电厂电气设备

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1、发电厂及变电站 电 气 设 备 4-7,第4章 电气设备及载流导体,教学要求： 掌握高、低压开关电器的结构特点、工作原理、电气 参数及其应用，重点掌握断路器的工作原理； 掌握互感器的作用、结构、接线方式及准确度等级； 掌握母线、电缆、绝缘子、限流电器的工作原理、结构及应用。,4.1高压开关电器,一、开关电器的分类 高压开关 、低压开关 户内 、户外 断路器、隔离开关类、负荷开关类、熔断器、结合型开关 二、高压断路器分类 油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、 真空断路器、低压空气断路器和磁吹断路器,4、多油断路器DW8-35型（三相分箱） 触头：插座式、动触头表面镀银 导电回路：进线触头1（

2、静、动） 横担触头2（静、动）出线 传动机构：采用摇杆变直机构 绝缘部分：油（导电回路对外壳、触头间）、瓷套管（进出线对油箱） 灭弧装置：纵横吹灭缩手缩脚室 油箱：顶管、箱捅。 (注意：油位不能过高或过低) 附件：箱捅升降装置,DW12-35型QF： 结构外形与DW8-35型相同，增加了一个横吹孔和一个纵吹孔。 开断大电流：速度快，经第一个横吹孔就能将电弧吹灭。 开断中电流：速度中等，经第二个横吹孔后吹灭。 开断小电流：速度慢。,5、少油式断路器 多油QF相比：具有用油量少、体积小、结构简单、节省钢材、防火防爆的特点，但检修周期短，在户外使用时，受大气条件影响大，而且配 套性差。 以SN10-

3、10I型为例： 组成： 导电回路上出线座静触头座辨形触头 动触头导电杆动触头下出线座 灭弧系统纵横吹灭弧室（纵横油气吹+机械油吹） 逆止阀：电弧形成后分解油，逆止阀钢球上推堵住回油孔， 形成密闭燃弧，使内腔压力升高 油气分离器：a.避免灭弧室完全封死，压力过高 b.避免直接将炽热的带有大量电子和离子的油气混合 物排出箱外，引起自燃和设备绝缘闪络。 传动机构：主轴、分相轴、操动轴 框架：依靠两个支持绝缘子将各相与地绝缘,6、SF6断路器的优缺点 断口耐压高 允许断路次数多 开断性能好 占地面积小 加工精度高，密封性能好，对水分子与气体的检测要求严格,三、隔离开关 1、QS的作用: 隔电保安 倒闸

4、操作：等电位操作 切投小电流电路：保证电弧能可靠自行熄灭 2、QS的特点 没有专门的灭弧装置不能切断Ig及Id QS应与QF配合使用满足“隔离开关先通后断”原则 （ 即：合闸时，QS先QF后；分闸时，QF先QS后） QS分闸时，应有明显可见的断口 QS合闸时，应能可靠地通过Igmax及Idmax通过时满足动热稳定,3、户内型QS: GN6、GN8型 结构：底座绝缘子、导电系统 磁锁装置的作用：散热 增加接触压力 提高动稳定 4、户外型QS GW4-35D 导电回路 双柱式绝缘子 接地刀闸与主刀联锁（一分-合） 底座,四、高低压熔断器 1、作用：短路保护或过载保护 缺点：保护性能不稳定 2、组成

5、： 熔件（熔体）：铜、银 触头、灭弧装置、绝缘底座 3、工作过程： 汽化过程发弧过程灭弧过程 全开断时间=熔化时间+发弧时间+燃弧时间 4、分类之一： 限流型速度快、高电阻、出现过电压 非限流型速度慢、不出现过电压 5、户内型高压熔断路：RN1、RN3电力变压器或线路保护 RN2、RN6电压互感器保护 6、户外型高压熔断器：RW3跌落式FU、RW10-35型限流型FU,五、高压负荷开关 它具有灭弧装置和一定的分合闸速度，能开断正常负荷电流和过负荷电流，但不能开断短路电流。 在分闸状态有明显可见的断口，可起到隔离开关的作用，但性能又优于隔离开关，是介于隔离开关与断路器之间的一种开关电器。 高压负

6、荷开关常常与高压熔断器串联合用，前者作为操作电器投切电路的正常负荷电流，而由后者作为保护电器开断电路的短路电流及过载电流。,4.2 互感器,1、分类：电压互感器、电流互感器 2、作用： 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，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，并便于屏内安装。 使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。,3、电流互感器 额定变比 ： 特点： 1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少；故一次绕组中的电流完 全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关； 2）正常情况下，电流互感器在近于短路的状态

7、下运行。 3）运行中的电流互感器二次回路不允许开路。 4）为了防止绝缘损坏是高压窜入二次侧，危及人身和设备安全，电流互感器副绕组一端及铁芯必须接地。,4、电压互感器 1）电压互感器的一次侧并联接入电网 2)电压互感器正常工作在接近变压器空载状态。 3）电压互感器的二次侧负载不允许短路，故一般在其二次侧装设熔断器或自动开关作短路保护。 4）电压互感器的额定变压比为 其中 等于电网额定电压， 已统一为100(或100/ )V 电压互感器误差：电压误差和相位误差两项。,4.3 母线、电缆及绝缘子,一、母线 1、作用汇集、分配和传送电能 2、特点裸导体装置、通过的功率大、要承受很大的动热稳定 3、材料

8、 硬母线：铜导电率高、机械强度高、抗腐蚀性能好 铝导电率较低、截面大、重量轻、耐腐蚀性能差 钢导电率差、趋肤效应严重、损耗较大 软母线：钢芯铝绞线 4、截面形状 矩形母线：在同截面下，周长要长，冷却条件好耗金属要少 图形与管形母线：可防止产生电晕，散热面小 大电流母线,5、母线的布置 母线三相导体排列方式：水平排列、竖直排列、在角形排列 （各相之间的相对关系） 软母线 硬母线 母线的放置法： 平放、立放 （母线与空间的相对关系） 安装方式： 平装机械抗弯强度高，对流散热效果差 立装对流散热效果好，机械抗弯强度高差 （母线与绝缘子的相互关系） 综合布置方式：竖排立放平装、平排平放平装 竖排平放立

9、装、平排立放立装 6、母线的着色 硬母线刷漆：直流、交流 目的： 区别相序 增加辐射散热、载流量提高12%15% 防腐蚀作用,二、电力电缆 特点：铺设在地下，结构紧凑、占用空间小、走向和布置灵 活、不影响环境、现场施工简便 结构： 电缆芯线：铝芯或铜芯、圆形或扇形截面 绝缘层：各芯线绝缘相间绝缘芯线对比地绝缘 密封护套：铅色、铅包 保护层：钢带、钢丝叠加、沥青防腐层 分类 油浸纸绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆、 交联聚氯乙烯绝缘电缆、橡皮绝缘电缆 电缆头-电缆与电缆、架空线、电机、电器等连接时要用电缆头 分类 ：终端头：环氧树脂型、干包型 中间接头：电缆与电缆的连接,三、绝缘子 作用：支持支持及固

10、定带电裸导体，并使之与地绝缘 绝缘带电导体之间的绝缘 技术要求：绝缘性能好+机械性能好 分类 电器绝缘子固定电器的载流部分 电站绝缘子固定硬母线（支柱绝缘子-套管绝缘子） 线路绝缘子固定软母线（针式、悬式、棒式） 结构：绝缘体+金属配件 支柱绝缘子 套管绝缘子,4.4 限流电器,限流电器的作用 增加电路的短路阻抗，从而达到限制短路电流的目的。 常用的设备有：限流电抗器和分裂变压器 一、限流电抗器： 作用： 限制电力设备的短路电流、能维持母线电压、将短路容量加以限制，以选择轻型断路器和小截面的电缆。 设置位置 分段电抗器、出线电抗器、在变压器负荷侧串联电抗器,二、分裂变压器： 1、作用 分裂变压

11、器，能在正常工作和低压侧短路时，使变压器呈现不同的电抗值，从而起到限制短路电流的作用。 2、结构 分裂变压器是一种多绕组变压器，它是将普通的双绕组变压器的低压绕组分裂成额定容量相等的两个完全对称的绕组。,习题与思考题,4-1 高压断路器的作用是什么？其常见类型有哪些？ 4-2 隔离开关的作用是什么？ 4-3 电压互感器与电流互感器各有何作用，运行时有何特点？为什么工作时，电磁型电流互感器二次侧不能开路，而电压互感器不能短路？ 4-4 电缆和母线作为载流导体各有何特点？各在什么应用场合下才能表现出其优点？ 4-5 除了采用电抗器限制短路电流外，还有何方法能减小短路电流的大小？,第5章 电气主接线

12、,教学要求,熟悉电气主接线的基本形式、接线特点及应用； 了解发电厂变电站电气主接线的设计步骤； 掌握电气主接线设计中的主变压器的选择和方案的经济技术比较。,51 概 述,电气主接线将电气一次设备按一定顺序接起来的电路，可表示电能生产流程的电路。 电气主要线图由各种电气设备的图形符号联接成线所组成的表示电能生产流程的电路图。 所有电器均用规定的电气符号表示，并按它们的“正常状态”画出 电器所处的电路无电压存在及无任何外力作用（如QF、QS是断开位置）,基本要求,1、可靠性及电能质量 地位重要的骨干电站，应采用两个独立的电源，因事故被迫中断供电的机会越小，影响范围越小，停电时间越短，可靠性越高。

13、2、灵活性在正常运行时能满足各种运行方式； 在发生事故时能采用相应的运行措施，避免大 面积停电 3、运转方便接线力求简明清晰、简化运行操作 4、具有扩建的可能性预留备用出线回路和备用容量 5、技术先进，经济合理,5.2 主接线的基本接线形式,普通规律： 特殊情况下，各台G都有停机的可能，各台G之间互为备用。 供电线路应做到连续供电每回线应能从任一台G获得电源 正常运行的，任一主要设备的投退不影响其它设备QF； 检修设备时，应隔离电源QS,一、单母线接线 只有一条母线，且每一支路均有QF 主接线的基本构成：电源母线出线 1、简单的单母线接线（单母不分段） 优点：接线简单清晰，设备用量少，经济实用

14、；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：母线范围内发生故障或母线及母线QS检修时，需停止供电；各单元QF检修时，该单元中断工作。 练习：试画出三个电源，三回出线的单母线不分段接线图 2、分组单母线接线,3、QF分段单母线用QF将母线分为两组 缩小了母线故障和母线检修时的停电范围 有利于电源间的相互备用和负荷的合理分配 两种形式： 并列的QF分段单母线QF合闸 优：当I组母线发生故障时，QF跳开，退出故障母线而保证非故障母线继续运行 缺：短路电流大；在母线必须装设继保装置 不并列的QF分段单线线用QS断开 当I组母线发生故障时，可投入QF，使两组母线

15、并列运行 用QS分段单母线用QSf将母线分为两组 与简单的单母线相比： 相同点发生母线故障时会造成全部停电 不同点判明故障后，可恢复非故障母线运行 与QF分段的导母线相比：操作要慎重，步骤复杂,二、双母线接线 1、不分段的双母线 特点： 1）可轮流检修母线而不影响正常供电。 2）检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电。 3）工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电。 4）可利用母联断路替代引出线断路器工作。 5）便于扩建。 6）由于双母线接线的设备较多，配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。 2双母线分段接线,3一台半断路器接线,接线如图所示，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。 正常运行时，两组母线同时工作，所有断路器均闭合。,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。 注意： 为提高运行可靠性，防止同名回路（指 两