高压知识特岗培训

1 高压电工作业 初训 培训教师 张希月电话第十章 电力系统工程基础 3 1 概述2 发电厂3 变电站的一次接线4 电力系统一次设备简介5 变电站的二次接线6 变电站综合自动化简介7 配电管理系统DMS 组网结构 主要内容 4 1 1什么是电力系统 5 1 1什么是电力系统 电力网 电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的统一体 电力系统 由发电厂中的电气部分 各类变电所及输电 配电线路及各种类型的用电设备组成的统一体 称为电力系统 具体组成如下发电厂 生产电能 电力网 变换电压 传送电能 由变电所和电力线路组成 配电系统 将系统的电能传输给电力用户 电力用户 高压用户额定电压在1kV以上 低压用户额定电压在1kV以下 用电设备 消耗电能 电力系统 动力系统 在电力系统的基础上 把发电厂的动力部分 例如火力发电厂的锅炉 汽轮机和水力发电厂的水库 水轮机以及核动力发电厂的反应堆等 包含在内的系统 通常 将发电厂电能送到负荷中心的线路叫输电线路 负荷中心至各用户的线路叫配电线路 负荷中心一般设变电站 6 7 1 1什么是电力系统 8 我国的电力网额定电压等级 KV 0 22 0 38 3 6 10 35 60 110 220 330 500 习惯上称10KV以下线路为配电线路 35KV 60KV线路为输电线路 110KV 220KV线路为高压线路 330KV以上线路称为超高压线路 把60KV以下电网称为地域电网 110KV 220KV电网称为区域电网 330KV以上电网称为超高压电网 把电力用户从系统所取用的功率称为负荷 另外 通常把1KV以下的电力设备及装置称为低压设备 1KV以上的设备称为高压设备 9 目前我国常用的电压等级 220V 380V 6kV 10kV 35kV 110kV 220kV 330kV 500kV 电力系统一般是由发电厂 输电线路 变电所 配电线路及用电设备构成 通常将35kV及35kV以上的电压线路称为送电线路 10kV及其以下的电压线路称为配电线路 将额定1kV以上电压称为 高电压 额定电压在1kV以下电压称为 低电压 我国规定安全电压为36V 24V 12V三种 10 1 1什么是电力系统 电力网按电压等级分类 低压网 电压等级在1kV以下 中压网 1 10kV 高压网 高于10kV 低于330kV 超高压网 低于750kV 特高压网 1000kV及以上 11 1 1什么是电力系统 电力网 按电压等级的高低 供电范围的大小的分类地方电力网 电压等级在35kV及以下 供电半径在20 50km以内区域电力网 电压等级在35kV以上 一般为110kV 220kV 供电半径超过50km 联系较多发电厂的网络超高压远距离输电网 电压等级为330kV 500kV的网络 其主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心 同时还联系若干区域电力网形成跨省 跨地区的大型电力系统 12 1 1什么是电力系统 变电所 按其在电力系统中的地位分类枢纽变电所 中间变电所 地区变电所 终端电站所 13 1 2电力系统的特点 对电力系统运行的基本要求如下 1 保证供电可靠性 2 保证电能质量 3 合理分配负荷 降低系统的高峰负荷 提高电力系统运行的经济性 4 环境保护问题 5 形成大的电力系统 便于利用大型的动力资源 发挥水利水力发电的作用 6 形成的电力系统 便于发展大型机组 14 1 2电力系统的特点 电能不能大量存储 电能的生产 变换 输送 分配和使用是同时进行的 P发 P用 P 频率f频率表征电力系统有功功率的平衡Q发 Q用 Q 电压V电压则表征该处无功功率的平衡 过渡过程十分短暂 控制操作自动化程度高 必须借助自动装置对电力系统进行控制 继电保护装置 远动装置 减载装置 同期装置 励磁装置 电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系 社会政治经济影响巨大 负荷分类 一类负荷 二类负荷 三类负荷 15 1 3电能的质量指标 电压质量标准 电压波动和闪变 电压波动和闪变的危害表现在 照明灯光闪烁 引起人的视觉不适和疲劳 影响工效 电视机画面亮度变化 垂直和水平幅度摇动 电动机转速不均匀 影响产品质量 使电子仪器 电子计算机 自动控制设备等工作不正常 影响对电压波动较敏感的工艺或试验结果 电压波动值为电压调幅波中相邻两个极值电压Um 和U 均方根之差 U 常以其额定电压UN的百分数表示其相对百分值 16 频率在5 12Hz范围内的电压波动值 即使只有额定电压的1 其引起的白炽灯照明的闪变 已足以使人感到不舒适 所以选白炽灯的工况作为判断电压波动值 把电压变动而引起人对灯闪的主观感觉叫 闪变 研究表明 人眼对电压波动频率8 8Hz左右最为敏感 广义的闪变包括电压波动的全部有害作用 但不能以电压波动来代替闪变 因为闪变是人对照度波动的主观视感 闪变的主要决定因素 供电电压波动的幅值 频度和波形 照明装置以对白炽灯的照度波动形响最大 而且与白炽灯的功率和额定电压等有关 17 18 1 3电能的质量指标 额定频率50Hz 国外 50或60Hz 美国 加拿大 朝鲜 古巴 日本 频率偏差 0 2Hz 3000MW系统 0 5Hz 3000MW系统 国外 0 1 0 2 Hz或 0 5Hz波形 质量标准 正弦波形 三相电压的对称性电谐波的危害与抑制 对于电网 电力设备 通讯都会产生负面影响 额定频率 额定频率 是指电力系统中的电气设备 特别是感性 容性设备能保证长期正常运行的工作频率低频对用户的危害1 频率降低会造成发电厂的汽轮机叶片的共振而断裂 严重会造成发电机的被迫停机 加剧供电出力的减少2 造成电动机的转速下降 不能在额定转速下运转3 频率严重下降 造成电力系统的应付事故的能力减弱 当电力网一有波动极易造成电力网的解列 引起大面积的停电 19 额定频率 4 发电厂出力下降 一般每降低1HZ 电厂出力降低3 5 增加了损耗 使产品的单耗上升6 使生产的产品质量降低 甚至有些行业的生产会出现残次品7 容易造成某些自动设备不能正常工作8 对通信 广播 电视的质量有严重的影响 甚至会造成政治影响 20 21 1 4电力系统的额定电压及电压等级 额定电压是由国家规定的一种标准电压 是电气设备设计时所依据的电压值 在这一电压下工作时 电气设备的技术经济性能指标能够达到最佳状态 保证长期可靠运行 22 1 4电力系统的额定电压及电压等级 S 3U2I 我国规定的额定电压按电压高低及使用范围可分为三类 第一类指100V及其以下的额定电压 主要用于安全动力 照明 蓄电池及特殊设备 第二类指100 1000V之间的额定电压 其应用最广 数量最多 第三类指1000V及其以上电压等级 电力系统的发 供 输 配 用电都采用该电压等级 23 1 5我国电力工业发展概况 跨省电力系统5个 独立省电力系统若干个 24 1 5我国电力工业发展概况 25 1 5我国电力工业发展概况 电力工业发展史上的第一 火电 1882年上海杨树浦 水电 1912年云南石龙坝240kW 核电 1991年浙江秦山300MW 输电线路 1974年甘肃刘家峡水电站陕西关中地区330kV交流 1981年河南姚孟火电厂到武汉500kV交流 1988年葛州坝水电站到上海南桥变电站 500kV直流 电力系统之最 26 1 5我国电力工业发展概况 年人均电量 我国 1000kW h中等发达国家 7000kW h北欧 美国 18000kW h 2002年底全国发电装机容量达到3 56亿千瓦 发电量达到16542亿千瓦时 均居世界第二位 27 2发电厂 2 1火力发电厂 将煤 油 天然气或其它燃料的化学能转换成电能的工厂 主要由燃烧 汽水 电气系统三部分组成 可分为凝气式火电厂和热电厂两类通常运行寿命25年 28 2发电厂 2 2核电厂 均采用原子核裂变时释放出来的能量发电 29 2发电厂 2 3水电厂 利用水能发电 可分为堤坝式 径流式 如葛洲坝 抽水畜能三类 水轮机组工作灵活 能迅速适应负荷急剧变化 一般从机组启动 并网到带负荷只需几分钟即可完成 通常运行寿命50年 30 2发电厂 2 4风力发电厂 31 3变电站的一次接线 输变电设备包括变换电压的设备 如变压器 接通和开断电路的开关电器 如断路器 隔离开关 熔断器等 防御过电压 限制故障电流的电器 如避雷器 避雷针 避雷线 电抗器 无功补偿设备 如电力电容器 同步调相机 静止补偿器 载流导体 如母线 引线 电缆 架空线 接地装置 如变压器中性点接地 设备外壳接地 防雷接地等 电气主接线发电厂和变电所中的一次设备 按照一定规律连接而成的电路 也称电气一次接线或一次系统 3 1电力系统的电气设备 32 互感器 互感器原理接线图 一 互感器的作用 1 互感器将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流 通常电压互感器额定二次电压为100V 电流互感器额定二次电流为5A或1A 这样 使二次仪表和保护继电器等设备与高压装置坐在电气方面能很好地隔离开 以保证人身和设备安全 并且使二次仪表和继电器标准化 小型化 当一次电路中发生短路时 可以使二次侧仪表的电流线圈免受过大电流的冲击 2 所有二次设备可以采用低电压 小电流的控制电缆连接 使得二次回路简单 安装方便 便于集中管理 易于实现远方控制与测量 3 二次回路的接线可以与一次回路接线采用不同的形式 4 为了保证人身与设备的安全 互感器的二次侧必须有一点接地 以免在互感器的一二次绕组之间的绝缘损坏时二次设备上出现危险的高电压 33 34 二 电压互感器 1 原理电磁式电压互感器的工作原理和结构 与电力变压器相似 一次匝数多 二次匝数少只有几匝 容量小 通常只有几十伏安或几百伏安 电压互感器的一次侧绕组和二次侧绕组的额定电压比 称为电压互感器的额定变压比 用KNV表示 并近似等于匝数之比KNV 35 36 电容式电压互感器 由主电容C1和分压电容C2串联而成 当电力系统的相对地电压为U1时 分压电容C2上的电压UC2为 UC2 KU1式中k 分压比 当改变电容C1和C2的比值时 便可得到不同的变比 由电容C2的端电压UC2可间接测量出系统相对地电压 37 电容式电压互感器原理接线图 1 主电容2 分压电容3 保护间隙4 中压变压器5 补偿电抗器 38 2 特点 1 电压互感器一次侧的电压U1 既电网额定电压 不受互感器二次侧负荷的影响 并且大多数情况下 其负荷是恒定的 2 互感器二次侧负荷主要是仪表 继电器等的电压线圈 其阻抗很大 通过的电流很小 所以电压互感器在接近于空载状态下工作 3 电压互感器在运行中 二次侧不能短路 因为电压互感器在正常工作时二次电压有100V 短路后在二次电路中会产生很大的短路电流 使电压互感器的线圈烧毁 39 常用的电压互感器有三相五柱式 三相三柱式和电容式互感器三种 三相五柱式电压互感器是由五柱式铁芯 一次绕组 二次绕组组成 1 五柱式铁芯铁芯左右两个边柱为零序磁通提供通路 2 一次绕组一次绕组分别绕于铁芯中部的三个芯柱上 连接成星形接线 其引出端U1 V1 W1并接于一次回路中 中性点N1直接接地 3 二次绕组二次绕组分为主二次绕组和辅助二次绕组 其中主二次绕组分别绕于铁芯中部的三个芯柱上 连接成星形接线 其引出端U2 V2 W2向二次回路负载提供三相电压 中性点是否接地 根据二次回路的要求而定 一般在110KV及以上电压等级的中性点直接接地的电力系统中 N2直接接地 辅助二次绕组分别绕于铁芯中部的三个芯柱上 连接成开口三角形接线 形成零序电压滤过器 40 三相三柱式电压互感器是由三柱铁芯和一 二次绕组组成 一次绕组分别绕于铁芯的三个芯柱上 连接成星形接线 其引出端U1 V1 W1并接于一次回路中 中性点N1直接接地 否则 当一次系统发生单相接地时 由于出现零序电流 致使互感器过热 甚至烧坏 二次绕组也分别绕于三个芯柱上 连接成星形接线 其引出端U2 V2 W2向二次回路负载提供三相电压 中性点N2是否接地 根据二次回路的要求而定 三相三柱式电压互感器主要应用在35KV及以下电压等级的中性点非直接接地的电力系统中 41 电容式电压互感器为单相单柱式结构 它由电容分压器和电磁单元两部分组成 1 电磁单元 包括中间变压器 谐振电抗器以及抑制铁磁谐振的阻尼负荷 谐振电抗器的电抗值与电容分压器的等值电容在额定频率下的容抗相等 以便在不同的二次负荷下使一次电压和二次电压之间能获得正确的相位和变比 42 2 电容器组电容器由1到3节套管式耦合电容器及电容分压器垂叠而成 每节耦合电容器或电容分压器单元装有数十只串联而成的膜纸复合介质组成的电容元件 并充以十二烷基苯绝缘油密封 高压电容C1的全部电容元件和中压电容C2被装在1 3节瓷套内 由于它们保持相同的温度 所以由温度引起的分压比的变化可以被忽略 43 CVT典型结构和电气连接原理图1 电容分压器2 电磁单元3 高压电容C14 中压电容C25 中间变压器6 谐振电抗器7 阻尼器8 电容分压器低压端对地保护间隙9 阻尼连接片10 一次侧接线端子11 二次绕组输出端子12 接地端13 绝缘油14 瓷套管15 油箱16 端子箱17 外置式金属膨胀器 44 4 技术参数 1 误差 1 变比误差 二次测量值与一次电压的差值 再与一次电压之比的百分数 2 相位角误差 二次电压相量旋转180 后与一次电压的夹角 3 准确等级 即指变比误差的百分数 4 极性 减极性标注 45 5 接线1 电压互感器的极性电压互感器的极性端采用减极性法标注 电压互感器一 二次绕组的极性决定于绕组的绕向 而一 二次绕组电压的相位决定于绕组的绕向和对绕组始末端的标注方法 我国按一 二次电压相位相同的方法标注极性端 这种标注方法称为减极性标注法 46 图2 30电压互感器的极性标注 a 极性与电压 b 极性与电流 c 相量图 47 图2 31三相五柱式电压互感器极性 a 极性标注 b Y yo电压相量图 c Y d1电压相量图 48 6 接线方式电压互感器的接线方式根据二次负载的需要而定 电压互感器在三相系统中要测量的电压有 线电压 相电压 相对地电压和单相接地是出现的零序电压 为了测量这些电压 电压互感器有不同的接线方式 发电厂中应用较广泛的几种接线如图所示 49 图2 32电压互感器的接线方式 a 一台单相电压互感器接线 b V V接线 c Y Y0接线 d 三相五柱式电压互感器接线 e 三台单相三绕组电压互感器接线 50 6 运行 1 使用注意事项1 接地端必须可靠接地 当不用载波设备时 电容分压器低压端必须可靠接地2 互感器运行时严禁将二次侧短路 3 严禁从互感器二次侧进行励磁试验 4 当两台互感器并接于同一相上时 其二次电路也必须并联使用 5 如果互感器二次侧接有辅助变压器 那么辅助变压器的额定磁通密度必须小于0 6T 6 当互感器须进行大于1 5UN 中性点非有效接地 的耐压试验时 其端子箱内的阻尼器连接片必须脱开 试验结束后阻尼连接片复位并紧固 7 严禁松开电磁单元 电容分压器上的密封用紧固螺栓 以免产生漏油现象及破坏真空度 51 2 正常运行1 允许运行方式 可在额定容量 额定条件下长期运行 2 运行中的巡视检查 a 绝缘子表面应清洁 无裂纹 无缺损及放电现象b 油面应正常 无渗漏 c 一二次回路接线应牢固 各接头无松动 d 内部声音正常 无放电及剧烈振动声 52 7 异常运行及事故处理 1 互感器二次回路断线或短路1 现象 a 警铃响 电压回路断线 光字牌亮 b 电压 周波 有功功率 无功功率等表计指示异常 2 原因a 互感器二次熔断器或隔离开关辅助触点接触不良b 回路中接头松动或脱落 c 电压切换开关接触不良 3 处理a 将互感器所带的保护及自动装置退出运行 以防误动作 如高闭距离 母差 距离 低电压 备自投等 b 根据电流表及其他表计的指示 对设备进行监视 c 分析原因 尽快查找 处理 d 故障消除后 尽快投入已退出的保护及自动装置 53 2 发生下列故障时应立即停电 1 高压侧熔断器连续熔断 2 互感受器温度过高 顶层油温不超过55 3 互感器内部有放电声或其他噪声 4 互感器有严重泄漏 看不见油位 5 互感器产生臭味 冒烟或着火 54 三 电流互感器 1 原理电流互感器的工作原理与普通变压器相似 是按电磁感应原理工作的 当一次侧绕组流过电流时 铁芯中产生交变磁通 此交变磁通在二次侧闭合回路中感应出电势和电流 电流互感器一次侧额定电流IN1与二次侧额定电流IN2之比 称为变流比 用KNI表示 其值为 KNI 式中IN1 电流互感器一次额定电流 IN2 电流互感器二次额定电流 N1 N2 电流互感器一 二次绕组的匝数 55 2 特点 1 电流互感器的一次线圈匝数很少 并且串联在被测电路中 因此 一次线圈的电流完全取决于被测电路的负荷电流 而与二次电流无关 2 电流互感器二次线圈中所串接的测量仪表 继电保护的电流线圈阻抗 即二次负荷阻抗 很小 所以正常运行中 电流互感器二次侧在接近于短路状态下工作 3 电流互感器在运行中 二次侧不能开路 56 电流互感器在正常工作中 原线圈和副线圈中的磁势是相互平衡的 即I0W1 I1W1 I2W2 其激磁磁势I0W1很小 因此 在二次侧感应产生的电势e2也很小 一般不超过几十伏 但是 当二次侧开路时 因I2 0 则I2W2也等于零 这时 I1W1全部变为激磁磁势 它比正常运行时的合成激磁磁势I0W1大许多倍 从而引起铁芯严重饱和 使磁通 的波形畸变为平顶波 由于二次线圈中感应电势与磁通的变化率d dt成正比 因此 在磁通过零时 二次线圈中产生很高的尖顶波电势e2 其峰值可达几千伏甚至上万伏 这对工作人员和二次回路中的设备都有很大的危险 同时 由于铁芯磁感应强度剧增 将使铁芯过热 损坏线圈的绝缘 为了防止二次侧开路 规定电流互感器二次侧不准装熔断器 在运行中 若需拆除仪表或继电器 则必须先用导线或短路板将二次回路短接 以防止开路 57 电流互感器二次测开路时磁通和电势的波形 58 3 结构 互感器为全密封结构 有油箱 瓷套 器身 储油柜和膨胀器等部分组成 一次线圈呈 U 型 有两个半圆铝管构成 采用油纸电容式结构 二次线圈的导线绕在环行的铁芯上 整个固定后套装在一次线圈的下部而置于油箱中 依次电流的改变是通过改变瓷套上部连接板的接线方式而实现的 其外型见下图 59 LB9 220型电流互感器外形及安装尺寸 60 1 按安装地点可分为屋内式 屋外式和装入式 35KV以下多为屋内式 35KV及以上多为屋外式 110KV及以上的屋外式电流互感器为了减少自身的体积和重量 多采用瓷套为箱体 装入式电流互感器 是将电流互感器的铁芯和二次绕组装入35KV及以上的断路器或变压器的套管绝缘子 而构成的电流互感器 2 按安装方式可分为穿墙式和支持式 穿墙式电流互感器装于墙壁或金属框架结构的孔洞中 它同时起到穿墙套管的作用 支持式则安装在其它场所 3 按结构可分为单匝式和多匝式 4 型式 61 电流互感器结构示意图 a 单匝式 b 多匝式 c 具有两个铁心的多匝式1 一次绕组2 绝缘套管3 铁心4 二次绕组 62 4 按绝缘结构可分为干式 浇注式 油浸式和气体 浇注式电流互感器是采用环氧树脂浇注成形的 具有体积小 重量轻 绝缘性能稳定的优点 广泛地应用10KV及以下的配电装置中 35KV及以上电压等级支柱式电流互感器多为油浸式 35KV多采用金属外壳 110KV及以上多采用瓷质外壳 近几年 气体绝缘 SF6 电流互感器在110KV及以上电压等级的电路中应用较为广泛 即在电磁元件的外壳为金属 内部充以SF6气体作为绝缘介质 63 图2 36LCB 110型支柱绝缘电流互感器1 一次绕组换接器2 绝缘套管3 扩张器4 绝缘油5 瓷外壳6 一次绕组7 铁心和二次绕组8 二次绕组引出端9 小车10 放电间隙 64 图2 35LQJ 10型电流互感器外形图 65 图2 36LCB 110型支柱绝缘电流互感器1 一次绕组换接器2 绝缘套管3 扩张器4 绝缘油5 瓷外壳6 一次绕组7 铁心和二次绕组8 二次绕组引出端9 小车10 放电间隙 66 5 技术特性 1 变比 2 误差 1 比值差 二次表计测出的一次电流与一次电流的差值 再与一次电流之比的百分数表示 2 相角差 一次电流相量与转过180 的二次电流相量之间的夹角 3 复合误差 指二次电流瞬时值乘以K与一次电流瞬时值的差值 再与额定电流之比的百分数 10P20表示准确级次为10P 准确限制系数20 即在20倍额定电流下 电流互感器复合误差不大于 10 67 3 极性 是指一次绕组和二次绕组电流方向的关系 减极性标注 4 稳定 是指系统发生短路时 电流互感器所能承受因短路电流引起的电动力及热力作用而不致受到损坏的能力 用电动稳定倍数和热稳定倍数表示 5 10 误差曲线 是指当变化误差在10 时 一次电流倍数 m I1 I2 与二次额定负载Zn的关系曲线 6 最大二次电流倍数 是指当二次电流不断增加时 在带有额定二次负载下 所达到的二次电流值和其额定值的比 7 容量 是指它允许的负荷功率 68 电流互感器的极性为了准确判别电流互感器一次电流与二次电流的相位关系 必须首先识别一 二次绕组的极性端 电流互感器极性端标注的方法和符号与电压互感器相同 如图所示 一次电流I1的正方向从极性端H1流入一次绕组从H2流出 二次电流I2的正方向从二次绕组的极性端K1流出 从K2流入 即 头进头出 69 图2 37电流互感器极性标注 a 极性标注 b 电流相量 70 电流互感器的接线方式根据测量仪表 继电保护及自动装置的要求而定 常见的接线方式有以下四种 1 三相星形接线方式 特点流过负载的电流等于流过二次绕组的电流 因此接线系数 或称电流分配系数 Kc0等于1 三相电流IL1 IL2 IL3对称时 在N 与N的连接线中无电流 能反映各种类型的短路故障 这种接线方式 既可用于测量回路 又可用于继电保护及自动装置回路 因此广泛应用在电力系统中 6 接线方式 71 图2 37电流互感器极性标注 a 极性标注 b 电流相量 72 电流互感器的接线方式根据测量仪表 继电保护及自动装置的要求而定 常见的接线方式有以下四种 1 三相星形接线方式 特点流过负载的电流等于流过二次绕组的电流 因此接线系数 或称电流分配系数 Kc0等于1 三相电流IL1 IL2 IL3对称时 在N 与N的连接线中无电流 能反映各种类型的短路故障 这种接线方式 既可用于测量回路 又可用于继电保护及自动装置回路 因此广泛应用在电力系统中 6 接线方式 73 三相星形接线 74 特点 流过负载的电流等于流过二次绕组的电流 因此接线系数Kc0等于1 三相电流 IL1 IL2 IL3 对称时 在N 与N的连接线中流过V相电流 IV 但在一次系统发生不对称短路时 N 与N连线中流过的电流往往不是真正的V相电流 同时不能反映L2相接地故障 这种接线方式广泛应用在35KV及以下中性点非直接接地系统中 2 两相V形接线形式 75 两相V形接线方式 a 接线方式 b 电流相量图 76 3 三相三角形接线方式 正常运行时 流过每相负载 K1 K2 K3 的电流是两相电流的相量差 如图所示 即IK1 IU IV IK2 IV IW IK3 IW IU特点 流过每相负载的电流等于相电流的倍 因此接线系数KCO等于 能反映各种类型的短路故障 但一次系统发生不对称短路故障时 各相负载中的电流变化较大 这种接线方式主要用于继电保护及自动装置中 很少用于测量仪表回路 77 三相三角形接线方式 a 接线方式 b 电流相量图 78 这种接线流过负载K的电流IK等于三个电流互感器二次电流的相量和 即IK IU IV IW IL1 IL2 IL3 3I0正常运行 或对称短路 时 二次负载电流为IK 0当一次系统发生接地短路时 二次负载电流为IK 3I0这种接线方式主要用于继电保护及自动装置回路 测量仪表一般不用 4 三相零序接线方式 79 三相零序接线方式 80 7 运行方式 1 允许运行方式1 允许运行容量电流互感器应在铭牌规定的额定容量范围内运行 2 一次侧允许电流允许在不大于1 1倍额定电流下长期运行 3 绝缘电阻允许值在投运前 应侧量绝缘电阻合格 a 一次侧用2500V摇表测量 其绝缘电阻应不低于1M KV 且不低于前次测量值的1 3 b 二次侧用500 1000V摇表测量 其绝缘电阻应不低于1M 且不低于前次测量值的1 3 4 运行中电流互感器的二次侧不能开路 若工作需要断开二次回路时 在断开前应先将二次侧端子用连接片可靠短节 5 二次绕组必须有一点接地 6 互感器的油位应正常 81 8 电流互感器运行维护 1 投入运行前的检查1 检查绝缘电阻是否合格 2 检查二次绕组有无开路现象 3 检查二次绕组接地线是否完好 4 检查瓷套表面应清洁 无破损 无裂纹 5 检查互感器的油位 油色正常 无渗 漏油现象 6 各连接螺栓应紧固 82 2 互感器运行时的巡视检查 1 检查瓷质部分应清洁 无破损 无裂纹 无放电痕迹 2 检查油位应正常 油色应透明 无渗漏现象 3 检查互感器应无异常声音和焦臭味 4 检查一次侧引线接头应牢固 压接螺丝无松动 无过热现象 5 检查二次绕组接地良好 6 检查端子箱应清洁 不受潮 二次端子接触良好 83 9 互感器的异常运行及事故处理 1 电流互感器运行时的常见故障1 运行过热 有异常的焦嗅味 甚至冒烟 原因是 二次开路或一次负荷电流过大 2 内部有放电声或引线与外壳间有火花放电现象 原因是 绝缘老化 受潮引起漏电或互感器表面绝缘半导体涂料脱落 3 主绝缘对地击穿 原因是 绝缘老化 受潮 系统过电压 4 一次或二次绕组匝间层间短路 原因是 绝缘受潮 老化 二次开路产生高电压 使二次匝间绝缘损坏 84 2 电流互感器二次开路及处理 1 现象a 铁心发热 有异常气味或冒烟 b 铁心电磁振动较大 有异常噪声 c 二次导线连接端子螺丝松动处 有放电声 并可能伴随有关表计指示的摆动现象 d 有关电流表 功率表 电能表指示减小或为零 e 差动保护 回路断线 光字牌亮 2 原因a 安装处有振动 使二次导线端子松开 b 保护或控制箱上电流互感器的接线端子连接片因带电测试时误断开或连接片未压好 造成二次开路 85 3 处理方法a 停用有关保护 防止保护误动 b 值班人员穿绝缘靴 带绝缘手套 将互感器的二次端子短接 若系内部故障 应停电处理 c 二次开路电压很高 若限于安全距离 则必须停电处理 d 若为二次端子接线脱落 在降低负荷和采取必要安全措施的情况下 可以不停电拧紧松动螺丝 e 若内部冒烟或着火 应将该回路断开停电处理 86 四 变压器 电压互感器 电流互感器的区别 以及安全经济运行注意事项 一 区别变压器是一种静止的电机 它利用电磁感应原理将一种电压 电流的交流电能转换成同频率的另一种电压 电流的电能 换句话说 变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换 互感器的特点 1 将一次回路的高电压或大电流转变为标准的低电压或标准的小电流 通常额定二次侧电压为100V或100 V 额定二次电流为5A或1A 这样 使二次设备与高压装置在电气方面能很好的隔离 以保证人身和设备安全 同时 可以使二次设备标准化和小型化 2 所有二次设备可以采用低电压 小电流的控制电缆连接 使得二次回路简单 安装方便 便于集中管理 易于实现远方控制和测量 3 二次回路接线的可以与一次回路接线采用不同的形式 4 为了保证人身与设备的安全 互感器二次侧必须有一点接地 这样 当互感器的一 二次绕组之间的绝缘损坏时 可以防止二次设备上出现危险的高电压 87 电压互感器与电流互感器的区别 电压互感器主要用于测量电压用 电流互感器是用于测量电流用 1 电流互感器二次侧可以短路 但不能开路 电压互感器二次侧可以开路 但不能短路 2 相对于二次侧的负载来说 电压互感器的一次内阻抗较小 以至可以忽略 可以认为电压互感器是一个电压源 而电流互感器的一次内阻很大 以至认为是一个内阻无穷大的电流源 3 电压互感器正常工作时的磁通密度接近饱和值 系统故障时电压下降 磁通密度下降 电流互感器正常工作时磁通密度很低 而系统发生短路时一次侧电流增大 使磁通密度大大增加 有时甚至远远超过饱和值 会造成二次输出电流的误差增加 因此 尽量选用不易饱和的电流互感器 88 3变电站的一次接线 电压互感器运行特点 二次绕组不能短路接线方式 89 3变电站的一次接线 3 2电力系统接线和输变电网络接线电力系统接线地理接线图 表明各发电厂 变电所的相对地理位置和它们之间的联接关系电气接线图 表明电力系统中各主要元部件之间和厂所之间的电气联接关系输变电网络接线无备用 单回路放射式 干线式和链式网络等 每一负荷只能靠一条线路获得电能 又称开式网络 有备用 双回路式 单环式 双环式和两端供电式等 每一个负荷点至少可以通过两条线路从不同方向取得电能 又称闭式网络 90 3变电站的一次接线 91 3变电站的一次接线 3 3电气主接线的基本接线形式有汇流母线 单母线 单母线分段 双母线 双母线分段 增设旁路母线或旁路隔离开关 一倍半断路器接线 变压器母线组接线等 无汇流母线 单元接线 桥形接线 角形接线等 几个基本概念汇流母线 起汇集和分配电能的作用 也称汇流排 进 出线 进线指电源 出线指线路 断路器 隔离开关 母线 线路 接地刀闸 断路器与隔离开关的操作顺序 送电操作顺序 先合上断路器两侧的隔离开关 再投入断路器 停电检修操作顺序 先断开断路器 再断开断路器两侧的隔离开关 待线路对方仃电后 再合上接地刀闸 92 3变电站的一次接线 3 3 1单母线接线 特点简单 清晰 设备少 当母线故障或检修或母线隔离开关检修时 整个系数全部停电 断路器检修期间也必须停止该回路的供电 适用范围单电源的发电厂和变电所 且出线回路数少 用户对供电可靠性要求不高的场合 93 3变电站的一次接线 3 3 2单母线分段接线 特点减少母线故障或检修时的停电范围 断路器检修期间必须停止该回路的供电 母线分段的数目 通常以2 3分段为宜 分段太多增加了分段断路器 适用范围6 10kV配电装置出线6回及以上 35kV出线数为4 8回 110 220kV出线数为3 4回 94 3变电站的一次接线 旁路母线的作用不停电检修进出线断路器 操作方式 检修QF4 且WL4不停电 如A B段经QF1和QS1 QS2并列运行 则闭合QS5 断开QF1 断开QS1 闭合QS3 闭合QF1使W3带电 不要首先闭合QS8 此时若W3隐含故障 则由继电保护装置动作断开QF1 若W3充电正常 操作可以继续进行 合上QS8 断开QF4 这时WL4由母线B QS2 QF1 QS3 W3 QS8 WL4供电 并由QF1替代断路器QF4 QF4检修前 应把QS6 QS7断开 适用范围中小型发电厂和35 110kV的变电所 分段断路器QF1兼旁母断路器 3 3 3单母线分段加装旁路母线接线 95 3变电站的一次接线 3 3 4双母线接线 接线图具有两组母线W1 W2 每一回路经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接 母线之间通过母线联络断路器QF 简称母联 连接 运行方式母联QF断开 一组母线工作 另一组母线备用 全部进出线接于运行母线上 母联QF断开 进出线分别接于两组母线 两组母线分裂运行 母联QF闭合 电源和馈线平均分配在两组母线上 优点检修一组母线 可使回路供电不中断 一组母线故障 部分进出线会暂时停电 供电可靠 调度灵活 又便于扩建 96 3变电站的一次接线 3 3 5双母线带旁路母线接线 97 3 变电站的一次接线 3 3 6一个半断路器接线 接线图在母线W1 W2之间 每串接有三台断路器 两条回路 每二台断路器之间引出一回线 故称为一台半断路器接线 又称二分之三接线 特点具有较高的供电可靠性及运行灵活性 母线故障 只跳开与此母线相连的断路器 任何回路不停电 隔离开关不作操作电器 减少了误操作的几率 使用设备较多 投资较大 二次控制接线和继电保护配置也比较复杂 适用范围大型电厂和变电所的超高压配电装置 98 4 电力系统一次设备简介 4 1发电机 99 4 电力系统一次设备简介 4 2变压器 100 4 电力系统一次设备简介 4 3高压断路器 101 4 电力系统一次设备简介 4 4隔离开关 102 4 电力系统一次设备简介 4 5负荷开关 103 4 电力系统一次设备简介 4 6母线 104 4 电力系统一次设备简介 4 7绝缘子及电缆 105 4 电力系统一次设备简介 4 7电抗器 106 4 电力系统一次设备简介 4 8电力电容器 107 4 电力系统一次设备简介 互感器及避雷器 108 5 变电站的二次接线 一次设备及一次系统一次设备有 发电机 变压器 断路器 隔离开关 电抗器 电力电缆以及母线 输电线路等 由这些设备按一定规律相互连接构成的电路称为一次接线或一次系统 它是发电 输变电和配电的主体 二次设备及二次系统二次设备包括监察测量仪表 控制及信号器具 继电保护装置 自动装置 远动装置等 这些设备通常是由电流互感器 电压互感器 蓄电池组或厂 所 用低压电源供电 表明二次设备互相连接关系的电路称为二次接线或二次系统 二次接线图 原理接线图 展开接线图和安装接线图 109 5 变电站的二次接线 5 2原理接线图原理接线图 是用来表示继电保护 测量仪表和自动装置等工作原理的一种二次接线图 特点 二次回路中的元件及设备以整体形式表示 同时将相互联系的电气部件和连线画在同一张图上 给人以明确的整体概念 说明 QS 隔离开关 QF 断路器 KA 电流继电器 KT 时间继电器 KS 信号继电器 110 5 变电站的二次接线 5 3展开接线图展开接线图 简称展开图 用来说明二次回路的动作原理 在现场使用极为普遍 特点 将每套装置的有关设备部件解体 按供电电源的不同分别画出电气回路接线图 如交流电流回路 交流电压回路和直流回路分开表示 于是 同一个仪表或继电器的电流线圈 电压线圈和接点分别画在不同的回路里 为了避免混淆 将同一个元件及设备的线圈和结点采用相同的文字标号表示 111 5 变电站的二次接线 5 4安装接线图安装接线图是制造厂加工制造屏 屏盘 和现场施工安装所必不可少的图 也是运行试验 检修和事故处理等的主要参考图 安装接线图包括屏面布置图 屏背面接线图和端子排图三个组成部分 它们相互对应 相互补充 屏面布置图 说明屏上各个元件及设备的排列位置和其相互间距离尺寸的图 要求按照一定的比例尺绘制 屏背面接线图 在屏上配线所必需的图 其中应标明屏上各设备在屏背面的引出端子之间的连接情况 以及屏上设备与端子排的连接情况 端子排图 表示屏上需要装设的端子数目 类型及排列次序以及它与屏外设备连接情况的图 112 5 变电站的二次接线 屏背面接线图和端子排图必须说明导线从何处来 到何处去 以防接错导线 我国广泛采用 相对编号法 例如甲 乙两个端子需用导线连接起来 则在甲端子旁边标上乙端子的编号 而在乙端子旁边标上甲端子的编号 如果一个端子需引出两根导线 那么 在它旁边就标出所要连接的两个端子编号 113 5 变电站的二次接线 二次回路分类 1 按二次回路功能划分 控制回路 由各种控制器具 控制对象和控制网络构成 其主要作用是对发电厂及变电所的开关设备进行跳 合闸操作 以满足改变主系统运行方式及处理故障的要求 信号回路 由信号发送机构 接收显示元件及其网络构成 其作用是准确 及时地显示出相应一次设备地工作状态 为运行人员提供操作 调节和处理故障的可靠依据 测量监察回路 由各种电气测量仪表 监测装置 切换开关及其网络构成 其作用是指示或记录主要电气设备和输电线路的运行参数 监察绝缘状况 作为生产调度和值班人员掌握主系统的运行情况 进行经济核算和故障处理的主要依据 继电保护与自动装置 由互感器 变换器 各种继电器及自动装置 选择开关及其网络构成 其作用是保护主系统的正常运行 一次系统一旦出现故障或异常便自动进行处理 并发出相应信号 5 变电站的二次接线 调节回路 由测量机构 传输设备执行元件及其网络构成 其作用是调节某些主设备的工作参数 以保证主设备及电力系统的安全 经济 稳定运行 同期回路 由电压互感器 同期开关 同期装置构成 操作电源 由直流电源设备和供电网络构成 其作用是供给上述各二次系统的工作电源 计算器及其他重要设备的事故电源 114 115 5 变电站的二次接线 2 按发展阶段划分 就地分散控制 对每个被控制对象设置独立的控制回路 在设备安装处一对一的控制 这种控制方式简便易行 但不便于各机组 设备间的协调配合 适用于小型发电厂及变电所 集中控制 在发电厂或变电所设置一个中央控制室 又称主控室 对全厂 所 主要电气设备 如同步发电机 主变压器 高压厂用变压器 35kV及其以上电压的输电线路等 实行远方集中控制 采用集中控制时 相应的继电保护 自动装置也安装在中央控制室内 可节省电缆 便于调试维护 提高运行安全性 5 变电站的二次接线 单元控制 200MW及其以上发电机采用的控制方式 炉 机 电按单元控制运行 设置数个单元控制室和一个网络控制室 每个单元控制室包括发电机或发电机 双绕组变压器 高压厂用变压器及备用变压器 以及其他需要集中控制的设备 在网络控制室控制三绕组及自耦变压器 高压母线设备和110kV及其以上高压输电线路 运行实践标明 采用单元控制有利于运行人员协调配合 尤其是便于炉 机 电的统一指挥调度和事故处理 并可大大改善炉 机值班人员的工作条件 是目前我国大型发电厂主要采用的控制方式 综合控制 以计算机为核心 同时完成发电厂及变电所的控制 监控 保护 测量 调节 分析计算 计划决策等功能 实现最优化运行 综合控制是电力自动化水平高度发展的重要标制 116 117 6 变电站综合自动化简介 变电站综合自动化系统的基本功能 1 监控子系统 包括模拟量 开关量和电能量数据采集 事件顺序记录SOE 故障记录 故障录波和测距 操作控制功能 安全监视功能 人机联系功能 打印功能 数据处理与记录功能 谐波分析与监视 2 微机保护子系统 包括变压器 输电线 电容器组 母线等的保护和不完全接地系统的单相接地选线 3 电压 无功综合控制子系统 包括补偿电容器 电抗和有载调压变压器等的微机电压无功综合控制装置 4 电力系统的低频减负荷控制 5 备用电源自投控制 6 变电站综合自动化系统的通信 包括内部现场级间的通信和自动化系统与上级调度的通信两部分 前者有并行通信 串行通信 局域网络和现场总线等多种方式 后者以部颁通信规约与上级调度通信完成遥测 遥信 遥调 遥控等四遥功能 118 6 变电站综合自动化简介 119 6 变电站综合自动化简介 120 7 配电管理系统DMS 组网结构 配电自动化是集计算机技术 自动控制技术 数据通信技术 数据库技术以及相关电力系统技术于一身的信息管理系统 121 第十章 电力系统基础知识试题 一 单选1 输电网又叫供电网 电压在 C KV以上A 6B 10C 352 配电网是由配电线路 配电所 用电户组成 它的作用是把店里分配给配电所或用户 通常电压在 B KV及以下A 35B 10C 63 35KV及以上电压供电的 电压正负偏差的绝对值之和不超过额定值的 C A 5B 8C 104 变压器 发电机 电动机等电气设备均有规定的额定电压 且在 A 电压下运行 其经济效果最佳A 额定B 长时C 最大5 电力网的高压电力线路一般可分为 A A 输电线路和配电线路B 输电线路和用电线路C 高压线路和配电线路 122 二 判断1 电力系统指通过电力网连接在一起的发电厂 变电所及用户的电气设备的总体V2 在电力系统中 连接各种电压等级的输电线路 各种类型的变配电所及用户的电缆和架空线路构成的输 配电网络称为电力网V3 配电电网按照其额定电压又分为一次配电网和辅助配电网X 二次配网 4 低压三相380V 220V供电的配电网是二次配网V5 电力系统的集中统一调度使得供 用点之间的关系密不可分V6 为保证重要的负荷用电 严禁将其他的非重要的用电负荷与重要的用电负荷接入同一个供电系统V7 根据电气设计规程规定 对于一类负荷的供电 应至少有两个独立电源供电 必要时还应安装发电机组作为紧急备用V8 供电系统要保持额定电压运行 供电系统向用户供电 用户受电端电压变动幅度 10KV及以下高压电力用户和低压电力用户为额定电压的 10 V9 额定电压又称为标称电压 是指电气设备正常的工作电压 是在保证电气设备规定的使用年限 能达到额定出力的长期安全 经济运行的电压V 123 第十一章 电力电压器 电力变压器是静止的电气设备 主要起升压和降压的作用 电磁部分由铁芯和线圈组成 基本原理是电磁感应变压器的铁芯是主磁通的通道也是器身的骨架 铁芯的基本形式有壳式和芯式 壳式 铁芯包围线圈 铁芯易散热用线量大 适宜小型干式变压器 芯式 线圈包围铁芯 省导线 适宜大容量 高电压所以电力变压器大多采用三相芯式铁芯 绕组分同心式和交叠式两种同心式便于与铁芯绝缘 低压绕组放里面高压绕组放外面交叠式 又称饼式 将高低压绕组绕制成盘状 低压与高压绕组交替装在铁心上 便于与铁芯绝缘一般最上层和最下层安放低压绕组 124 电压经升压变压器升压后 可以减少线路损耗 增大传输功率 提高输电的经济性 达到远距离大功率送电的目的 电力变压器是静止的电气设备 起升高或降低电压的作用 工业企业的变压器都是起降低电压作用的 通常是把6 10kV的高压降低为0 4kV的低压电 共给电气设备使用 这种变压器称作配电变压器 电力变压器的电磁部分由铁芯和线圈组成 变压器是利用电磁感应原理 即所谓的电生磁 磁生电 进行电压变换的 变压器的作用 125 1 油箱 波纹片 箱盖 波纹片作用 增大散热面积 催进油的循环对流 使变压器心子周围的高温油通过波纹片冷却循环 起到降低变压器运行温度的作用 油箱盖上有三个大孔 四个小孔 四个角上有吊环 一个放温度计的小孔 放温度计的小孔内充满变压器油 一个油位计 变压器铭牌安装在油箱的低压侧 126 2 高 低压绕组 电力变压器是变换电压 传输功率的电气设备 其中接受电能的一侧叫高压绕组 一次绕组 输出电能的叫低压绕组 二次绕组 绕组作用 接受电能 经过变压之后 再把电能输送出去 中小型变压器有两个绕组 高压绕组 一次绕组 低压绕组 二次绕组 低压绕组靠近铁芯 高压绕组在低压绕组外面 大型变压器会有三个绕组 多一个中压绕组 对绕组的要求 导线外皮绝缘性能要好 绕组机械强度要高 在发生短路时 电磁力会使绕组变形 绕组散热条件要好 因此绕组在绕制时有适当的空隙 以便变压器油及时把热量带走 127 通常说的变压器是铜的还是铝的 指的是线包的材质 我公司生产的为全铜变压器 高低压的线全是铜的 高压绕组有三个抽头 即三个分接头 通过分节开关来调节输出电压 2 高 低压绕组 128 3 铁芯 作用 导磁 通过电磁感应 把电能从原端送到次端 为了降低变压器损耗 铁芯导磁率要高 绕好的A B C三相线包套在三个铁芯柱上 再把上面的硅钢片插好 组成完整的磁路 129 4 变压器油 压力释放阀 作用 绝缘