配电设备及主接线总结.docx

第二章：开关电器和互感器原理1.电弧产生的过程：（简单题简单说一下解释部分就可以） 1）强电场发射：E=U / s 大于3106 V/m时，金属触头阴极表面就会发射自由电子。 2）热电子发射：在开关分闸时，动静触头之间的接触压力和接触面积减小，接触电阻增大，接触表面发热严重，产生局部高温，阴极金属材料中的电子获得动能而逸出成为自由电子。 3）加速运动：自由电子，在强电场的作用下，向阳极作加速运动。 4）碰撞游离：加速运动获得动能的自由电子在运动中与中性质点发生碰撞，中性质点中的电子获得能量产生跃迁，跳到能级更高的轨道上，如果获得的能量足够大，自由电子就能脱离原子核的束缚，游离成自由电子和正离子。 5）雪崩：游离的结果导致触头间自由电子数量剧增 。6）介质击穿产生电弧：剧增的电子形成电流，介质被击穿而产生电弧。2.电弧熄灭的条件： 1）如果弧隙电压恢复过程上升速度较快，幅值较大，弧隙电压恢复过程大于弧隙介质强度恢复过程，介质被击穿，电弧重燃 2）如果弧隙介质强度恢复过程始终大于弧隙电压恢复过程，则电弧熄灭故交流电弧熄灭的条件应为： Ud (t) Ur (t) 非周期性弧隙电压恢复过程幅值不会超过U0 , 而周期性的最大值可达2U0 3. 熄灭电弧采取的措施，怎么起的效果1）利用灭弧介质：在高压断路器中，广泛采用去游离作用强的灭弧介质灭弧。 2）吹弧 ：吹弧是指利用各种结构形式的灭弧室，使高温分解的气体或具有很大压力的新鲜且低温的气体在灭弧室中按特定的通路，吹动电弧，加强扩散和复合去游离而使电弧熄灭的方法。 3）采用特殊金属材料作灭弧触头 ：采用铜、钨合金和银、钨合金等特殊金属材料作触头。这些材料在高温下不易熔化和蒸发、抗熔焊，可以减少热电子发射和高温分解产生的金属蒸气，削弱了游离作用。4）提高断路器触头的分离速度 ：加快断路器触头的分离速度，可以迅速拉长电弧，使弧隙的电场强度骤降，弧隙电阻和电弧的表面积突然增大，电弧的冷却加快，有利于带电质点的扩散和复合去游离。5）采用多断口灭弧 ：某些电压等级较高的断路器采用多个灭弧室串联的多断口灭弧方式。 多断口将电弧分割成多段，在相同触头行程下，增加了电弧的总长度，弧隙电阻迅速增大，介质强度恢复速度加快。 使每个断口上的恢复电压减小，降低了恢复电压的上升速度和幅值，提高了灭弧能力。 4.电压互感器和电流互感器工作原理，作用？工作特点？ 1）电流互感器： :工作原理： 与变压器相似。图2-13所示为电磁式电流互感器的原理结构与接线图。电流互感器一次侧额定电流I1e与二次侧额定电流I2e之比，称之为u变流比，用Ki来表示。根据磁势平衡原理忽略励磁电流，可认为kiN2/N1=KN作用： 1）变换：将一次回路的大电流变为二次回路的小电流（5A或1A），供电给测量仪表和保护装置继电器的电流线圈，使测量仪表和继电器标准化、小型化、结构轻巧、价格便宜。 2）隔离：使电气二次设备与一次高压部分隔离，并且互感器的二次侧均接地，从而保证二次设备和人身安全。：工作特点：1）TA的一次绕组串联于电气一次电路中，且匝数很少，流过一次绕组的电流就是的负荷电流，与二次绕组中的电流大小无关。2）二次负载的阻抗(电流线圈)都非常小，所以正常情况下，TA二次侧接近于短路状态下运行。误差因素： 1) 一次电流I1的影响：当一次电流为额定电流时，值最大，误差最小。故在选择TA时，一定要使一次电流I1接近于TA的IN1 。2) 二次负荷阻抗Z2L及功率因数cos2 的影响。 Z2L增大fI和I都增大。 cos2降低 2增大 (二次总阻抗角)增大fI增大和I减小；反之，fI减小和I增大。2）电压互感器：工作原理：其工作原理与变压器相同，相当于一台小容量变压器作用：（1）变换：将一次回路的高电压变为二次回路的低电压(100 V)，供电给测量仪表和保护装置继电器的电压线圈，使测量仪表和继电器标准化、小型化、结构轻巧、价格便宜。（2）隔离：使电气二次设备与一次高压部分隔离，并且互感器的二次侧均接地，从而保证二次设备和人身安全。工作特点：（1） 电压互感器一次绕组匝数很多，与被测电路并联（2）二次侧所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，近于开路（空载）状态运行 误差因素电压互感器的电压误差和相位误差均与一次电压U1、二次负载电流I2和功率因数 cos2 这些运行参数有关。 二次负载电流I2增大时，fu增大，u也相应变化。 另外：电流互感器是串接在一次侧电路内，由于电流互感器一次绕组匝数很少、阻抗小，二次侧对一次侧电流没有影响。 电压互感器二次侧影响一次侧。5.准确级、额定二次负荷、额定容量电流互感器准确级：电压互感器TV的准确级：是只指在规定的一次电压和二次负载变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值。电压互感器准确级：电压互感器TV的准确级：是只指在规定的一次电压和二次负载变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值。额定二次负荷：额定的二次负荷就是指允许长期接入的负荷最大值,电流互感器额定容量：指在额定二次电流IN2 （5A）和额定二次负荷阻抗ZN2下运行时，二次绕组所输出的容量，即电压互感器额定容量：电压互感器的额定容量SN2，通常是指在规定的最高准确级下所对应的二次容量。6.电流互感器三种接线a）单相接线 b）星形接线 c）不完全星形接线7.电压互感器结构？电磁式串级？平衡绕组和连耦绕组作用（1） 三相式结构 三相式结构的电压互感器仅适用于20kV及以下电压等级，有三相三柱式和三相五柱式两种结构区别：三相三柱式只能测线电压，三相五柱式既可以测线电压也可以测相电压（2）单项式结构单相电压互感器可以构成单相、三相电压互感器，适用于任何电压等级。分为普通式和串级式。电磁式串级：110kV及以上的电磁式电压互感器普遍制成串级式结构，其特点是：铁心与绕组采用分级绝缘，节省了绝缘材料，减小了重量和体积，降低了成本。平衡绕组作用：同一铁心的两个铁心柱，由于位置不同，漏磁通路有差异，会使两铁心柱中磁通不等，此二铁心柱上的两段线圈的电压分布不匀。为此，在同一铁心的上下铁心柱上绕有匝数相等、绕向相同、反向对接的平衡绕组。若两柱中磁通不等，在平衡绕组内产生平衡电流，使磁通大者去磁，磁通小者助磁，从而使两柱中磁通相等，两段线圈电压分布均匀。连耦绕组作用：当二次绕组接通负载后，流过负载电流,二次磁动势产生去磁磁通，使末级铁心(下部铁心)内的磁通小于上部铁心内的磁通，于是使各段线圈感抗不等，电压分布不均匀。为了避免这一现象，在两铁心相邻的铁心柱上，绕有匝数相等、绕向相同、反向对接的连耦绕组4。这样，当两个铁心中磁通不相等时，连耦绕组内出现环流，使磁通较大的铁心去磁和磁通较小的铁心助磁，从而达到两个铁心内磁通大致相等，各段绕组电压分布均匀。8.电容式电压互感器基本结构：第三章：电气主接线一、几种基本接线形式;1.单母线接线及其母线分段的接线1）单母线接线 特点：只有一组母线W，接在母线上的所有电源和出线回路，都经过开关电器连接在该母线上并列运行。 倒闸操作原则：断路器与隔离开关间的操作顺序: 保证隔离开关“先通后断”（在等电位状态下，隔离开关也可以单独操作），这种断路器与隔离开关间的操作顺序必须严格遵守，绝不能带负荷拉刀闸（即隔离开关）.母线隔离开关与线路隔离开关间的操作顺序：母线隔离开关“先通后断”，即接通电路时，先合母线隔离开关，后合线路隔离开关；切断电路时，先断开线路隔离开关，后断开母线隔离开关。以避免万一断路器的实际开合状态与指示状态不一致时，误操作发生在母线隔离开关上，产生的电弧会引起母线短路。 例如：对WL1送电时，先合上QS11，再合上QS12，最后合上QF1。对WL1停电时，先断开QF1，再依次拉开QS12和QS11。2）单母线分段结构特点：设置分段断路器QFd将母线分成两段，当可靠性要求不高时，也可利用分段隔离开关QSd进行分段。 比单母线多了一台分段断路器3）带专用旁路断路器的单母线分段带旁路母线接线检修断路器时的不停电倒闸操作过程：1) 合上QFp;2) 合上出线旁路隔离开关QS1p；3) 断开出线WL1的断路器QF1; 4) 断开QS12和QS11比单母线分段多了台旁路断路器结构特点：1) 在单母线分段的基础上又增加了旁路母线W3、专用旁路断路器QFp 及旁路回路隔离开关QS1和QS2 。2）各出线回路除通过断路器与汇流母线连接外，还通过旁路隔离开关与旁路母线相连接。4）单母线分段带简易旁路母线接线检修线路断路器时的不停电倒闸操作过程：初始条件：平时旁路母线不带电，QS1、QS2及QFd合闸，QS3、QS4及QSd断开，按单母线分段方式运行。 a)合上QSd ;b)断开QFd，断开QS2，合上QS4，合上QFd; 给旁路母线W3充电，检查旁路母线W3是否完好，如果QFp合闸成功，说明旁路母线完好。c) 合上出线旁路隔离开关QS1p；此时QS1p的两端等电位。d) 断开出线WL1的断路器QF1; e) 断开QS12和QS11。 结构特点：它是在单母线分段接线的基础上，增加了旁路母线W3、隔离开关QS3、QS4、分段隔离开关QSd及各出线回路中相应的旁路隔离开关，分段断路器QFd兼作旁路断路器。与图3-3所示的接线相比，少用一台断路器，节省了投资。 旁路母线可以经QS4、QFd、QS1接至母线W2，也可以经QS3、QFd、 QS2接至母线W1。 2.双母线接线结构特点：1) 有两组母线W1、W2，两组母线间通过母线联络断路器QFc相连2) 每回进出线均经一组断路器和两组母线隔离开关分别接至两组母线。正常运行时只合一组隔离开关。 1）双母线接线倒母线操作：图3-6所示接线在母线W1工作、母线W2备用的运行方式下，欲检修母线W1时的倒闸操作步骤如下：检查母线W2是否完好，合QFc两侧隔离开关及QFc，向母线W2充电，若其母线完好，则QFc不会因继电保护动作而跳闸，便可继续倒闸操作；合上所有回路与母线W2连接的隔离开关，之后再断开所有回路与母线W1连接的隔离开关，以实现全部回路由母线W1换接至母线W2。合上所有回路与母线W2连接的隔离开关，之后再断开所有回路与母线W1连接的隔离开关，以实现全部回路由母线W1换接至母线W2。2）双母线分段接线结构特点：将一组母线用分段断路器QFd分为两段（W1和W2），两个分段母线（W1和W2）与另一组母线（W3）之间都用母联断路器连接，也称为双母线三分段接线。 比双母线分段多了两台分段断路器3）双母线带旁路结构特点：1) 增设了一组旁路母线W3及专用旁路断路器QFp回路。 2) 各回路除通过断路器与两组汇流母线连接外，还通过旁路隔离开关与旁路母线相连接。 比双母线多了一台旁路断路器QFp3.一台半断路器接线：结构特点：1) 每两个回路经三台断路器接在两组母线之间, 构成一串, 两个回路中间的断路器称为联络断路器; 2) 由多个串构成多环路。三个出线九个断路器是其最主要的缺点4.桥形接线a） 内桥接线 b）外桥接线结构特点：1)无母线，只有两台变压器和两回线路2)四个回路使用三台断路器，中间的断路器称为联络断路器，连同两侧的隔离开关称为联接桥。联接桥靠近变压器为内桥接线，联接桥靠近线路为外桥接线。5.多角形接线：结构特点：1) 多角形接线的断路器数与回路数相同;2) 每个边中含有一台断路器和两台隔离开关，各个边互相连接成闭合的环形;3) 每个回路都接在两台断路器之间。 6.单元接线：结构特点：发电机与变压器直接连接，中间不设母线。 二、实际接线（随便举一例）这个系统由双母线分段和双母线带旁路还有单元接线。三、限制短路电流的方法（1）采用适合的主接线形式及运行方式：选择计算阻抗比较大的接线形式或运行方式，增大电源至短路点的等效电抗。 （2）装设限流电抗器1）装设母线分段电抗器2）装设线路电抗器3）装设分裂电抗器4）采用低压分裂绕组变压器四、分裂电抗器和低压分裂绕组变压器 （1） 分裂电抗器：分裂电抗器是一个中间有抽头的电感线图，中间抽头将电抗器分成了两个分支（也称为两个臂）。两个分支线圈的缠绕方向与结构参数都相同，其间存在互感。 如图：分裂电抗器的每臂自感为L，两臂间的互感为M，互感系数f =M / L， 它与电抗器的结构有关，一般取f =0.5。 每臂自感抗xL=L，两臂间的互感抗xM=M=f L=f xL。作用分析：如果分裂电抗器的工作方式是公共端3接电源，两个臂1、2接均衡负荷。 1) 正常运行时，所接的负荷电流大致相等但方向相反，在两个臂中产生的磁通的方向也是相反的，则每臂的电压降为由此可见，正常运行时，由于互感的作用，每臂的电抗值只有其自感电抗的一半，故正常工作时的电压损失较小 。 2) 当1端发生短路时，若忽略臂2上的负荷电流，此时臂1上的电压降为 由于1端发生短路时互感作用很小，每臂的等值电抗为每臂的自感电抗xL，大于正常运行时的电抗，故限流作用强。 （2）低压分裂绕组变压器 ：低压分裂绕组变压器是一种将低压绕组分裂成为相同容量的两个绕组的变压器，其电路图形符号及等效电路见图3-21，第四章 厂用电1.厂用电率：厂用电率KP ：厂用电耗电量AP占同一时期内全厂总发电量A的百分数。 即：2.厂用电的电压等级有那几个高压厂用电的电压等级：3、6、10kv低压长用电的电压等级：380/220v3.厂用电有几种电源？都干什么用？所有发电厂都设有工作电源和备用电源。对单机容量在200MW及以上的大型发电厂还应设置启动电源和事故保安电源。工作电源：发电厂（或变电所）的工作电源是保证发电厂（或变电所）正常运行的基本电源。要保证其可靠性，独立性和具有对应供电性。备用电源：当工作电源故障或检修退出运行时代替工作电源的工作。启动电源：指电厂机组首次启动或工作电源完全消失的情况下，为保证机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源。事故保安电源： 对200MW及以上的发电机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为保证事故状态下安全停机，事故消除后又能及时恢复机组运行，应设置事故保安电源。 4.厂用电的接线形式，原则？ 厂用电接线通常都采用单母线(或称单母线独立分段)接线形式，一段母线故障不影响其他母线段。 1 高压厂用母线 ：火电厂的高压厂用母线一般都采用“按炉分段”的接线原则。2 低压厂用母线 ：大型火电厂亦按炉分段；水电厂按水轮发电机组分段；在中、小型发电厂和变电所中，则根据电厂的具体情况，厂用低压负荷的大小和重要程度，全厂可分为二段或三段。 5.电动机的自启动，惰行，临界电压？为什么进行自启动校验？ 电动机的自启动 ：当电源突然消失或厂用电压降低时，一些重要机械的电动机并不立即断开，电动机转速就会下降(称为惰行)，甚至停转，若在很短时间(一般为1s左右)内，厂用电压又恢复或备用电源自动投入，电动机从惰行又自动启动恢复到稳定运转状态，这一过程称为电动机的自启动。 （2）临界电压：电动机自启动时电压最低限值，也就是最大转矩M *emax等于额定负载转矩（M*m1）的电压，又称为临界电压U*cr 即（3）为什么要进行电动机的自启动校验：若参加自启动的电动机数量过多、总容量较大，则启动电流过大，将使电压下降过多，电动机会过热，将危及厂用电网络的稳定运行以及电动机的安全，使自启动失败，造成发电机停机。因此必须进行电动机自启动校验，以保证厂用电母线电压在要求的水平。 第五章：导体的发热和点动力1.长期发热和短期发热的研究目的长期发热：正常工作电流引起，确定长期允许载流量即额定电流IN短期发热：短路电流引起，进行热稳定校验，条件为：I2=Qk2.动稳定电流：断路器在闭合位置时，所能通过的最大短路电流，称为动稳定电流。电器满足动稳定的条件是：ies=ish，其中ish短路冲击电流幅值，ies电器允许通过的动稳定电流幅值第六章：电气设备选择1.断路器、隔离开关选择的区别，技术指标区别高压断路器的选择：1）安装地点：屋内和屋外。 种类：610kV电网一般选择少油、真空和六氟化硫断路器。35kV电网一般选择少油、真空和六氟化硫断路器，某些35kV屋外配电装置也可用多油断路器。110330kV电网一般选择少油和六氟化硫断路器。500kV电网一般选择六氟化硫断路器。 2）额定电压选择： UN UNs 3）额定电流选择： IN Imax 4）额定开断电流选择：断路器的额定开断电流INbr应不小于其触头刚刚分开时的短路电流有效值Ik即INbr Ik 。隔离开关的选择：1）. 隔离开关的型号应根据其安装地点，配电装置的布置特点等选择。2）. 由于隔离开关没有灭弧装置，故没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。 技术指标的区别：1）高压断路器的技术指标：a额定电压 UN：额定电压是指高压断路器长期正常工作的线电压有效值，该参数表征了断路器长期正常工作的绝缘能力。 b额定电流IN： 额定电流是指高压断路器在规定条件下，可以长期通过的最大电流，该参数表征了断路器承受长期工作电流产生的发热量的能力。 c. 额定开断电流 ：在额定电压下，高压断路器能可靠开断的最大短路电流有效值，该参数表征了断路器的灭弧能力。 d额定关合电流： 额定关合电流是指在规定条件下，断路器能关合不致产生触头熔焊及其他妨碍继续正常工作的最大电流峰值。 e热稳定电流 It：热稳定电流是指在断路器在合闸位置t（单位为秒）时间所能承受的最大电流有效值。f动稳定电流ies：动稳定电流是指断路器在合闸位置所能承受的最大电流峰值，该参数表征了断路器承受短路电流电动力效应的能力。g分闸时间 ：是指断路器从接到分闸命令起到各相触头电弧完全熄灭为止的一段时间，它等于断路器的固有分闸时间与燃弧时间之和。固有分闸时间是指从接到分闸命令起到触头刚刚分离的一段时间。燃弧时间从触头分离到各相电弧均熄灭的一段时间。 2）隔离开关技术指标a额定电压。指隔离开关正常工作时，允许施加的电压等级。 b最高工作电压。由于输电线路存在电压损失，电源端的实际电压总是高于额定电压，因此，要求隔离开关能够在高于额定电压的情况下长期工作，在设计制造时就给隔离开关确定了一个最高工作电压。 c额定电流。指隔离开关可以长期通过的最大工作电流。隔离开关长期通过额定电流时，其各部分的发热温度不超过允许值。 d动稳定电流。指隔离开关承受冲击短路电流所产生电动力的能力。是生产厂家在设计制造时确定的，一般以额定电流幅值的倍数表示。 e热稳定电流。指隔离开关承受短路电流热效应的能力。是由制造厂家给定的某规定时间(1S或4S)内，使隔离开关各部件的温度不超过短时最高允许温度的最大短路电