电力系统知识

null第1 章 绪论第1 章 绪论第1 章 绪论第1 章 绪论教学要求：了解我国电力工业发展概况：掌握电力系统的基本概念及发电厂、变电站的常见类型；了解发电厂、变电站常用电气设备；掌握额定电压的确定方法。1.1电力工业发展概况及前景1.1电力工业发展概况及前景电的发明：1831年（英）法拉第→电磁感应→右手螺旋定则→电力系统 电能优点:①易于将其它形式的能转化为电能 ②便于远距离输送（输电线路、电缆） ③电能集中，分配自由，能够满足各生产过程的工艺过程 ④速度快（30万km/s），能量大，能做到约时停送电 电力系统发展方向：大容量、超高压、远距离 到2001年底，全国水电装机达到8301万kw，火电达到25314万kw，核电达到210万kw，风力和新能源发电达到37万kw。 长江三峡是世界上最大的电站，总装机容量为18200MW。； 广州抽水蓄能电站是世界最大的抽水蓄能电站，总装机容量为240万kw。 西藏的羊卓雍湖水电站是世界上海拔最高的电站。 null广东电网：90.7总装机容量为600万kw，向香港（650万kw）买电7～15万kw50港币/度。 92.12总装机容量为750万kw 广东大电厂380万kw 水电站75万kw、小水电150万kw 夜间 大亚湾核电站2X90万kw————→从化广州抽水蓄能电站240万kw 增城500kv变电站 广东网电压骨架 220kv→500kv 日本：1000kv 西欧：750kv 美国：750kv 目前，我国电力工业已开始进入“大机组”、“大电网”、“超高压”、“高自动化”的发展新阶段，科技水平不断提高,调度自动化、光纤通信、计算机控制等高新技术，已在电力系统中得到了广泛应用。 1.2 电力系统基本概念1.2 电力系统基本概念基本概念 1、电力系统=发电厂+变电所+输电线路+用户 2、动力系统=电力系统+动力装置 3、电力网=变压+输电线路+用户 4、发电厂 煤 燃烧 汽轮机 火电厂—— 石油 ———→ 热能———→ 电能 天然气 化学能 机械能 分为 凝汽式发电厂（专供发电） 热电厂（发电兼供热）——如广州电厂、利用率高 如：黄埔电厂：4台12.5万kvA 2台30万kvA机组 1号~4号机烧油 5号、6号机烧煤 水轮机 ②水电站 —— 水（落差流量）————→ 机械能 ——→ 电能 其生产过程简单、污染小、发电成本低 但建设投资大、工期长、受气候、水文条件影响大，分丰水，枯水。 反应堆核裂变 机械能null③核电站——铀 ——————→ 热能 ———→ 电能 钚 汽轮机 如：浙江秦山核电站（2X60万kw） 大亚湾核电站 （2X90万kw） 阳江核电站 （2X90万kw） 特点：a.消耗燃烧少，如容量为50万kw的大电厂，需燃烧150万吨/年 容量为50万kw的大电厂，需铀燃料20吨/年。 b.燃烧时不需要空气助燃 c.容量越大越经济 d.有放射性污染 ④潮汐电站：潮汐能是地球在自转过程中，海水受月流重力牵引产生的。还有小部分潮汐是受太阳引力牵引形成的。海水涨落的周期为12小时25分钟，同时在海底造成三角流。 世界最大的潮汐发电站：法国北部LaRance河，Pe=240MW 世界最高的潮汐发电站：加拿大Fundy高达39英尺Pe=20MW 世界首座海底潮汐发电站：挪威北部Kvalsund Pe=300KW（无生态污染，无噪音、不占地）投资1亿美元。null5、变电所：升压、降压 区域变电所、地方变电所、终端变电所 枢纽变电所、中间变电所、地区变电所 6、电力线路：输电线路、配电线路 电力系统的优越性 可靠、稳定、经济 对电力系统运行的基本要求 保证供电的安全可靠——减少事故率 保证电能质量——波形、频率、电压\ 随时调频、调压 我国规定的电力系统的额定频率为50HZ，大容量系统允许频率偏差±0.2 HZ，中小容量系统允许频率偏差±0.5 HZ。 null 电压的允许变化范围见1-4。 电力系统的频率主要取决于有功功率的平衡，电压主要取决于无功功率的平衡，可通过调频、调压和无功补偿等措施来保证频率和电压的稳定。 电力系统的供电电压（或电流）的波形为严格的正弦形。 表1-4 电压的允许变化范围 线路额定电压正常运行电压允许变化范围35kv及以上±5%Ue10kv及以下±7%Ue低压照明及农业用电(+5%~ -10%)Ue 完成足够的发生功率和发电量 保证电力系统运行的经济性1.3 电气设备概述及额定参数1.3 电气设备概述及额定参数主要电气设备简介 一次设备——直接与发配电电路相连接的设备 进行能量转换的设备： 发电机、变压器、电动机 接通和开断电路的开关设备：QF、QS、FU、负荷开关 交换电路电气量，隔离高压的设备：PT、CT 限制电流和防止过电压的设备：电抗器、避雷器 二次设备——对一次设备、其它设备的工作进行监测和控制保护的设备 用于反映不正常工作状态——继电器、信号装置 测量电气参数的设备：仪表、示波器、录波器 控制及自动装置：控制开关，同期及自动装置 连接电路的导体：控制电缆、小母线、连接线 电气设备的额定参数 1、额定电压 电力网的额定标准电压(KV)：0.22、0.38、3、6、10、35、60、110、220、 330、500、750 用电设备的额定电压=电力网的额定电压 发电机的额定电压=1.05电力网额定电压 变压器的额定电压：一次侧：但与发电机直接相连的（相当于用户） 二次侧：（10kv及以下阻抗电压小于7.5%）null表1-5 我国交流电力网和电气设备的额定电压（线间电压，单位kv）null额定电流和额定容量 Ie：额定电流<——>介质的周围环境温度 若周围介质环境温度不等于额定计算温度 +450C IIe Se= Pe= (千瓦 KW) Qe= (乏 var) 习题与思考题 1-1 什么是发电厂、变电站、电力系统及电力网？ 1-2 试述火电厂、水电厂，核电厂的基本生产过程及其特点。 1-3 电力系统有哪些优越性？电力系统运行要满足哪些基本要求？ 1-4 电能质量的主要指标是什么？ 1-5 什么是一次设备和二次设备？它们各包含哪些内容？ 1-6 一次设备的额定电压是如何规定的？第2章 电力系统中性点的运行方式第2章 电力系统中性点的运行方式教学要求：了解中性点运行方式的意义及类别； 掌握中性点不接地运行方式的特点及应用，能够绘制中性点不接地系统单相接地故障时，各相电流及电压的变化向量图； 了解中性点经消弧线圈接地及直接接地运行方式的特点及应用。 1、电力系统的中性点：发电机、变压器的中性点 且指变压器Y形接线 2、运行方式共三种： 中性点不接地运行方式 中性点经消弧线圈接地运行方式 中性点直接接地运行方式 前两种接地系统统称为小接地电流系统，后一种接地系统又称为 大接地电流系统 3、分析中性点运行方式的目的： 影响运行的可靠性、设备的绝缘、通信的干扰、继电保护等2.1中性点不接地系统2.1中性点不接地系统（非故障相）U‘v↑=U’v＋U’N+U’v － U’w=U线 对地电容电流发生变化：C—各相对比地之间是空气层，空气是绝缘介质，组成分散电容 为了方便讨论，认为①三相系统对称（即电源中性点的电位为零） 对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考虑 假设三相系统完全对称，则负荷电流 、 、 对称。 当导线经过完全换位后，Cu=Cv=Cw=C，则对地附加电容电流对称 而 有 →即中性点与地电位一致 当发生单相接地故障时， 电压发生变化 （故障相） （非故障相） null 规定相线上的电流下方向为由电源→电网 实用计算，对架空线路 对电缆： 结论 ：①绝缘水平按线电压设计 ②三相系统仍然对称，可以继续运行2h ③因存在接地容性电流，故在接地点有电弧2.2中性点经消弧线圈接地系统2.2中性点经消弧线圈接地系统问题的提出：中性点不接地电力网发生 d(1) 时，仍可继续运行2h，但若接地电流值过大，会产生持续性电弧，危胁设备，甚至产生三相或二相短路。 工作原理 当W相发生单相接地故障时，中性点电位N上升为相电压U’w ∵消弧线图为可调电感线圈 ∴电感电流 I’L流过接地点，其总接电流I’地=I’L＋I’C调线圈匝数， 使I’地=0 ∵I’L与I’方向相反 ∴ I’L起到抵消I’的作用。 补偿方式及选用 全补偿 （不采用） 缺点：由XL=Xc，网络容易因不对称形成串联谐振过电压 欠补偿 为容性电流（少采用） 缺点：易发展成为全补偿方式 过补偿IL>Ic→I接地为感性电流(采用) 注意：电感电流数值不能过大 null消弧线圈 结构特点： ①为了保持补偿电流与电压之间的线性关系，采用滞气隙铁芯 ②气隙沿整个铁芯均匀设置，以减少漏磁 ③为了绝缘及散热，铁芯和线圈都浸在油中 ④为适应系统中电容电流变化特点，消弧线圈中设有分接头（5～9个） 接线： 电压互感器（110v、10A）——发生d(1)时，电压升高动作，发信号，测电压 电流互感器（5A）——测量补偿电流 避雷器（中性点）——为了防止大气过电压损坏消弧线圈 设备选择： 电压=补偿电网的额定电压，共分为6、10、35、60kv回解 容量S2.3中性点直接接地系统2.3中性点直接接地系统优点： 1、不外加设备即可消弧 2、降低电网对地绝缘，节省造价 缺点： 1、供电可靠性降低 改进：装自动重合闸装置、 加备用电源 2、电流很大 改进： 中性点经电抗器接地 、仅部分中性点接地2．4 中性点不同接地方式的比较和应用范围2．4 中性点不同接地方式的比较和应用范围比较 供电的可靠性与故障范围 可靠性：经消弧线圈接地>不接地>直接接地 过电压与绝缘水平 大接地→相电压, 小接地→线电压 对通讯与信号系统的干扰程度 大接地→电流大、干扰大 小接地→电流小，干扰小 使用范围 110kv及以上——直接接地 20~60kv I<10A——中性点不接地 I>10A——中性点经消弧线圈 3~10kv I<30A——中性点不接地 I>30A——中性点经消弧线圈供电 1kv及以下——直接接地习题与思考题习题与思考题电力系统的电源中性点有哪几种运行方式？什么叫小接地电流系统和大接地电流系统？ 在系统发生单相接地故障时，小接地电流系统和大接地电流系统的相对地的电压和线电压有如何的变化？ 为什么小接地电流系统在发生单相接地故障时可允许短时继续运行而不允许长期运行？应采取什么对策？ 电网对地电容与那些因素有关？小接地电流系统单相接地电容电流与那些因素有关 为什么说利用消弧线圈进行全补偿并不可取？ 试述中性点直接接地系统在发生单相接地时的后果以及提高供电可靠性的措施。第3章 电弧及电气触头的基本理论第3章 电弧及电气触头的基本理论 教学要求:掌握电弧的形成及熄灭条件，熟悉电弧形成的物理过程、特性；掌握直流电弧及交流电弧的特性及熄灭条件；掌握开关电器常用的熄弧方法；了解电气触头的类型、工作条件；掌握接触电阻的形成、发展、后果及降低措施。null概述 电弧——为一种气体游离放电现象 现象：开关电器开断电路时，触关间产生的耀眼的白光。 △电弧的存在说明电路中有电流，只有当电弧熄灭，触头间隙成为绝缘介质时，电路才算断开。 特征： ①电弧的能量集中，温度报高，亮度很强 例：10kvQF断开20kv的电流，电弧功率达到一万kw以上 ②电弧由阴级区，阳极区和弧柱区组成弧柱处温度最高，可达6~7k0C到1万度以上在弧柱周围温度较低，亮度明显减弱的部分叫弧焰，电流几手都人人弧柱内部流过。null③电弧的气体放电是自持放电，维持电弧燃烧的电压很低在大气中，1cm长 的直流电弧的弧柱电压仅15~30v，在变压器油中，1cm长的直流电弧的弧柱 电压仅100~220v ④电弧是一束游离的气体，质量极轻，极易变形 电弧在气体或液体的流动作用下或电动力作用下，能迅速移动、伸长或弯曲。 电弧的形成 1、带电质点的来源 ①电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射 ②弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离 2、电弧的形成null电弧的熄灭 去游离 介质的游离作用→电弧产生 介质的去游离作用→电弧熄灭 游离>去游离——电弧电流↑ 游离 去游离 游离=去游离——电弧电流不变（稳定燃烧） 游离<去游离——电弧电流↓→（熄灭） 复合：正负离子相互吸引，彼此中和 去游离 扩散：弧柱中的带电质点由于热运动逸出弧柱外。 影响游离和去游离的因素 ①电弧温度： 热游离↓→Q↓ 速度↓→复合加强→Q↓ 使温度降低的方法有：吹弧、拉长电弧、或与冷却介质表面接触。 ②电场强度：E↓ →运动速度↓→复合↑ →Ih↓→Q↓→热游离↓ ③气体介质的压力：F↓→自由行程缩短→离子浓度↑→复合↑ 真空数目少→磁撞游离↓→扩散↑ ④介质特性：包括气体的介电强度、导热系数、热量量、电负荷等 ⑤电极材料：铜、银、铜钨、银钨合金 具有熔点高、导热能力强、热容量大的特点，可减少热电子发射和弧柱中的金属蒸气。 3.2 直流电弧的特性及熄灭3.2 直流电弧的特性及熄灭一、特性： 1、静态伏安特性曲线 为发弧电压、即产生电弧的最小电压值 当 ↑时，热游离 ↑，↓故 ↓，的变化与成 反比。 2、电弧电压分布图： null =阴极区电压（ ）+弧柱区（ ）+阳极区 ：大小与 无关，在空气中 ： < 、且 而减小甚至为零 ：与 呈线性关系，在空气中 短弧：几个mm长、主要由 组成 长弧：几个cm~几个m长，主要由 组成 △近阴极效应（短弧原理） 将长弧沿垂直方向切割成多段电弧串联，每一段即构成一个短弧，获得一个 阴极区压降。如果加在触头间的电压小于各段短弧的阴极电压之和，则电弧就不 能维持而熄灭。 直流电弧的工作点null①开关闭全时， ②K刚分： ③电弧燃烧稳定量： 有：△ 当 时，△U > 0 ；当 时， △U < 0 由弧稳定燃烧时，有： null ， 在上，Un在下， △U > 0 ， 2点 ， 在下，Un在上， △U < 0 ， 熄灭 ， △U < 0 ， 1点 ，△U > 0 ， 稳定工作点 若增大电弧长度，其静态伏安特性网线上够，稳定工作点也应向直上方移动 三、直流电弧的熄灭条件： 途径：① ：加大触头的分断距离、将长弧切割为短弧，拉长电弧加强冷却 ② ：减小电源电压 3．3 交流电弧的特性及熄灭3．3 交流电弧的特性及熄灭交流电弧：在交流电路中产生的电弧 一、特性 1、动态状安特性曲线： 随t，不断变化，每一周期，电流过零2次 ——正弦变化 Un——马鞍形状。A > B A——燃弧电压B——熄弧电压 △电弧在自然过零时将自动熄灭，但下丰周期随着电压的升高，电弧远会燃。 若电流过零时，电弧不再重燃，电弧就此熄灭。 2、热惯性：电弧温度的变化滞后于电流的变化 null二、交流电弧的熄灭 1、弧隙介质电强度的恢复过程U j 弧隙介质电强度——弧隙介质能够承受而不改使弧隙去穿的最小电压 过程：电流过零前，θ0C很高，Rn很小，弧隙为良导电通道 电流 过零前后，θ0C ↓，Rn↑具有一定抗电强度 电流 过零后，U j恢复不是从零开始 △近阴极效应：电流极性改善后的0.1~1.0瞬间, U j=150~250V 2、弧隙电压的恢复过程，Unf 弧隙电压——电压由熄弧电压恢复到电源电压的过程 过程：电流过零前，很小，电源电压大部分降落在线路或负载的阻抗上 电流过零时，电弧熄灭，最后变为绝缘介质，电源电压使全部加在弧隙上。 3、交流电弧的熄灭条件：null三、交流电路的开断 四、交流电弧的灭弧方法 提高触头的分闸进度——迅速拉长电弧，E↓，冷却与扩散↑ 采用多断口灭弧——拉长迅速↑，行程↓，灭弧时间↓提高了灭弧能力 吹弧——加强冷却和扩散 自能式 横吹——将电弧吹考吹长 ①油气 纵吹——将电弧吹细 ②外能力吹弧 ③产气管纵吹 利用固体介质的狭缝狭沟灭弧——冷却，表面吸附电子。 如： 介质栅灭弧罩 介质纵缝灭弧罩 介质填料灭弧管 利用短弧原理灭弧 交流电路：电流自然过零时，第一短弧有150~250v电压。 直流电路：每一短弧的阴极区有8~11v电压降。null磁吹——利用电磁力驱动和拉长电弧至固体介质灭弧罩或金属栅灭弧罩中 高压力气体介质灭弧——磁撞游离↓，复合↑ 真空灭弧——碰撞游离↓，热游离↓，扩散↑3．4 电气触头3．4 电气触头一、分类： 固定触头——母线的联接，采用螺柱连接和压接两种； 可动触头——滑环与碳刷； 可断触头——QF，采用对接式和插入式。 2、触头的接触电阻Rc 接触电阻——直接反映触头的工作状况 其大小决定了触头的发热触头的工作情况 三、触头的工作情况 1、在长期负载电流下的工作 负载电流I→触头Rc→I2Rc→发热 降低 及提高通流途经的方法 严防金属氧化层造成的恶性循环的方法 2、在短时大电流下的工作 在t很短的瞬间，电流很大，会在某一点集聚大热量 触头的熔焊 → 机械强度↓ 弹力↓ 对策：规定短时发热最高温度限值 3、在大电流下的关合和分断 会出现①弹跳现象 ②可断触头 ③ 触头间电弧可能会烧坏触头习题及思考题习题及思考题3—1 何为电弧？简述断路器触头开断时断口电弧的形成过程及由此 而确定的基本灭弧方法。 3—2 直流电弧稳定燃烧的条件为何？灭弧栅何灭弧室在灭弧原理上由何差别？ 3—3 交流电弧电流有何特点？熄灭交流电弧的条件是什么？ 3—4 什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它们与哪些因素有关？ 3—5 在直流电弧和交流电弧中，将长电弧分割成短电弧灭弧室利用了什么原理？ 3—6 电气触头主要有哪几种接触形式？各有什么特点？ 3—7 如果电气触头发生振动是什么原因造成的？有什么危害？第4章 电气设备及载流导体 第4章 电气设备及载流导体 教学要求：掌握高、低压开关电器的结构特点、工作原理、电气参数及其应用，重点掌握断路器的工作原理；掌握互感器的作用、结构、接线方式及准确度等级；掌握母线、电缆、绝缘子、限流电器的工作原理、结构及应用。4.1高压开关电器4.1高压开关电器一、开关电器的分类 1.高压开关 、低压开关 2.户内 、户外 3.断路器、隔离开关类、负荷开关类、熔断器、结合型开关 二、高压断路器分类 1、断路器分类 油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器、低压空气断路器和磁吹断路器 2、对断路器的要求 3、断路器的基本参数 4、多油断路器 DW8-35型（三相分箱） 组成：触头：插座式、动触头表面镀银 导电回路：进线—触头1（静、动）—横担—触头2（静、动）—出线 传动机构：采用摇杆变直机构 绝缘部分：油（导电回路对外壳、触头间）、瓷套管（进出线对油箱） 灭弧装置：纵横吹灭缩手缩脚室 油箱：顶管、箱捅。注意：油位不能过高或过低 附件：箱捅升降装置nullDW12-35型QF：结构外形与DW8-35型相同 增加了一个横吹孔和一个纵吹孔 开断大电流：速度快，经第一个横吹孔就能将电弧吹灭 开断中电流：速度中等，经第二个横吹孔后吹灭 开断小电流：速度慢 5、少油式断路器 少油与多油QF相比：用油量少、体积小、结构简单、节省钢材、防火防爆，但 检修周期短，在户外使用时，受大气条件影响大，而且配 套性差。 以SN10-10I型为例： 组成：① 导电回路——上出线座→静触头座→辨形触头→动触头→导电杆 →动触头→下出线座 灭弧系统——纵横吹灭弧室（纵横油气吹+机械油吹） 逆止阀：电弧形成后分解油，逆止阀钢球上推堵住回油孔，形成密闭燃弧， 使内腔压力升高 油气分离器： a.避免灭弧室完全封死，压力过高 b.避免直接将炽热的带有大量电子和离子的油气混合物排 出箱外，引起自燃和设备绝缘闪络。 ②传动机构：主轴、分相轴、操动轴 ③框架：依靠两个支持绝缘子将各相与地绝缘null6、SF6断路器的优缺点 ①断口耐压高 ②允许断路次数多 ③开断性能好 ④占地面积小 ⑤加工精度高，密封性能好，对水分子与气体的检测要求严格 三、隔离开关 1、QS的作用 隔电保安 倒闸操作：等电位操作 切投小电流电路：保证电弧能可靠自行熄灭 2、QS的特点 没有专门的灭弧装置——不能切断Ig及Id QS应与QF配合使用——满足“隔离开关先通后断”原则 即：合闸时，QS先QF后；分闸时，QF先QS后。 QS分闸时，应有明显可见的断口 QS合闸时，应能可靠地通过Igmax及Idmax通过时满足动热稳定 3、户内型QS △GN6、GN8型 结构：底座绝缘子、导电系统 磁锁装置的作用：①散热 ②增加接触压力 ③提高动稳定null4、户外型QS △GW4-35D 导电回路 双柱式绝缘子 接地刀闸——与主刀联锁（一分-合） 底座 四、高低压熔断器 1、作用：短路保护或过载保护 缺点：保护性能不稳定 2、组成： 熔件（熔体）：铜、银 触头：支持熔件并与外电路连接 灭弧装置 绝缘底座 3、工作过程： 汽化过程→发弧过程→灭弧过程 t（全开断时间）=t1（熔化时间）+t2（发弧时间）+t3（燃弧时间） 4、分类之一： 限流型——速度快、高电阻、出现过电压 非限流型——速度慢、不出现过电压 5、额定参数 6、户内型高压熔断路：RN1、RN3——电力变压器或线路保护 RN2、RN6——电压互感器保护 7、户外型高压熔断器：RW3跌落式FU、RW10-35型限流型FUnull五、高压负荷开关 1．用途及特点 它具有灭弧装置和一定的分合闸速度，能开断正常负荷电流和过负荷电流，但不能开断短路电流。 在分闸状态有明显可见的断口，可起到隔离开关的作用，但性能又优于隔离开关，是介于隔离开关与断路器之间的一种开关电器。 高压负荷开关常常与高压熔断器串联合用，前者作为操作电器投切电路的正常负荷电流，而由后者作为保护电器开断电路的短路电流及过载电流。 2.类型 按装地点的不同分为户内式和户外式。 按灭弧方法的不同分为固体产气式、压气式、油浸式、真空式和SF6式等。4.2互感器4.2互感器1、分类：电压互感器、电流互感器 2、作用： （1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，并便于屏内安装。 （2）使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。 3、电流互感器 额定变比 ： ，近似等于匝数的反比。 特点： 1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少；故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关； 2）。正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。 3）运行中的电流互感器二次回路不允许开路。 4）为了防止绝缘损坏是高压窜入二次侧，危及人身和设备安全，电流互感器副绕组一端及铁芯必须接地。 误差：电流误差 相位误差 电流互感器的接线null4、电压互感器 特点： 1）电压互感器的一次侧并联接入电网 2电压互感器正常工作在接近变压器空载状态。 3）电压互感器的二次侧负载不允许短路，故一般在其二次侧装设熔断器或自动开关作短路保护。 4）电压互感器的额定变压比为 ，其值近似等于匝数之比。 其中 等于电网额定电压， 已统一为100(或100/ )V，所以 也标准化。 电压互感器误差：电压误差和相位误差两项。 电压互感器的接线 用一台单相电压互感器 测量某一相对地电压和相间电压。 用两台单相电压互感器接成不完全星形(也称V—V接线) 用来测量各相间电压，但不能测量相对地电压，它广泛应用在20kV以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中。 用三台单相三绕组电压互感器或用一台三相五柱式电压互感器构成万能接线 （Y0／Y0／︱＞ 接线） 它广泛用于3～220kV系统，其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形，供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。4.3 母线、电缆及绝缘子4.3 母线、电缆及绝缘子一、母线 1、作用——汇集、分配和传送电能 2、特点——裸导体装置、通过的功率大、要承受很大的动热稳定 3、材料 硬母线：①铜——导电率高、机械强度高、抗腐蚀性能好 ②铝——导电率较低、截面大、重量轻、耐腐蚀性能差 ③钢——导电率差、趋肤效应严重、损耗较大 软母线：钢芯铝绞线 4、截面形状 矩形母线：在同截面下，周长要长，冷却条件好耗金属要少 图形与管形母线：可防止产生电晕，散热面小 大电流母线 null5、母线的布置 △母线三相导体排列方式：水平排列、竖直排列、在角形排列 ↑ （各相之间的相对关系） 软母线 硬母线 △母线窨放置法：平放、立放 （母线与空间的相对关系） △安装方式： 平装——机械抗弯强度高，对流散热效果差 立装——对流散热效果好，机械抗弯强度高差 （母线与绝缘子的相互关系） 综合布置方式：竖排立放平装、平排平放平装 竖排平放立装、平排立放立装 6、母线的着色 硬母线刷漆：直流、交流 目的： ①区别相序 ②增加辐射散热、载流量提高12%～15% ③防腐蚀作用null二、电力电缆 1、特点：铺设在地下，结构紧凑、占用空间小、走向和布置灵活、不影响环境、现场施工简便 2、结构： 电缆芯线：铝芯或铜芯、10mm2截面以上多股绞合、圆形或扇形截面 绝缘层：各芯线绝缘\相间绝缘\芯线对比地绝缘 材料：油浸纸绝缘、橡皮绝缘、聚氯乙烯绝缘、聚乙烯绝缘、 交联聚氯绝缘 密封护套：铅色、铅包 保护层：钢带、钢丝叠加、沥青防腐层 3、分类 油浸纸绝缘电缆 聚氯乙烯绝缘电缆 交联聚氯乙烯绝缘电缆 橡皮绝缘电缆 4、电缆头 电缆与电缆、架空线、电机、电器等连接时要用电缆头 分类 ：终端头：环氧树脂型、干包型 中间接头：电缆与电缆的连接null三、绝缘子 1、作用 支持——支持及固定带电裸导体，并使之与地绝缘 绝缘——带电导体之间的绝缘 2、技术要求：绝缘性能好+机械性能好 3、分类 电器绝缘子——固定电器的载流部分 电站绝缘子——固定硬母线（支柱绝缘子-套管绝缘子） 线路绝缘子——固定软母线（针式、悬式、棒式） 4、结构：绝缘体+金属配件 5、支柱绝缘子 内胶装——电气性能好、机械强度低 户内 外胶装——电气性能差、机械强度高 联合胶装——上部内胶、下部为外胶 针式——淘汰产品 户外 实压棒式——可以单件使用或多种叠装使用以得到更高电压级 6、套管绝缘子 瓷套 结构： 法兰盘 导电体4.4限流电器4.4限流电器限流电器的作用：增加电路的短路阻抗，从而达到限制短路电流的目的。 常用的设备有：限流电抗器和分裂变压器。 一、限流电抗器： 1、作用： 限制电力设备的短路电流、能维持母线电压、将短路容量加以限制，以选择轻型断路器和小截面的电缆。 2、分类： 混凝土柱式电抗器(NKS或NKSL)、分裂电抗器(FK)和油浸电抗器(XKSL)。 限流电抗器的型号：NKSL-10-600-5，表示铝电缆混凝土柱式电抗器、电压10kV、电流600A、阻抗电压百分数为5％。 3、设置位置 分段电抗器、出线电抗器、在变压器负荷侧串联电抗器 二、分裂变压器： 1、作用 分裂变压器，能在正常工作和低压侧短路时，使变压器呈现不同的电抗值，从而起到限制短路电流的作用。 2、结构 分裂变压器是一种多绕组变压器，它是将普通的双绕组变压器的低压绕组分裂成额定容量相等的两个完全对称的绕组。 习题与思考题习题与思考题4-1 高压断路器的作用是什么？其常见类型有哪些？ 4-2 试述SF6断路器的灭弧装置的特点。 4-3 隔离开关的作用是什么？ 4-4熔断器的基本结构是什么？简述熔断器的熔断过程。 4-5 电压互感器与电流互感器各有何作用，运行时有何特点？为什么工作时，电磁型电流互感器二次侧不能开路，而电压互感器不能短路？ 4-6 电缆和母线作为载流导体各有何特点？各在什么应用场合下才能表现出其优点？ 4-7 母线着色有何规定？ 4-8 除了采用电抗器限制短路电流外，还有何方法能减小短路电流的大小？第5章 电气主接线 第5章 电气主接线 教学要求：熟悉电气主接线的基本形式、接线特点及应用；了解发电厂变电站电气主接线的设计步骤；掌握电气主接线设计中的主变压器的选择和

方案

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的经济技术比较。5．1　 概 述5．1　 概 述基本概念 电气主接线——将电气一次设备按一定顺序接起来的电路，可表示电能生产流程的电路。 电气主要线图——由各种电气设备的图形符号和联接成线所组成的表示电能生产流程的电路图， 表达方式 单线图——多采用，简单明 三线图——（A、B、C、N）施工时采用 绘制要求：a．.A、B、C用一相粗线表示，但电流互感器用三线配置 b．中性线在图中用虚线（或细实线）表示 c．所有电器均用规定的电气符号表示，并按它们的 “正常状态”画出 ↓→电器所处的电路无电压存在及无任何外力作用（如QF、QS是断开位置） d．应标出主要设备的型号和技术参数。 应用：a. 全图:包括主要的电气一次设备,并注明设备型号 b. 简图:着重画G、T|WL、TA、TV避FU、C c. 模拟图：表达主要设备（开关）处于的实际位置null基本要求 可靠性及电能质量 地位重要的骨干电站，应采用两个独立的电源，因事故被迫中断供电的机会越小，影响范围越小，停电时间越短，可靠性越高。 灵活性——在正常运行时能满足各种运行方式； 在发生事故时能采用相应的运行措施，避免大面积停电 运转方便——接线力求简明清晰、简化运行操作 具有扩建的可能性——预留备用出线回路和备用容量 技术先进，经济合理5.2 主接线的基本接线形式 5.2 主接线的基本接线形式 普通规律： 特殊情况下，各台G都有停机的可能，——各台G之间互为备用。 供电线路应做到连续供电←每回线应能从任一台G获得电源 正常运行的，任一主要设备的投退不影响其它设备←QF； 检修设备时，应隔离电源←QS 单母线接线 只有一条母线，且每一支路均有QF 主接线的基本构成：电源——母线——出线 1、简单的单母线接线（单母不分段） 优点：接线简单清晰，设备用量少，经济实用； 有利用电源互为备用及负荷间的合理分配； 正常投切与故障投切互不干扰，灵活方便。 缺点：母线范围内发生故障或母线及母线QS检修时，需停止供电； 各单元QF检修时，该单元中断工作。 ☆

练习

飞向蓝天的恐龙练习非连续性文本练习把字句和被字句的转换练习呼风唤雨的世纪练习呼风唤雨的世纪课后练习

：试画出三个电源，三回出线的单母线不分段接线图 复习：简单的单母线接线①画法②优点③缺点 2、分组单母线接线null3、QF分段单母线——用QF将母线分为两组 ①缩小了母线故障和母线检修时的停电范围 ②有利于电源间的相互备用和负荷的合理分配 两种形式： 并列的QF分段单母线——QF合闸 优：当I组母线发生故障时，QF跳开，退出故障母线而保证非故障母线继续运行 缺：短路电流大；在母线必须装设继保装置 不并列的QF分段单线线——用QS断开 当I组母线发生故障时，可投入QF，使两组母线并列运行 用QS分段单母线——用QSf将母线分为两组 与简单的单母线相比： 相同点——发生母线故障时会造成全部停电 不同点——判明故障后，可恢复非故障母线运行 与QF分段的导母线相比：操作要慎重，步骤复杂 4、单母线接线带旁路（不介绍） 5、单线分段带旁路（不介绍）null二、双母线接线 1、不分段的双母线 双母线接线的特点 可轮流检修母线而不影响正常供电。 检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电。 工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电。 可利用母联断路替代引出线断路器工作。 5）便于扩建。 6）由于双母线接线的设备较多，配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。 2．双母线分段接线 3．一台半断路器接线 接线如图5-11所示，有两组母线，每一回路经一台断路器接至一组母线，两个回路间有一台断路器联络，组成一个“串”电路，每回进出线都与两台断路器相连，而同一“串”支路的两条进出线共用三台断路器。null正常运行时，两组母线同时工作，所有断路器均闭合。 接线特点： （1）运行灵活可靠。 正常运行时成环形供电，任意一组母线发生短路故障，均不影响各回路供电。 （2）操作方便。 隔离开关只起隔离电压作用，避免用隔 离开关进行倒闸操作。 任意一台断路器或母线检修，只需拉开 对应的断路器及隔离开关，各回路仍可 继续运行。 （3）二次接线和继电保护比较复杂， 投资较大。 注意： 为提高运行可靠性，防止同名回路（指 两个变压器或两回供电线路）同时停电， 一般采用交替布置的原则。 重要的同名回路交替接入不同侧母线； 同名回路接到不同串上； 把电源与引出线接到同一串上。 null三、组式单元接线 1、发电机——变压器组式单元 a）一机一双绕组变 b）一机+一三绕组T c）二机+一双绕组T △T高压侧设QF T各侧均设QF T高压侧及发电机出口设QF 2、变压器——线路组式单元 3、发电机——变压器——线路组 四、桥形接线——两台主变+两回出线 内桥 桥靠近T侧 T1T2切投复杂（内桥内不便） WL1、WL2切投方便 适用于：T切投较少的电站，否则会影响WL 正常运行时，无穿越性功率，线路较长 外桥 桥靠近WL侧 T1T2切投方便 WL1、WL2切投不便（外桥外不便） 适用于：T需频繁操作 有穿越功率、线路较短 例：有2台主变2回等电压输电线路，第一回线路负责选网 ——内桥 第二回线路直接带负荷 原因：当第三回线路发生故障时，不致影响主变的运行和主要容量的送出 例2：有2台主变，2线路是环形或链形电网的支路，其中载有较大的电网穿越功率—外桥，避免线路受T运行干扰。5．3 主变压器的选择5．3 主变压器的选择1、台数选择——取决于电站在电力系统的重要性及电站的装机容量 1台——三台及以下发电机组，因为G与WL的可靠性较低 2台——可靠性和灵活性相当高 一台近区变压器 2、容量选择 1）发一变组：S（主T）=SG 2）含近区T：S=- S（主T）—S（近T） 3）两台并列运行T；S（主T）=0.5 S 并列条件：①线圈接线组别相同②电压比相等③短路电压相等 4）两台非并列运行T：一台接入电网—ST1=SG-ST2-S近T 一台直接带负荷—ST2=计算负荷 5）梯级开发的中心水电站：ST=6）小电网的主变容量≤30%系统总容量 3、主变型式选择 常用型式：三相油浸式T、Y，d11或YN，d11，低损耗（SLT）、无载或有载调压、 铜或铝线 三绕组变压器的应用：有两种升高电压且每侧通过容量超过15% 容量之比：100/100/100、100/100/50、100/50/100三种 高压侧最低电压为35kv 开压变压器常采用自铁芯柱向外按中、低、高顺序排列。5.4 电气主接线方案的技术经济比较5.4 电气主接线方案的技术经济比较一、主接线方案拟定的一般步骤 1、确定电站的接入形式、接入点、出线回路数和出线电压等级 2、拟定变压器的选择方案 3、拟定发电机电压侧及升高电压侧的基本接线形式 4、选择站用电和近区用电的电源引接方式 5、进行技术比较，确定2~3个较优方案 6、进行经济比较，确定一个最优方案 二、技术比较 [例] 装机2X4000kw，为重要电源，用2回35kv线路与地方电力网 相联接，正常运行时无穿越性负载，电站无近区负荷。 方案1——选择2台主变，G-T构成组式单元，35kv采用简单的单母线接线 方案2——选择2台主变，G-T用QF分段的不并列的组式单元接线 35采用内桥接线，2台厂变（暗备） 方案3——选择一台主变，G-T采用扩大单元接线，35kv采用单母线接线、 35kv采用单母线接线 三、经济比较 计算综合投资Z， 计算单运行费用F习 题及思考题习 题及思考题1、什么叫电气主接线？对电气主接线有哪些基本要求？ 2、电气主接线有哪些基本形式？绘图并说明各接线形式的优缺点。 3、在主接线方案比较中主要从哪些方面来考虑其优越性？ 4、某水电站装机为4×25MW，机端电压为10.5kV，现拟采用高压为110kV，出线3回，中压为35kV，出线6回与系统相连，试拟出一技术经济较为合理的电气主接线方案，并画出主接线图加以说明。 5、某220kV系统的变电所，拟装设两台容量为50MVA的主变压器，220kV有两回出线，同时有穿越功率通过，中压为110kV，出线为4回，低压为10kV，有12回出线，试拟定一技术较为合理的主接线方案，并画出主接线图加以说明。第6章 自用电接线 第6章 自用电接线 教学要求：了解火电厂、水电站的自用负荷的特点及分类；学会对自用负荷的分析统计并进行自用变压器的选择；熟悉自用电源的引接方式、自用负荷的供电回路及自用电的接线方式。null一、 自用负荷 1、按用途分类 2、按特征分类 重要性：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ关 自起动与解自动负荷 二、站用电源的引接方式 明备用——正常运行时仅一台变压器投入 暗备用——正常运行时两台均投入 三、站用电的接线形式 单母线分段式（适用于暗备用） 用自动空气开关分段，正常运行时在分闸位置，以保证两独立 单母线不段式（适用于明备用） 四、负荷供电回路 一级辐射式：直接从低压母线（主变）供电 二级辐射式：由主变→分 干线式或环网式 五、站用变压器的选择 台数——2台 容量——筛选→统计→计算 型式——三相干式T或三相油浸式习 题及思考题习 题及思考题1、火电厂和中小型水电站的厂用负荷都有哪些特点？各由哪些具体负荷组成？分类如何？ 2、厂用电最大负荷如何确定？ 3、采用不同的备用方式和不同的变压器类型如何选择变压器的容量？ 4、厂用电源引接时，如何保证两个电源的独立性？第7章 配电装置第7章 配电装置教学要求：了解配电装置的基本要求及一般构成方法；掌握最小安全净距的概念；掌握户内、户外配电装置的形式及应用范围；学习各种布置的平面图及剖视图的画法。7．1 概述7．1 概述一、配电装置的定义 a、按电气主接线进行集中布置和连接的一次设备。 B、同一级电压的开关设备、载流导体等，加上辅助设备、土建设备等。 C、正常情况下，用来接受和分配电能； 故障情况下，能迅速切除故障部分恢复运行。 二、基本要求 a、安全：设备布置合理清晰、采取保护措施。 如：设置遮拦和安全出口、防爆隔墙、设备外壳底座等保护接地。 b、可靠：设备选择合理、故障率低、影响范围小。 c、方便：设备布置便于操作集中，便于检修、巡视。 d、经济：合理布置、节省用地、节省材料。 e、发展：预留备用间隔、备用容量。null三、最小安全净距 A值：基本电气距离 A1 A2 导体 地 导体 导体 B值：裸导体与遮拦之间的距离 C值：无遮拦裸导体与地（楼）面的垂直净距 D值：不同时停电检修的无遮拦带电部分之间。 E值：通向屋外的出线套管至屋外通道的垂直净距 四、屋内配电装置 1、配电装置的一般构成方法及图式 a间隔：为配电装置的最小组成部分、其大体上对应主接线图中的接线单元。 b部署：排列——单列、双列 考虑：排列的顺序要合理（地理位置、避免交叉） 单列——进出线QF排成一列布置在母线一侧。 双列——进出线QF排成二列布置在母线两侧。 分层——单层