发电厂变电所电气设备培训知识课件

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level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1.5发电厂、变电所电气设备,信电学院电气系,9/17/2024,1.5发电厂、变电所电气设备,发电厂：生产电能的场所,变电所：分配电能的场所,设备需求：,发电机、变压器,开关设备,断路器、隔离开关、接地开关、负荷开关、熔断器,保护设备,熔断器、避雷器、电抗器等,测量设备,电流互感器、电压互感器,1.5发电厂、变电所电气设备,开关电弧理论,断路器,隔离开关,负荷开关,熔断器,仪用互感器,避雷器,1.5.1,电弧的产生和熄灭,电弧的产生和熄灭过程，实际上是介质由绝缘变为导通和由导通又变为截止的过程。,触头开断初瞬间，,强场发射,生成自由电子；,触头间接触面积减少，电阻增大，导致,热电发射,；,碰撞游离,形成电弧,电弧的维持与平衡,高温下形成,气体热游离,，热游离维持电弧稳定燃烧，由于同时存在着与游离相反的去游离（复合与扩散）过程，最终达到平衡状态。,1.5.1,电弧的危害和特点,电弧本质上是一种气体放电现象。,电弧燃烧时，产生很高的高温，中心区温度可达到,10000K,以上，表面温度也有,4000K,；同时发出强烈的白光，故称弧光放电为电弧,电弧的高温，可能烧坏电器触头和触头周围的其他部件。如果电弧较长时间不能熄灭，将会引起电器被烧毁甚至有爆炸的可能，危及电力系统的安全运行，造成人员的伤亡和财产的重大损失。,由于电弧是一种气体导电现象，所以在开关电器中，即使电器触头已经分开，但是在触头间,只要有电弧的存在，电路就没有断开，回路电流仍然存在,。,1.5.1,电弧的熄灭条件,去游离过程是指自由电子和正离子相互吸引而中和的过程。,去游离的主要方式是复合与扩散。,异性带电质点相遇，电荷中和成为中性质点的现象称为复合；,扩散是指电弧中的自由电子和正离子散溢到电弧外面，并与周围未被游离的冷介质相混合的过程。,电弧的熄灭条件：去游离的作用大于游离。,如果去游离的强度大于游离的强度，弧隙中导电质点的数目减少，电导下降，电弧越来越弱，弧温下降，使热游离下降或停止，最终导致电弧熄灭。,1.5.1,交流电弧的熄灭,交流电弧电流每半个周期,(0,01s),均通过一次自然过零值，这有利于交流电弧的熄灭,(,直流电弧相对困难些,),。,电弧中的发热过程和电弧与周围介质间的热交换过程，对电弧的持续燃烧或熄灭起着重要的作用。,在交流电弧的灭弧中，应充分利用交流电流的自然过零点，采取有效的措施，加大弧隙间去游离的强度，使电弧不再重燃，最终熄灭。,1.5.1,开关电器中熄灭交流电弧的基本方法,吹弧,利用灭弧介质,(,如气体、油等,),在灭弧室中吹动电弧,吹弧有纵吹和横吹两种方式,1.5.1,开关电器中熄灭交流电弧的基本方法,采用多断口,多断口使电弧的总长度加长，从而导致弧隙电导下降；每个断口的行程缩短，可以加快触头的分离速度，促使弧隙电导迅速下降，弧隙绝缘强度恢复得快。,每一断口上的电压减小，有利于弧隙绝缘的恢复。,采用多断口的结构后，每个断口上的电压可能出现分配不均的现象。,由于两断口之间的导电部分对地电容的影响而引起的。,解决办法：断口间加均压电容（,10002000pF,）,1.5.1,多断口的电压分布,1.5.1,近阴极效应的应用,电流接近零值时，电弧温度下降，热游离强度降低，但弧隙空间仍有较多的电子和正离子存在。在电流过零后，触头的电极极性已经改变，在电场的作用下，自由电子快速地向新阳极运动，而为电子质量,1000,多倍的正离子则基本未动，于是在阴极附近形成了正空间电荷层，,同阴极之间形成一个绝缘层，它能耐受,150,250V,的电压，,称为起始介质强度。此介质强度的大小与电极状态和材料有关，在冷阴极情况下可达到,250V,。弧隙中近阴极层以外的空间仍被正负离子所充满，电位变化不大,.,近阴极效应对低压短弧的熄灭具有重要意义,.,1.5.1,近阴极效应图,1.5.1,低压开关中采用灭弧栅装置,1.5.1,利用固体介质的狭缝灭弧,狭缝灭弧装置，由石棉水泥或陶土材料压制成的灭弧罩和磁吹装置构成。,1.5.2高压断路器,高压断路器的用途,控制作用：根据电网运行的需要，将部分电气设备或线路投入或退出运行；,保护作用：在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信号，启动断路器，将故障部分设备或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分的正常运行。,断路器在正常工作时接通和切断负荷电流，短路时切断短路电流,.,1.5.2高压断路器的基本要求,工作可靠性,应具有足够的断路能力，并保证具有足够的热稳定和动稳定,具有尽可能短的切断时间,实现自动重合闸,结构简单、价格低廉,1.5.2高压断路器的分类,油断路器：采用变压器油作灭弧介质,多油断路器：油除了作灭弧介质和触头开断后绝缘外，还作为带电部分对地绝缘,少油断路器：油只作灭弧介质和触头间的绝缘,压缩空气断路器,(,简称空气断路器,),利用压缩空气作为灭弧介质触头开断后的绝缘介质，带电部分对地绝缘采用瓷件或其他介质。,真空断路器,利用真空的高介质强度来灭弧,六氟化硫,(SF6),断路器,利用具有优异的绝缘性能和灭弧性能的六氟化硫气体作为灭弧介质和绝缘介质,可发展成六氟化硫组合电器。,其安装地点的不同，分为户内式和户外式,.,1.5.2高压断路器的技术参数,额定电压：断路器长时间运行能承受的正常工作电压。,最高工作电压,220kV,及以下：,1.15,倍额定电压,330kV,以上：,1.1,倍额定电压,额定电流：在额定容量下允许长期通过的工作电流,额定开断电流,：在额定电压下，断路器能可靠切断的最大电流。表明断路器的断路能力。当电压不等于额定电压时，断路器能可靠切断的最大电流，称为该电压下的,开断电流,。当电压低于额定电压时，开断电流比额定开断电流有所增大，但有一最大值，并称其为,极限开断电流,。,额定断流容量,表明断路器的切断能力。在三相电路中，其大小等于额定电压与额定开断电流乘积的,1.732,倍,动稳定电流,断路器在冲击短路电流的作用下，承受电动力的能力。其值由导电和绝缘等部件的机械强度决定。,热稳定电流,断路器在某一规定时间范围内允许通过的最大电流。表明断路器承受短路电流热效应的能力。,合闸时间,1.5.2,分闸时间,从发出分闸命令,(,分闸线圈通电,),起至断路器开断至三相电弧完全熄灭时所经过的时间。,分为断路器固有分闸时间和电弧熄灭时间。一般为,0.060.12s,。,分闸时间小于,0.06s,的断路器，称为快速断路器,固有分闸时间：发出分闸命令起到灭弧触头刚刚分离时所经过的时间,灭弧时间：触头分离到各相电弧完全熄灭所经过的时间,从发出合闸命令,(,合闸线圈通电,),起至断路器接通时为止所经过的时间,1.5.2,1.5.2高压断路器型号,第一单元产品名称：,S-,少油断路器、,D-,多油断路器、,K-,空气断路器、,L,六氟化硫断路器、,Z-,真空断路器、,Q,产气断路器、,C-,磁吹断路器。,例如：型号为,SN4-20G,8000-3000,的断路器，其含义表示为：少油断路器、户内式、设计序号,4,，额定电压,20kV,、改进型，额定电流为,8000A,，额定断流容量,3000MVA,。,1.5.3隔离开关,隔离开关没有灭弧装置，只用来关合和开断有电压无负荷的线路，不能断开负荷电流和短路电流,.,一、隔离开关的用途与要求,1.,隔离开关用途,a),将停役电气设备与电网隔离，形成电气设备检修断口，建立可靠的绝缘回路。,b),根据运行需要换接线路以及开断和关合一定长度线路的交流电流和一定容量的空载变压器的励磁电流,.,2.,对隔离开关的特殊要求：,隔离开关分闸状态时有明显断口，使运行人员能区分电器是否与电网分开。,隔离开关断点间应有足够的距离和可靠绝缘。,具有足够的短路稳定性，包括动稳定和热稳定。,隔离开关应结构简单，动作可靠。,带有接地闸刀的隔离开关应有保证操作顺序的闭锁装置，供检修和检修后恢复正常运行。,1.5.3隔离开关,1.5.3隔离开关,二、隔离开关的典型结构,1.,隔离开关的分类,按安装地点：户内（,GN,），户外（,GW,）。,按绝缘子数目：单柱式，双柱式和三柱式。,按刀闸运行方式：水平旋转式、垂直旋转式。,按有无接地闸刀：带接地刀闸和不带接地刀闸。,摆动式和插入式。,1.5.3隔离开关,右图为,10KV,型户内隔离开关。,1,是导电开关，靠拉杆绝缘子,2,与转动与静触头,3,接通电路。隔离开关的拉合由,6,完成。,1.5.3隔离开关,右图所示为,110KV,型户内隔离开关的一极（相）。它由底座、绝缘支柱及导电部分的触头、闸刀组成。,1.5.3,隔离开关,2,.,隔离开关的典型结构,1,）户内隔离开关,2,）户外隔离开关,1.5.4,高压负荷开关,一、负荷开关的用途,负荷开关主要作用是用于配电系统中关合、开断正常条件下的电流，通过规定的异常电流。但不能作为电路中的保护开关，必须与断路器或熔断器配合使用。,通常，断路器与负荷开关的使用率为,1,：,56,。,1.5.4,高压负荷开关,二、负荷开关的类型,1.,按结构分： 油负荷开关、真空负荷开关、六氟化硫负荷开关、产气式负荷开关和压气式负荷开关。,2.,按操作方式分： 手动操作和电动操作负荷开关。,1.5.4,高压负荷开关,几种常用负荷开关：,1.,产气式负荷开关,产气式负荷开关采用了相应的产气型绝缘材料，在电路电弧开断时，产气材料产生气压，以一定方向吹动电弧，使其拉长熄灭，从而起灭弧作用。,1.5.4,高压负荷开关,2.,压气式高压负荷开关,压气式高压负荷开关为框架式结构，三相回路部件由六只环氧树脂支件固定，动触杆上下运动时在空腔内的活塞形成压气，由顶部的耐弧塑料喷口喷出，吹动电弧，使之熄灭。,1.5.4,高压负荷开关,压气式高压负荷开关特点：,1,）三相可自动脱扣；,2,）无六氟化硫泄漏 ；,3,） 采用压气灭弧，稳定可靠；,4,）体积小，便于安装；,5,）构成简单，便于接线；,6,）价廉、维护简单、更换方便。,1.5.4,高压负荷开关,3.,真空负荷开关,采用真空开关管的灭弧优点以及相应的操作机构，结构简单，适用于电流小、动作频繁的场合，有户内型和户外柱上型两种。,主要特点：无明显电弧、可靠性好，体积小，可用于各种成套配电装置。,1.5.4,高压负荷开关,4.,负荷开关,负荷开关适用于,10KV,户外安装，用于关合负荷电流及额定短路电流，一般作为分段开关或分支线的配电开关。,开断能力是油开关的,24,倍，单位开断容量的重量为油开关的,1/8,。,主要优点：无老化现象，燃弧时间短，触头烧损轻，无爆炸、燃烧的可能。,1.5.5,高压熔断器,一、熔断器的作用,高压熔断器一般用在,35KV,以下电压等级的小容量电网中。它由熔断器管、接触导电体、绝缘支持体等组成。,熔体串联在被保护回路中，当电流超过一定数值时，熔体发热熔断，达到切断电路保护电网和设备的目的。,1.5.5,高压熔断器,二、熔断器的特性：,1.,时间,电流特性,10000,1000,100,10,1,0.1,0.01,5,10,100,1000,10000,50000,弧前时间（,s,）,预期电流有效数值（,A,）,1.5.5,高压熔断器,2.,最小熔化电流,最小熔化电流（ ）是熔体熔化必须的最,小电流。理论上，熔体通过 时的熔化时间为无限长，但由于腐蚀以及熔体附近部件熔化温度较低等原因，使得熔断器不能长期运行在最小熔断电流下。一般最小熔化电流大于额定电流，两者之比在,1.21.5,左右，以保证动作的灵敏性和正确性。,1.5.5,高压熔断器,三、高压熔断器的典型结构和工作原理,1.,跌落式熔断器,结构：,1.5.5,高压熔断器,1.,跌落式熔断器,工作原理：,当熔丝熔断，熔管内产生电弧。熔管内壁在电弧作用下，产生的大量气体高速向外喷出，使电弧在过零时熄灭。,跌落式熔断器存在开断小电流能力较弱的缺点，,往往采用分段排气方式加以解决。,1.5.5,高压熔断器,2.,限流式熔断器,工作原理：,当通过熔丝的短路电流很大时，被石英砂包围的熔丝立即熔化、蒸发，金属蒸气喷溅并深入到石英砂中，使短路电流达到最大值前截断，引起过电压。过电压使熔丝熔断形成的间隙击穿形成电弧。电弧直径小，同时石英砂的冷却、去游离作用，限制了短路电流上升。,1.5.5,高压熔断器,1.5.6,仪用互感器,仪用互感器是保证电能系统安全运行的设备。,电压互感器,将一次系统高电压变,成 。,电流互感器,将一次系统大电流变,成 。,仪用互感器用于测量仪器或继电保护自动装置，使二次设备与高压隔离，保证设备和人身安全。,1.5.6,仪用互感器,负荷,V,W,A,电压互感器和电流互感器的工作原理图,1.,电压互感器,电压互感器的准确度通常用电压误差与角误差来表示准确度。,1.5.6,仪用互感器,2,）,相位差 ： 一次电压向量 与旋转 后的二次电压 之间的夹角。,1,）,电压误差：,：电网实际电压；,：互感器二次侧电压。,电压互感器误差限值表,1.5.6,仪用互感器,单位,单位,（）,相位误差,电压误差,（,%,）,电压互感器,额定电压因数,标准值,1.5.6,仪用互感器,额定电压因数,额定时间,一次绕组接法和系统接地方式,1.2,连续,任一网络中相与相间,1.2,连续,中性点有效接地系统中,相与地间,1.5,30s,1.2,连续,带自动切除对地故障的中性点非有效接地系统中相与地间,1.9,30s,1.2,连续,中性点非有效接地系统中,相与地间,1.9,8h,电压互感器二次负荷有规定的极限允许范围。其数值为：,1.5.6,仪用互感器,下限值：,上限值：,式中,电压互感器一次电压,（,KV,）,；,电压互感器额定电压,（,KV,）,；,电压互感器额定,容量（ ）,；,1.5.6,仪用互感器,右图为,110KV,、,JDJ-10,型户内式电压互感器，为单相双线圈，环氧树脂浇注绝缘。,1.5.6,仪用互感器,右图为,11KV,、,JCC,型户外电压互感器。它是串级式电压互感器。一次绕组由串联线圈组成，其中接地的最后一个线圈所绕的铁心上有二次绕组。,2.,电流互感器,电流互感器的误差分为电流误差与相位差。,1,）,电流误差由下式确定：,1.5.6,仪用互感器,其中 ，则,2.,电流互感器,由电流互感器的一二次侧的向量图可知：,1.5.6,仪用互感器,同时， 均很小，则：,2.,电流互感器,2,）,相位差,相位差决定于向量 与转 的向量,之间的夹角。由向量图可知：,1.5.6,仪用互感器,因为 很小，认为 ，则：,1.5.6,仪用互感器,电流互感器二次负荷下限值,1.5.6,仪用互感器,额定二次,负荷,/,下限负荷,/,0.5,级及,1,级,3,级及,10,级,0.1,0.6,1,1.6,2,2.4,及以下,0.05,0.15,0.25,0.4,0.5,0.6,0.05,0.3,0.5,0.6,0.6,0.6,测量用电流互感器误差限值,1.5.6,仪用互感器,准确级,电流误差 （在下列额定电流百分数）,0.2,0.5,1,3,5,5,20,50,100,120,0.75,1.5,3.0,0.35,0.75,1.5,3,3,0.2,0.5,1.0,0.2,0.5,1.0,3,5,测量用电流互感器误差限值,1.5.6,仪用互感器,准确级,相角误差（在下列额定电流百分数时）,单位（）,单位,（,crad,）,20,100,120,20,100,120,1.5.6,仪用互感器,右图为一种户外式、油浸、一次侧多匝、支柱型的,110KV,、,LCW-110,型电流互感器结构示意图。,1.5.7,避雷器,一般工作原理,当雷电流（冲击电流）流经避雷器时，在非线性电阻的作用下，将过电压限制在一定范围内，从而保护了与其并联的电气设备,.,类型,管型,普通阀型（,FS,、,FZ,）,磁吹阀型（,FCZ,、,FCD,）,金属氧化物（,MOA,ZnO,）,避雷器分类说明,避雷器有管式和阀式两大类。,管式避雷器是一种有熄弧功能的间隙装置。主要用于变电所、发电厂的进线保护和线路绝缘弱点的保护。,阀式避雷器分为碳化硅避雷器和金属氧化物避雷器（又称氧化锌避雷器）。碳化硅避雷器广泛应用于交、直流系统，保护发电、变电设备的绝缘。氧化锌避雷器由于保护性能优于碳化硅避雷器，正在逐步取代后者，广泛应用于交、直流系统，保护发电、变电设备的绝缘，尤其适用于中性点有效接地的,110,千伏及以上电网。,示例,碳化硅阀式避雷器 金属氧化物避雷器,示例,10KV,户内型三相组合式,MOA 10KV,带脱离装置复合外套,MOA,示例,220KV,瓷外套,MOA 220KV,自立式,MOA,1.5.7有关避雷器的几个概念,灭弧电压：,允许加在有间隙,Arr,上的、使之可靠熄弧的最高工频电压,.,冲击放电电压：,动作电压,残压：,雷电流（冲击电流）流过,Arr,时，,Arr,上的电压,.,代表了,Arr,的保护水平,.,直流参考电压：,直流,lmA,下避雷器上的电压,.,1.5.7,氧化锌避雷器优点,无火花间隙，结构简单、体积缩小。,由于氧化锌阀片的通流能力很大，提高了避雷器的动作负载能力。,可以降低电气设备所受的过电压。,当装入,SF6,组合电器时，不存在因,SF6,气体变化引起放电电压的变动和间隙中电弧引起,SF6,气体分解的问题。,易于制成直流避雷器。,氧化锌避雷器在过电压下动作后，实际上没有工频续流通过，所以通过避雷器的能量大为减少，从而可以承受多重雷击，并延长工作寿命。,1.5.7避雷器与被保护设备间的距离,避雷器与被保护设备间不可避免地有一定距离.,由于存在波（过电压）的折反射，被保护设备上出现的电压可能高于避雷器的残压.,避雷器与被保护设备间的最大距离：,5,、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老,;,我有能力报答，父母仍然健康。,6,、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。,7,、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。,8,、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。,9,、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。,10,、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。,11,、人生就像是一个马尔可夫链，你的未来取决于你当下正在做的事，而无关于过去做完的事。,12,、女人，要么有美貌，要么有智慧，如果两者你都不占绝对优势，那你就选择善良。,13,、时间，抓住了就是黄金，虚度了就是流水。理想，努力了才叫梦想，放弃了那只是妄想。努力，虽然未必会收获，但放弃，就一定一无所获。,14,、一个人的知识，通过学习可以得到,;,一个人的成长，就必须通过磨练。若是自己没有尽力，就没有资格批评别人不用心。开口抱怨很容易，但是闭嘴努力的人更加值得尊敬。,15,、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。,5,、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。,6,、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。,7,、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！,8,、不要活在别人眼中，更不要活在别人嘴中。世界不会因为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！,9,、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路披荆斩棘才换来的。,10,、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你会觉得解脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的牙洞里舔，一天数次。不痛了不代表你能完全无视，留下的那个空缺永远都在，偶尔甚至会异常挂念。适应是需要时间的，但牙总是要拔，因为太痛，所以终归还是要放手，随它去。,11,、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。,12,、逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。自古以来的伟人，大多是抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。,13,、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历幸福的人生。,14,、给自己一份坚强，擦干眼泪；给自己一份自信，不卑不亢；给自己一份洒脱，悠然前行。轻轻品，静静藏。为了看阳光，我来到这世上；为了与阳光同行，我笑对忧伤。,15,、总不能流血就喊痛，怕黑就开灯，想念就联系，疲惫就放空，被孤立就讨好，脆弱就想家，不要被现在而蒙蔽双眼，终究是要长大，最漆黑的那段路终要自己走完。,5,、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。,6,、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅仅是接受，还要试着做一些反抗。,7,、一个最困苦、最卑贱、最为命运所屈辱的人，只要还抱有希望，便无所怨惧。,8,、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。,9,、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。,10,、没人能让我输，除非我不想赢！,11,、花开不是为了花落，而是为了开的更加灿烂。,12,、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。,13,、不管从什么时候开始，重要的是开始以后不要停止；不管在什么时候结束，重要的是结束以后不要后悔。,14,、当你决定坚持一件事情，全世界都会为你让路。,15,、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。,