供電系統(tǒng)基本知識

供電系統(tǒng)基本知識

供電系統(tǒng)基本知識2021/2/22第二頁，共57頁。一、電力系統(tǒng)電能傳輸和轉換發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器用電設備熱能,水能,核能轉電能傳輸分配電能2021/2/22第三頁，共57頁。電力系統(tǒng):由發(fā)電廠、輸配電網絡和用戶共同組成的。電力系統(tǒng)特點:電力消費、輸送、分配和使用在同一時間完成。2021/2/22第四頁，共57頁。一次設備：直接消費、輸送和分配電能釣電氣設備，如發(fā)電機、變壓器、輸電線、電力電纜、斷路器、隔分開關、母線、避雷器、電流互感器、電壓互感器等。一次系統(tǒng)：由這些設備連接在一起構成的電路，稱為一次接線或稱為主接線。描繪一次接線的圖紙稱為一次主接線圖。2021/2/22第五頁，共57頁。二次設備：對一次設備的工作狀況進展監(jiān)視、測量、控制、保護、調節(jié)所必需的電氣設備，如監(jiān)控裝置、繼電保護裝置、自動裝置、信號器具等。通常還包括電流互感器、電壓互感器的二次繞組引出線和站用直流電源。這些二次設備按一定要求連接在一起構成的電路，稱為二次接線或二次回路。描繪二次接線的圖紙稱為二次接線圖或二次回路圖?？刂葡到y(tǒng)信號系統(tǒng)測量與監(jiān)察系統(tǒng)繼電保護及自動裝置系統(tǒng)操作電源系統(tǒng)2021/2/22第六頁，共57頁。1.1控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的作用：對變電站的開關設備進展就地或遠方跳、合閘操作，以滿足改變主系統(tǒng)運行方式及處理故障的要求?？刂葡到y(tǒng)的構成:由控制器具(裝置)、控制對象及控制網絡構成。在實現(xiàn)了綜合自動化的變電站中，控制系統(tǒng)控制方式包括遠方控制和就地控制。遠方控制有變電站端控制和調度(或集控中心)端控制方式。就地控制有操動機構處和保護(或監(jiān)控)屏處控制方式。2021/2/22第七頁，共57頁。1.2信號系統(tǒng)作用：準確及時的顯示出相應一次設備的運行工作狀態(tài)，為運行人員提供操作、調節(jié)和處理故障的可靠根據。組成：信號發(fā)送機構、信號承受顯示元件(裝置)及其網絡構成。狀態(tài)信號實時登錄信號斷路器位置信號、各種其它開關位置信號、變壓器檔位信號等保護動作信號、裝置故障信號、斷路器監(jiān)視的各種異常信號等2021/2/22第八頁，共57頁。1.3測量及監(jiān)察系統(tǒng)作用：指示或記錄電氣設備和輸電線路的運行參數，作為運行人員掌握主系統(tǒng)運行情況、故障處理及經濟核算的根據。組成：由各種電氣測量儀表、監(jiān)測裝置、切換開關及其網絡構成。變電站常見的有電流、電壓、頻率、功率、電能等的測量和交流、直流絕緣監(jiān)察。2021/2/22第九頁，共57頁。1.4調節(jié)系統(tǒng)作用：調節(jié)某些主設備的工作參數，以保證主設備和電力系統(tǒng)的平安、經濟、穩(wěn)定運行。組成：由測量機構、傳送設備、自控裝置、執(zhí)行元件及其網絡構成。常用的調節(jié)方式有手動、自動或半自動方式。2021/2/22第十頁，共57頁。1.5繼電保護及自動裝置系統(tǒng)作用：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，能自動、快速、有選擇地切除故障設備，減小設備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，增加供電的可靠性；及時反映主設備的不正常工作狀態(tài)，提示運行人員關注和處理，保證主設備完好及系境的平安。2021/2/22第十一頁，共57頁。1.6操作電源系統(tǒng)作用：供給上述各二次系統(tǒng)的工作電源，斷路器的跳、合閘電源，及其他設備的事故電源等。操作電源系統(tǒng)是由直流電源或交流電源供電，一般常由直流電源設備(包括蕾電池及充電機)和供電網絡構成。2021/2/22第十二頁，共57頁。二、電力設備1.電力變壓器2.高、低壓配電柜3.刀開關及組合開關4.斷路器〔空氣開關〕5.熔斷器6.交流接觸器7.繼電器8.控制按鈕9.限位開關〔行程開關〕10.隔離變壓器2021/2/22第十三頁，共57頁。訊號式溫度計吸濕計儲油柜安全氣道油表氣體繼電器高壓套管低壓套管分接開關油箱鐵芯繞組放油閥門

電力變壓器是發(fā)電廠和變電所的主要設備之一。電力變壓器的作用是多方面的不僅能升高電壓把電能送到用電地區(qū)，還能把電壓降低為各級使用電壓，以滿足用電的需要。電力變壓器2021/2/22第十四頁，共57頁。配電柜是一種成套開關設備和控制設備.它作為動力中心和主配電裝置。主要用作對電力線路、主要用電設備的控制、監(jiān)視、測量與保護。常設置在變電站、配電室等處。2.2配電柜2021/2/22第十五頁，共57頁。配電柜在用于大型供電系統(tǒng)時，會分設為不同層級，以便于更好的配電控制。通常來說，供電系統(tǒng)內會有一級、二級和低級，這三級配電設備。一級配電柜是供電系統(tǒng)的動力配電中心，它們會被安裝在變電站內，負責將電能分配給二級配電柜。一級配電柜的功能要求其有較高的電氣參數，因此一級配電柜的構造較為復雜，輸出電路容量也較大。二級配電柜承接一級配電柜分配電能，并將其分配給就近的負荷。二級配電柜分為動力配電柜和電動機控制中心，兩者的應用部位相反，動力配電柜應用在回路少、負荷分散的部位，而電動機控制中心應用于回路多、負荷集中的部位。低級配電柜是照明配電柜和動力配電柜，它們的布置較為分散、容量也較小，負責控制最低級的負荷配電。配電柜的分級2021/2/22第十六頁，共57頁。刀開關〔隔分開關〕2021/2/22第十七頁，共57頁。隔分開關刀開關稱閘刀開關或隔分開關，它是手控電器中最簡單而使用又較廣泛的一種低壓電器。刀開關在電路中的作用是：隔離電源，以確保電路和設備維修的平安；分斷負載，如不頻繁地接通和分斷容量不大的低壓電路或直接啟動小容量電機。刀開關是帶有動觸頭--閘刀，并通過它與底座上的靜觸頭--刀夾座相楔合〔或別離〕，以接通〔或分斷〕電路的一種開關。其中以熔斷體作為動觸頭的，稱為熔斷器式刀開關，簡稱刀熔開關。等。2021/2/22第十八頁，共57頁。2.4空氣開關空氣開關是用來做電路保護的，一旦出現(xiàn)短路事故就會斷開電路，因為采用空氣作為滅弧介質，所以成為空氣開關。

其根本原理是短路電流遠大于正常負載電流，短路電流導致脫扣器脫扣，動觸頭在彈簧作用下與靜觸頭分開，使得電路斷開。2021/2/22第十九頁，共57頁。2.5漏電保護開關漏電保護開關又稱漏電保護器，是一種新型的電氣平安裝置，其主要用處是：

〔1〕防止用電過程中的單相觸電事故。

〔2〕及時切斷電氣設備運行中的單相接地故障，防止因漏電引起的電氣火災事故。

〔3〕防止由于電氣設備和電氣線路漏電引起的觸電事故。2021/2/22第二十頁，共57頁。2.6熔斷器熔斷器作用：

當電路發(fā)生故障或異常時，伴隨著電流不斷升高，并且升高的電流有可能損壞電路中的某些重要器件或貴重器件，也有可能燒毀電路甚至造成火災。假設電路中正確地安置了熔斷器，那么，熔斷器就會在電流異常升高到一定的高度和一定的時候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護電路平安運行的作用圖符號FU2021/2/22第二十一頁，共57頁。交流接觸器簡介下鐵芯電動機線圈主觸點按鈕熔斷器上鐵芯交流接觸器廣泛用作電力的開斷和控制電路。交流接觸器利用主接點來開閉電路，用輔助接點來執(zhí)行控制指令。主接點一般只有常開接點，而輔助接點常有兩對具有常開和常閉功能的接點，小型的接觸器也經常作為中間繼電器配合主電路使用，從而起到遠程控制或弱電控制強電的功能。

交流接觸器的接點，由銀鎢合金制成，具有良好的導電性和耐高溫燒蝕性。

2021/2/22第二十二頁，共57頁。鐵芯銜鐵主觸頭彈簧輔助觸頭M3~電機接觸器工作原理2021/2/22第二十三頁，共57頁。繼電器和接觸器的工作原理一樣。主要區(qū)別在于，接觸器的主觸頭可以通過大電流，而繼電器的觸頭只能通過小電流。所以，繼電器只能用于控制電路中。中間繼電器電壓繼電器電流繼電器時間繼電器速度繼電器…...繼電器類型：2.8繼電器2021/2/22第二十四頁，共57頁。中間繼電器中間繼電器在控制電路中主要起中間過渡作用中間繼電器和接觸器的構造和工作原理大致一樣。主要區(qū)別：接觸器的主觸點可以通過大電流；繼電器的體積和觸點容量小，觸點數目多，且只能通過小電流。所以，繼電器一般用于機床的控制電路中。2021/2/22第二十五頁，共57頁。熱繼電器

熱繼電器的作用是電動機過負荷時自動切斷電源，熱繼電器的構造是兩片膨脹系數不同的金屬片構成，電流過大時膨脹系數大的先膨脹，起到切斷電源的作用。熱繼電器動作后有人工復位和自動復位。2021/2/22第二十六頁，共57頁。時間繼電器簡介時間繼電器是電路中控制動作時間的設備。它利用電磁原理來實現(xiàn)觸頭的延時接通和斷開。通電延時：當線圈通電時觸頭延時動作，線圈斷電時使觸頭瞬時復位；斷電延時：線圈斷電時使觸頭延時復位，線圈通電時使觸頭瞬時動作。2021/2/22第二十七頁，共57頁。2.9控制按鈕常開(動合)按鈕電路符號SB常閉(動斷)按鈕SB電路符號復合按鈕SB電路符號結構原理圖及圖符號結構原理圖及圖符號按鈕是人為的操作、并具有彈簧經過認為操作可以自動復位的控制原件，是一種在控制回路中常用的主令器件。

控制按鈕由按鈕帽、復位彈簧橋式觸點和外殼構成。動觸點和上面的靜觸點組成常閉；和下面的靜觸點組成常開。按下按鈕，常閉觸點斷開、常開觸點閉合；松開按鈕，在彈簧作用下各觸點恢復原態(tài)。2021/2/22第二十八頁，共57頁。2.10限位開關〔行程開關〕

位置開關又稱行程開關或限位開關，其作用是將機械位移轉換成電信號，使電動機運行狀態(tài)發(fā)生改變，即按一定行程自動停車、反轉、變速或循環(huán)。工作原理：當運動機構的擋鐵壓到位置開關的滾輪上時，轉動杠桿連同轉軸一起轉動，凸輪撞動撞塊使得常閉觸點斷開，常開觸點閉合；擋鐵移開后，復位彈簧使其復位。2021/2/22第二十九頁，共57頁。2.11隔離變壓器(雙線圈變壓器)隔離變壓器屬于平安電源，一般用來機器維修保養(yǎng)用起保護、防雷、濾波作用。隔離變壓器是一種1/1的變壓器。初級單相220V，次級也是單相220V。或初級三相380V，次級也是三相380V。首先通常我們用的交流電源電壓一根線和大地相連，另一根線與大地之間有220V的電位差。人接觸會產生觸電。而隔離變壓器的次級不與大地相連，它的任意兩線與大地之間沒有電位差。人接觸任意一條線都不會發(fā)生觸電，這樣就比較平安。2021/2/22第三十頁，共57頁。

隔離變壓器工作原理2021/2/22第三十一頁，共57頁。單相自耦變壓器不具有隔離作用的自耦變壓器

〔不屬于平安電源!〕2021/2/22第三十二頁，共57頁。在測量交變電流的大電流時,為便于二次儀表測量需要轉換為比較統(tǒng)一的電流〔我國規(guī)定電流互感器的二次額定為5A或1A〕，另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。它是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護等二次設備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器。2.12電流互感器2021/2/22第三十三頁，共57頁。交流電動機電動機直流電動機鼠籠式異步機他勵、異勵、串勵、復勵同步機繞線式2.13三相電動機<通用用電設備配電設計標準>(GB50055–)2021/2/22第三十四頁，共57頁。1機械對起動、調速及制動無特殊要求時，應采用籠型電動機，但功率較大且連續(xù)工作的機械，當在技術經濟上合理時，宜采用同步電動機。2符合以下情況之一時，宜采用繞線轉子電動機:1)重載起動的機械，選用籠型電動機不能滿足起動要求或加大功率不合理時。2)調速范圍不大的機械，且低速運行時間較短時。3機械對起動、調速及制動有特殊要求時，電動機類型及其調速方式應根據技術經濟比較確定。當采用交流電動機不能滿足機械要求的特性時，宜采用直流電動機;交流電源消失后必須工作的應急機組，亦可采用直流電動機。4變負載運行的風機和泵類等機械，當技術經濟上合理時，應采用調速裝置，并選用相應類型的電動機。電動機的選擇2021/2/22第三十五頁，共57頁?；\型電動機籠型電動機是指轉子的導電部分〔除矽鋼片和軸以外〕就象一個逮老鼠的籠子，可以是鑄鋁的，也可以是用銅條焊接的，轉子部分和電源沒有連接，靠電磁感應產生感應電流，從而形成轉矩。2021/2/22第三十六頁，共57頁。鼠籠型電動機的構造2021/2/22第三十七頁，共57頁。鼠籠電動機轉子示意圖2021/2/22第三十八頁，共57頁。2.13.2繞線轉子電動機繞線型電動機，轉子繞組是用絕緣導線繞制而成，用電刷和電源連接，一般通直流電〔叫勵磁電壓〕，改變勵磁電壓的大小，即可改變電機的力矩。

繞線式異步電動機的使用，一般是在一些需要較大起動轉矩的場合，比方吊車〔起重機〕。它的原理就是改變轉子繞組的電阻，以改變異步電動機的轉差率，從而改變電動機的轉矩的。它的定子直接接在三相交流電源上，而轉子繞組一般串聯(lián)上一定阻值的可變電阻上。當電動機啟動時，可變電阻的阻值為最大值，在啟動完成后，通過調節(jié)該阻值，最終使得該阻值為零。2021/2/22第三十九頁，共57頁。線繞轉子電動機轉子繞組與外部接線2021/2/22第四十頁，共57頁。繞線式異步電動機的起動

繞線式異步電動機轉子繞組串入附加電阻后，既可以降低起動電流，又可以增大起動轉矩。〔如以下圖〕繞線式異步電動機的起動性能和調速性能都優(yōu)于鼠籠式異步機，但其構造復雜，維修不易且造價較高。2021/2/22第四十一頁，共57頁。2.13.3同步電動機同步電動機〔synchronousmotor〕是轉子轉速與定子旋轉磁場的轉速一樣的交流電動機。其轉子轉速n與磁極對數p、電源頻率f之間滿足n=60f/p。轉速n決定于電源頻率f，故電源頻率一定時，轉速不變，且與負載無關。具有運行穩(wěn)定性高和過載才能大等特點。2021/2/22第四十二頁，共57頁。

由于同步電機可以通過調節(jié)勵磁電流使它在超前功率因數下運行，有利于改善電網的功率因數，因此，大型設備，如大型鼓風機、水泵、球磨機、壓縮機、軋鋼機等，常用同步電動機驅動。低速的大型設備采用同步電動機時，這一優(yōu)點尤為突出。同步電動機的構造2021/2/22第四十三頁，共57頁。同步電機與異步電機的根本區(qū)別是旋轉的轉子通入直流電流勵磁2021/2/22第四十四頁，共57頁。NS+隱極式隱極同步電機示意圖2021/2/22第四十五頁，共57頁。NSNS+凸極式2021/2/22第四十六頁，共57頁。三、專用術語1.接地2.中性點與零點3.重復接地2021/2/22第四十七頁，共57頁。

〔一〕接地：所謂接地，就是將設備的某一部位經接地裝置與大地嚴密連接起來?！捕撤N

類

故障接地；

正常接地〔人為接地〕；

正常接地又分為：

工作接地〔兼作電流回路、保持零電位〕

平安接地〔只在故障時發(fā)揮作用〕〔一〕、接地的根本概念2021/2/22第四十八頁，共57頁。1、工作接地：是指正常情況下有電流流過，利用大地代替導線的接地，以及正常情況下沒有或只有很小不平衡電流流過，用以維持系統(tǒng)平安運行的接地。2、平安接地：是正常情況下沒有電流流過的起防止事故作用的接地，如防止觸電的保護接地、防雷接地等。3、故障接地：是指帶電體與大地之間的意外連接，如電力線路的接地短路、電氣設備的碰殼接地等。2021/2/22第四十九頁，共57頁。2021/2/22第五十頁，共57頁?！捕?、中性點〔線〕與零點〔線〕的區(qū)別中性點有電源中性點和負載中性點之分。它只是在三相電源或負載按Y形連接時才出現(xiàn)。對電源而言，凡三相線圈的尾端連接在一起的共同連接點，稱電源中性點，簡稱中點；而由電源中性點引出的導線便稱中性線，簡稱中線，常用“N〞表示。當電源中性點與接地裝置有著良好連接時，該中性點便稱零點；由零點N引出的導線稱零線，常用“0〞表示〔有時也用“N〞表示〕。2021/2/22第五十一頁，共57頁。2021/2/22第五十二頁，共57頁。通常對220V單相回路的兩根線，也將其中一根稱為‘相線’或‘火線’，另一根稱為‘零線’或‘地線’，嚴格的講：假如電源側〔三相配