电器原理与选择培训讲座课件.ppt
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- 电器 原理 选择 培训 讲座 课件
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1、发电厂电气部分5.1 电气设备选择的一般条件5.2 高压断路器和隔离开关的原理与选择 5.3 互感器的原理与选择5.4 限流电抗器的选择5.5 高压熔断器的选择5.6 裸导体的选择5.7 电缆、绝缘子和套管的选择 5.8 重合器5.9 分段器5.10智能电器了解:电气设备选择的一般条件;开关电器中电弧的产生与熄灭条件;高压开关电器的结构;断路器等设备(含负荷开关,重合器,分段器,智能电器)的作用、分类及其运用情况掌握:断路器和隔离开关的原理和选择方法;互感器工作原理与选择;限流电抗器的选择;熔断器的选择;裸导体的选择;电缆等的选择。应用:学会应用各种设备及导体的选择方法。选择原则:按正常工作条
2、件选择,按短路情况校验选择原则:按正常工作条件选择,按短路情况校验一、按正常工作条件选择一、按正常工作条件选择1 1、额定电压、额定电压 电气设备允许电气设备允许最高工作电压最高工作电压电网最高电网最高运行电压运行电压电气设备电气设备的额定电压的额定电压电网的电网的额定电压额定电压海拔在海拔在1000-4000米每增高米每增高100米,工作电压降低米,工作电压降低1%;海拔超过海拔超过1000米的地区,一般应选用高原型产品或绝缘提高一级的产品。米的地区,一般应选用高原型产品或绝缘提高一级的产品。2 2、额定电流、额定电流 额定环境条件下(温度、海拔、日照、安装条件等),额定环境条件下(温度、海
3、拔、日照、安装条件等),电气设备的长期允许电流电气设备的长期允许电流电气设备电气设备长期长期允许电流允许电流电气设备电气设备所在回路所在回路最大持续最大持续工作电流工作电流实际实际环境温度环境温度正常最高允正常最高允许温度许温度3 3、选择设备的种类和型式、选择设备的种类和型式装置地点、使用条件、检修和运行等要求装置地点、使用条件、检修和运行等要求除考虑海拔、实际环境温度外,还需考虑日照、风速、覆除考虑海拔、实际环境温度外,还需考虑日照、风速、覆冰厚度、湿度、污秽等级、地震强度等环境条件的影响。冰厚度、湿度、污秽等级、地震强度等环境条件的影响。1 1、短路电流的计算条件、短路电流的计算条件容量
4、和接线容量和接线(5-105-10年的发展;年的发展;可能发生最大短路电流的正常接线可能发生最大短路电流的正常接线)短路种类(短路种类(按严重情况校验)按严重情况校验)短路计算点短路计算点(通过电气设备的短(通过电气设备的短路电流为最大的点)路电流为最大的点)短路计算点选择示意图短路计算点选择示意图2 2、短路计算时间、短路计算时间校验热稳定的短路计算时间校验热稳定的短路计算时间t tk k校验开断电气开断能力的短路计算时间校验开断电气开断能力的短路计算时间t tbrbr继电保护继电保护动作时间动作时间断路器断路器全开断时间全开断时间断路器断路器固有分闸时间固有分闸时间断路器断路器开断时电弧持
5、续开断时电弧持续时间时间主保护主保护动作时间动作时间断路器断路器固有分闸时间固有分闸时间3 3、热稳定校验、热稳定校验(电气设备能承受短路电流所产生的电热效应)(电气设备能承受短路电流所产生的电热效应)4 4、动稳定校验、动稳定校验(电气设备能承受短路冲击电流所产生的电动力)(电气设备能承受短路冲击电流所产生的电动力)导体材料最导体材料最大允许应力大允许应力导体最大计导体最大计算应力算应力设备允许通设备允许通过的动稳定过的动稳定电流电流短路冲击电短路冲击电流幅值流幅值下列几种情况可不校验热稳定或动稳定:用熔断器保护的电器,其热稳定由熔断时间保证,故可不验算热稳定;采用有限流电阻的熔断器保护的设
6、备可不校验动稳定;电缆因有足够的强度,亦可不校动稳定;装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。一、电弧的形成与熄灭一、电弧的形成与熄灭1 1、电弧的形成、电弧的形成1 1)电弧电弧p电弧为介质被击穿的放电现象,表现为开关电器开断电路时,触头间产生耀眼的白光。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。介质时,电路才算断开。2 2)主要特征)主要特征 电弧的能量集中,温度很高,亮度很强 电弧由阴极区,阳极区和弧柱区组成 电弧的放电是自持放电,维持电弧燃烧的电压很低。电弧是一束游离的气
7、体,质量极轻,极易变形。带电质点的来源 电极发射大量自由电子:热电子发射+强电场发射 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 +去游离(复合、扩散)电弧的形成 碰撞游离过程示意图碰撞游离过程示意图交流电弧的特点熄灭的条件 介质强度的恢复过程 弧隙电压的恢复过程 交流电弧伏安特性和电弧电压波形交流电弧伏安特性和电弧电压波形(a)交流电弧伏安特性;()交流电弧伏安特性;(b)电弧电压波形)电弧电压波形 介质强度与电压恢复过程曲线介质强度与电压恢复过程曲线(a)在)在t1时刻,恢复电压高于介质强度,电弧重燃;时刻,恢复电压高于介质强度,电弧重燃;(b)总有介质强度高于恢复电压,电
8、弧熄灭)总有介质强度高于恢复电压,电弧熄灭灭弧的基本方法灭弧的基本方法本质:加强弧隙的去游离或减小弧隙电压的恢复速度。本质:加强弧隙的去游离或减小弧隙电压的恢复速度。1 1、利用灭弧介质、利用灭弧介质 2 2、采用特殊金属材料作灭弧触头、采用特殊金属材料作灭弧触头 3 3、利用气体或油吹动电弧、利用气体或油吹动电弧 4 4、采用多断口灭弧、采用多断口灭弧5 5、拉长电弧并提高触头的分闸进度、拉长电弧并提高触头的分闸进度 主触头主触头Q1与辅助触头与辅助触头Q2的连接方式的连接方式(a)辅助触头)辅助触头Q2 与主触头与主触头Q1 串联;串联;(b)辅助触头)辅助触头Q2 与主触头与主触头Q1
9、并联并联 每相有两个断口的断路器每相有两个断口的断路器1-静触头;静触头;2-电弧;电弧;3-动触头动触头 断路器开断单相短路电路断路器开断单相短路电路(a)短路电流;()短路电流;(b)等值电路)等值电路电压恢复过程等值电路电压恢复过程等值电路1、弧隙电压恢复过程、弧隙电压恢复过程C1C1、C2C2积分常数(初始条件确定)积分常数(初始条件确定)a1a1、a2a2特征方程的根特征方程的根临界情况临界情况临界情况下弧隙并联电阻值临界情况下弧隙并联电阻值当当 时,弧隙恢复过程为非周期性;时,弧隙恢复过程为非周期性;当当 时,弧隙恢复过程为周期性时,弧隙恢复过程为周期性crrrcrrr上述常系数线
10、性微分方程的通解为:上述常系数线性微分方程的通解为:断路器开断短路故障时的工频恢复电压与系统中性点接地方式、短路故障类型、断路器开断短路故障时的工频恢复电压与系统中性点接地方式、短路故障类型、三相开断顺序有关三相开断顺序有关首先开断相首先开断相:电弧电流先过零的一相,电弧先熄灭:电弧电流先过零的一相,电弧先熄灭断路器首相开断时工频恢复电压最大值为断路器首相开断时工频恢复电压最大值为11120.8163prmsmsmUKUKU电网最高运行电压电网最高运行电压smU首相开断系数首相开断系数中性点直接接地系统中性点直接接地系统中性点不接地系统中性点不接地系统中性点不接地系统异地两相短路中性点不接地系
11、统异地两相短路1K11.3K 11.5K 11.73K 选择高压断路器的步骤:1)选型2)额定电压3)额定电流4)开断电流5)短路关合电流6)热稳定校验7)动稳定校验NNSUUNmaxIINbrIINclshii2tkI t Qesshii1、隔离开关的主要用途 1)隔离电压 2)倒闸操作 3)分、合小电流,包括 分、合避雷器、电压互感器和空载母线;分、合关合励磁电流不超过2A的空载变压器;关合电容电流不超过5A的空载线路。1)选型2)额定电压3)额定电流4)热稳定校验5)动稳定校验NNSUUNmaxII2tkI t Qesshii互感器分为电流互感器(TA)和电压互感器(TV),是一次系统和
12、二次系统间的联络元件,用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电,正确反映电气设备的正常运行和故障情况。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(100V)和小电流(5A或1A),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。1、工作原理 工作原理与变压器相似。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)电流互感器的二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小,正常情况下,电流互感器在
13、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。额定电流比:2、电流互感器的误差 误差包括幅值和相位差。3、电流互感器的准确级和额定容量 1)准确级:准确级是指在规定的二次负荷变化范围内,一次电流为额定值时的最大电流误差。2)额定容量:指电流互感器在额定二次电流和额定二次阻抗(最高精度下)下运行时,二次绕组输出的容量,。也可用额定二次阻抗 表示。相位差是旋转180度的二次侧电流向量与一次侧电流相量的相角之差,以分为单位,并规定二次侧相量超前一次侧相量为正误差,反之为负误差。3)级次组合
14、 表示电流互感器有几个独立铁芯和每个铁芯的准确度级次,分子为第一铁芯准确度级次,分母为第二铁芯准确度级次。4)10%倍数 4、电流互感器的运行参数对误差的影响 5、电流互感器的分类与参数 1)分类 按安装地点分,电流互感器分为户内型和户外型;按安装方式分,可分为穿墙式、支持式和装入式;按绝缘方式分,可分为油浸式、干式、浇注式;按一次绕组匝数分,可分为单匝式、多匝式。2)型号表达式 1)一次回路额定电压和电流的选择一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。2)二次额定电流的选择 一般强电系统用5A,弱电系统用1A。3)电流互感器种类与型式的选择 安装地点和安装方式 4)电流互感器准确级和额定容量
15、的选择 互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。=仪表电流线圈电阻+继电器电阻+连接导线电阻+接触电阻 5)热稳定和动稳定校验 热稳定:动稳定:a)内部动稳定 b)外部动稳定:电流互感器绝缘瓷帽上受到外力的作用,校验其机械强度。(一)电磁式电压互感器 1、工作原理工作原理和变压器相同。特点:1)正常工作时电压互感器二次侧接近于空载状态,一次电气系统电压不受二次侧负荷的影响。2)运行中一旦二次侧发生短路,短路电流将使绕组过热而烧毁,因此电压互感器二次要装设熔断器进行保护,不能短路运行。1、作用、作用 1)供电给测量仪表和继电器等,正确反映一次电气系统的各种运行情况。2)对低电压的二次系统与高
16、电压的一次系统实施电气隔离,保证工作人员和设备的安全。3)将一次回路的高电压变换成统一标准的低电压值(100V、100/3V、V)使测量仪表和继电器小型化、标准化。4)取得零序电压以反映小接地短路电流系统的单相接地故障。2、电压互感器的误差电压互感器的误差 误差分为电压误差和相位差。电压误差 误差误差由空载误差和负载误差组成。与二次负载、功率因数和一次电压等运行参数有关。减小互感器误差的措施减小互感器误差的措施 从制造和使用:1)制造上 提高并稳定激磁阻抗,减小漏抗。(采用高导磁率的冷轧硅钢片、增大铁芯截面、缩短磁路长度和减小气隙;减小内阻抗的方法是减小线圈电阻、选用合理的线圈结构与减小漏磁等
17、)2)使用上 应使电压互感器的一次电压、二次负荷及功率因数在归定的范围内运行。3、电压互感器的准确级和容量电压互感器的准确级和容量 1)准确级:)准确级:是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内,负荷功率因数为额定值时,电压误差的最大值。测量:0.2级电压互感器用于实验室精密测量;0.5级用于电度计量;1级用于配电屏仪表指示;3级用于继电保护和精度要求不高的自动装置保护:3P,6P2)同一台电压互感器对应于不同的准确度等级有不同的容)同一台电压互感器对应于不同的准确度等级有不同的容量。量。额定容量额定容量:对应于最高准确级的容量 最大容量最大容量:按电压互感器在最高工作电压下长期工作容许的发热
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