設備管理_輸變電電氣設備與輸電網知識

內容預覽輸變電電氣設備與輸電網知識1電氣設備組成一次設備：直接生產和輸送電能的設備（發(fā)電機、變壓器、主母線、高壓互感器、隔離開關等） 。二次設備:對一次設備進行監(jiān)視、控制和保護的設備圖1-1 電氣設備組成：發(fā)電-輸電設備2一次設備生產和轉換電能的設備：發(fā)電機-機械能轉換為電能；電動機-電能轉化為機械能；變壓器-電壓升高或降低，滿足輸配電需要。接通或斷開電路的開關電器：正?；蚴鹿蕰r，將電路閉合或斷開。斷路器，正常時用來接通和斷開負荷電流；故障時受繼電保護作用，將電路自動斷開。圖2-1 斷路器隔離開關，將一次設備與帶電部分可靠隔離，沒有滅弧裝置，因此只有在斷路器斷開后，才能接通和斷開隔離開關。圖2-2 隔離開關熔斷器，熔斷器是根據電流超過規(guī)定值一定時間后，以其自身產生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開的原理制成的一種電流保護器。熔斷器廣泛應用于低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)及用電設備中，作為短路和過電流保護，是應用最普遍的保護器件之一。圖2-3 熔斷器接觸器，接觸器是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。其原理是當接觸器的電磁線圈通電后，會產生很強的磁場，使靜鐵心產生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動觸頭動作：常閉觸頭斷開；常開觸頭閉合，兩者是聯動的。當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復原：常閉觸頭閉合；常開觸頭斷開。圖2-4 接觸器限制故障電流和防御過電壓的電器電抗器-限制短路電流，維持母線殘壓。避雷器-防御過電壓圖2-5 避雷器1圖2-6 避雷器2接地裝置：電力系統(tǒng)中性點的工作接地或保護人身安全的保護接地，與地中的接地網相連。載流導體：將電氣設備連接起來母線，匯集和分配電能架空線，終端線、聯絡線電纜，城市、廠站內部或附近、穿越江河或海峽時使用圖2-1 主要電氣一次設備的圖形符號3二次設備儀用互感器：將電路中的高電壓或大電流轉換成低電壓、小電流，供給儀表和保護裝置使用。電壓互感器PT；電流互感器CT測量表計：測量電路中的電氣參數。電壓表；電流表；功率因數表繼電保護及自動裝置：迅速反應不正常情況并進行監(jiān)控和調節(jié)。直流電源設備：供給控制、保護和廠用直流負荷、事故照明的直流用電。直流發(fā)電機組；蓄電池組；硅整流設備操作電器、信號設備及控制電纜。4輸變電電氣設備主要內容4.1電力變壓器4.1.1電力變壓器的作用電力變壓器室電力系統(tǒng)中廣泛使用的升壓和降壓設備，它的作用主要有：高壓輸電：發(fā)電機輸出電壓受絕緣水平限制，最高為20KV左右，如果用這樣的電壓遠距離輸電，電流大，功率損耗大。在用戶端保證使用人員的安全，降低用電設備造價圖4-1 電力變壓器圖示4.1.2電力變壓器的分類按用途分：升壓變壓器、降壓變壓器、聯絡變壓器、配電變壓器按相數分：單相變壓器、三相變壓器按每相繞組的線圈數：雙繞組、三繞組、自耦、低壓分裂繞組4.1.3電力變壓器的結構核心設備：鐵芯 + 繞組 （本體）外圍設備：（1）油：絕緣和散熱 需要油的部位：本體、調壓開關、引出線 結構：儲油（油枕） 吸濕（硅膠） 監(jiān)視油位（油枕、調壓開關、套管） 監(jiān)視油溫 監(jiān)視油的分解，診斷內部故障（瓦斯繼電器）（2）冷卻系統(tǒng)：強迫油循環(huán)風冷（大容量變壓器） 風扇 潛油泵（油流繼電器）圖4-2 電力變壓器的結構圖4-3 電力變壓器實物照片4.2開關設備4.2.1開關電器的作用和種類（1）作用：在正常情況下，由于檢修或改變運行方式，將發(fā)電機、變壓器、線路等接入電網或退出，起控制作用。在故障時，迅速切斷故障部分，保證無故障部分正常運行，起保護作用。（2）種類：僅用來在正常工作情況下，斷開或閉合正常工作電流。如：高壓負荷開關、低壓閘刀開關、接觸器、磁力啟動器。僅用來斷開故障情況下的過負荷電流或短路電流。如：高、低壓熔斷器。 既用來斷開或閉合正常工作電流，也用來斷開或閉合過負荷電流或短路電流。如：高壓斷路器、低壓空氣開關（能起控制和保護的作用）不要求斷開或閉合電流，只用來在檢修時隔離電壓。如：隔離開關。4.2.2電弧的形成與熄滅（1）電弧產生的條件：電源電壓大于1020V，電流大于80100mA，動靜觸頭分離瞬間，觸頭間產生電弧。觸頭分開后，電路中有電流，電弧導電，電弧中有大量自由電子。（2）電弧的危害電弧的溫度很高，可達50007000度以上，常超過金屬的汽化點，可能燒壞開關電器的金屬觸頭。燒壞開關電器的絕緣。如，燒壞瓷絕緣的表面，甚至完全損壞，或者使有機絕緣材料炭化，以致失去絕緣性能。 若電弧長時間不熄滅，不僅燒壞開關電器，而且造成系統(tǒng)事故，威脅電力系統(tǒng)安全運行。（3）電弧產生的物理過程電弧的產生和維持是觸頭間中性質點（分子和原子）被游離的結果。游離就是中性質點轉化為帶電質點。4.2.3高壓斷路器熄滅交流電弧的基本方法結構：滅弧裝置 + 操縱機構（1）滅弧介質具有較高的傳熱能力、介電強度、熱游溫度和熱容量。按滅弧介質和滅弧方式分為：多油、少油、壓縮空氣、SF6、真空 壓縮空氣 1 減緩電子運動速度 壓力表 油（氫） 7.5 分解為H2 油壓表，油位計 SF6 100 很強的吸附電子的能力 壓力表（0.6MPa左右） 真空15 降低電子濃度 圖4-4 六氟化硫斷路器(2)采用特殊金屬材料作滅弧觸頭：銅鎢和銀鎢合金熔點高、導熱系數和熱容量大的金屬，減少熱電子發(fā)射。(3)利用氣體或油吹動電弧 ：擴散和冷卻空氣：2.3MPa SF6: 0.30.6MPa縱吹、橫吹、環(huán)吹(4)采用多斷口熄弧 ：在相等的觸頭行程下，拉長電弧各斷口電壓分布基本相等的措施：斷路器加并聯電容(5)采用強有力的分閘機構，提高觸頭分離速度，拉長電弧操動機構：斷路器進行合閘、分閘操作，并保持在合閘狀態(tài)，這些任務全靠操動機構完成。操動系統(tǒng)的動作過程，實際上是使操動元件（如合閘元件或分閘元件）獲得動能，再通過拐臂和連桿機構，將動能傳到觸頭，去實現合閘或分閘，操動系統(tǒng)中獨立于斷路器本體的那一部分，稱為操動機構。其它作為傳遞動力的部分，稱傳動機構。圖4-5 隔離開關示意圖4.2.4 隔離開關主要用途 沒有滅弧功能,隔離電壓,倒閘操作 分合小電流：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線 分、合勵磁電流不超過2A的空載變壓器 關、合電容電流不超過5A的空載線路 隔離開關的種類安裝地點：屋內式和屋外式絕緣支柱數目：單柱、雙柱、三柱圖4-4 GW4型隔離開關4.3電力互感器互感器包括電流互感器（TA 或CT）和電壓互感器（TV或 PT）。（1）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷海?00V）和小電流（5A 1A），使測量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結構輕巧、價格便宜和便于屏內安裝。（2）使二次設備與高壓部分隔離，且互感器二次側均接地，從而保證了設備和人身安全。CT（電流互感器） 充油的：油位計 充SF6氣體的：壓力表PT（電壓互感器） 充油的：油位計4.4 避雷器監(jiān)視泄露電流4.5 阻波器阻止高頻信號進入廠站內高頻保護：線路保護的一種，電網故障時，線路兩端的收發(fā)訊機發(fā)出高于工頻（50HZ）的信號，由阻波器限制該高頻只在本線路上傳輸。懸掛式、支撐式圖4-5 阻波器4.6電氣主接線及配電裝置（1）各種電氣設備根據工作的要求和它們的作用，依一定次序用導線連接成的電路，稱為電氣接線。一次設備連接成的電路成為電氣主接線。二次設備連成的電路稱為二次電路。（2）配電裝置：由開關電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設備和建筑物組成的整體，用來接受和分配電能的裝置。按電氣設備裝設地點，分屋內和屋外配電裝置。圖4-5 單母線接線圖4-5 單母線分段圖4-6 雙母線帶旁路5電力網的分類（1）按作用分輸電網：由發(fā)電廠、輸電線路及連接這些線路的變電所組成，主要任務是輸送電力。電力系統(tǒng)的主網絡（主網），電壓最高的電網，起骨架作用（網架）。配電網：由配電線路和配電變電所組成，其任務是分配電力到各配電所，再向用戶供電。 （2）按結構分 開式電網：用戶只能從單方向得到供電。閉式電網：用戶可從兩個及兩個以上方向得到供電。 （3）按電壓等級分 低壓電網：1KV 中壓電網：1KV10KV高壓電網：10