电气设备原理及功能课件.ppt
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- 电气设备 原理 功能 课件
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1、电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能直接直接生产、输送、分配和使用电能的设备,包括:生产、输送、分配和使用电能的设备,包括:(1 1)生产和转换电能的设备,如发电机和变压器等;)生产和转换电能的设备,如发电机和变压器等;(2 2)接通或断开电路的开关设备,如断路器、隔离开)接通或断开电路的开关设备,如断路器、隔离开 关、熔断器、接触器等;关、熔断器、接触器等;(3 3)将有关电气设备连接成电路的载流导体,如母线、)将有关电气设备连接成电路的载流导体,如母线、电缆等;电缆等;(4 4)变换电气量的设备,电压互感器和电流互感器;)变换电气量的设备,电压互
2、感器和电流互感器;(5 5)保护电器,如电抗器和避雷器等;)保护电器,如电抗器和避雷器等;(6 6)接地装置,电力系统中有工作接地、保护接地和)接地装置,电力系统中有工作接地、保护接地和 防雷接地;防雷接地;在电力系统中为了能对电气一次设备和系统的运行状况进行在电力系统中为了能对电气一次设备和系统的运行状况进行测测量、控制、保护和监察量、控制、保护和监察而需要一些专门的设备,包括:而需要一些专门的设备,包括:(1 1)测量表计。如电压表、电流表、功率表、电能表、频)测量表计。如电压表、电流表、功率表、电能表、频率表等,用于测量一次电路中的电气参数。率表等,用于测量一次电路中的电气参数。(2 2
3、)继电保护及自动装置。如各种继电器和自动装置等,)继电保护及自动装置。如各种继电器和自动装置等,用于监视一次系统的运行状况,迅速反应不正常情况并进行调用于监视一次系统的运行状况,迅速反应不正常情况并进行调节或作用于断路器跳闸,切除故障。节或作用于断路器跳闸,切除故障。(3 3)直流设备。如直流发电机、蓄电池组、硅整流装置等,)直流设备。如直流发电机、蓄电池组、硅整流装置等,为保护、控制和事故照明等提供直流电源。为保护、控制和事故照明等提供直流电源。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能发电机将机械能转变为电能的机械定子转子(a)转子定子(b)电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能6变压器将
4、一种电压的电能变换为另一种电压的电能的装置 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(一)变压器的工作原理(一)变压器的工作原理 变压器是通过电磁感应原理,通过电磁耦合实现电能变压器是通过电磁感应原理,通过电磁耦合实现电能传递的一种静止电气设备,主要由铁芯及绕在铁芯上的绕传递的一种静止电气设备,主要由铁芯及绕在铁芯上的绕组组成。组组成。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(二)变压器的结构(二)变压器的结构 1 1 油浸式变压器油浸式变压器 2 2 干式变压器干式变压器 用环氧树脂浇注的变压器称为环氧树脂干式变压器。用环氧树脂浇注的变压器称为环氧树脂干式变压器。电气设备的原理与功能电气设备
5、的原理与功能(三)变压器基本参数及性能指标(三)变压器基本参数及性能指标 1 1 基本参数基本参数 (1 1)额定电压)额定电压U U1N1N,U U2N2N,三相变压器指线电压;三相变压器指线电压;(2 2)额定容量)额定容量S SN N;(3 3)额定电流)额定电流I I1N1N,I I2N 2N,根据额定电压和额定容量计算得出;根据额定电压和额定容量计算得出;(4 4)额定频率)额定频率f fN N,我国规定工业用电频率为我国规定工业用电频率为50Hz50Hz;(5 5)阻抗电压(短路电压),通常以额定电压的百分数表示)阻抗电压(短路电压),通常以额定电压的百分数表示 由变压器由变压器短
6、路短路试验获得,其反映在变压器在额定负载下运行时,试验获得,其反映在变压器在额定负载下运行时,漏阻抗压降的大小,相应的有漏阻抗压降的大小,相应的有短路损耗短路损耗P Pk k(6 6)空载电流,通常以额定电流的百分数表示)空载电流,通常以额定电流的百分数表示 由变压器由变压器空载空载试验获得,相应的有试验获得,相应的有空载损耗空载损耗P P0 0(7 7)连接组号)连接组号 YY星形连接,星形连接,YNYN星形连接并有中性点引线,星形连接并有中性点引线,dd三角形连接,三角形连接,例例 YNd11YNd11%kU0%I 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能2 2 性能参数性能参数 (1 1
7、)变压器负载运行,二次侧端电压变化率)变压器负载运行,二次侧端电压变化率u%u%。变压器外特性变压器外特性电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(2 2)变压器损耗)变压器损耗p p。(3 3)变压器效率)变压器效率。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(四)变压器分类(四)变压器分类 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能电动机将电能变换为机械能的装置异步电动机同步电动机特种电机电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能 额定电压为额定电压为3kV3kV及以上,能够关合、承载和开断运及以上,能够关合、承载和开断运行状态的正常电流,并能在规定时间内关合、承载和行状态的正常电流,并能在规定
8、时间内关合、承载和开断规定的异常电流(如短路电流、过负荷电流)的开断规定的异常电流(如短路电流、过负荷电流)的开关电器称为开关电器称为高压断路器高压断路器。高压断路器的。高压断路器的作用作用:电力:电力网正常工作和发生故障时开断和关合电路。也即,网正常工作和发生故障时开断和关合电路。也即,控制(操作)作用;保护作用。控制(操作)作用;保护作用。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能一、断路器的型号含义一、断路器的型号含义1234567产品名称;产品名称;S S少油断路器,少油断路器,D D多油断路器,多油断路器,L L六氟六氟化硫(化硫(SF6SF6)断路器,)断路器,Z Z真空断路器,真空
9、断路器,K K压缩空气断压缩空气断路器,路器,Q Q自产气断路器,自产气断路器,C C磁吹断路器磁吹断路器 安装地点;安装地点;N N户内户内型,型,W W户外型户外型 设计序号设计序号 额定电压(或最高工额定电压(或最高工作电压)(作电压)(kVkV)补充特性:补充特性:C C手车式,手车式,G G改进型,改进型,W W防污型,防污型,Q Q防震型防震型 额定电流(额定电流(A A)额定开断电额定开断电流(流(kAkA)例如:例如:ZN28ZN2812/125012/12502525,表示户内式真空断路,表示户内式真空断路器,设计序号为器,设计序号为2828,最高工作电压,最高工作电压12k
10、V12kV,额定电流为,额定电流为1250A1250A,额定开断电流为,额定开断电流为25kA25kA。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能 二、断路器的基本结构二、断路器的基本结构:主要零部件:开关本体主要零部件:开关本体的底架、底座的底架、底座功能:整台产品的基础功能:整台产品的基础 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能支持绝缘件:主要零部件:瓷柱 瓷套管 绝缘管等构成的支柱本体 拉紧绝缘子等功能:保证开断元件有可靠的对地绝缘,承受开断元件的操作力及各种外力 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能传动元件:主要零部件:各种连杆 齿轮 拐臂 液压管道 压缩空气管道等功能:将操作命令
11、及操作功传递给开断元件的触头和其它部件 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能 开断元件:主要零部件:主灭弧室 主触头系统 主导电回路 辅助灭弧室 辅助触头系统 并联电阻 功能:开断及关合电力线路,安全隔离电源 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能操作机构:主要零部件:弹簧、液压、电磁、气动及手动机构的本体及其配件功能:为开断元件分合闸操作提供能量,并实现各种规定的操作 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能三、断路器的类型三、断路器的类型 按灭弧介质的不同分类按灭弧介质的不同分类 (1 1)油断路器)油断路器 采用采用绝缘油绝缘油作为作为灭弧介
12、质灭弧介质的断路器,的断路器,逐渐被淘汰。逐渐被淘汰。(2 2)压缩空气断路器)压缩空气断路器 采用采用压缩空气压缩空气作为作为灭弧介质灭弧介质及操作机构能源的断路器。及操作机构能源的断路器。(3 3)真空断路器)真空断路器 在真空中开断电流,利用在真空中开断电流,利用真空真空的高绝缘强度来实现的高绝缘强度来实现灭弧灭弧的断路器。的断路器。(4 4)六氟化硫()六氟化硫(SF6SF6)断路器)断路器 采用具有优良灭弧性能的采用具有优良灭弧性能的SF6SF6气体气体作为作为灭弧介质灭弧介质的断路器。的断路器。(1 1)油断路器)油断路器n 多油断路器多油断路器多油断路器的触头和灭弧系统放置在由钢
13、板焊接成的装多油断路器的触头和灭弧系统放置在由钢板焊接成的装有大量绝缘油的油箱中,其绝缘油有大量绝缘油的油箱中,其绝缘油既是既是灭弧介质,灭弧介质,又是又是主要的绝缘介质,承受不同的导体之间及导体与地之间主要的绝缘介质,承受不同的导体之间及导体与地之间的绝缘。的绝缘。结构特点:结构特点:结构简单,制造方便,便于在套管上加装电结构简单,制造方便,便于在套管上加装电流互感器,配套性强;耗钢、耗油量大、体积大、重量流互感器,配套性强;耗钢、耗油量大、体积大、重量重;属自能式灭弧结构。重;属自能式灭弧结构。技术特点:技术特点:额定电流不易做得很大;开断小电流时,燃额定电流不易做得很大;开断小电流时,燃
14、弧时间较长;开断电路的速度较慢;油量多,有发生爆弧时间较长;开断电路的速度较慢;油量多,有发生爆炸和火灾的危险性。炸和火灾的危险性。运行维护特点:运行维护特点:运行维护简单;噪声低;检修周期短;运行维护简单;噪声低;检修周期短;需配备一套油处理装置。需配备一套油处理装置。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能n 少油断路器少油断路器少油断路器的触头和灭弧系统放置在装有少量绝缘油的绝少油断路器的触头和灭弧系统放置在装有少量绝缘油的绝缘筒中,其缘筒中,其绝缘油绝缘油主要主要作为灭弧介质,只承受触头断开时作为灭弧介质,只承受触头断开时断口之间的绝缘,断口之间的绝缘,不作为主要不作为主要的绝缘介质的
15、绝缘介质。少油断路器中。少油断路器中不同相的导电部分之间及导体与地之间是利用空气、陶瓷不同相的导电部分之间及导体与地之间是利用空气、陶瓷和有机绝缘材料来实现绝缘。和有机绝缘材料来实现绝缘。结构特点:结构特点:结构简单,制造方便,可配用各种操动机构;结构简单,制造方便,可配用各种操动机构;比多油断路器油量少、重量轻;采用积木式结构,便于制比多油断路器油量少、重量轻;采用积木式结构,便于制成各种电压等级产品。成各种电压等级产品。技术特点:技术特点:开断电流大,开断电流大,10kV10kV等级可通过加并联回路以提等级可通过加并联回路以提高额定电流;高额定电流;110kV110kV及以上电压等级时采用
16、积木结构;全及以上电压等级时采用积木结构;全开断时间较短;增加压油活塞装置加强机械油吹后,提高开断时间较短;增加压油活塞装置加强机械油吹后,提高开断小电流的能力;存在火灾危险。开断小电流的能力;存在火灾危险。运行维护特点:运行维护特点:运行经验丰富,易于维护;噪声低;油质运行经验丰富,易于维护;噪声低;油质容易劣化;需配备一套油处理装置。容易劣化;需配备一套油处理装置。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(2 2)压缩空气断路器)压缩空气断路器结构特点:结构特点:结构比较复杂,工艺和材料要求高;有色金结构比较复杂,工艺和材料要求高;有色金属消耗量大、
17、价格高;需要装设专用的空气压缩系统;属消耗量大、价格高;需要装设专用的空气压缩系统;操动机构与断路器合为一体;体积和重量比较轻。操动机构与断路器合为一体;体积和重量比较轻。技术特点:技术特点:额定电流和开断电流都可以做得很大,适合额定电流和开断电流都可以做得很大,适合开断大容量电路;动作快,全开断时间短;快速自动开断大容量电路;动作快,全开断时间短;快速自动重合闸时断流容量不降低;无火灾危险。重合闸时断流容量不降低;无火灾危险。运行维护特点:运行维护特点:维修周期长;噪声较大;无火灾危险;维修周期长;噪声较大;无火灾危险;需要一套压缩空气装置作为气源;运行费用大。需要一套压缩空气装置作为气源;
18、运行费用大。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(3 3)真空断路器)真空断路器结构特点:结构特点:灭弧室材料及工艺要求高;体积小、重量轻;灭弧室材料及工艺要求高;体积小、重量轻;触头不易氧化;灭弧室的机械强度比较差,不能承受触头不易氧化;灭弧室的机械强度比较差,不能承受较大的冲击振动。较大的冲击振动。技术特点:技术特点:可连续多次操作,开断性能好;灭弧迅速,可连续多次操作,开断性能好;灭弧迅速,开断时间短;开断电流及断口电压不易做得很高;无开断时间短;开断电流及断口电压不易做得很高;无火灾危险;开距小,约为同等电压油断路器触头开距火灾危险;开距小,约为同等电压油断路器触头开距的的1/10
19、1/10左右;所需操作能量小;开断时产生的电弧能左右;所需操作能量小;开断时产生的电弧能量小;灭弧室的机械寿命和电气寿命都很高。量小;灭弧室的机械寿命和电气寿命都很高。运行维护特点:运行维护特点:运行维护简单,灭弧室不需要检修;噪运行维护简单,灭弧室不需要检修;噪声低;运行费用低;无火灾和爆炸危险。声低;运行费用低;无火灾和爆炸危险。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能 ZW32-12真空断路器电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(4 4)SFSF6 6断路器断路器结构特点:结构特点:结构简单,工艺及密封要求严格,对材料要结构简单,工艺及密封要求严格,对材料要求高;体积小、重量轻;用于
20、封闭式组合电器时,可求高;体积小、重量轻;用于封闭式组合电器时,可大量节省占地面积。大量节省占地面积。技术特点:技术特点:额定电流和开断电流都可以做得很大;开断额定电流和开断电流都可以做得很大;开断性能好,适合于各种工况开断;性能好,适合于各种工况开断;SFSF6 6气体灭弧、绝缘气体灭弧、绝缘性能好,故断口电压可做得较高;断口开距小。性能好,故断口电压可做得较高;断口开距小。运行维护特点:运行维护特点:维护工作量小;噪声低;检修周期长;维护工作量小;噪声低;检修周期长;运行稳定,安全可靠,寿命长;可频繁操作。运行稳定,安全可靠,寿命长;可频繁操作。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能罐式
21、罐式SF6SF6断路器断路器电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能瓷柱式瓷柱式SF6SF6断路器断路器电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能四、断路器的基本技术数据四、断路器的基本技术数据(1 1)额定电压()额定电压(kVkV)保证断路器长时间正常运行能承受的工作电压(线电压),保证断路器长时间正常运行能承受的工作电压(线电压),我国我国采用的额定电压等级:采用的额定电压等级:3 3、6 6、1010、3535、6060、110110、220220、330330、500500、750750、1000kV1000kV等。等。(2 2)最高工作电压()最高工作电压(kVkV)通常规定,通常规
22、定,220kV220kV及以下及以下设备,其最高工作电压为额定电设备,其最高工作电压为额定电 压的压的1.151.15倍;对于倍;对于330kV330kV及以上及以上的设备规定为额定电压的的设备规定为额定电压的1.11.1倍倍 。我国我国采用的最高电压有:采用的最高电压有:3.53.5、6.96.9、11.511.5、40.540.5、6969、126126、252252、363363、550550、825825、1100kV1100kV等。等。(3 3)额定电流()额定电流(A A)断路器在规定的基准环境温度下允许长期通过的最大工作断路器在规定的基准环境温度下允许长期通过的最大工作电流电流有
23、效值有效值。我国我国采用的额定电流有:采用的额定电流有:200200、400400、630630、10001000、12501250、16001600、20002000、25002500、31503150、40004000、50005000、63006300、80008000、1000010000、1250012500、1600016000、20000A20000A等。等。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(4 4)额定开断电流()额定开断电流(kAkA)在额定电压下在额定电压下,断路器能可靠开断的最大电流,断路器能可靠开断的最大电流有效值有效值,称为该电压下的称为该电压下的额定开断电流
24、额定开断电流 。在电压低于额定电压在电压低于额定电压时时,开断电流可以比额定开断电流大,但由于灭弧装,开断电流可以比额定开断电流大,但由于灭弧装置机械强度的限制,开断电流有个极限值,称为置机械强度的限制,开断电流有个极限值,称为极限极限开断电流开断电流。(5 5)额定关合电流()额定关合电流(kAkA)在额定电压下在额定电压下,断路器能可靠地闭合的最大短路电流,断路器能可靠地闭合的最大短路电流峰值峰值。额定关合电流反映断路器关合短路故障的能力,。额定关合电流反映断路器关合短路故障的能力,主要决定于断路器灭弧装置的性能、触头构造及操动主要决定于断路器灭弧装置的性能、触头构造及操动机构的型式。机构
25、的型式。(6 6)额定热稳定电流()额定热稳定电流(kAkA)断路器在规定时间(通常为断路器在规定时间(通常为4s4s)内允许通过的最大短)内允许通过的最大短路电流路电流有效值有效值。额定热稳定电流。额定热稳定电流表明表明断路器承受短路断路器承受短路电流电流热效应热效应的能力。的能力。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(7 7)额定动稳定电流()额定动稳定电流(kAkA)断路器在断路器在闭合闭合状态下,允许通过的最大短路电流状态下,允许通过的最大短路电流峰值峰值,又称又称极限通过电流极限通过电流。额定动稳定电流。额定动稳定电流表明表明断路器在冲击断路器在冲击短路电流的作用下,承受短路电流
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