高壓成套電氣培訓(xùn)教材課件

1、7/17/2022PDS-CB三. 配電系統(tǒng)對高壓成套設(shè)備及其他高壓元件的要求7/17/2022PDS-CB三. 配電系統(tǒng)對高壓成套設(shè)備及其他高壓元件的要求(1).配電系統(tǒng)對高壓成套設(shè)備的要求 (氣體絕緣金屬封閉柜, 環(huán)網(wǎng)高壓開關(guān)柜,);(2). 高壓成套設(shè)備中的主接線;(3). 高壓成套設(shè)備中的其他高壓元件: 電壓互感器, 電流互感器, 避雷器, 熔斷器等的主要性能和功用; 7/17/2022PDS-CB(1). 配電系統(tǒng)對高壓成套設(shè)備的要求 城鄉(xiāng)電網(wǎng)存在的問題：配電能力不足：50 60% 配電設(shè)備過載（94-95年）高壓網(wǎng)架脆弱：30%設(shè)備已運行 40 年以上線損高：全國約 12%，農(nóng)村

2、25-30%，大量高能耗變壓器，無功補償設(shè)備奇缺。電能質(zhì)量嚴(yán)重不合格7/17/2022PDS-CB城網(wǎng)改造的要求：變電站管理向無人，少人發(fā)展，加大推廣組合電器，GIS斷路器無油化采用環(huán)網(wǎng)供電單元采用預(yù)裝式變電站7/17/2022PDS-CB配電系統(tǒng)對高壓開關(guān)柜的要求：可靠：減少事故, 開斷能力，便于檢修和更換， 不受環(huán)境影響(風(fēng)、雨、冰雪、光熱、汚穢）安全：人身安全，操作安全，環(huán)保：無污染，無油化，低噪音，無電暈，美觀：無架空線，色彩，經(jīng)濟(jì)：價格合適。7/17/2022PDS-CB可靠性概念：指標(biāo)：元件、設(shè)備的年、公里故障率，因故障而停電時間。7/17/2022PDS-CBS10 公里線路故障

3、率： 0.1/公里/年故障停電時間: 5 小時變壓器故障率： 0.005/公里/年故障停電時間: 4 小時7/17/2022PDS-CB近年來發(fā)展的幾種中壓成套設(shè)備 空氣絕緣金屬封閉柜, 中置式鎧裝柜SF6 絕緣金屬封閉開關(guān)柜（充氣柜）負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器環(huán)網(wǎng)高壓開關(guān)柜(環(huán)網(wǎng)供電單元)預(yù)裝式變電站（箱式變電站）7/17/2022PDS-CB空氣絕緣金屬封閉柜, 中置式鎧裝柜 - 是移開式鎧裝柜的新類型：絕緣母線鎧裝柜各室間用金屬板隔離且接地;組裝式金屬板剪裁成板塊，并帶組裝螺孔，再用螺栓和拉鉚螺母固緊。7/17/2022PDS-CBSF6 絕緣金屬封閉開關(guān)柜（充氣柜）用SF6氣體作絕緣，用

4、真空斷路器開斷。產(chǎn)品中的高壓元件：母線、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等封閉在殼體內(nèi)，氣壓一般為: 0.02 0.05MPa. 不受外界環(huán)境影響。小型化。大大減少了維修和檢修工作量。鋁筒封閉式、鋼板封閉式。單相封閉式、三相封閉式，單母、雙母，母線與斷路器間用三工位開關(guān)，7/17/2022PDS-CB負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器結(jié)構(gòu)簡單保護(hù)特性好回轉(zhuǎn)壓氣式SF6負(fù)荷開關(guān) + 限流熔斷器7/17/2022PDS-CBIEC TC420 （1990）：1。工作電流范圍：負(fù)荷開關(guān)單獨完成開斷額定電流2。過負(fù)荷范圍：由熔斷器撞擊，使負(fù)荷開關(guān)動作。由負(fù)荷開關(guān)開斷三相，熄弧。3。轉(zhuǎn)移電流區(qū)域：熔斷器與負(fù)荷開關(guān)共同配合

5、完成開斷任務(wù)。4。限流范圍：熔斷器動作并熄弧。負(fù)荷開關(guān)和熔斷器配合7/17/2022PDS-CB包括三個主要部分：高壓開關(guān)設(shè)備，變壓器，低壓配電裝置。主要用于戶外，結(jié)構(gòu)上要防凝露，防發(fā)熱，防腐蝕，防灰塵，防爆炸。終端接線用負(fù)荷開關(guān) 熔斷器組合電器，環(huán)網(wǎng)接線用環(huán)網(wǎng)供電單元。預(yù)裝式變電站（箱式變電站）7/17/2022PDS-CB預(yù)裝式變電站的優(yōu)（特）點：整個箱體模塊結(jié)構(gòu)便于組裝，螺栓連接（無焊接）方便更換，主體結(jié)構(gòu)用敷鋁鋅板型材，抗腐蝕，高壓單元采用緊湊、靈活、智能化的SF6絕緣環(huán)網(wǎng)柜，組合方便，不受氣候影響，保證人身安全，最小維護(hù)工作量變壓器單元采用全密封式油浸配電變壓器，可整體運輸，與高壓單

6、元用電纜（全封閉可觸摸式肘型電纜頭），與低壓單元用全母線或電纜聯(lián)接。7/17/2022PDS-CB預(yù)裝式變電站的優(yōu)（特）點：廣泛用于高尚住宅小區(qū)（特別是歐陸風(fēng)情的洋房小區(qū)）、高層建筑，車站、碼頭、港口、工礦企業(yè)等。7/17/2022PDS-CB近年來高壓開關(guān)行業(yè)的發(fā)展趨勢：小型化，緊湊型，重量輕，運行可靠，性能提高，密閉型，無維修，無汚染，智能化，自動化，無人值班7/17/2022PDS-CB145 kV全封閉組合電器使用、維護(hù)簡單1就地集成控制柜(PLG)2斷路器控制柜;斷路器位置指示3操作機構(gòu)母線, 隔離開關(guān),接地開關(guān) I + II4操作機構(gòu) 隔離開關(guān) Q9,接地開關(guān)Q525操作機構(gòu)接地開

7、關(guān) Q86電壓互感器端子30065132427/17/2022PDS-CB終端模塊電纜（如：插拔式）變壓器出線套管 斷路器十字模塊伸縮節(jié)接地開關(guān)電壓互感器 避雷器電流互感器延伸模塊 三相單相分相模塊1/3-相 145 kV 全封閉組合電器模塊結(jié)構(gòu)7/17/2022PDS-CB145 kV全封閉組合電器主要技術(shù)參數(shù) 額定電壓145kV 額定頻率50 / 60Hz 額定工頻耐壓（1分鐘） 275 kV 額定雷電沖擊耐壓（1,2/50 s） 650kV 額定母線電流 3150A 額定饋線電流 2500 A 額定開斷電流 40kA 額定短時耐受電流 40kA SF6年漏氣率0.5% 間隔寬800mm

8、間隔高2850mm 間隔深3500mm 間隔重3t7/17/2022PDS-CB12354786119101集成就地控制柜2斷路器控制單元3I段母線隔離開關(guān)操作機構(gòu)4II段母線隔離開關(guān)操作機構(gòu)5接地開關(guān)操作機構(gòu)Q516接地開關(guān)操作機構(gòu)Q527接地開關(guān)操作機構(gòu)Q88隔離開關(guān)操作機構(gòu)Q99電流互感器端子箱10電壓互感器端子箱11斷路器245 kV全封閉 組合電器就地機構(gòu), 端子箱, 控制柜7/17/2022PDS-CB7/17/2022PDS-CB預(yù)裝式變電站（箱式變電站）內(nèi)部故障電弧及其防御預(yù)裝式變電站中因某種原因可能發(fā)生內(nèi)部故障，產(chǎn)生電弧。從而產(chǎn)生高壓力和熱效應(yīng)。這一問題已引起極度重視。IEC

9、 已有相應(yīng)要求，國際廠商也正積極採取措施。7/17/2022PDS-CB(2). 高壓成套設(shè)備中主接線環(huán)網(wǎng)供電單元 主接線預(yù)裝式變電站 主接線7/17/2022PDS-CB環(huán)網(wǎng)供電單元 主接線環(huán)網(wǎng)供電單元一般配負(fù)荷開關(guān)，它由兩個作為進(jìn)出線的負(fù)荷開關(guān)柜和一個變壓器回路柜（負(fù)荷開關(guān) + 熔斷器）組成。環(huán)網(wǎng)供電單元分為空氣絕緣和 SF6 絕緣兩種7/17/2022PDS-CB預(yù)裝式變電站中，若為終端接線，使用負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器；若為環(huán)網(wǎng)接線，則采用環(huán)網(wǎng)供電單元。預(yù)裝式變電站 主接線7/17/2022PDS-CBMVLVFQLAQLBQLC環(huán)網(wǎng)供電單元基本布置7/17/2022PDS-CBCCFM

10、預(yù)裝式變電站 主接線7/17/2022PDS-CB(3). 高壓成套設(shè)備中的高壓元件避雷器電壓互感器電流互感器熔斷器7/17/2022PDS-CB電壓互感器的的主要技術(shù)參數(shù)電壓比（V）：額定頻率（Hz）：額定輸出（VA）：極限輸出（VA）：額定絕緣水平（kV）：型號電壓比（V）額定輸出（VA）極限輸出(VA)額定絕緣水平（kV）0.20.516P JDZX1010A10000/3/100 /3/100/31530605015012/42/757/17/2022PDS-CB電壓互感器電壓互感器和電流互感器的原理電磁式，電容分壓式，光電式電壓與電流互感器用于測量，也用于保護(hù)7/17/2022PDS

11、-CB電 - 磁 - 電7/17/2022PDS-CBa2rLa2XLXe變壓器的 等值 回路 a = U2 / U1 = I1 / I2 = N2 / N1 7/17/2022PDS-CB電壓互感器的準(zhǔn)確度和容量互感器的額定容量適合于該互感器最高準(zhǔn)確度的容量最大容量或極限容量互感器在長期工作時的容許發(fā)熱條件決定的。例如： 額定電壓變比 10000 / 1000.5 級 80 VA1150 VA3400 VA額定容量80 VA極限容量500 VA （發(fā)熱決定）7/17/2022PDS-CB電壓互感器副線圈的準(zhǔn)確級和最大容許誤差準(zhǔn)確級最大容許誤差一次電壓變化范圍二次負(fù)荷變化范圍電壓誤差（%）角度

12、誤差（）0.50.520（0.85 1.15)U1N（0.25 - 1）S1N114033不規(guī)定7/17/2022PDS-CB當(dāng) i2 與 i1 相等時:U1R1R2i1i2U27/17/2022PDS-CB當(dāng) i2 與 i1 不相等時:i2 + i3 = i1U1R1R2i1i2i3VU2U2 U2i3 愈大，誤差愈大.7/17/2022PDS-CB電磁式電壓互感器工作原理與變壓器相同，但容量小得多，僅幾十到幾百伏安。相當(dāng)于變壓器空載。原邊電壓高、匝數(shù)多，副邊電壓低（100V)、匝數(shù)少。電壓互感器的額定變比，原、副邊額定電壓之比：電壓誤差 U:角誤差 : 原邊電壓 U1 與副邊電壓（-U2）

13、間的夾角。7/17/2022PDS-CB電壓互感器的準(zhǔn)確度與激磁電流及二次負(fù)荷(容量)有關(guān)。二次負(fù)荷包括：測量儀表的線圈，保護(hù)繼電器的線圈等。二次并聯(lián)負(fù)荷愈多，（要求容量愈大），測量誤差也愈大（準(zhǔn)確度愈差）。7/17/2022PDS-CB電流互感器電磁式電流互感器的工作狀態(tài)相當(dāng)于變壓器短路工作狀態(tài)。原邊電流大、匝數(shù)少（一匝），副邊電流?。?A）、匝數(shù)多。電流互感器副邊不能開路！否則會產(chǎn)生上萬伏高壓。7/17/2022PDS-CB電流互感器的的主要技術(shù)參數(shù)型號LZZBJ9-10A2LZZBJ9-10B2LZZBJ9-10C21 秒熱電流（kA）額定動穩(wěn)定電流（kA）額定一次電流準(zhǔn)確級組合及最大額

14、定輸出（VA）5000.2/0.5/10P100.5/0.5/10P100.5/10P10/10P1010/20/1020/20/1020/10/1063130LZZBJ9-10 型電流互感器三繞組技術(shù)參數(shù)7/17/2022PDS-CB電流互感器的額定變比，原、副邊額定電流之比：電流誤差 I:角度誤差 : 原邊電壓 U1 與副邊電壓（-U2）間的夾角。7/17/2022PDS-CB上述公式表明：電流互感器的誤差隨激磁電流的增加而增大。類似地，還可以證明，當(dāng)二次負(fù)荷的阻抗增大時，互感器的電流誤差和角度誤差都將增大。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，要求電流誤差控制在 10% 以內(nèi)。由 10 % 誤差曲線 可

15、以得到二次負(fù)荷容許值。當(dāng)實際的二次負(fù)荷阻抗小于 Z2 時，可以保證誤差小于 10%。電流互感器在系統(tǒng)發(fā)生短路時，一次回路中流過短路電流，所以要校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。7/17/2022PDS-CB電流互感器的準(zhǔn)確級和最大容許誤差準(zhǔn)確級一次電流為額定電流的百分?jǐn)?shù)（%）最大容許誤差二次負(fù)荷變化范圍電流誤差（%）角度誤差（ ）0.21020100 - 2000.50.350.2201510(0.25 1)SN0.51020100 12010.750.5604530 (0.25 1) SN110 20100 12021.511209060 (0.25 1) SN350 1203.0不規(guī)定(0.25 1)

16、SN1050 - 12010不規(guī)定(0.25 1) SN7/17/2022PDS-CB二次負(fù)荷包括：測量儀表的線圈，保護(hù)繼電器的線圈等。二次串聯(lián)負(fù)荷愈多，（要求容量愈大），測量誤差也愈大（準(zhǔn)確度愈差）。電流互感器的初級線圈與被測線路（母線）相串聯(lián)，因此當(dāng)線路發(fā)生短路時，電流互感器一次線圈中流過短路電流。所以，電流互感器應(yīng)海足熱動力的要求。7/17/2022PDS-CB避雷器避雷器的非線性特性避雷器的熱容量限度避雷器的主要技術(shù)參數(shù)避雷器的安裝點7/17/2022PDS-CB避雷器的功用Operation Voltage 3.放電后-對高壓線再次斷開，絕緣（小電流）2.過電壓波到達(dá)時-對地放電（大

17、電流）1.過電壓波到達(dá)前-對高壓線絕緣（小電流）7/17/2022PDS-CB7/17/2022PDS-CB7/17/2022PDS-CB避雷器的非線性特性VIV2V1I1I2V17/17/2022PDS-CBSiC and ZnO 避雷器的比較VIV1V2I2I1I3SiCZnO7/17/2022PDS-CBVoltage - Current characteristics of ZnO7/17/2022PDS-CBComparison between ZnO and SiCSiC7/17/2022PDS-CBThe limitation of MOA is in terms of heat

18、 transfer.ZnO converts the absorbed energy (from flowed current)to heat energy and then dissipates it out. When the heat dissipation is greater than the heat absorption, the MOA is then stable.Therefore, Temperature of MOA is the main limitation.7/17/2022PDS-CB氧化鋅閥片的功率損耗 P 和散熱 Q 與閥片的溫度 T 在連續(xù)運行電壓 UC

19、下的關(guān)系熱損壞P, QT穩(wěn)定運行奌PQ臨界點避雷器的熱容量限度7/17/2022PDS-CB系統(tǒng)標(biāo)稱電壓 (kV) 1010避雷器額定電壓 (kV) 1217避雷器持續(xù)運行電壓 (kV) 9.613.6直流1mA 參考電壓 (kV) 17.424.02mS方波通流容量(20 次 ) (A) 100100殘壓：雷電沖擊電流( 8/20 S) ( kV) 35.850.0 陡波沖擊電流(1/10 S) (kV) 41.2 57.5 操作沖擊電流( 45/90 S) (kV) 30.642.5直流1mA 參考電壓 (kV) 17.424.0直流1mA 參考電壓 (kV) 17.424.0直流1mA

20、參考電壓 (kV) 18.025.0（配電型）無間隙氧化鋅避雷器的主要技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)雷電流波形（8/20 S）7/17/2022PDS-CB避雷器的兩個重要參數(shù)UC 最大連續(xù)運行（相對地）電壓;UP 避雷器的保護(hù)電壓; (避雷器的殘壓) ABCNUA0 = UAC = UA UB0 = UBC = UA UC0 = 0 UB0UA0EAEBECPCABCY 形連接，中性點絕緣的系統(tǒng)。非故障相對地電壓將增加 倍。在中壓配電系統(tǒng)中，這種短路允許持續(xù) 1.5-2 小時。7/17/2022PDS-CBUP 避雷器的保護(hù)電壓; (避雷器的殘壓) 對其他設(shè)備的保護(hù)電壓. 施加于被保護(hù)設(shè)備的電壓值取決于避雷器

21、的殘壓 (UP).7/17/2022PDS-CB避雷器的安裝點避雷器應(yīng)安裝在離被保護(hù)設(shè)備最近的位置，應(yīng)裝在過電壓波發(fā)生突變的地方7/17/2022PDS-CBThe installation Location of Surge ArresterllaV7/17/2022PDS-CB51其中， UT 被保護(hù)設(shè)備上的電壓(kV); U10 避雷器在10 kA沖擊電流作用下的殘壓（kV） l 避雷器與被保護(hù)設(shè)備間的距離a 侵入波的陡度(kV/us)V 行波的傳播速度(m/us).VlaUUT210+=被保護(hù)設(shè)備上的電壓：7/17/2022PDS-CB例一VlaUUT210+=當(dāng) a = 50 kV/

22、S, l = 100 m, V = 3 108 m/S, U5 = 50 kV則 UT = 50 + 33.3 = 83.3 kV 當(dāng) a = 50 kV/S, l = 20 cm, V = 3 108 m/S, U5 = 50 kV則 UT = 50 + 0.67 = 56.7 kV 7/17/2022PDS-CB避雷器的安裝點安裝在變壓器旁;安裝在電磁式電壓互感器旁;安裝在電纜末端（阻抗發(fā)生突變）7/17/2022PDS-CB110 kV變電站對雷電波的絕緣配合1. 變壓器2. 線路絕緣（9片絕緣子）3. 隔離開關(guān)4. 母線絕緣（10片絕緣子）5. 侵入的1.2/50 S雷電波避雷器動作后

23、的波形及殘壓7/17/2022PDS-CB由避雷器上的殘壓（保護(hù)電壓）決定被保護(hù)設(shè)備的絕緣水平（試驗電壓）。7/17/2022PDS-CBOvervoltages and Insulation Coordination7/17/2022PDS-CBSurge Arrester and Insulation CoordinationMargin of Protection7/17/2022PDS-CB熔斷器從負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器了解熔斷器限流熔斷器熔斷器選擇7/17/2022PDS-CB熔斷器是利用過載或短路電流將熔體熔斷后，再依靠滅弧介質(zhì)熄滅電弧以開斷電路的電器。工作過程：熔體由正常工作溫度

24、發(fā)熱至熔點（熔體處于固體狀態(tài)）B. 熔體由熔點加熱至沸點（熔體處于液體狀態(tài)）C. 熔體汽化，產(chǎn)生間隙，間隙被擊穿產(chǎn)生電?。ㄈ垠w處于氣體狀態(tài)）D. 滅弧介質(zhì)使電弧熄滅。7/17/2022PDS-CB上述 A、B、C 三個過程之和稱為熔斷器的熔化時間。熔斷器熔化時間和通過熔斷器的電流的關(guān)系稱為 秒安特性。熔化時間為無窮大時的量最大電流稱為熔斷器的最小熔化電流 I0 為了保證熔斷器只在電路過載時才動作，通常取 I0 = 1.2 1.25 Ie7/17/2022PDS-CB7/17/2022PDS-CB限流熔斷器依靠填充在熔體周圍的石英砂對電弧的吸熱和游離氣體擴散進(jìn)行熄弧。這種強力冷卻的熄弧具有限流作用。熔體是純銅或純銀。額定電流較小時為絲狀，額定電流較大時用帶狀。在帶狀熔體長度上制成多個狹頸。在狹頸上形成多斷口，可承受較高的瞬態(tài)恢復(fù)電壓和工頻恢復(fù)電壓。限流熔斷器的速斷功能可有效地保護(hù)變壓器。通常有三個主要部分：熔體，熔體管，滅弧介質(zhì)7/17/2022PDS-CB7/