工廠供配電技術(shù)本課程教學(xué)計(jì)劃本課程簡介工廠供配電技術(shù)第1章電力系統(tǒng)概述第2章工廠的電力負(fù)荷第3章工廠變配電所電氣設(shè)備第4章工廠電力線絡(luò)第5章短路和供配電系統(tǒng)的保護(hù)第6章工廠供配電系統(tǒng)二次接線第7章安全用電和節(jié)約用電第8章工廠電氣照明第9章電氣設(shè)備的防雷與接地工廠供配電技術(shù)供配電技術(shù)(Engineering

of

power

and

distribution)就是研究電力的供應(yīng)和分配問題。工廠供配電技術(shù)工廠供配電技術(shù)工廠供配電技術(shù)工廠供配電技術(shù)要求了解電力系統(tǒng)的組成、電能的質(zhì)量指標(biāo)及電力負(fù)荷的等級。知識點(diǎn)了解電力系統(tǒng)的組成及運(yùn)行方式；了解工廠供配電系統(tǒng)；了解額定電壓的國家標(biāo)準(zhǔn)；掌握電壓、頻率、可靠性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；了解工廠供配電系統(tǒng)的組成。技能點(diǎn)額定電壓的國家標(biāo)準(zhǔn)；電能的質(zhì)量指標(biāo)。重點(diǎn)和難點(diǎn)電力變壓器額定電壓的確定；電力負(fù)荷的分級。1.1

電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)——由發(fā)電廠、電力網(wǎng)及電能用戶組成的系統(tǒng)，稱為電力系統(tǒng)。主要環(huán)節(jié)包括：電能的生產(chǎn)、輸送、變換和分配。1.1.1．發(fā)電廠發(fā)電廠又稱發(fā)電站，是將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能（二次能源）的工廠。發(fā)電廠按其所利用的能源不同，分為水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠以及風(fēng)力發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等類型。水力發(fā)電廠，簡稱水電廠或水電站，它利用水流的位能來生產(chǎn)電能，其能量轉(zhuǎn)換過程是：水流位能→機(jī)械能→電能。在河流的上游建筑一個很高的堤壩，形成水庫，提高上游水位，使堤壩的上下游間形成盡可能大的落差，電廠就建在堤壩的后面。這類水電廠，稱為壩后式水電廠。我國一些大型水電廠包括三峽水電廠都屬于這種類型。另一種提高水位的辦法，就是在具有相當(dāng)坡度的彎曲河段上游，筑一堤壩，攔住河水，然后利用溝渠或隧道，將上游水流直接引至建在河段末端的水電廠。這類水電廠，稱為混合式水電廠。西柏坡首個“紅色電廠”：60年后沕沕水水電站仍在發(fā)電。60年前，設(shè)計(jì)人員僅憑一本日文版技術(shù)書籍，自行設(shè)計(jì)了水輪機(jī)，靠著軍民肩挑背扛，在極其艱苦的條件下，只用了7個月就將水電站建成。朱德同志親自為水電站剪彩并按下電鈕啟動了我黨首個發(fā)電站。60年后的今天，這個水電站仍舊在繼續(xù)發(fā)電，為國家建設(shè)貢獻(xiàn)著自己的力量?；鹆Πl(fā)電廠，簡稱火電廠或火電站，它利用燃料的化學(xué)能來生產(chǎn)電能，

我國的火電廠以燃煤為主。現(xiàn)代火電廠將煤塊粉碎成煤粉燃燒。煤粉在鍋爐的爐膛內(nèi)充分燃燒，將

鍋爐內(nèi)的水燒成高溫高壓的蒸汽，

推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動，使與汽輪機(jī)聯(lián)軸

的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過程是：燃料的化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能。火力發(fā)電廠欣賞核能發(fā)電廠，通常稱為核電站，曾稱

原子能發(fā)電廠。它主要是利用原子核的

裂變能來生產(chǎn)電能。其生產(chǎn)過程與火電

廠基本相同，只是用核反應(yīng)堆（俗稱原

子鍋爐）代替了燃煤鍋爐，用少量的核

燃料代替了大量的煤炭。其能量轉(zhuǎn)換過

程是：核裂變能→熱能→機(jī)械能→電能。太陽能發(fā)電廠就是利用太陽光能或太陽熱能來生產(chǎn)電能。利用太陽能發(fā)電，是通過光電轉(zhuǎn)換元件如光電池等直接將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能，這已廣泛應(yīng)用于人造地球衛(wèi)星和航天器上。風(fēng)力發(fā)電廠利用風(fēng)力的動能來生產(chǎn)電能。它建在有豐富風(fēng)力資源的地方。地?zé)岚l(fā)電廠利用地球內(nèi)部蘊(yùn)藏的大量地?zé)崮軄砩a(chǎn)電能。它建在有足夠地?zé)豳Y源的地方。內(nèi)蒙古打造輝騰錫勒大型風(fēng)電基地與2004年低谷期相比，現(xiàn)在的風(fēng)能產(chǎn)業(yè)正高歌猛進(jìn)。據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會提供的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2005年全球新

增風(fēng)力發(fā)電能力1.18萬兆瓦，比

2004年增長43.4%，新增風(fēng)力發(fā)電設(shè)備總價值超過120億歐元。2006年，全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)總量已達(dá)到5.93萬兆瓦，比2004年增加25%。到目前為止，風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量最大的國家是德國，為1.84萬兆瓦。其后依次是西班牙、美國、印度和丹麥等國。2005年，新裝機(jī)容量最多的國家是美國，為2431兆瓦。從整體來看，歐洲在全球風(fēng)力發(fā)電方面遙遙領(lǐng)先，占全球的69%。由于國際原油價格上漲，風(fēng)能發(fā)電日益受到各國重視，同時也給風(fēng)力發(fā)電設(shè)備公司帶來了巨大商機(jī)。據(jù)德國環(huán)境部的數(shù)據(jù)，目前全球前10大風(fēng)力發(fā)電設(shè)備公司所生產(chǎn)的設(shè)備已占到全球市場的93.2%。從新裝機(jī)容量來看，丹麥維斯塔斯公司、西班牙

Gamesa公司、德國Enercon公司、美國通用電氣公司和德國西門子公司位列前5名，占全球市場的81.5%。汕頭南澳風(fēng)能發(fā)電廠風(fēng)力發(fā)電一覽核能發(fā)電一覽1.1.2．變配電所變電所是接受電能、變換電壓和分配電能的中間環(huán)節(jié)。按其用途分為：升壓和降壓變電所、樞紐變電所（大容量、處于聯(lián)系各部分的重要位置）、中間變電所（可以轉(zhuǎn)送或引出一部分負(fù)荷）和終端變電所。按其供電范圍分為：區(qū)域變電所和地區(qū)變電所。對于不承擔(dān)變換電壓，而只用來接受和分配電能的場所，稱為配電所。用來將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電，或相反的變電場所，稱為變流所。1.1.3．電力網(wǎng)電力網(wǎng)是由各種不同電壓等級的輸電線路和變電所組成，是連接發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起到輸送、變換和分配電能的作用。按照電力網(wǎng)的供電范圍和電壓等級的高低可分為：1kv及其以下的低電壓網(wǎng)；3kv至330kv的為高電壓網(wǎng)；330kv至1000kv的為超高壓網(wǎng)等等。1.1.4．電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式從發(fā)電廠發(fā)出的電能，除了供給附近用戶（工業(yè)企業(yè)）直配用電之外，一般都是經(jīng)過升壓變電所將發(fā)電機(jī)發(fā)出的低壓電能升高為高壓電能，采用高電壓進(jìn)行電力傳輸。當(dāng)輸電線路的電壓愈高，則輸送距離愈遠(yuǎn)、輸送的功率愈大。在工業(yè)集中的地區(qū)，一般都建立地區(qū)降壓變電所，將110~220千伏電壓降為

35~60千伏電壓（如附近有工業(yè)企業(yè)，亦可將部分電能降為3~10千伏電壓對工業(yè)企業(yè)供電），然后再將電能送到工業(yè)企業(yè)內(nèi)的總降壓變電所。1.2

工廠供配電系統(tǒng)工業(yè)企業(yè)為了接受從電力系統(tǒng)送來的電能，經(jīng)過降壓再將電能分配到各用電車間和工段去，就需要有一個工業(yè)企業(yè)內(nèi)部的供電系統(tǒng)。工業(yè)企業(yè)內(nèi)部供電系統(tǒng)由高壓及低壓配電線路、變電所（包括供電所）和用電設(shè)備所組成，1.2.1．工廠降壓變電所一般大、中型工企業(yè)均設(shè)有總降壓變電所，把35～110千伏電壓降為6～10千伏電壓，向車間變電所或高壓電動

機(jī)和其他高壓用電設(shè)備供電，總降壓

變電所通常設(shè)有1～2臺降壓變壓器。

而小型工業(yè)企業(yè)設(shè)有一個簡易變電所，由電力網(wǎng)以6～10千伏電壓供電。1.2.2．車間變電所車間變電所一般設(shè)置1～2臺變壓器（最多不超過三臺），其單臺容量一般為1000千伏安及以下（最大不超過1800千伏安），將6～10千伏電壓降為380/220伏電壓，對低壓用電設(shè)備供電。變電所中的主要電氣設(shè)備是降壓變壓器和受、配電設(shè)備及裝置。用來接受

和分配電能的電氣裝置稱為配電裝置，其中包括開關(guān)設(shè)備、母線、保護(hù)電器、測量儀表及其他電氣設(shè)備等。對于10千伏及以下系統(tǒng)，為了安裝和維護(hù)方

便，現(xiàn)在均將受、配電設(shè)備及裝置由

制造廠組裝為成套的開關(guān)柜。1.2.3．工廠配電線路工業(yè)企業(yè)高壓配電線路主要作為廠區(qū)內(nèi)輸送、分配電能之用。高壓配電線路盡可能采用架空線路，因?yàn)榧芸站€路建設(shè)投資少且便于檢修維護(hù)。但在工業(yè)企業(yè)廠區(qū)內(nèi)，由于對建筑物距離的要求，及管線交叉、腐蝕性氣體等因素的限制，不便于敷設(shè)架空線路時，可以敷設(shè)地下電纜線路。在戶外敷設(shè)的低壓配電線路盡可能采用架空線路。在車間內(nèi)部則應(yīng)根據(jù)具體情況而定，采用明敷配電線路或采用暗敷電線路。在車間廠房內(nèi)，由動力配電箱到電動機(jī)的配電線路一般采用絕緣導(dǎo)線穿管敷設(shè)。在工廠內(nèi)，照明線路與電力線路一般是分開的；但是，可采用380/220伏三相四線制，盡量由一臺變壓器供電，對事故照明來說，必須有可靠的獨(dú)立電源來供電。1.3

電能的質(zhì)量指標(biāo)1.3.1．額定電壓的國家標(biāo)準(zhǔn)1、電網(wǎng)（線路）的額定電壓。電網(wǎng)的額定電壓等級是國家根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和電力工業(yè)的水平，經(jīng)全面經(jīng)濟(jì)分析后確定的。它是確定各類電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。2、用電設(shè)備的額定電壓。線路運(yùn)行時要產(chǎn)生電壓降，即電壓損耗，所以線路上各點(diǎn)的電壓都略有不同，如圖1-2中的虛線所示。成批生產(chǎn)

的用電設(shè)備，只能按線路的額定電壓來制造，而不用考慮線路上的電壓損耗。因此用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級電網(wǎng)的額定電壓相同。3、發(fā)電機(jī)的額定電壓。由于電力線路允許的電壓偏差一般為±5%，即整個線路允許有10%的電壓損耗值，線路首端（電源端）的電壓可較線路額定電壓高5%，而線路末端則可較線路額定電壓低5%，如圖

1.2所示。所以發(fā)電機(jī)額定電壓規(guī)定高于同級電網(wǎng)額定電壓5%。圖1-2用電設(shè)備和發(fā)電機(jī)的額定電壓4、電力變壓器的額定變壓。（1）電力變壓器一次繞組的額定電壓。分兩種情況：①當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時，如圖1-3中的變壓器T1，其一次繞組額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同，即高于同級電網(wǎng)額定電壓5%。②當(dāng)變壓器不與發(fā)電機(jī)相連，而是連接在線路上時，如圖1-3中的T2，則可看作是線路的用電設(shè)備，因此其一次繞組額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)的額定電壓相同。圖1-3電力變壓器的額定電壓（2）電力變壓器二次繞組的額定電壓。變分兩種情況：①

變壓器二次側(cè)供電線路較長時，如圖1-3中的T1，其二次繞組額定電壓應(yīng)比相連電網(wǎng)額定電壓高10%，其中5%是用于補(bǔ)償變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時繞組內(nèi)部約5%的電壓損耗。這是因?yàn)樽儔浩鞫卫@組的額定電壓是指變壓器一次繞組加上額定電壓時，二次繞組開路的電壓，帶負(fù)載運(yùn)行時其內(nèi)部必有電壓損耗；此外變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時輸出的二次電壓還要高于所連電網(wǎng)額定電壓5%，以補(bǔ)償線路上的電壓降。②

變壓器二次側(cè)供電線路不長（如低壓電網(wǎng)或直接供電給高低壓用電設(shè)備）時，如圖1-3中的T2，其二次繞組額定電壓只需高于所連電網(wǎng)額定電壓5%，僅考慮補(bǔ)償變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時繞組內(nèi)部5%的電壓損耗。1.3.2．工廠供配電電壓的選擇1、工廠高壓配電電壓的選擇主要取決于當(dāng)?shù)毓╇婋娫措妷杭肮S高壓用電設(shè)備的電壓、容量和數(shù)量等因素。當(dāng)工廠供電電源電壓為35KV以上時，工廠的高壓配電電壓一般采用10KV。當(dāng)6KV用電設(shè)備的總?cè)萘枯^大，宜采用6KV。如6KV設(shè)備不多，則仍應(yīng)選用10KV。如果工廠有3KV的用電設(shè)備，也可采用10/3.15KV的變壓器單獨(dú)供電。3KV作為高壓配電電壓的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)很差，不應(yīng)用做高壓配電電壓。2、工廠低壓配電電壓的選擇主要取決于用電設(shè)備的電壓。一般采用220/380V，其中線電壓380V接三相動力設(shè)備及380單相設(shè)備，而相電壓220V接220V照明燈具及其他220V的單相設(shè)備。但某些場合如礦井下宜采用660V甚至1140V作為低壓配電電壓。其原因是為保證遠(yuǎn)端負(fù)荷的電壓水平。不過目前660V電壓尚限于采礦、石油和化工等少數(shù)部門。1.3.3．電壓電力系統(tǒng)中的所有電氣設(shè)備，都是在一定的電壓和頻率下工作的。對工廠供電系統(tǒng)來說，提高電能質(zhì)量主要是提高電壓質(zhì)量，電壓質(zhì)量是對電力系統(tǒng)電壓的偏差、波動和波形的一種質(zhì)量評估。電壓偏差是指電氣設(shè)備的端電壓與其額定電壓之差，通常以其對額定電壓的百分值來表示。電壓波動是指電網(wǎng)電壓的幅值（或有效值）的快速變動。電壓波動值以用

戶公共供電點(diǎn)的相鄰最大與最小電壓

均方根值之差對電網(wǎng)額定電壓的百分

值來表示；電壓波動的頻率用單位時

間內(nèi)電壓波動（變化）的次數(shù)來表示。電壓波形的好壞用諧波對正弦波形畸變的影響程度來衡量。1.3.4．頻率我國的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz。電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值為±

0.2Hz，如果電力系統(tǒng)容量在3000MW以下時，偏差值可以放寬到±0.5Hz。在電力系統(tǒng)中，任一瞬間的頻率值全系統(tǒng)是一致的。在穩(wěn)定運(yùn)行情況下，頻率值決定于所有機(jī)組的轉(zhuǎn)速。而機(jī)組的轉(zhuǎn)速則主要決定于輸出功率與輸入功率的平衡情況。所以，要保證頻率的偏差不超過規(guī)定值，首先應(yīng)當(dāng)維持電源與負(fù)荷間的有功功率平衡，其次還要采取一定的調(diào)頻措施，即通過調(diào)節(jié)使有功功率恢復(fù)平衡來維持頻率的偏差在規(guī)定范圍之內(nèi)。1.3.4．可靠性毫無疑問，供電的可靠性應(yīng)當(dāng)是衡量供電質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，可將其列在質(zhì)量指標(biāo)的首位。一般以全年平均供電時間占全年時間的百分?jǐn)?shù)來衡量供電可靠性的高低。例如，某電力用戶全年平均停電48h，即停電時間占全年時間的0.55%，則供電的可靠性為

99.45%。根據(jù)電力用戶的重要程度及對供電可靠性的要求，用電負(fù)荷可分為三級：1、一級負(fù)荷。符合下列情況之一時，應(yīng)為一級負(fù)荷。A、中斷供電將造成人身傷亡時。B、中斷供電將在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時。C、中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作時，例如重要交通樞紐，重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場館等。以及經(jīng)常用于經(jīng)濟(jì)活動的

大量人員集中的公共場所，例如港口、車站、機(jī)場等用電單位中的重要電力負(fù)荷。2、二級負(fù)荷。符合下列情況之一時，應(yīng)為二級負(fù)荷。A、中斷供電將在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時，例如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)時。B、中斷供電將影響重要用電單位的正常工作，例如交通樞紐、通信樞紐等用電單位中重要電力負(fù)荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要公共場所秩序混亂時。3、三級負(fù)荷。不屬于一級和二級負(fù)荷者應(yīng)為三級負(fù)荷。本章小結(jié)電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、電力網(wǎng)及電能用戶組成的系統(tǒng)。由發(fā)電廠生產(chǎn)出來

的電能經(jīng)電力網(wǎng)輸送到各電能用戶。電能從生產(chǎn)—傳輸—消費(fèi)的全過程，幾乎是同時進(jìn)行的不能儲藏。工業(yè)企業(yè)內(nèi)部供電系統(tǒng)由高壓及低壓配電線路、變電所（包括供電所）和用電設(shè)備所組成。按照國家標(biāo)準(zhǔn)，我國三相交流電網(wǎng)和用電設(shè)備的額定電壓分為低壓、高壓二大類11個等級。整個電力線路允許的電壓偏差一般為±5%。電力系統(tǒng)中的所有電氣設(shè)備，都是在一定的電壓和頻率下工作的，各種電氣設(shè)備在額定電壓和額定頻率下運(yùn)行時，其技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果最佳。根據(jù)電力用戶的重要程度及對供電可靠性的要求，用電負(fù)荷可分為三級。第二章 工廠的電力負(fù)荷要求

掌握工廠計(jì)算負(fù)荷、功率因數(shù)、無功補(bǔ)償?shù)母拍詈瓦\(yùn)算。知識點(diǎn)工廠用電設(shè)備的工作制；負(fù)荷曲線；工廠常用電氣設(shè)備選擇的一般原則；用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷；全廠計(jì)算負(fù)荷；掌握功率因數(shù)及無功補(bǔ)償?shù)母拍睿还S變配電所總體布置要求。技能點(diǎn)全廠計(jì)算負(fù)荷的確定；

并聯(lián)補(bǔ)償電容器的選定。重點(diǎn)和難點(diǎn)計(jì)算負(fù)荷的運(yùn)算；

無功補(bǔ)償量的確定。2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線所謂“負(fù)荷”是指電氣設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)等）和線路中通過的功率或電流，而不是指它們的阻抗。2.1.1．工廠常用的用電設(shè)備工廠常用用電設(shè)備可以分成四類：——生產(chǎn)加工機(jī)械的拖動設(shè)備；——電焊、電鍍設(shè)備；——電熱設(shè)備；——照明設(shè)備等。1、生產(chǎn)加工機(jī)械的拖動設(shè)備生產(chǎn)加工機(jī)械的拖動設(shè)備又可分為機(jī)床設(shè)備和起重運(yùn)輸設(shè)備兩種。機(jī)床：車床、銑床、刨床、鉆床、磨床、沖床、鋸床、剪床、砂輪機(jī)等。起重運(yùn)輸：起重機(jī)（吊車、行車）、輸送機(jī)、電梯及自動扶梯?？諌簷C(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等也是工廠常用的輔助設(shè)備。這些設(shè)備的主要動力一般都由多臺電動機(jī)供給。特點(diǎn)是：——工作方式大都屬于長期連續(xù)工作方式；——設(shè)備的容量可以從幾千瓦到幾十千瓦；——單臺設(shè)備的功率因數(shù)在0.8以上。2、電焊和電鍍設(shè)備常見的電焊機(jī)有電弧焊機(jī)和電阻焊機(jī)。電焊機(jī)的工作特點(diǎn)是：工作方式周期性。功率較高，380V單臺電焊機(jī)功率可達(dá)

400KV·A，三相電焊機(jī)功率最大可達(dá)1000KV·A。功率因數(shù)低，電弧焊機(jī)功率因數(shù)為0.3～0.35，電阻焊機(jī)功率因數(shù)為0.4～0.85。工作地點(diǎn)不穩(wěn)定，經(jīng)常移動。電鍍設(shè)備的工作特點(diǎn)是：（1）工作方式是長期連續(xù)工作。采用直流電源供電，需要晶閘管整流設(shè)備。容量較大，功率從幾十千瓦到幾百千瓦，功率因數(shù)較低，為0.4～0.62。3、電熱設(shè)備工廠電熱設(shè)備通常有電阻加熱爐、感應(yīng)熱處理及紅外線加熱設(shè)施等。電熱設(shè)備的工作特點(diǎn)是：工作方式為長期連續(xù)工作方式。電力裝置屬一級、二級或三級負(fù)荷。功率因數(shù)都較高，可接近1。4、照明設(shè)備照明設(shè)備的工作特點(diǎn)是：長期連續(xù)工作方式。除白熾燈、鹵鎢燈的功率因數(shù)為1外，其他類型照明設(shè)備功率因數(shù)均較小。照明負(fù)荷為單相負(fù)荷，單個照明設(shè)備容量較小。照明負(fù)荷在工廠總負(fù)荷中所占比例通常在10%左右。2.1.2．工廠用電設(shè)備的工作制工廠用電設(shè)備工作制分以下三類：——連續(xù)工作制——短時工作制——斷續(xù)周期工作制1、連續(xù)工作制設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行，其運(yùn)行時間長到足以使之達(dá)到熱平衡狀態(tài)，如通風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、電機(jī)發(fā)電機(jī)組、電爐和照明燈等，機(jī)床主電機(jī)一般也是連續(xù)運(yùn)行的。此類設(shè)備在計(jì)算其設(shè)備容量時，可直接查取其銘牌上的額定容量（額定功率），不用轉(zhuǎn)換計(jì)算。2、短時工作制這類工作制設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行時間短，而停歇時間較長，如機(jī)床上輔助電動機(jī)、控制閘門的電動機(jī)等。此類設(shè)備在工廠負(fù)荷中占比很小，在計(jì)算其設(shè)備容量時，也是直接查取其銘牌功率。3、斷續(xù)周期工作制這類設(shè)備周期性地工作—停歇—工作，反復(fù)運(yùn)作，而工作周期一般不超過

10min，如電焊機(jī)、起重機(jī)械。斷續(xù)周期工作制的設(shè)備可用“負(fù)荷持續(xù)率”（又稱暫載率）來表征工作特性。負(fù)荷持續(xù)率”（暫載率）為一個工作周期內(nèi)工作時間與工作周期的百分比值，用ε表示，即（2—1）式中，T——工作周期；t——工作周期內(nèi)的工作時間；

t0——工作周期內(nèi)的停歇時間。斷續(xù)周期工作制設(shè)備的額定容量（銘牌功率）PN，是對應(yīng)于某一標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷持續(xù)率εN的。如實(shí)際運(yùn)行

的負(fù)荷持續(xù)率ε≠εN，則實(shí)際容量Pe應(yīng)按同一周期內(nèi)等效發(fā)熱條件進(jìn)行換算。數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明，設(shè)備容量與負(fù)荷持續(xù)率的平方根成反比，即（2—2）2.1.4．負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時間變動情況的一種圖形。它將日常記錄和積累的數(shù)據(jù)繪制在直角坐標(biāo)系上，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷功率值，橫坐標(biāo)表示對應(yīng)的時間（一般以小時為單位）。負(fù)荷曲線按負(fù)荷對象分：——工廠、車間或某臺設(shè)備的負(fù)荷曲線?！泄蜔o功負(fù)荷曲線。——年、月、日或工作班的負(fù)荷曲線?！傈c(diǎn)連成的負(fù)荷曲線（如圖2-1（a）所示）；梯形負(fù)荷曲線（如圖2-1（b）所示）。(a)-依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線圖2-1 日有功負(fù)荷曲線(b)-梯形負(fù)荷曲線圖2-1日有功負(fù)荷曲線通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中的各元件的負(fù)荷值稱為計(jì)算負(fù)荷。圖2-1是一班制工廠的日有功負(fù)荷曲線。年負(fù)荷曲線通常是根據(jù)典型冬日和夏日負(fù)荷曲線來繪制。這種曲線的負(fù)荷從大到小依次排列。反映了全年負(fù)荷變動與對應(yīng)負(fù)荷持續(xù)時間（全年按8760小時計(jì)）的關(guān)系，這種年負(fù)荷曲線全稱為“年負(fù)荷持續(xù)時間曲線”，如圖2-2(a)所示。(a)-年負(fù)荷持續(xù)時間曲線圖2-2年有功負(fù)荷曲線另一種年負(fù)荷曲線是按全年每日的最大半小時平均負(fù)荷來繪制的，全稱為“年

每日最大負(fù)荷曲線”，如圖2-2(b)所示。這種年負(fù)荷曲線主要用來確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，即用來確定何段時間宜多投入變壓器臺數(shù)而另一段時間又宜少投入變壓器臺數(shù)，使供電系統(tǒng)的能耗達(dá)到最小，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。(b)-年平均負(fù)荷

圖2-2年有功負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線的用途：可以直觀地了解電力負(fù)荷變動情況。通過分析曲線，可以更深入地掌握負(fù)荷變動的規(guī)律，并可從中獲得一些對設(shè)計(jì)和運(yùn)行有用的資料。對于從事工廠供電設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理的人員來說，都是很必要的。工廠計(jì)算負(fù)荷的確定概述電力負(fù)荷計(jì)算目的是為了合理地選擇供電系統(tǒng)中的導(dǎo)線、開關(guān)電器、變壓器等元件，使電氣設(shè)備和材料得到充分利用和安全運(yùn)行。負(fù)荷計(jì)算是工廠供電設(shè)計(jì)中很重要的一環(huán)。不過由于負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計(jì)算負(fù)荷的因素很多，要真正準(zhǔn)確的進(jìn)行計(jì)算，卻是很困難的。因此負(fù)荷計(jì)算應(yīng)遵循力求接近實(shí)際，留有一定余地，保證運(yùn)行安全的原則。理論及實(shí)踐均證明，計(jì)算負(fù)荷實(shí)際上與從曲線圖上查得的半小時最大負(fù)荷P30，也就是年最大負(fù)荷Pmax是基本相當(dāng)?shù)?。所以?jì)算負(fù)荷也可認(rèn)為就是半小時最大負(fù)荷。我國目前普遍采用的確定計(jì)算負(fù)荷的方法，主要是需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。這兩種方法均簡便實(shí)用，又各具特色，前一種方法世界各國已普遍采用，后一種方法適用于有些特點(diǎn)的場合。2.2.2．用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定1、需要系數(shù)法的基本公式及其應(yīng)用需要系數(shù)Kd，是用電設(shè)備組在最大負(fù)荷所需要的有功功率P30與設(shè)備的總?cè)萘縋e的比值，即Kd

=

P30/Pe(2--3)在這里，用電設(shè)備組的設(shè)備容量Pe是指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不含備用設(shè)備）的額定容量PN之和，即Pe=ΣPN；Kd是考慮了以下四種情況而取的系數(shù)：用電設(shè)備組的設(shè)備實(shí)際上不一定都同時運(yùn)行；運(yùn)行的設(shè)備也不太可能都滿負(fù)荷；設(shè)備本身有功率損耗；配電線路也有功率損耗。實(shí)際需要系數(shù)Kd不僅與用電設(shè)備組

的工作性質(zhì)、設(shè)備臺數(shù)、設(shè)備效率

和線路損耗有關(guān)，而且與操作人員

的技能和生產(chǎn)組織等多種因素有關(guān)。按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷的基本公式：P30

=

Kd·Pe（KW）(2—4)確定無功計(jì)算負(fù)荷的基本公式：Q30

=

P30·tanΦ（kvar）(2—5)確定視在計(jì)算負(fù)荷的基本公式為（常用單位KV·A）(2—6)確定計(jì)算電流的計(jì)算公式為（常用單位A）(2—7)UN——用電設(shè)備的額定電壓（單位為KV）需要系數(shù)法比較適用于用電設(shè)備臺數(shù)比較多，而單臺設(shè)備容量相差不大的情況。應(yīng)用此法計(jì)算時，首先要正確判明用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)。例如：——機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床電動機(jī)，應(yīng)屬于小批生產(chǎn)的冷工機(jī)床?！獕核軝C(jī)、拉絲機(jī)和鍛錘等，應(yīng)屬于熱加工機(jī)床?！鹬貦C(jī)、行車、電動葫蘆、卷揚(yáng)機(jī)均屬于吊車類。2、二項(xiàng)式法的基本公式及其應(yīng)用二項(xiàng)式法的基本公式是：P30

=

bPe

+cPx（2—8）式中，bPe表示用電設(shè)備組的平均功率；Pe是用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘?；cPx是表示用電設(shè)備組中x臺容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時增加的附加負(fù)荷，其中Px是X臺最大容量的設(shè)備總?cè)萘浚琤、c為二項(xiàng)式系數(shù)。其余的計(jì)算負(fù)荷Q30、S30、I30的計(jì)算與前述需要系數(shù)法的計(jì)算相同。應(yīng)該注意的是：按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷時，如果設(shè)備總臺數(shù)少于表2--1中規(guī)定的最大容量設(shè)備臺數(shù)X的2倍（即n＜2x時），其最大容量設(shè)備臺數(shù)x宜適當(dāng)取小，一般取x=n/2，且按“四舍五入”規(guī)則取整數(shù)。例如某機(jī)床電

動機(jī)組只有7臺時，則x=7/2≈4。二項(xiàng)式法不僅考慮了用電設(shè)備組最大負(fù)荷時的平均功率，而且考慮了少數(shù)容量最大設(shè)備投入運(yùn)行時對總計(jì)算負(fù)荷的額外影響。二項(xiàng)式法比較適于設(shè)備臺數(shù)較少而容量差別較大的低壓干線和分支線的計(jì)算負(fù)荷。例2-1 某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，擁有額定電壓380V的三相電動機(jī)15KW

1臺，11KW

3臺，7.5kw6臺，4kw15臺，2.2kw10臺，1.5kw10臺，試用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法分別求其計(jì)算負(fù)荷。解：由于是機(jī)修車間的冷加工機(jī)床設(shè)備，查表中2—1

（P226第1行）“小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(jī)”項(xiàng)，得：Kd=0.16~0.2（取0.2）tanφ=1.73=0.5（1）用需要系數(shù)法求解其計(jì)算負(fù)荷：

Pe=15×1+11×3+7.5×6+4×15+2.2×10+1.5×10=190

Kw有功計(jì)算負(fù)荷：P30=Kd·Pe=0.2×190=38Kw無功計(jì)算負(fù)荷：Q30=P30·tanФ=38×1.73=65.7KVar視在計(jì)算負(fù)荷：S30=P30/=38/0.5=76

KVA×0.38KV）=計(jì)算電流：I30=76KV·A/（115.5

A⑵用二項(xiàng)式法確定其計(jì)算負(fù)荷由表2—1查得b=0.14

c=0.4

x=5設(shè)備總?cè)萘浚?0.5

tanФ=1.73Pe

=(15+11×3+7.5×6+4×15+2.2×10+1.5×10)=190

Kw由于x=5故：Px

=(15×1+11×3+7.5×1)=55.5

Kw有功計(jì)算負(fù)荷：P30

=(0.14×190+0.4×55.5)

Kw

=

48.8

Kw無功計(jì)算負(fù)荷：Q30

=1.73×48.8KW

=84.4

Kvar視在計(jì)算負(fù)荷:S30

=48.8KW/0.5

=97.6

KVA計(jì)算電流：I30

=97.6KVA/（

×0.38KV）=

148

A計(jì)算結(jié)果分析需要系數(shù)法二項(xiàng)式法Pe

（Kw）190190P30

（Kw

）3848.8Q30

（Kvar）65.784.4S30

（KVA）7697.6I30

（A）115.5148比較上述結(jié)果可以看出，按二項(xiàng)式法計(jì)算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果稍大一些。這是因?yàn)槎?xiàng)式法不僅考慮了用電設(shè)備組最大負(fù)荷時的平均功率，而且考慮了少數(shù)容量最大設(shè)備投入運(yùn)行時對總計(jì)算負(fù)荷的額外影響。經(jīng)驗(yàn)證明，在設(shè)備臺數(shù)較少情況下或選擇低壓分支干線時，采用二項(xiàng)式法計(jì)算為宜。2.2.3．全廠計(jì)算負(fù)荷的確定確定全廠計(jì)算負(fù)荷的方法很多，應(yīng)該按具體情況選用。一般有逐級計(jì)算法、需要系數(shù)法及按年產(chǎn)量或年產(chǎn)值估算法等。1、逐級計(jì)算法全廠計(jì)算負(fù)荷的確定，從確定各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷開始，逐級向工廠進(jìn)線方向計(jì)算，如圖2-3所示。圖2-3全廠供電系統(tǒng)中各部分（級）的計(jì)算負(fù)荷例如P30.5應(yīng)為其所有出線上的計(jì)算負(fù)荷P30.6之和，再乘上同時系數(shù)KΣ。而P30.4=P30.5+△PWL2，△PWL2為線路WL2的功率損耗。變壓器T低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷P30.3，則應(yīng)為低壓母線所有出線的計(jì)算負(fù)荷P30.4之和，再乘上同時系數(shù)KΣ（同時系數(shù)一般取KΣ=0.95）。變壓器高壓進(jìn)線WL1首端的計(jì)算負(fù)荷P30.2+P30.3+ΔPT+ΔPWL1，這里ΔPT和ΔPWL1分別為變壓器T和線路WL1的功率損耗。工廠總的計(jì)算負(fù)荷P30.1，則為高壓配電所所有出線的計(jì)算負(fù)荷P30.2之和，也需乘上同時系數(shù)K∑。K∑依具體情況確定，范圍可為0.8~0.95。對小型工廠來說，廠內(nèi)高低壓配電線路一般不長，其功率損耗可忽略不計(jì)。電力變壓器的功率損耗，在一般的負(fù)荷計(jì)算中，可采用簡化公式來近似計(jì)算。對

S7、SL7、S9等系列的低損耗配電變壓器來說，可采用下列簡化公式：有功功率損耗：△PT≈0.015S30無功功率損耗：（2--9）△QT≈0.065S30（2--10）2、需要系數(shù)法將全廠用電設(shè)備的總?cè)萘縋e(備用設(shè)備容量不計(jì))乘上需要系數(shù)Kd，即得全廠總的有功計(jì)算負(fù)荷P30，因此確定工廠計(jì)算負(fù)荷的公式如下：有功計(jì)算負(fù)荷（KW）：P30

=

Kd·Pe(2—11)無功計(jì)算負(fù)荷(Kvar)：Q30

=

P30·tanΦ(2—12)視在計(jì)算負(fù)荷(KVA)：計(jì)算電流(A)

：I30

=

S30/

(

UN)(2—14)(2—13)3、按年產(chǎn)量或產(chǎn)值估算工廠計(jì)算負(fù)荷⑴、按年產(chǎn)量估算工廠計(jì)算負(fù)荷將工廠年產(chǎn)量A乘以單位產(chǎn)品耗電量a，即得到工廠的需要用電量：Wa

=

A?a（2--15）各類工廠的單位產(chǎn)品耗電量a,可由有關(guān)設(shè)計(jì)單位根據(jù)實(shí)測統(tǒng)計(jì)資料確定，也可查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。在求出工廠的單位產(chǎn)品耗電量Wa后，即可按下式求得工廠的有功計(jì)算負(fù)荷：P30

=

Wa

/

Tmax(2—16)式中，Tmax——工廠的年最大有功負(fù)荷利用小時，可查附表2-2。Q30、S30和I30的計(jì)算，仍按式（2-11）～（2-14）。⑵、按年產(chǎn)值估算工廠計(jì)算負(fù)荷將工廠年產(chǎn)值B乘以單位產(chǎn)值耗電量b。即得到工廠全年的需用電量：Wa

=

B?b(2—17)各類工廠的單位產(chǎn)值耗電量b也可由有關(guān)設(shè)計(jì)單位根據(jù)實(shí)測統(tǒng)計(jì)資料確定，也可查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。求出年需用電量Wa后，即可按前述公式計(jì)算出P30、Q30、S30和I30。上述的幾種確定工廠計(jì)算負(fù)荷的方法，有簡有繁，但是要比較切合實(shí)際地確

定工廠的計(jì)算負(fù)荷，除了要根據(jù)工廠

的設(shè)備情況，也要考慮工廠所屬的行

業(yè)特點(diǎn)。例如，機(jī)械行業(yè)的工廠采用前兩種方法比較適合，而發(fā)酵、釀造行業(yè)的工廠采用第三種方法就比較相宜。2.2.4．全廠的功率因數(shù)及無功補(bǔ)償1、工廠的功率因數(shù)（1）、瞬時功率因數(shù)。瞬時功率因數(shù)可由功率因數(shù)表（相位表）直接測量，亦可由功率表、電流表和電壓表測出相應(yīng)值后按下式求出（間接測量）：=

P/(

IU)(2—18)式中：P——三相功率表讀數(shù)（KW）I——電流表測量線電流讀數(shù)（A）U——電壓表測出線電壓讀數(shù)（KV）瞬時功率因數(shù)只用來了解和分析工廠或

設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功功率變化情況，以便采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。瞬時功率因數(shù)只用來了解和分析工廠或設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功功率變化情況，以便采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。（2）平均功率因數(shù)。平均功率因數(shù)是指某一規(guī)定時間內(nèi)（例如一個月內(nèi)）功率因數(shù)的平均值，按下式計(jì)算：（2—19）式中：WP——某一時間內(nèi)耗用的有功電能，由有功電度表讀出；Wq——某一時間內(nèi)耗用的無功電能，由無功電度表讀出。我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費(fèi)，規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)的高低來調(diào)整。一般來說＞0.9時，適當(dāng)獎勵。﹤0.85時適當(dāng)懲罰。以此來鼓勵用戶設(shè)法提高功率因數(shù)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。⑶、最大負(fù)荷時的功率因數(shù)。最大負(fù)荷時的功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷（即計(jì)算負(fù)荷）時的功率因數(shù)。按下式計(jì)算：=

P30/S30(2--20)我國有關(guān)規(guī)程規(guī)定：高壓供電的工廠，最大負(fù)荷時的功率因數(shù)不得低于0.9，其他工廠則不得低于0.85。如果達(dá)不到上述要求，則必須進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。2、無功功率補(bǔ)償一般情況下，由于工廠生產(chǎn)所需大量動力負(fù)荷都是盛性負(fù)荷。例如感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐等，使得功率因數(shù)偏低，因此需采用無功功率補(bǔ)償措施來提高功率因數(shù)。圖2-4表示提高功率因數(shù)與無功功率和視在功率變化的關(guān)系（有功功率固定不變）。當(dāng)功率因數(shù)由提高ˊ時，無功功率Q30和視在功率S30分別減小為Q30和S30，從而使負(fù)荷電流相應(yīng)減小，圖2-4功率因數(shù)的提高與無功功率和視在功率的變化這樣做所獲得的益處是很大的：可降低供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗；可選用稍小一些容量的電氣元件如電力變壓器、開關(guān)設(shè)備和較小截面的導(dǎo)線，從而減少投資和節(jié)約有色金屬。要使功率因數(shù)由提高到ˊ，通常需裝設(shè)人工補(bǔ)償裝置。由圖2-4可知，無功功率補(bǔ)償容量應(yīng)為：Qc

=

P30(tanΦ―tanΦ′)

=

Δqc·P30（2—21）式中Δqc=tanΦ―tanΦ′，稱為無功功率補(bǔ)償率，單位為kVar/kW：Δqc表示要使1kW的有功功率由提高

′所需的無功功率補(bǔ)償kVar值，附表2-3列出了無功功率補(bǔ)償率，可根據(jù)補(bǔ)償前后的功率因數(shù)直接查出。人工補(bǔ)償設(shè)備最常用的為并聯(lián)電容器。在確定了總的補(bǔ)償容量后，就可根據(jù)選定的并聯(lián)電容器的單個容量qc來確定電容器的個數(shù)：n=Qc/qc（qc為單個電容器的額定容量）(2—22)由上式計(jì)算所得的電容器個數(shù)n。對于單相電容器來說，應(yīng)取3的倍數(shù)，以便三相均衡分配，附表2-4介紹了BW型電容器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。3、無功功率補(bǔ)償后工廠計(jì)算負(fù)荷的確定工廠（或車間）裝設(shè)了無功功率補(bǔ)償設(shè)備后。則在確定補(bǔ)償設(shè)備裝設(shè)地點(diǎn)前的總計(jì)算負(fù)荷時，應(yīng)扣除無功功率補(bǔ)償容量。因此補(bǔ)償后的總的無功功率計(jì)算負(fù)荷為：=

Q30-Qc(2—23)總的視在計(jì)算負(fù)荷為：（2—24）總的計(jì)算電流為：（2—25）總的有功功率P30保持不變例2-2 某廠擬建一降壓變電所，裝設(shè)一臺10/0.4kv低損耗型主變壓器。已知低壓側(cè)有功計(jì)算負(fù)荷700kw，無功計(jì)算負(fù)荷850kvar，按規(guī)定，工廠變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不得低于0.9。如果在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，補(bǔ)償容量是多大？補(bǔ)償后高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷有多大？在變壓器容量選擇上有何變化？解：（1）補(bǔ)償前變電所低壓側(cè)的視在功率為：S30⑵=

=1110

KVA變壓器容量的選擇

SN?T

≥

S30⑵，因此未進(jìn)行補(bǔ)償時主變壓器容量應(yīng)選為SN?T

=1250

KVA

>1110

KVA（參看附表2-5）低壓側(cè)功率因數(shù)為：⑵

=

700/1000=

0.63考慮到變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于其有功損耗ΔQc=(4～5)ΔPT

，所以不進(jìn)行無功補(bǔ)償，高壓側(cè)功率因數(shù)不可能達(dá)到要求，如在低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償，補(bǔ)償后低壓側(cè)的功率因數(shù)要高于0.9，達(dá)到0.91~0.92，才能使高壓側(cè)功率因數(shù)達(dá)到要求。這里取 ⑵

=0.92。（2）低壓側(cè)無功補(bǔ)償容量。Qc

=

700×(tanarccos0.63

–tanarccos0.92)

=700×(1.21-0.43)

=546KVar取Qc

=550

KVar（3）補(bǔ)償后高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷、功率因數(shù)和變壓器容量。低壓側(cè)視在容量：=762

KVAS30⑵

=變壓器的功率損耗：△PT

=0.015

S30⑵

=0.015×762

=11.4

KW△QT

=0.06

S30⑵

=0.06×762

=45.7

KVar變壓器高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷：P′30⑴

=700+11.4

=711.4

KWQ′30⑴

=（850-550）+45.7

=345.7

KVarS′30⑴

==791

KVAI′30⑴

=791/√3×10

KV

=45.7

A主變壓器可選擇：SN?T

=800

KVA

>711.4

KVA功率因數(shù)：=

P′30⑴/

S′30⑴

=711.4/791

=0.9滿足規(guī)定要求，并且減少了變壓器投資。2.3工廠變配電所的布置與結(jié)構(gòu)本章小結(jié)在工廠供電設(shè)計(jì)，所謂“負(fù)荷”是指電氣設(shè)備和線路中通過的功率或電流，而不是指它們的阻抗。工廠常用的用電設(shè)備種類繁多，根據(jù)其用途和特點(diǎn)，大致可以分成四類：生產(chǎn)加工機(jī)械的拖動設(shè)備；電焊、電鍍設(shè)備；電熱設(shè)備；照明設(shè)備。工廠用電設(shè)備的工作制分以下三類：

1、連續(xù)工作制2、短時工作制3、斷續(xù)周期工作制。負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時間變動情況的一種圖形，它將日常記錄

和積累的數(shù)據(jù)繪制在直角坐標(biāo)系上。通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來

按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中的各元

件的負(fù)荷值稱為計(jì)算負(fù)荷。我們進(jìn)行電力負(fù)荷計(jì)算的目的，是為了合理地選擇供電系統(tǒng)中

的導(dǎo)線、開關(guān)電器、變壓器等

元件，使電氣設(shè)備和材料得到

充分利用和安全運(yùn)行。一般情況下，由于工廠生產(chǎn)所需大量動力負(fù)荷都是感性負(fù)荷。例如感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐等，使得功率因數(shù)偏低，因此需采用無功功率補(bǔ)償措施來提高功率因數(shù)。人工補(bǔ)償設(shè)備最常用的為并聯(lián)電容器。在確定了總的補(bǔ)償容量后，就可根據(jù)選定的并聯(lián)電容器的單個容量qC來確定電容器的個數(shù)。根據(jù)變配電所的地理位置、供電范圍和供電容量的不同，變配電所的變壓器室、電容器室和高低壓配電室的布置和結(jié)構(gòu)都有不同的方式。思考題和習(xí)題第三章

工廠變配電所的電氣設(shè)備要求

掌握工廠變配電所的作用、主要設(shè)備、主接線方式。知識點(diǎn)（8點(diǎn)）

電弧的產(chǎn)生及滅弧方法了解高壓電器的結(jié)構(gòu)和用途?！綦x開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓斷路器、高壓熔斷器、電

流互感器和電壓互感器。了解工廠變配電所常用低壓設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能和應(yīng)用特點(diǎn)；了解電力變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用，電力變壓器的過負(fù)荷能力，主變壓器臺數(shù)和容量的選擇，變壓器的運(yùn)行維護(hù)和故障檢修；了解單母線接線、單母線分段接線、單母線帶旁路接線、雙母線接線和橋式接線方式；了解主接線方案；掌握配電裝置的分類與特點(diǎn)；變配電所配電裝置圖的讀圖方法技能點(diǎn)高、低壓電器和變壓器的功能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)行維護(hù)方法；閱讀變配電所配電裝置圖。重點(diǎn)和難點(diǎn)高壓斷路器結(jié)構(gòu)；工廠變配電所的主接線。3.1電弧的產(chǎn)生及滅弧方法3.1.1電弧的產(chǎn)生、危害及滅弧方法1、電弧的產(chǎn)生當(dāng)開關(guān)切斷電路時，在開關(guān)的觸頭之間總會產(chǎn)生一道弧光，這就是電弧。電弧的特點(diǎn)是光很強(qiáng)和溫度很高，是一種極強(qiáng)烈的電游離現(xiàn)象。產(chǎn)生電弧的根本原因是開關(guān)觸頭在分?jǐn)嚯娏鲿r，觸頭間電場強(qiáng)度很大，使觸頭本身的電子周圍介質(zhì)中的電子被游離而形成電弧電流。產(chǎn)生電弧的游離方式包括：——高電場發(fā)射——熱電發(fā)射——碰撞游離——熱電游離。(1)高電場發(fā)射開關(guān)觸頭分?jǐn)嚯娏鞯乃查g，觸頭間隙中電場強(qiáng)度很大。金屬觸頭陰極的電子在電場力的作用下，被拉入開關(guān)觸頭間隙形成自由電子，又在電場力的作用下形成電弧。(2)熱電發(fā)射當(dāng)開關(guān)觸頭分?jǐn)嚯娏鲿r，陰極表面由于大電流逐漸收縮集中而出現(xiàn)熾熱光斑，溫度很高，使觸頭表面分子中外層電子吸收足夠的熱能而發(fā)射到觸頭間隙中去，形成自由電子。(3)碰撞游離開關(guān)觸頭間隙中的自由電子在強(qiáng)電場力的作用下向陽極移動，并獲得一定的能量。移動中會碰撞中性質(zhì)點(diǎn)，只要能量足夠大，就會使中性質(zhì)點(diǎn)中的電子游離出來，從而使中性點(diǎn)游離成帶正電的正離子和自由電子。這些被游離出來的帶電質(zhì)點(diǎn)在電場力的作用下，繼續(xù)向陽極移動，又會碰撞其它中性質(zhì)點(diǎn)，形成新的碰撞游離。其結(jié)果是使觸頭間隙中正離子和自由電子數(shù)越來越多，形成“雪崩”現(xiàn)象，當(dāng)離子濃度足夠大時，介質(zhì)被擊穿而產(chǎn)生電弧。(4)熱電游離電弧形成后溫度很高，表面溫度達(dá)到3000℃～4000℃，弧心溫度可達(dá)10000℃左右。在這樣的高溫下，電弧中的中性質(zhì)點(diǎn)又可被游離成正離子和自由電子，從而進(jìn)一步加強(qiáng)了電弧中的游離。觸頭越分開，電弧越大，熱游離也越顯著。上述幾種游離方式從電弧產(chǎn)生的過程來看，在觸頭分開之初是高電場發(fā)射和熱電發(fā)射的游離方式占主導(dǎo)作用，接著碰撞游離和熱游離使電弧持續(xù)和發(fā)展。2、電弧的主要危害：電弧對開關(guān)觸頭的壽命和供配電系統(tǒng)的安全有著很大的影響。電弧的主要危害包括：——延長了電路斷開的時間；——高溫可能燒損開關(guān)觸頭等設(shè)備并造成人身傷害，引起火災(zāi)；——強(qiáng)烈的弧光可能損傷人的視力。3、電弧熄滅的條件和方式(1)電弧熄滅條件在電弧產(chǎn)生的過程中，游離和去游離是共同存在、互為相反的兩個過程。當(dāng)游離率等于去游離率時，電弧在間隙中穩(wěn)定燃燒。要使電弧熄滅，必須使去游離率大于游離率，這就是電弧熄滅的條件。(2)熄滅電弧的方式熄滅電弧就是要減小電弧的游離，有“復(fù)合”和“擴(kuò)散”兩種方式。①復(fù)合復(fù)合是指正、負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)重新結(jié)合為中性質(zhì)點(diǎn)的現(xiàn)象。它與電弧中電場強(qiáng)度、溫度以及介質(zhì)的性質(zhì)等有關(guān)。電弧中溫度越低，電場強(qiáng)度越弱，質(zhì)點(diǎn)的動能越小，則復(fù)合越強(qiáng)；介質(zhì)的性質(zhì)越穩(wěn)定，密度越高，則自由電子加速的自由行程越短，獲得的能量就越小，越有利于復(fù)合。②擴(kuò)散擴(kuò)散是電弧中的帶電質(zhì)點(diǎn)(正離子或自由電子)向周圍介質(zhì)中運(yùn)動，從而使弧區(qū)帶電質(zhì)點(diǎn)的濃度減小。擴(kuò)散的主要原因是電弧與周圍介質(zhì)存在著濃度差。此外，擴(kuò)散也與電弧截面大小有關(guān)，電弧截面越小，離子或電子擴(kuò)散就越強(qiáng)烈。帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合和擴(kuò)散都會使弧區(qū)帶電質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量減少，去游離增強(qiáng)，從而更有利于電弧的熄滅。4、開關(guān)電器中常用的滅弧方法

開關(guān)電器中常用的滅弧方法包括：速拉滅弧法；冷卻滅弧法；吹弧或吸弧滅弧法：氣吹、油吹、電動力吹和磁吹等方式；長弧切短弧滅弧法；粗弧分細(xì)滅弧法；狹溝滅弧法；真空滅弧法；六氟化硫滅弧法。(1)速拉滅弧法開關(guān)在分?jǐn)嚯娏鲿r，利用彈簧的拉力作用，使觸頭迅速分離，從而迅速拉長電弧使電場強(qiáng)度驟減，離子復(fù)合迅速增強(qiáng)，達(dá)到加速滅弧的目的。這種滅弧方法是開關(guān)電器中普遍采用的最基本的滅弧方法。高低壓斷路器中都裝有強(qiáng)有力的斷路彈簧，其目的就是加速觸頭的分?jǐn)嗨俣?，迅速拉長電弧。(2)冷卻滅弧法利用介質(zhì)（如油等）來降低電弧的溫度，使電弧中的熱游離減弱，正、負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合增強(qiáng)，從而加速電弧的熄滅。(3)吹（吸）弧滅弧法利用外力（如氣流、油流或電磁力）來吹動電弧，使電弧拉長，同時也使電弧冷卻，電弧中電場強(qiáng)度降低，復(fù)合和擴(kuò)散增強(qiáng)，加速電弧熄滅。按吹弧的方向(相對電弧方向)有縱吹和橫吹兩種，如圖3-1a和圖3-1b所示。(a)橫吹

(b)縱吹圖3-1橫吹和縱吹示意圖1-電??；2-觸頭按施加外力的性質(zhì)來分，有氣吹、油吹、磁力和電動力吹等方式。低壓刀開關(guān)迅速拉開刀閘時，由于本身已構(gòu)成彎曲回路，

回路中的電流產(chǎn)生的電動力

作用于電弧，吹動電弧加速

拉長，如圖3-2所示。圖3-2低壓刀開關(guān)電動力吹弧在開關(guān)中采用專門的磁吹線圈來吹弧如圖3-3所示。圖3-3磁吹線圈吹弧1-磁吹線圈；2-滅弧觸頭；3-電弧此外，還有利用鐵磁物質(zhì)如鋼片來吸動電弧，這相當(dāng)于反向吹弧，如圖3-4所示。圖3-4磁吹片吹弧1-電??；2-鋼片(4)長弧切短滅弧法由于電弧的電壓降主要降落在陰極區(qū)和陽極區(qū)，而且基本上是一個常數(shù)。而弧柱(電弧的中間部分)的電壓降較小，利用金屬(鋼)片將長弧切成若干短弧。如圖3-5所示，則維持觸頭間電弧穩(wěn)定燃燒的電壓降將增加若干倍。圖3-5長弧切短滅弧法1-鋼柵片；2-電??；3-觸頭當(dāng)外施電壓(觸頭間)小于觸頭間電弧的維持電壓時，電弧就會迅速熄滅。低壓斷路器和部分刀開關(guān)的滅弧罩就是利用這個原理來滅弧的。(5)粗弧分細(xì)滅弧法將粗弧分成若干平行的細(xì)小電弧，增大了電弧與周圍介質(zhì)的接觸面，改善了電弧的散熱條件，降低了電弧的溫度，使帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合和擴(kuò)散得到加強(qiáng)，使電弧加速熄滅。(6)狹溝滅弧法使電弧在固體介質(zhì)所形成的狹溝中燃燒，電弧與介質(zhì)的接觸面增大，冷卻條件改善，使電弧中去游離增強(qiáng)，加速電弧熄滅。有的熔斷器(如RTO型)在熔管中充填石英砂，就是利用狹溝滅弧原理。用陶瓷制成的絕緣滅弧柵也是利用狹溝滅弧原理，如圖3-6所示。圖3-6狹溝滅弧法1-絕緣柵片；2-電??；3-觸頭(7)真空滅弧法由于交流電流每一個周期兩次過零，電流在過零時，電弧將暫時熄滅，弧柱溫度急劇下降，熱游離中止，去游離大大增強(qiáng)，在靠近陰極區(qū)的介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度迅速增強(qiáng)。若將開關(guān)觸頭裝在真空容器內(nèi)，由于真空具有較高的絕緣強(qiáng)度，則在電流過零時就能將電弧熄滅。在低壓系統(tǒng)中，由于電壓較低，滅弧比較容易；而高壓系統(tǒng)中具有完善滅弧結(jié)構(gòu)的高壓油斷路器，一般需要幾個周期才能將電弧熄滅，真空斷路器只需半個周期就能使電弧熄滅，這也是近幾年來真空斷路器得到普遍使用的主要原因。(8)六氟化硫滅弧法SF6氣體是一種無色、無嗅、不燃燒的惰性氣體，具有優(yōu)異的絕緣及滅弧能力。它的絕緣能力約高出普通空氣的2.5～3倍，滅弧能力則高近100倍。在開關(guān)電器中，通常是綜合利用幾種滅弧方式來達(dá)到熄弧的目的。5、電氣觸頭基本要求電氣觸頭是開關(guān)電器中極其重要的、易損的部件，為了滿足開關(guān)電器的可靠性．電氣觸頭應(yīng)滿足下列幾個基本要求。①滿足正常負(fù)荷的發(fā)熱要求。正常的負(fù)荷電流(包括線路的過負(fù)荷電流)長期通過觸頭時，觸頭的發(fā)熱溫度不應(yīng)超過允許值。為此，觸頭必須接觸緊密良好，盡量避免觸頭表面產(chǎn)生氧化層，盡量降低接觸電阻。②具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。能夠經(jīng)受規(guī)定的通斷次數(shù)而不致發(fā)生機(jī)械變形或損壞。③具有足夠的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。具有足夠的動穩(wěn)定度指在可能發(fā)生的最大短路沖擊電流通過時，觸頭不至于因最大電動力作用而損壞；具有足夠的熱穩(wěn)定度指在可能最長的短路時間內(nèi)通過最大短路電流時所產(chǎn)生的熱量不致使觸頭燒損或熔焊。④具有足夠的斷流能力。在開斷可能發(fā)生的最大沖擊電流或最大短路容量時，觸頭不應(yīng)被電弧燒損，更不應(yīng)發(fā)生熔焊現(xiàn)象。3.2工廠變配電所常用的高、低壓設(shè)備3.2.1工廠變配電所常用的高壓電器為了實(shí)現(xiàn)工廠變配電所的受電、變電和配電的功能，在工廠變配電所中，必須把各種電氣設(shè)備按一定的接線方案連接起來，組成一個完整的供配電系統(tǒng)。系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)輸送、變換和分配電能任務(wù)的電路稱為主電路，也叫一次電路；一次電路中的所有電氣設(shè)備，稱為一次設(shè)備或一次元件用來控制、指示、監(jiān)測和保護(hù)主電路（一次電路）及其主電路中設(shè)備運(yùn)行的電路稱為二次電路（二次回路）二次電路中的所有電氣設(shè)備，稱為二次設(shè)備或二次元件。1、高壓隔離開關(guān)具有明顯的分?jǐn)嚅g隙，主要用來隔離高壓電源，保證安全檢修，并能通斷一定的小電流（如2A以下的空載變壓器勵磁電流、電壓互感器回路電流、5A以下的空載線路的充電電流）。它沒有專門的滅弧裝置，因此不允許切斷正常的負(fù)荷電流，更不能用來切斷短路電流。圖3-7GN8-10/600型高壓隔離開關(guān)1-上接線端子；2-靜觸頭；3-閘刀；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-支柱絕緣子根據(jù)隔離開關(guān)的使用場所，可以把高壓隔離開關(guān)分成戶內(nèi)和戶外兩大類。在操作隔離開關(guān)時，先注意檢查斷路器確實(shí)在斷開位置后，才能操作隔離開關(guān)。同時應(yīng)注意操作順序，停電時先拉線路側(cè)隔離開關(guān)，送電時先合母線側(cè)隔離開關(guān)。（1）合上隔離開關(guān)時的操作：①無論用手動傳動裝置或用絕緣操作桿操作，均必須迅速而果斷，但在合閘終了時用力不可過猛，以免損壞設(shè)備，使機(jī)構(gòu)變形，瓷瓶破裂等。②隔離開關(guān)操作完畢后，應(yīng)檢查是否合上。合好后應(yīng)使隔離開關(guān)完全進(jìn)入固定觸頭，并檢查接觸的嚴(yán)密性。（2）拉開隔離開關(guān)時操作：①開始時應(yīng)慢而謹(jǐn)慎，當(dāng)?shù)镀瑒傄x開固定觸頭時應(yīng)迅速。特別是切斷變壓器的空載電流、架空線路和電纜的充電電流、架空線路小負(fù)荷電流以及環(huán)路電流時，拉開隔離開關(guān)時更應(yīng)迅速果斷，以便能迅速消?、诶_隔離開關(guān)后，應(yīng)檢查隔離開關(guān)每相確實(shí)已在斷開位置并應(yīng)使刀片盡量拉到頭。（3）在操作中誤拉、誤合隔離開關(guān)時：①誤合隔離開關(guān)時，即使合錯，甚至在合閘時發(fā)生電弧，也不準(zhǔn)將隔離開關(guān)再拉開。

因?yàn)閹ж?fù)荷拉開隔離開關(guān)，將造成三相弧

光短路事故。②誤拉隔離開關(guān)時，在刀片剛要離開固定觸頭時，便發(fā)生電弧，這時應(yīng)立即合上，可

以消滅電弧，避免事故。如果隔離開關(guān)已

經(jīng)全部拉開，則絕不允許將誤拉的隔離開

關(guān)再合上。如果是單極隔離開關(guān)，操作一相后發(fā)現(xiàn)誤拉，對其他兩相則不允許繼續(xù)操作。2、高壓負(fù)荷開關(guān)高壓負(fù)荷開關(guān)能通斷而產(chǎn)的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流，隔離高壓電源。也稱“功率隔離開關(guān)”。高壓負(fù)荷開關(guān)只有簡單的滅弧裝置，因此它不能切斷或接通短路電流。高壓負(fù)荷開關(guān)使用時通常與高壓熔斷器配合使用，利用熔斷器來切斷短路故障。根據(jù)高壓負(fù)荷開關(guān)的簡單滅弧裝置中所采用的滅弧介質(zhì)的不同，高壓負(fù)荷開關(guān)可分為：固體產(chǎn)氣式、壓氣式、油管式、真空式、SF6式等。按安裝場所分類，也有戶內(nèi)式和戶外式兩種。圖3-8FN

3-10RT型高壓負(fù)荷開關(guān)1-主軸；上絕緣子兼氣缸；連桿；下絕緣子；框架RN1型高壓熔斷器下觸頭；8-閘刀；

9-弧動觸頭；10-絕緣噴嘴；11-主靜觸頭；12-上觸座；13-分閘彈簧；14-絕緣拉桿；15-熱脫扣器3、高壓斷路器高壓斷路器具有可靠的滅弧裝置。它不僅能通斷正常的負(fù)荷電流，而且能接通和承擔(dān)一定時間的短路電流。能在保護(hù)裝置作用下自動跳聞，切除短路故障。高壓斷路器分為戶內(nèi)和戶外兩種，也可以按斷路器采用的滅弧介質(zhì)分為：——壓縮空氣斷路器；——油斷路器——真空斷路器——SF6斷路器等多種形式。目前，真空斷路器和SF6斷路器得到廣泛使用。但由于少油斷路器成本低，能滿足小容量供配電系統(tǒng)的運(yùn)行要求，仍在工廠變配電所中使用。斷路器設(shè)有明顯的分?jǐn)?，因此它常與隔離開關(guān)配合一起使用。隔離開關(guān)與斷路器配合使用控制電力線路時，斷路器和隔離開關(guān)必須按照一定順序操作：分閘時，先分?jǐn)嗦菲鳎蠓指綦x開關(guān)；合閘時，先合隔離開關(guān)，后合斷路器。（1）高壓油斷路器。采用變壓器油作滅弧介質(zhì)的斷路器稱為油斷路器。油斷路器又可分為多油斷路器和少油斷路器。圖3-9、3-10分別是SN10－10型少油斷路器的外形圖和油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖3-9

SN10-10型高壓少油斷路器外形1-鋁帽；上接線端；油標(biāo)；絕緣箱（內(nèi)裝滅弧室及 觸頭）下接線端；基座；主軸；框架；分閘彈簧圖3-10SN10-10型高壓少油斷路器的油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)1-鋁帽；2-油氣分離器3-上接線端子；4-油標(biāo)；靜觸頭（插座式）滅弧室；動觸頭（導(dǎo)電桿）中間滾動觸頭；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-絕緣油該斷路器的特點(diǎn)是：開關(guān)觸頭在絕緣油中閉合和斷開；油只作為滅弧介質(zhì)，油量少；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕；外殼帶電，必須與大地絕緣，人體不能觸及；燃燒和爆炸危險少。少油斷路器的主要缺點(diǎn)是：檢修周期短，在戶外使用受大氣條件影響大，配套性差。（2）高壓真空斷路器高壓真空斷路器是利用“真空”滅弧的一種新型斷路器，我國已成批生產(chǎn)ZN系列真空斷路器。真空斷路器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：—滅弧室作為獨(dú)立元件，安裝調(diào)試簡單方便；—觸頭開距短，故滅弧室小巧，操作功率小，動作快：—滅弧能力強(qiáng)，燃弧時間短，一般只需半個周期，電磨損少，使用壽命長：—防火、防爆，操作噪聲?。哼m用于頻繁操作，特別是適用于開斷容性負(fù)荷電流；—開斷能力強(qiáng)，目前開斷短路電流已達(dá)50KA；具有多次重合閘功能，適合配電網(wǎng)要求。圖3-11

ZN3-10

型高壓真空斷路器外形上接線端；真空滅弧室；下接線端；操作機(jī)構(gòu)箱；合閘電磁鐵；分閘電磁鐵；分閘彈簧；底座（3）高壓六氟化硫（SF6）斷路器SF6氣體是一種無色、無臭、不燃燒的惰性氣體，具有優(yōu)異的絕緣及滅弧能力。高壓六氟化硫（SF6）斷路器就是采用SF6作為斷路器的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的一種斷路器。它的絕緣能力約高出普通空氣的2.5～3倍，滅弧能力則高近100倍。特點(diǎn)：——外形尺寸小，占地面積少，開斷能力很強(qiáng)?！娀≡赟F6中燃燒時，電弧電壓特別低，燃弧時間也短，因而SF6斷路器觸頭燒損很輕微，適于頻繁操作，檢修周期長?！猄F6斷路器發(fā)展速度很快，電壓等級也在不斷提高。上接線端；絕緣筒（內(nèi)為氣缸及觸

頭系統(tǒng)）；下接線端；操作機(jī)構(gòu)；小車；分閘彈簧圖3-12

LN2-10

型SF6真空斷路器外形SF6

斷路器的缺點(diǎn)是：電氣性能受電場均勻程度及水分等雜質(zhì)影響特別大，故對SF6斷路器的密封結(jié)構(gòu)、元件結(jié)構(gòu)及SF6氣體本身質(zhì)量的要求相當(dāng)嚴(yán)格。SF6斷路器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：開關(guān)觸頭在SF6氣體中閉會和陸開，SF6氣體具有滅弧和絕緣功能，滅弧能力強(qiáng)，屬于高速斷路器；結(jié)構(gòu)簡單，無燃燒、爆炸危險：SF6氣體本身無毒，但在電弧的高溫作用下，會產(chǎn)生氟化氫等有強(qiáng)烈腐蝕性的劇毒物質(zhì)，檢修時應(yīng)注意防毒。4、高壓熔斷器熔斷器是一種結(jié)構(gòu)最簡單、應(yīng)用最廣泛的保護(hù)電器。一般由熔管、熔體、滅弧填充物、指示器、靜觸座等構(gòu)成。熔斷器分限流式和不限流式兩種。限流式熔斷器的滅弧能力強(qiáng)，可以在短路電流上升到最大值之前滅弧。工廠供配電系統(tǒng)中，對容量小而且不太重要的負(fù)載，廣泛使用高壓熔斷器作為輸、配電線路及電力變壓器（包括電壓互感器）的短路及過載保護(hù)，它既經(jīng)濟(jì)又能滿足一定的可靠性。高壓熔斷器戶內(nèi)廣泛采用RN1、RN2型高壓管式熔斷器，戶外則廣泛采用RW4、RW10型等跌落式熔斷器。（1）RN1和RN2型戶內(nèi)式熔斷器RN1型和RN2型熔斷器的結(jié)構(gòu)基本相同，都是瓷質(zhì)熔管內(nèi)充填石英砂填料的密封管式熔斷器。當(dāng)短路電流或過負(fù)荷電流通過熔體使工作熔體熔斷后，其指示熔體相繼熔斷，其紅色的熔斷指示器彈出，表示其熔體已熔斷。這種烙斷器熔體熔斷所產(chǎn)生的電弧是在填充石英砂的密閉瓷管內(nèi)燃燒，因此這種熔斷器滅弧能力很強(qiáng)，能在短路電流未達(dá)到其沖擊值之前將電弧熄滅，為限流式熔斷器。RN1型主要作為高壓線路和變壓器的短路保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)，結(jié)構(gòu)尺寸較大。RN2型只用做電壓互感器一次側(cè)的短路保護(hù)，其熔體電流一般為0.5A，結(jié)構(gòu)尺寸較小。圖3-13

RN1-10型熔斷器外形瓷熔管金屬管帽彈性觸座熔斷指示器接線端子磁絕緣支柱底座（2）RW4和RW10型戶外式熔斷器跌落式熔斷器廣泛用于環(huán)境正常的戶外場所。它既可用做3～10kV設(shè)備的短路保護(hù)，又可在一定條件下，直接用高壓絕緣鉤棒（俗稱令克棒）來操作熔管的分合，以斷開和接通小容量空載變壓器和空載線路等。因其具有明顯的分?jǐn)?，所以也可作為高壓隔離開關(guān)使用。戶外跌落式熔斷器屬于“非限流式熔斷器”。1-接線端子上靜觸頭上動觸頭管帽操作環(huán)熔管銅熔絲下動觸頭下靜觸頭下接線端子11-絕緣子12-固定安裝板圖3-14

RN4-10型高壓跌落式熔斷器外形3.2.2電流互感器和電壓互感器電流互感器和電壓互感器統(tǒng)稱為互感器，它們其實(shí)就是一種特殊的變壓器。在變配電系統(tǒng)中具有極其重要的作用。變換功能——把高電壓和大電流變換為低電壓和小電流，便于連接測量儀表和繼電器。隔離作用使儀表、繼電器等二次設(shè)備與主電路絕緣。擴(kuò)大儀表、繼電電器等二次設(shè)備的電流范圍，使儀表、繼電器等二次設(shè)備的規(guī)格統(tǒng)一，利于批量生產(chǎn)。1、電流互感器（1）電流互感器的結(jié)構(gòu)和原理按一次繞組的匝數(shù)分類可分為單匝式和多匝式；按用途分類，可分為測量用和保護(hù)用；按絕緣介質(zhì)分類，可分為油浸式和干式。圖3-15

LMZJ1-0.5型電流互感器銘牌；一次母線穿孔；鐵心（外繞二次繞組，環(huán)氧樹脂澆注）；安裝板；二次接線端子；圖3-16

LQJ-10型電流互感器1-一次接線端子一次繞組（環(huán)氧樹脂澆注）二次接線端子鐵心（兩個）二次繞組（兩個）警告牌（上寫“二次側(cè)不得開路”等字樣）電流互感器的基本結(jié)構(gòu)、原理如圖3-17所示。圖3-17電流互感器工作原理圖鐵心；一次繞組；二次繞組（3-1）電流互感器的一次電流I1與其二次電流I2有下列關(guān)系式中Ki

—電流互感器的變流比。變流比通常又表示為額定一次電流和二次電流之比，即

Ki＝IN1/IN2，例如100A/5A。不同類型的電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，但歸納起來有下列共同點(diǎn)：①電流互感器的一次繞組匝數(shù)很少，二次繞組匝數(shù)很多。如石柱式的電流互感器一次繞組為一穿過鐵心的直導(dǎo)體；母線式和套管式電流互感器本身沒有一次繞組，使用時穿入母線和套管，利用母線或套管中的導(dǎo)體作為一次繞組。②一次繞組導(dǎo)體粗，二次繞組導(dǎo)體細(xì)，二次繞組的額定電流一般為5A（有的為1A）。③工作時，一次繞組串聯(lián)在一次電路中，二次繞組串聯(lián)在儀表、繼電器的電流線圈回路中。二次回路阻抗很小，二次回路接近于短路狀態(tài)。（2）電流互感器的接線方案電流互感器在三相電路中常見有四種接線方案，如圖3-17（補(bǔ)充）(a)、(b)、(c)、(d)所示。①一相式接線如圖3-17（補(bǔ)充）（a）所示，這種接線在二次側(cè)電流線圈中通過的電流，反映一次電路對應(yīng)相的電流。這種接線通常用于負(fù)荷平衡的三相電路，供測量電流和接過負(fù)荷保護(hù)裝置用(a)一相式接線圖3-17（補(bǔ)充）電流互感器常用接線方案②兩相電流和接線（兩相V形接線）如圖3-17（補(bǔ)充）（b）所示，這種接線也叫兩相不完全星形接線，電流互感器通常接于A、C相上，流過二次側(cè)電流線圈的電流，反映一次電路對應(yīng)相的電流；而流過公共電流線圈的電流為它反映了一次電路對應(yīng)相的電流。這種接線廣泛應(yīng)用于6～10kV高壓線路中，測量三相電能、電流和作過負(fù)荷保護(hù)用。(b)兩相V型接線圖3-17（補(bǔ)充）電流互感器常用接線方案③兩相電流差接線如圖3-17（補(bǔ)充）（c）所示，這種接線也常把電流互感器接于A、C相，在三相短路對稱時流過二次側(cè)電流線圈的電流為其值為相電流的倍。這種接線在不同短路故障下，反映到二次側(cè)電流線圈的電流各自不同，因此對不同短路故障具有不同的靈敏度。這種接線主要用于6～10kV高壓電路中的過電流保護(hù)。(c)兩相電流差接線圖3-17（補(bǔ)充）電流互感器常用接線方案④三相星形接線如圖3-17（補(bǔ)充）（d）所示，這種接線流過二次側(cè)電流線圈的電流分別對應(yīng)主電路的三相電流，它廣泛用于負(fù)荷不平衡的三相四線制系統(tǒng)和三相三線制系統(tǒng)中，用做電能、電流的測量及過電流保護(hù)。(d)三相星形接線圖3-17（補(bǔ)充）電流互感器常用接線方案（3）電流互感器使用注意事項(xiàng)及處理方法。①電流互感器在工作時二次側(cè)不能開路。如果開路，二次側(cè)會出現(xiàn)危險的高電壓，危及設(shè)備及人身安全。而且鐵心會由于二次開路磁通劇增而過熱，并產(chǎn)生剩磁，使得互感器準(zhǔn)確度降低。因此，電流互感器安裝時，二次側(cè)接線要牢固，且二次回路中不允許接入開關(guān)和熔斷器。實(shí)際工作中，往往發(fā)現(xiàn)電流互感器二次側(cè)開路后，并沒有什么異?，F(xiàn)象。這主要是因?yàn)橐淮坞娐分袥]有負(fù)載電流或負(fù)載很輕，鐵心沒有磁飽和的緣故。在帶電檢修和更換二次儀表、繼電器時，必須先將電流互感器二次側(cè)短路，才能拆卸二次元件。運(yùn)行中，如果發(fā)現(xiàn)電流互感器二次開路，應(yīng)及時將一次電路電流減小或降至零，將所帶的繼電保護(hù)裝置停用，并采用絕緣工具進(jìn)行處理②電流互感器的二次側(cè)必須有一端接地，以防止其一、二次繞組間絕緣擊穿時，一次側(cè)的高壓竄入二次側(cè)，危及人身安全和測量儀表、繼電器等設(shè)備的安全。電流互感器在運(yùn)行中，二次繞組應(yīng)與鐵心同時接地運(yùn)行。③電流互感器在連接時必須注意端子極性，防止接錯線。例如，在兩相電流和接線中，如果電流互感器的K1、K2端子接錯，則公共線中的電流就不是相電流，而是相電流的

倍，可能使電流表損壞。（4）電流互感器的操作和維護(hù)電流互感器的運(yùn)行和停用，通常是在被測量電路的斷路器斷開后進(jìn)行的，以防止電流互感器的二次線圈開路。在停電時，停用電流互感器應(yīng)將縱向連接端子板取下，將標(biāo)有“進(jìn)”側(cè)的端子橫向短接。在啟用電流互感器時，應(yīng)將橫向短接端子板取下，并用取下的端子板將電流互感器縱向端子接通。在運(yùn)行中，停用電流互感器時，應(yīng)將標(biāo)有“進(jìn)”側(cè)的端子先用備用端子板橫向短接，然后取下縱向端子板。在啟用電流互感器時，應(yīng)使用備用端子板將縱向端子接通，然后取下橫向端子板。在電流互感器啟、停用時，應(yīng)注意在取下端子板時是否出現(xiàn)火花。如果發(fā)現(xiàn)火花，應(yīng)立即把端子板裝上并擰緊，然后查明原因。工作中，操作員應(yīng)站在絕緣墊上，身體不得碰到接地物體。電流互感器在運(yùn)行中，值班人員應(yīng)定期檢查下列項(xiàng)目：互感器是否有異音及焦味；互感器接頭是否有過熱現(xiàn)象；互感器油位是否正常，有無漏油、滲油現(xiàn)象；互感器瓷質(zhì)部分是否清潔，有無裂痕、放電現(xiàn)象；互感器的絕緣狀況。電流互感器的二次側(cè)開路是最主要的事故。在運(yùn)行中造成開路的原因有：——端子排主導(dǎo)線端子的螺絲因受震動