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供配电线路的基本识图方法

电工电气联盟 2019-01-16 04:06:50

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来源  《双色图解常用供电用电线路》,作者:韩雪涛,如有侵权请联系我们!

1.2.1 了解供配电线路的特征

供配电线路作为一种传输、分配电能的线路,它与一般的电工线路有所区别。通常情况下,供配电线路的连接关系比较简单,线路中电压或电流传输的方向也比较单一,基本上都是按照顺序关系从上到下或从左到右进行传输,且其大部分组成元器件只是简单地实现接通与断开两种状态,没有复杂的变换、控制和信号处理线路。

例如,图1-7所示为一种典型的供配电线路。

图1-7 典型的供配电线路

可以看到,该线路中不同图形符号代表不同的组成部件、元器件,部件、元器件间的连接线体现出了其连接关系。当线路中的开关类器件断开时,其后级所有线路无供电;当逐一闭合各开关类器件时,电源逐级向后级线路传输,经后级不同的分支线路,即完成对前级线路的分配。

根据上述介绍不难了解供配电线路的基本特征,在此基础上掌握高、低压供配电线路中各特征器件,如电力变压器、各种高低压设备等的功能在线路中的体现形式、之间的控制关系等(相关内容将在下一节中具体介绍),这是学习供配电线路识图的基本方法和步骤。

1.2.2 认识供配电线路中的主要部件及元器件

无论是高压供配电线路还是低压供配电线路,其中各种电气设备的接线方式和关系都需要用线路图来表示。识读供配电线路图时需要认识高、低压供配电线路中的各主要部件和元器件,了解其功能,熟悉其在图中标识的图形符号和文字符号代表的含义等。

1.认识高压供配电线路中的主要部件及元器件

高压供配电线路是由各种高压供配电元器件和设备组合连接而成的,识读高压供配电线路之前,首先需要认识常见的高压供配电设备,了解其功能及其在线路图中的表示方法(对应的线路符号),能够根据线路图中符号识别各种设备名称,并根据不同设备的功能特点,了解其在线路中起到的作用,从而了解整个线路图所表达的内容。

例如,图1-8所示为典型的高压供配电线路(高压变电所的主接线图),首先根据线路图中各符号表示的含义建立起与实物的对应关系。

图1-8 典型的高压供配电线路

从图可看出,该高压供配电线路主要由电源输入端(WL)、电力变压器(T1、T2)、电压互感器(TV1)、电流互感器(TA)、多个高压隔离开关(QS1~QS9 等)、多个高压断路器(QF1~QF4 等)、多个高压熔断器(FU1~FU3)以及避雷器(F1~F4),经电缆和两条母线WB1、WB2构成的。

不同的高压供配电线路,所采用的高压供配电设备和数量也不尽相同,要熟悉和掌握高压供配电线路中主要部件的图形符号和文字符号的代表含义,还应了解各部件的功能特点,以便于对线路进行分析识读。下面介绍几种高压供配电线路中常用的高压电气设备。

(1)高压断路器

高压断路器(QF)是高压供配电线路中具有保护功能的开关装置,当高压供配电的负载线路中发生短路故障时,高压断路器会自行断路进行保护。

图1-9所示为高压供配电线路中常用的高压断路器实物外形及对应的图形符号和文字标识。

图1-9 高压断路器实物外形及对应的图形符号和文字标识

其中,真空断路器主要用于总电源开关,油断路器也可用于高压电源开关,过电流断路器是具有过电流保护功能的开关装置。

(2)高压隔离开关

高压隔离开关(QS)用于隔离高压电,保护高压电气设备的安全,需与高压断路器配合使用。高压隔离开关没有灭弧的功能,因此不能用于会产生电弧的场合(强电流)。

图1-10所示为高压隔离开关的实物外形及对应的图形符号和文字标识。

图1-10 高压隔离开关及对应的图形符号和文字标识

(3)高压熔断器

高压熔断器(FU)是用于保护高压供配电线路中设备安全的装置。当高压供配电线路中出现过电流的情况时,高压熔断器会自动断开线路,以确保高压供配电线路及设备的安全。

图1-11所示为常见高压熔断器的实物外形及对应的图形符号和文字标识。

图1-11 高压熔断器的实物外形及对应的图形符号和文字标识

(4)电流互感器

电流互感器(TA)是用来检测高压供配电线路流过电流的装置,它是一种将大电流转换成小电流的变压器,是高压供配电线路中的重要组成部分,被广泛应用于继电保护、电能计量、远方控制等方面。

电流互感器通过线圈感应的方法检测出线路中流过电流的大小,以便在电流过大时进行报警和保护。图1-12所示为常见的电流互感器实物外形及对应的图形符号和文字标识。

(5)电压互感器

电压互感器(TV)是一种把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的次级电压的变压器,通常与电流表或电压表配合使用,指示线路的电压值和电流值,供保护、计量、仪表装置使用。同时,使用电压互感器可以用低压电气设备指示高压线路的工作状态,安全性好。

图1-12 电流互感器实物外形及对应的图形符号和文字标识

图1-13 电压互感器实物外形及对应的图形符号和文字标识

(6)高压补偿电容

高压补偿电容是一种耐高压的大型金属壳电容,它有3个端子,其内有3个电容(制成一体),分别接到三相电源上,与负载并联,用以补偿相位延迟的无效功率,提高供电效率。图1-14所示为高压补偿电容的实物外形、图形符号及线路连接。

图1-14 高压补偿电容实物外形及对应的图形符号和线路连接

(7)电力变压器

电力变压器在高压供配电线路中是最重要的特征元件,用于实现电能的输送、电压的变换。在远程传输时,变压器将发电站送出的电源电压升高,以减少在电力传输过程中的损失,便于长途输送电力;在用电的地方,变压器将高压降低,供用电设备和用户使用。

根据电力变压器相数的不同,电力变压器可分为高压单相变压器和高压三相变压器两种,如图1-15所示。

图1-15 变压器实物外形及对应的图形符号和文字标识

图1-15 变压器实物外形及对应的图形符号和文字标识(续)

其中,三相电力变压器是将输入高压变成三相低压的变压器,在铁芯上设有3组输入绕组和3组输出绕组。

单相电力变压器是将输入的高压变成单相低压的变压器,在铁芯上设有一组输入绕组和一组输出绕组。

(8)计量变压器

计量变压器是采用变压器耦合的方式将高压转换成低压,用以检测高压供电线路的电压和电流,将感应出的信号再去驱动用来指示电压和指示电流的表头,以便观察变配电系统的工作电压和工作电流。

图1-16 常用计量变压器的实物外形及对应图形符号和文字标识

(9)避雷器

避雷器是在供电系统受到雷击时的快速放电装置,可以保护变配电设备免受瞬间过电压的危害。避雷器通常用于带电导线与地之间,与被保护的变配电设备呈并联状态。图1-17所示为常见的避雷器实物外形及对应图形符号和文字标识。

图1-17 常见的避雷器实物外形及对应的图形符号和文字标识

在高压供配电线路工作时,当过电压值达到规定的动作电压时,避雷器立即动作进行放电,从而限制供电设备的过电压幅值,保护设备;当电压值正常后,避雷器又迅速恢复原状,以保证变配电系统正常供电。

(10)继电器

继电器是一种电子控制器件,具有控制系统和被控制系统两大部分。它通常应用于自动控制线路中,实际上就是一个用较小的电流控制较大电流的“自动开关”,在线路中起着自动调节、安全保护和线路转换等作用。

高压供配电线路中常用的继电器主要有漏电保护继电器和过电流保护继电器。图1-18所示为常见继电器的实物外形及对应的图形符号和文字标识。

图1-18 常见继电器的实物外形及对应的图形符号和文字标识

其中,漏电保护继电器通常与零序电流互感器接在一起,是瞬时动作的过电流保护继电器,主要作用是在高压供配电线路发生漏电情况时进行保护。

过电流保护继电器用于检测高压供配电线路中是否有过电流的情况,如有过电流情况会对真空断路器进行控制使之断路。当高压供配电线路中出现过电流情况时继电器进行控制,使主断路器切断高压供配电线路。

(11)母线

母线是一种汇集、分配和传输电能的装置,主要应用于变电所中各级电压配电装置、变压器与相应配电装置的连接等。常见的母线主要有矩形或圆形截面的裸导线或绞线,如图1-19所示,在图中用黑粗线表示,并用字母WB 标识。

图1-19 母线的实物外形

母线多是由铜排或铝排制作而成,按其外形和结构可分为硬母线、软母线和封闭母线等。其中,硬母线一般用于主变压器至配电室内,其优点是施工安装方便,运行中变化小,载流量大,但造价较高。软母线用于室外,因空间大,导线有所摆动也不至于造成线间断路。软母线施工简便,造价低廉。

2.认识低压供配电线路中的主要部件及元器件

低压供配电线路主要是将380V/220V 低压经过的变配电设备按照一定的接线方式连接起来的线路。

图1-20 典型的低压供配电线路(多层住宅低压供配电线路)

从图可看出,该低压供配电线路主要由带漏电保护的断路器(QF1)、电度表、用户总断路器和分支断路器等构成。

不同的低压供配电线路,所采用的低压供配电设备和数量也不尽相同。应熟悉和掌握低压供配电线路中主要部件与元器件的图形符号和文字符号的含义,了解它们的功能特点,以便于对线路进行分析识读。下面介绍几种低压供配电线路中常用的低压电气设备。

(1)低压断路器

低压断路器又称空气开关,主要用于接通或切断供电线路且具有过载、短路或欠电压保护的功能,常用于不频繁接通和切断线路的环境中。根据具体功能不同,低压断路器主要有普通塑壳断路器和带漏电保护的断路器(漏电保护器)两种。图1-21所示为典型断路器的实物外形及对应的图形符号和文字标识。

图1-21 典型断路器的实物外形及对应的图形符号和文字标识

其中,普通塑壳断路器是由塑料外壳、操作手柄、接线柱等构成,通常用作电动机及照明系统的控制开关、供电线路的保护开关等。

漏电保护器又叫漏电保护开关,实际上是一种具有漏电保护功能的开关,低压供配电线路中的总断路器一般选用该类断路器。其由试验按钮、操作手柄、漏电指示等几个部分构成。这种开关具有漏电、触电、过载、短路的保护功能,对防止触电伤亡事故,避免因漏电而引起的人身触点或火灾事故,具有明显的效果。

(2)低压熔断器

低压熔断器在低压供配电系统中用作线路和设备的短路及过载保护,当低压供配电线路正常工作时,熔断器相当于一根导线,起通路作用;当通过低压熔断器的电流大于规定值时,低压熔断器会使自身的熔体熔断而自动断开线路,从而对低压供配电线路上的其他电气设备起保护作用。

图1-22所示为几种常见低压熔断器的实物外形及对应的图形符号和文字标识。

图1-22 低压熔断器的实物外形及对应的图形符号和文字标识

(3)低压开关

低压开关是指在线路中起通断、控制、保护以及调节作用的电气部件。在低压供配电线路中较常用的低压开关主要有开启式负荷开关,其主要作用是在带负荷状态下可以接通或切断线路,通常应用在电气照明线路、电热回路、建筑工地供电、农用机械供电或是作为分支线路的配电开关。

图1-23所示为常见开启式负荷开关的实物外形及对应的图形符号和文字标识。

图1-23 常见开启式负荷开关的实物外形及对应的图形符号和文字标识

(4)电度表

电度表也称为电能表,是用来计量用电量的器件,有三相电度表和单相电度表之分。图1-24所示为其实物外形及对应的图形符号和文字标识。

图1-24 电度表实物外形及对应的图形符号和文字标识

1.2.3 搞清供配电线路的控制关系

通过了解供配电线路的特征和对主要部件及元器件的认识,可对供配电线路从整体上进行初步认识,在此基础上,搞清线路中各关联部件及元器件的控制关系是识读供配电线路的关键。在供配电线路中,主要体现的是线路通、断的控制关系,实现的是电能的传输和分配。在识读时,顺线路的前后连接关系,弄清“通”状态下电能的传输方向,“断”状态下电能无法传递的结果。例如,图1-25所示为低压供配电线路中断路器的连接关系。

图1-25 低压供配电线路中断路器的连接关系

从图可看出该电源开关采用的是普通塑壳式低压断路器,通过断路器来控制照明线路照明灯的点亮和熄灭,从而实现对照明线路的供电控制。图1-26所示为该线路的控制关系。

图1-26 照明线路中的控制关系

断路器未动作时,其内部常开触点处于断开状态,切断照明灯的供电电源,照明灯无法点亮。

拨动断路器的操作手柄,使其内部常开触点处于闭合状态,电源经电源开关内部的触点后为照明灯供电,照明灯点亮。

下面以图1-27所示的实际供配电线路为例,介绍如何理清线路的控制关系。

图1-27所示为楼间各层住户配电箱的供电和控制过程。

【线路分析笔记】

低压电源经进户线后送到楼间各层住户配电箱中。

闭合带有防火灾漏电保护的断路器QF1,接通低压电源。

在配电箱中,低压电源分为多条支路(根据楼层及每层住户数量而定),每条支路上安装有一台DDS×××-4(15(60)A)电度表,即最大可承受60A的电流,为各住户计量用电量。

每个支路再经普通断路器后输出,送往住户室内的配电盘上。

图1-28所示为住户室内配电盘的控制过程。

【线路分析笔记】

来自楼间住户配电箱的低压电源送至住户室内,以5层501住户为例。

闭合断路器QF3,低压电源引入室内。

该低压电源经由8 个低压开关设备进行分配和控制,将室内供电线路分为8 条支路。

第一、二支路为室内照明供电线路,由普通低压断路器QF6、QF7进行控制。

第三~五支路为室内空调器供电线路,由普通低压断路器QF8~QF10进行控制,可分别承受最大允许电流为25A和20A的空调器用电,一般每台空调器需要单独一条线路供电,不与其他用电设备共用供电线。

第六支路为备用线路,由普通低压断路器QF11进行控制,可以承受最大电流为20A的电器等用电。

第七、八支路分别为厨房插座、客厅/卧室插座供电线路,由带防火灾漏电保护功能的断路器QF4、QF5进行控制,可用于连接各种家用电气设备。

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