第4章工厂变配电所及其一次系统 ●主要内容 电气设备的灭弧 高低压一次设备的选型 变压器容量、台数型号的选择 工厂变配电所的主接线图 重点、难点 灭弧方法 高低设备选型 工厂变配电所的主接线图 2021/2/24
2021/2/24 1 第4章 工厂变配电所及其一次系统 ⚫ 主要内容 – 电气设备的灭弧 – 高低压一次设备的选型 – 变压器容量、台数型号的选择 – 工厂变配电所的主接线图 ⚫ 重点、难点 – 灭弧方法 – 高低设备选型 – 工厂变配电所的主接线图
4.1电气设备中电弧的熄灭 ●电弧是电气设备运行出现的一种强烈的电 游离现象。是触头间中性介质被游离,形 成的导电气体。 ●特点:温度很高可达1000℃0,易变形, 导电 1电弧的主要影响 ●延长了电路的开断时间。 电弧高温烧坏开关的触头 可能会烧坏设备,形成短路。因此,要保证操 作时电弧能迅速熄灭。 2021/2/24
2021/2/24 2 4.1 电气设备中电弧的熄灭 ⚫ 电弧是电气设备运行出现的一种强烈的电 游离现象。是触头间中性介质被游离，形 成的导电气体。 ⚫ 特点：温度很高可达10000℃ ，易变形， 导电 1.电弧的主要影响 ⚫ 延长了电路的开断时间。 ⚫ 电弧高温烧坏开关的触头。 可能会烧坏设备，形成短路。因此，要保证操 作时电弧能迅速熄灭
2产生的原因 触头本身及触头周围介质含有大量可被 游离的电子。(内因) 当分断的触头间存在足够大的外施电压 的条件下,而且电路电流也达到最小生 弧电流,其间的介质就会强烈游离形成 电弧。(外因) ●生弧电流 电压10~20V以上。 电流:80~100mA以上 2021/2/24
2021/2/24 3 2.产生的原因 ⚫ 触头本身及触头周围介质含有大量可被 游离的电子。（内因） ⚫ 当分断的触头间存在足够大的外施电压 的条件下，而且电路电流也达到最小生 弧电流，其间的介质就会强烈游离形成 电弧。（外因） ⚫ 生弧电流 – 电压10～20V以上。 – 电流：80～100mA以上
●产生过程: 热电子发射:大电流产生温度高,触头表面 电子被拉出 强电场发射:E=强电场使触头表面电子被 拉出,形成自由电子。 碰撞游离:自由电子碰撞中性质点变成带电 的正离子和自由电子,介质击穿形成电弧 热游离:电弧高温加剧碰撞。维持电弧燃烧 熄灭电弧的条件 去游离:带电质点恢复为中性质点 游>去=电弧增强、游=去=电弧维持 游<去=电弧熄灭。 去游离形式:复合、扩散 2021/2/24
2021/2/24 4 ⚫ 产生过程： – 热电子发射：大电流产生温度高，触头表面 电子被拉出 – 强电场发射： 强电场使触头表面电子被 拉出，形成自由电子。 – 碰撞游离 ：自由电子碰撞中性质点变成带电 的正离子和自由电子，介质击穿形成电弧。 – 热游离：电弧高温加剧碰撞。维持电弧燃烧 ⚫ 熄灭电弧的条件 – 去游离：带电质点恢复为中性质点 – 游>去=电弧增强、游=去=电弧维持、 – 游<去=电弧熄灭。 – 去游离形式：复合、扩散。 d U E =
°3常用灭弧方法 速拉灭弧法:用高压开关断路弹簧。触头 分离速度4m/s-5m/s 冷却灭弧法:降低电弧温度 吹弧灭弧法:使电弧拉长、冷却 横吹、纵吹、气吹、油吹、电动力吹、磁吹 图4-2外力吹弧法 图4-1吹弧方式 (a)电动力吹弧;(b)磁力吹弧;(c)磁吹弧 a)横吹;(b)纵吹 2021/2/24
2021/2/24 5 ⚫ 3.常用灭弧方法 ⚫ 速拉灭弧法：用高压开关断路弹簧。触头 分离速度4m／s —5m／s ⚫ 冷却灭弧法：降低电弧温度 ⚫ 吹弧灭弧法：使电弧拉长、冷却 ⚫ 横吹、纵吹、气吹、油吹、电动力吹、磁吹
长弧切短灭弧法:金属栅(钢)灭弧。常用于低 压交流开关中 多断口灭弧法:此法多用于高压开关 狭沟灭弧法:使电弧在狭沟中与固体介质充分 接触,冷却电弧 ●真空灭弧法: ●六氟化硫法: 图4-3将长电弧切割成若干短电弧 图4-4一相多个断口灭弧示意图 (a)消弧栅侧视图;(b)消弧栅片切弧原理图 (a)一个断口;(b)二个断口;(c)四个断口 1一静触头;2-动触头;3-金属栅片;4-电弧 1—静触头;2—动触头;3一电弧;4一触头桥;5绝缴拉杆 2021/2/24
2021/2/24 6 ⚫ 长弧切短灭弧法：金属栅(钢)灭弧。常用于低 压交流开关中 ⚫ 多断口灭弧法：此法多用于高压开关 ⚫ 狭沟灭弧法：使电弧在狭沟中与固体介质充分 接触，冷却电弧 ⚫ 真空灭弧法： ⚫ 六氟化硫法：
4对电气触头的基本要求 满足正常负荷的发热要求 具有足够的机械强度 ●具有足够的动稳定和热稳定 ●具有足够的断流能力 2021/2/24
2021/2/24 7 ⚫ 4.对电气触头的基本要求 ⚫ 满足正常负荷的发热要求 ⚫ 具有足够的机械强度 ⚫ 具有足够的动稳定和热稳定 ⚫ 具有足够的断流能力
42高压一次设备的选择一般原则 供电系统的设备分为: 1.一次设备 变配电所中担负输送和分配电能任务 的电路,称一次回路或一次电路,或主电路 主接线。一次电路中的电气设备一次设 2二次设备: 凡用来控制、指示、测量一次设备运 行的电路称二次回路(电路、接线)。 次回路通常接在互感器的二次侧 电路的电气设备称二次设备或二次元件。 2021/2/24
2021/2/24 8 4.2 高压一次设备的选择一般原则 供电系统的设备分为： 1.一次设备 变配电所中担负输送和分配电能任务 的电路,称一次回路或一次电路,或主电路、 主接线。一次电路中的电气设备一次设 备。 ⚫2.二次设备： 凡用来控制、指示、测量一次设备运 行的电路称二次回路（电路、接线)。二 次回路通常接在互感器的二次侧，二次 电路的电气设备称二次设备或二次元件
●高压设备 变换设备:变换电压、电流、频率,如变压 器、电流互感器、电压互感器、变频机 控制设备:控制电路通断的,如各种高低压 开关,断路器、负荷开关 保护设备:对过电流、过电压保护,如熔断 器、避雷器 补偿设备:补偿无功功率,如并联电容器 限流设备:限制短路电流,如电力电抗器 成套设备:将一、二次设备组合为一体。开 关柜、配电屏、配电箱等。 2021/2/24
2021/2/24 9 ⚫ 高压设备 – 变换设备：变换电压、电流、频率，如变压 器、电流互感器、电压互感器、变频机 – 控制设备：控制电路通断的，如各种高低压 开关，断路器、负荷开关 – 保护设备：对过电流、过电压保护，如熔断 器、避雷器 – 补偿设备：补偿无功功率，如并联电容器 – 限流设备：限制短路电流，如电力电抗器 – 成套设备：将一、二次设备组合为一体。开 关柜、配电屏、配电箱等
421电气设备选择的共同原则 ●基本要求:可靠、安全、经济 选择型号:根据使用的环境条件选择 选择规格:根据参数选择。 选择数量:根据(负荷级别)需要选择 校验:根据短路参数校验 步骤: 按使用环境选择电气设备的类型 户内、户外,普通、矿用、隔爆、高海拔等。 K B GY 2021/2/24
2021/2/24 10 4.2.1 电气设备选择的共同原则 ⚫ 基本要求：可靠、安全、经济。 ⚫ 选择型号：根据使用的环境条件选择。 ⚫ 选择规格：根据参数选择。 ⚫ 选择数量：根据（负荷级别）需要选择。 ⚫ 校验：根据短路参数校验。 ⚫ 步骤： 一、按使用环境选择电气设备的类型 户内、户外，普通、矿用、隔爆、高海拔等。 N W K B GY