試論水電站主設(shè)備

1、試論水電站主設(shè)備2-1 概述一、根本概念1、一次設(shè)備：直接用于生產(chǎn)、變換、輸送和分配電能的電氣設(shè)備。1發(fā)電機 2變壓器 3開關(guān)電器4母線 5電力電纜6輸電線7避雷器 8互感器 9電抗器開關(guān)電器包括：斷路器circuit breaker：在正常運行或故障下，接通或斷開電路。隔離開關(guān)(disconnecting switch)：檢修時，隔離檢修局部與帶電局部；倒閘操作時，進行電路切換。不能切斷負(fù)荷電流與短路電流。負(fù)荷開關(guān)(load switch)：開斷負(fù)載電流和一定的過載電流。不能切斷短路電流。熔斷器(fuse)：負(fù)荷開關(guān)與熔斷器配合使用時，可由熔斷器切斷過載及短路電流，由負(fù)荷開關(guān)接通與斷開負(fù)荷電

2、流。母線(bar)： 聚集和分配電能的作用。避雷器(lightning arrester)：保護電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的絕緣，使其不受雷擊所引起的過電壓而損壞?；ジ衅鳎喊娏骰ジ衅?current transformer)和電壓互感器(potential transformer)電抗器(reactor)：主要限制短路電流。電抗器一、空芯式電抗器 二、鐵芯電抗器三、飽和電抗器四、直流電抗器 電抗器是一種電感器件?，F(xiàn)代的電抗器種類很多，應(yīng)用十分廣泛。電抗器在電路中主要用做限制電流，均流濾波，無功補償，移相、儲能、調(diào)壓、功率放大等。 電抗器可分為空芯式電抗器，鐵芯式電抗器和飽和電抗器三種根本類型。根據(jù)

3、冷卻的方式，又可分為油浸自冷和空氣自冷式兩種。 電抗器一、空芯式電抗器 二、鐵芯電抗器三、飽和電抗器四、直流電抗器一、空芯式電抗器 空芯式電抗器只有線圈，沒有鐵芯，實質(zhì)上就是一個空芯的電感線圈。其空氣磁路的磁導(dǎo)率小，電感值也小。而且不存在飽和現(xiàn)象。其電感是個常數(shù)，不隨通過電抗器的電流大小而改變。空芯電抗器主要做限流用。電抗器裝于出線端或母線間，當(dāng)線路或母線發(fā)生故障時，短路電流受到限制，使母線電壓不致過低。電抗器一、空芯式電抗器 二、鐵芯電抗器三、飽和電抗器四、直流電抗器 鐵芯電抗器由于有導(dǎo)磁率比空氣大得多的鐵芯，其電感值比空芯式電抗器大。在容量相同時，鐵芯式電抗器比空芯式電抗器體積要小，一般情

4、況下，鐵芯電抗器可分為：并聯(lián)電抗器，消弧線圈，超動電抗器，電弧爐配套用串聯(lián)電抗器，三相均衡用電抗器，進線電抗器，均流電抗器，濾波電抗器。 鐵芯式電抗器的結(jié)構(gòu)與變壓器十分相似，主要由鐵芯和線圈組成。但電抗器每相只有一個線圈。鐵芯一般帶有假設(shè)干個氣隙的磁路。其鐵柱是分段的，用絕緣板隔開形成氣隙。鐵軛與鐵柱電壓緊裝置通過螺標(biāo)拉緊，形成整體。大容量鐵芯電抗器一般分為油浸式。小容量鐵芯，電抗器一般做成干式。電抗器一、空芯式電抗器 二、鐵芯電抗器三、飽和電抗器四、直流電抗器飽和電抗器是利用鐵芯，材料的飽和特性，以較小的直流功率來控制較大的交流負(fù)載的一種電器。電抗器根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為：扼流式飽和電抗器，自飽

5、和式電抗器。電抗器一、空芯式電抗器 二、鐵芯電抗器三、飽和電抗器四、直流電抗器2. 一次系統(tǒng)： 由一次設(shè)備依一定規(guī)律連接起來為完成電能的發(fā)、變、輸、配任務(wù)而構(gòu)成的電路，也稱一次回路或電氣主接線。3. 二次設(shè)備：指對一次設(shè)備的工作進行監(jiān)視、測量、操作和控制的設(shè)備。如：測量表計、控制及信號器具、繼電保護裝置、自動裝置和遠動裝置等。4. 二次系統(tǒng)：表示二次設(shè)備相互連接關(guān)系的電路。 2-2 高壓斷路器 高壓斷路器的用途一是控制作用：即根據(jù)電網(wǎng)運行的需要，將局部電氣設(shè)備或線路投入或退出運行；二是保護作用：在電氣設(shè)備或電力線路發(fā)生故障時，繼電保護自動裝置發(fā)出跳閘信號，起動斷路器，將故障局部設(shè)備或線路從電網(wǎng)

6、中迅速切除，確保電網(wǎng)中無故障局部的正常運行。 一、重要任務(wù):熄滅電弧1、電弧產(chǎn)生的過程 當(dāng)用斷路器開斷有電流通過的電路時，在開關(guān)觸頭別離的瞬間，由于觸頭間間隙很小，在外施電壓作用下，觸頭間會形成很高的電場強度，當(dāng)電場強度超過3X106v/m時，陰極觸頭外表在強電場作用下發(fā)射電子，發(fā)射的電子在觸頭電壓作用下產(chǎn)生碰撞游離，就形成了電弧。 在電弧產(chǎn)生的過程中，同時進行著帶電質(zhì)點的游離和去游離過程，在電弧穩(wěn)定燃燒時，這兩個過程處于動平衡狀態(tài)。當(dāng)游離大于去游離，電弧繼續(xù)燃燒；當(dāng)游離小于去游離，電弧熄滅。游離：在某種條件下，氣體分子別離為電子和正離子的現(xiàn)象。去游離：自由電子和正離子相互吸引發(fā)生中和的現(xiàn)象。

7、2、熄滅電弧的根本方法和措施根本方法：消弱游離作用，加強去游離作用。熄滅電弧的根本措施1提高觸頭的開斷速度2吹弧 采用氣體或油等絕緣介質(zhì)吹弧，使電弧拉長, 增大冷卻面, 并強迫弧道中游離介質(zhì)擴散，流入新鮮介質(zhì), 以促使電弧熄滅。包括縱吹和橫吹。3采用多斷口 降低每個斷口的電壓；多斷口比單斷口電弧拉長。4在斷路器斷口兩端并聯(lián)電阻 可以降低恢復(fù)電壓數(shù)值及上升速度。5增大絕緣介質(zhì)氣體壓力 使氣體密度增加，增大中和幾率。6將觸頭置于真空密室中 由于缺乏導(dǎo)電介質(zhì)而使斷路器分?jǐn)鄷r不能維持電弧。7冷卻電弧 用冷卻絕緣介質(zhì)降低電弧的溫度，消弱熱發(fā)射和熱游離作用以熄滅電弧。二、斷路器的類型和結(jié)構(gòu)1、斷路器的類型

8、按滅弧介質(zhì)與絕緣方式分：1油斷路器 a.多油斷路器 b.少油斷路器2壓縮空氣斷路器3SF6斷路器4真空斷路器油斷路器一、油斷路器的產(chǎn)生 二、多油斷路器 第一臺油斷路器的出現(xiàn)是在十九世紀(jì)末的1895年，當(dāng)時由于電力系統(tǒng)電壓的增高，容量的增大，開斷的矛盾愈加鋒利。為了解決這一矛盾，人們試著把斷口放入油中，而且出乎意料的發(fā)現(xiàn)本為是極易燃燒的油卻有比空氣更強的滅弧能力。 三、少油斷路器油斷路器 多油斷路器的結(jié)構(gòu)特點是所用元件都處于接地的金屬油箱中，油一方面用來熄滅弧，另一方面又用作導(dǎo)電局部之間以及導(dǎo)電局部與接地油箱之間的絕緣介質(zhì)。一、油斷路器的產(chǎn)生二、多油斷路器 三、少油斷路器西安華儀高壓開關(guān)制造的多

9、油斷路器產(chǎn)品DW10-10型多油斷路器為戶外裝置，主要用于戶外10kV電網(wǎng)負(fù)荷操作，作為分、合負(fù)荷電流過載及短路故障保護。斷路器為三相共箱，每相有一個簡單的開斷器，油作為滅弧和導(dǎo)電部份對地絕緣用，套管上出線，在靠邊的兩相(A、C相)裝有一次串聯(lián)自動過載脫扣器和延時裝置，操作機構(gòu)裝置在箱蓋前端于斷路器本體連成一體。浙江西電高壓電氣的多油斷路器DW13-35型多油斷路器油斷路器一、油斷路器的產(chǎn)生二、多油斷路器三、少油斷路器少油斷路器的結(jié)構(gòu)特點是觸頭、導(dǎo)電系統(tǒng)和滅弧系統(tǒng)直接裝在絕緣油筒或不接地的金屬油箱中。油只用來熄滅電弧和作為觸頭間的絕緣用。斷路器導(dǎo)電局部的對地絕緣主要靠瓷瓶，環(huán)氧樹脂等固體介質(zhì)。

10、少油斷路器油量少，油箱結(jié)構(gòu)鞏固，能防爆、防火，使用較平安。目前我國生產(chǎn)的高壓油斷路器主要是少油斷路器。圖4-16 戶外少油斷路器壓縮空氣斷路器 壓縮空氣斷路器(亦簡稱空氣斷路器)利用預(yù)先貯存的壓縮空氣來滅弧。壓縮空氣不僅作為滅弧和絕緣介質(zhì)，而且還作為傳動的動力。KW5系列空氣斷路器的實物圖優(yōu)點：斷流容量大，滅弧時間短，而且快速自動重合閘時斷流容量不降低，不易爆炸和著火。缺點：有色金屬消耗量大，需要裝設(shè)壓縮空氣系統(tǒng)等輔助設(shè)備和價格較貴。目前生產(chǎn)的空氣斷路器多采用常充氣式，即無論在合閘或分閘狀態(tài)，滅弧室內(nèi)部都充滿壓縮空氣，保證了觸頭間必要的絕緣強度。真空斷路器 ZW6-12/630-16(20型戶

11、外真空斷路器適用于12kv及以下，交流50Hz的三相電力系統(tǒng)。主要用于農(nóng)網(wǎng)和城網(wǎng)作分、合負(fù)荷電流、過載電流及短路電流之用，也可用于其他類似場所，還可作為城市市區(qū)12kv級電網(wǎng)的分段開關(guān)。真空斷路器利用真空的高介質(zhì)強度來熄滅電弧和作為絕緣真空斷路器滅弧速度快，觸頭材料不易氧化、壽命長；體積小，檢修維護方便，適用有頻繁操作的場所。近年來，真空斷路器已在35KV以下的配電裝置中得到廣泛的應(yīng)用。ZW6-12/630-16(20真空斷路器圖六氟化硫斷路器 我們知道，SF6具有很高的絕緣性能和滅弧性能。 SF6斷路器具有其它斷路器無法比較的優(yōu)點，它在封閉技術(shù)、枯燥、除水、監(jiān)視、檢驗和測試方面有一些特殊的要

12、求，仍然受到制造和使用部門的重視。 自五十年代第一臺SF6斷路器問世后，開展很快。七十年代，在改進了滅弧裝置，突破了密封結(jié)構(gòu)及水分管理等技術(shù)問題后，SF6斷路器已成為高壓電器的主要品種之一。 斷路器的操作機構(gòu) 一、手動機構(gòu) 二、電磁機構(gòu) 四 、彈簧機構(gòu) 五、液壓機構(gòu) 三、氣動機構(gòu) 斷路器進行分閘、合閘操作，并保持在合閘狀態(tài)是由操作機構(gòu)來實現(xiàn)的。根據(jù)合閘能源的種類，操作機構(gòu)可分為以下幾種類型。手動操作機構(gòu)：靠人力作為合閘動力，這種機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，但合閘時間隨操作人員的體力不同而不同，且不能實現(xiàn)重合閘功能。只適用于小容量的斷路器。斷路器的操作機構(gòu)一、手動機構(gòu)二、電磁機構(gòu) 三、氣動機構(gòu)四 、彈簧機構(gòu)

13、 五、液壓機構(gòu) 用電磁鐵將電能變?yōu)闄C械能作為合閘動力，用來遠距離控制斷路器。 這種機構(gòu)簡單，運行可靠，缺點是需要很大的直流電流幾十到幾百安，必須備有足夠容量的直流電源。這將加大變電所的投資，且給運行和維護帶來不使，再加電磁操動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)笨重，合閘時間較長，因此在超高壓斷路器中很少采用。 斷路器的機構(gòu) 一、手動機構(gòu)二、電磁機構(gòu) 三、氣動機構(gòu)四 、彈簧機構(gòu)五、液壓機構(gòu)利用壓縮空氣儲能和傳遞能量。其優(yōu)點是功率大、動作迅速、合閘沒有強烈沖擊，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需要空氣壓縮設(shè)備，所以只應(yīng)用于空氣斷路器上。斷路器的機構(gòu) 一、手動機構(gòu)二、電磁機構(gòu)三、氣動機構(gòu)四 、彈簧機構(gòu)五、液壓機構(gòu) 彈簧操動機構(gòu)用事先儲存在彈

14、簧內(nèi)的功能作為合閘能源，這種機構(gòu)成套性強，不需要配備附加設(shè)備，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工工藝要求較高。斷路器的機構(gòu) 一、手動機構(gòu)二、電磁機構(gòu) 三、氣動機構(gòu)四 、彈簧機構(gòu)五、液壓機構(gòu)液壓操作機構(gòu)是用液壓油作為能源來進行操作的機構(gòu)。液壓油注入帶有活塞的工作缸中，推動活塞作功，使斷路器進行合閘或分閘操作。液壓操作機構(gòu)的優(yōu)點是操作用的高壓油可以事先用油泵儲存在儲壓筒中，帶動油泵的電動機只需1.5KW，機構(gòu)動作時速度快而平穩(wěn)，因此在110Kv以上的少油斷路器中廣泛采用。 2、型號斷路器型號主要由以下七個單元組成。第一單元產(chǎn)品名稱有：S-少油斷路器；D-多油斷路器；K-空氣斷路器；L-六氟化硫斷路器；Z-真空斷路

15、器；Q-產(chǎn)氣斷路器；C-磁吹斷路器如：SN4-20G/8000-3000少油斷路器，N-戶內(nèi)式，設(shè)計序號4，額定電壓20 KV，改進型，額定電流為8000A，額定斷流容量為3000MVA。額定電壓額定斷流容量額定電流G-改進型F-分相操作產(chǎn)品名稱N-戶內(nèi)式W-戶外式設(shè)計序號三、斷路器的技術(shù)參數(shù)1.額定電壓UN：保證斷路器正常長期工作的電壓。2.額定電流IN：指斷路器在規(guī)定條件下，可以長期通過的最大工作電流。3.額定開斷電流Ibrn：在額定電壓下能保證正常開斷的最大短路電流。4.額定斷流容量Sbrn：5.動穩(wěn)定電流Ies：說明斷路器在沖擊短路電流作用下，承受電動力的能力。在銘牌上以峰值和有效值表

16、示。6.熱穩(wěn)定電流Ith：說明斷路器能在某一規(guī)定的短時間內(nèi)承受短路電流熱效應(yīng)的能力。7. 合閘時間：從發(fā)出合閘命令合閘線圈通電起至斷路器接通時為止所經(jīng)過的時間。8. 分閘時間: 從發(fā)出分閘命令分閘線圈通電起至斷路器開斷至三相電弧完全熄滅時所經(jīng)過的時間。它為斷路器固有分閘時間和電弧熄滅時間之和。一般為0.06-0.12S。分閘時間小于0.06S的斷路器，稱為快速斷路器。四、對高壓斷路器的根本要求 (1)工作可靠。 (2)具有足夠的開斷能力。 (3)動作快速。 (4)具有自動重合閘性能。 (5)結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟合理。2-3隔離開關(guān)一、主要用途 保證高壓裝置中檢修工作的平安，在需要檢修的局部和其它帶電

17、局部之間用隔離開關(guān)形成一個可靠且明顯的斷開點，還可以用來進行電路的切換操作。二、操作準(zhǔn)那么1.隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，所以不能開斷負(fù)荷電流和短路電流，否那么將造成嚴(yán)重誤操作。切勿“帶電拉閘應(yīng)“先通后斷或“等電位狀態(tài)下操作2.帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，應(yīng)在對方斷開的情況下方能合上。三、類型1.按裝設(shè)地點可分：戶內(nèi)式和戶外式2.按絕緣支柱數(shù)目可分：單柱式、雙柱式、三柱式3.按是否帶接地刀可分：有接地刀閘隔離開關(guān)和無接地刀閘開關(guān)。4.型號GN2-10G-隔離開關(guān)、N-屋內(nèi)、2-設(shè)計序號、10-額定電壓KV5.隔離開關(guān)的外形GN30-10系列戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)GN30-10/630、1000、1250、20

18、00A系列詳細(xì):GN30-10系列戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)是三相交流50Hz高壓開關(guān)設(shè)備，用于額定電壓為10kV的電力系統(tǒng)中, 作為有電壓無負(fù)載的情況下分、合電路之用。GW5型系列高壓隔離開關(guān) 型號及含義 2-4 高壓負(fù)荷開關(guān)一、用途及類型1、用途：能開斷正常負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流，也能關(guān)合一定的短路電流。2、類型：按滅弧方法的不同分為固體產(chǎn)氣式、壓氣式、油浸式、真空式和SF6式等。二、 結(jié)構(gòu)1、戶內(nèi)式負(fù)荷開關(guān)：FN2-102、戶外式負(fù)荷開關(guān) 2-5 上下壓熔斷器一、根本知識1、根本構(gòu)成和工作原理 結(jié)構(gòu)：熔斷器主要由金屬熔件又稱熔體、支持熔件的觸頭、滅弧裝置和絕緣底座等四局部構(gòu)成。工作原理：熔斷器的工作過程由以下四個階段組成： 1熔斷器的熔件因過載和短路而加熱到熔化溫度； 2熔件的熔化和氣化； 3觸頭之間的間隙擊穿，產(chǎn)生電?。?4電弧熄滅，電路被斷開。根本要求： 1有良好和穩(wěn)定的導(dǎo)電性能，能長期平安地通過允許電流而不發(fā)生誤熔斷。 2有較低的熔點。熔點高不僅使正常工作溫度偏高，對觸頭、金屬材料和絕緣材料均不利，而且延長了加熱熔化的時間，不利于熔斷器的快速動作。 3有利于滅弧。2、熔件材料: 鉛錫合金、鉛、 鋅、 銅