人 章 供配电系统的主要电气设备
第二章 供 配电系统的主要电气设备
本章首先概述供配电系统电气设备按其功能的分类,然后 分别讲述电力变压器和互感器、高低压开关电器、熔断器 和避雷器、无功补偿设备等的功用、结构特点、主要性 及使用注意事项,最后介绍高低压成套配电装置的类型和 结构特点等,为后面进一步学习供配电技术知识打下一个 基础
本章首先概述供配电系统电气设备按其功能的分类，然后 分别讲述电力变压器和互感器、高低压开关电器、熔断器 和避雷器、无功补偿设备等的功用、结构特点、主要性能 及使用注意事项，最后介绍高低压成套配电装置的类型和 结构特点等，为后面进一步学习供配电技术知识打下一个 基础
第一节电气设备概述 供配电系统中担负输送和分配电力这一主要仼务的电路 称为“一次电路”,也称为“主电路”。供配电系统中 用来控制、指示、监测和保护一次电路及其中设备运行的 电路 称为“二次电路”,通称“二次回路”。相应地,供配电 系统中的电气设备也分为两大类:一次电路中的所有电气 设备,称为“一次设备”。二次回路中的所有电气设备, 称为“二次设备”。 次设备按其功能可分以下几类:(1)交换设备(2 )控制设备(3)保护设备(4)无功补偿设备(5)成套 配电装置 第二节电力变压器和互感 电力变压器 (一)概述 电力变压器是变电所中最关键的一次设备,其功能是将电 力系统中的电力电压升高或降低,以利于电力的合理输送 分配和使用
第一节 电气设备概述 供配电系统中担负输送和分配电力这一主要任务的电路 ，称为“一次电路”，也称为“主电路”。供配电系统中 用来控制、指示、监测和保护一次电路及其中设备运行的 电路 称为“二次电路”，通称“二次回路”。相应地，供配电 系统中的电气设备也分为两大类：一次电路中的所有电气 设备，称为“一次设备”。二次回路中的所有电气设备， 称为“二次设备”。 一次设备按其功能可分以下几类：（1）交换设备（2 ）控制设备（3）保护设备（4）无功补偿设备（5）成套 配电装置 第二节 电力变压器和互感器 一、电力变压器 （一）概述 电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其功能是将电 力系统中的电力电压升高或降低，以利于电力的合理输送 、分配和使用
1、电力变压器的类型 电力变压器按功用分,有升压变压器和降压变压器两 大类。工厂变电所都采用降压变电器 电力变压器按容量系列分有R8容量系列和R10容量系列两 大类。R10系列的容量等级较密,便于合理选用,是国际 电工委员会(IEC)推荐的,我国新的变压器容量等级均 采用此系列。 电力变压器按相数分有单相和三相两大类,用户变 电所通常都采用三相变压器 电力变压器按调压方式分为无载调压和有载调压两大 类,用户变电所大多采用无载调压变压器 电力变压器按绕组导体材质分为铜绕组变压器和铝绕 组变压器两大类。 电力变压器按绕组型式分为双绕组变压器、三绕组变 压器
1、电力变压器的类型 电力变压器按功用分，有升压变压器和降压变压器两 大类。工厂变电所都采用降压变电器。 电力变压器按容量系列分有R8容量系列和R10容量系列两 大类。R10系列的容量等级较密，便于合理选用，是国际 电工委员会（IEC）推荐的，我国新的变压器容量等级均 采用此系列。 电力变压器按相数分有单相和三相两大类，用户变 电所通常都采用三相变压器。 电力变压器按调压方式分为无载调压和有载调压两大 类，用户变电所大多采用无载调压变压器。 电力变压器按绕组导体材质分为铜绕组变压器和铝绕 组变压器两大类。 电力变压器按绕组型式分为双绕组变压器、三绕组变 压器
用户变电所大多采用双绕组变压器。 电力变压器按绕组绝缘和冷却方式分为油浸式、干式 和充气式(SF6)等变压器其中油浸式变压器,又分为油浸 自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等 。用户变电所大多采用油浸自冷式变压器。 电力变压器按结构性能分为普通变压器、全密封变压器和 防雷变压器等。用户变电所大多采用普通变压器 2、电力变压器的联结组别 我国过去差不多全采用Y,ynO联结的配电变压器,但 近年来Dyn1联结的配电变压器已得到推广应用。 配电变压器采用D,ynl联结较之采用Y,yn0联结有下列优 点 1)对D,yn1联结变压器来说,其3n次(n为正整数)谐波 励磁电流在其三角形联结的一次绕组不致注入高压公用电 网中去。更有利于抑制高次谐波电汤
用户变电所大多采用双绕组变压器。 电力变压器按绕组绝缘和冷却方式分为油浸式、干式 和充气式（SF6）等变压器.其中油浸式变压器,又分为油浸 自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等 。用户变电所大多采用油浸自冷式变压器。 电力变压器按结构性能分为普通变压器、全密封变压器和 防雷变压器等。用户变电所大多采用普通变压器。 2、电力变压器的联结组别 我国过去差不多全采用Y，yn0联结的配电变压器，但 近年来D,yn11联结的配电变压器已得到推广应用。 配电变压器采用D, yn11联结较之采用Y, yn0联结有下列优 点： 1）对D,yn11联结变压器来说，其3n 次（n为正整数）谐波 励磁电流在其三角形联结的一次绕组不致注入高压公用电 网中去。更有利于抑制高次谐波电流
2)Dynl连接变压器的零序阻抗较之Yyn0连接变压器的 零序阻抗小得多,因此Dym1联结变压器二次侧的单相接 地短路电流较之Y,yn联结变压器二次侧的单相接地短路 电流大得多,从而更有利于低压侧单相接地故障的保护和 切除 3)当接地单相不平衡负载时,由于Y,yn0联结变压器要 求中性线(N线)电流不超过二次侧绕组额定电流的25% ,因而严重限制了接用单相负荷的容量,影响了变压器设 备能力的充分发挥。为此,GB500252—1995<供配电系统 设计规范〉规定,低压为TN及TT系统接地形式的低压电 网中,宜选用D,yn1联结变压器。D,yn联结变压器 的中性线电流允许达到相电流的75%以上,其承受单相不 平衡负载能力远比Y,yn0联结变压器大
2）D,yn11连接变压器的零序阻抗较之Y,yn0连接变压器的 零序阻抗小得多，因此D,yn11联结变压器二次侧的单相接 地短路电流较之Y,yn0联结变压器二次侧的单相接地短路 电流大得多，从而更有利于低压侧单相接地故障的保护和 切除 3）当接地单相不平衡负载时，由于Y，yn0联结变压器要 求中性线（N线）电流不超过二次侧绕组额定电流的25% ，因而严重限制了接用单相负荷的容量，影响了变压器设 备能力的充分发挥。为此，GB500252—1995<供配电系统 设计规范〉规定，低压为TN及TT系统接地形式的低压电 网中，宜选用D，yn11联结变压器。D，yn11联结变压器 的中性线电流允许达到相电流的75%以上，其承受单相不 平衡负载能力远比Y，yn0联结变压器大
(2)Y,znl1联结的防雷变压器Y,zn11联结变压器的接 线和向量图。其结构特点是每一铁心上的二次绕组都分为 两半个匝数相等的绕组,而且采用曲折形(z形)联结 )电力变压器的容量和过负载能力 1、电力变压器的额定容量和实际容量 电力变压器的额定容量是指他在规定的环境温度条件下, 室外安装时,在规定的使用年限(一般为20年)内所能连 续输出的最大视在功率(kvA) 我国国家标准GB1094-1996《电力变压器》规定,变 压器正常使用的最高年平均气温为+20摄氏度。如果变压 器安装地点的年平均温度,则每升高1摄氏度,变压器的 容量就减少1% 必须指出:气象部门提供的环境温度是指室外温度, 而室内温度,对变压器室来说,由于变压器运行发热的影 响而有所升高,一般室内温度比室外温度高8摄氏度
（2）Y，zn11联结的防雷变压器 Y，zn11联结变压器的接 线和向量图。其结构特点是每一铁心上的二次绕组都分为 两半个匝数相等的绕组，而且采用曲折形（z形）联结。 （二）电力变压器的容量和过负载能力 1、电力变压器的额定容量和实际容量 电力变压器的额定容量是指他在规定的环境温度条件下， 室外安装时，在规定的使用年限（一般为20年）内所能连 续输出的最大视在功率（kv.A） 我国国家标准GB1094-1996《电力变压器》规定，变 压器正常使用的最高年平均气温为+20摄氏度。如果变压 器安装地点的年平均温度 ，则每升高1摄氏度，变压器的 容量就减少1%。 必须指出：气象部门提供的环境温度是指室外温度， 而室内温度，对变压器室来说，由于变压器运行发热的影 响而有所升高，一般室内温度比室外温度高8摄氏度
因此室内变压器的实际容量S应按下式计算: S=(0.92 100 2、电力变压器的正常过负载这种正常过负载与下列因 素有关; (1)昼夜负荷不均衡:变压器因昼夜负荷不均衡而允许 的过负荷系数K,可根据日负荷填充系数(日负荷率) 和最大负荷持续时间t去查图2-5的曲线求得 (2)季节性负载差异:如果夏季的平均自负载曲线中的 最大负荷Sm低于变压器的实际容量St时,则每低1%,可 在各季过负荷1%。但此项过负荷不得超过15%
因此室内变压器的实际容量S’T 应按下式计算： 2、电力变压器的正常过负载 这种正常过负载与下列因 素有关 ； （1）昼夜负荷不均衡： 变压器因昼夜负荷不均衡而允许 的过负荷系数KoL，可根据日负荷填充系数（日负荷率） 和最大负荷持续时间t去查图 2-5的曲线求得。 （2）季节性负载差异： 如果夏季的平均日负载曲线中的 最大负荷Sm低于变压器的实际容量St时，则每低1%，可 在各季过负荷1%。但此项过负荷不得超过15%
这称之为“百分之一规则”。因此其允许的过负荷系数K 0可按下式计算:k E =1+ ≤1.15 但是油浸式电力变压器总的正常过负荷系数不得超过20% (户内变压器)~30%户外变压器),即变压器的正常 过负载能力(最大出力)可达 式中,系数1.2适于户内变压器;系数.3适于户外变压器 。干式电力变压器一般不考虑正常过负荷
这称之为“百分之一规则” 。因此其允许的过负荷系数K oL可按下式计算: 但是油浸式电力变压器总的正常过负荷系数不得超过20% （户内变压器）~30% （户外变压器），即变压器的正常 过负载能力（最大出力）可达 式中，系数1.2适于户内变压器；系数1.3适于户外变压器 。干式电力变压器一般不考虑正常过负荷
3、电力变压器的事故过负荷 电力变压器在事故情况下(例如并列运行的两台变压器因 故障切除一台时),允许短时间较大幅度地过负荷运行, 而不论故障前的复合情况如何,但这种事故过负荷运行的 时间不得超过表2-1所示的时间 油浸自冷式变压器 过负荷百分值(% 200 过负荷时间/mn 120 1.5 干式变压器 过负荷百分值(%) 过负荷时间/min 必须注意;变压器事故过负荷对使用寿命是有影响的
3、电力变压器的事故过负荷 电力变压器在事故情况下（例如并列运行的两台变压器因 故障切除一台时），允许短时间较大幅度地过负荷运行， 而不论故障前的复合情况如何，但这种事故过负荷运行的 时间不得超过表2-1所示的时间 必须注意；变压器事故过负荷对使用寿命是有影响的 油浸自冷式变压器 过负荷百分值（%） 30 45 60 75 100 200 过负荷时间/ min 120 80 45 20 10 1.5 干式变压器 过负荷百分值（%） 10 20 30 40 50 60 过负荷时间/ min 75 60 45 32 16 5