变电站值班员专业知识讲座.ppt

变电站值班员 专业知识 变压器工作原理 变压器 利用电磁感应原理 从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件1 变压器 静止的电磁装置变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组 与电源相连的线圈 接收交流电能 称为一次绕组与负载相连的线圈 送出交流电能 称为二次绕组 一 变压器分类及用途电力变压器 电力系统传输电能的升压变压器 降压变压器 配电变压器等 电炉变压器 专用 给电炉 如炼钢炉 供电 电焊变压器 专用 给电焊机供电 整流变压器 专用 给直流电力机车供电 仪用变压器 用在测量设备中 电子变压器 用在电子线路中 变压器的类型和结构1 类型除了按以上用途分类外 变压器还可以按相数 绕组数目 铁心形式 冷却方式等特征分类 按相数分 单相 三相 多相等按绕组数 双绕组 自耦 三绕组 多绕组铁心形式 心式 壳式冷却方式 干式 油浸式等 环氧树脂浇注干式变压器 330KV变压器 高燃点全密封变压器 直流变压器 220KV变压器 110KV变压器 图中 1 箱盖2 箱壳3 高 低压出线绝缘套管4 拆卸式散热器5 净油器6 安全气道7 储油柜8 箱盖吊攀9 油位计10 吸湿器11 吊攀12 车架 变压器油箱油箱是油浸式变压器的外壳 器身就放置在灌满了变压器油的油箱内 变压器油有两种作用 一方面作为绝缘介质 另一方面作为散热的媒介 即通过变压器油的循环 将绕组和铁芯中散发出来的热量 带给箱壁或散热器 冷却器进行冷却 油箱都是用钢板焊接成的 其结构要求具有一定的机械强度 除了应满足变压器在运行时的一些要求外 还应满足变压器在检修和运输时的一些要求 变压器主要部件是绕组和铁心 器身 绕组是变压器的电路 铁心是变压器的磁路 二者构成变压器的核心即电磁部分 除了电磁部分 还有油箱 冷却装置 绝缘套管 调压和保护装置等部件 1 铁心型式 心式 结构简单工艺简单应用广泛 壳式 用在小容量变压器和电炉变压器 材料 一般由0 35mm 0 5mm冷轧 也用热轧 硅钢片叠成 铁心交叠 相邻层按不同方式交错叠放 将接缝错开 偶数层刚好压着奇数层的接缝 从而减少了磁阻 便于磁通流通 铁心柱截面形状 小型变压器做成方形或者矩形 大型变压器做成阶梯形 容量大则级数多 叠片间留有间隙作为油道 纵向 横向 2 绕组一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成 绕组套装在变压器铁心柱上 低压绕组在内层 高压绕组套装在低压绕组外层 以便于绝缘 3 油 油箱 冷却 安全装置器身装在油箱内 油箱内充满变压器油 变压器油是一种矿物油 具有很好的绝缘性能 变压器油起两个作用 在变压器绕组与绕组 绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用 变压器油受热后产生对流 对变压器铁心和绕组起散热作用 1油箱 2储油柜 3气体继电器 4为安全气道 变压器运行时产生热量 使变压器油膨胀并流进储油柜中 储油柜使变压器油与空气接触面变小 减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度 从而减缓了油的变质 故障时 热量会使变压器油汽化 触动气体继电器发出报警信号或切断电源 如果是严重事故 变压器油大量汽化 油气冲破安全气道管口的密封玻璃 冲出变压器油箱 避免油箱爆裂 吸湿器是一个圆形的容器 它是目前使用得较多的一种悬挂式吸湿器 上端通过联管接到油枕 下端有孔与大气相通 在变压器运行中 绝缘油的温度变化时 油枕要发生吸气和排气作用 空气就是通过吸湿器而进出油枕的 吸湿器下端的空气进口处设有油封装置 在容器内部装满硅胶或氯化钙等吸潮剂 用以除去吸入空气中的尘埃和水分 所以吸湿器又叫做空气滤过器 通常把吸湿器安装离地面1 5 2m的高度 以便于检查和维护 吸湿器 净油器净油器是用来改善运行中的绝缘油特性 防止油过快老化的装置 也称为温差循环滤器 其主要部分是用钢板焊成的圆筒形净油罐 通过上 下油阀门和连接法兰装到变压器的油箱上 罐内充满硅胶之类的吸附剂 在运行中 由于上 下油层之间的温差 使得绝缘油从上向下经过净油器形成对流 绝缘油与吸附剂接触之后 其中的水分 渣滓 酸和氧化物等被吸附剂吸收 从而使油质保持清洁 延长绝缘油的使用年限 电容式瓷套管变压器的瓷套管 是将变压器内部的高 低压引线引到油箱的外部 不但作为引线对地的绝缘 而且担负着固定引线的作用 因此 必须具有制造标准中规定的电气强度和足够的机械强度 变压器瓷套管中的导体是载流元件之一 在变压器运行中 长期通过负载电流 短路时通过短路电流 因此瓷套管必须具有良好的热稳定性 变压器瓷套管有各种各样的外型 如下图 油浸式电力变压器的冷却方式 按容量的大小 可分为以下几种 1 自然油循环自然冷却 油浸自冷式 2 自然油循环风冷 油浸风冷式 3 强迫油循环水冷却4 强迫油循环风冷却 变压器的额定值 1 额定电压U1N U2N单位为V或者kV U1N为正常运行时1次侧应加的电压 U2N为1次侧加额定电压 2次侧处于空载状态时的电压 三相变压器中 额定电压指的是线电压 2 额定容量SN单位为VA kVA MVASN为变压器的视在功率 通常把变压器1 2次侧的额定容量设计为相同 3 额定电流I1N I2N单位为A kA 是变压器正常运行时所能承担的电流 在三相变压器中均代表线电流 3 额定频率fN单位为Hz fN 50Hz此外 铭牌上还会给出三相联接组以及相数m 阻抗电压Uk 型号 运行方式 冷却方式 重量等数据 额定容量 变压器的主要作用是传输电能 因此 额定容量是它的主要参数 额定容量是一个表现功率的惯用值 它是表征传输电能的大小 以kVA或MVA表示 当对变压器施加额定电压时 根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流 双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量 由于变压器的效率很高 通常一 二次侧的额定容量设计成相等 多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定 其额定容量为量大的绕组额定容量 当变压器容量由冷却方式而变更时 则额定容量是指量大的容量 我国现在变压器的额定容量等级是按 1 26的倍数增加的 如容量有100 125 160 200 kVA等 只有30kVA和63000kVA以外的容量等级与优先数系有所不同 变压器的容量大小与电压等级也是密切相关的 电压低 容量大时电流大 损耗增大 电压高 容量小时绝缘比例过大 变压器尺寸相对增大 因此 电压低的容量必小 电压高的容量必大 三 额定电流变压器的额定电流是由绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的系数 单相为1 三相为 而并得的电流经绕组线端的电流 因此变压器的额定电流就是各绕组的额定电流 是指线电流 也以有效值表示 要注意组成三相的单相变压器 额定频率额定频率是指对变压器所设计的运行频率 我国标准规定频率为50HZ 三 额定电流变压器的额定电流是由绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的系数 单相为1 三相为 而并得的电流经绕组线端的电流 因此变压器的额定电流就是各绕组的额定电流 是指线电流 也以有效值表示 要注意组成三相的单相变压器 额定频率额定频率是指对变压器所设计的运行频率 我国标准规定频率为50HZ 空载电流和空载损耗空载电流是指当向变压器的一个绕组 一般是一次侧绕组 施加额定频率的额定电压时 其它绕组开路 流经该绕组线路端子的电流 称为空载电流I 其较小的有功分量Ioa用以补偿铁心的损耗 其较大的无功量Ior用于励磁以平衡铁心的磁压降 空载电流Io 通常Io以额定电流的百分数表示 Io Io IN 100 0 1 3 空载电流的有功分量Ioa是损耗电流 所汲取的有功功率称空载损耗Po 即指当以额定频率的额定电压施加于一个绕组的端子上 其余各绕组开路时所汲取的有功功率 忽略空载运行状态下的施电线绕组的电阻损耗时又称铁损 因此 空载损耗主要决定于铁心材质的单位损耗 阻抗电压和负载损耗双绕组变压器当一个绕组短接 一般为二次侧 另一绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压Uz 多绕组变压器则有任意一对绕组组合的Uz 通常阻抗电压以额定电压百分比表示Uz Uz UN 100 且应折算到参考温度 一个绕组短接 一般为二次 另一绕组流通额定电流时所汲取的有功功率称为负载损耗PR 负载损耗 最大一对绕组的电阻损耗 附加损耗附加损耗包括绕组温度损耗 并绕导线的环流损耗 结构损耗和引线损耗 其中电阻损耗也称为铜耗 负载损耗也要折算到参考温度 七 温升和冷却方式温升 变压器温升 对于空气冷却变压器是指测量部分的温度与冷却空气温度之差 对于水冷却变压器是指测量部分的温度与冷却器入口处的水温之差 一般按运行在海拔高度1000m及以下 油浸式变压器线圈和顶层油温升限值是这样得来的 因为A级绝缘在98 产生的绝缘损坏为正常损坏 而保证变压器正常寿命的年平均气温是20 线圈最热点与其平均温度之差为13K 所以线圈温升限值为98 20 13 65K 油正常运行的最高温度为95 最高气温为40 所以顶层油温升限值为95 40 55K 电压互感器和电流互感器 电压互感器和电流互感器原理和作用互感器和变压器的工作原理相同 都是运用电磁感应原理来工作的 变压器的作用是将一种等级的电压变换成另一种等级的同频率的电压 它只能实现电压的变换 不能实现功率的变换 互感器分为电压互感器和电流互感器 电压互感器的作用是供给测量仪表 继电器等电压 从而正确的反映一次电气系统的各种运行情况 使测量仪表 继电器等二次电气系统与一次电气系统隔离 以保证人员和二次设备的安全 将一次电气系统的高电压变换成同意标准的低电压值 100伏 100 1 732伏 100 3伏 电压互感器的工作原理相当于2次侧开路的变压器 用来变压 在二次侧接入电压表测量电压 可以并联多个电压表 电压互感器的二次侧不能短路 电流互感器的工作原理相当于2次侧短路的变压器 用来变流 在二次侧接入电流表测量电流 可以串联多个电流表 电流互感器的二次侧不能开路 电压互感器在正常运行中 二次负载阻抗很大 电压互感器是恒压源 内阻抗很小 容量很小 一次绕组导线很细 当互感器二次发生短路时 一次电流很大 若二次熔丝选择不当 保险丝不能熔断时 电压互感器极易被烧坏 运行中当电流互感器二次侧开路后 一次侧电流仍然不变 二次侧电流等于零 则二次电流产生的去磁磁通也消失了 这时 一次电流全部变成励磁电流 使互感器铁芯饱和 磁通也很高 互感器铁芯饱和 磁通也很高 将产生以下后果 1 由于磁通饱和 其二次侧将产生数千伏高压 且波形改变 对人身和设备造成危害 2 由于铁芯磁通饱和 使铁芯损耗增加 产生高热 会损坏绝缘 3 将在铁芯中产生剩磁 使互感器比差和角差增大 失去准确性 所以电流互感器二次侧是不允许开路的 电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定 最常用的接线方式为单相 三相星形和不完全星形电流互感器原理电流互感器和变压器很相像 变压器接在线路上 主要用来改变线路的电压 而电流互感器接在线路上 主要用来改变线路的电流 所以电流互感器从前也叫做变流器 后来 一般把直流电变成交流电的仪器设备叫做变流器 把改变线路上电流大小的电器 根据它通过互感的工作原理 叫做电流互感器 根据发电和用电的不同情况 线路上的电流大小不一 而且相差悬殊 有的只有几安 有的却大至几万安 要直接测量这些大大小小的电流 就需要根据线路电流的大小 制作相应为几安直到几万安不同的许多电流表和其他电气仪表 这样就会给仪表制造带来极大的困难 此外 有的线路是高压的 例如22万伏或1万伏等高压输电供电线路 要直接用电气仪表测量高压线路上的电流 那是极其危险的 也是绝对不允许的 如果在线路上接入电流互感器变电流 那么就可以把线路上大大小小的电流 按不同的比例 统一变成大小相近的电流 只要用一种电流规格的电气仪表 例如通用的电流为5A的电气仪表 就可以通过电流互感器 测量线路上小至几安和大至几万安的电流 由此可见 电流互感器除了可以将线路上大小不一的电流变成一定大小的电流 以便于测量之外 还可以起到与线路绝缘的作用 以保证操作人员和仪表的安全 电流互感器的基本结构和变压器很相像 它也有两个绕组 一个叫原边绕组或一次绕组 一个叫副边绕组或二次绕组 两个绕组之间有绝缘 使两个绕组之间有电的隔离 电流互感器在运行时一次绕组W1接在线路上 二次绕组W2接电气仪表 因此在测量高压线路上的电流时 尽管原边电压很高 但是副边电压却很低 操作人员和仪表都很安全 电流互感器把大电流按一定比例变为小电流 提供各种仪表使用和继电保护用的电流 并将二次系统与高电压隔离 它不仅保证了人身和设备的安全 也使仪表和继电器的制造简单化 标准化 提高了经济效益 LZZ 10L电流互感器Z支柱式Z浇注式10额定电压 kV LMZB7 10GYW1L电流互感器M母线式Z浇注式B带保护级7设计序号10额定电压 kV GYW1高原污秽 高压断路器 高压开关主要包括高压断路器 高压负荷开关和高压隔离开关 高压开关用以完成电路的转换 有较大的危险性 1 高压断路器高压断路器是高压开关设备中最重要 最复杂的开关设备 高压断路器有强有力的灭弧装置 既能在正常情况下接通和分断负荷电流 又能借助继电保护装置在故障情况下切断过载电流和短路电流 断路器分断电路时 如电弧不能及时熄灭 不但断路器本身可能受到严重损坏 还可能迅速发展为弧光短路 导致更为严重的事故 按照灭弧介质和灭弧方式 高压断路器可分为少油断路器 多油断路器 真空断路器 六氟化硫断路器 压缩空气断路器 固体产气断路器和磁吹断路器 高压断路器必须与高压隔离开关串联使用 由断路器接通和分断电流 由隔离开关隔断电源 因此 切断电路时必须先拉开断路器后拉开隔离开关 接通电路时必须先合上隔离开关后合上断路器 为确保断路器与隔离开关之间的正确操作顺序 除严格执行操作制度外 10kv系统中常安装机械式或电磁式连锁装置 高压断路器的型号及含义每台高压开关设备均有其产品型号 产品的全型号能表明该产品的类型及一般参数 高压断路器全型号的表示方法及其含义如下 2 高压隔离开关作用 在设备检修时 造成明显断开点 使检修设备与电力系统隔离 原则上刀闸不能用于开断负荷电流 但在电流很小 如开断避雷器的泄漏电流 电压互感器的励磁电流 和容量很低 如断路器的旁路刀闸断开转移电流 的情况下 可以视为例外 操作刀闸的注意事项是什么 操作刀闸前先注意开关确在断开位置 合刀闸操作要领 迅速果断 但刀闸终了用力不可过猛 使合闸终了时不发生冲击 操作完毕检查是否合上 合闸后应使刀闸完全进入固定触头 并检查接触的严密性 拉刀闸时的操作要领 开始时慢而谨慎 当刀闸片刚离开固定时应迅速 特别是切断变压器的空载电流 架空线路 电缆的充电电流 架空线路的小负荷电流 切断合环电流时 拉刀闸应更迅速果断 以便能迅速消弧 操作完毕后 应检查刀闸每相确实已在断开位置 并应使刀片尽量拉到头 停电时先拉线路侧刀闸 送电时先合母线侧刀闸原因目的是为了缩小事故范围 在停电时 可能的误操作有 开关未断 先拉开刀闸 带负荷拉刀闸开关已断 误拉刀闸 带负荷拉刀闸如果先拉母线侧刀闸 弧光短路点在开关内 将造成母线短路 如果先拉线路侧刀闸 弧光短路点在开关外 开关保护跳闸 能切断故障 缩小事故范围 在送电时 如开关在合闸位置去合刀闸 如先合线路侧刀闸 后合母线侧刀闸 等于用母线侧刀闸带负荷送电 线路一旦发生弧光短路 便造成母线故障 扩大事故 如先合母线侧刀闸 后合线路侧刀闸 等于用线路侧刀闸带负荷送电 一旦发生弧光短路 开关保护动作 缩小事故 电力电容器 电力电容器是一种无功补偿装置 电力系统的负荷和供电设备如电动机 变压器 互感器等 除了消耗有功电力以外 还要 吸收 无功电力 如果这些无功电力都由发电机供给 必将影响它的有功出力 不但不经济 而且会造成电压质量低劣 影响用户使用 电容器在交流电压作用下能 发 无功电力 电容电流 如果把电容器并接在负荷 如电动机 或供电设备 如变压器 上运行 那么 负荷或供电设备要 吸收 的无功电力 正好由电容器 发出 的无功电力供给 这就是并联补偿 并联补偿减少了线路能量损耗 可改善电压质量 提高功率因数 提高系统供电能力 如果把电容器串联在线路上 补偿线路电抗 改变线路参数 这就是串联补偿 串联补偿可以减少线路电压损失 提高线路末端电压水平 减少电网的功率损失和电能损失 提高输电能力 电力电容器包括移相电容器 电热电容器 均压电容器 藕合电容器 脉冲电容器等 移相电容器主要用于补偿无功功率 以提高系统的功率因数 电热电容器主要用于提高中频电力系统的功率因数 均压电容器一般并联在断路器的断口上作均压用 藕合电容器主要用于电力送电线路的通信 测量 控制 保护 脉冲电容器主要用于脉冲电路及直流高压整流滤波 电力电容器的保护 1 电容器组应采用适当保护措施 如采用平衡或差动继电保护或采用瞬时作用过电流继电保护 对于3 15kV及以上的电容器 必须在每个电容器上装置单独的熔断器 熔断器的额定电流应按熔丝的特性和接通时的涌流来选定 一般为1 5倍电容器的额定电流为宜 以防止电容器油箱爆炸 2 除上述指出的保护形式外 在必要时还可以作下面的几种保护 如果电压升高是经常及长时间的 需采取措施使电压升高不超过1 1倍额定电压 用合适的电流自动开关进行保护 使电流升高不超过1 3倍额定电流 如果电容器同架空线联接时 可用合适的避雷器来进行大气过电压保护 在高压网络中 短路电流超过20A时 并且短路电流的保护装置或熔丝不能可靠地保护对地短路时 则应采用单相短路保护装置 电容器不允许装设自动重合闸装置 电容器不允许装设自动重合闸装置 相反应装设无压释放自动跳闸装置 主要是因电容器放电需要一定时间 当电容器组的开关跳闸后 如果马上重合闸 电容器是来不及放电的 在电容器中就可能残存着与重合闸电压极性相反的电荷 这将使合闸瞬间产生很大的冲击电流 从而造成电容器外壳膨胀 喷油甚至爆炸 电力电容器组倒闸操作时必须注意的事项 1 在正常情况下 全所停电操作时 应先断开电容器组断路器后 再拉开各路出线断路器 恢复送电时应与此顺序相反 2 事故情况下 全所无电后 必须将电容器组的断路器断开 3 电容器组断路器跳闸后不准强送电 保护熔丝熔断后 未经查明原因之前 不准更换熔丝送电 4 电容器组禁止带电荷合闸 电容器组再次合闸时 必须在断路器断开3min之后才可进行 处理故障电容器应注意的安全事项处理故障电容器应在断开电容器的断路器 拉开断路器两则的隔离开关 并对电容器组经放电电阻放电后进行 电容器组经放电电阻 放电变压器或放电电压互感器 放电以后 由于部分残存电荷一时放不尽 仍应进行一次人工放电 放电时先将接地线接地端接好 再用接地棒多次对电容器放电 直至无放电火花及放电声为止 然后将接地端固定好 由于故障电容器可能发生引线接触不良 内部断线或熔丝熔断等 因此有部分电荷可能未放尽 所以检修人员在接触故障电容器之前 还应戴上绝缘手套 先用短路线将故障电容器两极短接 然后方动手拆卸和更换 电容器在变电所各种设备中属于可靠性比较薄弱的电器 它比同级电压的其他设备的绝缘较为薄弱 内部元件发热较多 而散热情况又欠佳 内部故障机会较多 制造电力电容器内部材料的可燃物成分又大 所以运行中极易着火 因此 对电力电容器的运行应尽可能地创造良好的低温和通风条件 消弧线圈 消弧线圈是一种带铁芯的电感线圈 它接于变压器 或发电机 的中性点与大地之间 构成消弧线圈接地系统 正常运行时 消弧线圈中无电流通过 而当电网受到雷击或发生单相电弧性接地时 中性点电位将上升到相电压 这时流经消弧线圈的电感性电流与单相接地的电容性故障电流相互抵消 使故障电流得到补偿 补偿后的残余电流变得很小 不足以维持电弧 从而自行熄灭 这样 就可使接地迅速消除而不致引起过电压 消弧线圈的作用 电网安装消弧线圈后 发生单相接地时消弧线圈产生电感电流 该电感电流补偿因单相接地而形成的电容电流 使得接地电流减小 同时使得故障相恢复电压速度减小 治理电容电流过大所造成的危害 同时由于消弧线圈的嵌位作用 它可以有效的防止铁磁谐振过电压的产生 消弧线圈补偿效果越好 对电网的安全保护作用越大 所以需要跟踪电容电流变化自动调谐的消弧线圈 中性点不接地的高压电网中 单相接地电容电流的危害主要体现为四点 弧光接地过电压的危害 当电容电流一旦过大 接地点电弧不能自行熄灭 当出现间歇性电弧接地时 产生弧光接地过电压 这种过电压可达相电压的3 5倍或更高 它遍布于整个电网中 并且持续时间长 可达几个小时 它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节 而且对整个电网绝缘都有很大的危害 造成接地点热破坏及接地网电压升高单相接地电容电流过大 使接地点热效应增大 对电缆等设备造成热破坏 该电流流入大地后由于接地电阻的原因 使整个接地网电压升高 危害人身安全 交流杂散电流危害电容电流流入大地后 在大地中形成杂散电流 该电流可能产生火花 引燃瓦斯爆炸等 可能造成雷管先期放炮 并且腐蚀水管 气管等 接地电弧引起瓦斯煤尘爆炸 消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后 提供一电感电流 补偿接地电容电流 使接地电流减小 也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低 达到熄灭电弧的目的 当消弧线圈正确调谐时 不仅可以有效的减少产生弧光接地过电压的机率 还可以有效的抑制过电压的辐值 同时也最大限度的减小了故障点热破坏作用及接地网的电压等 所谓正确调谐 即电感电流接地或等于电容电流 工程上用脱谐度V来描述调谐程度V IC IL IC当V 0时 称为全补偿 当V 0时为欠补偿 V 0时为过补偿 从发挥消弧线圈的作用上来看 脱谐度的绝对值越小越好 最好是处于全补偿状态 即调至谐振点上 但是在电网正常运行时 小脱谐度的消弧线圈将产生各种谐振过电压 如煤矿6KV电网 当消弧线圈处于全补偿状态时 电网正常稳态运行情况下其中性点位移电压是未补偿电网的10 25倍 这就是通常所说的串联谐振过电压 除此之外 电网的各种操作 如大电机的投入 断路器的非同期合闸等 都可能产生危险的过电压 所以电网正常运行时 或发生单相接地故障以外的其它故障时 小脱谐度的消弧线圈给电网带来的不是安全因素而是危害 综上所述 当电网未发生单相接地故障时 希望消弧线圈的脱谐度越大越好 最好是退出运行 母线 在变电所中各级电压配电装置的连接 以及变压器等电气设备和相应配电装置的连接 大都采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线 这统称为母线 母线的作用是汇集 分配和传送电能 由于母线在运行中 有巨大的电能通过 短路时 承受着很大的发热和电动力效应 因此 必须合理的选用母线材料 截面形状和截面积以符合安全经济运行的要求 铝母线母线按结构分为硬母线和软母线 硬母线又分为矩形母线和管形母线 矩形母线一般使用于主变压器至配电室内 其优点是施工安装方便 运行中变化小 载流量大 但造价较高 软母线用于室外 因空间大 导线有所摆动也不致于造成线间距离不够 软母线施工简便 造价低廉 什么是母联开关 什么是母线分段开关 一个开关在两排并列的母线上都有隔离开关的 则这两排母线的连接开关 就是母联开关 比如东西母或南北母的连接开关 双母线的时候 叫母联 单母线的时候 叫分段 而母线 我们且称为单母分段 中间的连接开关就是母线的分段开关 任何一条线路只能接到I段或II段母线上 单母线分段优点 母线分段后 对重要用户 可以重不同段供电 另外 当一段母线发生故障时 分段断路器能够自动将故障切除 保证正常段母线不间断供电 缺点 当母线故障时 该母线上的回路都要停电 而且扩建时需要向两个方向均衡扩建 双母线接线优点 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于设计 缺点 增加了一组母线 每一回路增加一组母线隔离开关 增加了投资 操作复杂 占地面积增加 什么是母线排 是电力配电设备上的导电材料名称 材质扁铜 相当于电线 没有绝缘层 外面刷有表示相序的颜色油漆 主要用于室内变压器到配电柜再到电源总闸然后连接到各分闸 母线的材质 答 铜母线 铝母线和钢母线 母线着色的意义 答 可以增加辐射能力 利于散热 着色后允许负荷电流提高12 15 2020 3 16 55 可编辑 电抗器 最通俗的讲 能在电路中起到阻抗的作用的东西 我们叫它电抗器 电力网中所采用的电抗器 实质上是一个无导磁材料的空心线圈 它可以根据需要布置为垂直 水平和品字形三种装配形式 在电力系统发生短路时 会产生数值很大的短路电流 如果不加以限制 要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的 因此 为了满足某些断路器遮断容量的要求 常在出线断路器处串联电抗器 增大短路阻抗 限制短路电流 由于采用了电抗器 在发生短路时 电抗器上的电压降较大 所以也起到了维持母线电压水平的作用 使母线上的电压波动较小 保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性 电抗器也叫电感器 一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场 所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性 然而通电长直导体的电感较小 所产生的磁场不强 因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式 称空心电抗器 有时为了让这只螺线管具有更大的电感 便在螺线管中插入铁心 称铁心电抗器 电抗分为感抗和容抗 比较科学的归类是感抗器 电感器 和容抗器 电容器 统称为电抗器 然而由于过去先有了电感器 并且被称谓电抗器 所以现在人们所说的电容器就是容抗器 而电抗器专指电感器 电抗器reactor依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器 按用途分为7种 限流电抗器 串联于电力电路中 以限制短路电流的数值 并联电抗器 一般接在超高压输电线的末端和地之间 起无功补偿作用 通信电抗器 又称阻波器 串联在兼作通信线路用的输电线路中 用以阻挡载波信号 使之进入接收设备 消弧电抗器 又称消弧线圈 接于三相变压器的中性点与地之间 用以在三相电网的一相接地时供给电感性电流 以补偿流过接地点的电容性电流 使电弧不易起燃 从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压 滤波电抗器 用于整流电路中减少竹流电流上纹波的幅值 也可与电容器构成对某种频率能发生共振的电路 以消除电力电路某次谐波的电压或电流 电炉电抗器 与电炉变压器串联 限制其短路电流 起动电抗器 与电动机串联 限制其起动电流 电抗器的作用电力系统中所采取的电抗器常见的有串联电抗器和并联电抗器 串联电抗器主要用来限制短路电流 也有在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波 220kV 110kV 35kV 10kV电网中的电抗器是用来吸收电缆线路的充电容性无功的 可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压 超高压并联电抗器有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能 主要包括 1 轻空载或轻负荷线路上的电容效应 以降低工频暂态过电压 2 改善长输电线路上的电压分布 3 使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡 防止无功功率不合理流动同时也减轻了线路上的功率损失 二 电抗器分类 按结构及冷却介质 按接法 按功能 按用途进行分类 1按结构及冷却介质 分为空心式 铁心式 干式 油浸式等 例如干式空心电抗器 干式铁心电抗器 油浸铁心电抗器 油浸空心电抗器 夹持式干式空心电抗器 绕包式干式空心电抗器 水泥电抗器等 2按接法 分为并联电抗器和串联电抗器 3按功能 分为限流和补偿 4按用途 按具体用途细分 例如限流电抗器 滤波电抗器 平波电抗器 功率因数补偿电抗器 串联电抗器 平衡电抗器 接地电抗器 消弧线圈 进线电抗器 出线电抗器 饱和电抗器 自饱和电抗器 可变电抗器 可调电抗器 可控电抗器 轭流电抗器 串联谐振电抗器 并联谐振电抗器等 避雷器 避雷器通常是接于导线与大地之间 于被保护设备并联 在正常的情况下 避雷器中无电流流过 一旦线路上传来危及被保护设备绝缘过电压波时 避雷针被击穿 雷电迅速泄流到大地 将过电压限制在一定的水平 保护了设备的绝缘 当过电压作用过去后 避雷器能自动的切断工频续流 使系统恢复正常运行 现在普遍用的是氧化锌避雷器 阀型避雷器用途 避雷器是电力系统变配电装置 电气线路 用电设备防雷保护中最常用的防雷保护装置 主要作用是用来防止雷电波浸入 避雷器与被保护装置并联 当线路上出现雷电波过电压时 通过避雷器对地放电 避免出现电压冲击波 防止被保护设备的绝缘损坏和保证人身安全 阀型避雷器的上接线端子与被保护的电器设备或线路相连接 下接线端子通过接地装置与大地相连接 当线路上出现危及设备安全的过电压时 他就对地放电 把侵入的直击雷雷电波或感应雷雷电波限制在残压值范围内 从而使变压器及其电器设备的绝缘免受过电压的危害 避雷针的结构 避雷针是由 接闪器 引下线 和 接地体 三个部分构成 最上面的金属针就是接闪器 埋在地底下的金属体称为接地体 而连接接闪器和接地体的金属线叫引下线 根据科学实验证明 雷电有一个 癖好 就是最喜欢走电阻小的捷径 而避雷针正好为雷电的引下来架设了一座桥 当雷电的 先导 接近地面时 避雷针就会把空中的强电荷马上吸引到自己的 头上 然后通过引下线 将这些强电荷迅速传入地底 从而保护了建筑物免遭雷击 继电保护基本知识 在电力系统中 发生故障时 安装于保护该元件的自动装置立刻作用于该元件跳闸 切除故障或发出异常信号 一 对继电保护装置的基本要求如下 选择性 当电力系统任一点发生故障时 继电保护装置应保证只切除故障元件 非故障部分仍能继续运行 快速性 当电力系统发生故障时 为保证系统的稳定性 要求继电保护装置以最快的速度切除故障 同时减少系统低压状态下的工作时间 灵敏性 在保护范围内发生故障时 不论系统运行方式 故障类型 故障点位置如何 均应灵敏可靠动作 可靠性 当故障发生在保护范围内时继电保护装置应可靠动作 不应拒绝动作 而在正常运行或故障发生在保护范围外部情况下 应可靠不动作 不应发生误动作 电气故障特点 电流增大 电压降低 增高 电流电压相位角变化 电力系统短路的危害 1 产生电弧 以致烧坏设备 2 产生热效应及电动力 3 导致用户不能正常工作 4 破坏系统稳定性 电力故障的分类 1 瞬时性故障 雷击过电压 瓷瓶闪烙 大风导线摆动等 2 永久性故障 瓷瓶击穿 倒杆接地短路 电缆头击穿等 解决事故的措施 1 利用先进设备 加强巡视维护 2 利用继电保护装置 快速切除 缩小事故范围 保持系统稳定 变电所接线 主接线 连接发电机 变压器 断路器 开关 电抗器 电力电缆 电压互感器 电流互感器等电气设备的母线 输电线路等构成的电路叫主接线 也叫一次接线 二次接线 为保证变电所发电厂的安全经济运行和操作管理的方便 用以监察测量仪表 控制及信号器具 继电保护装置 自动装置等一系列辅助电气设备组成 由电压互感器 电流互感器 蓄电池组或厂用用低压电源供电 表明它们相互联系的接线叫二次接线 二次接线图的种类 原理接线图 用于表示继电保护测量仪表及自动装置工作原理 将构成二次接线和一次接线有关设备部分整体画在一起 展开接线图 按电源供电给二次回路的每个独立电源划分 同一元件不同回路采用同一文字符号 接线图是以设备为中心 展开图是以回路为中心 阅读原理图 读图的顺序要求 阅读原理接线图的顺序从一次接线开始 查看电流电压的来源 从电流互感器和电压互感器二次侧 分析当一次系统故障时 二次系统各设备的相互动作关系 直至使断路器跳闸及发出信号为止 对阅读展开接线图有哪些要求 阅读展开接线图应按顺序进行 1 先读交流电路后读直流电路 2 直流电源的流通方向是从左到右 即从正电源经触点到线圈再回到负电源 3 元件的动作顺序是从上到下 从左到右 继电保护构成 故障量 测量部分 逻辑部分 执行部分 跳闸或信号 整定值接点部分BCJ TQ HQ 1 测量部分测量部分的作用是测量被保护设备的有关参数 以便判断设备所处的状态 正常状态 故障或不正常工作状态 2 逻辑部分逻辑部分的作用是根据测量部分输出的结果进行逻辑判断 即判断被保护设备的状态 确定保护装置是否动作 以及如何动作 瞬时或延时 等 3 执行部分执行部分是根据逻辑部分传送的信号 最后完成保护装置所担负的任务 如故障时动作于跳闸 不正常运行时 发出信号 正常运行时 不动作等 继电器的作用和分类继电器是组成继电保护装置的基本元件 当输入继电器的物理量达到一定数值时 继电器就动作 通过执行元件发出信号 或动作于跳闸 继电器的种类很多 按照继电器的结构原理可分为电磁型 感应型 磁电型 整流型 极化型 半导体型和其他类型 按照继电器反应物理量的性质来分 可分为 电流 电压 功率方向 阻抗 周波继电器等 按照继电器反应电气量的上开或下降 又可分为过量继电器和低量继电器 例如反应电流超过整定值而动作的继电器 称为过电流继电路 反应电压低于整定值而动作的继电器 称为低电压继电器 1 继电器 2 继电器的触点和线圈引出线 3 电流继电器 4 电压继电器 5 时间继电器 6 中间继电器 7 信号继电器 8 差动继电器 9 瓦斯继电器 一 定时限过电流保护在电力系统中 当发生短路时 其特征之一就是线路中的电流剧增 过电流保护就是利用这个特征 在电流增长到超过整定值时引起动作的一种保护装置 过电流保护按时限特性分为定时限过电流保护和反时限过电流保护 所谓定时限过电流保护是指不管故障电流超过整定值多少 其动作时间总是一定的 本教程只介绍定时限过电流保护 1 定时限过电流保护的接线方式过电流保护的结线方式有三相星形接线 两相不完全星形接线和两相差接线 常用的是两相不完全星形接线 下图为定时限过电流保护两相不完全星形接线的原理图 二 电流速断保护电流速断保护与过电流保护比较有两点区别 首先 电流速断保护的起动电流是按躲过被保护线路末端的最大短路电流整定的 因此继电器的起动电流要比过电流保护的起动电流大很多 其次 瞬时电流速断保护是通过动作电流的正确选择达到上下级保护动作的选择性 而不是依靠动作时间阶差来达到动作选择性 因此瞬时电流速断保护不采用时间继电器 其动作时间为零秒 是快速保护 由于电流速断保护具有可靠的选择性和快速性 因此多用作线路 或其它电气设备 的主要保护 电流速断保护的缺点是具有末端死区 因为电流速断保护的动作电流是按躲过被保护线路末端的最大短路电流来整定的 因此 当被保护线路靠近末端发生短路故障时 瞬时速断保护就可能不动作 在被保护线路靠近末端 瞬时速断保护不能起到保护作用的区段 称为瞬时速断保护的死区 为了使在这段死区内发生故障时 断路器也能跳闸 必须依靠过电流保护来动作 因此 过电流保护必须和速断保护同时配合使用 二次识图 常用电气符号 GB315 64电工设备文字符号编制通则GB4728 87国家标准局 1990年1月1日起施行 LH电流互感器TA YH电压互感器TV HC合闸接触器KMC HQ合闸线圈LC TQ跳闸线圈LT LJ电流继电器KA YJ电压继电器KV SJ时间继电器KT XJ信号继电器KS CJ差动继电器KD ZJ中间继电器KM JSJ加速继电器KAT BCJ保护出口继电器KOM TBJ跳跃闭锁继电器KTL XMJ信号脉冲继电器KSP HWJ合闸位置继电器KCP ZCH自动重合闸装置ARC WSJ瓦斯继电器KG XJJ信号监视继电器KMNKK控制开关SA XD信号灯HL HD红灯HRBD白灯HW LD绿灯HG GP光字牌HP FM蜂鸣器HB JL警铃HA LP连接片XB QP切换片XS BZT备用自投ATS KM控制母线WC XM信号母线WS SYM事故音响母线WFA YBM预告音响母线WW SM闪光母线WFM HM合闸母线WO FM辅助母线W B变压器T F发电机G DL断路器QF G隔离开关QS XL线路WL CJ纵联差动LD FK负荷开关QL DB电力变压器TM DD电笛HW C电容器CP DK电抗器L Lh消弧线圈Lblow RD熔断器FU 继电器触点的图形符号 1 动合触点 常开 2 动断触点 常闭 3 切换触点 4 延时闭合的动合触点 常开 5 延时返回的动合触点 常开 6 延时闭合和返回的动合触点 常开 7 延时闭合的动断触点 常闭 8 延时开启的动断触点 常闭 9 延时闭合和开启的动断触点 常闭 10 需人工复归的动合触点 常开 11 需人工复归的动断触点 常闭 6KV线路故障类型永久性短路故障 瞬时性短路故障 单相接地故障 如果故障点距离变电所较近 且短路电流很大 超过速断保护整定值时 则速断保护动作 重合闸重合一次 故障为瞬时故障时 重合成功 那么变电所重合闸动作光字牌亮 掉牌未复归光字牌亮 速断信号继电器和重合闸信号继电器掉牌 发出事故音响 我们以1801图纸为例 其动作过程如下 A正常运行情况 在线路正常运行情况下 线路上没有短路电流通过 因此连接在电流互感器二次侧的1LJ 2LJ 3LJ 4LJ励磁线圈没有大电流通过 继电器不动作 B当线路故障发生在速断保护范围时 线路上有短路电流通过 电流继电器1LJ 2LJ 3LJ 4LJ均有电流通过 达到1LJ 2LJ起动电流 因为3LJ 4LJ起动时还要经时间延时 所以速断先动作 通路为 KM 1RD 1LJ 2LJ 1XJ 1LD BCJ 2RD KM KM BCJ接点 BCJ线圈 DL TQ 2RD KM接通跳闸回路 断路器跳闸 KM 1RD 2123 重合闸 HWJ常闭接点 2RD KM接通 起动重合闸回路 开关合闸 C重合闸回路 重合闸充电回路 当短路器合闸后 重合闸继电器LCH的电容C经 KM 1RD 2123 4R C 2RD KM充电 直至充电充满 重合闸的合闸回路 当线路发生故障 继电保护装置动作断路器跳闸后 经下回路起动重合闸 KM 1RD 2123 ZCH17 12 ZJ1 ZJ2 ZJ线圈 XJ线圈 QP TBJ动断触点 DL动断触点 HC 合闸 断路器合上后 其辅助触点DL断开 重合闸复归 C再次开始充电 准备下次动作 重合闸的放电回路当手动操作使断路器跳闸 不需要重合闸动作时 将重合闸放电回路接通 C 6R KK24 2RD KMZJ不能起动 重合闸只能动作一次的原因 当重合闸动作之后 使断路器合闸送电到永久性故障后 继电保护装置动作使断路器再次跳闸 因重合闸内电容C充电不足 ZJ继电器不能起动 电容C一般需充电15 25秒 从而保证了重合闸只动作一次的要求 如果线路是瞬时性短路故障 那么重合闸动作一次 重合成功 设备均回到正常运行状态 如果是永久性故障 那么速断保护回路重新起动 断路器跳闸不再重合 2 如果线路故障发生在末端 且短路电流小于速断电流整定值 大于过流电流的整定值时 则过流保护动作 如果是瞬时故障时 则重合闸起动 重合成功 如果是永久性故障时 则重合闸不成功 同时起动后加速继电器 加速跳闸 其动作过程如下 KM 1RD 3LJ 4LJ SJ线圈 KM KM 1RD SJ延时闭合触点闭合 2XJ 2LP TBJ线圈 DL动合触点 TQ 跳闸故障消失则重合闸起动 重合一次成功故障不消失 重合闸起动开关上后 故障电流任存在 则3LJ 4LJ仍接通 重合闸ZJ3触点闭合 启动JSJ线圈 KM 3LJ 4LJ JSJ瞬时闭合 BCJ KM KM BCJ动合触点 BCJ TBJ DL动合触点 TQ 开关跳闸 3 线路接地保护 中性点不接地电网中发生单相接地时不会出现大电流 且不会改变线路电压的数值和对称性 故可以在较长时间 1 2小时 带着故障点继续向负荷供电 因此 中性点不接地电网的单相保护接地保护通常作用于信号 绝缘监视装置 利用中性点不接地电网单相接地时出现零序电压的特点 可实现无选择性的绝缘监视装置 将过压继电器接在三相五柱式电压互感器开口三角形连接的二次绕组输出端 正常运行时 继电器不动作 当接于母线上的任一线路单相接地时 出现零序电压 继电器动作 动合触点接通 发出信号 三只电压表反应各相对地电压 正常运行时 三只电压表读数相等 当电网发生接地时 接地相电压表指示为零 其它两相电压表读数升高倍 值班人员根据三只电压表的指示 可判断故障相母线 然后采用原始的顺序拉闸法或目前接地选检仪选线装置 找出故障接地线路 控制开关 万能转换开关 手动操作 发出控制命令 使断路器进行跳合闸的装置 LW2型常用 1801图纸中有KK开关接点图 要求能看懂 接通 不通 KK触点作用 操作触点 5 8 合闸 位置时通 合闸后 断开 6 7 跳闸 位置时通 跳闸后 断开 2 4 预跳 及 跳闸后 通ZCH放电 21 23 合闸 及 合闸后 通ZCH电源 25 28 合闸 通加速电源 信号触点 10 11 跳闸 跳闸后 通绿灯电源 13 16 合闸 及 合闸后 通红灯电源 9 10 9 12 预合 合闸 及 合闸后 通DL断开后绿灯闪光电源 13 14 14 15 预跳 跳闸 跳闸后 通DL合上时红灯闪光电源 事故触点 1 3 17 19串联使用 KK 合闸后 通 开关事故断开时与开关辅助触点接通事故报警过流 当电力线路发生故障时 CT二次感应电流增大大于IDZ时3LJ 4LJ启动接通SJ SJ延时闭合接通跳闸回路 开关跳闸 同时2XJ同时启动接通 掉牌未复归 光字牌亮 同时开关跳闸其常闭辅助开关闭合接通不对应事故音响回路发出事故报警及绿灯闪光 速断 当电力线路发生故障时 CT二次感应电流增大大于IDZ时1LJ 2LJ启动接通BCJ BCJ闭合接通跳闸回路 开关跳闸 同时1XJ同时启动接通 掉牌未复归 光字牌亮 同时开关跳闸其常闭辅助开关闭合接通不对应事故音响回路发出事故报警及绿灯闪光 重合闸充电回路 当KK合闸后位置时21 23触点通电容器经4R限流充电 时间 RC 15 25秒路径 KM 1RD 21 23 4R C 2RD KM 并由ND 17R ZJ监视电容器上电压 通过ND光亮反映电容器电能储存情况 重合闸动作 当线路故障开关跳闸 回路中HWJ失电返回 其常闭触点闭合接通ZCH内SJ SJ延时闭合的常开触点延时闭合将ZJ接入电容器回路C对ZJ放电ZJ启动常开触点闭合经由1RD21 23ZJ两对常开触点 ZJ电流线圈XJ 经QP接通合闸回路及JSJ 开关合闸 后加速启动准备动作 同时XJ掉牌发出 重合闸动作 光字牌 后加速动作 当线路故障开关跳闸 ZCH启动开关合闸的同时 JSJ启动其延时开启的常开触点闭合 若ZCH重合于永久故障 3LJ 4LJ启动经由 KM 1RD 3LJ4LJ JSJ延时开启的常开触点 3XJ 3LP 无时限启动BCJ BCJ闭合接通跳闸回路 开关跳闸 同时3XJ同时启动接通 掉牌未复归 光字牌亮 同时开关跳闸其常闭辅助开关闭合接通不对应事故音响回路发出事故报警及绿灯闪光 电容式重合闸不动作原因 1 无电源 2 开关合闸回路不良 3 HWJ回路断线或接触不良 4 C充电回路故障 5 SJ ZJ断线或接触不良 6 XJ线圈或QP开路 7 TBJ接触不良 8 HM无电 RD断 HC HQ坏 9 KK接触不良2123或24短路 10 C充电时间短 C无容量 跳跃闭锁动作原理 当手动或自动合闸于短路故障上 保护动作跳闸回路通 断路器跳闸 同时串于回路TBJ电流启动其常开触点闭合接通TBJ电压自保持 其常闭触点断开合闸回路 起跳跃闭锁作用 事故音响启动回路 KK的1 3 及17 19触点在合闸后接通信号电源 当开关故障跳闸开关辅助常闭触点闭合接通SYM 启动事故音响报警 不对应启动 灯光回路 开关在合位 红灯监视跳闸回路完好 开关在开位 绿灯监视合闸