高压配电室电气设备课件.ppt
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1、高压电气设备高压电气设备 第一节:电力系统第一节:电力系统1、概念电力系统:由发电厂、升降压变电所、输配电线路和用户在电气上连接的整体称为电力系统。第一节:电力系统第一节:电力系统112110KV332312陆上陆上1#2#322312311高变高变313柏变柏变311311312312311柳变柳变柳北柳北(10000)(8000)滩海滩海111杨岭杨岭庙一联庙一联302502南化南化(10000)(5000)1#2#(3150)3#345354501502311545110KV35KV10KV运运行行庙庙变变54555435KV河东河东(10000)唐南唐南(10000)321345502
2、50114514530150130250230150130250230150130150130250230150130250230250230150130250230150135KV10KV312油田供电系统构架中性点运行方式中性点运行方式中性点不接地中性点不接地正常运行情况正常运行情况 简化等值电路 如图相间及对地电容对称分布,对地电容用集中电容表示,相间电容略。电压及电流关系分析 节点电压定律N0,相量图:上图b 结论 电源中性点与地同电位,各相的相电压等于各相的对地电压(不大的中性点位移电压略);第二节:电力系统中性点运行方式第二节:电力系统中性点运行方式各相对地电容电流的大小相等c0
3、xc,它们的相量和为零,地中没有电容电流通过。单相接地故障单相接地故障 简化等值电路 假定C相完全接地,如下图。电压及电流关系分析 如上图b 结论:中性点对地电压升为相值(-c);故障相对地电压为零,非故障相升为线值且相位改变;相对中性点电压和线电压仍不变,用户不知;接地点流过的电容电流是正常每相对地电容电流的倍,即cco架空线路c350 (2.73.3)10-3 (A)电缆线路c0.1 (A)总接地电容电流:不完全接地 均比完全接地略有变化。电网的工作状态及处理 接地电流产生的弧光接地:cA:瞬时性自然熄灭;c30A:稳定性烧毁设备多相短路;c10A:间歇性串联谐振过电压,高达2.53.5x
4、。可以继续工作不超过二小时,但应采取必要措 施。用户承受的线电压正常;系统按线电压绝缘;一次绕组为额定相电压的电压互感器饱和,超过 二小时易烧毁。措施:通过监察装置发现、寻找、排除、转移负荷。消弧线圈的工作原理消弧线圈的工作原理 正常运行(理想)情况 0L,消弧线圈不起作用。单相接地故障 (如C相完全接地)电压及电流关系分析 电压关系与不接地系统相同;在习惯规定方向下,L和C在接地处相互抵消而实现补偿。中性点运行方式中性点运行方式中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地 消弧线圈的简单构造原理 单相油浸式,带分段气隙铁芯,分接头有档,型号XDJ(L)-35。适用范围适用范围 35kV及以下接地
5、电流不满足中性点绝缘系统规定值时采用;个别雷害严重的地区110kV系统不得已采用 补偿方式补偿方式 完全补偿 LC即;串联谐振过电压危及绝缘。欠补偿 LC;切除线路或频率下降可能谐振。过补偿 LC10A;补偿容量的选择 h.e1.35cx5.消弧线圈的安装地点 发电厂的发电机或厂变的中性点;变电所主变的中性点。单相接地 中性点始终为地的零电位不位移,形成接地短路,巨大的短路电流使保护动作断路器迅速切除接地故障部分,避免接地点的电弧持续。特点 供电可靠性差,通过来纠正;d(1)可能大于d(3)且单相磁场对弱电干扰;不产生过电压,设备绝缘水平低20,造价低。中性点运行方式中性点运行方式中性点直接接
6、地中性点直接接地 中性点不同接地方式的比较和应用范围中性点不同接地方式的比较和应用范围中性点不同接地方式的比较中性点不同接地方式的比较 1、供电可靠性 2、过电压与绝缘水平 3、继电保护 4、对通讯的干扰 5、系统稳定性中性点运行方式的应用范围中性点运行方式的应用范围 1直接接地系统:380220V三相四线制系统;110kV及以上的系统。2不接地系统:380V三相三线制系统;接地电流不超过规定值的60kV及以下高压系统:kV系统,c30A,否则采用经消弧线圈接地;10kV系统,c20A,否则采用经消弧线圈接地;2060kV系统,c10A,否则采用经消弧线圈接地;发电机电压侧系统cA,否则采用经
7、消弧线圈接地。第三节:高压电气设备第三节:高压电气设备1、电气设备的分类一次设备:生产和转换电能的如变压器、发电机。第三节:高压电气设备第三节:高压电气设备1、电气设备的分类一次设备:保护电器:限制短路电流的电抗器、防御过电压的避雷器 第三节:高压电气设备第三节:高压电气设备1、电气设备的分类一次设备:接通和断开电能的开关设备:断路器、负荷开关、熔断器、隔离开关 、接触器等 第三节:高压电气设备第三节:高压电气设备1、电气设备的分类一次设备:电压互感器、电流互感器第三节:高压电气设备第三节:高压电气设备1、电气设备的分类二次设备:各种计量、测量表计继电保护和自动装置操作电器、各类操作把手直流电
8、源设备:蓄电池组、硅整流等第四节:高压电气设备的参数第四节:高压电气设备的参数 额定电压是国家根据经济发展的的需要,技术经济的合理性,制造能力和产品系列性等各种因素所规定的电气设备的标准电压等级。我国规定的额定电压,按电压高低和使用范围分为三类。第一类额定电压第一类额定电压 第一类额定电压是100V及以下的电压等级,主要用于安全照明、蓄电池及开关设备的直流操作电压。直流为6、12、24、48V;交流单相为12V和36V,三相线电压为36V。1、额定电压 第二类额定电压 第二类额定电压是1001000V之间的电压等级。这类额定电压应用最广、数量最多,如动力、照明、家用电器和控制设备等。第三类额定
9、电压 第三类额定电压是1000V及以上的高电压等级,主要用于电力系统中的发电机、变压器、输配电设备和用电设备。第四节:高压电气设备的参数第四节:高压电气设备的参数2、额定电流 电气设备的额定电流(铭牌中的规定值)是指在规定的周围环境温度和绝缘材料允许温度下允许通过的最大电流值。当设备周围的环境温度不超过介质的规定温度时,按照设备的额定电流工作,其各部分的发热温度不会超过规定值,电气设备有正常的使用寿命。说明:周围环境温度一般指20。第四节:高压电气设备的参数第四节:高压电气设备的参数3、额定容量 发电机、变压器和电动机额定容量的规定条件与额定电流相同。变压器的额定容量都是指视在功率(kVA)值
10、,表明最大一线圈的容量;发电机的额定容量可以用视在功率(kVA)值表示,但一般是用有功功率(kW)值表示,这是因为拖动发电机的原动机(汽轮机、水轮机等)是用有功功率表示的;电动机的额定容量通常用有功功率(kW)值表示,因为它拖动的机械的额定容量一般用有功功率表示。第五节:变压器第五节:变压器、变压器原理:、变压器原理:利用电磁感应原理,把一种交流电压和电流转换成利用电磁感应原理,把一种交流电压和电流转换成相同频率的的另一种或几种交流电压和电流,是一种相同频率的的另一种或几种交流电压和电流,是一种静止的电器。静止的电器。电磁感应:通过闭合回路的磁通量发生变化,电磁感应:通过闭合回路的磁通量发生变
11、化,而在回路中产生电动势的现象称为电磁感应;这样产而在回路中产生电动势的现象称为电磁感应;这样产生电动势称为感应电动势,如果导体是个闭合回路,生电动势称为感应电动势,如果导体是个闭合回路,将有电流流过,其电流称为感生电流;变压器,发电将有电流流过,其电流称为感生电流;变压器,发电机、各种电感线圈都是根据电磁感应原理工作。机、各种电感线圈都是根据电磁感应原理工作。2 2、作用:仅改变交流电的电压,进行能量的传递,而、作用:仅改变交流电的电压,进行能量的传递,而不能产生能量,遵守能量转换和守恒原理。不能产生能量,遵守能量转换和守恒原理。变压器的原理变压器的原理 变压器由一次绕组和二次绕组和铁芯组成
12、。当变压器由一次绕组和二次绕组和铁芯组成。当一次绕组加上交流电压时,则一次绕组中产生一次绕组加上交流电压时,则一次绕组中产生电流,铁芯中产生交变磁通。交变磁通在一次、电流,铁芯中产生交变磁通。交变磁通在一次、二次绕组中感应电动势,一次、二次侧的感应二次绕组中感应电动势,一次、二次侧的感应电动势之比等于一次、二次侧匝数之比。当二电动势之比等于一次、二次侧匝数之比。当二次侧接上负载时,二次侧电流也产生磁通,而次侧接上负载时,二次侧电流也产生磁通,而主磁通由于外加电压不变而趋于不变,随之在主磁通由于外加电压不变而趋于不变,随之在一次侧增加电流,使磁势达到平衡,这样,一一次侧增加电流,使磁势达到平衡,
13、这样,一次侧和二次侧通过电磁感应而实现了能量的传次侧和二次侧通过电磁感应而实现了能量的传递。递。电力变压器的结构 每台较大容量的变压器,一般是由铁芯、绕组、每台较大容量的变压器,一般是由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管等主要部分组成。铁芯和绕组油箱、绝缘套管等主要部分组成。铁芯和绕组是变压器进行电磁能量转换的有效部分,称为是变压器进行电磁能量转换的有效部分,称为变压器的器身。油箱是油浸式变压器的外壳,变压器的器身。油箱是油浸式变压器的外壳,箱内灌满了变压器油,变压器油起绝缘和散热箱内灌满了变压器油,变压器油起绝缘和散热作用。绝缘套管是将变压器内部的高低压引线作用。绝缘套管是将变压器内部的高低压引线引
14、到油箱的外部,不但作为引线对地的绝缘,引到油箱的外部,不但作为引线对地的绝缘,而且担负着固定引线的作用,以下分述各部分而且担负着固定引线的作用,以下分述各部分的内容。的内容。电力变压器的绕组 绕组是变压器的电路部分,由绝缘导线组成。绕组是变压器的电路部分,由绝缘导线组成。高低压绕组在铁芯柱上按同心圆筒的方式套装,高低压绕组在铁芯柱上按同心圆筒的方式套装,在一般情况下,总是将低压绕组放在里面靠近在一般情况下,总是将低压绕组放在里面靠近铁芯处,以利于绝缘,把高压绕组放在外面,铁芯处,以利于绝缘,把高压绕组放在外面,高低压绕组间,低压绕组与铁芯柱之间留有绝高低压绕组间,低压绕组与铁芯柱之间留有绝缘间
15、隙的散热通道。缘间隙的散热通道。同心绕组按其结构不同可分为圆筒形绕组,螺同心绕组按其结构不同可分为圆筒形绕组,螺旋形绕组,连续式绕组,纠结式绕组、同屏蔽旋形绕组,连续式绕组,纠结式绕组、同屏蔽式绕组等形式。式绕组等形式。电力变压器的绕组 容量稍大的变压器的低压绕组匝数很少,容量稍大的变压器的低压绕组匝数很少,但电流却很大。所以要求线匝的横截面但电流却很大。所以要求线匝的横截面很大,通常用很多根导线(很大,通常用很多根导线(6 6根或更多)根或更多)并联起来绕,螺旋形绕组每匝并联导线并联起来绕,螺旋形绕组每匝并联导线数量较多,而且是沿径向一根压着一根数量较多,而且是沿径向一根压着一根地叠起来绕。
16、并联的导线绕成一个螺旋,地叠起来绕。并联的导线绕成一个螺旋,中间隔以沟道。当螺旋形绕组并联导线中间隔以沟道。当螺旋形绕组并联导线更多时(如更多时(如1212根)时,就把并联导线分根)时,就把并联导线分成两组并排绕组,形成双螺旋式。成两组并排绕组,形成双螺旋式。电力变压器的绕组 为了减少大型变压器在采用多股导线并为了减少大型变压器在采用多股导线并绕时所产生的附加损耗,绕组往往需要绕时所产生的附加损耗,绕组往往需要作换位处理。通常采用换位导线;所谓作换位处理。通常采用换位导线;所谓换位导线,就是将多股分散的并绕导线,换位导线,就是将多股分散的并绕导线,在绕制前,先按照一定的规律,在绕制前,先按照一
17、定的规律,360360。连连续地进行换位。在应用时。把换位导线续地进行换位。在应用时。把换位导线当作一根导线来绕制。换位导线被广泛当作一根导线来绕制。换位导线被广泛使用于大容量电力变压器。使用于大容量电力变压器。电力变压器的绕组 为了使绕组有效地散热,绕组设有散热油道。为了使绕组有效地散热,绕组设有散热油道。在双绕组变压器强迫油循环导向冷却系统中。在双绕组变压器强迫油循环导向冷却系统中。压力油在高低压绕组之间,有各自的流通路压力油在高低压绕组之间,有各自的流通路线。绕组中有纵向和横向油道,压力油在油箱线。绕组中有纵向和横向油道,压力油在油箱中按指定的导向有规律地定向流动,保证所有中按指定的导向
18、有规律地定向流动,保证所有的统组都有低温冷却油流过,把热量带走,使的统组都有低温冷却油流过,把热量带走,使绕组得到有效的冷却,所以冷却效果比较理想。绕组得到有效的冷却,所以冷却效果比较理想。因此。目前大型变压器几乎都采用这种强迫导因此。目前大型变压器几乎都采用这种强迫导向冷却的方式。向冷却的方式。电力变压器的外壳 变压器铁芯和绕组就放置在油浸式变压器的外变压器铁芯和绕组就放置在油浸式变压器的外壳内。外罩按变压器容量的大小,结构基本上壳内。外罩按变压器容量的大小,结构基本上有芯式和吊罩式两种。大容量变压器由于体积有芯式和吊罩式两种。大容量变压器由于体积重量大,如采用吊芯式外罩结构,在实际检修重量
19、大,如采用吊芯式外罩结构,在实际检修中比较困难。因此,大型电力变压器的外罩,中比较困难。因此,大型电力变压器的外罩,都毫不例外地做成吊罩式。这种箱壳犹如一只都毫不例外地做成吊罩式。这种箱壳犹如一只钟罩,故又称钟罩式油箱。当变压器铁芯和绕钟罩,故又称钟罩式油箱。当变压器铁芯和绕组需进行检修时,吊去外面钟罩形状的外壳,组需进行检修时,吊去外面钟罩形状的外壳,即上节外罩,变压器铁芯和绕组便全部暴露在即上节外罩,变压器铁芯和绕组便全部暴露在外了,可以作充分的检修。外了,可以作充分的检修。电力变压器的外壳 吊外罩显然比吊铁芯和绕组容易得多,吊外罩显然比吊铁芯和绕组容易得多,不需要特别重型的起重设备。随着
20、变压不需要特别重型的起重设备。随着变压器技术的发展,变压器的性能和可靠性器技术的发展,变压器的性能和可靠性大大提高,越来越多的大型变压器采用大大提高,越来越多的大型变压器采用全焊接结构,这样可减少变压器的渗漏全焊接结构,这样可减少变压器的渗漏点,便于运行维护,缺点是一旦变压器点,便于运行维护,缺点是一旦变压器出现故障,必须切开变压器外壳出现故障,必须切开变压器外壳电力变压器的油枕油枕 但当油温变化时,油的体积会膨胀或收缩,每但当油温变化时,油的体积会膨胀或收缩,每个变压器设有一个油枕,油浸式变压器的壳体个变压器设有一个油枕,油浸式变压器的壳体内充满了变压器油,油枕内的油通过瓦斯继电内充满了变压
21、器油,油枕内的油通过瓦斯继电器的连通管与变压器壳体连通,变压器油既起器的连通管与变压器壳体连通,变压器油既起冷却作用,又起绝缘作用。油中含杂质和水分冷却作用,又起绝缘作用。油中含杂质和水分将降低绝缘性能,变压器为全密封结构,变压将降低绝缘性能,变压器为全密封结构,变压器油不和外界空气接触。引起油面的升高和降器油不和外界空气接触。引起油面的升高和降低,油枕中一半是油,一半是空气。油和空气低,油枕中一半是油,一半是空气。油和空气用胶囊隔离。用胶囊隔离。电力变压器的油枕油枕 大型电力变压器还在储油柜上部装一个大型电力变压器还在储油柜上部装一个呼吸器。当油受热膨胀后,储油柜的油呼吸器。当油受热膨胀后,
22、储油柜的油面上升,胶囊内的空气通过呼吸器排到面上升,胶囊内的空气通过呼吸器排到外面大气中去;当冷却时二油面下降,外面大气中去;当冷却时二油面下降,外部空气通过呼吸器的管子又进人胶囊外部空气通过呼吸器的管子又进人胶囊内,呼吸器的下端装有能够吸收水分和内,呼吸器的下端装有能够吸收水分和杂质的物质。油枕上装有全封密式带磁杂质的物质。油枕上装有全封密式带磁性的油位指示器。性的油位指示器。变压器油的作用 变压器油有以下几种主要作用:变压器油有以下几种主要作用:(1 1)绝缘作用绝缘作用 变压器油具有比空气高得多的绝缘强变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中,不仅可提高绝缘强度,而且度。绝缘
23、材料浸在油中,不仅可提高绝缘强度,而且还可免受潮气的侵蚀。还可免受潮气的侵蚀。(2 2)散热作用散热作用 变压器油的比热大,常用作冷却剂。变压器油的比热大,常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升,通过油的上下对流,热量通过散热器散出,膨胀上升,通过油的上下对流,热量通过散热器散出,保证变压器正常运行。保证变压器正常运行。(3 3)消弧作用消弧作用 在油断路器和变压器的有载调压开关在油断路器和变压器的有载调压开关上,触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能上,触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好,且在电弧的高温
24、作用下能分触了大量气体,产生好,且在电弧的高温作用下能分触了大量气体,产生较大压力,从而提高了介质的灭弧性能,使电弧很快较大压力,从而提高了介质的灭弧性能,使电弧很快熄灭。熄灭。对变压器油的性能通常有以下要求:(1 1)密度尽量小,以便于油中水分和杂质沉淀。密度尽量小,以便于油中水分和杂质沉淀。(2 2)粘度要适中,太大会影响对流散热,太小又会粘度要适中,太大会影响对流散热,太小又会降低闪点。降低闪点。(3 3)闪点应尽量高,一般不应低于闪点应尽量高,一般不应低于135135。(4 4)凝固点应尽量低。凝固点应尽量低。(5 5)酸、碱、硫、灰分等杂质含量越低越好,以尽酸、碱、硫、灰分等杂质含量
25、越低越好,以尽量避免它们对绝缘材料、导线、油箱等的腐蚀。量避免它们对绝缘材料、导线、油箱等的腐蚀。(6 6)氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸价表示,氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸价表示,它指吸收它指吸收1 1克油中的游离酸所需的氢氧化钾量(毫克)。克油中的游离酸所需的氢氧化钾量(毫克)。(7 7)安定度不应太低,安定度通常用酸价试验的沉安定度不应太低,安定度通常用酸价试验的沉淀物表示,它代表油抗老化的能力。淀物表示,它代表油抗老化的能力。瓦斯继电器瓦斯继电器的作用是,当瓦斯继电器的作用是,当变压器变压器出出 现内部故障现内部故障时,产生的气体将聚集在瓦斯继电器的上部,时,产生的气体将聚集
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