工廠供電(第二版)重慶大學出版社-李穎峰主編

李穎峰主編工廠供電（第二版）【內(nèi)容提要】本章概述用戶供配電系統(tǒng)的一些基本知識和基本問題。首先，簡要說明電力系統(tǒng)的構(gòu)成，介紹發(fā)電廠、變電所、電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)的基本知識，并介紹了電力系統(tǒng)的中性點運行方式及電能生產(chǎn)的特點。其第1章電力系統(tǒng)與工廠供配電系統(tǒng)

次，介紹了電力系統(tǒng)的額定電壓等級及應用范圍。然后，重點論述了用戶供配電系統(tǒng)的構(gòu)成，介紹了不同容量用戶的供配電系統(tǒng)接線及特點。最后，簡要介紹了有關電能質(zhì)量的電壓、頻率和可靠性問題?！窘虒W目標與要求】熟悉電力系統(tǒng)的構(gòu)成；了解發(fā)電廠、變電所的分類和特點；了解電力系統(tǒng)的中性點運行方式及電能生產(chǎn)的特點；了解電力系統(tǒng)的額定電壓等級及應用范圍；掌握用電設備、發(fā)電機及變壓器額定電壓的規(guī)定；掌握用戶供配電系統(tǒng)的構(gòu)成；了解不同容量用戶的供配電系統(tǒng)接線及特點；了解電能質(zhì)量的主要技術指標。1.1電力系統(tǒng)概述1.1.1電力系統(tǒng)的組成現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)及整個社會生活中所使用的電能，絕大部分是由發(fā)電廠發(fā)出來的。(1)發(fā)電廠發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的工廠，又稱發(fā)電站。1)火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠簡稱火電廠或火電站。它利用煤、油、天然氣等燃料的化學能來生產(chǎn)電能。2)水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠簡稱水電廠或水電站。它利用水流的位能和動能來生產(chǎn)電能。圖1.1電力系統(tǒng)示意圖圖1.2電力系統(tǒng)的系統(tǒng)圖圖1.3凝汽式火力發(fā)電廠圖1.4壩式水力發(fā)電廠1—上游水位；2—下游水位；3—大壩；4—壓力進水管；5—檢修閘門；6—閘門；7—吊車；8—水輪機蝸殼；9—水輪機轉(zhuǎn)子；10—尾水管；11—發(fā)電機；12—發(fā)電機間；13—吊車；14—發(fā)電機電壓配電裝置；15—升壓變壓器；16—架空線路；17—避雷線3)核能發(fā)電廠核能發(fā)電廠又稱核電站。它是利用原子核的裂變能(即核能)來生產(chǎn)電能。(2)變電所變電所又稱為變電站，是變換電能電壓和接受與分配電能的場所。1)樞紐變電所2)地區(qū)變電所3)終端變電所圖1.5核電廠生產(chǎn)過程示意圖1—核反應堆；2—穩(wěn)壓器；3—蒸汽發(fā)生器；4—汽輪發(fā)電機組；5—給水加熱器；6—給水泵；7—主循環(huán)泵4)用戶變電所及車間變電所(3)電力網(wǎng)不同電壓等級的電力線路及其所聯(lián)系的變電所，稱為電力網(wǎng)，簡稱電網(wǎng)。(4)電能用戶1.1.2電能生產(chǎn)的特點1)同時性2)集中性3)快速性4)先行性1.1.3電力系統(tǒng)中性點運行方式(1)中性點不接地方式圖1.6中性點不接地系統(tǒng)單相接地圖1.7相量圖(2)中性點經(jīng)消弧線圈接地方式(3)中性點直接接地方式圖1.8中性點經(jīng)消弧線圈接的系統(tǒng)單相接地圖1.9中性點直接接地系統(tǒng)單相接地1.1.4電力系統(tǒng)的額定電壓(1)額定電壓等級1)用電設備的額定電壓圖1.10用電設備和發(fā)電機的額定電壓2)發(fā)電機的額定電壓3)電力變壓器的額定電壓①電力變壓器一次繞組的額定電壓②電力變壓器二次繞組的額定電壓(2)各種電壓等級的適用范圍圖1.11電力變壓器的額定電壓1.2用戶供配電系統(tǒng)概述1.2.1對用戶供配電系統(tǒng)的要求1)安全2)可靠3)優(yōu)質(zhì)4)經(jīng)濟5)合理1.2.2供配電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖(1)中型用戶(2)大型用戶(3)小型用戶1.3供電質(zhì)量的主要技術指標1.3.1頻率圖1.12具有高壓配電所的用戶供電系統(tǒng)圖圖1.13具有總降壓變電所的用戶供電系統(tǒng)圖圖1.14高壓深入負荷中心的用戶供電系統(tǒng)圖圖1.15只有一個降壓變電所的用戶供電系統(tǒng)圖1.3.2電壓理想的供電電壓應該是幅值恒為額定值的三相對稱正弦電壓。1)電壓偏差2)電壓波動和閃變3)高次諧波4)三相不對稱

1.3.3可靠性(1)一級負荷1)兩個電源來自不同的發(fā)電機；2)兩個電源間無聯(lián)系，或雖有聯(lián)系但能夠在任一電源故障時自動斷開其聯(lián)系。(2)二級負荷(3)三級負荷【內(nèi)容提要】本章介紹了電力負荷的有關概念，主要講述了用電設備計算負荷和工廠計算負荷的確定方法，電力線路和變壓器的功率損耗與電能損耗的計算，最后介紹了工廠功率因數(shù)的確定及無功補償后計算負荷的確定方法。第2章電力負荷及其計算【教學目標與要求】了解電力負荷的概念及負荷曲線的繪制方法；熟悉與負荷曲線有關的物理量及其計算方法；掌握按需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法求計算負荷的方法；熟練掌握線路和變壓器功率損耗的計算；了解線路和變壓器電能損耗的概念；熟練掌握工廠計算負荷的方法；掌握工廠功率因數(shù)的確定方法及無功補償容量確定方法。2.1電力負荷和負荷曲線2.1.1電力負荷的概念電力負荷也稱電力負載,是指耗用電能的用電設備或用電單位(用戶)，有時也把用電設備或用電單位所耗用的電功率或電流大小稱為電力負荷。(1)拖動生產(chǎn)機械的電動機(2)工業(yè)用電爐(3)電焊類設備(4)照明設備2.1.2用戶用電設備的工作制(1)長期連續(xù)工作制(2)短時工作制(3)斷續(xù)周期工作制2.1.3負荷曲線(1)負荷曲線的類型及其繪制負荷曲線是表征電力負荷隨時間變動情況的一種圖形。(2)與負荷曲線有關的物理量1)年最大負荷和年最大負荷利用小時圖2.1負荷曲線的繪制(a)折線形負荷曲線;(b)梯形負荷曲線圖2.2年負荷持續(xù)時間曲線的繪制圖2.3年每日最大負荷曲線圖2.4年負荷曲線和年最大負荷利用小時數(shù)2)平均負荷和負荷系數(shù)2.2電力負荷的計算2.2.1計算負荷的概念2.2.2按需要系數(shù)法確定計算負荷(1)基本公式(2)用電設備組額定容量的確定1)對一般長期連續(xù)工作制和短時工作制的用電設備組2)對斷續(xù)周期工作制的用電設備組①吊車電動機組②電焊機組(3)多組用電設備計算負荷的確定2.2.3按二項式法確定計算負荷(1)基本公式(2)多組用電設備計算負荷的確定2.2.4單相用電設備計算負荷的確定(1)單相設備接于相電壓時

(2)單相設備接于線電壓時(3)單相設備分別接于相電壓和線電壓時2.3用戶供配電系統(tǒng)的功率損耗和電能損耗2.3.1用戶供配電系統(tǒng)的功率損耗(1)線路功率損耗的計算(2)變壓器功率損耗的計算1)變壓器的有功功率損耗2)變壓器的無功功率損耗2.3.2用戶供配電系統(tǒng)的電能損耗(1)配電線路的電能損耗(2)變壓器的電能損耗2.4用戶計算負荷的確定2.4.1用戶計算負荷的確定圖2.5τ＝f(TM,cosφ)

的關系曲線(1)按逐級計算法確定用戶計算負荷1)車間變電所低壓母線上的計算負荷2)用戶變電所引出線端的計算負荷圖2.6全廠計算負荷示意圖3)用戶變電所低壓母線上的計算負荷

4)用戶變電所進線上的計算負荷(即用戶總的計算負荷)(2)按需要系數(shù)法確定用戶計算負荷(3)按估算法確定用戶計算負荷1)單位產(chǎn)品耗電量法2)單位產(chǎn)值耗電量法2.4.2工廠的功率因數(shù)、無功補償及補償后工廠計算負荷的確定(1)工廠供電系統(tǒng)的功率因數(shù)1)瞬時功率因數(shù)2)平均功率因數(shù)3)最大負荷時的功率因數(shù)(2)無功補償容量的確定圖2.7功率因數(shù)的提高與無功功率和視在功率的關系(3)無功補償后計算負荷的確定(4)無功補償前后變壓器容量比較【內(nèi)容提要】本章重點講述供配電系統(tǒng)的一次設備，對一次設備著重介紹其功能、結(jié)構(gòu)特點、基本原理及使用時應注意的事項。本章是從事供配電系統(tǒng)運行、維護必備的基礎面軍知識。第3章用戶供配電系統(tǒng)一次設備【教學目標與要求】了解供配電系統(tǒng)電氣設備的結(jié)構(gòu)；掌握供配電系統(tǒng)電氣設備的作用、基本原理(包括變壓器、開關電器、互感器)；熟悉電氣設備的符號、型號含義；熟悉互感器使用時應注意的事項；掌握架空線路結(jié)構(gòu)及各部分的作用；了解電纜線路的結(jié)構(gòu)；了解電力線路的接線方式。3.1供配電系統(tǒng)電氣設備概述用戶供配電系統(tǒng)中承擔輸送和分配電能任務的電路，稱為一次電路或一次回路，也稱為主電路或主接線。1)變換電能的設備2)接通或斷開電路的開關設備3)限制過電流和過電壓等的保護設備4)補償設備5)載流導體3.2電力變壓器在電力系統(tǒng)中供輸電和配電用的變壓器，統(tǒng)稱電力變壓器。3.2.1電力變壓器的主要功能和分類3.2.2電力變壓器的結(jié)構(gòu)和型號圖3.1三相油浸式電力變壓器1—信號溫度計；2—銘牌；3—吸濕器；4—油枕(儲油柜)；5—油標；6—防爆管；7—瓦斯繼電器；8—高壓套管；9—低壓套管；10—分接開關；11—油箱；12—鐵芯；13—繞組及絕緣；14—放油閥；15—小車；16—接地端子3.2.3電力變壓器的聯(lián)接組別1)抑制高次諧波。2)有利于短路保護動作。3)承受不平衡負載的能力大。4)Dyn11聯(lián)接變壓器一次繞組的絕緣強度比Yyn0聯(lián)接變壓器稍高，因而其制造成本也稍高于Yyn0聯(lián)接變壓器。5)防雷性能好。3.3低壓開關電器3.3.1低壓熔斷器(1)低壓熔斷器的功能和型號(2)低壓熔斷器的類型和工作原理1)RM10型低壓密閉管式熔斷器2)RT0型有填料管式熔斷器3)RZ1型低壓自復式熔斷器圖3.2RM10型密閉管式熔斷器(a)熔管;(b)熔片1—銅帽；2—管夾；3—纖維熔管；4—變截面鋅熔片；5—觸刀圖3.3RT0型填料管式熔斷器(a)熔體;(b)熔管;(c)熔斷器;(d)絕緣操作手柄1—柵狀銅熔體；2—觸刀；3—瓷熔管；4—蓋板；5—熔斷指示器；6—彈性觸座；7—瓷質(zhì)底座；8—接線端子；9—扣眼；10—絕緣拉手手柄3.3.2低壓刀開關刀開關(也稱刀閘開關)是一種最簡單的低壓開關，它只能用于手動接通或斷開電流較小的電路。圖3.4RZ1型自復式熔斷器1—接線端子；2—云母玻璃；3—氧化鈹瓷管；4—不銹鋼外殼；5—鈉熔體；6—氬氣；7—接線端子圖3.5帶有滅弧罩的低壓刀開關1—上接線端子；2—鋼片滅弧罩；3—閘刀；4—底座；5—下接線端子；6—主軸；7—靜觸頭；8—傳動連桿；9—操作手柄3.3.3低壓刀熔開關圖3.6刀熔開關的基本結(jié)構(gòu)1—RT0型熔斷器的熔管；2—彈性觸座；3—連桿；4—操作手柄；5—配電屏面板3.3.4低壓負荷開關3.3.5低壓斷路器(1)低壓斷路器的功能和型號(2)低壓斷路器的類型和工作原理1)塑料外殼式低壓斷路器塑料外殼式低壓斷路器，又稱裝置式自動開關。2)萬能式低壓斷路器萬能式低壓斷路器又稱框架式自動開關。圖3.7低壓斷路器的原理結(jié)構(gòu)和接線圖1—主觸頭；2—跳鉤；3—鎖扣；4—分勵脫扣器；5—失壓脫扣器；

6—過電流脫扣器；7—熱脫扣器；8—加熱電阻絲；9，10—脫扣按鈕圖3.8DZ型塑料外殼式低壓斷路器1—牽引桿；2—鎖扣；3—跳鉤；4—連桿；5—操作手柄；6—滅弧室；7—引入線和接線端子；8—靜觸頭；9—動觸頭；10—可撓連接條；11—電磁脫扣器；12—熱脫扣器；13—引出線和接線端子；14—塑料底座圖3.9DW10型萬能式低壓斷路器的外形結(jié)構(gòu)圖1—操作手柄；2—自由脫扣器；3—失壓脫扣器；4—過流脫扣器電流調(diào)節(jié)螺母；5—過電流脫扣器；6—輔助觸點(聯(lián)鎖觸點)；7—滅弧室3.3.6低壓配電屏3.4高壓開關電器3.4.1高壓熔斷器(1)高壓熔斷器的功能和型號(2)高壓熔斷器的類型及工作原理

圖3.10RN1,RN2型高壓熔斷器1—瓷熔管；2—金屬管帽；3—彈性觸座；4—熔斷指示器；5—結(jié)線端子；6—瓷絕緣子；7—底座1)戶內(nèi)高壓熔斷器2)戶外高壓熔斷器3.4.2高壓斷路器(1)高壓斷路器的功能和型號圖3.11RN1,RN2型高壓熔斷器熔管剖面示意圖1—管帽；2—瓷管；3—工作熔體；4—指示熔體；5—錫球；6—石英砂填料；7—熔斷指示器圖3.12RW4—10(G)型跌開式熔斷器1—上接線端子；2—上靜觸頭；3—上動觸頭；4—管帽；5—操作環(huán)；6—熔管；7—銅熔絲；8—下動觸頭；9—下靜觸頭；10—下接線端子；11—絕緣瓷瓶；12—固定安裝板(2)高壓斷路器的類型和工作原理1)油斷路器2)壓縮空氣斷路器3)六氟化硫斷路器圖3.13SN10—10型少油斷路器的外形圖1—鋁帽；2—上接線端子；3—油標；4—絕緣筒；5—下接線端子；6—基座；

7—主軸；8—框架；9—斷路彈簧圖3.14SN10—10型少油斷路器的一相油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1—鋁帽；2—油氣分離器；3—上接線端子；4—油標；

5—插座式靜觸頭；6—滅弧室；7—動觸頭(導電桿)；8—中間滾動觸頭；9—下接線端子；10—轉(zhuǎn)軸；11—拐臂；12—基座；13—下支柱絕緣子；14—上支柱絕緣子；

15—斷路彈簧；16—絕緣筒；17—逆止閥；18—絕緣油圖3.15LN2—10型高壓SF6斷路器1—接線端子；2—絕緣筒(內(nèi)有氣缸和觸頭)；

3—下接線端子；4—操動機構(gòu)箱；5—小車；6—斷路彈簧圖3.16ZN3—10型戶內(nèi)式高壓真空斷路器1—上接線端子(后面出線)；2—真空滅弧室(內(nèi)有觸頭)；

3—下接線端子(后面出線)；4—操作機構(gòu)箱；5—合閘電磁鐵；6—分閘電磁鐵；7—斷路彈簧；8—底座4)真空斷路器3.4.3高壓隔離開關(1)高壓隔離開關的用途和型號1)隔離高壓電源2)倒閘操作3)接通或斷開較小電流(2)高壓隔離開關的類型及工作原理(3)隔離開關應注意事項圖3.17GN8—10/600型戶內(nèi)隔離開關1—上接線端子；2—靜觸頭；3—動觸頭(刀閘)；4—套管絕緣子；5—下接線端子；6—框架；7—轉(zhuǎn)軸；8—拐臂；9—升降絕緣子；10—支柱絕緣子3.4.4高壓負荷開關(1)高壓負荷開關的用途和型號(2)高壓負荷開關的類型及結(jié)構(gòu)原理3.4.5高壓開關柜(1)高壓開關柜的用途和型號圖3.18FN3—10RT型戶內(nèi)壓氣式高壓負荷開關外形圖1—主軸；2—上絕緣子兼氣缸；3—連桿；4—下絕緣子；5—框架；

6—RN1型高壓熔斷器；7—下觸座；8—閘刀；9—弧動觸頭；

10—絕緣噴嘴(內(nèi)有弧靜觸頭)；11—主靜觸頭；12—上觸座；

13—斷路彈簧；14—絕緣拉桿；15—熱脫扣器(2)高壓開關柜的類型圖3.19GG—1A(F)—07S型高壓開關柜(斷路器柜)1—母線；2—母線側(cè)隔離開關(QS1，GN8—10型);3—少油斷路器(QF，SN10—10型);4—電流互感器(TA，LQJ—10型)；5—線路側(cè)隔離開關(QS2，GN6—10型);6—電纜頭;7—下檢修門；8—端子箱門；9—操作板；10—斷路器的手動操作機構(gòu)(CS2型);11—隔離開關的操作機構(gòu)手柄；12—儀表繼電器屏；13—上檢修門；14,15—觀察窗口圖3.20GCD—10(F)型高壓開關柜外形圖1—儀表屏；2—手車室；3—上觸頭(兼起隔離開關作用)；4—下觸頭(兼起隔離開關作用)；5—SN10—10型斷路器手車3.4.6高壓組合電器(1)SF6封閉式組合電器(GIS)圖3.21單母線單相單筒式式布置1—隔離開關；2—電流互感器；3—吸附劑；4—斷路器滅弧室；5—操動機構(gòu)；6—控制柜；7—伸縮節(jié)；8—母線筒；9—絕緣子；10—導電桿；11—電纜頭；12—電纜；

13—接地開關圖3.22雙母線三相共筒1—操動機構(gòu)；2—斷路器；3—絕緣子；4—伸縮節(jié)；5—導電桿；6—觸頭；7—接地開關；8—隔離開關；9—電纜頭；10—電纜；11—三相母線(2)SF6絕緣金屬封閉式組合電器(C—GIS)(3)戶外高壓緊湊型組合式開關設備3.5電流互感器和電壓互感器電流互感器和電壓互感器，合稱為互感器。圖3.23電流互感器1—鐵芯；2—一次繞組；3—二次繞組3.5.1電流互感器(1)電流互感器的結(jié)構(gòu)原理和型號(2)電流互感器的類型和接線方式1)電流互感器的類型圖3.24LQJ—10型電流互感器1—一次接線端子；2—一次繞組(樹脂澆注)；3—二次接線端子；4—鐵芯；5—二次繞組；6—警告牌(上寫“二次側(cè)嚴禁開路”等字樣)2)電流互感器的接線方式圖3.25LMZJ1—0.5型電流互感器

1—銘牌；2—一次母線穿孔；3—鐵芯；4—安裝板；5—二次接線端子①一相式接線②兩相V形接線③兩相電流差接線④三相星形接線(3)電流互感器使用注意事項3.5.2電壓互感器(1)電壓互感器的結(jié)構(gòu)原理和型號(2)電壓互感器的類型和接線方式1)電壓互感器的類型圖3.26電流互感器的接線方式(a)一相式接線;(b)兩相V形接線;(c)兩相電流差接線;(d)三相星形接線圖3.27電壓互感器1—鐵芯；2—一次繞組；3—二次繞組2)電壓互感器的接線方式①一個單相電壓互感器的接線②兩個單相電壓互感器接成V/V形③三個單相電壓互感器接成Y0/Y0形圖3.28JDZJ—10型電壓互感器1—一次結(jié)線端子；2—高壓絕緣套管；3—一、二次繞組、環(huán)氧樹脂澆注；4—鐵芯；5—二次結(jié)線端子④三個單相三繞組電壓互感器或一個三相五芯柱三繞組電壓互感器接成Y0/Y0/(開口三角形)(3)電壓互感器使用注意事項3.5.3電子式互感器電子式互感器主要由傳感頭、絕緣支柱和光纜三部分組成。(1)無源電子式互感器無源電子式互感器分為無源電子式電流互

圖3.29電壓互感器的接線方式(a)一個單相電壓互感器;(b)兩個單相電壓互感器接成V/V形；(c)三個單相電壓互感器接成Y0/Y0形；(d)三個單相三繞組電壓互感器或一個三相五芯柱三繞組電壓互感器接成Y0/Y0/(開口三角形)

感器(也稱為光學電流互感器)和無源電子式電壓互感器(也稱為光學電壓互感器)。(2)有源電子式互感器圖3.30無源電子式電流互感器的傳感頭

圖3.31無源電子式電壓互感器原理圖有源電子式互感器分為有源電子式電流互感器和有源電子式電壓互感器。圖3.32Rogowski線圈的測量原理圖圖3.33有源電子式電壓互感器原理框圖3.6電力線路3.6.1電力線路的任務和形式電力線路是供電系統(tǒng)的重要組成部分，擔負著輸送和分配電能的重要任務。3.6.2電力線路的接線方式(1)高壓線路的接線方式高壓線路的接線方式有放射式、樹干式和環(huán)形等基本接線方式。1)放射式接線2)樹干式接線圖3.34高壓放射式線路圖3.35高壓樹干式線路圖3.36雙干線供電和兩端供電的接線方式(a)雙干線供電;(b)兩端供電3)環(huán)形接線(2)低壓線路的接線方式圖3.37高壓環(huán)形接線1)放射式接線2)樹干式接線3)環(huán)形接線3.6.3電力線路的結(jié)構(gòu)與敷設(1)架空線路的結(jié)構(gòu)與敷設1)架空線路的結(jié)構(gòu)圖3.38低壓放射式接線圖3.39低壓樹干式接線(a)低壓母線放射式的樹干式;(b)低壓“變壓器—干線組”的樹干式圖3.40低壓鏈式接線(a)連接配電箱;(b)連接電動機圖3.41低壓環(huán)形接線圖3.42架空線路的結(jié)構(gòu)2)架空線路的敷設(2)電纜的結(jié)構(gòu)和敷設1)電纜的結(jié)構(gòu)2)電纜的敷設方式圖3.43扇形三芯電纜的構(gòu)造1—導體；2—絕緣層；3—鉛包皮；4—黃麻層；5—鋼帶鎧甲；6—黃麻保護層【內(nèi)容提要】本章重點講述供配電系統(tǒng)電氣主接線的形式，對各種主接線形式著重闡述其基本要求，對一些典型接線進行分析。本章是從事供配電系統(tǒng)設計必備的基礎知識。第4章用戶供配電系統(tǒng)一次接線【教學目標與要求】掌握設計電氣主接線的基本要求及設計省原則；掌握各種主接線形式的優(yōu)、缺點及使用場合；掌握工廠變電所常用的主接線形式。4.1概述用規(guī)定的文字符號和圖形符號，表示電氣設備的元件及其相互間實際聯(lián)接順序的圖，稱為接線圖。4.1.1對電氣主接線的基本要求1)安全2)可靠3)靈活4)經(jīng)濟4.1.2電氣主接線設計的原則(1)一般設計原則1)遵守規(guī)程、執(zhí)行政策2)安全可靠、先進合理3)近期為主、考慮發(fā)展4)全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧(2)基本原則4.2電氣主接線的基本接線形式4.2.1單母線接線所謂母線，就是匯集和分配電能的金屬導體，故又稱匯流排，在原理上它僅是電路中的一個電氣節(jié)點。(1)單母線不分段接線圖4.1單母線不分段接線QF—斷路器；QS—隔離開關；W—母線；L—出線(2)單母線分段接線圖4.2單母線分段接線DQS—分段隔離開關；DQF—分段斷路器(3)單母線帶旁路母線的接線圖4.3帶旁路母線的單母線接線W—母線；SW—旁路母線；SQF—旁路斷路器；SQS—旁路隔離開關；QF—出線斷路器；QS—隔離開關4.2.2雙母線接線圖4.4雙母線接線

CQF—母線聯(lián)絡斷路器(1)雙母線接線的優(yōu)點(2)雙母線接線的缺點(3)消除上述缺點的措施(4)適用范圍4.2.3橋式接線(1)內(nèi)橋接線(2)外橋接線4.2.4線路—變壓器組單元接線圖4.5內(nèi)橋式主接線圖4.6外橋式主接線4.3用戶變配電所的主接線形式變電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后配電的任務。配電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，然后直接配電的任務。圖4.7線路—變壓器組單元接線4.3.1總降壓變電所的主接線(1)只裝有一臺主變壓器的總降壓變電所主接線(2)裝有兩臺主變壓器的總降壓變電所主接線4.3.2總配電所的主接線圖4.8只裝有一臺主變壓器的總降壓變電所主接線圖4.9一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖4.10一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所主接線1)單母線接線2)單母線分段接線4.3.3車間變電所的主接線(1)高壓側(cè)無母線的接線1)高壓側(cè)采用隔離開關—熔斷器或戶外跌開式熔斷器的變電所主接線2)高壓側(cè)采用負荷開關—熔斷器的變電所主接線3)高壓側(cè)采用隔離開關—斷路器的變電所主接線圖4.11高壓側(cè)采用隔離開關—熔斷器或戶外跌開式熔斷器的變電所主接線圖4.12高壓側(cè)采用負荷開關—熔斷器的變電所主接線圖4.13高壓側(cè)采用隔離開關—斷路器的變電所主接線圖4.14高壓無母線、低壓單母線分段的變電所主接線(2)高壓側(cè)單母線的主接線1)高壓側(cè)采用單母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主接線2)高、低壓側(cè)均為單母線分段的變電所主接線①備用電源②功率因數(shù)補償③電源進線方式④電能計量方式⑤設備選擇原則圖4.15高壓采用單母線、低壓單母線分段的變電所主接線圖4.16高、低壓側(cè)均為單母線分段的變電所主接線【內(nèi)容提要】本章首先簡述供配電系統(tǒng)短路的原因、危害、短路種類及短路計算的目的，電力系統(tǒng)中性點的運行方式；其次重點講述無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的暫態(tài)過程、用標幺制法計算短路回路元件阻抗和三相短路電流的方法；同時講述不對稱短路電流的計算。第5章短路電流及其計算【教學目標與要求】了解供配電系統(tǒng)短路的原因、危害、短路種類；了解短路計算的目的;熟悉無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的暫態(tài)過程;掌握無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時短路電流的計算方法;熟悉兩相短路、單相短路時短路電流的計算方法。5.1短路的基本概念5.1.1短路的原因工廠供配電系統(tǒng)要求安全、可靠、不間斷地供電，以保證生產(chǎn)和生活的需要。①電氣設備存在隱患。②運行、維護不當。③自然災害。5.1.2短路的危害5.1.3短路電流計算的目的5.1.4短路的種類①三相短路②兩相短路③單相短路④兩相接地短路5.2無限大容量系統(tǒng)三相短路過程分析5.2.1無限大容量電力系統(tǒng)的概念電力系統(tǒng)的容量即為其各發(fā)電廠運轉(zhuǎn)發(fā)電機的容量之和。圖5.1短路的類型(虛線表示短路電流的路徑)5.2.2短路電流的變化過程圖5.2無限大容量電力系統(tǒng)中發(fā)生三相短路(a)三相電路圖;(b)等效單相電路圖圖5.3短路時電壓、電流相量圖及電流波形圖(A相)圖5.4短路電流為最大值時的相量圖及波形圖(A相)5.3三相短路電流的計算5.3.1概述計算短路電流前，應先搜集有關部分的電力系統(tǒng)接線圖、運行方式及各元件的技術數(shù)據(jù)等資料。5.3.2采用歐姆法進行短路計算歐姆法，因其短路計算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名。(1)電力系統(tǒng)的阻抗(2)電力變壓器的阻抗(3)電力線路的阻抗5.3.3采用標幺值法進行短路計算(1)標幺值的概念(2)標幺值法計算的優(yōu)點(3)供電系統(tǒng)各主要元件電抗標幺值的計算1)電力系統(tǒng)的電抗標幺值2)電力變壓器的電抗標幺值3)電力線路的電抗標幺值(4)用標幺值法進行短路計算的方法5.4兩相和單相短路電流的計算5.4.1兩相短路電流的計算圖5.8無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路5.4.2單相短路電流的計算【內(nèi)容提要】本章介紹了短路電流的效應和電氣設備的選擇及校驗原則。首先,介紹了短路電流的效應。當供電系統(tǒng)發(fā)生短路時,巨大的短路電流將產(chǎn)生強烈的電動力效應和熱效應,可能使電氣設備受到破壞。因此,必須對電氣設備和載流導體進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。其次,介紹了電氣設備選擇的一般原則:按第6章電氣設備的選擇及校驗

正常工作條件選擇,按短路條件校驗。最后,論述了導線和電纜截面的選擇計算。【教學目標與要求】了解短路時導體的發(fā)熱過程；掌握短路電流的電動力效應和熱效應及其計算方法;掌握電氣設備選擇及校驗的一般原則;熟悉各種高壓電氣設備的選擇方法;掌握按經(jīng)濟電流密度選擇導線和電纜截面的方法。6.1短路電流的效應由于供電系統(tǒng)發(fā)生短路時，要有相當大的短路電流通過電器和導體。一方面要產(chǎn)生很高的溫度，即熱效應；另一方面要產(chǎn)生很大的電動力，即電動效應。6.1.1短路電流的熱效應(1)短路時導體的發(fā)熱過程(2)短路時導體的發(fā)熱計算圖6.1短路前后導體的溫升變化圖6.2短路發(fā)熱假想時間圖6.3用來確定θk的曲線圖6.4由θL查θk的步驟說明6.1.2短路電流的電動效應6.2電氣設備的選擇及校驗原則電氣設備的選擇是供配電系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容之一,是保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行的重要條件。6.2.1選擇電氣設備的一般原則1)選擇設備的額定電壓和額定電流，按短路電流校驗設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性。2)按工作環(huán)境，運行要求，經(jīng)濟效果等選擇設備的型號規(guī)格。3)按安裝地點的三相短路容量Sk，校驗開關電器的斷流能力(斷流容量)。6.2.2按正常工作條件選擇電氣設備(1)按工作電壓選擇電氣設備(2)按工作電流選擇電氣設備6.2.3按短路電流校驗設備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定性(1)短路熱穩(wěn)定度的校驗條件(2)短路動穩(wěn)定度的校驗條件圖6.5水平放置的母線(a)平放;(b)豎放6.3高壓電氣設備的選擇高壓電氣設備的選擇，要滿足安全、可靠，運行維護方便和投資經(jīng)濟合理等要求。6.3.1高壓開關設備的選擇(1)高壓斷路器的選擇1)斷路器種類和型式的選擇2)按開斷電流選擇(2)隔離開關的選擇(3)高壓熔斷器的選擇1)按額定電壓選擇2)按額定電流選擇①熔管額定電流的選擇。②熔體額定電流選擇。3)熔斷器開斷電流校驗4)熔斷器選擇性校驗圖6.6熔斷器的安秒特性曲線1—熔體;1特性曲線;2—熔體;2特性曲線6.3.2支持絕緣子和穿墻套管的選擇支持絕緣子的作用是為了支撐母線；穿墻套管的作用是為了保證母線穿墻時的絕緣。圖6.7絕緣子和穿墻套管所受的電動力6.3.3電流互感器和電壓互感器的選擇(1)互感器的配置原則圖6.8絕緣子受力示意圖1)電流互感器配置2)電壓互感器的配置①母線②線路③供電部門指定的計量點，一般裝有專用電壓互感器。④變壓器(2)電流互感器的選擇1)按一次回路額定電壓和電流選擇2)電流互感器種類和型式的選擇3)電流互感器的準確度和額定容量的選擇4)熱穩(wěn)定校驗5)動穩(wěn)定校驗(3)電壓互感器的選擇1)一次回路電壓選擇2)二次回路電壓選擇3)電壓互感器的種類和型式的選擇4)電壓互感器的準確度和容量的選擇6.4電力變壓器的選擇在各級電壓等級的變電所中，變壓器是主要的電氣設備之一。6.4.1電力變壓器的容量及過負荷能力(1)電力變壓器的容量(2)電力變壓器的正常過負荷1)由于晝夜負荷不均勻而考慮的過負荷2)由于季節(jié)性負荷差異而考慮的過負荷(3)電力變壓器的事故過負荷圖6.9油浸式變壓器的允許過負荷系數(shù)與日負荷率β和最大負荷持續(xù)時間T的關系曲線6.4.2變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇(1)變電所主變壓器臺數(shù)的選擇(2)變電所主變壓器容量的選擇1)只裝一臺主變壓器的變電所2)裝有兩臺主變壓器的變電所3)車間變電所變壓器的單臺容量上限4)適當考慮負荷的發(fā)展6.4.3電力變壓器的并聯(lián)運行(1)所有并列變壓器的額定一次電壓及二次電壓必須對應相等(2)所有并聯(lián)變壓器的阻抗電壓(即短路電壓)必須相等(3)所有并列變壓器的聯(lián)接組別必須相同6.5導線和電纜截面的選擇計算(1)發(fā)熱條件(2)電壓損耗條件(3)經(jīng)濟電流密度(4)機械強度6.5.1按發(fā)熱條件選擇導線和電纜的截面(1)三相系統(tǒng)相線截面的選擇(2)中性線和保護線截面的選擇1)中性線(N)截面的選擇2)保護線(PE線)截面的選擇3)保護中性線(PEN線)截面的選擇6.5.2按經(jīng)濟電流密度選擇導線和電纜的截面導線的截面越大，電能損耗就越小，而線路投資、維修管理費用和有色金屬消耗卻要增加。6.5.3線路電壓損耗的計算由于線路存在著阻抗，所以在負荷電流通過線路時要產(chǎn)生電壓損耗。圖6.10線路的年運行費用C與導線截面A的關系曲線(1)集中負荷的三相線路電壓損耗計算圖6.11帶有兩個集中負荷的三相線路(a)單線電路圖;(b)相量圖圖6.12均勻分布負荷的線路【內(nèi)容提要】本章首先介紹繼電保護的基本知識及常用保護繼電器，其次詳細闡述用戶高壓供配電系統(tǒng)的線路保護、變壓器保護、電動機保護的構(gòu)成原理、接線方案和整定計算，其中重點介紹電流保護；然后介紹了低壓配電系統(tǒng)的斷路器及熔斷器保護；最后對微機保護做了簡介。第7章用戶供配電系統(tǒng)的保護裝置【教學目標與要求】熟悉繼電保護的任務、對繼電保護的基本要求；掌握繼電保護的基本原理；熟悉常用保護繼電器的分類、結(jié)構(gòu)及工作原理；了解高壓配電線路保護的配置原則、保護裝置的接線方式；掌握定時限過電流保護的構(gòu)成原理、接線方案和整定計算；了解反時限過電流保護的構(gòu)成原理、接線方案和整定計算；掌握電流速斷保護的構(gòu)成原理、接線方案和整定計算；熟悉中性點不接地系統(tǒng)的單相接地保護的構(gòu)成原理、接線方案和整定計算；了解變壓器的故障分類及保護的配置原則;掌握變壓器瓦斯保護、過電流保護、電流速斷保護和過負荷保護的構(gòu)成原理、接線方案和整定計算；了解高壓電動機的故障分類及保護的配置原則；熟悉高壓電動機的過電流、低電壓保護的構(gòu)成原理、接線方案和整定計算；熟悉低壓配電系統(tǒng)的斷路器及熔斷器保護配置方式和整定計算；了解微機保護的優(yōu)點、構(gòu)成及原理。7.1繼電保護裝置概述供配電系統(tǒng)中，由于各種原因難免發(fā)生各

種故障和不正常運行狀態(tài)，其中最常見的就是短路。7.1.1繼電保護裝置的任務(1)故障時跳閘(2)異常狀態(tài)發(fā)出報警信號7.1.2繼電保護裝置的基本要求(1)選擇性繼電保護動作的選擇性是指在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，只使電源一側(cè)距離故障點最近

的繼電保護裝置動作，通過開關電器將故障切除，而非故障部分仍然正常運行。(2)速動性速動性就是快速切除故障。圖7.1繼電保護裝置動作選擇性示意圖(3)可靠性可靠性指保護裝置該動作時就應該動作(不拒動),不該動作時不誤動。(4)靈敏性靈敏性是指保護裝置在其保護范圍內(nèi)對故障和不正常運行狀態(tài)的反應能力。7.1.3常用的保護繼電器(1)保護繼電器的分類(2)常用的保護繼電器圖7.2DL—10系列電磁式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—電磁鐵；2—鋼舌簧片；3—線圈；4—轉(zhuǎn)軸；5—反作用彈簧；6—軸承7—標度盤(銘牌)；8—啟動電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)桿；9—動觸點；10—靜觸點圖7.3電磁式電流繼電器的定時限特性圖7.4感應式電流繼電器的反時限特性圖7.5GL—1115系列感應式電流的電流時間特性曲線圖21257.2高壓配電網(wǎng)的繼電保護7.2.1概述①絕緣監(jiān)視裝置，裝設在變配電所的高壓母線上，動作于信號。②有選擇性的單相接地保護(零序電流保護)，亦動作于信號，但當危及人身和設備安全時，則應動作于跳閘。7.2.2保護裝置的接線方式保護裝置的接線方式是指啟動繼電器與電流互感器之間的連接方式。圖7.6兩相兩繼電器式接線圖圖7.7兩相一繼電器式接線圖(1)兩相兩繼電器式接線(見圖7.6)(2)兩相一繼電器式接線(見圖7.7)圖7.8兩相電流差接線在不同短路形式下的電流相量圖(a)三相短路;(b)A,C兩相短路;(c)A,B兩相短路7.2.3帶時限的過電流保護帶時限的過電流保護，按其動作時間特性分，有定時限過電流保護和反時限過電流保護兩種。(1)定時限過電流保護裝置定時限就是保護裝置的動作時間固定不變，與短路電流的大小無關。1)電路組成及原理2)動作電流的整定圖7.9定時限過電流保護原理接線圖(a)歸總式；(b)展開式QF—高壓斷路器；TA—電流互感器；KA—電流繼電器；KT—時間繼電器；KS—信號繼電器；KM—中間繼電器；YR—跳閘線圈3)動作時間整定(2)反時限過電流保護裝置反時限就是保護裝置的動作時間與反應到繼電器中的短路電流的大小成反比關系，短路電流越大，動作時間越短，所以反時限特性也稱為反比延時特性或反延時特性。1)電路組成及原理2)動作電流的整定圖7.10線路過電流保護整定說明圖圖7.11反時限過電流保護的原理接線圖(a)歸總式；(b)展開式TA—電流互感器；KA—感應型電流繼電器；YR—跳閘線圈3)動作時間的整定圖7.12反時限過電流保護整定說明(a)電路；(b)反時限過電流保護的動作時限曲線圖7.13反時限過電流保護的動作時間整定(3)定時限與反時限過電流保護的比較(4)過電流保護的靈敏度及提高靈敏度的措施1)過電流保護的靈敏度2)低電壓閉鎖的過電流保護7.2.4電流速斷保護(1)電流速斷保護的組成及速斷電流的整定電流速斷保護實際上就是一種瞬時動作的過電流保護。圖7.14低電壓閉鎖的過電流保護電路QF—高壓斷路器;TA—電流互感器;TV—電壓互感器；KA—電流繼電器;KM—中間繼電器;KS—信號繼電器；KV—低電壓繼電器;YR—斷路器圖7.15電力線路定時限過電流保護和電流速斷保護電路圖圖7.16線路電流速斷保護的保護區(qū)和死區(qū)Ik.max——前一級保護應躲過的最大短路電流；Iqb1——前一級保護整定的一次動作電流(2)電流速斷保護的“死區(qū)”及其彌補(3)電流速斷保護的靈敏度7.2.5中性點不接地系統(tǒng)的單相接地保護(1)小接地電流系統(tǒng)單相接地故障分析(2)絕緣監(jiān)視裝置(3)有選擇性的單相接地保護裝置單相接地保護又稱“零序電流保護”。圖7.17中性點不接地系統(tǒng)單相接地時電容電流分布圖7.18絕緣監(jiān)視裝置接線圖圖7.19零序電流保護裝置(a)架空線路用；(b)電纜線路用1)單相接地保護動作電流的整定2)單相接地保護的靈敏度7.3電力變壓器的繼電保護7.3.1概述變壓器故障一般分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。1)瓦斯保護2)差動保護或電流速斷保護3)過電流保護4)過負荷保護7.3.2變壓器的瓦斯保護7.3.3變壓器的過電流保護、電流速斷保護和過負荷保護(1)變壓器的過電流保護圖7.20瓦斯繼電器的安裝及結(jié)構(gòu)示意圖(a)瓦斯繼電器在變壓器上的安裝1—變壓器油箱；2—連通管；3—瓦斯繼電器；4—油枕(b)FJa—80瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖1—容器；2—蓋；3—上油杯；4—永久磁鐵；5—上動觸點；6—上靜觸點；7—下油杯；8—永久磁鐵；9—下動觸點；10—下靜觸點；11—支架；12—下油杯平衡錘；13—下油杯轉(zhuǎn)軸；14—擋板；15—上油杯平衡錘；16—上油杯轉(zhuǎn)軸；17—放氣閥變壓器的過電流保護裝置一般都裝設在變壓器的電源側(cè)。圖7.21變壓器的定時限過電流保護、電流速斷保護和過負荷保護的綜合電路(2)變壓器的電流速斷保護變壓器是供電系統(tǒng)中的重要設備。(3)變壓器的過負荷保護變壓器的過負荷保護是用來反應變壓器正常運行時出現(xiàn)的過負荷情況，只在變壓器確有過負荷可能的情況下才予以裝設，一般動作于信號。7.3.4變壓器低壓側(cè)的單相短路保護1)低壓側(cè)裝設三相均帶過電流脫扣器的低壓斷路器2)低壓側(cè)三相裝設熔斷器保護3)在變壓器中性點引出線上裝設零序過電流保護圖7.22變壓器的零序過電流保護QF─高壓斷路器；TNA─零序電流互感器；KA─電流繼電器；YR─斷路跳閘線圈4)采用兩相三繼電器接線或三相三繼電器接線的過電流保護1)兩相兩繼電器式接線［見圖7.24(a)］2)兩相一繼電器式接線(見圖7.25)7.3.5變壓器的差動保護變壓器的差動保護，主要用來保護變壓器內(nèi)部以及引出線和絕緣套管的相間短路。圖7.23適用于變壓器低壓側(cè)單相短路保護的兩種接線方式(a)兩相三繼電器式；(b)三相三繼電器式圖7.24YynO聯(lián)接的變壓器，高壓側(cè)采用兩相兩繼電器的過電流保護(在低壓側(cè)發(fā)生單相短路時)(a)電流分布；(b)電流相量分解(設變壓器的電壓比和互感器的變流比均為1)圖7.25YynO聯(lián)接的變壓器，高壓側(cè)采用兩相一繼電器的過電流保護，在低壓側(cè)發(fā)生單相短路時的電流分布(1)變壓器差動保護的基本原理圖7.26變壓器差動保護的單相原理電路圖(2)變壓器差動保護中的不平衡電流及其減小措施1)由變壓器接線而引起的不平衡電流及其消除措施2)由兩側(cè)電流互感器變流比選擇而引起的不平衡電流及其消除措施3)由變壓器勵磁涌流引起的不平衡電流及其減小措施(3)變壓器差動保護動作電流的整定圖7.27Ydll聯(lián)接變壓器的縱聯(lián)差動保護接線(a)兩側(cè)電流互感器的結(jié)線；(b)電流相量分析(設變壓器和互感器的匝數(shù)比均為1)7.4高壓電動機的繼電保護7.4.1高壓電動機對繼電保護的要求電動機最常見的故障是定子繞組的相間短路、定子繞組的單相接地、定子繞組匝間短路等。7.4.2電動機的相間短路保護和過負荷保護(1)電動機的相間短路保護1)采用電流速斷保護的接線和動作電流的整定計算2)采用差動保護的接線和動作電流的整定計算(2)電動機的過負荷保護圖7.28高壓電動機縱聯(lián)差動保護的接線圖7.29一相式電流互感器的接線7.4.3電動機的單相接地保護圖7.30高壓電動機的單相接地保護KA—電流繼電器;KS—信號繼電器;KM—中間繼電器;TAN—零序電流互感器7.4.4電動機的低電壓保護7.4.5電動機綜合保護裝置7.5電力電容器的保護7.5.16～10kV電容器的常見故障和保護配置電容器的常見故障主要有：電容器組與斷路器之間連接線發(fā)生相間短路、電容器引出線發(fā)生相間短路、電容器內(nèi)部極間短路、單相接地等；電容器的不正常運行狀態(tài)主要有：電容器組過負荷、母線電壓升高、電容器組失壓等。7.5.2電力電容器常用的保護(1)過電流保護當電容器組與斷路器之間連接線發(fā)生短路時，設置帶短延時的過電流保護，電流保護

可以采用兩相兩繼電器式或兩相電流差接線，也可以采用三相三繼電器式接線。圖7.31電容器組過電流保護原理接線圖(2)電容器組過電壓保護(3)電容器組失壓保護在變電所中，一般只有單電源情況下裝設失壓保護。圖7.32電容器組的過電壓保護原理接線圖7.6低壓供配電系統(tǒng)的保護7.6.1熔斷器保護熔斷器保護可用于高、低壓供配電系統(tǒng)，但其斷流能力小，選擇性差，所以一般用于供電可靠性要求不高的場所。(1)熔斷器在供配電系統(tǒng)中的配置(2)熔斷器的選用及其與導線的配合圖7.33熔斷器在低壓配電系統(tǒng)中的配置方式(a)放射式；(b)變壓器干線式1—干線；2—分干線；3—支干線；4—支線；Q—低壓斷路器(自動空氣開關)(3)熔斷器保護靈敏度校驗(4)上下級熔斷器的相互配合7.6.2低壓斷路器保護(1)低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的配置方式(2)低壓斷路器的過電流脫扣器圖7.34低壓斷路器在低壓系統(tǒng)中常用的配置方式Q—低壓斷路器；QK—刀開關；KM—接觸器；KH—熱繼電器；FU—熔斷器1)長延時過流脫扣器(即熱脫扣器)的整定2)瞬時(或短延時)過電流脫扣器的整定3)靈敏系數(shù)SP

4)低壓斷路器過流脫扣器整定值與導線的允許電流I的配合7.6.3低壓斷路器與熔斷器在低壓電網(wǎng)保護中的配合7.7供配電系統(tǒng)微機保護圖7.35低壓斷路器與熔斷器的設置7.7.1概述配電系統(tǒng)電壓等級低，結(jié)構(gòu)簡單，主要是單端供電或雙端供電，因而其保護也簡單，除采用熔斷路保護外，主要采用由電磁式或感應式繼電器構(gòu)成的電流保護。微機繼電保護簡稱微機保護，是以微處理器(MPU)為核心組成的繼電保護裝置。1)可靠性高2)功能齊全3)靈活性高4)調(diào)試維護方便5)經(jīng)濟性好7.7.2配電系統(tǒng)微機保護的功能1)保護功能2)測量功能3)自動重合閘功能4)人機對話功能5)自檢功能6)事件記錄功能7)報警功能8)通信功能7.7.3微機保護裝置的硬件結(jié)構(gòu)7.7.4微機保護裝置的軟件系統(tǒng)微機保護裝置的軟件系統(tǒng)一般包括設定程序、運行程序和中斷微機保護功能程序三部分。圖7.36配電系統(tǒng)微機保護硬件系統(tǒng)框圖圖7.37微機保護裝置程序原理框圖【內(nèi)容提要】本章首先介紹二次接線的基本概念及作用，其次重點介紹了二次回路的操作電源、斷路器的控制回路、信號裝置及電氣測量儀表；最后介紹了備用電源自動投入裝置及線路自動重合閘裝置。第8章用戶供配電系統(tǒng)二次接線與自動裝置【教學目標與要求】熟悉二次接線的基本概念及分類；掌握二次接線的原理圖與安裝圖繪制；熟悉二次回路的操作電源的分類及特點；了解對斷路器控制回路的一般要求，熟悉燈光監(jiān)視的斷路器控制回路和信號回路；了解變電站信號裝置的分類及作用；了解對電氣測量儀表的一般要求，熟悉變配電裝置中測量儀表的配置；了解備用電源自動投入裝置的原理及接線;了解自動重合閘裝置的原理及接線。8.1二次接線概述8.1.1二次接線的基本概念在用戶供配電系統(tǒng)中，通常將電氣設備分為一次設備及二次設備。8.1.2二次接線圖用規(guī)定的圖形符號和文字符號表示設備的元件及其相互連接順序的圖稱為二次接線圖。圖8.16～10kV線路保護原理接線圖(a)歸總式；(b)展開式(1)二次接線的原理圖1)歸總式2)展開式(2)二次接線的安裝圖安裝圖是二次回路設計的最后階段，用來作為設備制造、現(xiàn)場安裝的實用二次接線圖，也是運行、調(diào)試、檢修的主要圖紙。8.2二次回路的操作電源二次回路的操作電源是指控制、信號、監(jiān)測及繼電保護和自動裝置等二次回路系統(tǒng)所需的電源。二次回路的操作電源，分直流操作電源和交流操作電源兩大類。8.2.1直流操作電源(1)鉛酸蓄電池組優(yōu)點是它與交流的供電系統(tǒng)無直接關系，不受供電系統(tǒng)運行情況的影響，工作可靠。缺點是設備投資大，還需設置專門的蓄電池室，且有較多的腐蝕性，運行維護也相當麻煩?，F(xiàn)在一般變配電所已很少采用。(2)鎘鎳蓄電池組優(yōu)點是除了不受供電系統(tǒng)運行情況影響、工作可靠之外，還有它的大電流放電性好，使用壽命長，腐蝕性小，無需設蓄電池室，降低了投資，運行維護也比較簡便。(3)帶電容儲能的硅整流裝置圖8.2帶電容儲能的硅整流裝置8.2.2交流操作電源交流操作電源比整流電源更簡單。

圖8.3“去分流跳閘”的過電流保護電路圖8.4直接動作式過電流保護電路

QF─斷路器；TA─電流互感器；QF─斷路器；TA─電流互感器；

KA─GL型電流繼電器；YR─跳閘線圈YR─跳閘線圈(即直動式繼電器KA)交流操作電源可以從電壓互感器、電流互感器或所用變壓器取得。(1)“去分流跳閘”方式(2)直接動作式8.3斷路器的控制回路8.3.1概述對斷路器的控制，按控制的地點可分為就地控制和集中控制。8.3.2對控制回路的一般要求8.3.3燈光監(jiān)視的控制回路和信號回路(1)控制回路的構(gòu)成1)控制元件2)中間放大元件3)操作機構(gòu)(2)控制回路和信號回路操作過程分析1)手動合閘2)自動合閘圖8.5斷路器的控制回路和信號回路圖8.6LW2—Z型控制開關觸點表3)手動跳閘4)自動跳閘5)防跳裝置8.4信號裝置在變電所運行的各種電氣設備，隨時都有可能發(fā)生不正常的工作狀態(tài)。信號裝置的總體稱為信號系統(tǒng)。8.4.1位置信號位置信號是用來指示設備的運行狀態(tài)的，如斷路器的通、斷狀態(tài)，所以位置信號又稱為狀態(tài)信號。8.4.2事故信號事故信號表示供電系統(tǒng)在運行中發(fā)生了某種事故而使繼電保護動作。8.4.3預告信號預告信號是在供電系統(tǒng)發(fā)生不正常狀態(tài)時發(fā)出的信號。圖8.7重復動作的中央復歸式事故音響信號回路一是發(fā)出音響；二是光字牌變亮。8.5電氣測量儀表電氣測量儀表是指對電力裝置回路的電氣運行參數(shù)做經(jīng)常測量、選擇測量、記錄用的儀表和作計費、技術經(jīng)濟分析考核管理用的計量儀表的總稱。8.5.1對電氣測量儀表的一般要求8.5.2變配電裝置中測量儀表的配置8.5.3電氣測量儀表接線舉例(1)220/380V低壓電氣測量儀表接線圖8.8220/380V低壓線路電測量儀表電路圖圖8.96~10kV高壓線路電測量儀表電路圖(2)6~10kV高壓電氣測量儀表接線8.6備用電源和備用設備自動投入裝置8.6.1概述在用戶供配電系統(tǒng)中，為了提高供電的可靠性，保證不間斷供電，通常設有兩路及以上的電源進線，其中一路作為工作電源，一路作為備用電源。8.6.2對APD裝置的基本要求變電所的所用電；由雙電源供電且其中一個電源經(jīng)常斷開以作為備用的變電所；有備用變壓器或互為備用的母線段的降壓變電所；某些重要的備用機組。圖8.10備用電源自動投入示意圖(a)明備用；(b)暗備用8.6.3APD裝置接線圖8.11高壓雙電源互為明備用的APD電路8.7線路自動重合閘裝置8.7.1概述運行經(jīng)驗表明，供配電系統(tǒng)的架空線路是發(fā)生故障最多的元件，且故障大多屬于瞬時性故障。按動作原理分，有電氣式和機械式；按作用于斷路器的方式分，有三相ARD、單相ARD和綜合ARD；按重合次數(shù)分，有一次重合式、二次重合式和三次重合式。8.7.2電氣一次自動重合閘裝置接線圖8.12單電源線路三相一次自動重合閘接線圖圖8.13ARD裝置與繼電保護的配合方式(a)后加速保護；(b)前加速保護【內(nèi)容提要】本章首先介紹雷電過電壓的概念、分類及供電系統(tǒng)常用的防雷保護裝置，其次重點介紹了變配電所及架空線路的防雷措施，然后介紹接地的概念及接地裝置、接地電阻的計算；最后介紹了有關電氣安全知識。第9章防雷、接地及電氣安全【教學目標與要求】了解雷電過電壓的概念及分類；熟悉供電系統(tǒng)常用的防雷保護裝置；掌握變配電所及架空線路的防雷措施；了解接地的概念及接地裝置；了解接地電阻的計算；了解有關電氣安全知識。9.1過電壓及雷電的有關概念9.1.1過電壓的形式與產(chǎn)生原因過電壓是指在電力線路或電氣設備上出現(xiàn)的超過正常工作電壓要求的電壓。(1)內(nèi)部過電壓1)操作過電壓2)諧振過電壓3)電弧接地過電壓(2)外部過電壓1)直接雷擊過電壓2)雷電感應過電壓9.1.2雷電的形成、危害及有關名詞概念(1)雷電的形成(2)雷電的危害雷電的破壞作用主要是雷電流引起的。雷電流的機械力作用能使被擊物破壞，擊毀桿塔和建筑物。(3)雷電的有關名詞概念1)雷電流的幅值和陡度。2)年平均雷暴日數(shù)。3)地面落雷密度。9.2防雷保護裝置供電系統(tǒng)采用的防雷保護裝置有：避雷針、避雷線、保護間隙及各種避雷器等。9.2.1避雷針避雷針的功能實質(zhì)上是引雷作用。圖9.1雷電流的波形避雷針一般采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼管制成。圖9.2單支避雷針的保護范圍h—避雷針的高度；hx—被保護物高度；ha—避雷針本身的有效高度；rx—避雷針在hx高度水平面上的保護半徑9.2.2避雷線避雷線的功能和原理與避雷針相同。由于避雷針`既是架空，又需接地，因此它又稱為架空地線。圖9.3單支避雷線的保護范圍h—避雷線的高度；hx—被保護物高度；ha—避雷線的有效高度；rx—避雷線每側(cè)保護半徑9.2.3避雷器避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓沿線路侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)，以免危及被保護設備的絕緣。(1)保護間隙它是最簡單經(jīng)濟的防雷設備。(2)管式避雷器由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙和外部間隙三部分組成。圖9.4角型間隙(a)裝在鐵橫擔上；(b)裝在木橫擔上1—羊角電極；2—支持絕緣子產(chǎn)氣管由纖維、有機玻璃或塑料制成。內(nèi)部間隙裝在產(chǎn)氣管內(nèi)，一個電極為棒形，另一個電極為環(huán)形。圖9.5管式避雷器1—產(chǎn)氣管；2—膠木管；3—棒形電極；4—環(huán)形電極；5—動作指示器;s1—內(nèi)部間隙;s2—外部間隙(3)閥式避雷器由火花間隙和閥片組成，裝在密封的磁套管內(nèi)。(4)金屬氧化物(ZnO)避雷器它是一種沒有火花間隙只有壓敏電阻片的閥式避雷器，又稱壓敏避雷器。圖9.6閥式避雷器1—上接線端；2—磁套管；3—火花間隙；4—閥電阻片；5—下接線端9.3變配電所及架空線路的防雷措施9.3.1變配電所的防雷措施變配電所的防雷有兩個重要方面，對直接雷擊的防護和對由線路侵入的雷擊沖擊波的防護。圖9.7避雷針與被保護物間允許距離(1)對直擊雷的防護措施避雷針按安裝方式分為獨立避雷針和構(gòu)架避雷針。(2)對線路侵入雷電波的防護9.3.2架空線路的防雷措施①架設避雷線；②裝設自動重合閘裝置；圖9.835kV全線無避雷線線路變電所進線段防雷保護方式③提高線路的絕緣水平；④利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線；⑤裝設避雷器和保護間隙；⑥采用電纜供電。9.4供配電系統(tǒng)的接地圖9.9頂線絕緣子附有保護間隙1—保護間隙；2—接地線9.4.1接地和接地裝置在供配電系統(tǒng)中，為保證電氣設備的正常工作或防止人身觸電，而將電氣設備的某部分與大地作良好的電氣連接，稱為接地。(1)接地裝置的構(gòu)成接地裝置由接地體和接地線兩部分組成。(2)接地裝置的散流效應1)接地電流和對地電壓2)接觸電壓和跨步電壓圖9.10接地網(wǎng)示意圖1—接地體；2—接地干線；3—接地支線；4—電氣設備圖9.11接地電流對地電壓及接地電流電位分布曲線(1)工作接地為了保證電力系統(tǒng)和電氣設備達到正常工作要求而進行的接地，稱為工作接地。(2)保護接地為了保障人身安全，防止觸電事故而將電氣設備的金屬外殼與大地進行良好的電氣連接，稱為保護接地。圖9.12接觸電壓和跨步電壓1)IT系統(tǒng)2)TN系統(tǒng)圖9.13中性點不接地的三相三線制系統(tǒng)保護接地(a)無保護接地；(b)有保護接地①TN—C系統(tǒng)②TN—S系統(tǒng)③TN—C—S系統(tǒng)圖9.14TN型低壓配電系統(tǒng)電路圖(a)TN—C系統(tǒng)；(b)TN—S系統(tǒng)；(c)TN—C—S系統(tǒng)3)TT系統(tǒng)圖9.15TT系統(tǒng)保護接地功能示意圖(a)未接地；(b)接地(3)重復接地在電源中性點直接接地TN系統(tǒng)中，為減輕PE或PEN線斷線時危險程度，除在電源中性點進行接地外，還在PE或PEN線上的一處或多處再次接地，稱為重復接地。9.5接地電阻及其計算9.5.1接地電阻的含義接地電阻是指電氣設備接地裝置的對地電壓與電流之比。

圖9.16重復接地功能示意圖(a)未重復接地；(b)采用重復接地9.5.2接地電阻的組成及供電系統(tǒng)對接地電阻的要求它的定義是接地體的對地電壓與經(jīng)接地體流入地中的接地電流之比。(1)土壤電阻土壤電阻的大小用土壤電阻率表示。(2)接地線(3)接地體9.5.3接地電阻計算(1)人工接地裝置工頻接地電阻計算工頻接地電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)的接地電阻，稱為工頻接地電阻，用RE表示。(2)防雷裝置接地電阻的計算9.6電氣安全9.6.1觸電事故及其影響因素(1)流經(jīng)人體的電流這是決定觸電危害程度的根本因素。(2)人體電阻人體觸電時，流過人體電流在接觸電壓一

定時由人體電阻決定，人體電阻愈小，流過的電流則愈大，人體所遭受的傷害也愈大。(3)作用于人體的電壓作用于人體的電壓，對流過人體的電流的大小有直接的影響。(4)觸電時間電流對人體的傷害與觸電時間有著密切的關系。(5)電流路徑電流對人體傷害程度主要取決于心臟受損程度。(6)電流性質(zhì)試驗表明，直流、交流和高頻電流通過人體時的危害程度是不一樣的。9.6.2電氣安全的一般措施(1)加強電氣安全教育(2)嚴格執(zhí)行安全工作規(guī)程(3)加強維護和檢修試驗工作(4)用電氣安全用具(5)采用漏電保護裝置圖9.17電流動作型漏電保護器工作原理示意圖TAN—零序電流互感器；A—放大器；YR—脫扣器；QF—低壓斷路器【內(nèi)容提要】本章首先闡述節(jié)約用電的意義和一般措施，其次重點介紹供配電系統(tǒng)功率因數(shù)提高措施、補償電容器接線方式的選擇及電容器補償方式；最后介紹了供配電系統(tǒng)電壓質(zhì)量的改善措施。第10章節(jié)約用電、無功補償及電壓質(zhì)量的提高【教學目標與要求】了解節(jié)約用電的意義和一般措施；熟悉供配電系統(tǒng)功率因數(shù)提高措施；掌握補償電容器的補償方式；了解供配電系統(tǒng)電壓質(zhì)量的改善措施。10.1用戶供配電系統(tǒng)的電能節(jié)約10.1.1電能節(jié)約的意義電能是一種很重要的二次能源。10.1.2節(jié)約電能的技術指標(1)電力電力是指用戶所需的最大電功率(即最大負荷)。(2)用電量用電量是指用戶的年電能消耗量。(3)功率因數(shù)功率因數(shù)是工業(yè)企業(yè)供電中的一項重要技術措施。10.1.3節(jié)約電能的一般措施(1)節(jié)約用電的管理措施1)建立建全管理機構(gòu)2)完善能耗定額管理3)加強電能計量的日常管理4)加強用電分析，開展電能平衡工作5)實行節(jié)電獎懲制度(2)節(jié)約用電的技術措施1)更新淘汰低效率的供用電設備2)改造耗能大的供用電設備3)改造不合理的供配電系統(tǒng)4)采用新技術、新材料、新方法5)改善工藝，改進操作6)合理選擇供用電設備的容量，提高設備的負荷率7)提高設備的檢修質(zhì)量、加強運行維護8)采用無功補償設備，人工地提高功率因數(shù)，以降低電能損耗。10.2用戶供配電系統(tǒng)的無功補償10.2.1提高功率因數(shù)的意義(1)降低供電設備的供電能力，提高電能成本(2)線路和設備功率(電能)損耗增大(3)供電線路電壓損失增大10.2.2自然功率因數(shù)的提高凡未裝設任何補償裝置(移相電容器、調(diào)相機)時的功率因數(shù)稱為自然功率因數(shù)。自然功率因數(shù)有瞬時值和平均值兩種。10.2.3無功功率的人工補償1)采用同步發(fā)電機；2)采用同步電動機；3)采用同步調(diào)相機；4)并聯(lián)電力電容器；5)靜止無功補償器(SVC)；(1)電容器接線方式的選擇(2)電容器的補償方式1)高壓集中補償2)低壓集中補償?shù)蛪杭醒a償是將低壓電容器組裝設在用圖10.1并聯(lián)電容器在供電系統(tǒng)中的補償方式

戶終端變配電所的低壓母線上，能補償終端變配電所低壓母線前面高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率。圖10.2高壓集中補償電容器組的接線原理圖3)單獨就地補償圖10.3低壓集中補償電容器組的接線原理圖單獨就地補償，又稱個別補償或分散補償，是將補償電容器組裝設在需進行無功補償?shù)挠秒娫O備旁邊。4)分組補償分組補償是將補償電容器組分別裝設在各車間配電盤的母線上或各分路出線上。圖10.4感應電動機旁就地補償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M的結(jié)線原理圖10.3用戶供配電系統(tǒng)電壓質(zhì)量的提高圖10.5電容器分組補償示意圖10.3.1電壓偏差及其改善措施(1)電壓偏差的含義與規(guī)定電壓偏差是相對于系統(tǒng)的額定電壓而言的。1)對感應電動機的影響2)對同步電動機的影響3)對電光源的影響(3)改善電壓偏差的措施1)正確選擇無載調(diào)壓型變壓器的電壓分接頭或采用有載調(diào)壓型變壓器2)合理減少系統(tǒng)的阻抗3)合理改變系統(tǒng)的運行方式圖10.6電力變壓器的分接開關4)盡量使系統(tǒng)的三相負荷均衡5)采用無功功率的補償裝置10.3.2電壓波動、閃變及其改善措施(1)電壓波動的含義電壓波動是指電網(wǎng)電