电力系统设备概论.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,第,2,章 电力系统设备,2.1,汽轮发电机,2.2,水轮发电机,2.3,风力发电机,2.4,输变电设备,2.5,配电装置,2.6,高压电器,2.7,接地保护,电力系统设备概论,第1页,概述,生产和转换电能设备。,开关电器。,限流电器。,载流导体,。,赔偿设备。,仪用互感器。,防御过电压设备。,绝缘子。,接地装置。,一、,电气一次设备分类,电力系统设备概论,第2页,2.4,输变电设备,一、变压器,1,、,电力变压器用途,变压器,是一个把电压和电流转变成另一个（或几个）同频率不一样电压电流电气设备。,变压器是电力系统中数量极多且地位十分主要电气设备。其功效是将电力系统中电能电压升高或降低，以利于电能合理输送、分配。,电力系统设备概论,第3页,电力系统设备概论,第4页,电力系统设备概论,第5页,二、母线,在变电所中各级电压配电装置连接，以及变压器等电气设备和对应配电装置连接，大都采取裸导线。,母线作用,：聚集、分配和传送电能。,装设母线,必要性,：在变电所中，进出线之间需要一定电气安全间隔，所以无法从一处同时引出多个回路；而采取母线装置才能确保电路接线安全性和灵活性，所以在复杂系统中母线很有必要。,电力系统设备概论,第6页,电力系统设备概论,第7页,电力系统设备概论,第8页,三、输电线路,电力线路,架空线路,导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等,电缆,导线、绝缘层、保护层等,电力系统设备概论,第9页,一、架空线路,导线,避雷线,杆塔,绝缘子,金具,电力系统设备概论,第10页,1,、导线,导线,：主要由铝、钢、铜等材料制成,避雷线,：普通用钢线,为增加架空线路性能而采取办法,多股线,扩径导线,分裂导线,将每相导线分成若干根，相互间保持一定距离,电力系统设备概论,第11页,特高压,6,分裂导线,500kV,四分裂导线,220kV,双分裂导线,电力系统设备概论,第12页,分裂导线：,（,1,）概念：在高压及超高压远距离输电线路中，往往一相导线由多根（有,2,根、,3,根、,4,根）组成型式，称为分裂导线。它相当于加粗了导线“等效直径”，改进导线附近电场强度，降低电晕损失。,（,2,）作用：对于高压及超高压远距离输电线路，为,减小线路电晕损耗及线路电抗,，以提升线路输送能力，降低对无线电通信干扰。,电晕现象：,在带电高压导线周围会产生电场，假如电场强度超出了空气击穿强度时，就使导线周围空气电离而展现局部放电现象，这种现象叫电晕现象。,电力系统设备概论,第13页,2,、杆塔,按用途分：,直线杆塔,耐张杆塔,终端杆塔,转角杆塔,换位杆塔,按材质分,木杆（极少采取）,钢筋混凝土杆,(,水泥杆,),铁塔,电力系统设备概论,第14页,直线塔,-,悬挂导线,电力系统设备概论,第15页,耐张塔,-,负担线路横向拉力,电力系统设备概论,第16页,终端塔,-,电站出口第,1,塔要负担第,1,跨拉力,电力系统设备概论,第17页,跨越塔,-,跨越江河或高山，比普通塔高,电力系统设备概论,第18页,转角塔,电力系统设备概论,第19页,换位塔,-,线路,3,相换位,电力系统设备概论,第20页,3,、绝缘子,针式绝缘子：,35kV,以下线路,悬式绝缘子,：,35KV,及以上线路,3,片,60KV 5,片,110KV 7,片,220KV 13,片,330 19,片,普通一个绝缘子负担,10000V,左右电压，可依据绝缘子串上绝缘子片数来判断线路电压等级,棒式绝缘子：,替换整串悬式绝缘子,瓷横担绝缘子：同时起横担和绝缘子作用,电力系统设备概论,第21页,针式绝缘子,电力系统设备概论,第22页,悬式绝缘子,-,主要用于,35kV,及以上系统，依据电压等级高低组成数目不一样绝缘子链。,电力系统设备概论,第23页,棒式绝缘子,-,起到绝缘和横担作用，应用于,10,35kV,农网。,电力系统设备概论,第24页,4,、金具,架空线路上使用全部金属部件,悬垂线夹,耐张线夹,连接金具,防震金具,电力系统设备概论,第25页,并沟线夹（接续金具）,悬垂线夹,耐张线夹,联结金具（,Z,型挂板）,金具,(,保护,),电力系统设备概论,第26页,金具,(,保护,),防振锤,间隔棒,电力系统设备概论,第27页,二、电缆线路,电缆结构,导体,绝缘层,包护层,导体,：,L,或,T,；单股或多股；单相或三相；圆形或扇形等,绝缘材料,：橡胶、沥青、聚氯乙烯、棉麻、绸、纸等。当前大多用浸渍纸。主要是相间绝缘、相对地绝缘,包护层,内护层：铅、铝，聚乙烯等，保护绝缘等,外护层：预防锈蚀,电力系统设备概论,第28页,2.6,高压电器,1,、高压断路器,是发电厂、变电所一次系统中主要电气设备，它用来切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，预防事故扩大，确保安全运行。,一、断路器,文字符号,QF,，图形符号,2,、作用：,（,1,）正常运行时，能够接通、切断正常负荷电流；,（,2,）系统故障时，能够配合继电保护装置，切除故障电流。,电力系统设备概论,第29页,依据电网运行需要，将部分电气设备或线路投入或退出运行。,断路器图形符号,断路器文字符号QF,QF,电力系统设备概论,第30页,3,、断路器熄灭电弧方法：,采取介质强度高绝缘材料（比如绝缘油、压缩空气、真空、六氟化硫等）；,用未游离介质填充触头之间（横吹、纵吹、混合吹等）；,加紧触头分离速度。,电力系统设备概论,第31页,4,、高压断路器组成部分,（,1,）触头,：是电流通断主要部分，普通分为动触头和静触头两部分：在开关进行分闸或合闸操作时，静触头不运动，动触头运动。,（,2,）灭弧室,：熄灭电弧场所。,（,3,）灭弧用绝缘介质,：起熄灭电弧作用，普通有绝缘油、压缩空气、真空、六氟化硫等；,（,4,）支撑用绝缘介质,：用于支持运动机构、触头、灭弧室等，普通有电工瓷、环氧树脂等。,（,5,）壳体,：断路器各个部分安装为一体。,（,6,）操动机构,：推进动触头运动机构。有手动、电磁、电动、气动、弹簧、液压等。,电力系统设备概论,第32页,1.通断元件,2.绝缘支撑元件,3.操动机构,4.基座,触头,灭弧装置,电力系统设备概论,第33页,户外智能型快速永磁真空断路器,电力系统设备概论,第34页,电力系统设备概论,第35页,电力系统设备概论,第36页,5,、断路器分类,（,1,）油断路器：灭弧和绝缘介质是绝缘油。,（,2,）压缩空气断路器：灭弧和绝缘介质是压缩空气。,（,3,）真空断路器：灭弧和绝缘介质是真空。,（,4,）,SF6,断路器：灭弧和绝缘介质是,SF6,。,电力系统设备概论,第37页,油断路器,多油断路器,少油断路器,电力系统设备概论,第38页,真空断路器,电力系统设备概论,第39页,真空断路器,电力系统设备概论,第40页,六氟化硫(SF6)断路器,电力系统设备概论,第41页,35kV户外SF6断路器,电力系统设备概论,第42页,500kV户外SF6断路器,电力系统设备概论,第43页,6,.,高压断路器,技术,参数,（,1,）,额定电压U,N,（线电压）,（,2,）,额定电流I,N,（,3,）,额定开断电流I,Nbr,（,4,）,分闸时间,对少油断路器为0.040.06秒；,对SF6断路器和压缩空气断路器约为0.020.04秒；,对真空断路器约为0.015秒。,（,5,）,合闸时间,电力系统设备概论,第44页,7,、高压断路器型号表示,电力系统设备概论,第45页,1,、高压隔离开关,是一个,没有,专门灭弧装置 开关设备，灭弧能力非常弱。所以，,不能用来开断负荷电流或短路电流。,二、隔离开关,文字符号,QS,，图形符号,2,、作用：,（,1,）经过倒闸操作，将高压装置中需要停电部分与带电部分可靠地隔离，形成显著断开点，确保其它设备和线路检修安全；,（,2,）能够用来操作一些小电流电路，如电压互感器、避雷器、空载母线、小容量无负荷变压器、无负荷或小负荷线路等。,电力系统设备概论,第46页,3,、隔离开关分类,（,1,）,V,型隔离开关,电力系统设备概论,第47页,（,2,）二柱型隔离开关,电力系统设备概论,第48页,（,3,）三柱型隔离开关,电力系统设备概论,第49页,（,4,）剪刀型隔离开关,电力系统设备概论,第50页,电力系统设备概论,第51页,4,、,高压隔离开关与高压断路器配合若干问题,断路器与隔离开关串联使用,电力系统设备概论,第52页,(1),隔离开关串联在断路器两侧,电力系统设备概论,第53页,(2),操作隔离开关时应注意与断路器操作次序：,送电时：,先合母线（电源）侧隔离开关，再合线路（负荷）侧隔离开关，最终合上断路器；,断电时：,操作次序相反，先分断路器，再分线路侧隔离开关，最终分母线（电源）侧隔离开关。,电力系统设备概论,第54页,1,、高压熔断器,是最简单保护电器，主要用于高压输电线路、电压变压器、电压互感器等电器设备过载和短路保护。,三、高压熔断器,文字符号,FU,，图形符号,2,、组成：,熔件，触头（熔断器两边和导体接触地方），外壳。有些大容量熔断器还有用于灭弧石英砂或产气纤维管。,电力系统设备概论,第55页,跌落式熔断器（跌落保险）,跌落保险是,10kV,配电线路分支线和配电变压器最惯用一个短路保护开关。,它安装在,10kV,配电线路分支线上，可缩小停电范围；因其有一个显著断开点，具备了隔离开关功效，给检修线路和设备创造了一个安全作业环境，增加了检修人员安全感。,电力系统设备概论,第56页,1,、高压负荷开关,是一个功效介于高压断路器和高压隔离开关之间电器。高压负荷开关含有简单灭弧装置，因为能通断一定负荷电流和过负荷电流。不过它不能断开短路电流，所以它普通与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。,四、高压负荷开关,文字符号,QL,，图形符号,原因：,断路器综合价格较高（包含本身采购价格、建筑安装费用、配套设备、检修费用等），在一些场所下，采取断路器将存在投资浪费，所以负荷开关应运而生。,电力系统设备概论,第57页,电力系统设备概论,第58页,电力系统设备概论,第59页,2,、作用：,（,1,）含有简单灭弧装置，可通断负荷电流，但不能断开短路电流；,（,2,）有显著断开点，含有隔离开关作用。,3,、应用实例,（,1,）与熔断器结合使用，能够完成断路器功效，切断短路电流；,（,2,）多个高压负荷开关和一个断路器配合也能够切断短路电流，不过降低了供电可靠性。,电力系统设备概论,第60页,互感器,是一个电压电流变换设备，原理上相同于变压器。,五、互感器,互感器作用：,（,1,）量程转换,变电站中各种测量、保护和监视设备都属于低压系统（二次部分），这些设备不能直接接入到变电站高压系统（一次部分）上，要经过互感器把高压设备上大电压、大电流转换为各种仪器仪表能接收小电压、小电流。,（,2,）高低压系统隔离,高压互感器原边是接在高压系统上，经过互感器把高压系统和二次回路隔离开来，能够有效地确保人员和设备安全。,电力系统设备概论,第61页,特点,容量很小，类似一台小容量变压器；,二次侧负荷比较恒定，所接测量仪表和继电器电压线圈阻抗很大，所以，在正常运行时，电压互感器靠近于空载状态。,电力系统设备概论,第62页,电力系统设备概论,第63页,2,、电流互感 器：,将交流大电流变成小电流(5A或1A)，供电给测量仪表和保护装置电流线圈,。,特点,一次线圈串联在电路中，而且匝数极少；,二次线圈所接仪表和继电器电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。,电力系统设备概论,第64页,电力系统设备概论,第65页,（,1,）电压互感器主要用于测量电压用，电流互感器是用于测量电流用。,（,2,）电流互感器二次侧负载很小，相当于短路，正常运行时,不允许开路,；电压互感器二次侧负载很大，相当于开路，正常运行时,不允许短路。,3,、电流互感 器和电流互感器区分,电力系统设备概论,第66页,4,、互感器一、二次绕组与系统连接方式,电压互感器,电流互感器,电力系统设备概论,第67页,电力系统设备概论,第68页,电力系统设备概论,第69页,六、并联电容器,shunt capacitor,，原称移相电容器。主要用于赔偿电力系统感性负荷无功功率，以提升功率因数，改进电压质量，降低线路损耗。,电力系统设备概论,第70页,集合式高压并联电容器成套装置,电力系统设备概论,第71页,七、避雷器,1,、避雷针,防直击雷最惯用办法是装设避雷针，它是由金属制成，比被保护设备高，含有良好接地装置，起作用是将雷吸引到自己身上并安全导入大地，从而保护了附近比它矮设备免受雷击。,电力系统设备概论,第72页,电力系统设备概论,第73页,2,、避雷线,避雷线是悬挂在高空接地导线，它和避雷针一样，将雷电引向本身，并安全地将雷电导入大地。,电力系统设备概论,第74页,3,、避雷器,避雷器是用来限制作用于电气设备上大气过电压一个防雷保护设备。避雷器并联在被保护设备附近。,电力系统设备概论,第75页,2.7,接地保护,一、保护接地,R,C,I,b,I,e,对地绝缘电阻,分布电容,电气设备外壳未装保护接地时,:,当人触及外壳,接地电流,I,e,将经过人体入地后,再经其它两相对地绝缘电阻,R,及分布电容,C,回到电源。当,R,值较低、,C,较大时，,I,b,将到达或超出危险值。,电力系统设备概论,第76页,电气设备外壳有保护接地时,经过人体电流：,R,b,与,R,o,并联，且,R,b,R,o,经过人体电流可减小到安全值以内。,R,C,R,0,I,b,I,e,I,0,利用接地装置分流作用来降低经过人体电流。,保护接地：,将电气设备金属外壳,(,正常情况下是,不带电,),接地。,用于中性点不接地低压系统,电力系统设备概论,第77页,二、保护接地电阻,由保护接地原理可知，保护接地就是利用并联电路中小电阻（,接地电阻,R,e,),对大电阻（,人体电阻,R,b,）强分流作用，将漏电设备外壳对地电压限制在安全范围以内，各种保护接地接地电阻就是依据这一原理确定。,电力系统设备概论,第78页,1,、低压电气设备保护电阻,在中心点不接地,380/220V,低压系统中，单相接地电流很小。为了确保漏电设备漏电时外壳对地电压不超出安全范围，普通要求保护接地电阻,R,e,4,欧,。当变压器容量在,100KVA,及以下时，,R,e,可放宽至,小于,10,欧,。,电力系统设备概论,第79页,2.,高压电气设备保护接地电阻,高压系统按单相接地短路电流大小，能够分为大接地短路电流（其值大于,500A,）系统与小接地短路电流（其值小于,500A,）系统。,在小接地短路电流系统中，假如高压设备与低压设备共用接地装置，则要求设备对地电压不超出,120V,。其接地电阻为,R,e,120/I,e,欧：,I,e,系统接地短路电流。,假如高压设备单独装设接地装置，则要求对地电压不超出,25V,。其接地电阻阻值为,R,e,250/I,e,欧,以上两种情况都要求,R,e,不超出,10,欧。,电力系统设备概论,第80页,在大接地短路电流系统中，因为接地短路电流很大，极难限制设备对地电压不超出某一范围，而是靠线路上继电保护装置快速切断电源来保障安全。普通接地电阻应为,R,e,/I,e,欧,，当接地短路电流大于,4000A,时，可采取,R,e,0.5,欧,电力系统设备概论,第81页,The End,电力系统设备概论,第82页,