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1、第2章,供配电系统一次设备,在供配电系统中，为了满足用户对电力的需求和保证电 力系统运行的安全稳定性和经济性，安装有各种电器设备， 其中直接担负生产、运输、分配和使用电能的任务的一次设 备包括有：,电力变压器,高压隔离开关,高压负荷开关,串联电抗器,避雷器,电流互感器,高压熔断器,电压互感器,绝缘母线,电力电缆,接地装置,高压断路器,本教学模块将着重介绍高、低压一次设备的结构原 理、功能和用途。通过学习要求学员了解各种高低压 一次设备的分类和用途，熟悉电力变压器、电流互感 器、电压互感器、各种高压开关设备等一次设备的结 构组成、应用场合、主要性能、使用及维护等知识和 技能，以便在实际应用中能够
2、正确、合理地选择和使 用。,2.1 电力变压器,2.1.1 电力变压器的结构组成及各部分功能,变压器属于静止的电气设备，它利用电磁感应原理把一种交流电压转换成相同频率的另一种交流电压。 在电力系统中，变压器占有极其重要的地位，无论在发电 厂还是在变、配电所，都可以看到各种形式和不同容量的变 压器。,1. 变压器,按相数来分，变压器可分有：,单相变压器,三相变压器,按冷却性质来分，变压器可分有：,干式变压器,水冷式变压器,油浸式变压器,按绕组数目变压器还可分为双绕组和三绕组变压器。,2. 电力变压器的结构组成,铁芯,绕组,储油柜,油箱,高压绝缘套管,低压绝缘套管,分接开关,气体继电器,除此之外，
3、还有安全气道、温度计、吊装环和入孔支架等。,电力变压器的用途,首先，由于发电机出口电压一般都不太高，因此无法将 电能输送到远处。利用变压器变换电压的作用，将发电机 出口电压升高，就可达到向远距离输送电能的目的。,其次，高压危险！因此用户不能直接使用传输的高压电。必须利用电力变压器将高压变换为低压配电值，满足各类用户对不同电压的需求。,电力系统中，电力变压器的应用十分广泛，电力变压器 对电能的经济传输，合理分配和安全使用都具有十分重要 的意义。,110kV大型油浸式电力变压器,10kV全封闭配电变压器,大型油浸式电力变压器箱体内部结构,4.5kVA单相变压器,电源隔离变压器,1. 电力变压器的极
4、性,2.1.2 电力变压器的连接组别,1与2两端子通过电流时产生的磁场方向相同，因此称为同名端。 显然，电流同时由同名端流入（或流出）时，它们产生的磁场相互增强； 如果两线圈电流由异名端同时流入（或流出）时，它们产生的磁场相互削弱。,i1,11,12,i2,22,21,1,1,2,2,同名端的绕向一致。绕向改变，极性就改变。如果并联 运行的变压器极性一旦接反，会出现很大的短路电流而把 变压器烧坏。,2. 变压器绕组的连接方式,2.1.2 电力变压器的连接组别,电力变压器的每一个电压侧都有三个绕组，高压侧绕组用U-X、V-Y、W-Z作线端标志，其中短横杠前面为绕组的首端标号，横杠后面为绕组的尾端
5、标号。,低压侧绕组用u-x、v-y、w-z作线端 标志，若为三绕组变压器，则中压侧 绕组用Um-Xm、Vm-Ym、Wm-Zm 作线端标志。,U,V,W,X,Y,Z,绕组为三角形连接,3. 变压器的连接组别标号,2.1.2 电力变压器的连接组别,三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。,我国国家标准规定只生产下列5种标准联结组别的电力变 压器，即Y，d11；Y，yn0； YN，d11；YN，y0；Y，y0。 其中前3种最为常用，其主要用途为：,Y，d11（Y0/-11）： 这种连接组别通常用于低压侧 电压高于400V，高压侧电压为 35kV及以下的输
6、配电系统中。,3. 变压器的连接组别标号,2.1.2 电力变压器的连接组别,Y，yn0（Y/y0-12）： 这种连接组别一般用在低 压侧电压为400/230V的配电 变压器中，供电给动力和照 明混合负载。三相动力负载 用400V线电压，单相照明负 载用230V相电压。yn表示星 形连接的中心点引至变压器 箱壳的外面再与“地”相接。,3. 变压器的连接组别标号,2.1.2 电力变压器的连接组别,YN，d11（Y0/d-11） 这种连接组别常用在高 压侧需要中心点接地的输电 系统中，例如110kV及 220kV等超高压系统中。此 外也可以用在低压侧电压高 于400V、高压侧电压为 35kV及以下的
7、输配电系统 中。,1. 电力变压器台数的选择,2.1.3 电力变压器台数的选择、容量的确定及过负荷能力,在选择电力变压器时，应首选低损耗节能型变压器，如：,对于安装在室内的电力变压器，通常选择干式变压器,S9系列电力变压器,S10系列电力变压器,如果变压器安装在多尘或有腐蚀性气体严重影响的场所， 一般需选择密闭型变压器或防腐型变压器：,其台数的选择应考虑下列原则：,（1）满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变 电所中，宜选择两台主变压器，在技术经济上比较合理时， 主变压器也可选择多于两台。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。,其台数的选择应考虑下列原
8、则：,（2）负荷变化较大时，宜采用经济运行方式的变电所，可考 虑采用两台主变压器。 （3）降压变电所与系统相连的主变压器选择原则一般不超过 两台。 （4）在选择变电所主变压器台数时，还应适当考虑负荷的发 展，留有扩建增容的余地。,2. 变压器容量的确定,（1）单台变压器的确定 工厂车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000kVA， 对装设在二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于 630kVA。即：,当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，即 SN（0.60.7）Se 任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷总 容量的需求，即 SNSe + Se,2. 变压器
9、容量的确定,（2）两台主变压器的确定 装有两台主变压器时，每台主变压器的额定容量SN应同时 满足以下两个条件：,2. 变压器容量的确定,（3）考虑负荷发展留有一定的容量 通常变压器容量和台数的确定与工厂主接线方案相对应，因此在设计主接线方案时，同时要考虑到用电单位对变压器台数和容量的要求。单台主变压器的容量选择一般不宜大于1250kVA；对装在楼上的电力变压器，单台容量不宜大于630kVA；对居住小区的变电所，单台油浸式变压器容量不宜大于630kVA。另外，还要考虑负荷的发展，留有安装主变压器的余地。 （参看课本例21）,3. 电力变压器的过负荷,变压器为满足某种运行需要而在某些时间内允许超过
10、其额定容量运行的能力称为过负荷能力。变压器的过负荷通常可分为正常过负荷和事故过负荷两种。 （1）变压器的正常过负荷能力 电力变压器运行时的负荷是经常变化的，日常负荷曲线的峰谷差可能很大。根据等值老化原则，电力变压器可以在一小段时间内允许超过额定负荷运行。 变压器的正常过负荷能力，是以不牺牲变压器正常寿命为原则来制定的，同时还规定过负荷期间负荷和各部分温度不得超过规定的最高限值。我国的限值为：绕组最热点温度不得超过140；自然油循环变压器负荷不得超过额定负荷的1.3倍，强迫油循环变压器负荷不得超过额定负荷的1.2倍。,（2）变压器的事故过负荷 事故过负荷又称为短时急救过负荷。当电力系统发生事故时
11、，保证不间断供电是首要任务，加速变压器绝缘老化是次要的。所以，事故过负荷和正常过负荷不同，它是以牺牲变压器寿命为代价的。事故过负荷时，绝缘老化率允许比正常过负荷时高得多，即允许较大的过负荷，但我国规定绕组最热点的温度仍不得超过140。 考虑到夏季变压器的典型负荷曲线，其最高负荷低于变压器的额定容量时，每低1可允许过负荷1%，但以过负荷15%为限。正常过负荷允许最高不得超过额定容量的20%。 对油浸电力变压器事故过负荷运行时间允许值的规定可参看课本中表2-1和表2-2。,3. 电力变压器的过负荷,2.1.4 电力变压器的并联运行条件,为保证并联运行的变压器空载时并联回路无环流，各变压器的负荷分配
12、应与其容量成正比，且满足以下条件： 并联各变压器的连接组别标号相同； 并联各变压器的变比相同（允许有0.5%的差值）； 并联各变压器短路电压相等（允许有10%的差值）。 除上述三个条件外，对于并联运行的变压器的容量比一般不宜超过3:1。,上述条件必须要严格执行的就是第条,变压器并联运行的条件有哪些？其中哪一条应严格执行？,你能回答吗？,问题与思考,单台变压器容量的确定主要依据什么？若装有两台主变压器，容量又应如何确定？,2.2 高、低压一次设备,2.2.1 电弧的产生及其灭弧的方法,电弧：当开关通断时，只要动、静触头之间的电压不小于1020伏，它们行将接触或者开始分断时就会在间隙内产生放电现象
13、。如果电流小，就会发生火花放电；如果电流大于80100mA，就会发生弧光放电，即电弧。 电弧是电气设备运行中经常发生的一种物理现象，其特点是光亮很强和温度很高，电弧对供配电系统的威胁极大。,1.电弧对设备造成的危害,1.电弧对设备造成的危害,电弧对供配电系统的威害主要表现在以下几个方面： 电弧延长了开关电器切断电路的时间，如果电弧是短路电流产生的，电弧的存在就意味着短路电流还存在，从而使短路电流危害的时间延长。 电弧的高温可烧坏触头，烧毁电气设备及导线、电缆，还可能引起弧光短路，甚至引起火灾和爆炸事故。 强烈的弧光可能损伤人的视力。 因此，在供配电系统中，各种开关电器在结构设计上要保证电弧能迅速熄灭。,2.常用的灭弧方法,2.常用的灭弧方法,户外少油断路器,油作为灭弧介质，当触点断开时可起到迅速灭弧的效果。,2.常用的灭弧方法,真空灭弧法：利用真空不存在气体游离、且具有较强的绝缘强度，当处于真空中的触头间的电弧在电流过零时，真空断路器就能立即熄灭而不致复燃。,推车式真空断路器背面,ZW-12型真空断路器,2.常用的灭弧方法,六氟化硫灭弧法：六氟化硫具有优良的绝缘性能和灭弧性能，其绝缘强度为空气的3倍，介质恢复速度是空气的100倍，使灭弧能力大大提高。六氟化硫断路器就是利用六氟化硫迅速灭弧的。,六氟化硫断路器,