电气一次系统ppt课件

北京中恒博瑞数字电力科技有限公司电气一次设备及系统,制作人：赵春梅制作时间：2016年11月,1,.,北京中恒博瑞数字电力科技有限公司电气一次设备及系统,本课程为电力系统当中的一次设备系统，系统介绍了各接线、各设备运行特点及运行参数，适用于所有电力专业及非电力专业员工学习。通过本课程能更深入的认识电力系统并熟悉它的结构特点及运行要求和注意事项。预计课时-4课时,2,.,目录,1、变电所电气一次接线形式、特点及应用2、变电所主要电气设备介绍,3,.,一、变电所主接线,1、变电所电气一次接线形式、特点及应用,电气主接线概念：电气主接线是由高压电器通过连接导线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，因此又称为一次接线或电气主系统。它不仅表示各种电气设备的规格、数量、连接方式和作用，而且反映了各电力回路的相互关系和运行条件，从而构成了发电厂或变电所电气部分的主体。此次课程目的意在了解和掌握变电站的一次主接线的类型，各种主接线的特点，其运行方式的变化等。下面先看几幅关于电气主接线的图：,4,.,5,.,6,.,7,.,8,.,9,.,10,.,11,.,湖南铁路科技职业技术学院,.,12,主要设备的图形符号和文字符号表,13,.,1、主接线全图：全面画出电路中的所有一次设备。2、主接线简图：酌情省略互感器等设备的主接线。3、主接线模拟图：是主接线的模型，着重表示运行中各电力元件的运行状态。特点：准确反映设备的现场情况；可以做操作前的模拟演示；主接线电压等级线路用不同颜色表示；在设备旁标注本站统一的运行编号。,不同形式的主接线图,14,.,1、单线图：局部的TA才用三相表示；中性线（或接地线）用虚线表示。2、所有的电气设备用规定的标准图形文字符号表示法，按正常状态画出3、标示设备的型号和主要技术参数,电气主接线图的绘制特点,15,.,1、保证供电可靠性和电能质量2、应力求接线简单，运行灵活和操作方便3、保证运行、维护和检修的安全和方便4、应尽量降低投资，节约运行费用5、满足扩建的要求，实现分期过渡6、设备先进、经济合理,对电气主接线图的基本要求,16,.,总结：发电厂、变电站的电气主接线，常常因为建设条件、能源类型、系统状况、负荷需求等多种因素而有所差异。但是，各种不同的电气主接线，都是由一些基本的接线形式组合而成的。概括起来，这些基本接线形式可以分为两大类：有母线接线形式和无母线接线形式。,17,.,对电气主接线的分类,电气主接线,18,.,母线：就是汇集和分配电能的金属导体，在原理上它仅是电路中的一个电气节点。,在电力系统中，母线将配电装置中的各个载流分支回路连接在一起，起着汇集、分配和传送电能的作用。母线按外型和结构，大致分为以下三类：硬母线：包括矩形母线、圆形母线、管形母线等。软母线：包括铝绞线、铜绞线、钢芯铝绞线、扩径空心导线等。封闭母线：包括共箱母线、分相母线等。,性能：采用铜排或者铝排，其电流密度大，电阻小，集肤效应小，无须降容使用。安全：母线槽的金属封闭外壳能够保护母线免受机械损伤或动物伤害高强度封闭母线，在配电系统中采用插入单元的安装很安全，外壳可以作为整体接地，接地非常的可靠。安装：母线由许多段组成，每一段长度既短且轻。因此，安装时只需要少数几人就能迅速完成。线路优化：通过使用母线槽，我们可以合并某些分支回路，并用插接箱将之转化为一条大的母线槽。它可简化电气系统，得到较多股线低的电流值。因此节约了工程的造价，并且易于维护。可扩展性：对于母线来讲，系统扩展可通过增加或改变若干段来完成，重新利用率高。,19,.,20,.,发电厂、变电站主要任务：提供电能，电压变换系统或负荷主接线的基本环节：电源中间环节（母线）引出线母线的作用：汇聚和分配电能（有利于电能的交换）,单母线接线,有母线类,只有一条母线，且每一支路均有QF,三个及以上的主接线单元通过一组汇流母线相互并联。,21,.,（1）接线形式：右图,整个配电装置只有一组母线，所有电源和引出线均接在母线上，每条引出线都设置断路器QF和隔离开关QS。,1、不分段的单母线接线,22,.,（2）运行分析：断路器QF的作用：便于投入和切除任意一条进出线。隔离开关QS作用：检修断路器QF时保证它与带电部分可靠隔离若没有母线QSB，检修断路器QF时，母线要停电QF和QS的操作顺序：“先通后断”原则,停电操作：先断断路器QF，再断线路侧隔离开关QSL，最后断母线侧隔离开关QSB,送电操作：先合母线侧隔离开关QSB，再合线路侧隔离开关QSL，最后合断路器QF,1、不分段的单母线接线,23,.,（3）特点：优点：简单、经济。接线简单（设备少）、清晰、明了；布置、安装简单，配电装置建造费用低；断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁,操作安全、方便，母线故障的几率低；易扩建和采用成套式配电装置。有利用电源互为备用及负荷间的合理分配；正常投切与故障投切互不干扰，灵活方便。缺点：不够灵活可靠。主母线、母隔故障或检修，全厂停电；任一回路断路器检修，该回路停电。,1、不分段的单母线接线,24,.,(4)适用范围小型骨干水电站台以下或非骨干水电站发电机电压母线的接线；10kV出线（含联络线）回路回；35kV出线（含联络线）回路回；110kV出线（含联络线）回路回。,练习：试画出三个电源，三回出线的单母线不分段接线图,1、不分段的单母线接线,25,.,（1）接线形式：右图,把单母线分成二段或三段，在各段之间接上分段断路器或分段隔离开关的接线。,分段断路器,分段隔离开关,2、带分段的单母线接线,26,.,母线并联运行：QF闭合运行正常运行时：相当于不分段的单母线接线。若电源1停止供电，则电源2通过QFd闭合向段母线供电，不影响对负荷的供电，可靠性高。若段母线故障时，继电保护装置使QFd自动跳开，段母线被切除；段母线继续供电。,母线分裂运行：QF断开运行正常运行时，相当于两个不分段的单母线接线。若电源1停止供电，段母线失压时，可由自动重合闸装置自动合上QFd，段母线恢复供电。若段母线故障时，不影响段，段母线继续供电。,（2）运行方式,2、带分段的单母线接线,27,.,分段开关采用隔离开关的分析：母线并联运行：段母线故障全所停电找出故障断开分段QSd恢复段母线供电母线分裂运行：段母线失电查出原因切除段母线上所有进出线合上分段隔离开关QSd段母线恢复供电,（2）运行方式,2、带分段的单母线接线,28,.,（3）特点,缺点：当一段母线及母线隔离开关故障或检修时，该母线上的所有回路都要在检修期停电；任一回路断路器检修，该回路停电。,优点：具有不分段单母线简单，清晰，经济，方便等优点；缩小了母线故障和母线检修时的停电范围（停一半）；提高了供电可靠性，灵活性。,2、带分段的单母线接线,29,.,（4）适用：单母线不分段接线不满足时采用。610KV配电装置出线回路数在6回及以上；3560KV配电装置出线回路数在48回；110220KV配电装置出线回路数在4回。,2、带分段的单母线接线,练习：试画出两个电源，四回出线的单母线带分段接线图,30,.,（1）接线形式：右图,旁路母线WBa是通过旁路断路器QFa与主母线WB相连，通过旁路隔离开关QSa与每一出线相连。旁路隔离开关QSa倒闸操作用。,3、单母线带旁路母线接线,旁路断路器,旁路隔离开关,主母线,旁路母线,31,.,正常运行时:旁路断路器QFa和旁路隔离开关QSa均在断开位置，旁路母线WBa不带电。但QFa两侧的隔离开关处于合闸位置。,（2）运行方式,旁路断路器,旁路母线,旁路隔离开关,主母线,3、单母线带旁路母线接线,32,.,当检修出线断路器1QF时：QSa按等电位原则先并后切先合旁路断路器QFa向旁路母线WBa充电，检查旁路母线WBa是否完好，使WBa带电;再合该回路旁路隔离开关1QSa，实现旁路与正常工作回路并联运行;再断开该回路出线断路器1QF;最后分别断开1QF两侧隔离开关1QSL和1QSB。使1QF退出运行，即可对1QF进行检修。此时，线路1仍然保持供电。主母线WB旁路断路器QFa旁路母线WBa旁路隔离开关1QSa对线路1供电,（2）运行方式,这是利用旁路断路器QFa替代1QF来完成通断电路及保护作用,3、单母线带旁路母线接线,33,.,（3）特点同一电压等级，各回路经过断路器、隔离开关接至公共母线。把每一回线与旁路母线相连。优点：每一进出线回路的断路器检修，这一回路可不停电缺点：设备多，操作复杂。(4)适用35kV及以上有重要联络线路或较多重要用户时采用，回路多采用专用旁母，否则采用简易接线。,3、单母线带旁路母线接线,34,.,（1）接线形式：,单母线分段的目的：减少母线故障的停电范围旁路母线的作用：使任意一台出线QF故障或检修时，该回路不停电。,旁路母线,旁路断路器,分段断路器,4、单母线分段带旁路母线接线,35,.,分两种：采用专用旁路断路器QFa利用QFd兼作QFa（2）运行方式（3）特点（4）适用610kv出线较多而且对重要负荷供电的装置；35kv及以上有重要联络线路或较多重要用户。,对单母线的评价:工作母线或母线隔离开关在故障或检修时要停电。,4、单母线分段带旁路母线接线,36,.,双母线接线,有母线类,特点：每回线路经过一台断路器和两组隔离开关分别接到两组母线上，其中一组隔离开关闭合，另一组隔离开关打开。各回路工作在闭合的隔离开关所连接的母线上,双母线接线有两组母线，由母线联络断路器连接起来。,分类：单断路器的双母线接线双断路器的双母线接线带旁路母线的双母线接线,37,.,1、不带分段的双母线接线（单断路器）,（1）接线方式：,设有母线W1和母线W2两组母线，每个回路都通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组母线上。解决了工作母线在故障或检修时要停电的问题。,母联断路器,母联隔离开关,38,.,（2）运行方式：分两种,一组母线工作，一组母线备用的运行方式。正常运行时，每条进出线的两组母线隔离开关，只能合上其中一组，另一组必须断开，否则变成单母线。,两组母线同时工作的运行方式。都是工作母线，并通过QFj并联。,1、不带分段的双母线接线（单断路器）,39,.,（3）双母线接线特点:优点：可以轮流检修母线而不影响正常供电;设段母线工作，段母线备用。检修段母线的倒闸操作：A、依次合上母联隔离开关QSj和QSj；B、再合上母联断路器QFj，向备用母线充电，检查备用母线是否完好；C、再断开母联断路器QFj控制回路电源，以防止QFj在以下操作中误跳开；D、再依次合上所有段母线侧隔离开关；E、再依次断开段母线侧的母线隔离开关；F、再投入母联断路器QFj控制回路电源；G、再断开母联断路器QFj;H、再依次断开母联隔离开关QSj和QSj此时，段母线转换为工作母线，段母线转换为备用母线。,1、不带分段的双母线接线（单断路器）,40,.,检修任一回路的母线隔离开关时，只影响该回路供电；工作母线故障后，所有回路短时停电并能迅速回复供电；检修任一断路器时，可以利用母联断路器替代引出线QF工作；便于扩建。,缺点：任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电；一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该组母线再故障将造成全停事故；任一组母线短路，而母联断路器拒动，将造成双母线全停事故；当母线故障或检修时，隔离开关作为切换操作电器，容易发生误操作；在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。,1、不带分段的双母线接线（单断路器）,41,.,（4）适用：3560KV配电装置当出线回路数超过8回；110220KV配电装置当出线回路数为5回及以上。,1、不带分段的双母线接线（单断路器）,42,.,1、不带分段的双母线接线（单断路器）,双母线带旁路母线接线,为了避免在检修进出线断路器时造成停电，可在单断路器双母线的基础上增设旁路母线。图示为设有专用旁路断路器QFP的双母线带旁路母线接线。,43,.,1、不带分段的双母线接线（单断路器）,母联断路器兼作旁路断路器的接线方式,图示为正常运行情况下QFMP起母联作用，隔离开关QS3断开，隔离开关QS1和QS2闭合。当用母联断路器QFMP作为旁路断路器时，先将所有回路切换到规定的一组母线W2上，隔离开关QS1断开，而隔离开关QS2和QS3闭合，QFMP闭合，通过旁路母线向线路供电。,44,.,2、带分段的双母线接线（单断路器）,双母线三分段接线,减少母线故障的停电范围,45,.,2、带分段的双母线接线（单断路器）,双母线四分段带旁路母线接线,解决了工作母线和出线断路器在故障或检修时要停电的问题,46,.,3、双断路器的双母线接线,每个回路内，无论是进线(电源)、出线(负荷)，都通过两台断路器与两组母线相连。正常运行时，母线、断路器及隔离开关全部投入运行。,47,.,3、双断路器的双母线接线,双断路器的双母线接线的主要优点,(1)任何一组母线或任何一台断路器因检修而退出工作时，都不会影响系统的供电。可以同时检修任一组母线上的所有母线隔离开关，而不会影响任一回路的工作。(2)隔离开关只作为隔离电器。(3)各回路可以任意地分配在任一组母线上，所有切换均用断路器来进行。(4)继电保护容易实现。(5)任何一台断路器拒动时，只影响一个回路。(6)母线发生故障时，与故障母线相连的所有断路器自动断开，不影响任何回路运行,48,.,一台半断路器的接线（3/2）,1、接线方式：如图,有两组母线，每一回路经一台断路器接至一组母线，两个回路间有一台断路器联络，组成一个“串”电路，每回进出线都与两台断路器相连，而同一“串”支路的两条进出线共用三台断路器。,解决了隔离开关繁琐的倒闸操作,有母线类,49,.,2、运行方式：正常运行时，两组母线同时工作，所有断路器均闭合。,3、接线特点：（1）运行灵活可靠：正常运行时成环形供电，任意一组母线发生短路故障，均不影响各回路供电。（2）操作方便：隔离开关只起隔离电压作用，避免用隔离开关进行倒闸操作。任意一台断路器或母线检修，只需拉开对应的断路器及隔离开关，各回路仍可继续运行。（3）二次接线和继电保护比较复杂，投资较大。,一台半断路器的接线（3/2）,50,.,4、注意：为提高运行可靠性，防止同名回路（两个变压器或两回供电线路）同时停电，一般采用交替布置的原则。重要的同名回路交替接入不同侧母线；同名回路接到不同串上；把电源与引出线接到同一串上。,一台半断路器接线不是双母线接线。,一台半断路器的接线（3/2）,51,.,变压器母线组接线,有母线类,52,.,变压器母线组接线,当有四台主变压器时，可利用断路器将双母线分成四段，在每段母线上连接一台主变压器。,53,.,(1)可靠性高。任一台断路器故障或拒动时，仅影响一组变压器和一回线路的供电；母线故障只影响一组变压器供电；变压器故障时，与该变压器相连母线上的断路器全部跳开，但是并不影响其它回路的供电。当变压器用隔离开关断开后，母线即可恢复供电。(2)经济性好。所有变压器回路都不用断路器，使所用断路器的总数减少，节省了总投资。,变压器母线组接线,变压器母线组接线的主要优点,54,.,休息一下喽！,55,.,无母线类,桥形接线,使用条件1.发电厂和变电所中只有两台变压器和两回线路时，可采用桥形接线。2.桥形接线有内桥和外桥两种接线方式。,内桥接线,连接桥断路器接在靠近变压器侧的接线方式。,外桥接线,连接桥断路器接在靠近线路侧的接线方式。,56,.,桥形接线,运行方式,b、变压器1T故障或检修：先断开1QF和3QF，再断开QS1，1T退出运行。如果线路L1仍需恢复供电，再合1QF和3QF。,a、线路L1故障或检修：只需先断开1QF，再断开1QSL和1QSB，其余三回路可以继续工作，不影响供电。,内桥接线,外桥接线,b、变压器1T故障或检修：只需先断开1QF，再断开1QS，其余三回路可以继续工作，不影响供电。,a、线路L1故障或检修：先断开1QF和3QF，再断开QS1，L1退出运行。如果变压器1T仍需恢复供电，再合1QF和3QF。,57,.,桥形接线,接线特点,内桥接线,外桥接线,优点：接线简单、经济（断路器最少）；布置简单占地小，可发展为单母线分段接线;线路投、切灵活，不影响其它电路的工作。缺点:变压器投切操作复杂，故障检修影响其它回路桥断路器故障检修全厂分列为两部分；出线断路器故障检修该回路停电。,优点：接线简单、经济（断路器最少）；布置简单占地小，可发展为单母线分段接线;变压器投、切灵活，不影响其它电路的工作。缺点:线路投切操作复杂，故障检修影响其它回路；桥断路器故障检修全厂分列为两部分；变压器断路器故障检修该变压器停电。,58,.,桥形接线,适用范围,内桥接线,外桥接线,双线双变的水电站、变电所35220kV侧：主变年负荷利用小时数低（经常切换），而线路较短、故障几率少或有功率穿越的场合。,双线双变的水电站、变电所35220kV侧：线路较长，故障几率较多，而主变年负荷利用小时数高（不经常切换）且无功率穿越的场合。,59,.,无母线类,角形接线,（1）三角形接线,（2）四角形接线,60,.,角形接线,（3）五角形接线,61,.,角形接线,1、接线形式将断路器接成闭合的多角形，断路器布置在多角形的各边上，电源和引出线均从角上引出，且不装断路器。相当于把单母线用断路器按电源和引出线的数目分段，然后再连接成闭合的环形；每一回出线占有两台断路器，而平均每一回有一台断路器。2、特点断路器总数等于进出线总数。每一回路都与二台断路器相连。可靠性和灵活性较高，操作简便且易实现自动化。多角形的“边数”不能多，即要对进出线的回路数进行限制。在闭环和开环两种情况下，流过各开关电器的工作电流差别较大，运行时可靠性降低，设备选择难，保护复杂，不便于扩建。3、适用范围大中型水力发电厂发展可能性很小的110kV及以上母线的接线。,62,.,无母线类,单元接线,概念：把发电机、变压器或线路直接串联连接，其间除厂用分支外，不再设母线之类的横向连线。分类：按照串联元件的不同，单元接线有以下四种形式：发电机变压器单元接线发电机变压器扩大单元接线发电机变压器线路单元接线变压器线路单元接线,63,.,1、发电机-变压器单元接线,（1）接线形式：a、发电机-双绕组变压器单元：G与T之间不装QF，可装QSG；b、发电机-三绕组变压器单元：G与T之间可装QSG，有时可装3QFc、发电机-自耦变压器单元：G与T之间可装QSG，有时可装3QF,元件的作用：QSG：使调试发电机比较方便1QF，2QF：控制电路的通断和保护作用QS：保证维修工作人员人生安全（先通后断）3QF：使发电机停机时，主变压器仍能正常工作,64,.,1、发电机-变压器单元接线,（2）特点：优点接线简化，使用的电器最少，操作简便，降低故障的可能性，提高了工作的可靠性；配电装置简单，投资少，占地小；发电机出口短路电流小；继电保护简单。缺点:任一元件故障或检修全停，检修时灵活性差,（3）适用范围台数不多的大（b接线除外）中型不带近区负荷的区域发电厂分期投产或装机容量不等的无机端负荷的小型水电站。,65,.,2、发电机-变压器扩大单元接线,（1）接线形式：采用两台或三台发电机与一台变压器相联组成的单元；每台发电机回路都装有QF和QS。,元件的作用1QF、2QF的作用：控制发电机组投入或退出运行。当任一台发电机需要停机运行或退出时，可操作相应的QF，而不影响另一台发电机和变压器的运行。1QS、2QS的作用：保证停电检修的安全。,66,.,2、发电机-变压器扩大单元接线,（2）特点优点：a、减少主变和主变侧QF的数量，以及节省高压配电装置占地面积，经济性较好；b、任一台机组停机都不影响厂用电的供电（可靠性好）。缺点：a、当主变故障或检修时，两台机组均需停电；b、检修一台发电机时，变压器轻载运行，损耗大，经济性差（3）适用机组容量不大的中小型水电站。,67,.,3、发电机-变压器-线路单元接线,（1）接线形式：a、发电厂内不装2QFb、发电厂内装2QF,68,.,3、发电机-变压器-线路单元接线,（2）接线特点,在发电厂内不装2QF,在发电厂内装2QF,优点：所需设备少，造价低缺点：操作较麻烦（G、T、L检修时需断开1QF）,1QF：正常运行时，通断电路；故障时，元件中任一元件（G、T、L）故障时，使1QF断开，并作用于发电机自动灭磁装置，使发电机停止运行。,优点：操作方便缺点：造价高，（G、T投入或退出，可操作2QF）,2QF的两种常用接法：2QF装在变压器高压侧（常用）；2QF装在变压器低压侧：2QF必需采用低压大电流设备，价格贵，适用于小容量水电站。,（3）适用：由于简单经济但某一元件故障全停。只适用于停止该单元后，并不影响系统正常供电的小水电。,69,.,4、变压器-线路单元接线,（1）接线形式：指单回路，单变压器供电，高压侧没有母线的接线。a、发电厂内不装2QFb、发电厂内装2QF,（2）适用于610KV终端变电所,70,.,目录,一、变电所电气主接线1、变电所电气一次接线形式、特点及应用2、变电所主要电气设备介绍二、发电厂电气主接线1、发电厂基本原理介绍2、发变组设备结构特点。3、厂用电结构特点。,71,.,2、变电所主要电气设备,一次设备：直接与生产电能和输配电有关的设备称为一次设备。,包括变压器、高压断路器、隔离开关、母线、电力线路及电缆、电压互感器、电流互感器、电抗器、避雷器、消弧线圈、并联电容器及高压熔断器等。,二次设备：对一次设备进行监视、测量、操纵控制和保护作用的辅助设备。,如各种继电器、信号装置、测量仪表、录波记录装置以及遥测、遥信装置和各种控制电缆、小母线等。,此次我们主要介绍一次设备,72,.,一次设备,变压器,变压器的种类很多，大致分为电力变压器和特种变压器两大类。,电力变压器：应用于电力系统（包括发电厂和变电所）中供输电和配电用的变压器，统称为电力变压器。,特种变压器：变压器除了作交流电压的变换外，还有其他各种用途，如变更电源的频率，整流设备的电源，电焊设备的电源，电炉电源或作电压互感器、电流互感器等。这些具有特殊用途的变压器通称为特种变压器，由于这些变压器的工作条件、负荷情况和一般变压器不同，故不能用一般变压器的计算方法进行计算。按材质分有：非晶干式变压器，环氧树脂浇注变压器等；按作用分有：斯考特变压器、三相变单相变压器、移相变压器等；按用途分有：UV机械变压器、火花变压器、染整机械变压器、整流变压器、节能设备用变压器等。,73,.,电力变压器是电力系统重要的主设备之一，是主接线的核心环节。,电力变压器,（1）按用途分，有升压变压器、降压变压器、联络变压器、配电变压器以及用于直流输电的换流变压器等。（2）按相数分，有单相变压器、三相变压器等。（3）按绕组数分，有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器、分裂变压器等。（4）按调压方式分，有无励磁调压变压器、有载调压变压器、无分接变压器。（5）按绝缘介质分，有油浸变压器和干式变压器。（6）按冷却方式分，有油浸自冷（ONAN）变压器、油浸风冷（ONAF）变压器、强迫油循环风冷（OFAF）变压器、强迫油循环水冷（OFWF）变压器、强迫油导向循环风冷（ODAF）变压器、强迫油导向循环水冷（ODWF）变压器以及蒸发冷却变压器。（7）按负载分，有配电变压器、中型变压器、大型变压器。,74,.,电力变压器,变压器基本原理,变压器工作原理,变压器是一种静止的电机，它的功能是把一种电压的电能转换为另一种电压的电能。变压器是依据电磁感应原理工作的，其主要组成部分是铁芯和绕组。,如右图：为一台单相变压器的原理示意图，在一个闭合的铁芯上套有两个彼此绝缘的绕组，两个绕组的匝数分别是1和2，把其中接交流电源的绕组（AX绕组）称为原绕组（原边）或一次绕组，另一个接负载的绕组称为副绕组（副边）或二次绕组。,75,.,电力变压器,变压器基本原理,当变压器原边加上电源电压U1、副边开路时，变压器空载运行，此时原边流过的电流称为空载电流，也即励磁电流，由励磁电流I0产生的磁势在铁芯中建立交变的主磁通m（交变频率与电源频率相同），该主磁通同时交链原绕组和副绕组，在两个绕组中分别感应出电势E1、E2。当变压器原边加上电源电压、副边接上负载时，则称为变压器负载运行。在变压器中，电压与感应电势近似有U1E1，U2E2。由于变压器原、副绕组的匝数不相同，所以电压不相等，匝数多的绕组电压高，匝数少的绕组电压低，这就是变压器的变压原理。变压器变比注意，若是计算三相变压器的变比，上式中的电压取相电压。,变压器工作原理,76,.,电力变压器,变压器基本结构,油浸式电力变压器,77,.,1铁芯和绕组铁芯是变压器的磁路部分，也是器身的骨架。铁芯由铁芯柱、铁轭和夹紧装置等组成，套装绕组的部分称为铁芯柱，连接铁芯柱的部分称为铁轭。根据铁芯的结构，变压器可分为芯式和壳式两类，电力变压器大都采用芯式结构。绕组是变压器的电路部分，由绝缘的扁导线或圆导线绕制而成，匝数多的为高压绕组，匝数少的为低压绕组。铁芯和绕组合起来称为器身，是变压器最主要的结构。,电力变压器,变压器基本结构,（a）单相壳式变压器（b）三相壳式变压器壳式变压器,三相芯式变压器的铁心结构,78,.,电力变压器,变压器基本结构,2油箱及冷却装置油浸式变压器的油箱中盛满了变压器油，整个器身浸泡在油中。变压器油箱用钢板焊成，有两种基本形式：平顶油箱和拱顶油箱。平顶油箱的箱盖是平的，多用于6300kVA及以下容量的变压器。拱顶油箱的箱盖为钟罩形，又称钟罩式油箱，多用于8000kVA及以上容量的变压器。变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质。变压器运行时，绕组与铁芯产生的损耗会转化为热量，必须设法散热，以免变压器过热发生事故。油浸式变压器的热量通过油传递给油箱及冷却装置，再由周围空气或冷却水进行冷却。一般20kVA及以下的小容量变压器采用平板式油箱；302000kVA的变压器采用管式油箱；更大容量的变压器在油箱上装有散热器，如25006300kVA的变压器采用片式散热器或扁管散热器，800040000kVA的变压器采用带风扇的扁管散热器，50000kVA及以上采用强迫油循环风冷却器或强迫油循环水冷却器。,79,.,电力变压器,变压器基本结构,3绝缘油浸式变压器的绝缘分为外部绝缘和内部绝缘。外部绝缘指油箱外部的绝缘，主要有瓷套管和空气，内部绝缘指油箱内部的绝缘，主要是绕组与绕组之间、绕组与油箱之间以及绕组的匝间、层间绝缘。变压器所采用的绝缘材料有变压器油、电缆纸、电话纸、绝缘纸板、酚醛压制品、浸绝缘渍漆等。,4引线和套管变压器绕组连同器身浸于绝缘的变压器油中，要将绕组与外电路相连，需用引线将绕组引到油箱外部。引线穿过油箱盖时，必须经过套管。变压器套管由带电部分和不带电部分组成，既是引线对地的绝缘，又起着固定引线的作用。变压器套管有纯瓷套管、充油式套管、电容式套管等种类。,5分接开关为保持电网电压的偏移不超过允许范围，可以调节变压器的分接开关以改变高压绕组的匝数，从而达到调整电压的目的。分接开关有无励磁调压分接开关和有载调压分接开关。无励磁调压分接开关又称无载分接开关，此种分接开关必须在变压器不带电的情况下进行切换。有载调压分接开关能在变压器负载运行情况下，切换分接位置进行调压。通常，电压在35kV以下、容量在10000KVA及以下的变压器，它们的高压绕组可设有3个分接抽头，中间一个分接头对应于额定电压，上、下两个分接头对应于改变变比5%。大型电力变压器设有5个分接抽头，相应的调压范围为2.5%和5%。,80,.,81,.,82,.,电力变压器,6保护装置（1）储油柜和吸湿器。储油柜又称油枕，是变压器油的一种保护装置。它水平安装于油箱盖上，用弯曲联管与油箱联接，用以缩小变压器油与空气的接触面，减少油的受潮和氧化。为防止空气中的水分进入油内，储油柜是经吸湿器（又称呼吸器）与外界连通的，吸湿器内装有氯化钴浸渍过的硅胶，有很强的吸潮能力，当其吸潮饱和后，由蓝色变为红色，因此也起到指示剂的作用。（2）气体继电器。又称瓦斯继电器，装设在油箱与储油柜的连通管中。当变压器内部发生故障，内部绝缘受热分解出气体或油箱漏油使油面下降时，气体继电器将会动作，发出信号，或使断路器跳闸。0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。轻瓦斯继电器由开口杯、干簧触点等组成，作用于信号。重瓦斯继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，作用于跳闸。（3）其他附件。变压器通常还装设有防爆管、压力释放阀、净油器、温度计等附件。,变压器基本结构,83,.,电力变压器,变压器技术参数,在变压器的铭牌上标有型号和技术参数，是选择和使用变压器的依据。变压器型号的表示方法如下：,例如SFPL63000/110表示三相油浸风冷式强迫油循环铝线变压器，额定容量为63000kVA、高压侧电压等级为110kV。,84,.,电力变压器,变压器技术参数,1额定容量SN在规定的频率和电压下，变压器能长期工作而不超过规定温升所能输出的视在功率，单位为VA或kVA。计算公式为：单相变压器：SNUNIN三相变压器：SNUNIN,2额定电压UN指变压器长期运行所能承受的工作电压，单位为V或kV。U1N表示原绕组额定电压，U2N表示副绕组额定电压。对三相变压器，额定电压均指线电压。,3额定电流IN在额定容量和额定电压下，变压器绕组允许的长期工作电流。单位为或kA。I1N表示原绕组额定电流，I2N表示副绕组额定电流。对三相变压器，额定电流均指线电流。,85,.,4损耗,电力变压器,变压器技术参数,（1）短路损耗（铜损）PK对双绕组变压器来说，当以额定电流通过变压器的一个绕组，而另一个绕组短接时变压器所吸收的有功功率叫做变压器的短路损耗。对于多绕组变压器，短路损耗是以指定的一对绕组为准。短路损耗又称变压器的铜损，也称负载损耗，是由变压器绕组的电阻引起的，是由经过绕组的负荷电流产生的。短路阻抗：Ud%或Uk%来表示和容量有关系，在4%到24%之间,（2）空载损耗（铁损）P0当用额定电压施加于变压器的一个绕组上，而其余的绕组均为开路时，变压器所吸收的有功功率叫空载损耗。空载损耗又叫变压器的铁损，是指发生于变压器铁芯叠片内，周期性变化的磁力线通过材料时，由材料的磁滞和涡流产生的，其大小与运行电压和分接头电压有关。空载电流比：I0%表示,（3）杂散损耗是指发生在引线和外壳以及其他结构性的金属零件上的损耗，杂散损耗与负荷有关。,86,.,电力变压器,变压器技术参数,5绕组连接组别（接线方式）三相变压器绕组的常用连接方法有两种：星形接法（接）和三角形接法（接）。星形接法是将三相绕组的末端X、Y、Z接在一起形成中性点，将三相绕组的首端A、B、C引出。若将中性点引出接地，则称为YN接法。三角形接法是将各相绕组的首末端依次连接形成闭合回路。,（a）星形接法；（b）三角形接法,将原、副绕组分别按不同连接方法进行配合，就得到不同的连接组，如原绕组接为星形且中性点接地，副绕组三角形连接，就记作YN，d连接组。为了说明原、副绕组线电压的相位差，采用时钟表示法，在时钟上共有12个钟点，每相差一个钟点就相差30，因此用数字011表示连接组别号，每相差一个组别号，原、副绕组线电压的相位就相差30，即原、副绕组线电压的相位差组别号30,不同的连接组加上各个组别号就形成各种不同的连接组别，例如：Y，d11，表示原绕组星形接法，副绕组三角形接法，副绕组线电压滞后原绕组线电压330。,87,.,电力变压器,变压器技术参数,5绕组连接组别（接线方式）变压器常用的连接组别为：,（2）Y，yn0。低压侧有中性线，低压负载中的三次谐波电流和三相不平衡负载中的零序电流可以通过中性线流通。适用于小容量三铁芯柱式配电变压器，可供三相四线制负载。,（3）D，yn11。一次侧采用三角形接法，当二次侧带有不平衡负载时，零序电流可以在三角形绕组中流通，因而减小了二次侧星形接法绕组的的中性点电压位移，适用于城市电网配电变压器。,（1）Y，d11及YN，d11。二次侧均采用三角形接法，可消除相电势中的三次谐波。前者中性点不引出，用于中性点非直接接地的大、中型变压器，在35kV及以上的电力系统中用得较多；后者中性点引出，用于中性点直接接地的大型高压变压器。,88,.,电力变压器,变压器技术参数,6多绕组变压器和自耦变压器,在电力系统中，出了前面介绍的双绕组变压器外，还广泛应用着三（多）绕组变压器和自耦变压器。三绕组变压器每相有三个不同匝数的绕组，具有三个不同的电压等级，也就是说，一台三绕组变压器可以直接连接三个不同电压等级的电网，例如220kV、110kV和10kV三个等级的电网，从而提高供电的灵活性和经济性。,自耦变压器,如果把双绕组变压器的高低压绕组串联起来就成为自耦变压器，低压绕组是高低压的公共绕组，高压绕组与低压绕组有直接的电气联系。在现代高压电力系统中，常采用三绕组自耦变压器，这种变压器只有高、中压绕组是自耦的，其电压等级相差不大；而低压绕组在电气上是独立。,89,.,电力变压器,变压器的运行,1变压器的一般运行条件,（1）变压器的运行电压一般不应高于该运行分接额定电压的105%。（2）无励磁调压变压器在额定电压5%范围内改换分接位置运行时，其额定容量不变。如为7.5%和10%分接时，其容量按制造厂的规定；如无制造厂规定，则容量应相应降低2.5%和5%。有载调压变压器各分接位置的容量，按制造厂的规定。（3）油浸式变压器顶层油温一般不应超过下表的规定（制造厂有规定的按制造厂的规定）。当冷却介质温度较低时，顶层油温也相应降低。自然循环冷却变压器的顶层油温一般不宜经常超过85。经改进结构或改变冷却方式的变压器，必要时应通过温升试验确定其负载力。（4）干式变压器的温度限值应按制造厂的规定。（5）当变压器三相负载不平衡时，应监视最大一相的电流。接线为YN，yn0的大、中型变压器允许的中性线电流，按制造厂及有关规定。接线为Y，yn0（或YN，yn0）和Y，zn11（或YN，zn11）的配电变压器，中性线电流的允许值分别为额定电流的25%和40%，或按制造厂的规定。,90,.,电力变压器,变压器的运行,2变压器的运行方式,变压器运行接线,变压器通常可采用三种运行方式：单台运行、分列运行和并列运行。,（1）单台运行。由一台变压器单独向负荷供电。这种运行方式最简单，但缺点是供电可靠性差，若遇变压器故障或检修，则要中断对所有负荷的供电。,（2）分列运行。这是变压器的典型运行方式。正常运行时图中的分段断路器QF断开运行，两台变压器分别通过低压侧母线W1、W2向各自的负荷S1、S2供电；当一台变压器因故障或检修停运时，将QF合上，由另一台变压器通过母线W1、W2继续向S1、S2中的大部分负荷供电。分列运行的优点是供电可靠性较高，能保证对重要用户的供电，而且在故障状态下短路电流小。,91,.,（3）并列运行。这种运行方式是将图313中的分段断路器QF合上运行。也就是将两台或两台以上变压器的原绕组并联接到公共电源上，副绕组也并联接在一起向负荷供电。并列运行除有提高供电可靠性的优点外，还可根据负荷情况增减投入并列的变压器台数，做到经济运行；且能在不中断供电的情况下轮流安排变压器检修。,电力变压器,变压器的运行,2变压器的运行方式,变压器运行接线,变压器并列运行应满足下列条件：1、额定电压（或分接头电压）相等；2、接线组别相同；3、短路阻抗（百分值）相等。,92,.,93,.,94,.,休息一下喽！,95,.,一次设备,电力线路/电缆,输电线路一般电压等级较高，磁场强度大，击穿空气（电弧）距离长。35kV以及以上都是属于输电线路。它是由电厂发出的电经过升压站升压之后，输送到各个变电站，再将各个变电站统一串并联起来就形成了一个输电线路网，连接这个网上各个节点之间的“线”就是输电线路。配电线路主要用于人工照明和电器使用。,电力线路，主要分为输电线路和配电线路。,按结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，架设在地面之上。电缆线路一般是埋在地下或敷设在沟道中。,按照输送电流的性质，输电分为交流输电和直流输电。,96,.,电力线路,电力线路,1、导线、避雷线,架空线：导线、避雷器、杆塔、绝缘子、金具,电缆线：导线、绝缘层、保护层,要求：导电好、机械强度大、抗腐蚀能力强,铝L常用，机械强度不够，钢芯铝线,材料,钢G导电性差，做避雷线,铜T最好，但贵,铝合金HL,一.线路的结构,97,.,电力线路,导线结构,多股线绞合J,排列：1、6、12、18,普通型：LGJ铝/钢比5.66.0,加强型：LGJJ铝/钢比4.34.4,轻型：LGJQ铝/钢比8.08.1,LGJ-400/50数字表示截面积,扩径导线K,扩大直径，不增加截面积LGJK-300相当于LGJQ-400,和普通钢芯相区别，支撑层6股,分裂导线每相分成若干根，相互之间保持一定距离400-500mm,防电晕，减小了电抗，电容增大,98,.,电力线路,避雷线,避雷线又称架空地线，架设在杆塔顶部，一根或二根，用于防雷，110-220千伏线路一般沿全线架设。,避雷线分圆截面和扁截面两大类型。接复层金属包基体金属的不同分为：铅包钢、铅包铜、铜包钢、铅包钢避雷线。,防止雷直击导线；对雷电流分流，使塔顶电位降低；对导线有耦合作用，降低塔头绝缘上的电压；对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。,99,.,电力线路,100,.,电力线路,101,.,导线的型号是由导线材料、结构和载流面积三部分表示。如:LJ-120；LGJ-300/50；2*LGJ-300/50,导线型号及含义,电力线路,102,.,电力线路/电缆,103,.,电力线路,几何均距：是计算感抗的参数,架空线路排列方式间距不同,影响线路感抗大小,其计算方法是两两间距之积开3次方,104,.,电力线路,105,.,电力线路,结构,木塔已不用,2.杆塔,钢筋混凝土塔单杆、型杆,铁塔用于跨越，超高压输电、耐张、转角、换位。独根钢管城市供电,作用,直线杆塔线路走向直线处，只承受导线自重,耐张杆塔承受对导线的拉紧力,转向杆塔用于线路转弯处,换位杆塔减少三相参数的不平衡,跨越杆塔跨越宽度大时，塔高：100200米,终端杆塔只承受一侧的耐张力，导线首末端,106,.,电力线路,直线杆塔,107,.,电力线路,耐张杆塔,108,.,电力线路,转角杆塔,109,.,电力线路,终端杆塔,110,.,电力线路,跨越杆塔,111,.,电力线路,换位杆塔,A,B,C,112,.,电力线路,113,.,支持金具,紧固金具,U型螺丝,Z型挂板,PH、ZH型挂环,Q型球头挂环,连接金具,电力线路,114,.,接续金具,防振锤及护线条,螺旋减振器,防晕环,保护金具,拉线金具,电力线路,115,.,绝缘子,电力线路,116,.,绝缘子,电力线路,117,.,电力线路,二、单位长度电力线路的参数,1、电阻,r1=/s,S截面积mm2,单位：mm2/km,一般是查表rt=r20(1+(t-20),钢线电阻：导磁集肤、磁滞效应交流电阻直流电阻，和电流有关查手册,电阻率,铜：18.8铝:31.3,与温度有关,118,.,电力线路,2、电抗,物理意义：导线通交流电，产生磁场自感、互感,外电抗,内电抗,对数关系：导线截面和布置无显著影响，一般0.4/km,正三角布置Dm=D；水平布置Dm=1.26D,分裂导线：改变磁场，增大了半径，减少了电抗,119,.,电力线路,3、电纳,物理意义：导线通交流电，产生电场容感,对数关系：变化不大，一般2.8510-6S/km,分裂导线：增大了等效半径，电纳增大，用req替代r计算,Dm与r的意义与电抗表达式一致,120,.,电力线路,4、电导,物理意义,绝缘子表面泄露很小，忽略,实测损耗，计算电导，一般忽略,110KV9.6mm,空气电离电晕损耗，临界电压Ucr，好天不产生，坏天可有,规定最小直径,220KV21.28mm,330KV32.2mm分裂导线,电缆参数计算复杂，查手册,121,.,输电线路有关术语：1、档距：相邻两杆塔上导线悬挂点之间的水平距离叫档距（L)。2、弧垂：导线上任一点到悬挂点连线之间在铅垂方向的距离(f)。3、限距：导线最低点到地面的最小允许距离(h)。,电力线路,122,.,电力电缆,一、电力电缆,电力电缆的基本结构由线芯（导体）、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成。线芯：是电力电缆的导电部分，用来输送电能，是电力电缆的主要部分。绝缘层：是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是电力电缆结构中不可缺少的组成部分。屏蔽层：15KV及以上的电力电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。保护层：作用是保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆。,按电压等级分1、低压电缆：适用于固定敷设在交流50Hz，额定电压3kv及以下的输配电线路上作输送电能用。2、中低压电缆：（一般指35KV及以下）：聚氯乙烯绝缘电缆，聚乙烯绝缘电缆，交联聚乙烯绝缘电缆等。3、高压电缆：（一般为110KV及以上）：聚乙烯电缆和交联聚乙烯绝缘电缆等。4、超高压电缆：（275800千伏）。5、特高压电缆：（1000千伏及以上）,123,.,电力电缆,主要优点1占地少。一般埋设于土壤中或敷设于室内，沟道，隧道中，线间绝缘距离小，不用杆塔，占地少，基本不占地面上空间。2可靠性高。受气候条件和周围环境影响小，传输性能稳定，可靠性高。3具有向超高压，大容量发展的更为有利的条件，如低温，超导电力电缆等。4分布电容较大。5维护工作量少。6电击可能性小。,按绝缘材料分1、油浸纸绝缘电力电缆以油浸纸作绝缘的电力电缆。2、塑料绝缘电力电缆绝缘层为挤压塑料的电力电缆。常用的塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯。3、橡皮绝缘电力电缆绝缘层为橡胶加上各种配合剂，经过充分混炼后挤包在导电线芯上，经过加温硫化而成。常用作绝缘的胶料有天然胶-丁苯胶混合物，乙丙胶、丁基胶等。,124,.,电力电缆的型号1.用汉语拼音第一个字母的大写表示绝缘种类、导体材料、内护层材料和结构特点。如用Z代表纸（zhi）；L代表铝（lv）；Q代表铅（qian）；F代表分相（fen）；ZR代表阻燃（zuran）；NH代表耐火（naihuo）。2.用数字表示外护层构成，有二位数字。无数字代表无铠装层，无外被层。第一位数字表示铠装，第