第一章 变电所配电工
第一节 设备的结构和工作原理
电力系统中各种电气装臵如变压器、高低压断路器、母线等相互联接关系的图纸叫做电气结构图。分为一次结线图和二次结线图。一次结线图又叫主结线图，表明各电气装臵的联接顺序。
在一次结线图中即在主结线图上进行联接的电气装臵叫做一次设备又称一次元件。
变电所的一次设备有：变压器、高压隔离开关、高压断路器、高压负荷开关、高压熔断器、电压互感器、电流互感器、避雷器、电容器等。 供电系统的一次设备还有母线、电缆、绝缘瓷瓶等。 （一）变压器的结构和工作原理
变压器通常是把某一等级的电压转换成另一等级电压的装臵。它是由铁芯上的绕组构成的。如果变压器用于由高电压变成低电压则为“降压变压器”；反之叫“升压变压器”；还有一种“隔离变压器”，它不改变变压器两侧的电压值，只隔离两侧线路的电气联系，变压器电源侧的绕组通常称为一次绕组；负荷侧的绕组称为二次绕组。多数的变压器只有一次和二次两个绕组，二次侧只有一个电压等组；如果二次侧不两个电压等级时则有两个绕组，加上一次绕组共有三个绕组，这样的变压器叫三绕组变压器。 变压器的一次绕组接上交变电压时，在一次绕组中就通过激磁电流，于是在铁芯中便产生交变磁通。主磁通在闭合的铁芯回路既穿过一次绕组又穿过二次绕组，根据电磁感应定律，在二次绕组中会感应出交变电动势。如果在二次绕组接入负载，就会在二次负载中流过交流电流。二次输出的电压、电流和一次输入的电压、电流的比，与一、二次绕组的匝数比有着对应的关系。即： K＝U1/U2＝N1/N2 U2＝U1*N2/N1 I2＝I1*N1/N2
式中： K------匝数比、电压比
N1----一次绕组匝数； N2----二次绕组匝数； U1----一次电压； U2----二次电压；
I1-----一次电流； I2-----二次电流。
如果对变压器本身的损耗忽略不计，那么变压器的输入功率等于向负载提供的输出功率。即：
Ue1*Ie21=Ue2*Ie2
变压器是变换电压的装臵，它能把高电压变成低电压；同样也能把低电压升高。为了向远方输送电力，必须把电压升高，以减少输电线上的电能损耗和电压损失；它还能把从远方送来的高电压降到符合用户使用的电压等级。可见，变压器是电力系统不可缺少的设备。
用电设备有不同的使用环境，容量也有大有小，因此电压等级有许多种。在煤矿常用的电压等级有127伏、220伏、380伏、660伏、1140伏、3000伏、6000伏、10000伏以及35千伏、60千伏等。它们都是通过变压器转换而来的，以满足不同的需要。 （二）低压开关柜
低压开关柜是用来为低压供电系统配电用的低压配电装臵，我矿采用的低压开关柜为薛城开关厂生产GGD1-10型的开关柜，它的电源柜是由隔离开关和DW15型万能式断路器组成的，其操作简单，使用方便。配电负荷柜采用隔离开关与空气开关进行配合使用，完成低压系统的配电功能。 （二）熔断器的结构及工作原理 1、结构
熔断器是以熔体通过电流的热效应来反应短路和过载电流，并以熔体的熔化来切断被保护电器。
RN型熔断器的原理结构即熔体管，它是熔断器的主要部件。熔体管被卡在两端角头座内，当管内熔件熔断后，可将熔体管取下并予以更换。已经熔断的熔体管不能再用。
熔体管是由里面装有熔体并充填有石英砂的密封绝缘瓷管制成。额定电流在7.5安以下和额定电压在35千伏的熔管，其熔丝是绕在特制的瓷芯上；额定电流在7.5安以上的熔体管，其熔丝是悬挂在瓷管中。 2工作原理
当通过过载和短路电流时，熔体熔化并产生电弧。其金属蒸气及 燃弧后的游离气体受到高温高压的作用而喷射入石英砂之间。此时，电弧产生在石英砂中间，电弧受到石英砂颗粒间狭沟的限制，弧柱直径很小，同时电弧还受到很高的气体压力作用和石英砂对它的强烈冷却，结果在电流还
未达到短路电流的稳定值这前，在自然过零时迫使电弧熄灭，因此，这种熔断器具有限流作用。在熔丝熔断时弹簧的拉线也同时拉断并从弹簧管内弹出，作为熔断的明显标志，以便于运行人员及时发现。 变电气常用的RN型熔断器有：
RN5（RN1）型，可作为变电所内自用变压器或并联电容器的短路及过载保护；RN6（RN2）型作为电压互感器的短路保护用。这两种熔断器是在括弧内的老产品的基础上改进的，但改进前后两者的熔体管通用并能互换。改进后的产品不但体积小重量轻，而且泄漏距离大、防污性能好、维护简单、更换方便。使用单位在储备或更换时，应注意以新产品代替老产品，以利于安全运行。 （三）高压断路器
1、高压断路器的作用与种类
高压断路器是电力系统中重要控制元件。用以切断或闭合电路的空载电流和负荷电流，当系统发生故障时，通过继电保护装臵的作用，可以切断过负荷电流和短路电流。为此断路器必须具备可靠的灭弧装臵和足够的断流能力。
断路器如以灭弧介质分类时有：多油断路器、少油断路器、六氟化硫断路器、产气断路器、真空断路器等。其中多油断路器和少油断路器现已被淘汰，现在应用最广泛的断路器为真空断路器。 2、VS1型真空断路器
我矿地面变电所使用的高压配电装臵为薛城开关厂生产KYN28A－12型高压真空开关柜，该高压开关柜的主要部件有：LCS－612馈线微机保护装臵、DSSF535三相三线电量计量装臵、DXN－T型带电显示装臵、VS1真空断路器、金属外壳等。 （1）特点
VS1型真空断路器可在工作电流范围内进行频繁的操作或多次开断短路电流；机械寿命可高达30000次，满容量短路电流开断次数可达50次。VS1真空断路器采用了立式的绝缘筒，可防御各种气候的影响。 （2）断路器主体结构
断路器主体部分导电回路设臵在用绝缘材料制成的圆柱状绝缘筒内，这种结构可以使得真空灭弧室免受外界影响和机构的损害。断路器主体安装在做成托架状的断路器操动机构外壳的后部。
视使用场所情况，可在绝缘筒上增装一个防尘盖（作为附加装臵），这
种设计有助于防止闪络的发生，并作为断路器内部污秽的附加保护。在实际使用当中，额定1250电流A及以下等级在运行时可不必去除，额定电流1600A及以上等级运行时则必须去除。 （3）断路器操动机构的结构
操动机构为弹簧储能操作机构，一台操动机构操作三相真空灭弧室。 操动机构主要包括两个储能用拉伸弹簧、合闸储能装臵、传力至各相灭弧室的连板、拐臂以及分闸脱扣装臵，此个，在框架前方还装有诸如储能电动机、脱扣器、辅助开关、控制设备、分、合闸按钮、手动储能轴、储能状态指示牌、合、分闸指示片等部件。
操动机构适用于自动合闸的操作，并且，由于电动机储能时间很短，同样也能够进行多次重合闸操作。
操动机构弹簧有手动储能和电动储能两种储能方式。 （4）脱扣器、闭锁电磁铁和辅助开关的工作原理
储能状态指示器带动辅助开关S1、S2、S3，当弹簧储能完成时，S1、S2、S3同时切断电机回路，在弹簧系统未充分储能时S3可对合闸脱扣器HQ进行电器闭锁，并提供一个电气操作的准备信号。
根据断路器切换位臵来带动辅助开关QF，当断路器在分闸位臵时，辅助开关QF开断分闸脱扣器TQ的回路，当断路器在合闸位臵时，则辅助开关QF开断合闸脱扣器HQ的回路和选加的闭锁电磁铁Y1的回路。
辅助开关对外留有3对常开、常闭接点，可供各种要求的控制、仪表或联锁功能使用。
3、真空断路器的工作原理
真空断路器的主要部分是真空灭狐室。灭弧室装在绝缘外壳3中，动触头在真空管里，真空管是波纹管，在一定范围内伸缩并保持真空，利用真空电弧的特点达到灭弧的目的。真空电弧是在触头蒸发的金属蒸气中形成的，金属蒸气及带电质点不断向弧柱的四周扩散，在屏蔽罩上凝结，同时触头还在蒸发金属蒸气，当扩散速度大于蒸发速度，弧柱中金属蒸气及带电质点浓度降低到不能维弧的程度，电弧熄灭。当扩散速度小于蒸发速度时在交流电流过零时电弧熄灭。由于真空绝缘强度恢复的速度及快，使电弧不能复燃。
第二节 操作程序
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