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输变电电气设备与输电网知识
时间:2014-01-10 09:52来源: 作者:鄂电电力 点击:
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1.电气设备组成 一次设备:直接生产和输送电能的设备(发电机、变压器、主母线、高压互感器、隔离开关等) 。 二次设备:对一次设备进行监视、控制和保护的设备 2.一次设备 ①生产和转换电能的设备: 发电机-机械能转换为电能; 电动机-电能转化为机械能; 变压器-电压升高或降低,满足输配电需要。 ②接通或断开电路的开关电器:正常或事故时,将电路闭合或断开。 断路器,正常时用来接通和断开负荷电流;故障时受继电保护作用,将电路自动断开。 隔离开关,将一次设备与带电部分可靠隔离,没有灭弧装置,因此只有在断路器断开后,才能接通和断开隔离开关。 熔断器,熔断器是根据电流超过规定值一定时间后,以其自身产生的热量使熔体熔化,从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中,作为短路和过电流保护,是应用最普遍的保护器件之一。 接触器,接触器是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场,使触头闭合,以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统(铁心,静铁心,电磁线圈)触头系统(常开触头和常闭触头)和灭弧装置组成。其原理是当接触器的电磁线圈通电后,会产生很强的磁场,使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁,并带动触头动作:常闭触头断开;常开触头闭合,两者是联动的。当线圈断电时,电磁吸力消失,衔铁在释放弹簧的作用下释放,使触头复原:常闭触头闭合;常开触头断开。 ③限制故障电流和防御过电压的电器 电抗器-限制短路电流,维持母线残压。 避雷器-防御过电压 ④接地装置:电力系统中性点的工作接地或保护人身安全的保护接地,与地中的接地网相连。 ⑤载流导体:将电气设备连接起来 母线,汇集和分配电能 架空线,终端线、联络线 电缆,城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡时使用 3.二次设备 ①仪用互感器:将电路中的高电压或大电流转换成低电压、小电流,供给仪表和保护装置使用。 电压互感器PT;电流互感器CT ②测量表计:测量电路中的电气参数。 电压表;电流表;功率因数表 ③继电保护及自动装置:迅速反应不正常情况并进行监控和调节。 ④直流电源设备:供给控制、保护和厂用直流负荷、事故照明的直流用电。 直流发电机组;蓄电池组;硅整流设备 ⑤操作电器、信号设备及控制电缆。 4.输变电电气设备主要内容 4.1电力变压器 4.1.1电力变压器的作用 电力变压器室电力系统中广泛使用的升压和降压设备,它的作用主要有: ①高压输电: 发电机输出电压受绝缘水平限制,最高为20KV左右,如果用这样的电压远距离输电,电流大,功率损耗大。 ②在用户端保证使用人员的安全,降低用电设备造价 4.1.2电力变压器的分类 按用途分:升压变压器、降压变压器、联络变压器、配电变压器 按相数分:单相变压器、三相变压器 按每相绕组的线圈数:双绕组、三绕组、自耦、低压分裂绕组 4.1.3电力变压器的结构 核心设备:铁芯 + 绕组 (本体) 外围设备: (1)油:绝缘和散热 需要油的部位:本体、调压开关、引出线 结构: 储油(油枕) 吸湿(硅胶) 监视油位(油枕、调压开关、套管) 监视油温 监视油的分解,诊断内部故障(瓦斯继电器) (2)冷却系统:强迫油循环风冷(大容量变压器) 风扇 潜油泵(油流继电器) 4.2开关设备 4.2.1开关电器的作用和种类 (1)作用:在正常情况下,由于检修或改变运行方式,将发电机、变压器、线路等接入电网或退出,起控制作用。在故障时,迅速切断故障部分,保证无故障部分正常运行,起保护作用。 (2)种类: 仅用来在正常工作情况下,断开或闭合正常工作电流。如:高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动器。 仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流。如:高、低压熔断器。 既用来断开或闭合正常工作电流,也用来断开或闭合过负荷电流或短路电流。如:高压断路器、低压空气开关(能起控制和保护的作用) 不要求断开或闭合电流,只用来在检修时隔离电压。如:隔离开关。 4.2.2电弧的形成与熄灭 (1)电弧产生的条件:电源电压大于10~20V,电流大于80~100mA,动静触头分离瞬间,触头间产生电弧。 触头分开后,电路中有电流,电弧导电,电弧中有大量自由电子。 (2)电弧的危害 电弧的温度很高,可达5000~7000度以上,常超过金属的汽化点,可能烧坏开关电器的金属触头。 烧坏开关电器的绝缘。如,烧坏瓷绝缘的表面,甚至完全损坏,或者使有机绝缘材料炭化,以致失去绝缘性能。 若电弧长时间不熄灭,不仅烧坏开关电器,而且造成系统事故,威胁电力系统安全运行。 (3)电弧产生的物理过程 电弧的产生和维持是触头间中性质点(分子和原子)被游离的结果。游离就是中性质点转化为带电质点。 4.2.3高压断路器熄灭交流电弧的基本方法 结构:灭弧装置 + 操纵机构 (1)灭弧介质具有较高的传热能力、介电强度、热游温度和热容量。 按灭弧介质和灭弧方式分为:多油、少油、压缩空气、SF6、真空 压缩空气 1 减缓电子运动速度 压力表 油(氢) 7.5 分解为H2 油压表,油位计 SF6 100 很强的吸附电子的能力 压力表(0.6MPa左右) 真空 15 降低电子浓度 (2)采用特殊金属材料作灭弧触头:铜钨和银钨合金 熔点高、导热系数和热容量大的金属,减少热电子发射。 (3)利用气体或油吹动电弧 :扩散和冷却 空气:2.3MPa SF6: 0.3~0.6MPa 纵吹、横吹、环吹 (4)采用多断口熄弧 :在相等的触头行程下,拉长电弧 各断口电压分布基本相等的措施:断路器加并联电容 (5)采用强有力的分闸机构,提高触头分离速度,拉长电弧 操动机构:断路器进行合闸、分闸操作,并保持在合闸状态,这些任务全靠操动机构完成。 操动系统的动作过程,实际上是使操动元件(如合闸元件或分闸元件)获得动能,再通过拐臂和连杆机构,将动能传到触头,去实现合闸或分闸,操动系统中独立于断路器本体的那一部分,称为操动机构。其它作为传递动力的部分,称传动机构。 4.2.4 隔离开关 主要用途 没有灭弧功能,隔离电压,倒闸操作 分合小电流: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 隔离开关的种类 安装地点:屋内式和屋外式 绝缘支柱数目:单柱、双柱、三柱 4.3电力互感器 互感器包括电流互感器(TA 或CT)和电压互感器(TV或 PT)。 (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 1A),使测量仪表和保护装置标准化、小型化,并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。 (2)使二次设备与高压部分隔离,且互感器二次侧均接地,从而保证了设备和人身安全。 CT(电流互感器) 充油的: 油位计 充SF6气体的: 压力表 PT(电压互感器) 充油的: 油位计 4.4 避雷器 监视泄露电流 4.5 阻波器 阻止高频信号进入厂站内 高频保护:线路保护的一种,电网故障时,线路两端的收发讯机发出高于工频(50HZ)的信号,由阻波器限制该高频只在本线路上传输。 悬挂式、支撑式 4.6电气主接线及配电装置 (1)各种电气设备根据工作的要求和它们的作用,依一定次序用导线连接成的电路,称为电气接线。 一次设备连接成的电路成为电气主接线。 二次设备连成的电路称为二次电路。 (2)配电装置: 由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备和建筑物组成的整体,用来接受和分配电能的装置。 按电气设备装设地点,分屋内和屋外配电装置。 5.电力网的分类 (1)按作用分 输电网:由发电厂、输电线路及连接这些线路的变电所组成,主要任务是输送电力。电力系统的主网络(主网),电压最高的电网,起骨架作用(网架)。 配电网:由配电线路和配电变电所组成,其任务是分配电力到各配电所,再向用户供电。 (2)按结构分 开式电网:用户只能从单方向得到供电。 闭式电网:用户可从两个及两个以上方向得到供电。 (3)按电压等级分 低压电网:<1KV 中压电网:1KV~10KV 高压电网:10KV~330KV 超高压电网:330KV~1000KV 特高压电网:1000KV以上 (4)按研究计算分 地方电力网:≤35kV,几十公里以内,城市、工矿区和农村配电网. 区域电力网: ≤ 110~220kV,供电范围大,我国大部分省(自治区)电力网属于区域电力网。 超高压远距离输电网:≥ 330kV,联系几个区域性电力网形成的跨省(自治区)的电力网。 |
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