電氣設備原理及功能-課件

電氣設備原理及功能1PPT課件電氣設備的原理與功能電氣設備原理與功能

電氣設備的分類

同步發(fā)電機

電力變壓器電動機高壓斷路器互感器隔離開關2PPT課件電氣設備的原理與功能第一節(jié)電氣設備的分類一次設備直接生產、輸送、分配和使用電能的設備，包括：（1）生產和轉換電能的設備，如發(fā)電機和變壓器等；（2）接通或斷開電路的開關設備，如斷路器、隔離開

關、熔斷器、接觸器等；（3）將有關電氣設備連接成電路的載流導體，如母線、

電纜等；（4）變換電氣量的設備，電壓互感器和電流互感器；（5）保護電器，如電抗器和避雷器等；（6）接地裝置，電力系統(tǒng)中有工作接地、保護接地和

防雷接地；3PPT課件二次設備在電力系統(tǒng)中為了能對電氣一次設備和系統(tǒng)的運行狀況進行測量、控制、保護和監(jiān)察而需要一些專門的設備，包括：（1）測量表計。如電壓表、電流表、功率表、電能表、頻率表等，用于測量一次電路中的電氣參數。（2）繼電保護及自動裝置。如各種繼電器和自動裝置等，

用于監(jiān)視一次系統(tǒng)的運行狀況，迅速反應不正常情況并進行調節(jié)或作用于斷路器跳閘，切除故障。（3）直流設備。如直流發(fā)電機、蓄電池組、硅整流裝置等，為保護、控制和事故照明等提供直流電源。電氣設備的原理與功能4PPT課件第二節(jié)同步發(fā)電機發(fā)電機將機械能轉變?yōu)殡娔艿臋C械水輪機風力機蒸汽輪機燃氣輪機柴油機…定子轉子（a）轉子定子(b)電氣設備的原理與功能5PPT課件第三節(jié)電力變壓器6變壓器將一種電壓的電能變換為另一種電壓的電能的裝置單相變壓器三相變壓器…電氣設備的原理與功能6PPT課件（一）變壓器的工作原理變壓器是通過電磁感應原理，通過電磁耦合實現電能傳遞的一種靜止電氣設備，主要由鐵芯及繞在鐵芯上的繞組組成。電氣設備的原理與功能7PPT課件（二）變壓器的結構

1油浸式變壓器

2干式變壓器用環(huán)氧樹脂澆注的變壓器稱為環(huán)氧樹脂干式變壓器。電氣設備的原理與功能8PPT課件（三）變壓器基本參數及性能指標1基本參數（1）額定電壓U1N,U2N，三相變壓器指線電壓；（2）額定容量SN；（3）額定電流I1N,I2N，根據額定電壓和額定容量計算得出；（4）額定頻率fN，我國規(guī)定工業(yè)用電頻率為50Hz；（5）阻抗電壓（短路電壓），通常以額定電壓的百分數表示由變壓器短路試驗獲得，其反映在變壓器在額定負載下運行時，漏阻抗壓降的大小，相應的有短路損耗Pk（6）空載電流，通常以額定電流的百分數表示由變壓器空載試驗獲得，相應的有空載損耗P0（7）連接組號 Y——星形連接，YN——星形連接并有中性點引線， d——三角形連接，例YNd11電氣設備的原理與功能9PPT課件2性能參數（1）變壓器負載運行，二次側端電壓變化率?u%。變壓器外特性電氣設備的原理與功能10PPT課件（2）變壓器損耗Σp。（3）變壓器效率η。電氣設備的原理與功能11PPT課件（四）變壓器分類

電氣設備的原理與功能12PPT課件第四節(jié)電動機電動機將電能變換為機械能的裝置異步電動機同步電動機特種電機電氣設備的原理與功能13PPT課件第五節(jié)高壓斷路器額定電壓為3kV及以上，能夠關合、承載和開斷運行狀態(tài)的正常電流，并能在規(guī)定時間內關合、承載和開斷規(guī)定的異常電流（如短路電流、過負荷電流）的開關電器稱為高壓斷路器。高壓斷路器的作用：電力網正常工作和發(fā)生故障時開斷和關合電路。也即，①控制（操作）作用；②保護作用。斷路器的型號含義斷路器的基本結構斷路器的型號含義斷路器的基本技術參數電氣設備的原理與功能14PPT課件一、斷路器的型號含義1234567產品名稱；S—少油斷路器，D—多油斷路器，L—六氟化硫（SF6）斷路器，Z—真空斷路器，K—壓縮空氣斷路器，Q—自產氣斷路器，C—磁吹斷路器安裝地點；N－戶內型，W－戶外型設計序號額定電壓（或最高工作電壓）（kV）補充特性：C－手車式，G－改進型，W－防污型，Q－防震型額定電流（A）額定開斷電流（kA）

例如：ZN28－12/1250－25，表示戶內式真空斷路器，設計序號為28，最高工作電壓12kV，額定電流為1250A，額定開斷電流為25kA。電氣設備的原理與功能15PPT課件二、斷路器的基本結構：主要零部件：開關本體的底架、底座功能：整臺產品的基礎電氣設備的原理與功能16PPT課件支持絕緣件：主要零部件：

瓷柱

瓷套管

絕緣管等構成的支柱本體

拉緊絕緣子等功能：

保證開斷元件有可靠的對地絕緣，承受開斷元件的操作力及各種外力電氣設備的原理與功能17PPT課件傳動元件：主要零部件：各種連桿齒輪拐臂液壓管道壓縮空氣管道等功能：將操作命令及操作功傳遞給開斷元件的觸頭和其它部件電氣設備的原理與功能18PPT課件開斷元件：主要零部件：

主滅弧室

主觸頭系統(tǒng)

主導電回路

輔助滅弧室

輔助觸頭系統(tǒng)

并聯電阻功能：

開斷及關合電力線路，安全隔離電源電氣設備的原理與功能19PPT課件操作機構：主要零部件：彈簧、液壓、電磁、氣動及手動機構的本體及其配件功能：為開斷元件分合閘操作提供能量，并實現各種規(guī)定的操作電氣設備的原理與功能20PPT課件電氣設備的原理與功能三、斷路器的類型

按滅弧介質的不同分類（1）油斷路器 采用絕緣油作為滅弧介質的斷路器，逐漸被淘汰。（2）壓縮空氣斷路器 采用壓縮空氣作為滅弧介質及操作機構能源的斷路器。（3）真空斷路器 在真空中開斷電流，利用真空的高絕緣強度來實現滅弧 的斷路器。（4）六氟化硫（SF6）斷路器采用具有優(yōu)良滅弧性能的SF6氣體作為滅弧介質的斷路器。

21PPT課件（1）油斷路器多油斷路器多油斷路器的觸頭和滅弧系統(tǒng)放置在由鋼板焊接成的裝有大量絕緣油的油箱中，其絕緣油既是滅弧介質，又是主要的絕緣介質，承受不同的導體之間及導體與地之間的絕緣。結構特點：結構簡單，制造方便，便于在套管上加裝電流互感器，配套性強；耗鋼、耗油量大、體積大、重量重；屬自能式滅弧結構。技術特點：額定電流不易做得很大；開斷小電流時，燃弧時間較長；開斷電路的速度較慢；油量多，有發(fā)生爆炸和火災的危險性。運行維護特點：運行維護簡單；噪聲低；檢修周期短；需配備一套油處理裝置。電氣設備的原理與功能22PPT課件少油斷路器少油斷路器的觸頭和滅弧系統(tǒng)放置在裝有少量絕緣油的絕緣筒中，其絕緣油主要作為滅弧介質，只承受觸頭斷開時斷口之間的絕緣，不作為主要的絕緣介質。少油斷路器中不同相的導電部分之間及導體與地之間是利用空氣、陶瓷和有機絕緣材料來實現絕緣。結構特點：結構簡單，制造方便，可配用各種操動機構；比多油斷路器油量少、重量輕；采用積木式結構，便于制成各種電壓等級產品。技術特點：開斷電流大，10kV等級可通過加并聯回路以提高額定電流；110kV及以上電壓等級時采用積木結構；全開斷時間較短；增加壓油活塞裝置加強機械油吹后，提高開斷小電流的能力；存在火災危險。運行維護特點：運行經驗豐富，易于維護；噪聲低；油質容易劣化；需配備一套油處理裝置。電氣設備的原理與功能23PPT課件戶外多油斷路器電氣設備的原理與功能24PPT課件（2）壓縮空氣斷路器結構特點：結構比較復雜，工藝和材料要求高；有色金屬消耗量大、價格高；需要裝設專用的空氣壓縮系統(tǒng)；操動機構與斷路器合為一體；體積和重量比較輕。技術特點：額定電流和開斷電流都可以做得很大，適合開斷大容量電路；動作快，全開斷時間短；快速自動重合閘時斷流容量不降低；無火災危險。運行維護特點：維修周期長；噪聲較大；無火災危險；需要一套壓縮空氣裝置作為氣源；運行費用大。電氣設備的原理與功能25PPT課件（3）真空斷路器結構特點：滅弧室材料及工藝要求高；體積小、重量輕；觸頭不易氧化；滅弧室的機械強度比較差，不能承受較大的沖擊振動。技術特點：可連續(xù)多次操作，開斷性能好；滅弧迅速，開斷時間短；開斷電流及斷口電壓不易做得很高；無火災危險；開距小，約為同等電壓油斷路器觸頭開距的1/10左右；所需操作能量??；開斷時產生的電弧能量小；滅弧室的機械壽命和電氣壽命都很高。運行維護特點：運行維護簡單，滅弧室不需要檢修；噪聲低；運行費用低；無火災和爆炸危險。電氣設備的原理與功能26PPT課件ZW32-12真空斷路器電氣設備的原理與功能27PPT課件（4）SF6斷路器結構特點：結構簡單，工藝及密封要求嚴格，對材料要求高；體積小、重量輕；用于封閉式組合電器時，可大量節(jié)省占地面積。技術特點：額定電流和開斷電流都可以做得很大；開斷性能好，適合于各種工況開斷；SF6氣體滅弧、絕緣性能好，故斷口電壓可做得較高；斷口開距小。運行維護特點：維護工作量小；噪聲低；檢修周期長；運行穩(wěn)定，安全可靠，壽命長；可頻繁操作。電氣設備的原理與功能28PPT課件罐式SF6斷路器電氣設備的原理與功能29PPT課件瓷柱式SF6斷路器電氣設備的原理與功能30PPT課件四、斷路器的基本技術數據（1）額定電壓（kV）保證斷路器長時間正常運行能承受的工作電壓（線電壓），我國采用的額定電壓等級：3、6、10、35、60、110、220、330、500、750、1000kV等。（2）最高工作電壓（kV）通常規(guī)定，220kV及以下設備，其最高工作電壓為額定電

壓的1.15倍；對于330kV及以上的設備規(guī)定為額定電壓的1.1倍。我國采用的最高電壓有：3.5、6.9、11.5、40.5、69、126、252、363、550、825、1100kV等。（3）額定電流（A）斷路器在規(guī)定的基準環(huán)境溫度下允許長期通過的最大工作電流有效值。我國采用的額定電流有：200、400、630、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A等。

電氣設備的原理與功能31PPT課件（4）額定開斷電流（kA）在額定電壓下，斷路器能可靠開斷的最大電流有效值，稱為該電壓下的額定開斷電流。在電壓低于額定電壓時，開斷電流可以比額定開斷電流大，但由于滅弧裝置機械強度的限制，開斷電流有個極限值，稱為極限開斷電流。（5）額定關合電流（kA）在額定電壓下，斷路器能可靠地閉合的最大短路電流峰值。額定關合電流反映斷路器關合短路故障的能力，主要決定于斷路器滅弧裝置的性能、觸頭構造及操動機構的型式。（6）額定熱穩(wěn)定電流（kA）斷路器在規(guī)定時間（通常為4s）內允許通過的最大短路電流有效值。額定熱穩(wěn)定電流表明斷路器承受短路電流熱效應的能力。電氣設備的原理與功能32PPT課件（7）額定動穩(wěn)定電流（kA）斷路器在閉合狀態(tài)下，允許通過的最大短路電流峰值，又稱極限通過電流。額定動穩(wěn)定電流表明斷路器在沖擊短路電流的作用下，承受電動力效應的能力，它決定于導體和絕緣等部件的機械強度。（8）合閘時間（s）

斷路器從接到合閘命令（合閘回路通電）起到斷路器觸頭剛接觸時所經過的時間間隔，稱為合閘時間。（9）分閘時間（s）分閘時間是反映斷路器開斷過程快慢的參數。電氣設備的原理與功能33PPT課件電氣設備的原理與功能1）固有分閘時間t1

指斷路器接到分閘命令起到滅弧觸頭剛分離時所經過的時間2）滅弧時間t2

觸頭分離到各相電弧完全熄滅所經過的時間

3）全分閘時間tt

斷路器從接到分閘命令起到斷路器觸頭開斷至三相電弧完全熄滅時所經過的時間間隔。

tt=t1+t234PPT課件（10）額定開斷容量（MVA）斷路器的開斷能力也可間接用開斷容量來表示，其大小與額定電壓與額定開斷電流的有關：

電氣設備的原理與功能35PPT課件電氣設備的原理與功能36PPT課件電氣設備的原理與功能37PPT課件（2）所有二次設備可用低電壓、小電流的電纜連接，使配電屏內布線簡單、安裝方便；便于集中管理，可以實現遠距離控制和測量。（3）二次回路不受一次回路的限制，接線靈活方便。對二次設備進行維護、調換以及調整試驗時，不需中斷一次系統(tǒng)的運行。（4）使二次側的設備與高電壓部分隔離，且互感器二次側要有一點接地，保證二次系統(tǒng)設備和工作人員的安全。電氣設備的原理與功能38PPT課件電氣設備的原理與功能39PPT課件電氣設備的原理與功能40PPT課件磁勢平衡方程忽略很小的勵磁安匝只考慮電流數值得電流互感器的額定電流比Ki：電氣設備的原理與功能41PPT課件電氣設備的原理與功能42PPT課件電氣設備的原理與功能43PPT課件電氣設備的原理與功能44PPT課件電流互感器使用注意事項電流互感器在工作時其二次側不得開路。電流互感器的二次側有一端必須接地。電流互感器在連接時，要注意其端子的極性。電流互感器必須保證一定的準確度，電流互感

器的負載阻抗不得大于與準確級相對應的額定阻抗。電氣設備的原理與功能45PPT課件電氣設備的原理與功能46PPT課件電氣設備的原理與功能47PPT課件一般0.1、0.2級主要用于實驗室精密測量和供電容量超過一定值（月供電量超過100萬kWh）的線路或用戶；0.5級的可用于收費用的電能表；0.5-1級的用于發(fā)電廠、變電所的盤式儀表和技術上用的電能表；3級、5級的電流互感器用于一般的測量和某些繼電保護上；5P和10P級的用于繼電保護，在舊型號產品中用B、C、D級表示。電氣設備的原理與功能48PPT課件電氣設備的原理與功能49PPT課件電氣設備的原理與功能50PPT課件電氣設備的原理與功能電流互感器的額定容量電流互感器的額定容量SN2系指電流互感器在額定二次電流和額定二次阻抗下運行時，二次繞組輸出的容量。由于電流互感器的額定二次電流為標準值（5A或1A或0.5A），也為了便于計算，有的廠家提供電流互感器的額定阻抗ZN2值。因電流互感器的誤差和二次負荷有關，故同一臺電流互感器使用在不同準確級時，會有不同的額定容量。51PPT課件電流互感器的10%誤差曲線對測量用TA：要求在正常工作范圍內有較高的準確度；而當電路發(fā)生短路時，希望TA過飽和，以免儀表受到短路電流的損害。對保護用TA：要求其在系統(tǒng)發(fā)生故障時也能較準確的測量故障電流。因此保護TA，在可能出現的短路電流范圍內，要求其最大誤差限值不超過10%。10％誤差曲線是指在保證電流互感器誤差不超過10％的條件下，一次電流倍數與電流互感器允許最大二次負載阻抗的關系曲線。

一次電流倍數

二次負荷阻抗電氣設備的原理與功能52PPT課件按10%誤差曲線選擇校驗保護用TA已知可能的最大短路電流，求得一次電流倍數由10%誤差曲線查得可允許使用的最大二次負荷阻抗若，則能保證誤差在10%內；否則，應減小

使其滿足上式。電氣設備的原理與功能53PPT課件電氣設備的原理與功能（四）電流互感器的接線54PPT課件單相接線主要用來測量單相負荷電流或三相系統(tǒng)中平衡負荷的某一相電流。兩相V形接線（不完全星形接線）在6～10kV中性點不接地系統(tǒng)中應用較廣泛。兩相電流差接線通常應用于繼電保護線路中星形接線用來測量負荷平衡或不平衡的三相電力系統(tǒng)中的三相電流。電氣設備的原理與功能55PPT課件（五）電流互感器的分類按安裝地點可分為屋內（20kV及以下）和屋外式（35kV及

以上）。按安裝方式可分為穿墻式、支持式和裝入式（套管式）。按絕緣方式可分為干式、澆注式、油浸式等。干式用絕緣膠浸漬，用于屋內低壓電流互感器；澆注式以環(huán)氧樹脂作絕緣，目前僅用于35kV及以下的屋內電流互感器；油浸式多為屋外式。按一次繞組匝數可分為單匝式和多匝式。單匝式分為貫穿型和母線型兩種。按電流互感器的工作原理，可分為電磁式、電容式、光電式和無線電式。電氣設備的原理與功能56PPT課件（六）電流互感器的型號電流互感器全型號的表示和含義如下：電氣設備的原理與功能57PPT課件套管式電流互感器電氣設備的原理與功能58PPT課件穿墻式環(huán)氧電流互感器電氣設備的原理與功能59PPT課件SF6氣體絕緣電流互感器電氣設備的原理與功能60PPT課件電氣設備的原理與功能61PPT課件電動勢平衡方程忽略繞組漏阻抗壓降電氣設備的原理與功能62PPT課件電氣設備的原理與功能。63PPT課件電壓互感器使用注意事項電壓互感器二次側不得開路。電壓互感器的一、二次側都應裝設熔斷器（6OkV及以上的電壓互感器，其電源側可不裝設高壓熔斷器）。電壓互感器的電源側要裝設隔離開關。電壓互感器鐵芯及二次繞組一端必須接地。防止一、二次繞組間的絕緣擊穿時，一次側的高電壓竄入二次側，危及工作人員人身和二次設備的安全。電壓互感器在接線時要注意端子極性的正確。接線時，應保證一、二次繞組的首尾標號及同名端的正確。電壓互感器的負載容量應不大于準確級相對應的額定容量。電氣設備的原理與功能64PPT課件電氣設備的原理與功能65PPT課件電氣設備的原理與功能66PPT課件電氣設備的原理與功能67PPT課件電壓互感器的額定容量電壓互感器的誤差與二次負荷有關，因此同一臺TV在不同準確度級下，都有相應的額定容量。在功率因數為0.8(滯后)時，額定容量標準值為10、15、25、30、50、75、100、150、200、250、300、400、500VA。但一般說電壓互感器的額定容量是指最高準確度級下的額定容量。電壓互感器按在最高電壓下長期工作允許的發(fā)熱條件，還規(guī)定了最大極限容量。與電流互感器一樣，要求在某些準確度級下測量時，二次負載不應超過該準確級規(guī)定的容量，否則準確度級下降，測量誤差是滿足不了要求的。

電氣設備的原理與功能68PPT課件（四）電壓互感器的接線單相電壓互感器接線用于35kV及以下的中性點非直接接地電網中測量線電壓；用在110kV及以上中性點有效接地系統(tǒng)中測量相對地電壓；V，V形接線（不完全星形接線）來測量三個線電壓，但不能測量相電壓，應用于20kV及以下中性點不接地或經消弧線圈接地的電網中；一臺三相三柱式電壓互感器Yyn接線用于測量線電壓，不能測量相電壓；一臺三相五柱式電壓互感器的YNynV接線測量線電壓、相電壓和零序電壓（用作絕緣監(jiān)察裝置，開口三角形），廣泛應用于小接地電流電網中；電氣設備的原理與功能69PPT課件三個單相三繞組電壓互感器接成的YNynd接線主要應用于3kV及以上電網中，用于測量線電壓、相電壓和零序電壓（用作絕緣監(jiān)察裝置，開口三角形）。電氣設備的原理與功能70PPT課件電氣設備的原理與功能71PPT課件電氣設備的原理與功能三相五柱式電壓互感器的接線圖72PPT課件（五）電壓互感器的分類按安裝地點分為戶內式和戶外式；按相數分為單相式和三相式，只有20kV以下才制成三相式；按線圈數可分為雙線圈和三線圈；按絕緣結構可分為干式、澆注式、普通油浸式、串級油浸式和電容式。干式多用于低壓戶內配電；澆注式用于3～35kV；油浸式主要用于35kV及以上的電壓互感器。電氣設備的原理與功能73PPT課件（六）電壓互感器的型號電壓互感器全型號的表示和含義如下：電氣設備的原理與功能74PPT課件JDZ—10型澆注式單相電壓互感器電氣設備的原理與功能75PPT課件JSJW-10型油浸式三相五柱電氣設備的原理與功能76PPT課件JCC-20型串級式電壓互感器JDXN－35電壓互感器電氣設備的原理與功能77PPT課件主要由電容分壓器、補償電抗器、中間變壓器、阻尼器及載波裝置、防護間隙等組成。在被測電網的相和地之間接有主電容C1和分壓電容C2，Z2為繼電器、儀表等電壓線圈阻抗。電容式電壓互感器實質上是一個電容串接的分壓器，被測電網的電壓在電容C1、C2上按反比分壓。分壓比

電氣設備的原理與功能78PPT課件L—補償電抗：可補償電容分壓器的內阻抗。TV—中間變壓器：將測量儀表經中間變壓器TV后與分壓器連接，減小分壓器的輸出電流以減少誤差。rd—阻尼電阻：在TV副邊單獨設置一只線圈，接入阻尼電阻rd，用以抑制鐵磁諧振過電壓。

CK

—補償電容器：用來補償電磁式電壓互感器TV的磁化電流和副邊負荷電流的無功分量，亦能減小測量裝置的誤差。P1—放電間隙：用以保護TV的原繞組和補償電抗器L，防止因受二次側短路所產生的過電壓而造成的損壞。電氣設備的原理與功能79PPT課件3.電容式電壓互感器的特點供11OkV及以上中性點直接接地系統(tǒng)測量電壓之用優(yōu)點：除作為電壓互感器用外，還可將其分壓電容兼做高頻載波通訊的耦合電容；電容分壓式電壓互感器的沖擊絕緣強度比電磁式電壓互感器高；體積小，重量輕，成本低；在高壓配電裝置中占地面積很小。缺點：誤差特性和暫態(tài)特性比電磁式電壓互感器差輸出容量較小電氣設備的原理與功能80PPT課件電氣設備的原理與功能81PPT課件電氣設備的原理與功能82PPT課件電氣設備的原理與功能83PPT課件第七節(jié)隔離開關隔離開關又稱（隔離）刀閘，是一種高壓開關電器。因為它沒有專門的滅弧裝置，故不能用來切斷負荷電流和短路電流。使用時應與斷路器配