電氣設(shè)備及電氣主接線

電氣設(shè)備及電氣主接線2.1電力系統(tǒng)元件及其參數(shù)2.2發(fā)電廠及變電所中的電氣設(shè)備2.3發(fā)電廠及變電所電氣主接線2.1

電力系統(tǒng)元件及其參數(shù)輸電線路電力變壓器同步發(fā)電機負(fù)荷多電壓等級網(wǎng)絡(luò)等值電力系統(tǒng)分析計算的一般過程數(shù)學(xué)模型：元件或整個系統(tǒng)物理模型的數(shù)學(xué)描述。建立數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)運行狀態(tài)元件參數(shù)等值電路元件參數(shù)：表述元件電氣特征的參量；2.1.1輸電線路單位長度基本參數(shù)輸電線路的等效電路單位長度基本參數(shù)決定有功功率損耗和電能損耗。

通過交流電流時，在導(dǎo)線及其周圍產(chǎn)生交變磁場。串聯(lián)參數(shù)單位長度基本參數(shù)絕緣子表面泄漏損耗和導(dǎo)線電暈損耗。輸電線相間及相對地之間的電容。并聯(lián)參數(shù)輸電線路的等效電路1.II型和T型等效電路分布參數(shù)集中參數(shù)2.一字型等效電路II型和T型等效電路架空線路100～300km，電纜線路0~100km。一字型等效電路忽略并聯(lián)電容，只考慮串聯(lián)阻抗。長度小于100km的架空線路。例2.1

一架空線路，長度為150km，單位長度參數(shù)分別為：求其等效電路。2.1.2電力變壓器銘牌參數(shù)雙繞組變壓器等效電路三繞組變壓器等效電路自耦變壓器銘牌參數(shù)額定容量額定電壓短路損耗短路電壓百分比空載損耗空載電流百分比雙繞組變壓器等效電路短路試驗：空載試驗：雙繞組變壓器等效電路阻抗支路：變比：雙繞組變壓器等效電路勵磁支路：例2-3

某110kV變電所有一臺降壓變壓器，其銘牌參數(shù)為：求其歸算到高壓側(cè)的等效電路。三繞組變壓器等效電路短路試驗：空載試驗：額定電壓：額定容量：三側(cè)容量比：三繞組變壓器等效電路計算與雙繞組一樣變比：勵磁支路：三繞組變壓器等效電路各繞組短路損耗：三繞組變壓器等效電路各繞組短路電壓百分比：三繞組變壓器等效電路各繞組電阻：三繞組變壓器等效電路各繞組電抗：注：2.在計算阻抗前必須先將所有短路試驗數(shù)據(jù)折算至統(tǒng)一的額定容量下。1.升壓變壓器低壓側(cè)繞組，降壓變壓器中壓側(cè)繞組的等效漏抗很小或為負(fù)值。例2-4有一三繞組變壓器，其銘牌參數(shù)為：求其歸算到高壓側(cè)的等效電路。自耦變壓器

對于三繞組自耦變壓器，額定容量之比一般為100/50/100，所以計算參數(shù)時需先折算。2.1.3同步發(fā)電機1.穩(wěn)態(tài)運行參數(shù)和數(shù)學(xué)模型2.電磁暫態(tài)過程參數(shù)和數(shù)學(xué)模型3.機電暫態(tài)過程參數(shù)和數(shù)學(xué)模型穩(wěn)態(tài)運行參數(shù)及數(shù)學(xué)模型：直軸電抗；：交軸電抗。電磁暫態(tài)參數(shù)機電暫態(tài)參數(shù)2.1.4負(fù)荷靜態(tài)負(fù)荷模型：1.恒功率負(fù)荷模型：2.恒阻抗負(fù)荷模型：

負(fù)荷（有功和無功）隨電壓和頻率變化的穩(wěn)態(tài)關(guān)系。2.1.5多電壓等級網(wǎng)絡(luò)等值多電壓等級網(wǎng)絡(luò)中參數(shù)歸算標(biāo)幺值例2-9近似計算法示意圖：多電壓等級網(wǎng)絡(luò)中參數(shù)歸算（1）基本級（基準(zhǔn)級）（2）歸算原則（3）參數(shù)歸算方法（4）計算步驟（例2－6）（1）基本級（基準(zhǔn)級）

歸算各元件參數(shù)形成多電壓等級電力網(wǎng)等效電路時指定的某一電壓等級。

一般選元件數(shù)多的電壓等級。（2）歸算原則：變壓器參數(shù)歸算原理

歸算前后功率保持不變功率無需歸算（3）參數(shù)歸算方法：注：各變壓器變比為靠近基準(zhǔn)級一側(cè)的電壓與靠近需歸算一側(cè)的電壓之比。

設(shè)某電壓等級與基準(zhǔn)級之間串聯(lián)有變比為k1,k2,…,kn的n臺變壓器，則：（4）計算步驟（例2－6）1.

選取基準(zhǔn)級；

2.計算各元件歸算前參數(shù)；

3.求各串聯(lián)變壓器變比；

4.歸算各元件參數(shù)到基準(zhǔn)級；

5.畫出等效電路圖。標(biāo)幺值（2）標(biāo)么值定義及表示（1）有名值和標(biāo)么值（3）基準(zhǔn)值選取原則（4）標(biāo)么值等效電路的計算步驟（5）“就地歸算”法（6）“就地歸算”法的計算步驟（1）有名值和標(biāo)么值有名值：具有量綱的實際值標(biāo)么值：無量綱的相對值（2）標(biāo)么值定義及表示:標(biāo)么值表示：

相應(yīng)符號加一右下標(biāo)“*”；基準(zhǔn)值表示：

相應(yīng)符號加一右下標(biāo)“B”。定義：（3）基準(zhǔn)值選取原則：1.基準(zhǔn)值的單位要與有名值的單位相同。

2.全系統(tǒng)只能有一套基準(zhǔn)值。

3.一般取額定值為基準(zhǔn)值。

4.電壓、電流、阻抗（導(dǎo)納）和功率的基準(zhǔn)值之間必須滿足電路的基本關(guān)系。

（3）基準(zhǔn)值選取原則：

5.一般選擇線電壓、線電流和三相功率為電壓、電流、功率的基準(zhǔn)值。

6.按照上述要求選擇的基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流、基準(zhǔn)功率之間滿足以下關(guān)系：（3）基準(zhǔn)值選取原則：

通常計算中，選定三相功率和線電壓基準(zhǔn)值為：和，其余三個由以上關(guān)系確定,則：

所以，阻抗、導(dǎo)納和電流的標(biāo)幺值為：（3）基準(zhǔn)值選取原則：實際應(yīng)用中：取某一整數(shù)，如100、1000等，單位為MV.A；取基準(zhǔn)級的額定電壓，單位為kV。（4）標(biāo)么值等效電路的計算步驟（例2－7）：1.求出各元件參數(shù)未歸算的有名值；2.將元件參數(shù)歸算到基準(zhǔn)電壓級；3.選取功率和電壓的基準(zhǔn)值；4.確定各元件標(biāo)幺值。（5）“就地歸算”法

設(shè)某元件阻抗的有名值為Z，該元件所在電壓級與基準(zhǔn)級之間串有電壓比為ｋ１、ｋ２…ｋｎ的ｎ臺變壓器，該參數(shù)在基準(zhǔn)級下的歸算值為，取基準(zhǔn)電壓為基準(zhǔn)級額定電壓，則歸算后的標(biāo)幺值為：（5）“就地歸算”法各電壓級的基準(zhǔn)電壓值歸算和取標(biāo)幺值同時進行基準(zhǔn)級的基準(zhǔn)值(6)“就地歸算”法的計算步驟（例2－8）：

1選取和；

2確定各計算級的電壓基準(zhǔn)值；

3計算各元件未歸算時的參數(shù)；

4計算各元件參數(shù)標(biāo)幺值。實質(zhì)：用基準(zhǔn)值歸算代替元件參數(shù)歸算不同基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值之間的換算問題

若某元件以額定參數(shù)、為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值為，則該元件換算到統(tǒng)一基準(zhǔn)值、下的標(biāo)幺值為：近似計算法前提：

變壓器的變比為各電壓等級的額定電壓平均值之比，則：

各電壓級的基準(zhǔn)電壓值就是各自的平均電壓，計算中電壓不參與折算。例2-91.精確計算（按變壓器實際變比計算）：1）發(fā)電機：2）變壓器:例2-93）線路：4）電抗器：例2-92.近似計算法（變壓器變比為各電壓等級的額定電壓平均值之比）1）發(fā)電機：2）變壓器：例2-94）電抗器：3）線路：2.2發(fā)電廠及變電所中

的電氣設(shè)備2.2.2高壓開關(guān)電器2.2.1開關(guān)電器中的電弧2.2.3高壓保護電器2.2.4高壓測量電器2.2.1開關(guān)電器中的電弧

存在及其危害

電弧形成的物理過程

電弧熄滅

滅弧的基本方法電弧存在及其危害

存在：

開關(guān)開斷電壓為20V，電流為80～100mA的電路時，開關(guān)的觸頭間就會產(chǎn)生電弧。危害：

電路不能正常開斷；破壞開關(guān)觸頭，引起電器燒毀，形成相間短路；如電弧不熄滅，使空氣急劇膨脹，爆炸；電弧形成的物理過程1.強電場發(fā)射：

動靜觸頭拉開瞬間，電場強度很大，當(dāng)時，陰極觸頭表面的電子便會在強電場作用下被拉出觸頭表面，成為自由電子。電弧形成的物理過程2.碰撞游離：

發(fā)射出來的電子受電場作用，向陽極觸頭方向加速運動，與氣體中的中性質(zhì)點發(fā)生碰撞，當(dāng)電子動能足夠大時，使氣體中的中性質(zhì)點分離為帶負(fù)電的電子和帶正電的正離子。電弧形成的物理過程3.電弧形成：

碰撞游離使觸頭間充滿了高速運動的帶電質(zhì)點，觸頭間隙的絕緣越來越低，最后被觸頭間電壓擊穿，形成電弧。電弧形成的物理過程4.電弧特點：

溫度高；（中心區(qū)溫度，表面）弧柱區(qū)電場強度低；（）電流密度大。電弧形成的物理過程5.熱游離（電弧維持）：

受電弧高溫作用，分子熱運動加速，處在弧隙中的中性質(zhì)點獲得能量而分離成帶負(fù)電子的電子和帶正電的正離子。電弧形成的物理過程6.去游離

運動中的正離子和負(fù)離子相互吸引接觸，交換多余的電子，形成中性質(zhì)點。①復(fù)合：

弧柱區(qū)中帶電質(zhì)點從離子濃度高的弧柱區(qū)逸出，進入濃度低的弧柱周圍介質(zhì)中。②擴散：電弧形成的物理過程游離>去游離電弧劇烈游離<去游離電弧趨弱游離、去游離平衡電弧穩(wěn)定燃燒

要熄滅電弧，就要減弱游離過程，加強去游離過程。電弧熄滅不易熄滅，交流高壓開關(guān)不能用于直流電路開斷。1.直流：電弧熄滅

利用電流自然過零的機會，加強去游離，熄滅電弧。2.交流：電弧熄滅

弧隙介質(zhì)絕緣性能的恢復(fù)過程中，弧隙所承受而不致使弧隙擊穿重燃電弧的臨界電壓。3.弧隙介質(zhì)擊穿電壓（介質(zhì)強度）：電弧熄滅

弧電流經(jīng)過零值后，至電弧重燃前，外電路加到觸頭間隙的電壓。4.觸頭間隙恢復(fù)電壓：電弧熄滅5.熄滅電弧條件：滅弧的基本方法1.利用氣體（液體）吹弧2.多斷口滅弧3.利用介質(zhì)滅弧4.迅速拉長電弧5.低壓電器中，將電弧分為多個串聯(lián)的短電弧（金屬滅弧柵）。2.2.2高壓開關(guān)電器

高壓斷路器隔離開關(guān)熔斷器高壓斷路器功能(有完善的滅弧裝置）：正常情況，接通或斷開電路。故障情況，迅速斷開電路。高壓斷路器類型：安裝地點：戶內(nèi)式、戶外式。滅弧方式或介質(zhì)：

油斷路器壓縮空氣斷路器

SF6斷路器真空斷路器高壓斷路器主要技術(shù)參數(shù)：額定電壓，額定電流；額定開斷電流、額定斷流容量；熱穩(wěn)定電流；動穩(wěn)定電流；額定短路閉合電流；動作時間（開斷時間，分閘時間，燃弧時間；合－分時間，合閘時間，閉合時間）高壓斷路器型號：SN10

—10/600—350種類地點設(shè)計序號額定電壓(kV)額定電流(A)額定開斷短路容量(MVA)S（少油），D（多油），K（壓縮空氣），Z（真空），L（SF6）N（戶內(nèi)），W（戶外）高壓斷路器基本結(jié)構(gòu)：電路通斷元件斷路器基座絕緣支撐元件中間傳動機構(gòu)操動機構(gòu)接線端子、導(dǎo)電桿、觸頭、滅弧室油斷路器多油斷路器：

油是滅弧介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。少油斷路器：

油是滅弧介質(zhì)，絕緣采用瓷瓶。少油斷路器戶內(nèi)主要用于6～35kV的配電裝置;戶外主要用于35kV以上的配電裝置。110kV220kV330kV滅弧室支持瓷套壓縮空氣斷路器以壓縮空氣為滅弧、絕緣介質(zhì)；動作速度快，滅弧能力強，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，噪聲大；主要用于330kV及以上電壓等級；逐漸被SF6斷路器代替。真空斷路器利用真空作為滅弧介質(zhì)；滅弧速度快，觸頭材料不易氧化；主要用于35kV及以下電壓等級；SF6斷路器SF6：無色、無味、無毒、非燃燒性；滅弧性能及絕緣性能優(yōu)越；滅弧速度快，開斷能力強，安全可靠，無火災(zāi)；工藝要求高，造價高；得到越來越多的應(yīng)用，特別是全封閉組合電器。隔離開關(guān)功能(沒有的滅弧裝置）：隔離電壓，保證高壓電氣裝置檢修工作的安全。與斷路器配合完成“倒閘”操作。注：

不能接通或斷開正常負(fù)荷電流，更不能斷開短路電流，否則會發(fā)生“帶負(fù)荷拉刀閘”事故。危險！熔斷器功能：

金屬熔件；短路，過負(fù)荷；

3～35kV小容量配電回路中，RN1型；

3～35kV電壓互感器回路，RN2型。2.2.3高壓測量電器

電流互感器

電壓互感器電壓互感器 功能：

將一次系統(tǒng)的高電壓變成或的低電壓；

與一次系統(tǒng)的高電壓隔離，保證二次設(shè)備和工作人員的安全。電壓互感器 特點：

工作原理與降壓變壓器相似；一次繞組匝數(shù)很多，二次繞組匝數(shù)少；

近于空載狀態(tài)下運行。電壓互感器 注意事項：

二次側(cè)不允許短路；二次側(cè)必須有一端接地；注意連接的極性。電流互感器 功能：

將一次系統(tǒng)的大電流變成5A或1A的小電流；

與一次系統(tǒng)的高電壓隔離，保證二次設(shè)備和工作人員的安全。電流互感器 特點：

工作原理與升壓變壓器相似；一次繞組匝數(shù)很少，二次繞組匝數(shù)多；

近于短路狀態(tài)下運行。電流互感器 注意事項：

二次側(cè)不允許開路；二次側(cè)必須有一端接地；注意連接的極性。避雷器功能：電氣設(shè)備的防雷保護。原理：與被保護電氣設(shè)備并聯(lián)，放電電壓低于被保護設(shè)備耐壓值，有雷電波侵入時，首先對避雷器對地放電，從而保護設(shè)備。2.3發(fā)電廠及變電所

電氣主接線2.3.2基本要求2.3.1概述2.3.3有母線接線2.3.4無母線接線2.3.1概述一次接線：將電氣一次設(shè)備（與發(fā)、輸、供、用電直接有關(guān)的電氣設(shè)備）按一定順序聯(lián)接起來的電路圖，常稱為“主接線”。二次接線：

表明二次設(shè)備（為了保障電力裝置的安全、經(jīng)濟運行及操作方便而裝設(shè)的輔助設(shè)備）相互聯(lián)接的電力接線圖。2.3.1概述電氣接線劃分：發(fā)電廠電氣主接線發(fā)電機出口發(fā)電廠升壓站出線側(cè)變電所電氣主接線變電所一次進線二次電壓出線電力網(wǎng)的電氣接線

2.3.2基本要求1.可靠；2.靈活；3.經(jīng)濟；4.安全；5.便于發(fā)展與擴建。2.3.3有母線接線1.單母線接線2.雙母線接線母線（“匯流排”）：

電源與線路之間的中間環(huán)節(jié)匯集和分配電能1.單母線接線

配電裝置中只設(shè)一組母線。1.單母線接線

接通、切換負(fù)荷電流

斷路器的作用

切斷故障短路電流1.單母線接線

隔離開關(guān)的作用

隔離開關(guān)的配置

隔離電壓，使停電設(shè)備和帶電設(shè)備隔離，保證運行人員和設(shè)備工作的安全。1.單母線接線

斷路器與隔離開關(guān)的操作程序：

先合隔離開關(guān)，后合斷路器；先斷開斷路器，后斷開隔離開關(guān)。1.單母線接線特點：

接線簡單清晰；設(shè)備少，投資低；運行操作方便?？煽啃?、靈活性低，有全廠（全所）停電的可能。

單母線分段接線特點：

可母線并列運行，也可母線分段運行；母線故障時的停電范圍縮小，可靠性高于單母線接線。分段開關(guān)單母線帶旁路接線

旁路母線W2

正常運行時不帶電

旁路斷路器QF2

正常運行時斷開

作用：

當(dāng)某出線回路的斷路器需要檢修時，可利用旁路母線和旁路斷路器，使該回路不中斷供電。單母線帶旁路接線

線路斷路器檢修時的操作（例圖中L3線路斷路器QF1）：合QF2兩側(cè)隔離開關(guān)合QF2

合QS3斷QF1拉開QF1兩側(cè)隔離開關(guān)。單母線帶旁路接線特點：

旁路斷路器只能代替一臺線路斷路器運行?？煽啃性鰪?，