电力系统基础知识--58电气主接线电气设备的选择防雷与接地

第二章电力电气接线本章内容重点w电气主接线w发电厂变电站电气主接线实例w上下压配电网接线方式w工厂供电系统及建筑配电系统接线w配电装置1 第一第一节电气主接线2电气主接线 电气主接线:是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。可靠性：保证供电可靠是电气主接线最基 本的要求 灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的切换 经济性：投资省、占地面积少，电能损耗少电气主接线的根本要求3有汇流母线的接线：l单母线接线l双母线接线l 一台半断路器接线 无汇流母线的接线：单元接线、桥型接线、角型接线电气主接线根本形式4w有汇流母线接线5有汇流母线单母线接线6有汇流母线单母线接线单母线接线：只有一组母线的接线,进出线并 接在这组母线上。倒闸操作：隔离开关相对断路器而言先通后断；母线隔离开关相对线路隔离开关而言先通后断。例：对馈线1的运行操作送电倒闸操作顺序：合QS2，合QS3，最后合QF2 停电倒闸操作顺序：断QF2，断QS3，最后合QS2 7有汇流母线-单母线接线优点：简单清晰、设备少、投资小、运行操作方便，且有利于扩建。缺点是：可靠性和灵活性较差。应用：610kV配电装置的出线回路数不超过5回；3563kV配电装置的出线回路数不超过3回；110220kV配电装置的出线回路数不超过2回。改进：单母线分段接线单母线带旁路接线8有汇流母线-单母线接线w单母线分段接线：防止单母线接线可能造成全厂停电的缺点，提高供电可靠性及灵活性。9单母线分段带旁路接线接线：检修出线断路器，不致中断该回路供电 有汇流母线-单母线接线10有汇流母线单母线接线例：对不停电检修馈线2断路器的运行操作1，对旁路母线充电：合旁路断路器QF2两边的隔离开关，再合QF2。假设QF2不跳开，充电成功；2，合馈线2的旁路隔离开关QS3等电位操作；3，断QF1，断QS2、QS1。4，退出QF1检修。11有汇流母线单母线接线图2-4 单母分段线带简旁接线 12有汇流母线双母线接线13有汇流母线单母线接线 双母线接线：只有一组母线的接线,每回线路都经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过母线联络断路器QF简称母联连接。14优点：可靠性和灵活性大大提高：1、可以轮流检修母线；2、一组母线故障后，可将接在其上的回路倒闸到另一组母线上；3、检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开该回路和与此隔离开关相连的母线，4、可用母联断路器代替任一回路的需要检修的断路器，而只需短时停电 5、在个别回路需要单独进行试验时可以将该回路分出来6、亦可用一组备用母线作为熔冰母线，7、便于扩建 有汇流母线双母线接线15有汇流母线双母线接线 缺点：1、倒闸操作比较复杂，在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作。2、尤其当母线出现故障时，须短时切换较多电源和负荷；当检修出线断路器时，仍然会使该回路停电。3、配电装置复杂，投资较多经济性差 改进措施：采用母线分段；增设旁路母线系统16有汇流母线双母线接线17有汇流母线双母线接线18有汇流母线双母线接线19有汇流母线一台半断路器接线20有汇流母线一台半断路器接线每两个回路用三台断路器接在两组母线上，即每一回路经一台断路器接至一组母线，两条回路间设一台联络断路器，形成一串，故称为一台半断路器接线，又称二分之三接线 优点：供电可靠性和运行调度灵活性高 缺点：设备多，投资较大，二次控制接线和继电保护配置都比较复杂应用在大型发电厂和变电所超高压配电装置注意：同名回路应防止接在同一串上21w无汇流母线接线22无汇流母线单元接线23无汇流母线单元接线24无汇流母线桥形接线图2-12 桥形接线25无汇流母线角形接线图2-13 角形接线26 第二第二节 发电厂厂电气主接气主接线 27一、热电厂接线例如28二、大型凝汽式火电厂接线例如29三、水电厂接线例如30 第三第三节 变电所所电气主接气主接线 31一、地区变电所接线例如32二、枢纽变电所接线例如33 第四第四节 高高压配配电网接网接线方式方式 34一、架空线路的结构一、架空线路的结构 351、导线：是架空线路的主体，它既担负传输电能的作用，还要承担自身重量和各种外力的作用。2、杆塔：支撑架空线等。根据杆塔受力的特点可分为直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、终端杆塔和特种杆塔。3、绝缘子：支承或悬挂导线，具有良好的绝缘性能和足够的机械强度。4、金具：连接导线和绝缘子的金属部件。一、架空线路的结构一、架空线路的结构 36优点：设备简单，建设低；露置在空气中，易于检修与维护；利用空气绝缘，建造较为容易。缺点：容易遭受雷击和风雨冰雪等自然灾害的侵袭；需要大片土地作为出线走廊；对交通、建筑、市容和人身平安有影响。一、架空线路的结构一、架空线路的结构 37二、电缆线路的结构二、电缆线路的结构38优点：占地少；整齐美观；受气候条件和周围环境的影响小；传输性能稳定，故障少，供电可靠性高；维护工作量少。缺点：电缆线路的投资大；线路不易变动；寻测故障点难，检修费用大；电缆终端的制作工艺要求复杂。二、电缆线路的结构二、电缆线路的结构 39三、配三、配电网的接网的接线方式方式放射式接放射式接线 40三、配三、配电网的接网的接线方式方式树干式接干式接线 41 第五第五节 低低压配配电网接网接线方式方式 42一、低一、低压放射式接放射式接线 43一、低一、低压树干接干接线 44一、低一、低压混合式接混合式接线 45一、低一、低压链式接式接线 46一、低一、低压链式接式接线 47 第六第六节 工厂供工厂供电系系统的主接的主接线 48工厂供工厂供电系系统结构构图4910kV10kV变电所所电气主接气主接线典型方案典型方案-路外供路外供电源源 50 第七第七节 建筑配建筑配电系系统接接线 51多层民用建筑配电方式 52民用建筑配电方式：有放射式、树干式和环式三种。具体应根据用电负荷的特点、实际分布及供电要求，在线路设计中，按照平安、可靠、经济、合理的原那么进行优化组合。53 第八第八节 配配电装置装置 541.1.配配电装置的根本要求装置的根本要求 分类：按安装地点分按安装地点分为：屋内式屋外式按安装形式分按安装形式分为：成套式装配式。55平安净距:指从保证电气设备和工作人员的平安出发，考虑气象条件及其他因素的影响所规定的各电气设备之间、电气设备各带电局部之间、带电局部与接地局部之间应该保持的最小空气间隙。平安净距56最根本的是空气中不同带电局部之间或带电局部对地局部之间的空间最小平安净距，称为A值 A值无论在正常最高工作电压，或内、外部过电压下，都不致使空气间隙击穿。平安净距57屋内配电装置平安净距58屋外配电装置平安净距59屋内配电装置的布置应注意：1、同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内；2、尽量将电源进线布置在每段的中部；3、较重设备布置在下层；4、充分利用间隔空间；5、布置对称，便于操作；6、易于扩建；7、要有必要的操作通道、维护通道防爆通道；8、配电装置的门要向外开，且应装弹簧锁，相邻配电装置之间如有门，应能两方向开启；9、配电装置可以开窗采光和通风，但要有防止雨雪和小动物进入室内的措施。屋内配电装置平安净距60屋内装配式配电装置61屋内成套配电装置62分类：根据电气设备和母线的布置高度和重叠情况分为，中型、半高型和高型。中型：是将所有电器都安装在同一水平面内，并安装在一定高度22.5米的根底上，使带电局部对地保持必要的高度，以保证地面上工作人员的平安活动；高型：配电装置的母线和电器分别装在几个不同高度的水平面上，一组母线和另一组母线重叠布置。半高型：母线隔离开关抬高仅将母线与断路器、电流互感器等重叠布置。屋外配电装置63屋外中型配电装置例如64高型屋外配电装置例如65半高型屋外配电装置例如66电力工程根底力工程根底课件件制作：制作：福州大学福州大学 等等67第五章第五章 电气气设备的的选择w电气气设备的的发热和和电动力力w电气气设备选择的一般条件的一般条件 w母母线、电缆和和绝缘子的子的选择 w上下上下压电器的器的选择 w发电厂和厂和变电所主所主变压器的器的选择 本章内容重点68w第一第一节 w 电气气设备的的发热和和电动力力69发热的原因:电阻损耗 磁滞和涡流损耗介质损耗分类:长期发热，由正常工作电流产生的；短时发热，故障时由短路电流产生的。发热70w发热对电气设备的影响：w1使绝缘材料的绝缘性能降低w2使金属材料的机械强度下降w3使导体接触局部的接触电阻增加发热71导体在正常和短路时的最高允许温度及热稳定系数72载流导体通过电流时，相互之间的作用力，称为电动力。短路时冲击电流所产生的交流电动力到达很大的数值，可能导致设备变形或损坏。为保证电器和导体不致破坏，电器和导体因短路冲击电流产生的电动力作用下的应力不应超过材料的允许应力。硬导体材料的最大允许应力，硬铜140MPa、硬铝70MPa电动力73导体短时发热计算导体短时发热计算图5-1 短路时导体的发热过程 74短路时导体发热的平衡方程式 其中：代入式5-1得：5-25-1 755-2 5-3 整理得：积分得：5-4 76短路发热计算式中：5-5由此得出：5-977短路发热计算图5-2 导体的=f(A)曲线78短路电流热效应值Qk的计算 wQk常用的计算方法为近似数值积分法。短路全电流中包含周期分量Ip和非周期分量Inp，其热效应Qk也由两局部构成：79Qk的计算周期分量Qp计算任意函数y=f(x)的定积分采用辛普生公式计算:取n480Qk的计算周期分量Qp计算进一步简化计算，近似认为y2=1/2(y1+y3),称称为1-10-11-10-1法法81Qk的计算非周期分量Qnp计算当tk0.1s时,式中Ta为非周期分量时间常数值82Qk的计算非周期分量Qnp计算表5-2非周期分量时间常数Ta83导体短路体短路时的的电动力力计算算w两根细长平行导体间的电动力计算5-18三相导体水平放置受力最大的为中间相导体短路的电动力845-22还应考虑母线共振影响对电动力的影响，引入修正系数电动力最大力最大值的的计算算85母线的一阶固有振动频率：86考考虑共振共振电动力最大力最大值的的计算算电动力的振动频率为50Hz和100Hz。导体的固有振动频率低于30Hz或高于160Hz时，约等于1，既不考虑共振影响。87w第二第二节 w 电气气设备选择的一般条件的一般条件 88电气气设备选择的一般条件的一般条件一、按正常工作条件一、按正常工作条件选择1、额定电压选择UNUNS5252、额定电流选择Nmax5263、按当地环境条件校核要考虑气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件对电气设备的影响89二、按短路情况校二、按短路情况校验1、短路、短路热稳定校定校验，校，校验导体短体短时发热 电气气设备选择的一般条件的一般条件2、电动力稳定校验，校验导体的最大受力5-285-2990短路电流计算条件1、容量和接线：最大运行方式2、短路种类：一般为三相短路3、计算短路点：可能通过被选设备的最大短路电流4、短路计算时间：tk=tprtab91表5-3主要电气设备的选择和校验工程92w第三第三节 w母母线、电缆和和绝缘子的子的选择93一、母一、母线选择 母线选择和校验工程：确定母线的材料、截面形状、布置方式选择母线的截面积校验母线的热稳定和动稳定对重要的和大电流的母线，要共振校验对110及以上的母线进行电晕校验94一、母一、母线选择 一母线的材料、截面形状、布置方式1.母线的材料：常用的母线材料有铜、铝和铝合金三种2.母线的结构：硬裸母线的截面形状有矩形、槽形和管形。矩形母线散热条件好,易于安装与连接,但集肤效应系数大。槽形母线通常是双槽形一起用,载流量大,集肤效应小,用于电压等级不超过35kV,电流不超过8000A的回路中。管形母线的集肤效应最小,机械强度最大,还可以采用管内通水或通风的冷却措施953.母线的布置形式 一、母一、母线选择 96槽形形母线的布置形式 97一、母一、母线选择 二母线截面积选择 方法：1.按最大长期工作电流选择,用于发电厂的主母线和引下线以及持续电流较小，年利用小时数较低的其他回路的导线。2.按经济电流密度选择,用于年利用小时数高而且长度较长负荷大回路的导线。981.按最大长期工作电流选择2.保证母线正常工作时的温度不超过允许温度5-32母线实际允许载流量与周围环境温度及母线的布置方式有关，假设实际周围环境温度与规定的环境温度不同时，母线的允许温度要修正，即引入温度修正系数k。992.按经济电流密度选择导体通过电流时,会产生电能损耗。把投资择算到每年费用,加上年损消耗为年计算费用,使年计算费用最小的截面为经济截面Se,J为经济密度,与年最大负荷利用小时数有关。5-325-34选出的导体还要按按最大长期工作电流校验100一、母一、母线选择 三母线的热稳定校验方法：计算满足短时发热要求的最小截面积,只要选择的导体截面积大于此面积,就满足热稳定要求.(5-35)只要SSmin就满足热稳定要求101一、母一、母线选择 四硬母线的动稳定校验方法：校验导体受到电动力时，电动力产生的计算应力与导体材料允许应力的比较，当计算应力小于材料允许应力时，动稳定满足。(5-39)102一、母一、母线选择 四硬母线的动稳定校验1、每相为单条矩形母线的应力计算(5-37)(5-38)W=bh2/6W=b2h/6103一、母一、母线选择 就需要采用一定的措施就需要采用一定的措施:限制短路电流变更母线放置方式以加大截面系数增大母线相间距离减小绝缘子间的跨距或增大母线截面积假设不满足公式:计算满足动稳定要求的最大绝缘子跨距104一、母一、母线选择 四硬母线的动稳定校验1、每相为多条矩形母线的应力计算图5-8 两条矩形母线衬垫布置105一、母一、母线选择 四硬母线的动稳定校验1、每相为多条矩形母线的应力计算计算思路:每相由多条矩形母线组成,作用在每条导体上总的最大计算应力由相间应力和同相不同条间的应力组成,应分别计算相间应力和条间应力,再进行相加,不能超过材料的允许应力,相间应力的计算方法同每相单条导体情况,只是截面系数W不同。106条条间应力的力的计算算计算条间应力时，主要是计算条间单位长度的受力，要注意同相母线条间的形状系数、电流的分配及电流方向。每相两条矩形导体，可认为相电流在两条母线之间平均分配，而且条间距离为2倍的b值。每相三条矩形导体，可认为电流分布为中间条为20%，两边条分别为40%。其他计算方法同相间应力计算，截面系数一定为W=b2h/6107二、二、电力力电缆选择电力力电缆选择和校和校验工程：工程：电缆芯芯线材料及型号材料及型号额定定电压截面截面选择允允许电压降校降校验热稳定校定校验。108二、二、电力力电缆选择一一电缆芯芯线材料及型号材料及型号选择高温场所宜用耐热电缆重要直流回路宜选用阻燃型电缆直埋地下一般选用钢带铠装电缆潮湿或腐蚀地区应选用塑料护套电缆敷设在高差大的地点，应采用不滴流或塑料电缆电缆的型号很多，应根据其用途、敷设方式和使用条件进行选择电缆芯芯线有有铜芯和芯和铝芯，国内工程一般芯，国内工程一般选用用铝芯芯电缆109二、二、电力力电缆选择电缆的的额定定电压应大于等于所在大于等于所在电网的网的额定定电压 二二电缆额定定电压选择 5-47110二、二、电力力电缆选择电力力电缆截面一般按截面一般按长期期发热允允许电流流选择，当，当电缆的最大的最大负荷利用小荷利用小时Tmax=5000小小时，且，且长度超度超过20m时，那么，那么应按按经济电流密度流密度选择。电缆截面截面选择方法与裸方法与裸导体根本相同，只是修体根本相同，只是修正系数多考正系数多考虑一些。一些。三电缆截面积选择K1、K2为空气中多根电缆并列和穿管敷设时的修正系数K3为直埋电缆因土壤热阻不同的修正系数K4为土壤中多根并列修正系数111二、二、电力力电缆选择四电缆允许电压损失校验112三三、支柱、支柱绝缘子和穿子和穿墙套管的套管的选择113三三、支柱、支柱绝缘子和穿子和穿墙套管的套管的选择 支柱绝缘子选择工程：类型和额定电压选择短路时动稳定校验穿墙套管选择工程：类型、额定电压和额定电流选择短路条件校验热稳定短路条件校验动稳定。114w第四第四节 w高高压电器的器的选择选择115一、高一、高压断路器的原理与断路器的原理与选择 高压断路器是电力系统中最重要的开关设备，它的作用在正常情况下接通或断开电路，在系统发生故障时自动地迅速地断开故障电路。断路器能完成以上功能是因为断路器有完善的灭弧装置，能够熄灭在开断电路时所产生的电弧。断路器是功能最完善、任务最繁重、结构最复杂、价格也最昂贵的开关电器。116高高压断路器断路器油断路器：S为少油、D为多油压缩空气断路器：K六氟化硫断路器：L真空断路器：Z117高高压断路器断路器高压断路器选择和校验工程：选择型式：选择额定电压：UNUNS 选择额定电流：INImax 校验开断能力：INbrI 校验热稳定：It2*tQK 校验动稳定：iesish 118二、高二、高压隔离开关的原理与隔离开关的原理与选择 分、合避雷器、电压互感器和空载母线 分、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 隔离开关没有灭弧装置，不能断开正常负荷电流，更不能断开短路电流，否那么此时产生的电弧不能熄灭，甚至造成飞弧，会伤及设备并且严重危及人身平安。作用：作用：隔离电压:用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离倒闸操作:常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成分、合小电流路器：119高高压隔离开关隔离开关120高高压隔离开关隔离开关高压隔离开关选择和校验工程：选择型式：选择额定电压：UNUNS 选择额定电流：INImax 校验热稳定：It2*tQK 校验动稳定：iesish 121三、高三、高压熔断器的原理与熔断器的原理与选择 分、合避雷器、电压互感器和空载母线 分、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 熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害作用：作用：隔离电压:用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离倒闸操作:常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成分、合小电流路器：122高高压熔断器熔断器高压熔断器选择和校验工程：选择型式：选择额定电压：UNUNS 选择额定电流：INImax 校验开断能力：INbrI123四、四、电流互感器的原理与流互感器的原理与选择电流互感器是一种特殊的变压器，它正常工作在接近短路状态，为仪用变流器作用：作用：将一次系统各回路大电流变为二次侧的5A或1A、0.5A以下的小电流，以便于测量仪表及继电器的小型化、系列化、标准化将一次系统与二次系统在电气方面隔离，同时互感器二次侧必须有一点可靠接地，从而保证二次设备及运行人员的平安使二次系统脱离一次系统成为独立的系统；使测量和保护装置脱离一次设备构成集中的装置124电流互感器流互感器由一、二次绕组及铁芯构成,其一次绕组的匝数N1很少,一般只有一匝或几匝,串在一次主回路中,而二次绕组的匝数N2较多,且与阻抗值很小的电流型负载如电流表线圈、继电器电流线圈及电度表电流线圈等串接。一次绕组电流由一次主回路决定,不受二次回路的影响;二次电流那么主要决定于一次绕组的电流,但也受负载阻抗的影响。因为负载阻抗值很小,电流互感器的正常工作状态近似于变压器的短路状态，125电流互感器流互感器 电流互感器本卷须知：二次侧绕组严禁开路:运行中的电流互感器一旦其二次回路开路,F2那么为零,故有F1=F0 ,一次侧电流磁势全部用作激磁,在二次侧感应出很高的电压,对工作人员的平安构成威胁;还可能造成二次回路的绝缘击穿,甚至引发火灾,很大的激磁磁势作用在铁芯中,将使铁芯过度饱和而导致严重发热,使互感器烧坏.二次侧绕组要接地 注意接线极性126电流互感器的误差 与准确度级电流误差：相角误差：二次电流转过180后一次电流所夹的角度即为相位误差。电流互感器的准确级：为电流互感器的最大允许电流误差的百分值。127准确级准确级一次电流为额定电一次电流为额定电流的百分数（流的百分数（%）误差限值误差限值二次负荷变化范二次负荷变化范围围电流误差电流误差（%）相角误差相角误差（）0.20.2101020201001201001200.50.5 0.35 0.350.20.2202015151010（0.2510.251）S S2N2N0.50.5101020201001201001201 10.750.750.50.56060454530301 1101020201001201001202 21.51.51 1120120909060603 350120501203 3不规定不规定（0.510.51）S S2N2N101050120501201010不规定不规定（0.510.51）S S2N2N表5-14电流互感器准确级和误差限值128电流互感器的接线129电流互感器的选择w高压熔断器选择和校验工程：w结构类型选择 w额定电压选择:UNUNS w额定电流的选择:INImax w电流互感器准确级和额定容量的选择 w热稳定和动稳定校验 130五、五、电压互感器的原理与互感器的原理与选择电压互感器也是一种特殊的变压器，它正常工作在接近空载状态，为仪用变压器.作用：作用：将一次侧的高电压变为二次侧的标准化低电压100V，以便于测量仪表及继电器的小型化、系列化、标准化将一次系统与二次系统在电气方面隔离，同时互感器二次侧必须有一点可靠接地，从而保证二次设备及运行人员的平安使二次系统脱离一次系统成为独立的系统；使测量和保护装置脱离一次设备构成集中的装置131电压互感器互感器由一、二次绕组及铁芯构成,其一次绕组的匝数N1很多,并在一次主回路中,而二次绕组的匝数N2较少,二次侧并联接入测量仪表和继电器的电压线圈其阻抗非常大，故所带负荷很小，致使电压互感器正常工作时接近变压器的空载状态。132电压互感器互感器 电流互感器本卷须知：二次侧绕组严禁短路:电压互感器的一、二次电压有根本固定的倍数关系，但它是以二次负载接近空载为条件。过大的负载引起绕组过热；在极端情况下，假设二次侧发生短路，电压互感器二次侧将感应大电流，可能使电压互感器被烧毁 二次侧绕组要接地 注意接线极性133电压互感器的误差 与准确度级 电压互感器的准确级就是在二次负荷从额定值锝.251，COS2=0.8和一次电压不超过额定值的0.91.1时电压误差的最大限值的百分数。电压误差或比差：相角误差：相位差为旋转180的二次电压相量-与一次电压之间的夹角.超前于时为正,反之，为负。134表5-14电压互感器准确级和误差限值135电压互感器的接线136电压互感器的选择w高压熔断器选择和校验工程：w结构类型选择 w额定电压选择:w电流互感器准确级和额定容量的选择 137w第五第五节 w低低压电器的器的选择选择138低压开关电器按作用大体上也可分为隔离电源的开关、投切负荷电流的开关、保护电器以及多功能的断路器。在低压电路中，隔离电源容易实现也便于判明，不必如高压电路那样要求有明显可见的断口。低压灭弧装置也较简单易行，常做成隔离电源和投切一定的负荷电流相结合的连接电源开关，如带消弧罩的闸刀开关、组合开关和负荷开关。在低压用电设备中有大量的感应电动机，不但启动电流大且有频繁启动和自动控制等要求，一般用交流接触器或磁力起动器。一一 低低压电器的原理器的原理139二二 低低压电器的器的选择w低压电器的选择与高压电器选择无原那么上的区别。高压设备的长期与短时发热及电动力计算的根本理论同样适用于低压电器，一般选择也根本相同。140二二 低低压电器的器的选择 低压电器的特点有：1低压电器控制的负荷多是直接起动的感应式电动机，起动电流大，且常有频繁操作、自动控制和就地操作试机等要求。2低压网络短路电流大，但设备结构尺寸小，特别是操作类的电器都有满足操作频繁、轻便等要求。当难以从制造上到达完全的动、热稳定时，允许用“保安电流替代。3低压网络，保护的选择性、灵敏性和快速性等要求由熔断器和自动开关的有关参数选择来满足。4低压网络结构比较简单，通常都由小容量配电变压器供电，其短路电流限制在一定的范围，具有较强的界限性；充分利用这些特点可以简化低压电器的选择，减少选择141w第六第六节 w发电厂和厂和变电所主所主变压器的器的选择 142一一 变压器容量、台数确器容量、台数确实定原那么定原那么w主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它确实定除依据传递容量根本原始资料外，还应根据电力系统510年开展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级已经接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。143w单元接线时变压器容量应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。w采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原那么算出的两台机容量之和来确定。一单元接线的主变压器容量确实定原那么144二具有发电机电压母线接线的主变压器容量确实定原那么w1.当发电机全部投入运行时,在满足发电机电压供电的日最小负荷,并扣除厂用负荷后,主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。w2.当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或故障时,主变压器应能从电力系统倒送功率,保证发电机电压母线上最大负荷的需要。w3.假设发电机电压母线上接有两台或以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因故推出运行时，其它主变压器在允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的70%以上；w4.对水电比重较大的系统，由于经济运行之要求，应充分利用水能。在丰水期，有时可能停用火电厂的局部或全部机组。此时，火电厂主变压器应具有从系统倒送功率的能力，以满足发电机电压母线上最大负荷的要求。145三连接两种升高电压母线的联络变压器容量确实定原那么 w1.联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有功功率和无功功率交换。w2.联络变压器容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时。也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。w3.联络变压器为了布置和引线方便，通常只选一台，在汇总性点接地方式允许条件下，以选自耦变压器为宜。其第三绕组兼作场用备用电源或引接无功补偿装置。146四变电所主变压器容量确定原那么w变电所主变压器容量，一般应按510年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%80%。147二、主变压器型式选择原那么一相数确实定330kV及以下电力系统，一般都应选用三相变压器变压器制造条件和运输条件的限制，选用三台单相变压器组成.148二绕组数确实定二、主变压器型式选择原那么双绕组普通式三绕组式自耦式以低压绕组分裂式149三绕组接线组别确实定二、主变压器型式选择原那么变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否那么，不能并列运行。变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。别必须和系统电压相位一致，否那么，不能并列运行。110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN连接；35kV采用“Y连续，其中性点多通过消弧线圈接地；35kV以下高压电压，变压器三组绕组都采用“D连接。150二、主变压器型式选择原那么切换方式有两种：不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在22.5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%，一致，否那么，不能并列运行。四调压方式确实定151二、主变压器型式选择原那么1.自然风冷却:2.强迫空气冷却又简称风冷式:3.强迫油循环水冷却4.强迫油循环风冷却5.强迫油循环导向冷却6.水内冷变压器五冷却方式选择152第八章 防雷与接地153主要内容w第一节 接地概述w第二节 雷电的形成及危害w第三节 防雷装置w第四节 输电线路和变电所防雷w第五节 工厂供电系统的防雷w第六节 建筑配电系统的防雷154第一节 接地概述w一、工作接地w二、保护接地w三、防雷接地155一、工作接地w电力系统的中性点是指星形连接的变压器或发电机的中性点。工作接地指电力系统中性点接地方式，也就是常说的电力系统中性点运行方式。w我国电力系统中普遍采用的中性点运行方式：中性点直接接地、中性点不接地、中性点经消弧线圈接地等三种。156 1、中性点直接接地电力系统 主要优点是：单相接地时，其中性点电位不变，非故障相对地电压接近于相电压可能略有增大，因此降低了电力网绝缘的投资，而且电压越高，其经济效益也越大。157w2、中性点不接地电力系统 主要优点是运行可靠性高。单相接地时，不能构成短路回路，接地相电流不大，电力网线电压的大小和相位关系仍维持不变，但非接地相的对地电压升为线电压。158w3、中性点经消弧线圈接地电力系统w 当中性点不接地系统单相接地电流较大时，可采用中性点经消弧线圈接地。根据消弧线圈的电感电流对接地电容电流补偿程度，有三种补偿方式：1全补偿；2欠补偿；3过补偿。159二、保二、保护接地接地w1、人体的触电w2、保护接地的作用w 作用如以下图所示：160w3对接地装置接地电阻值的要求 单相接地时，接地网电压规定不得超过2000V，其接地装置的接地电阻为当接地装置仅用于高压设备时，规定接地电压不得超过250V，即161w当接地装置为上下压设备共用时，考虑到人与低压设备接触的时机更多，规定接地电压不得超过120V，即1000V以下中性点直接接地系统的接地电阻一般不宜大于4；当变压器容量不超过100kVA时，中性点接地装置的接地电阻可不大于10。1000V以下中性点不接地系统的接地电阻一般不应大于10。162w4跨步电压w 当人在分布电压区域内跨开一步，两脚间相距0.8m所承受的电压称为跨步电压。w 在大接地短路电流系统中，在小接地短路电流系统中，163w5保护接零w 在中性点直接接地的三相四线制380/220V电力网中，保证维护平安的方法是采用保护接零，即将用电设备的金属外壳与电源发电机或变压器的接地中性线作金属性连接，并要求供电给用电设备的线路，在用电设备一相碰壳时，能够在最短的时限内可靠地断开。164w保护接地和保护接零的适用范围如下：w1额定电压为1000V及以上的高压配电装置中的设备，在一切情况下均应采用保护接地。w2额定电压为1000V以下的低压配电装置中的设备，在中性点不接地电网中，应采用保护接地；在中性点直接接地的电网中，应采用保护接零。在没有中性线的情况下，亦可采用保护接地。165三、防雷接地三、防雷接地w这是针对防雷保护的需要而设置，目的是减小雷电流通过接地装置时的地电位升高。主要特点是雷电流的幅值大和雷电流的等值频率高。166w1、输电线路的防雷接地w 高压输电线路在每一杆塔下一般都设有接地装置，并通过引线与避雷线相连，其目的是使击中避雷线的雷电流通过较低的接地电阻而进入大地。w 高压线路杆塔都有混凝土根底，它也起着接地体的作用，称为自然接地电阻。大多数情况下单纯依靠自然接地电阻是不能满足要求的，需要装设人工接地装置。167w2、变电所的防雷接地w 一般是根据平安和工作接地要求敷设一个统一的接地网，然后在避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷接地的要求。接地网的总接地电阻可按下式估算：168第二第二节 雷雷电的形成及危害的形成及危害w一、雷电的形成w二、雷电过电压w三、雷电的危害169一、雷电的形成w雷电产生原因的解释很多，现象也比较复杂。几个主要名次如下：w1雷云 w2导电通道 w3先导放电 w4主放电阶段回击放电 170二、雷二、雷电过电压w雷电过电压又称为大气过电压或外部过电压，它是由于变配电系统内的设备或建筑物遭受到来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。w雷电过电压有两种根本形式：一种是直击雷或直接雷击；另一种雷电过电压称为雷电感应或感应雷。171三、雷三、雷电的危害的危害w1、雷电的热效应和机械效应 遭受直接雷击的树木、电杆、房屋等，因通过强大的雷电流会产生很大的热量，但在极短的时间内又不易散发出来，所以会使金属熔化，使树木烧焦。同时由于物体的水分受高热而汽化膨胀，将产生强大的机械力而爆炸，使建筑物等遭受严重的破坏。172w2、雷电的磁效应 在雷电流通过的周围，将有强大的电磁场产生，使附近的导体或金属结构以及电力装置中产生很高的感应电压，可达几十万伏，足以破坏一般电气设备的绝缘；在金属结构回路中，接触不良或有空隙的地方，将产生火花放电，引起爆炸或火灾。173第三第三节 防雷装置防雷装置w一、避雷一、避雷针w二、避雷二、避雷线又称架空地又称架空地线w三、避雷器三、避雷器174一、避雷一、避雷针w1、用途w 为了防止设备免受直接雷击，通常采用装设避雷针或避雷线的措施，避雷针高于被保护物，其作用是将雷电吸引到避雷针本身上来并平安地将雷电流引入大地，从而保护了设备。175w2、避雷针的保护范围w1单支避雷针176按下式计算：P计算如下：177w2双支等高避雷针178w两针外侧的保护范围可按单针计算方法确定，两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧来确定，O点的高度按下式计算 截面中高度为hx的水平面上保护范围的一侧宽度可按下式计算：179w3两支不等高避雷针w 其保护范围按下法确定，两针内侧的保护范围先按单针作出高针1的保护范围，然后经过较低针2的顶点作水平线与之交于点3，再设点3为一假想针的顶点，作出两等高针2和3的保护范围。两针外侧的保护范围仍按单针计算。180二、避雷二、避雷线又称架空地又称架空地线w1、用途 避雷线主要用于保护线路，也可用以保护发电厂、变电所。w2、保护范围 单根避雷线的保护范围按下式计算：181w单跟避雷线保护范围图如下：182w双跟避雷线保护范围图如下：183w外侧的保护范围应按单线计算，两线横截面的保护范围可以通过两线1、2点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧所确定，O点的高度应按下式计算。两不等高避雷线的保护范围可按两不等高避雷针的保护范围确实定原那么求得。184三、避雷器三、避雷器w避雷器的作用是限制过电压以保护电气设备。避雷器的类型主要有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等几种。保护间隙和管型避雷器主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段的保护。阀型避雷器用于变电所和发电厂的保护。185w1、保护间隙与管型避雷器w 保护间隙由两个电极即主间隙和辅助间隙组成，常用的角型间隙及其与保护设备相并联的接线如下图 186w管型避雷器实质上是一种具有较高熄弧能力的保护间隙，原理结构见图：187w2阀型避雷器w 阀型避雷器分普通型和磁吹型两类，根本元件为间隙和非线性电阻，间隙和非线性电阻元件又称阀片相串联。如下图：188w3氧化锌避雷器w 氧化锌避雷器，其阀片以氧化锌为主要材料，附以少量精选过的金属氧化物，在高温下烧结而成。氧化锌具有很理想的非线性伏安特性。如下图：189第四第四节 输电线路和路和变电所防雷所防雷w一、输电线路的防雷w二、变电所防雷保护190一、输电线路的防雷w1、架设避雷线w2、降低杆塔接地电阻w3、架设耦合地线w4、采用不平衡绝缘方式w5、装设自动重合闸w6、采用消弧线圈接地方式w7、装设管型避雷器w8、加强绝缘191二、二、变电所防雷保所防雷保护w1、引言 变电所遭受雷害可能来自两个方面：雷直击于变电所；雷击线路，沿线路向变电所入侵的雷电波。对直击雷的保护，一般采用避雷针或避雷线。由于线路落雷频繁，所以沿线路入侵的雷电波是变电所遭受雷害的主要原因。其主要防护措施是在变电所内装设阀型避雷器以限制入侵雷电波的幅值 。192w2、变电所的直击雷保护w 为了防止雷直击于发电厂、变电所，可以装设避雷针，应该使所有设备都处于避雷针保护范围之内，此外，还应采取措施，防止雷击避雷针时的还击事故。w3、变电所内阀型避雷器的保护作用w 变电所内必须装设阀型避雷器以限制雷电波入侵时的过电压，这是变电所防雷保护的根本措施之一。w 193w4、变电所进线段的保护 变电所进线段保护的作用在于限制流经避雷器的雷电流和限制入侵波的陡度。w5、三相绕组变压器的防雷保护 当变压器高压侧有雷电波入侵时，通过绕组间的静电和电磁耦合，在其低压侧也将出现过电压。为了限制这种过电压，只要在任一相低压绕组直接出口处对地加装一个避雷器即可，中压绕组虽也有开路的可能，但其绝缘水平较高，一般不装。194第五第五节 工厂供工厂供电系系统的防雷的防雷w一、架空线路的防雷w二、工厂变电所的防雷w三、厂建筑物低压进线对高电位引入的防护195一、架空线路的防雷w工厂供电系统又不同于一般输电线路，它是电力系统的负荷末端，又具有自己的特点，诸如：w1一般厂区架空线路都在35kV以下 w2配电网络一般不长 w3对重要负荷的工厂较易实现双电源供电和自动重合闸装置 196w对35kV线路可以采用以下的防雷保护措施：w1架空线路应增加绝缘子个数，采用较高等级的绝缘子，或顶相用针式而下面两相改用悬式绝缘子，提高还击电压水平。w2局部架空线装设避雷线。w3改进杆塔结构，譬如当应力运行时，可以采用瓷横担等。w4减少接地电阻，以及采用拉线减少杆塔电感。w5采用电缆供电。w 而对610kV架空线，不须装设避雷线，防雷方式可利用钢筋混凝土的自然接地，必要时可采用双电源供电和自动重合闸。197二、工厂二、工厂变电所的防雷所的防雷w装设避雷针或避雷线对直击雷进行防护，是非常可靠的。由于线路落雷次数多，所以沿线路侵入雷电波所形成的雷害事故相比照较频繁，这一方面主要依靠设置阀式避雷器来保护。对直击雷和线路侵入冲击波的防护应考虑：w1对直击雷的防护；w2对线路侵入冲击波的防护；w3变电所防雷的进线段保护。198三、厂建筑物低三、厂建筑物低压进线对高高电位引入的防位引入的防护w建筑物低压进线对高电位引入的防护方法较多，现仅列出以下的两个方面：w1架空线进线的处理；w2采用电缆段进线。199第六第六节 建筑配建筑配电系系统的防雷的防雷w一、建筑物的防雷分级w二、年平均雷暴日数和年预计雷击次数w三、民用建筑防直击雷的措施和装置w四、防止雷电波侵入的措施w五、高层建筑的防雷200一、建筑物的防雷分级w建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷击事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类：w1、一类防雷建筑物 如制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物等 201w2、二类防雷建筑物 如国家级重点文物保护的建筑物，国家级的会堂、办公建筑物、大型博览展览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆等。w3、三类防雷建筑物 省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆，省级办公建筑物及其他总要或人员密集的公共建筑物等。202二、年平均雷暴日数和年二、年平均雷暴日数和年预计雷雷击次数次数w民用建筑的防雷措施，原那么上是以防直击雷为主要目的，防止直击雷的装置一般由接闪器、引下线和接地装置三局部组成。w1、接闪器w 接闪器包括直接接受雷击的避雷针、避雷线、避雷带、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。接闪器总是高出被保护物的，是与雷电流直接接触的导体。203w2、引下线w 引下线是连接接闪器和接地装置的金属导线，其作用是将接闪器与接地装置连接在一起，使雷电流构成通路。w3接地装置w 接地装置是接地体和接地线的总和。接地体是埋入土壤中或混凝土根底中作散流作用的导体，包括垂直接地体和水平接地体两局部。接地线是指从引下线到断线卡或换线处至接地体的连接导体，应与水平接地体等截面。204四、防止雷四、防止雷电波侵入的措施波侵入的措施w雷电波的侵入，是由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内危及人身平安或损坏设备。w对于一类防雷建筑物，为防止雷电波侵入应采取如下措施：低压电缆宜全线采用电缆直接埋地敷设，并在入户端将电缆的外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上。205w对于二类防雷建筑物其防雷电波侵入的措施，应符合以下要求：w1当全线路采用埋地电缆或敷设在架空线槽内的电缆引入时，在进户端应将电缆金属外皮、金属线槽接地；w2架空和直埋接地的金属管道在进入建筑物处应就近与防雷的接地装置相连；当不相连时，架空管道应接地，其接地冲击电阻不应大于10。206w对于三类防雷建筑物其防雷电波侵入的措施，应符合以下要求：对电缆进出线，应在进出端将电缆的金属外皮、钢管等与电气设备接地相连。对低压架空进出线，应在进出处装设避雷器，并将其与绝缘子铁脚、金具连接在一起接地，其冲击接地电阻不宜大于30。207五、高五、高层建筑的防雷建筑的防雷w一类建筑和二类建筑中的高层民用建筑的防雷，尤其是防直击雷，有特殊的要求和措施。这是因为一方面越是高层建筑，落雷的次数越多；另一方面，由于建筑物很高，有时雷云接近建筑物附近时发生的先导放电，屋面接闪器避雷针、避雷带、避雷网等未起到作用；有时雷云飘动，使建筑物受到雷电的侧击。208w高层民用建筑为防侧击雷，应设置多层避雷带、均压环和在外墙的转角处设引下线。一般在高层建筑的变沿和凸出局部，少用避雷针，多用避雷带，以防雷电侧击。209谢谢!210