第三章 电力系统主设备元件.ppt

1 第3章电力系统主设备元件 2 变压器 等值电路及参数计算输电线路 结构及参数开关电器 种类和工作原理互感器 误差及接线方式 3 一 电力变压器的等值电路及参数计算 1 双绕组变压器参数计算 双绕组变压器的T型等值电路 双绕组变压器 型等值电路 4 变压器额定容量SN变压器额定电压UN短路损耗 Ps阻抗电压百分数Us 空载损耗 P0空载电流百分数I0 等值电路计算所用参数 双绕组变压器 型等值电路 5 关于参数的说明 变压器容量为三相的总容量 变压器铭牌上的电气参数 损耗是三相总损耗 百分数是相对于相电压 电流 的百分比 计算所得变压器等值电路中的参数指的是每一相的参数 6 短路试验的计算等值电路 7 空载试验的计算等值电路 空载电流相量图 8 三绕组变压器的 型等值电路 9 国家标准规定的容量比有三种类型 100 高 100 中 100 低 100 高 100 中 50 低 100 高 50 中 100 低 三绕组变压器的额定容量 三个绕组中容量最大的一个绕组的容量 10 对100 100 100型三绕组变压器 11 对于100 100 50和100 50 100型三绕组变压器 按变压器的额定容量进行折算 12 13 国标规定 短路电压百分数已经规算到额定电流时的值 14 电导和电纳的计算 计算方法和双绕组变压器的完全一样 三绕组变压器的空载试验 15 三绕组变压器的绕组布置示意图 a 升压布置 b 降压布置 绕组布置与额定容量 16 自耦变压器的连接方式和容量关系 三绕组自耦变压器U1 高压 U2 中压 U3低压 3 自耦变压器 17 自耦变压器的电磁关系 高压与低压的关系与普通变压器一样高 中压关系 变比 kA N1 N2 U1 U2 负载时的电流关系 磁势平衡方程 18 额定容量 又称通过容量 Se U1I1 U2I2 标准容量 Sb S电 U2I U2I2 1 Se 1 Se U2I2 U2I1 U2I S传 S电 电磁功率 传导功率 效益系数 19 参数计算及等值电路 与普通三绕组变压器相同注意 短路试验数据是未经折算的数值 参数计算时需要进行折算 容量比为100 100 50的自耦变压器 短路电压百分数的折算公式为 20 自耦变压器的运行特点 当自耦变压器电压变比不大时 3 1 其经济性才较显著 为了防止高压侧单相接地故障引起低压侧过电压 中性点必须牢靠接地 短路电流较大 需考虑限流措施 21 ZAT ZT 1 短路试验示意图 22 4 变压器的 型等值电路 23 24 二 输电线路 从结构来分 架空线路 电缆线路 普通导线 分裂导线 扩径导线等 25 1 架空输电线 26 27 28 双分裂导线 29 500kV换位塔 30 大型跨越塔 10kV跨越塔 31 同杆双回塔 10kV同杆双回塔 32 转角塔 33 直线塔 34 绝缘子种类 钢化玻璃绝缘子 瓷绝缘子 合成绝缘子 35 绝缘子形式 针式绝缘子 瓷横担绝缘子 悬式绝缘子 36 电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘子数量的关系 37 金具 38 金具种类 39 金具种类 保护 40 2 电缆线路 41 3 输电线路参数计算 有几个参数可以反映输电线的电磁现象 各个参数受哪些因素影响 如何用等值电路表示输电线路 42 线路的电磁现象和参数 线路通电流 发热 消耗有功功率 R 交流电流 交变磁场 感应电势 自感 互感 抵抗电流 X 电流效应 串联还是并联 43 线路加电压 绝缘漏电 较小 一定电压下发光 放电 电晕 G 电场 线 线 线 大地电容 交变电压产生电容电流 B 电压效应 串联还是并联 44 长度为l的架空线路的参数 R r1l X x1l G g1l S B b1l S 45 电阻的计算 单位长度的直流电阻 km 导线材料的电阻率 mm2 km S 为导线的截面积 mm2 46 说明 略微增大材料电阻率的取值绞线 实际长度长 集肤效应和邻近效应 Ra Rd导线的实际面积常比标称面积小铝的电阻率增大为31 5 mm2 km铜的电阻率增大为18 8 mm2 km 47 温度系数修正 铝的 取0 0036 1 铜的 取0 00382 1 48 电抗的计算 电抗 电感 反映载流线路周围产生的磁场效应导线的电感计算公式根据磁场效应推导 49 推导思路 分析导线的磁场导线自身电流 邻近导线电流 安培环路定律 I H磁场强度 分析导线所交链的磁链自磁链 互磁链磁链与电感系数的关系L I电抗与电感系数的关系x L 50 推导结果 三相对称运行时 每相导线单位长度的电感 51 电抗计算公式 单导线 0 0157 km 分裂导线 将 0代入 ln lg x L r 单导线的等值半径 mm req 分裂导线的等值半径 mm 子导线数 Dge 导线的几何均距 mm 52 影响电抗的因素 线间距离 Dge 导线截面积 req 分裂导线数 一般单根导线 约0 4 km2根分裂导线 约0 33 km3根分裂导线 约0 3 km4根分裂导线 约0 28 km 53 电导的计算 电晕现象声响蓝色晕光o3气味 电晕损耗 计算公式 实测 S km 54 Ucr 临界电压能发生电晕的最低电压影响因素 材料表面光滑程度天气空气密度材料半径分裂情况设计时已考虑晴天不发生电晕 g可忽略 55 电纳的计算 研究b 需研究电容C 采用电场理论分析导线周围电场情况公式推导思路 56 推导结果 单导线 分裂导线 57 三相循环换位 作用 三相不对称排列时 使三相参数平衡 采用三相循环换位后 线路参数的计算公式 58 输电线路等值电路 一字型等值电路 短线路 r1l x1l 59 型等值电路 中等长度 r1l x1l 1 I 60 T型等值电路 长线路用分布参数等值电路 61 高压断路器隔离开关熔断器负荷开关接地开关 三 高压开关电器 62 1 开关电弧的产生和熄灭 气体 等离子体 金属的状态简图 63 开关电弧的形成 电场游离 碰撞游离 示意图 64 扩散 高浓度 低浓度 复合 直接复合 间接复合 主要形式 A e A A e A A A 2A 65 开关电弧的熄灭 介质强度和恢复电压 66 熄弧措施 采用绝缘性能高的介质使电弧迅速拉长采用灭弧装置来加强电弧的冷却 67 2 高压断路器 高压断路器的组成和分类 压缩空气断路器SF6断路器真空断路器固体产气断路器 油断路器 少油断路器 多油断路器 分类 68 开断部分操动和传动部分绝缘部分 组成 DW8 35型多油断路器 69 高压断路器的型号说明 SN10 10 3000 43 3 产品名称代号 安装场所代号 设计序号 额定电压 kV 其他标志代号 额定电流 A 额定开断电流 kA 70 高压断路器的结构 DW8 35型多油断路器 接地金属箱型结构示意图 断口 金属箱 绝缘套管 操动机构 接地金属箱型 绝缘子支持型 1 断路器的基本结构 71 DW19 40 5型 72 多油断路器视频 73 绝缘子支持型结构示意图 SW2 63型少油断路器 开断元件 支持瓷瓶 操动机构 74 2 断路器的积木组合方式 断路器的积木组合方式示意图 SW2 110型少油断路器每相单柱双断口 75 SW2 220型少油断路器每相双柱四断口 76 3 多断口断路器的均压问题及措施 断路器加装并联电容 77 并联均压电容 并联电容 78 户内式少油断路器的结构外型 户内式SN10 10断路器 79 1 油断路器灭弧室的工作原理 自能纵吹 80 自能横吹 81 82 外能吹弧 静触头 动触头 活塞 唧筒 电弧 绝缘筒 83 熄弧性能比较 自能式开断大电流能力强开断微小电流能力弱临界开断电流现象外能式开断小电流能力强 易出现截流现象 84 1 SF6断路器灭弧装置 按能量分 外能 自能 双压式 单压式 气吹式 旋弧式 SF6断路器 85 外能式灭弧装置 单压式灭弧装置 静触头 动触头 86 自能式灭弧装置 气吹灭弧装置 喷口 动触头 主气室 气孔 气缸 辅助气室 止逆阀 静触头 止逆阀 87 旋弧式灭弧装置工作原理 88 LW6B 252断路器 89 LW12 500型落地罐式断路器 金属罐 盆式支持绝缘子 90 真空断路器 91 1 真空电弧的形成 扩散型真空电弧 扩散真空电弧外形示意图 92 集聚型真空电弧 大量电子撞击阳极 阳极表面温度 阳极斑点 电弧电流磁场 磁压力 等离子体的直径 集聚型电弧 93 2 真空断路器结构 ZN12 12系列真空断路器 真空断路器结构外型图 绝缘子 操动机构 真空灭弧室 绝缘拉杆 传动机构 94 3 真空灭弧室 真空灭弧室 触头 动触杆 波纹管 屏蔽罩 密封外壳 95 横向磁场触头 4 真空断路器的触头 螺旋槽触头 96 纵向磁场触头 97 纵向磁场的作用 纵向磁场 约束电荷运动方向 碰撞 电弧电阻 电弧压降 电弧能量 形成集聚型电弧的电流值 200kA 98 断路器与互感器继电器联合应用 99 3 隔离开关 安装位置 户内 户外 剪刀型 双柱型 三柱型 1 隔离开关的分类 V型 100 隔离开关的型号说明 GN2 10G 3150 G 产品名称代号 安装场所代号 设计序号 额定电压 kV 其他标志代号 额定电流 A 极限通过峰值电流 kA 高原型 101 GN19 12 C 系列高压隔离开关 2 隔离开关的典型结构 支柱绝缘子 静触头 操作绝缘子 转轴 102 户外型剪刀型 103 104 105 户外型双柱式 GW4 220型隔离开关 106 户外型三柱式 GW7 500型隔离开关 开断状态 GW7A 220型三柱式隔离开关 关合状态 107 GW5A 35 66 110系列隔离开关 户外型V形 108 时间 电流特性配合 109 2 高压熔断器的典型结构 RW11 10跌落式熔断器 PRW10 12F200A W 型跌落式熔断器 带切负荷灭弧装置 熔断器管 下触头 灭弧装置 110 限流式熔断器剖面图 限流式熔断器外形 熔丝 石英砂 111 2 负荷开关举例 FKRN12 12D压气式负荷开关 FZW30 12户外交流高压真空负荷开关 112 FN5 10系列户内高压真空负荷开关及熔断器组合电器 113 四 高压互感器 1 电磁式电压互感器 特点 容量小 1000VA 安全要求高近似空载下运行原边并联在电路中 副边接电压表计 电压互感器的变比kN 114 电磁式互感器的等值线路图 电磁式电压互感器的误差 115 电压误差 U 角度误差 u 116 1 误差分析及减小误差的措施 采用优质的冷轧硅钢片设计时B要取小些 措施 误差来源2 措施 采用粗的导线 加强一次绕组和二次绕组的耦合 使用时对负荷的大小和功率因数做一定的规定 误差来源1 117 在规定的一次电压和二次负荷变化范围内 负荷功率因数为额定值时 电压误差的最大值 准确度的选择的原则 互感器的准确度不低于所供测量仪表的准确级 电压互感器的准确级 118 装于重要回路的电能表和计费的电能表常用0 5 1级 互感器准确级不低于0 5级 对测量精度要求高的大容量发电机 变压器 系统干线和500kV用0 2级 供运行监视 估算电能的电能表和控制盘上的仪表一般为1 1 5 相应的互感器应为0 5 1级 供只需估计电参数仪表的互感器可用3级 119 电压互感器的接线方式 辅助绕组的作用 绝缘检测和零序保护 120 121 JDZX3 6Q型浇注互感器 电磁式电压互感器的分类和结构 一次接线端子 高压绝缘套管 一 二次绕组 铁芯 壳式 二次接线端子 1 单相式 122 JDCF 220型油浸式电压互感器 瓷套 高压引出端 二次线圈引出端 JDCF 110型电压互感器 123 JDQX 110W2型SF6电压互感器 复合绝缘外套 JDQHX 110W2型SF6电压互感器 124 2 三相式 三相三柱式电压互感器不允许用作绝缘监视测量相对地的电压 注意 125 电容式电压互感器 电容分压器 电容电压互感器原理接线图 126 优缺点 分压电容还可兼做高频载波通信的耦合电容冲击绝缘强度强制造简单 体积小重量轻 造价低 占地少电压越高效果越明显误差特性和暂态特性差 输出容量小 127 2 电磁式电流互感器 特点 原边串在电路中 副边同电流线圈相串联二次绕组近似在短路状态下工作 不能开路运行 128 电流误差 I 相角差 i 电流互感器的误差 与间的夹角 电流互感器向量图 129 a CT结构参数的影响 减小磁阻增加绕组的匝数选用较粗的导线 降低Z2 1 影响的因素 130 b 二次负载阻抗对误差的影响 负载阻抗增大 电流误差和相角差都增大 负荷功率因数增加 电流误差增大 相位差减小 c 一次电流对误差的影响 电流互感器在额定一次电流附近运行时误差较小 131 正常条件下的误差特性 短路条件下的误差特性 132 磁化曲线 133 2 最大二次电流倍数 3 10 误差倍数 误差为 10 时的I1和IN1的比 10 误差曲线 134 电流互感器二次侧开路的危害 产生高电势B骤增 烧