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工厂供电第二章
第二章工厂供电系统的主要电气设备
本章主要内容:
工厂供电系统电气设备的分类
电弧的产生和熄灭
工厂供电系统中的一些主要电气设备
第一节工厂供电系统电气设备的分类
一次电路:
变配电所中承担输送和分配电能任务的电路。
二次电路:
用来控制、指示、测量和保护一次电路及其中设备运行的电路。
一次设备:
一次电路中所有的设备称一次设备。
包括:
变换设备、控制设备、保护设备、补偿设备、成套设备。
第二节电气设备中的电弧问题
一、概述
电弧是一种极强烈的电游离现象,其特点是光很强和温度很高。
电弧的危害:
1、延长了电路断开的时间
2、高温可能烧损开关触头等
3、强烈的弧光可能损伤人的视力。
二、电弧的产生
㈠、产生电弧的根本原因
【内因】触头本身及周围介质中含有大量可被游离的电子
【外因】触头间存在着足够大的电场强度
㈡、发生电弧的游离方式:
⑴、热电发射。
⑵、高电场发射
⑶、碰撞游离
⑷、热游离。
三、电弧的熄灭
1、电弧熄灭的条件:
去游离率>游离率
2、熄灭电弧的去游离方式:
熄灭电弧就是要减小电弧的游离,有“复合”和“扩散”两种方式。
3、电气设备中常用的灭弧方法:
速拉灭弧法;
这种灭弧方法是开关电器中普遍采用的最基本的灭弧方法。
冷却灭弧法;
吹弧或吸弧灭弧法;
长弧切短弧灭弧法;
粗弧分细灭弧法;
狭沟灭弧法;
真空灭弧法;
六氟化硫灭弧法(SF6)。
第三节高低压熔断器
一、概述
熔断器是一种使用广泛的保护电器。
当通过的电流超过某一规定值时,熔断器的熔体熔化而切断电路。
其功能主要是对电路及其中设备进行短路保护,但有的也具有过负荷保护的功能。
二、高压熔断器
在6~10kV系统中,户内广泛采用RN1、RN2等姓管式熔断器,户外则较多采用RW4等跌开式熔断器。
㈠RN1和RN2型户内高压管式熔断器
RN1型和RN2型熔断器的结构基本相同,都是瓷质熔管内充填石英砂填料的密封管式熔断器。
这种烙断器熔体熔断所产生的电弧是在填充石英砂的密闭瓷管内燃烧,因此这种熔断器灭弧能力很强,能在短路电流未达到其冲击值之前将电弧熄灭,为限流式熔断器。
RN1型主要作为高压线路和变压器的短路保护和过负荷保护,结构尺寸较大。
RN2型只用做电压互感器一次侧的短路保护,其熔体电流一般为0.5A,结构尺寸较小。
㈡RW4型户外高压跌开式断路器
当线路上发生短路时,短路电流使熔丝迅速熔断,形成电弧。
纤维质消弧管由于电弧燃烧而分解出大量气体,使管内压力剧增,并沿管道形成强烈的纵向吹弧。
这种跌开式熔断器具有两种功能:
一是作为6~10kV线路和变压器的短路保护;另一是可当作隔离开关使用,也就是可用来隔离电源以保证安全检修。
户外跌落式熔断器的灭弧能力不强,灭弧速度不快,属于“非限流式熔断器”。
三、低压熔断器
㈠RT0型有填料封闭管式熔断器
RT0型熔断器由瓷熔瓶、栅状铜熔体和触头底座等部分组成。
RTO型熔断器中具有粗弧分细灭弧法、长弧切短灭弧法、狭沟灭弧法和冷却灭弧法。
㈡RM10型无填充料密闭管式熔断器
RM10型熔断器由纤维熔管、变截面的锌熔片和触头底座等组成。
将熔片冲制成宽窄不一的变截面,是为了改善熔断器的保护性能。
短路时,熔片的窄部由于电阻较大而首先熔断,形成几段串联短弧,且由于各段熔片跌落,迅速拉长电弧,使短路电弧较易熄灭。
第四节高低压开关设备
一、概述
高低压开关设备用于电路的通、断。
二、高压开关设备
㈠高压隔离开关
具有明显的分断间隙,主要用来隔离高压电源,保证安全检修,并能通断一定的小电流(如2A以下的空载变压器励磁电流、电压互感器回路电流、5A以下的空载线路的充电电流)。
它没有专门的灭弧装置,因此不允许切断正常的负荷电流,更不能用来切断短路电流。
㈡高压负荷开关
具有简单的灭弧装置,因此可通断一定的负荷电流和过负荷电流,但不能断开短路电流,因此它必须与高压熔断器串联使用,借助熔断器来切除短路故障。
㈢高压断路器
1.高压断路器的功能和类型高压断路器具有相当完善的灭弧装置,因此它不仅能通断正常负荷电流,而且能通断一定的短路电流。
它还能在保护装置作用下自动跳闻,切除短路故障。
高压断路器按其采用的灭弧介质分,有油断路器、六氟化硫(SF6)断路器、真空断路器等多种类型。
我国中小型工厂供电系统中目前主要采用油断路器和真空断路器。
油断器又按油的作用和油量多少分为多油式和少油式两大类。
2.下面着重介绍我国目前6-10kV系统中应用最广的SN10-10型户内少油断路器。
这种断路器由框架、传动部分和油箱等三个主要部分组成,其中油箱是核心部分。
断路器的灭弧主要依赖于灭弧室
3.高压少油断路器的操动机构SN10-10型少油断路器可配用CS2型手力操动机构或CD10等型电磁操动机构或CT7等型弹簧操动机构。
三、低压开关设备
㈠低压刀开关、刀熔开关和负荷开关
低压刀开关又称低压隔离开关,常用于不经常操作的电路中。
将刀开关的闸刀换以RT0型熔断器式刀开关(HR型),亦称刀熔开关。
将刀开关与熔断器串联,装在金属盒内,就构成低压负荷开关(HH型),亦称铁盒开关。
㈡低压短路器
低压断路器即低压自动开关,又称低压空气开关或自动空气断路器。
低压断路器即低压自动开关,又称低压空气开关或自动空气断路器。
它既能能带负荷通断电路,又能在失压、短路和过负荷时自动跳闸。
配电用低压断路器按结构型式分,有塑型外壳式和万能式两大类。
1.塑型外壳式低压断路器
塑型外壳式低压断路器,简称塑壳式低压断路器,原称装置式自动空气断路器。
DZ10型断路器的操作手柄有三个位置:
①合闸位置,②自由脱扣位置,③分闸和再扣位置。
DZ10型断路器内装设的电磁脱扣器,作短路保护用;装设热脱扣器(双金属片式),作过负荷保护用。
Z10型断路器,采用钢片灭弧栅。
2.万能式低压断路器由于其保护方案和操动方式较多,装设地点也很灵活,因此有“万能式”之称。
其型号“DW”
⑴DW10型低压断路器
DW10型断路器的合闸操动方式较多,除直接手柄操动外,还有杠杆操动、电磁铁操动和电动机操动等方式。
其过流脱扣器一般都是瞬时动作的,也就是其保护性能为非选择型。
(2)DW15型低压断路器
按操动方式分,有直接手动、电磁铁操动和电动机操动等三种方式按保护性能分,DW15型断路器有选择和非选择型两类。
第五节电流互感器和电压互感器
电流互感器又称仪用变流器、电压互感器又称仪用变压器,二者统称为互感器,它们其实就是一种特殊的变压器。
二、电流互感器
㈠基本结构原理
电流互感器的一次电流I1与其二次电流I2有下列关系:
式中N1、N2—电流互感器一次和二次绕组的匝数
Ki—电流互感器的变流比。
㈡常用接线方案
⑴一相式结线
⑵两相V形结线
⑶两相电流差结线
⑷三相Y形结线
㈢电流互感器的类型
按一次绕组的匝数分类可分为单匝式和多匝式;按一次电压高低分,有高压和低压两大类;按用途分类,可分为测量用和保护用;
㈣使用注意事项
1.电流互感器在工作时二次侧不能开路
2.电流互感器的二次侧必须有一端接地
3.电流互感器在连接时必须注意端子极性
三、电压互感器
电压互感器的一次电压U1与其二次电压U2之间有下列关系:
式中N1、N2—电压互感器一次和二次绕组的匝数
Ku—电压互感器的变压比。
㈡常用结线方案
1一个单相电压互感器的结线
2两个单相电压互感器接成V/V形
3三个单相电压互感器接成Y0/Y0形
4三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
㈢电压互感器的类型
电压互感器按绝缘的冷却方式分,有干式和有浸式。
㈣使用注意事项
1.电流互感器在一、二次侧必须加熔断器保护
2.电流互感器的二次侧必须有一端接地
3.电流互感器在连接时必须注意端子极性
第六章高低压成套配电装置
一、概述
成套配电装置就是按照一定的线路方案将有关一、二次设备组装为一体的配电装置,用于供配电系统中作为受电或配电的控制、保护和监察测量。
二、高压开关柜
高压开关柜有固定式和手力式两大类型。
高压开关柜要采取措施达到“五防”要求的防误型产品。
“五防”:
防止误分、合高压断路器;
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。
三、低压配电屏
低压配电屏有固定式和抽屉式两大类型。
我国目前广泛应用的固定式低压配电屏,主要为PGL1和PGL2型。
我国目前应用的抽屉式低压配电屏,主要有BFC型和GCL型等。
四、动力和照明配电箱
动力配电箱可用于向动力和照明设备配电;而照明配电箱主要用于照明配电,但也可配电给一些小容量的实验设备和家用电器。
动力和照明配电箱的类型很多。
按安装方式分,有靠墙式、挂墙式和嵌入式等。
动力配电箱的型号一般标为XL,照明配电箱的型号一般标为XM。
五、终端组合电器
终端组合电器是一种安装终端电器的装置,一般用于额定电压为220V或380V、负载电流不大于100A的末端电路中,作为对用电电器和设备进行配电、控制、对线路过载、短路和漏电起保护作用的一种成套装置。
第七节电力变压器
一、电力变压器的结构类型
电力变压器是变电所中最关键的一次设备,又称主变压器。
电力变压器由铁心和绕组等两个基本部分组成,利用互感原理,用来升高或降低电源电压。
电力变压器按相数分,有单相和三相两种。
一般采用三相电力变压器。
电力变压器按冷却介质分,有干式和油浸式两大类。
电力变压器按其绕组导体材质分,有铜绕组和铝绕组两种。
二、电力变压器
6~10kV电力变压器在其低压侧为三相四线制系统时,其连接组别有Yyn0和Dyn11两种。
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