四章工厂变配电所及其一次系统
第四章 变配电所及其一次系统
二.高压一次设备. 一).高压熔断器
有的也具有过负荷保护功能 6～10kV,FU广泛采用室内:RN1,RN2型,RN3型 管式(均限流). 室外:RW4型(跌开式),RW7,RW9,RW10. 熔体熔断后造成明显可见的断开间隙（还具有QS的功能）.
FU
功能:对电路及电路中的设备进行短路保护,
二).高压隔离开关
SN·T↓1%来自二).变压器的正常过负荷
1.昼夜负荷不均匀
KOL(1)
据典型的负荷曲线填充系数 β(即日负荷系数 KL)和典 型日最大负荷持续时间t,查→KOL(1) 2.夏季欠负荷可在冬季过负荷 6～8三个月平均日负荷曲线中的最大负荷Sm <ST,每低1%→ 可在冬季12、1、2三个月过负荷1%,但不得超过15%. S T − Sm KOL(2)= 1 + S ≤1.15 T 3.总过负荷
五).高压开关柜
—按一定的接线方案将有关一,二次设备组装而成的一种高 压成套配电装置. 分有固定式和手车式两大类：
1.固定式:如GG-1A（F),五防柜,防止电气误操作的闭锁装置. —防止误跳、误合断路器,防止带负荷误拉、合隔离开关,防 止带电挂接电线,防止带接地线合QS,防止人员误入带电间隔. GG-1A(F)-07D型:
KOL = KOL(1) + KOL(2)-1.
∴ST(OL)
室内KOL≤1.2； 室外KOL≤1.3 ·ST
= KOL·ST≤（1.2～1.3)
三)变压器的事故过负荷
在事故情况下:油浸变压器、干式变压器,不论事故负荷 大小,运行时间和过负荷的规定
三.变电所主变压器台数和容量的选择 一)台数的选择
Ki =
I1N 变流比 I 2N
三相电路中有四种常见的接线方案. 1)一相式接线—电流线圈的电流反应一次电路对应相的电流, 用于负荷平衡的三相电路或在继电保护中作过负荷保护.
第四章 工厂变配电所及一次系统
8
第二节 电气设备中的电弧问题及 对触头的要求
概述 当用刀闸开关切除一台运行着的电动机时，
在开关动触头和静触头之间会产生火花， 这个火花就是电弧。
电弧是电气设备运行中经常发生的一种物 理现象，其特点是光亮很强和温度很高。
高压电奇观
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。 弧光会严重影响人的视力，甚至会导致失
接触电阻 决定 触头质量
2）、影响接触电阻的因素及降低其值的措施：
（1）触头材料：铜铝过渡接头片
（2）接触压力：
（3）接触形式：点、线、面接触的用途
（4）接触面的加工情况：平而不是光
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3）。 对电气触头的要求 结构可靠 由良好的导电性能和接触性能。 通过规定的电流时，发热温度不超过规定值。 开断规定容量的电流时有足够的抗熔焊和抗电弧烧伤能
熔管：用陶瓷制成，具有较高的机械强度和耐热性能
熔丝：用镀银的铜丝制成。（7.5A及以下的绕瓷芯棒 上；10A及以上的绕成螺旋形；熔丝由数段直径不同的 串联，点焊小锡球）
填料：通常为石英沙。
指示器：由拉丝、小铜帽和弹簧组成。
（3）动作过程
短路；过载
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8、户内高压熔断器
RN2、RN4、RN6型（限流式） （1）用途：用于电压互感器专用保护（Ie=0.5A） （2）结构：
➢ 热电子发射——高温
②电极间弧柱气体游，产生大量的电子和离子
➢ 碰撞游离——电场力的作用，由高速运动的电子作
用产生
➢ 热游离——高温（起弧），由中性质点热运动碰撞
产生
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3、电弧的形成：
四章工厂变配电所及其一次系统
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4.真空断路器
开关触头在真空的容器内 闭合和断开。 灭弧能力强燃弧时间短，属高速断路器。 开断能力强。结构简单，重量轻，体积 小。寿命长，易维修。可频繁操作。无 易燃易爆危险。
国内生产的真空断路器归纳起来大致 可分为三类：
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引进技术并国产化的产品。如ZN12-12， 引进西门子3AF；ZN18-12，引进日本东 芝公司VK系列产品；ZN21-12，引进比利 时EIB公司的产品技术；ZN67-12，引进 日本三菱电机VPR型真空断路器等。
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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。
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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〕
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(1)出线回路在六回以下，且变压器总容量 不超过5000kvA时，可选用交流操作机 构；
(2)变压器总容量超过5000kvA，高压母 线采用单母线分段时，宜选用直流操作， 采用直流弹簧储能机构；
(3)一类负荷或特别重要负荷容量较大，且 系统容量在10000kw左右时，应选用直 流操作，采用CD型直流操作机构。
的空载变压器、电容电流不超过5A的空载 线路及电压互感器和避雷器电路）
第四章 工厂变配电所及其一次系统习题及答案
第四章工厂变配电所及其一次系统习题及答案4-1 某厂的有功计算负荷为3000kW，功率因数经补偿后达到0.92。
该厂6kV进线上拟安装一台SN10-10型高压断路器，其主保护动作时间为0.9s，断路器断路时间为0.2s。
该厂高压配电所6kV母线上的IK（3）=20kA。
试选择该高压断路器的规格。
解：应选SN10-10II/1000-500型高压少油断路器。
4-2 某10/0.4kV的车间附设式变电所，总计算负荷为780k V·A,其中一、二级负荷有460k V·A。
试初步选择该变电所主变压器的台数和容量。
已知当地的年平均气温为+25℃。
解：初步选两台S9-630/10型电力变压器。
如选两台S9-500/10型，则在一台运行时，考虑当地年平均温度较高，又是室内运行，因此一台运行的容量实际只有500k V·A*（0.92-0.05）=435k V·A<460k V·A 不满足一、二级负荷要求，因此不合适。
4-3 某10/0.4kV的车间附设式变电所，原装有S9-1000/10型变压器一台。
现负荷发展，计算负荷达1300k V·A。
问增加一台S9-315/10型变压器与S9-1000/10型变压器并列运行，有没有什么问题？如果引起过负荷，将是哪一台过负荷？过负荷多少？已知两台变压器均为YynO联结。
解：ST315=340k V·A ST1000=960k V·A(340-315)/315=7.9%将使S9-315/10型变压器过负荷7.9%。
4-4 习题4-1所示6kV进线上装设有两个LQJ-10型电流互感器（A, C相各一个），其0.5级的二次绕组接测量仪表，接线如图7-6所示，其中电流表PA（1T1-A型）消耗功率3V·A,有功电能表PJ1(DS2型）和无功电能表PJ2（DX2型）的每一电流线圈消耗功率0.7V·A;其3级的二次绕组接GL-15型电流继电器，其接线如图6-25所示，其线圈消耗功率15V·A。
工厂供电第4章
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第四章
注意 隔离开关没有灭弧装置，不能用来接通或断开较大的负荷
电流，通常只能在相应的断路器断开以后才能进行拉合闸操作。否 则容易造成事故。 类型 图4-2隔离开关GN8—10/600型 装置地点的不同： 户内、户外式； 支持绝缘数目的不同： 单柱式、双柱式、三柱式； 闸刀运动方向的不同: 水平旋转式、垂直旋转式、 摆动式.插入式； 接地刀闸： 有接地刀闸、无接地刀闸； 操作机构： 手动、电动、气动。 （工厂一般采用CS6型）
7第四章三、电弧的熄灭 Nhomakorabea1、熄灭电弧的条件：电弧中的去游离率大于游离率， 即电弧中离子消失的速率大于离子产生的速率。 2、熄弧的方式——主要是复合和扩散。 复合——异号带电质点彼此中和，又称去游离。 扩散——弧柱内的自由电子逸出弧柱以外，到周围冷介质中 去的过程。 两种方式的目的： 复合使弧柱中的中性质点增加； 扩散可降低弧柱的温度，减少热游离。 3、交流电弧的熄灭特点 交流电流每半个周期过零一次。利用交流电流过零时电 弧暂时熄灭的特点熄弧。
第四章 工厂变配电所及其一次系统
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 工厂变配电所的任务和类型 电气设备中的电弧问题及对触头的要求 高压一次设备 低压一次设备 电力变压器 电流互感器和电压互感器 工厂变配电所的主接线 工厂变配电所的所址、布置、结构及安装图 工厂变配电所的运行维护和检修试验
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第四章
RN1RN2型熔断器图4-10
户外熔断器RW4—10（G）型 图4-11
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第四章
三、高压隔离开关 QS 1、作用 隔离高压电源，使设备和电源间造成一个明显的断 开点，确保试验检修人员的安全。 它还可以断开或接通一些较小电流的回路： ①开合电压互感器和避雷器回路； ②开合励磁电流不超过2A的空载变压器； ③开合空载电流不超过5A的空载线路； ④开合电压为10kv及以下，电流为15A以下的线路； ⑤开合电压为10kv及以下，环路均衡电流为70A及以 下的环路。
四章工厂变配电所及其一次系统
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第二节 电气设备中的电弧问题及 对触头的要求
概述 电弧是电气设备运行中经常发生的一种物
理现象，其特点是光亮很强和温度很高。
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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。
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工业与民用供电
第四章 工厂变配电所及其一次系统
内容简介 变配电所的任务、类型及开关触点间电弧
产生和熄灭的基本知识 变配电所的一次 设备和主电路图 变配电所的所址选择、布置、结构、安装
图
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第一节工厂变配电所的任务和类型 第二节 电气设备中的电弧问题及对触头的要求
第三节 高压一次设备 第四节 低压一次设备
制造工艺简单，节省钢材，价格便宜， 但体积较大防护等级较低
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2019/10/3 GG-1A(F)型固工定业与式民用供高电 压开关设备
故障。
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（二）类型
1.油断路器 (1)多油断路器：
开关触头在绝缘油中闭合和断 开。油 兼有灭弧和绝缘功能，油量多，有易燃易 爆危险。体积大，维护麻烦。可频繁通断 负荷。趋于淘汰。 (2)少油断路器：
开关触头在绝缘油中闭合和断开。油 只作灭弧功能，油量少，易燃易爆危险性 较小。体积小，价廉，维护方便。不能频 繁操作。 6～10kv多用。
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3.新操动机构 永磁操动机构是在弹簧机构和传统电
磁机构的优点基础上，克服其不足，将 永久磁铁应用于操动机构中，设计中使 真空断路器分合闸位置的保持通过永久 磁铁实现，取代了传统的锁扣装置。
工厂供电 第四章 工厂变配电所及其一次系统 课件
University of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningPΣUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningRN1、RN2型高压熔断器University of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology Liaoning有明显断开间隙，兼起隔离开关的作用。
RW4-10G型跌开式熔断器University of Science and Technology Liaoning低压保险丝及熔断器University of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology Liaoning 三、高压隔离开关University of Science and Technology Liaoning1-3-5-6-8-10-University of Science and Technology Liaoning 勤奋向上求实创新户外交流高压隔离开关技术参数：额定电压(kV )：12 ；15 额定电流( A )：630额定短时耐受电流(kA )：20(4S )额定峰值耐受电流(kA )；42~50工频耐压(断口)(kV )：48工频耐压(相对地)(kV )：42雷电冲击耐压(断口)(kV )：85雷电冲击耐压(相对地)(kV )：75机械寿命(次)：2000University of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology Liaoning户外高压隔离开关University of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology Liaoning1-3-5-7-9-10-11-13-14-University of Science and Technology Liaoning户内交流高压真空负荷开关-熔断器组合电气University of Science and Technology Liaoning 五、高压断路器University of Science and Technology LiaoningSNl0-10型高压少油断路器University of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology Liaoning 六、高压开关柜University of Science and Technology Liaoning GG1A (F )—07S 型高压开关柜1-母线2-母线侧隔离开关3-少油断路器(QF)4-电流互感器(TA)5-线路侧隔离开关(QS)6-电缆头8-端子箱门10-断路器的手动操动机构11-隔离开关的操动机构手柄12-仪表继电器屏13-上检修门14、15-观察窗口University of Science and Technology LiaoningGC口—10(F)型高压开关柜（断路器手车柜未推入）University of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology Liaoning七、高压一次设备的选择University of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology Liaoning√√高压熔断器断流能力kA 电流A 电压kV 电气设备名称University of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology LiaoningRM10型低压熔断器a）熔管University of Science and Technology LiaoningUniversity of Science and Technology Liaoning作用”、“锡桥”→“冶金效应”。
第4章工厂变配电所及其一次系统2
流容量大，电绝缘性能好，检
修周期长。可频繁操作。无燃
烧爆炸危险，体积小，维护要
求严格，价贵。在全封闭组合
电器中多采用。不适于高寒地
区。
LW8-40.5型户外交流
高压六氟化硫断路器 19
三种高压断路器的特点:
1）高压少油断路器
重量轻、体积小、节约油和钢材、价格低等优点； 但不能频繁操作，用于6~35KV的室内配电装置；
图为GW5-110D型V形户外隔离 开关的外形结构。
图5-15 GW5-110D型V形双柱式隔离开关
1—主闸刀底座 2—接地静触头 3—出线座
4—导电带 5—绝缘子 6—轴承座
7—伞齿轮 8—接地刀闸
7
二、高压负荷开关
功能：
1.具有简单灭弧装置，能通断一定的负荷电流和 过负荷电流，但不能切断短路电流故障。 2.必须与高压熔断器串联，借助于熔断器切除短 路电流。 3.与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具 有隔离电源，保证安全检修的功能。
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装置式低压断路器
NM1系列
又称塑料外壳式自动开关，其全
部机构和导电部分均装设在一个塑料
外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，
供手动操作之用，如图所示。额定电
流一般为6A～630A. 塑壳式断路器通
DZ系列
常装设在低压配电装
置之中，作为配电线
装置式低压断路器
路或电动机回路的控
制与保护开关。
模数化微型断路器
➢分、合小电流：可以接通或断开电流较小的回路（如电压互感
器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过2A的空载变压器、电容
电流不超过5A的空载线路等）。
3
二、高压隔离开关
分类： 高压隔离开关按安装地点： 户内式和户外式两大类。 型号：
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（二）类型及特点
1.户内型 （ RN 〕 固定式 2.户外型 （ RW 〕 跌落式
RN1 主要用作高压线路和设备的短路 护， 也起过负荷保护。
RN2 用作高压互感器的短路保护。 RN1 、RN2灭弧能力很强，为”限流 “式熔断器。
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2.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。
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工业与一种简单的保护电器.由熔体、熔体
管和接触导电等部分组成。
（一）功能
1.主要对电流和电路中的设备进行短路保 护
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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
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第三节 高压一次设备
一、概述
1.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。
第四章 工厂变配电所及其一次系统
内容简介 变配电所的任务、类型及开关触点间电弧
产生和熄灭的基本知识 变配电所的一次 设备和主电路图 变配电所的所址选择、布置、结构、安装
图
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第一节工厂变配电所的任务和类型 第二节 电气设备中的电弧问题及对触头的要求
第三节 高压一次设备 第四节 低压一次设备
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（二）类型： 1.户内型（ GN 〕 三相刀闸同一底座。 2.户外型（ GW〕单柱式、双柱式、三柱式。
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（三）选择 1.首先按安装地点选择户内型或户外型。 2.结合工作条件确定额定值，校验动、稳定
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RW4 和 RW4（F）型户外高压跌开式熔 断器
即可作6～10kv线路和变压器的短路 保护，又可在一定条件下直接用高压绝 缘棒（俗称令克棒〕来操作熔管分合， 以断开或接通小容量的空载变压器和空 载线路等。其灭弧能力不强，为“非限 流”式熔断器。
故障。
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（二）类型
1.油断路器 (1)多油断路器：
开关触头在绝缘油中闭合和断 开。油 兼有灭弧和绝缘功能，油量多，有易燃易 爆危险。体积大，维护麻烦。可频繁通断 负荷。趋于淘汰。 (2)少油断路器：
开关触头在绝缘油中闭合和断开。油 只作灭弧功能，油量少，易燃易爆危险性 较小。体积小，价廉，维护方便。不能频 繁操作。 6～10kv多用。
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RW3－10户外高压跌落式熔断器
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三 高压隔离开关（QS） 没有灭弧装置，不能接通和切断负荷电流。
（一）功能：
1.隔离高压电源 2.倒闸操作 3.接通和断开较小电流（如励磁电流不超过2A
的空载变压器、电容电流不超过5A的空载 线路及电压互感器和避雷器电路）
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第二节 电气设备中的电弧问题及 对触头的要求
概述 电弧是电气设备运行中经常发生的一种物
理现象，其特点是光亮很强和温度很高。
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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。
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工业与民用供电
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（二）类型 1.户内型( FN ) 2.户外型( FW )
固定产气式（ FN1、FW5 等〕 压气式 （ FN2、FN3 〕 压缩空气式 六氟化硫 油浸式 真空式
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FZRN21-12D/T125-31.5型户内交流高压真空
2负020/4荷/27 开关－熔断器组工业合与民用电供电器
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FLRN36-12D型户内交流高压六氟化硫负荷开关－
2020熔/4/2断7 器组合电器
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五、 高压断路器（QF） 具有完善的灭弧能力
（一）功能 通断正常负荷电流 接通和承受一定的短路电流 在保护装置作用下自动跳闸，切除短路
值。
3. 35kv及以上宜选用带接地刀闸。 4.考虑开关接线端的机械负荷。
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四、 高压负荷开关（QL） 具有简单的灭弧装置。
（一）功能
1.能通断一定的负荷电流和过负荷电流， 不能切断短路电流故障。
2.必须与高压熔断器串联，借助于熔断器 切除短路电流。
3.与隔离开关一样，具有明显的断开间隙， 也具有隔离电源，保证安全检修的功能。
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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〕
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3.常用灭弧方法 速拉灭弧法 冷却灭弧法 吹弧灭弧法 长弧吹短灭弧法 粗弧分细灭弧法 狭沟灭弧法 真空灭弧法
配电所（distribution substation）担负 着从电力系统受电，然后直接配电的任务。
变配电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂中 占有特殊的地位。
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工业与民用供电
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二、变配电所的类型
按安装位置分： 1车间附设变电所 2车间内变电所 3露天变电所 4独立变电所 5杆上变电所
第五节 电力变压器 第六节 电流互感器和电压互感器 第七节 工厂变配电所的主电路图 第八节 工厂变配电所所址、布置、结构及安装图
思考题及练习
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工业与民用供电
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第一节工厂变配电所的任务和类型
一、变配电所的任务
变电所（transformer substation）担 负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的 任务。