可被游离的电子。如果分段的触头间有 存在足够大的电压（外因），则触头间有可能产生强烈的电游离进而形成电弧。 开关电器常用灭弧方法 速拉灭弧法 在开关电器中安装断路弹簧快速拉长电弧，使弧隙的电场强度骤降，进而加快灭弧。这是最基本的的灭弧法。 冷却灭弧法 降低电弧温度，可使电弧中的热游离减弱，进而有助于灭弧。 吹弧或吸弧法 利用外力（如油流、气流或电磁力）来吹动 或吸动电弧，使电弧加快冷却，同事拉长电弧，降低电弧中的电场强度，进而加快灭弧。 长弧切短弧法 利用金属片将长弧切割成若干短弧，则电弧中的电压降快要似的增大若干倍，当外施电 压小于电弧中的总电压降使，电弧就快速熄灭。 粗弧切细弧法 将粗大电弧分别成若干平行细小电弧，使电弧与周围接触面增大，降低电弧温度进而加 速电弧熄灭。 真空灭弧法 真空拥有相当高的绝缘强度，装在真空容器内的触头分断时，在沟通电流过零时即能熄灭电弧而不致复燃。应用很普遍的真空断路器就是利用这一原理灭弧。 六氟化硫（SF6）灭弧法 SF6拥有优秀的绝缘性能和灭弧性能，其绝缘强度约为空气的3倍，其绝缘恢复速度约为空气的100倍，因此它能快速灭弧。SF6断路器就是利用SF6气体做绝缘和灭弧介质的。 4.2高压隔走开关 高压隔走开关简介 主要用来隔绝高压电源，以保证其他设施和线户内式高压隔走开关 隔走开关没有特意的灭弧装置，因此它不允许带负荷操作。 高压隔走开关编号规则 - /- G-高压隔走开关 其他 标志 N-户内式 安装 场所 W-户外式 设计序号 G-高原型 极限经过电流(KA) 额定电流（A） T-统一设计 G-改良型 构造 型式 额定电压（KV） C-穿墙型 D-带接地闸刀 W-防污型 4.3高压负荷开关 高压负荷开关简介 它拥有简单的灭弧装置，因此能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但不能通断短路电流，因此它必须与高压熔断器串连使用，借助熔断器来实现短路保护，切断短路故障。 负荷开关断开后与隔走开关同样拥有隔绝电源，保证安全检修的功能。 图（5）FN7-12DR高压负荷开关 高压负荷开发编号规则 F-高压负荷开关 N-户内式 W-户外式 设计序号 -/- R-带熔断器 其他 标志 S-熔断器装 安装 与开关上端 场所 最大开断电流(A) 额定电流（A） 额定电压（KV） 4.4高压断路器 高压断路器简介 它不单能用来通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在短路保护的作用下自动跳闸。高压断路器有相当完善的灭弧装置。 用户变电所限制主要用真空断路器，高层建筑中的变电所一般用SF6断路器。 高压断路器种类 高压少油断路器 主要型号SN10-10型是我国从前应用最广的一种断路器，现在已比较少使用该种类断路器。 图（6）SN10-10高压少油断路器 高压真空断路器 利用“真空”灭弧的一种断路器，其触头装 在真空灭弧室内。 真空断路器拥有体积小、重量轻、动作快、寿命长、安全可靠和便于维护检修等优点，但价钱较贵，过去主要应用于频繁操作和安全要求较高的场所，而现在开始取代少油断路器宽泛应用在35KV及以下的高压配电装置中。 图（7）VS1高压线气体作为灭弧介质及触头断开空隙绝缘介质的一种断路器。 SF6断路器拥有下列优点：断流能力强、灭弧速度快、绝缘性能好、检修周期长，合用于频繁操作，而且没有焚烧爆炸危险。但其要求加工精度高，对其密封性能要求更严，因此价钱较贵。 SF6断路器主要用于需频繁操作及有易燃易 爆危险的场所，特别合用于作全关闭组合电器。 图（8）LN2-12六氟化硫高压断路器 高压断路器操动机构 CD10型电磁操动机构 该操动机构能手动和远距离控制分闸合闸，合用于实现自动化，但它需要直流操作电源。 CT7型弹簧操动机构 该操动机构由交直流两用串励电动机使合闸弹簧储能，在合闸弹簧释放能量的过程中将断路器合闸。 弹簧操动机构可手动和远距离合闸，兵可实现一次自动重合闸，而且由于可沟通操作，使保护盒控制装置简化，但其构造复杂，价 格较贵。 高压断路器编号规则 S-少油断路器 D-多油断路器 产品 名称 -/- 开断电流（KA） 断流容量(MVA) Z-线断路器 N-户内式 W-户外式 设计序号 额定电压（KV） 安装 场所 额定电流（A） G-改良型 -300MVA Ⅱ-500MVA断流容量代号 -750MVA 低压开关 5.1低压刀开关和负荷开关 低压刀开关 按操作方式分，有单投和双投两种；按极数分，有单极、双极、三极三种； 按灭弧方式分，有带灭弧罩和不带灭弧罩两种。 带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流，不带灭弧罩的刀开关一般只能在无负荷情况下 操作。 由于刀开关断开后有显然可见的断开空隙，因 此可作隔走开关使用，所以刀开关也成为低压隔走开关。 图（9）低压刀开关 低压熔断器式刀开关 又称刀熔开关，由低压刀开关和低压熔断器相组合而成。 刀熔开关拥有刀开关和熔断器的双重功能，采用这种组合开关，能够简化低压配电装置的构造，经济合用，因此宽泛应用在低压配电装置上。 图（10）低压刀熔开关 低压负荷开关 由低压刀开关和熔断器以及灭弧外壳组合而成。 外装关闭式铁壳俗称铁壳开关，外装开启式胶盖的俗称胶壳开关。 因为其有灭弧罩，又有熔断器，因此既可带负荷操作，又能进行短路保护。 当熔断器熔断后，需改换熔体后方可恢复供电。 图（11）HK8开启式、HH12-200/3Z低压负荷 开关 低压负荷开关编号规则如下： -/ HH-关闭式负荷开关 极数 产品 名称 HK-开启式负荷开关 额定电流（A） 设计序号 5.2低压断路器 又称低压自动开关。它既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和欠电压的情况下自动跳闸，切断电路。 按灭弧介质分，有空气断路器和真空断路器；按用途分，有配电用、电动机保护用、照明 用和漏电保护用； 按保护性能分，有非选择型、选择性和智能诊疗型； 按构造分，有万能式（框架式）和塑料外壳式（装置式）。 万能式低压断路器 万能式低压断路器，因其保护方案和操作方式较多，装设地址灵活，故有“万能”之称，一般用于低压配电系统作为总开关和保护电路。 图（12）DW16、DW45智能型 塑料外壳式低压断路器 其全部机构和导电部分都装在一个塑料外壳内，所以体积小，安全性好，一般用于工业和民用住宅中照片线路和小型动力设施、家用电器等的通断控制盒过负荷、短路和漏电保护 图（13）DZ20塑壳式低压断路器低压断路器编号规则： -/ D-低压断路器 W-万能式 Z-塑壳式 设计序号 额定电流（A） 安装 场所 派生 代号 脱扣器及协助机构代号 极数 L-漏电保护 M-密封式 P-电动操作 X-限流式 H-高性能型 *注：上述“派生代号”，有的置于“构造型式”或“设计序号”之后 高低压熔断器和避雷器 6.1高压熔断器 熔断器是一种应用极广的过电流保护电器， 其主要功能是对电路及电气设施进行短路保护，但有的也具备过负荷保护的能力。 用户供配电系统中，室内宽泛采用RN1，RN2等型高压管式熔断器，室外宽泛采用RW4，RW10（F）等型高压跌开式熔断器。 图（14）RN1户内、RW10-10F户外高压熔断 器 高压熔断器编号规则： R-高压熔断器 N-户内式 W-户外式 - /- 其他标志 断流容量（MVA） 安装 额定电流（A） 场所 设计序号 额定电压（KV） 补充 标志 G-改良型 负荷型 6.2低压熔断器 低压熔断器主假如串接在低压配电系统中进行短路保护，有的也能同时实现过负荷保护。 低压熔断器种类众多，主要可分为密封管式、填料管式和自复式，自复式熔断器既能切断短路电流，又能在短路故障除去后自动恢复供电，无需改换熔体。 图（1
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