变电站设备讲解.ppt

变电站设备讲解 第一部分基础知识 1 生产和转换电能的设备 2 开关电器 3 限流电器 4 载流导体 5 补偿设备 6 互感器 7 防御过电压设备 8 绝缘子 9 接地装置 1 一次设备 直接参与电能的发 输 配 用的设备 发电机 变压器 电动机 断路器 隔离开关 熔断器 分裂电抗器 普通电抗器 母线 架空线 电缆 调相机 电容器 消弧线圈 并联电抗器 电流互感器 电压互感器 避雷针 避雷线 避雷器 2 二次设备 1 测量表计 2 绝缘监察装置 3 控制和信号装置 4 继电保护装置 5 自动装置 6 直流电源设备 7 塞流线圈 高频阻波器 对一次设备进行测量 监视 保护 控制的设备 3 电气接线和配电装置的概念 1 电气主接线 一次接线 一次设备按预期的生产流程所连接形成的电路 2 二次接线二次设备按预期的生产流程所连接形成的电路 3 配电装置按主接线图 由母线 开关设备 保护电器 测量电器及必要的辅助设备等组建而成的 接受和分配电能的电工建筑物 在一定的周围媒质 环境 计算温度下 设备所允许长期通过的最大电流值 此时其绝缘部分和载流部分的长期最大发热温度不超过其长期允许发热温度 4 额定电压 额定电流及工作频率 1 额定电压 3 频率 工频 低频 高频 超高频 2 额定电流 电流与温度的关系 使设备工作于技术和经济性能最佳的电压 5 短路的一般概念 1 什么是短路 2 产生短路的原因 电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况称作短路 短路是电力系统的严重故障 电气设备绝缘受损 老化 气象条件恶化 雷击过电压闪络 大风 覆冰等 违规操作 带负荷拉刀闸 未拆地线合闸送电等 其它原因 3 三相系统中可能发生的短路类型 对称短路 三相短路f 3 不对称短路 单相接地短路f 1 两相短路f 2 两相短路接地f 1 1 大的短路电流所产生的电动力效应使电气设备受到严重的机械损坏 短路电流使设备发热而损坏 短路使系统电压大幅度下降 对用户影响很大 如电动机的运行 破坏系统稳定 造成大面积停电 对通讯的干扰 短路电流比正常值大许多倍 系统电压严重下降 4 短路的现象 5 短路的后果 6 开关电气设备中的电弧 特点 1 电弧具有较高的电导 弧柱区电场强度低 触头间只要有电弧 就仍有电流 电路就没有断开 2 电弧的温度极高 外层达3000 c 4000 c 弧心达6000 c 7000 c 乃至上万度 会烧损触头及设备 甚至引起爆炸 3 电弧电流密度大 10000a cm2 定义 电弧是一种介质放电现象 电弧的形成 1 利用气体吹弧 交流电路的熄弧措施 2 采用多断口灭弧 3 利用与固定绝缘介质接触灭弧 4 将长电弧分成多个短电弧 第二部分电气设备的作用和原理 一 绝缘子和母线 1 作用 2 抗弯破坏荷重 1 材料 电工瓷 钢化玻璃 聚乙烯 足够的绝缘强度 机械强度 耐热性和防潮性 2 基本要求 用来支持和固定裸载流体 并使裸导体与地绝缘 或者用于使装置和电器中处在不同电位的载流导体之间相互绝缘 1 绝缘子 支柱绝缘子 户内式支柱绝缘子 户外式支柱绝缘子套管绝缘子 户内式套管绝缘子 户外式套管绝缘子 3 分类 水内冷母线 1 作用 汇集和分配电能 2 敞露母线 矩形母线 槽形母线 2 母线 减少接地故障 避免相间短路 减少母线周围钢结构发热 减少相间电动力 母线被封闭后 通常采用微正压方式运行 这样可以防止绝缘子结露 提高了运行的可靠性 并且为母线强迫通风冷却创造了条件 封闭母线由工厂成套生产 施工安装简便 简化了对土建结构的要求 运行维护工作量较小 3 金属外壳的封闭母线 采用金属外壳封闭母线的优点 运行注意事项 冷却方式 1 严格控制母线温度 2 金属外壳牢固接地 3 保证安装正确 4 防潮 防露 5 表面涂漆完好 自然风冷 人工通风冷却 水冷 封闭母线的分类 共相封闭母线分相封闭母线 不全连分相封闭母线 全连分相封闭母线 二 架空线路和电缆 导线 传输电能 避雷线 将雷电流引入大地 以保护电力线路免遭雷击 杆塔 支持导线和避雷线 使导线与导线 导线与大地之间保持一定的安全距离 绝缘子 使导线与杆塔保持绝缘 金具 连接导线或将导线固定在绝缘子上 以及将绝缘固定在杆塔上 也可作连接绝缘子或保护绝缘子和导线等用 1 架空线路 导电线芯 传输电能 绝缘层 使导线芯与导电线芯 导电线芯与保护层互相隔绝 保护层 保护绝缘层 并有防止绝缘油外溢和防止外界水分潮气入侵的作用 2 电缆 三 高压断路器 1 作用 1 控制作用 正常时接通 断开负荷电流 2 保护作用 故障时接通 断开短路电流 3 类型 2 符号 qf dl 1 额定电压 2 额定电流 3 额定开断电流 4 动稳定电流 5 热稳定电流 6 关合电流 7 全开断时间 8 操作循环 4 技术参数 1 额定电压 额定电压是指断路器能承受的正常工作线电压 目前 我国电力系统中断路器采用的额定电压等级为 10kv 35kv 66kv 110kv 220kv 330kv 500kv 2 额定电流 额定电流是指断路器可以长期通过的工作电流 断路器长期通过额定电流时 其各部分的发热温度不超过允许值 我国规定额定电流为 200 400 630 1000 1250 1600 1500 2000 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000 20000a 3 额定开断电流 在额定电压下 规定的时间内断路器能可靠切断的最大电流的有效值 称为额定开断电流ik 它表示断路器的断路能力 我国规定额定开断电流为 1 6 3 15 6 3 8 10 12 5 16 20 25 31 5 40 50 63 80 100ka等 4 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 亦称额定峰值耐受电流 它表明断路器在冲击短路电流作用下 承受电动力的能力 这个值的大小由导电及绝缘等部分的机械强度所决定 5 热稳定电流 热稳定电流是断路器在规定时间内 允许通过的最大电流 它表示断路器承受短路电流热效应的能力 以短路电流的有效值表示 断路器的铭牌规定一定时间 1 2 4秒 的热稳定电流 1 通断元件 2 支撑绝缘元件 3 中间传动机构 4 基座 5 操作机构 5 基本结构 绝缘支撑 中间传动 主电路的接通或断开 带电部分与地绝缘 实现开关分 合 6 型号表示方法 gb标准 高压断路器的型号是由字母和数字组成 表示如下 7 灭弧原理 1 油断路器的灭弧这类断路器用油作灭弧介质 电弧在油中燃烧时 油受电弧的高温作用而迅速分解 蒸发 并在电弧周围形成气泡 能有效地冷却电弧 降低弧隙电导率 促使电弧熄灭 在油断路器中设置了灭弧装置 室 使油和电弧的接触紧密 气泡压力得到提高 当灭弧室喷口打开后 气体 油和油蒸气本身形成一股气流和液流 按照具体的灭弧装置结构 可垂直于电弧横向吹弧 平行于电弧纵向吹弧或纵横结合等方式吹向电弧 对电弧实行强力有效的吹弧 这样 就加速去游离过程 缩短燃弧时间 从而提高了断路器的开断能力 电流过零时灭弧 2 sf6断路器的灭弧原理sf6断路器用sf6气体作为灭弧介质 sf6气体是理想的灭弧介质 它具有良好的热化学性与强负电性 a 热化学性 即sf6气体有良好的热传导特性由于sf6气体有较高的导热率 电弧燃烧时 弧心表面具有很高的温度梯度 冷却效果显著 所以电弧直径比较小 有利于灭弧 同时sf6在电弧中热游离作用强烈 热分解充分 弧心存在着大量单体的s f及其离子等 电弧燃烧过程中 电网注入弧隙的能量比空气和油等作灭弧介质的断路器低得多 因此 触头材料烧损较少 电弧也就比较容易熄灭 b sf6气体的强负电性就是这种气体分子或原子生成负离子的倾向性强 由电弧电离所产生的电子 被sf6气体和由它分解产生的卤族分子和原子强烈的吸附 因而带电粒子的移动性显著降低 并由于负离子与正离子极易复合还原为中性分子和原子 因此 弧隙空间导电性的消失过程非常迅速 弧隙电导率很快降低 从而促使电弧熄灭 3 真空断路器的灭弧原理真空断路器应用真空作为绝缘和灭弧介质 断路器开断时 电弧在真空灭弧室触头材料所产生的金属蒸气中燃烧 简称为真空电弧 当开断真空电弧时 由于弧柱内外的压力与密度差别都很大 所以弧柱内的金属蒸气与带电质点会不断向外扩散 弧柱内部处在一面向外扩散 一面处于电极不断蒸发出新质点的动态平衡中 随着电流减小 金属蒸气密度与带电质点的密度都下降 最后在电流接近零点时消失 电弧随之熄灭 此时 弧柱残余的质点继续向外扩散 断口间的介质绝缘强度迅速恢复 只要介质绝缘强度的恢复速度大于电压恢复上升速度 电弧最终熄灭 8 油断路器 采用变压器油作灭弧介质的断路器 称为油断路器 如断路器的油还兼作开断后的绝缘和带电部分与接地外壳之间的绝缘介质 称为多油断路器 油仅作为灭弧介质和触头开断后的绝缘介质 而带电部分对地之间的绝缘介质采用瓷或其他介质的 称为少油断路器 主要用在不需频繁操作及不要求高速开断的各级电压电网中 户内油断路器灭弧室 sf6断路器灭弧室 9 sf6断路器 采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的sf6气体作为灭弧介质的断路器 称为sf6断路器 在电力系统中广泛应用 适用于频繁操作及要求高速开断的场合 在我国推荐在7 2 40 5选用sf6断路器 特别是126kv以上几乎全部选用sf6断路器 但不适用于高海拔地区 sf6断路器灭弧室 10 真空断路器 利用真空的高介质强度来灭弧的断路器 称为真空断路器 现已大量应用在7 2 40 5kv电压等级的供 配 电网络上也主要用于频繁操作及要求高速开断的场合 真空断路器灭弧室 真空断路器 四 高压隔离开关 高压隔离开关主要是用来隔离高压电源 以保证安全检修 因此其结构特点是断开后具有明显可见的断开间隙 它的另一结构特点是没有专门的灭弧装置 因此它不能带负荷操作 但它允许通断一定的小电流 如励磁电流不大于2a的空载变压器 充电电容电流不大于5a的空载线路以及电压互感器回路等 开关柜用的户内隔离开关主要有gn19系列 gn6 gn9系列 1 作用 1 保证高压电气装置检修的安全 2 切换电路 3 开断小电流电路 2 特点 1 触头在空气中 明显可见的断开点 2 无灭弧装置 3 符号 qs 4 组成部分隔离开关主要由导电部分 绝缘部分 传动部分和底座部分组成 5 技术参数 1 额定电压 额定电压是指隔离开关能承受的正常工作线电压 目前 我国电力系统中隔离开关采用的额定电压等级为 10kv 35kv 66kv 110kv 220kv 330kv 500kv 2 额定电流 额定电流是指隔离开关可以长期通过的工作电流 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 我国规定额定电流为 200 400 630 1000 1250 1600 1500 2000 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000 20000a 3 动稳定电流 隔离开关在闭合位置时 所能通过的最大短路电流 称为动稳定电流 亦称额定峰值耐受电流 它表明隔离开关在冲击短路电流作用下 承受电动力的能力 这个值的大小由导电及绝缘等部分的机械强度所决定 4 热稳定电流 热稳定电流是隔离开关在规定时间内 允许通过的最大电流 它表示隔离开关承受短路电流热效应的能力 以短路电流的有效值表示 隔离开关的铭牌规定一定时间 1 2 4秒 的热稳定电流 单柱式 双柱式 三柱式 1 用途和结构 1 负荷开关的用途与它的结构特点是相对应的 从结构上看 负荷开关主要有两种类型 一种是独立安装在墙上 架构上的 其结构类似于隔离开关 另一种是安装在高压开关柜中 特别是采用真空或sf6气体的 则更接近于断路器 负荷开关的用途是包含了这两种类型的负荷开关的综合用途 2 负荷开关具有简易的灭弧装置 因而可分 合负荷开关本身额定电流之内的负荷电流 它可用来分 合一定容量的变压器 电容器组 一定容量的配电线路 3 配有高压熔断器的负荷开关 可作为断流能力有限的断路器使用 这时负荷开关本身用于分 合正常情况下的负荷电流 高压熔断器则用来切断短路故障电流 五 负荷开关 2 分类 负荷开关种类较多 从使用环境上分 有户内式 户外式 从灭弧形式和灭弧介质上分 有压气式 产气式 真空式 六氟化硫式等 六 熔断器 1 作用 熔断器串联接入被保护电路 发生短路 过负荷时 熔断器熔体熔断 保护电路中其他设备的安全 3 构成 1 熔管 绝缘纤维 电工瓷 2 熔体 铅 锡 锌 合金 2 支持固定熔管的载流部分 铜 铝 3 绝缘底座 电工瓷 环氧树脂 2 符号 fu rd 4 分类 5 熔断原理 熔断器工作包括以下四个物理过程 1 流过过载或短路电流时 熔体发热以至熔化 2 熔断体气化 电路开断 3 电路开后的间隙又被击穿 产生电弧 4 电弧熄灭 熔断器的切断能力决定于最后一个过程 熔断器的动作时间为上述四个过程的时间总和 3 保护的选择性 2 保护特性 额定电压 额定电流 熔体的额定电流 极限开断电流 6 技术特点 1 参数 7 熔断器的选择 1 确定额定电压 2 确定额定电流 3 确定额定开断电流 4 确定熔体额定电流 对于不经常启动或启动时间不长的电动机 对于频繁启动或启动时间较长的电动机 5 考虑保护选择性的要求 1 低压熔断器 1 黄铜圈 2 绝缘纸管 3 黄铜帽 4 插刀 5 熔体 6 特种垫圈 7 刀座 rm10型无填料封闭管式 rt0型有填料封闭管式 1 瓷波纹管 2 盖板 3 螺钉 4 熔断指示器 5 指示器熔体 6 工作熔体 7 插刀 8 石英砂 9 熔体的引燃器 10 锡桥 11 熔体的变截面小孔 2 高压熔断器 1 户内 rn型 rn1型 rn2型 1 熔体 2 静触头座 3 支持绝缘子 4 底座 5 接线端 1 熔管 2 端盖 3 顶盖 4 瓷心 5 熔体 6 小锡球 7 石英砂 8 指示器熔体 9 熔断指示器 2 户外型高压熔断器的结构及工作原理 户外型高压熔断器又称为跌开式熔断器 俗称跌落保险 正常情况下 熔管上部的动触头借助熔丝张力拉紧后 推上静触头内锁紧闭合保持闭合状态 当被保护的变压器或线路发生故障时 故障电流使熔丝熔断 在熔管内产生电弧 消弧管在电弧高温作用下分解出大量气体 使熔管内压力急剧增大 气体向外喷出 形成对电弧有力的纵吹 使电弧迅速拉长去游离 在电流交流过零时电弧熄灭 同时由于熔丝管拉力消失 使锁紧机构释放 在静触头的弹力和自重的作用下 使熔管跌落下来 电弧被迅速拉长 即有利于灭弧 又形成明显的断开距离 交流1200v 直流1500v以下电路中起控制 保护 调节 转换 通断作用 低压电器的作用 低压电器分类 刀开关 组合开关 熔断器 低压断路器 接触器 电磁启动器 主令电器 万能转换开关 控制继电器 七 低压开关 1 闸刀开关 1 作用 闸刀开关是一种最简单的低压开关 不与其他电器组合时 主要用于隔离电源 保证检修安全 一般只能用手动方式操作 与其他电器的组合 与熔断器串联合成一个单元 刀开关熔断器组 可动部分由带熔体的载熔件组合 熔断器式刀开关 与熔断器组合并加装辅助元件 低压负荷开关 2 符号 q 2 接触器 1 作用 用来远距离接通或断开低压电路中负荷电流 广泛使用在频繁起动及控制电动机的回路中 但不宜用于具有导电性灰尘多 腐蚀性强或有爆炸性气体的环境中 额定电压 额定电流 动稳定电流 热稳定电流 3 技术参数 2 符号 k 不具有过负荷保护 短路保护能力 但三极交流接触器具有欠电压保护能力 典型电路 4 自动空气开关 1 作用 低压开关中性能最完善的 不仅可以切断电路的负荷电流 而且可以作为短路 过负荷 欠电压保护 不宜频繁操作 额定电压 额定电流 额定开断电流 动稳定电流 热稳定电流 3 技术参数 2 符号 k 4 构成 以380v框架式为例 1 合闸操动机构 2 动触头 3 灭弧罩 4 静触头 5 快速电磁铁 6 速饱和电流互感 7 欠电压脱扣器 8 热脱扣器 9 分励脱扣器 七 变压器 变压器是静止电器 由铁心 磁路 及两个或两个以上的绕组 电路 组成 绕组之间由铁心中交变磁通联系 磁耦合 实现从一种电压 电流 变为另一种电压 电流 一 变压器的用途 按相数分为 单相变压器 三相变压器 多相变压器 按绕组分为 双绕组变压器 三绕组变压器 自耦变压器 二 变压器的分类 4 按冷却方式 油浸自冷变压器 3 按用途分为 油浸水冷变压器 干式空气自冷变压器 油浸风冷变压器 升压变压器 降压变压器 隔离变压器 三 变压器的基本工作原理和结构 1 基本工作原理 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组 两绕组只有磁耦合没电联系 在一次绕组中加上交变电压 产生交链一 二次绕组的交变磁通 在两绕组中分别感应电动势 只要一 二次绕组的匝数不同 就能达到改变电压的目的 2 基本结构 一 铁心 变压器的主磁路 为了提高导磁性能和减少铁损 用0 35mm厚 表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成 变压器的电路 一般用绝缘铜线或铝线绕制而成 油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中 油是冷却介质 又是绝缘介质 油箱侧壁有冷却用的管子 散热器或冷却器 将线圈的高 低压引线引到箱外 是引线对地的绝缘 担负着固定的作用 二 绕组 三 油箱 四 绝缘套管 此外 还有储油柜 吸湿器 安全气道 净油器和气体继电器 3 型号与额定值 一 型号 型号表示一台变压器的结构 额定容量 电压等级 冷却方式等内容 表示方法为 如osfpsz 250000 220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压 额定容量250000kva 高压额定电压220kv电力变压器 二 额定值 三者关系 此外 额定值还有额定频率 效率 温升等 铁损耗与外加电压大小有关 而与负载大小基本无关 故也称为不变损耗 三 变压器的损耗 铜损耗也分基本铜损耗和附加铜损耗 基本铜损耗是在电流在一 二次绕组直流电阻上的损耗 附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等 变压器的损耗主要是铁损耗和铜损耗两种 铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗 基本铁损耗为磁滞损耗和涡流损耗 附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗 主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等 铜损耗大小与负载电流平方成正比 故也称为可变损耗 四 三相变压器 1 磁路系统 一 组式磁路变压器 二 心式磁路变压器 特点是 三相磁路彼此无关联 特点是 三相磁路彼此有关联 三 三相变压器的连接组别 连接组别可以用相量图来判断 若高压绕组三相标志不变 低压绕组三相标志依次后移 可以得到y y4 y y8连接组别 1 y y连接 同名端在对应端 对应的相电动势同相位 线电动势和也同相位 连接组别为y y0 同理 若异名端在对应端 可得到y y6 y y10和y y2连接组别 三 三相变压器的连接组别 若高压绕组三相标志不变 低压绕组三相标志依次后移 可以得到y d3 y d7连接组别 2 y d连接 1 同名端在对应端 对应的相电动势同相位 线电动势和相差3300 连接组别为y d11 同理 若异名端在对应端 可得到y d5 y d9和y d1连接组别 三 三相变压器的连接组别 若高压绕组三相标志不变 低压绕组三相标志依次后移 可以得到y d5 y d9连接组别 2 y d连接 2 同名端在对应端 对应的相电动势同相位 线电动势和相差300 连接组别为y d1 同理 若异名端在对应端 可得到y d7 y d11和y d3连接组别 总之 对于y y 或d d 连接 可以得到0 2 4 6 8 10等六个偶数组别 而y d 或d y 连接 可以得到1 3 5 7 9 11等六个奇数组别 变压器的连接组别很多 为了便于制造和并联运行 国家标准规定 y yn0 y d11 yn d11 yn y0和y y0连接组为三相双绕组电力变压器的标准连接组别 其中前三种最为常用 y yn0连接的二次绕组可以引出中线 成为三相四线制 用作配电变压器时可兼供动力和照明负载 y d11连接用于低压侧电压超过400v的线路中 yn d11连接主要用于高压输电线路中 使电力系统的高压侧可以接地 第三部分电气主系统 一 电气主接线 1 可靠性 3 经济性 2 灵活性 1 基本要求 2 各种主接线的特点和接线方式 类型 单母线接线 1 简单单母线接线 构成 一条母线 每一支路均装有1台断路器和隔离开关 倒闸操作顺序 接通电路时 先合入断路器两侧的隔离开关 再合入断路器切断电路时 先断开断路器 再断开断路器两侧的隔离开关 优点 简单清晰 设备少 投资少 运行操作方便 利于扩建 缺点 母线或母线侧隔离开关故障或检修 全站停电 出线断路器检修 该支路需停电 适用场合 6 110kv系统 单母线接线 qf qs1 qs2 2 单母线分段接线 构成 将母线分段 优点 在母线和母线隔离开关检修或发生短路故障时 只有该母线段上的各支路必须停电 运行方式 分段断路器断开运行 分段断路器闭和运行 双电源运行 用一备一 倒闸操作 适用场合 厂用电 所用电 中 小容量6 110kv系统 单母线分段接线 qfd qsd qsd 1qf 1qs1 1qs2 2qf 2qs1 2qs2 2 单母线带旁路母线接线 构成 增加旁路母线 在各段工作母线与旁路母线之间增加旁路支路 在各出线端与旁路母线之间增加旁路隔离开关 优点 引出线的断路器检修时 该支路不需要停止供电 倒闸操作 适用场合 大 中容量35 110kv系统 单母线分段带旁路接线 1qfp 1qsp1 1qsp2 2qfp 2qsp1 2qsp2 1qsp 1qf 1qs1 1qs2 特点 检修母线时不影响正常供电 检修任一母线隔离开关时 只影响本支路供电 工作母线发生故障后 所有支路能迅速恢复供电 可利用母联断路替代引出线断路器工作 双母线接线的设备较多 配电装置复杂 双母线接线 1 简单双母线接线 运行方式 一套工作 一套备用方式 双母线同时运行 构成 两条母线 母联支路 每支路2个母线侧隔离开关 倒闸操作 倒母线 双母线接线 1qfj 1qsj1 1qsj2 1qf 1qs 1qs2 1qs 3qs 3qs 2qf 2qs 2qs2 2qs 2 双母线分段接线 3 双母线分段带旁路接线 3 一台半断路器接线 构成 两条母线 至少3个串 每串3个断路器 6个隔离开关 特点 运行灵活可靠 操作方便 一般情况下 一台母线侧断路器故障或拒动 只影响一个支路 为提高可靠性 防止同名回路同时供停电 应将同名回路接到不同串上 采用 交替布置 原则 即重要的同名支路交替接入不同侧母线 一台半断路器接线的二次线和继电保护比较复杂 二 电力系统接地方式及无功补偿 由发电机 变压器及用电设备通过输配电线路连接的系统称为电力系统 中性点直接接地系统特点 单相接地后 未接地相及中性点电压不变 接地相有很大的短路电流 系统出现零序分量 中性点不接地系统特点 单相接地后 中性点电压升高至相电压 未接地相升高至线电压 无短路电流 系统出现零序电压和零序电容电流 中性点经补偿装置接地系统 消弧线圈补偿 全补偿il icxl xc产生谐振过电压 过补偿il ic常用 欠补偿il ic易形成谐振过电压 无功补偿 作用 改变系统无功功率分布 实现调压 提高系统静态稳定性 减小线损 方法 调相机 电容器 静止补偿器 调节灵活 并联补偿 减小线损效果好 串联补偿 改善电压质量效果好 第四部分二次系统介绍 一 互感器 作用 将电路中大电流变成小电流 高电压变成低电压 作为测量仪表和继电器的交流电源 特点 1 使二次侧设备与一次侧高压设备电气隔离 保证工作人员安全 2 测量仪表和继电器实现标准化和小型化 3 采用低压小截面控制电缆 实现远距离测量和控制 4 一次电路发生短路时 能保护二次侧设备免受损害 使用注意二次侧必须有一点接地 1 电流互感器 一次侧绕组串联于一次侧电路 二次侧绕组串接二次负荷 二次侧负荷阻抗小 二次电流的变化对一次侧影响可忽略 二次侧绕组不允许开路 1 工作原理 2 工作特点 影响因素 一次侧电流 二次侧负载及功率因数 4 准确度级 额定电压 额定电流 一次 二次 额定变比 准确度级 额定容量 二次侧额定阻抗 3 误差 变比误差 角误差 5 技术参数 0 2 0 5 1 3 5保护用 5p 10p 例如5p10 后面的10是准确限值系数 5p10表示当一次电流是额定一次电流的10倍时 该绕组的复合误差 5 6 接线方式 a 一相式接线 b 两相v形接线 c 两相电流差接线 d 三相星形接线 7 类型 8 结构 互感器的基本组成部分是绕组 铁芯 绝缘物和外壳 为了节约材料和降低投资 一台高压电流互感器常安装有相互间没有磁联系的独立的铁芯环和二次绕组 并共用一次绕组 这样可以形成变比相同 准确度级不同的多台电流互感器 9 常用电流互感器介绍 单匝式电流互感器的一次绕组由单根直导体构成 二次绕组均匀的绕在铁芯上 以利减少漏磁 制成的二次绕组套在绝缘套外面 例如变压器套管电流互感器 穿墙套管电流互感器 断路器套管电流互感器等都是这类结构 1 套管式电流互感器 35 110kv电流互感器多数采用充油式 lcwd1 35型电流互感器有两个环形铁芯 铁芯外面绕二次绕组 一个0 5级和一个p级 一次绕组穿过铁芯与二次绕组构成 8 字式的链状 如左图所示 l 110型电流互感器采用串级原理结构 如右图所示 2 充油式电流互感器 这类产品采用全封闭结构 由油箱 绝缘套 器身 油枕及膨胀器等部件组成 膨胀器又是互感器的防爆装置 全密封结构有两大优点 与空气隔绝 能延缓油的老化过程 油因热胀冷缩进行呼吸过程中 不会将空气吸入 避免了互感器因受潮进水而引发爆炸事故 3 电容式电流互感器 适用于110kv及以上 50hz电力系统中作电流 电能测量及继电保护用 该产品主要由躯壳 高强度瓷套 底座 一次导电杆 二次绕组等部分组成 产品顶部装有压力释放装置 以避免突发性事故的发生 底座上设有sf6阀门及密度继电器和二次接线板等 电场分布均匀 局部放电量低 倒立式结构 气体绝缘 抗动热稳定电流能力大 绝缘性能稳定 无老化现象 维护简便 运行安全 无爆炸及火灾可能 4 sf6气体绝缘倒立式电流互感器 2 电压互感器 一次侧绕组并联于一次侧电路 二次侧绕组并接二次负荷 二次侧负荷阻抗大 二次负荷的变化对一次侧影响可忽略 二次侧绕组不允许短路 1 工作原理 2 工作特点 影响因素 一次侧电压 二次侧负载及功率因数 4 准确度级 额定电压 额定电流 一次 二次 额定变比 准确度级 额定容量 二次侧额定阻抗 3 误差 变比误差 角误差 5 技术参数 0 2 0 5 1 3 5 6 接线 测线电压 测相对地电压 测线电压 测线电压 测线电压 相对地电压 零序电压 用于交流绝缘监察 7 类型 1 电磁式电压互感器 原理 将高压绕组分成两部分 优点 降低绝缘投资 缺点 准确度下降 2 电容式 原理 利用电容串联分压 电容式电压互感器实质上是一个电容分压器 在被测装置的相和地之间接有电容c1和c2 按反比分压 c2上的电压为 电容式电压互感器应用范围及优缺点 结构简单 重量轻 体积小 占地少 成本低 且电压越高效果越显著 此外 分压电容还可兼作载波通信的耦合电容 因此 广泛应用于110 500中性点直接接地系统 电容式电压互感器的缺点是 输出容量越小 误差越大 暂态特性不如电磁式电压互感器 二 继电保护及自动装置 继电保护作用 保证电力系统的安全 稳定运行 继电保护任务 1 当电力系统发生故障时 自动地 迅速地 有选择地给断路器发出跳闸信号 将故障设备切除 保证非故障继续运行 2 当电力系统出现不正常工作状态时 发出信号 通知运行人员及时处理 对无人值班的变电站可长延时动作于跳闸 继电保护的基本要求归纳为可靠性 选择性 迅速性 灵敏性 简称四性 结构形式 机电型 电子型 微机型 1 线路保护 1 阶段式电流保护 利用线路短路时 故障点与电源之间回路的电流急剧增大的特点而构成的阶段式保护称为阶段式电流保护 电流保护接线方式 三相完全星形接线 适用于重要元件的电流保护 大接地电流系统的电流保护 两相不完全星形接线 适用于小接地电流系统电流保护中 两相电流差接线 适用于高压电动机电流保护中 系统出现零序分量是接地故障的特征 采用零序保护反应接地故障 中性点直接接地系统的零序电流保护动作于跳闸 中性点非直接接地系统的零序保护动作于信号 中性点直接接地系统采用阶段式零序电流保护 中性点不接地系统一般采用交流绝缘监察装置或接地选线装置 优点 反应接地故障灵敏度高 动作时限较短 保护范围受系统运行方式影响小 不受系统振荡或过负荷影响 2 接地保护 线路两侧均有中性点直接接地变压器 才须装设零序功率方向保护 3 距离保护 利用测量故障点至保护安装处之间的距离 阻抗 并按阻抗的大小确定动作时限的保护称为距离保护 三段式距离保护由起动元件 各段测量元件 时间元件以及电压回路断线闭锁元件和振荡闭锁元件组成 优点 距离保护的保护范围不受电源侧运行方式影响 距离 段保护线路全长80 段本线路全长及相邻线路一部分 段保护本线路全长及相邻线路全长及更远 第五部分运行与倒闸操作 一 电气设备的状态中几个概念 运行中的电气设备 系指全部带有电压或一部分带有电压以及一经操作即带有电压的电气设备 所谓一经操作即带有电压的电气设备 是指现场停用或备用的电气设备 它们的电气连接部分和带电部分之间只用断路器或隔离开关断开 并无拆除部分 一经合闸即带有电压 因此 运行中的电气设备具体指的是现场运行 备用和停用的设备 因而 电气设备的状态包括运行 热备用 冷备用和检修四种 1 运行状态 电气设备的运行状态是指断路器及隔离开关都在合闸位置 电路处于接通状态 包括变压器 避雷器 辅助设备如仪表等 电气设备的热备用状态是指断路器在断开位置 而隔离开关仍在合闸位置 其特点是断路器一经操作即可接通电源 2 热备用状态 3 检修状态 1 断路器检修是指设备的断路器与其两侧隔离开关均拉开 断路器的操作熔断器及合闸电源熔断器均已取下 在断路器两侧装设了保护接地线或合上接地隔离开关 并做好安全措施 检修的断路器若与两侧隔离开关之间接有电压互感器 或变压器 则该电压互感器的隔离开关应拉开或取下高低压熔丝 高压侧无法断开时则取下低压熔丝 如有母联差动保护 则母联差动电流互感器回路拆开并短路接地 2 线路检修是指线路断路器及其两侧隔离开关拉开 并在线路出线端挂好接地线 或合上线路接地隔离开关 如有线路电压互感器 或变压器 应将其隔离开关拉开或取下高低压熔断器 3 主变压器检修亦可分为断路器或主变压器检修 挂接地线或合上接地隔离开关的地点应分别在断路器两侧或变压器各侧 2 母线从冷备用转为运行 是指有任一路电源断路器处于热备用状态 一经合闸 该母线即可带电 包括母线电压互感器转为运行状态 4 母线检修状态是指该母线从冷备用转为检修 即在冷备用母线上挂好接地线 或合上母线接地隔离开关 1 母线由检修转为冷备用 是指拆除该母线的接地线 或拉开母线接地隔离开关 应包括母线电压互感器转为冷备用 1 设备的四种运行状态的互换 例如设备停送电 备用转检修等 2 改变一次回路运行方式 如 倒母线 改变母线的运行方式 并列与解列 合环与解环 改变中性点接地状态 调整变压器分接头等 3 继电保护和自动装置的投入 退出和改变定值 4 接地线的装设和拆除 接地开关的拉合 5 事故或异常处理 6 其他操作 如冷却器启停 蓄电池充放电等 二 电气设备倒闸操作任务 1 操作中不得造成事故 2 尽量不影响或少影响对用户的供电