变电所电气设备及运行维护.ppt

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1、第第4章章 变电所电气设备及运行维护变电所电气设备及运行维护4.1 高压开关高压开关4.2 高压熔断器高压熔断器 4.3 母线母线4.4 互感器互感器4.5 电力电容器电力电容器4.6 成套配电装置成套配电装置2022/10/26电弧的形成和熄灭电弧的形成和熄灭2022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/262022/10/2

2、62022/10/262022/10/26 变配电所主要电气设备变配电所主要电气设备变换变换：控制控制：保护保护：调节调节：电气设备电气设备的的功能功能供电系统供电系统对电气设对电气设 备的备的共同共同性要求性要求 安全可靠的绝缘安全可靠的绝缘电气设电气设 备备的的发展趋势发展趋势 高可靠高可靠高性能高性能小型化小型化组合化（模块化）组合化（模块化）电子化电子化智能化智能化按供电系统工作要求来改变电压或电流按供电系统工作要求来改变电压或电流按供电系统工作要求来控制一次电路的通断按供电系统工作要求来控制一次电路的通断用来对供电系统进行过电流和过电压等的保护用来对供电系统进行过电流和过电压等的保护

3、用来补偿供电系统的无功功率，以提高系统的功率因数用来补偿供电系统的无功功率，以提高系统的功率因数一、概述一、概述 必要的载流能力必要的载流能力较高的通断能力较高的通断能力良好的机械性能良好的机械性能必要的电寿命必要的电寿命完善的保护性能完善的保护性能2022/10/26功功能能：不不仅仅能能通通断断正正常常负负荷荷电电流流，而而且且能能接接通通和和承承受受一一定定时时间间的的短短路路电电流流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除故障。并能在保护装置作用下自动跳闸，切除故障。二、高压电气设备二、高压电气设备弹簧操动机构弹簧操动机构 电磁操动机构电磁操动机构永磁永磁操动机构操动机构 操动机构：操动机

4、构：(按按合合闸闸所所需需能能量量分分)类型类型(按灭弧介质分按灭弧介质分)油断路器油断路器SFSF6 6断路器断路器真空断路器真空断路器（一）高压断路器一）高压断路器QF图形符号图形符号结构结构：触头装置、灭弧室、基座框架、传动机构（配操动机构）：触头装置、灭弧室、基座框架、传动机构（配操动机构）以油作为灭弧介质以油作为灭弧介质 已逐步淘汰已逐步淘汰以以SFSF6 6气体作绝缘介质和灭弧介质，可频繁操作气体作绝缘介质和灭弧介质，可频繁操作利用利用“真空真空”作绝缘和灭弧介质，可频繁操作作绝缘和灭弧介质，可频繁操作交流或直流操作电源，合闸所需能量小交流或直流操作电源，合闸所需能量小直流操作电源

5、，合闸直流操作电源，合闸所需所需能量大能量大直流操作电源，合闸直流操作电源，合闸所需所需能量小能量小2022/10/26续上页续上页真空断路器实物图片真空断路器实物图片 绝缘套筒内有真绝缘套筒内有真空灭弧室及触头空灭弧室及触头上接线端子上接线端子下接线端子下接线端子手车式框架手车式框架二次接线插头二次接线插头2022/10/26功能功能：主要对高压线路及电气设备进行：主要对高压线路及电气设备进行短路保护短路保护，有的也具有，有的也具有过负荷保过负荷保 护护功能。功能。续上页续上页（二）高压熔断器二）高压熔断器FU图形符号图形符号原理原理：当所在电路电流超过规定值并经一定时间后，熔体熔化：当所在

6、电路电流超过规定值并经一定时间后，熔体熔化汽化汽化 生弧生弧灭弧灭弧(电路分断电路分断)保护特性：保护特性：也称时间也称时间电流特性电流特性 结构结构：金属熔体、熔体支持件：金属熔体、熔体支持件、熔管及灭弧材料熔管及灭弧材料限流特性限流特性：在短路电流尚未达到冲击值之前：在短路电流尚未达到冲击值之前 就切断电路就切断电路 熔断器时间电流特性熔断器时间电流特性具有反时限特点具有反时限特点2022/10/26续上页续上页高压限流熔断器实物图片高压限流熔断器实物图片 接线端子接线端子 绝缘子绝缘子安装卡座安装卡座金属管帽金属管帽 瓷熔管瓷熔管内有金属熔体与石英沙内有金属熔体与石英沙熔断器底座熔断器底

7、座石英沙石英沙熔断撞针熔断撞针金属熔体缠绕在内瓷管上金属熔体缠绕在内瓷管上瓷熔管剖面图瓷熔管剖面图类型类型：户内、户外高压限流熔断器户内、户外高压限流熔断器提高灭弧能力2022/10/26功能功能：主要用来隔离高压电源以保证其他设备的安全检修。它：主要用来隔离高压电源以保证其他设备的安全检修。它没有专门没有专门 的灭弧装置的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。但它可以用来通断一定的，因此不允许带负荷操作。但它可以用来通断一定的 小电流电路等。小电流电路等。续上页续上页（三）高压隔离开关（刀闸）三）高压隔离开关（刀闸）高压户内隔离开关实物图片高压户内隔离开关实物图片 QS图形符号图形符号结构结构：触

8、头装置、绝缘瓷瓶、：触头装置、绝缘瓷瓶、底座及传动机构等底座及传动机构等 高压隔离开关一般高压隔离开关一般 采用手力操动机构采用手力操动机构 类型类型：户内、户外户内、户外闸刀套管绝缘子支柱绝缘子升降绝缘子上接线端子下接线端子2022/10/26功能功能：能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但不能断开短路电流，因：能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但不能断开短路电流，因 此它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来切除短路故障。此它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来切除短路故障。续上页续上页QL图形符号图形符号QFS图形符号图形符号（四四）高压负荷开关高压负荷开关（五五）高压负荷开关限流熔断器

9、组合电器高压负荷开关限流熔断器组合电器 功能功能：兼有负荷开关与限流熔断器的双重功能：兼有负荷开关与限流熔断器的双重功能结构结构：主要有产气式、压气式、真空式和主要有产气式、压气式、真空式和SFSF6 6式等结构类型式等结构类型 操动机构有手动和电动储能弹簧机构等形式。操动机构有手动和电动储能弹簧机构等形式。结构：结构：高压负荷开关与限流熔断器串连组合高压负荷开关与限流熔断器串连组合2022/10/26续上页续上页高压负荷开关限流熔断器组合电器实物图片高压负荷开关限流熔断器组合电器实物图片 限流熔断器限流熔断器真空负荷开关真空负荷开关上接线端子上接线端子下接线端子下接线端子 传动机构传动机构弹

10、簧脱扣机构弹簧脱扣机构2022/10/26 开开关关柜柜是是金金属属封封闭闭开开关关设设备备的的俗俗称称，是是按按一一定定的的电电路路方方案案将将有有关关电电气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电装置。气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电装置。续上页续上页（六六）高压开关柜高压开关柜 落地式落地式中置式中置式中压断路中压断路器的器的置放置放绝缘绝缘类型类型空气绝缘金属封闭开关柜空气绝缘金属封闭开关柜 SFSF6 6气体绝缘金属封闭开关设备气体绝缘金属封闭开关设备(充气柜充气柜)用户变配电所采用高压开关柜组合成高压配电系统。用户变配电所采用高压开关柜组合成高压配电系统。结构类型结构类型

11、铠装式铠装式 间隔式间隔式箱式箱式各室间用金属板隔离且接地，如各室间用金属板隔离且接地，如KYNKYN型和型和KGNKGN型型各室间是用一个或多个非金属板隔离，如各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYNJYN型型具有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或间隔式，如具有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或间隔式，如XGNXGN型型断路器手车本身落地，推入柜内；断路器手车本身落地，推入柜内；手车装于开关柜中部，手车的装卸需要装载车。手车装于开关柜中部，手车的装卸需要装载车。2022/10/26续上页续上页10kV中置式真空断路器手车柜实物中置式真空断路器手车柜实物图片图片（多台组合）（多台组合）10kV负

12、荷开关负荷开关柜实物图片（一台）柜实物图片（一台）2022/10/26功能功能：它既能带负荷通断电路，又能在失压、短路和过负荷时自动跳闸，：它既能带负荷通断电路，又能在失压、短路和过负荷时自动跳闸，其功能类似于高压断路器。其功能类似于高压断路器。三、低压电气设备三、低压电气设备（一）低压断路器一）低压断路器结构结构触头系统触头系统（主触头及辅助触点（主触头及辅助触点）灭弧装置灭弧装置脱扣器脱扣器自由脱扣机构及操作机构自由脱扣机构及操作机构（手柄操作、电磁铁操作、电动机操作）（手柄操作、电磁铁操作、电动机操作）热热电磁式电磁式 电子式电子式智能式智能式用途：用途：配电用、电动机保护用、照明用、漏

13、电保护用。配电用、电动机保护用、照明用、漏电保护用。QF图形符号图形符号配电用断路器配电用断路器类型：塑壳式断路器和框架式（万能式）断路器类型：塑壳式断路器和框架式（万能式）断路器 2022/10/26续上页续上页低压断低压断路器的路器的保护特保护特性性曲线曲线 Ir1、Ir2、Ir3、Ir4分分别为过电别为过电流脱扣器流脱扣器长延时、长延时、短延时、短延时、瞬时及接瞬时及接地动作电地动作电流的整定流的整定值。值。2022/10/26万能式断路器万能式断路器实物图片实物图片n万能式断路器万能式断路器 万万能能式式断断路路器器（又又称称框框架架式式断断路路器器）一一般般有有一一个个有有绝绝缘缘衬

14、衬垫垫的的钢钢制制框框架架，所所有有部部件件均均安安装装在在这这个个框框架架底底座座内。内。续上页续上页智能控制器智能控制器手动储能手柄手动储能手柄 分闸按钮分闸按钮 合闸按钮合闸按钮 抽屉框架抽屉框架 二次接线端子二次接线端子 分合闸指示分合闸指示 储能指示储能指示 万能式断路器主万能式断路器主要安装在低压配电柜要安装在低压配电柜中作为进线开关、母中作为进线开关、母联开关和大电流出线联开关和大电流出线开关，用于控制和保开关，用于控制和保护低压配电网络。护低压配电网络。2022/10/26n塑壳式断路器塑壳式断路器 塑塑料料外外壳壳式式低低压压断断路路器器（原原称称装装置置式式断断路路器器）的

15、的主主要要特特征征是是有有一一个个采采用用聚聚酯酯绝绝缘缘材材料料模模压压而而成成的的外外壳壳，所所有有部部件件都都装装在在这这个个封封闭闭外外壳壳中中，仅仅在在壳壳盖盖中中央央露露出出操作手柄。操作手柄。续上页续上页塑壳式断路器塑壳式断路器实物图片实物图片手动操作手柄 上接线端子 分励脱扣按钮 下接线端子 塑壳式断路器通常塑壳式断路器通常装装设设在低在低压压配配电电装置之装置之中，作中，作为为配配电线电线路或路或电电动动机回路的控制与保机回路的控制与保护护开关开关 模数化微型断路器模数化微型断路器 2022/10/26t tI I0I Ir r熔断器时间电流特性熔断器时间电流特性原理原理：当

16、所在电路电流超过规定值并经一定时间后，熔体熔化：当所在电路电流超过规定值并经一定时间后，熔体熔化汽化汽化 生弧生弧灭弧灭弧(电路分断电路分断)。续上页续上页（二）低压熔断器二）低压熔断器类型类型刀形触头熔断器刀形触头熔断器，如，如NT、RT16、RT17系列系列螺栓连接式熔断器螺栓连接式熔断器，如，如RT12、RT15系列系列螺旋式熔断器螺旋式熔断器，如，如RL6、RL7系列系列圆圆筒帽式熔断器，筒帽式熔断器，如如RT14、RT30系列等系列等FU图形符号图形符号功能功能：主要对低压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有过负荷保：主要对低压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有过负荷保 护功能

17、。护功能。结构结构：金属熔体、熔体支持件：金属熔体、熔体支持件、熔管及灭弧材料。熔管及灭弧材料。保护特性：保护特性：具有反时限特点。具有反时限特点。2022/10/26续上页续上页低压熔断器实物图片低压熔断器实物图片 刀型触头熔断体刀型触头熔断体 瓷熔管瓷熔管内有金属熔体与石英沙内有金属熔体与石英沙熔断器底座熔断器底座 接线端子接线端子安装卡座安装卡座圆圆筒帽式筒帽式熔断体熔断体 螺旋式熔断器螺旋式熔断器2022/10/26功能功能：主要用来隔离低压电源。：主要用来隔离低压电源。续上页续上页QS低压隔离开关实物图片低压隔离开关实物图片（三）低压隔离开关三）低压隔离开关结构结构：触头装置、绝缘子

18、、底座及传动机构等。：触头装置、绝缘子、底座及传动机构等。低压隔离开关一般采用手力操动机构。低压隔离开关一般采用手力操动机构。2022/10/26续上页续上页低压低压熔断器组合电器熔断器组合电器实物图片实物图片 QFS（四）（四）低压熔断器组合电器低压熔断器组合电器熔断器组合电器包括：熔断器组合电器包括：开关熔断器组（俗称负荷开关）开关熔断器组（俗称负荷开关）隔离器熔断器组隔离器熔断器组 熔断器式开关（俗称刀熔开关）熔断器式开关（俗称刀熔开关）熔断器式隔离器熔断器式隔离器2022/10/26功能功能：用于供电系统的主电源与备用电源的自动转换或两台负载设备用于供电系统的主电源与备用电源的自动转换

19、或两台负载设备 的自动转换。的自动转换。续上页续上页断路器转换型断路器转换型ATS图片图片 电动操作机构电动操作机构 低压断路器低压断路器 控制控制单单元元 负荷开关转换型负荷开关转换型ATS图片图片 全密封转换型负荷开关全密封转换型负荷开关 电动电动控制控制单单元元 手动操作手柄手动操作手柄 类型类型负荷开关转换型负荷开关转换型ATS断路器转换型断路器转换型ATS（五）自动转换开关电器五）自动转换开关电器ATS2022/10/26 由由一一个个或或多多个个低低压压开开关关设设备备和和相相应应的的控控制制、测测量量、信信号号、保保护护、调调节节等等电电气气元元件件或或设设备备，以以及及所所有有

20、内内部部的的电电气气、机机械械的的相相互互连连接接和和结结构构部部件组装成的一种组合体，称为低压成套开关设备件组装成的一种组合体，称为低压成套开关设备。续上页续上页 结构类型结构类型（按开关安装方（按开关安装方式分式分）固定式固定式 结构简单、价格便宜结构简单、价格便宜抽屉式抽屉式 操作安全、易于检修及维护、更换故障开关容易操作安全、易于检修及维护、更换故障开关容易插拔式插拔式 仅主要元件（断路器）采用抽出式或插入式安装仅主要元件（断路器）采用抽出式或插入式安装组合式组合式 小开关用抽屉式、大开关用插拔式小开关用抽屉式、大开关用插拔式1 1、抽出式低压开关柜、抽出式低压开关柜 主要有主要有GC

21、L(K)、GCS、MNS型等型等 可用作动力中心可用作动力中心(PC)和电动机控制中心和电动机控制中心(MCC)。2、固定分隔式开关柜、固定分隔式开关柜 有有GLL(K)型等。型等。3、固定式开关柜、固定式开关柜 有有GGD、JK型等。型等。用户变配电所采用低压开关柜组合成低压配电系统。用户变配电所采用低压开关柜组合成低压配电系统。（六六）低压开关柜低压开关柜2022/10/26续上页续上页 GGD型固定式开关柜型固定式开关柜实物图片实物图片 进线柜进线柜 出线柜出线柜 固定柜固定柜 柜体柜体 出线柜出线柜MCCGCS型抽出式开关柜型抽出式开关柜实物图片实物图片 进线柜进线柜 出线柜出线柜PC

22、 抽屉柜抽屉柜 柜体柜体2022/10/26n母线（bus line）指用高导电率的铜、铝质材料制成的，用以传输电能，具有汇集和分配电力的产品。1电站或变电站输送电能用的总导线。通过它，把发电机、变压器或整流器输出的电能输送给各个用户或其他变电所。2022/10/26 母线母线:是指在变电所中各级是指在变电所中各级电压电压配电装置的配电装置的连接，以及变压器等连接，以及变压器等电气设备电气设备和相应配和相应配电装置的连接，大都采用矩形或圆形截电装置的连接，大都采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线，这统称为母线。母面的裸导线或绞线，这统称为母线。母线的作用是汇集、分配和传送线的作用是汇集、分配和传送

23、电能电能。2022/10/26续上页续上页 4.3 4.3 硬母线硬母线 母线槽适用于母线槽适用于高层建筑、标准厂高层建筑、标准厂房或机床设备密集房或机床设备密集的车间，对于工艺的车间，对于工艺变化周期短的车间变化周期短的车间配电尤为适宜。此配电尤为适宜。此外还可用于变压器外还可用于变压器与低压配电柜间的与低压配电柜间的连接。它的容量大、连接。它的容量大、结构紧凑、占空间结构紧凑、占空间小、安装方便、使小、安装方便、使用安全可靠。用安全可靠。硬母线分硬母线分裸母线裸母线和和母线槽母线槽两种。母线槽两种。母线槽按绝缘方式可分为密集绝缘型和空气绝缘型按绝缘方式可分为密集绝缘型和空气绝缘型两种两种。

24、2022/10/264.4 电流互感器与电压互感器电流互感器与电压互感器结结构构原原理理：一一次次绕绕组组串串联联在在主主电电路路中中或或 直直接接利利用用一一次次母母线线；二二次次绕绕组组所所接接仪仪表表、继继电电器均串联。器均串联。用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围功能功能I2N=5A或1A（一）电流互感器（一）电流互感器(CT)CT)TATATATA图形符号图形符号电流互感器的基本结构和接线电流互感器的基本结构和接线1-铁心铁心 2-2-一次绕组一次绕组 3-3-

25、二次绕组二次绕组 在工作时其二次侧不得开路在工作时其二次侧不得开路二次二次侧侧有一端必有一端必须须接地接地连接时要注意其端子的极性连接时要注意其端子的极性使使用用注注意事项意事项2022/10/26续上页续上页单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）多匝式（包括线圈式、线环式、串级式）多匝式（包括线圈式、线环式、串级式）类型类型 准确度级准确度级：测量用有、：测量用有、1、3、5等级，等级，保护用有保护用有5P和和10P两级。两级。高压电流互感器一般制成两个铁心和两个二次绕组，其中准确度级高的高压电流互感器一般制成两个铁心和两个二次绕组，其中准确度级高的二次绕组

26、接测量仪表，其铁心易饱和；准确度级低的二次绕组接继电器，二次绕组接测量仪表，其铁心易饱和；准确度级低的二次绕组接继电器，其铁心不应饱和。其铁心不应饱和。一次接线端子一次接线端子 二二次次接接线线端端子子 铁铁心心 一次绕组一次绕组 二次绕组二次绕组LQJ-10LQJ-10高压电流互感器高压电流互感器 实物图片实物图片高压高压CTCT图形符号图形符号低压电流互感器实物图片低压电流互感器实物图片二次接线端子二次接线端子 二次绕组二次绕组 及铁心及铁心一次母线一次母线穿孔穿孔一次母线穿孔一次母线穿孔2022/10/26续上页续上页常用常用接线方案接线方案 一相式接线一相式接线 反应一次电路对应相的电

27、流。通常用在负载平衡反应一次电路对应相的电流。通常用在负载平衡的三相电路中测量电流，或在继电保护中作为过负荷保护接线。的三相电路中测量电流，或在继电保护中作为过负荷保护接线。两相两相V V形接线形接线 广泛用于中性点不接地的三相三线制电路中，供广泛用于中性点不接地的三相三线制电路中，供用于三相电流、电能的测量及过电流继电保护。用于三相电流、电能的测量及过电流继电保护。三相星形接线三相星形接线 反应各相电流，因此广泛用于中性点直接接地反应各相电流，因此广泛用于中性点直接接地的三相三线制特别是三相四线制电路中，用于测量或过电流继电的三相三线制特别是三相四线制电路中，用于测量或过电流继电保护等。保护

28、等。2022/10/26续上页续上页（二（二）电压电压互感器互感器(PT)在工作时其二次侧不得短路在工作时其二次侧不得短路二次二次侧侧有一端必有一端必须须接地接地连接时要注意其端子的极性连接时要注意其端子的极性使使用用注注意事项意事项U2N=100伏伏 结结构构原原理理：一一次次绕绕组组并并联联在在主主电电路路中中,二二次次绕绕组组中中仪仪表，表，继电继电器均并器均并联连联连接接。TVTV 有的电压互感器具有有的电压互感器具有3个绕组（有个绕组（有2个二次绕个二次绕组），其图形符号为组），其图形符号为TVTV图形符号图形符号1-铁心铁心 2-2-一次绕组一次绕组 3-3-二次绕组二次绕组 电压

29、互感器的基本结构和接线图电压互感器的基本结构和接线图2022/10/26续上页续上页按相数分按相数分：有有单单相式和三相式；相式和三相式；按按绕组绕组数量分数量分：有双有双绕组绕组（如（如JDZ-10JDZ-10型）型）和三和三绕组绕组（如（如JDZJ-10JDZJ-10型）型）类型类型（环环氧氧树树脂脂浇浇注注绝缘绝缘）准确度级准确度级：有：有0.20.2、0.50.5、1 1、3 3等级。等级。一次接线端子一次接线端子 二次接线端子二次接线端子 铁铁心心 一一二二次次绕绕组组JDZ(J)-10JDZ(J)-10电压互感器实物图片电压互感器实物图片 JDZ10-10(RZL)电电压互感器压互

30、感器实物图片实物图片2022/10/26续上页续上页 1)一个一个单单相相电压电压互感互感器的接器的接线线 2)两个两个单单相相电电压压互感器接成互感器接成V/VV/V形形 常用常用接线方案接线方案有以下几种：有以下几种：可可测测量一个量一个线电压线电压 可可测测量三相三量三相三线线制制电电路的各个路的各个线电压线电压，它广泛地它广泛地应应用于用用于用户户1010kVkV高高压压配配电电装置中。装置中。2022/10/26续上页续上页 3）三个单相三绕组电压互感器或一个三相五心柱三绕组电压互感器三个单相三绕组电压互感器或一个三相五心柱三绕组电压互感器接成接成Y0/Y0/L 形形 接成接成Y0的二次绕组可测量各个线电压及相对地电压，而接成开口三角的二次绕组可测量各个线电压及相对地电压，而接成开口三角形的辅助二次绕组可测量零序电压，可接用于绝缘监察的电压继电器或微形的辅助二次绕组可测量零序电压，可接用于绝缘监察的电压继电器或微机小电流接地选线装置。机小电流接地选线装置。2022/10/26