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1、1,第一章 概 论,本章内容 第一节 电力系统与配电装置简述 第二节 开关电器的作用、类型和主要性能参数 第三节 成套电器的类别与应用 第四节 成套电器的的基本技术要求,2,第一节 电力系统与配电装置简述,一、电力系统的组成,发电厂：火电、水电、核电、风电、光伏发电 电力用户：中小型（10kV电源供电）、大型（35110kV电源供电） 变配电所：接收电能、变换电压、分配电能（配电所不变换电压） 电网：变电所及其所连接的各电压等级电力线路,3,电网分为输电网和配电网，输电网是区域电网，负责电力远距离输送，电压等级有220、330、500、750kV；配电网负责电力的分配，也称之为地方电网，电压等
2、级有10、35、66、110kV。,4,一次系统和二次系统的概念 一次系统：负责电能输送与分配，又叫一次电路、一次接线、主接线、主电路，它是由各种一次设备连接而成的电路。 二次系统：对一次设备进行控制、保护、测量和指示的电路，也叫二次电（回）路,10kV配电所一次接线图,5,二、配电装置的类别 配电装置：控制、接受和分配电能的电气装置 1按功能分类 （1）开关设备：也叫开关电器，电路接通、断开 （2）保护设备：过电流、过电压保护（熔断器、避雷器等） （3）变换设备：电流、电压互感器 （4）补偿设备：无功功率补偿（电力电容器等） （5）限流设备：限制短路电流的电抗器 （6）母线装置：接受和分配电
3、能的导体（汇流排或叫母排） （7）二次设备：控制装置、测量表计、继电保护装置、信号装置等,6,2按电压等级分类 （1）低压配电装置：1kV以下 （2）高压配电装置：3220kV，其中366kV也叫中压。 （3）超高压配电装置：330kV750kV。 （4）特高压配电装置：1000kV和直流800kV。 3按安装地点分类 分为屋内配电装置和屋外配电装置 4按组装方式分类 分为装配式和成套式两类 装配式配电装置：需要在现场组装的电气元件 成套配电装置：由制造厂预先按电气主接线要求，将电气回路所需的电气元件组装起来的一个整体,7,第二节 开关电器的作用、类型和主要性能参数,一、开关电器的作用 电路的
4、“开”和“关”或“通”与“断” 控制。在正常负荷情况下，接通或断开电路（停电或送电）。包括断路器、负荷开关、接触器等。,保护。当电力线路或电气设备发生故障时将故障部分从电网快速切除。包括断路器、熔断器、负荷开关 隔离。将退出运行或需要检修的电力线路或设备与电源隔离。包括高压隔离开关和低压刀开关。 接地。将需要进行检修的电力线路和电力设备三相短接接地。临时接地线或接地开关,8,二、开关电器的类型 1按电压等级分为高压开关电器和低压开关电器 高压电器：3kV及以上电网中使用 低压电器：3kV以下（实际是660V、380V）电网中使用 2按安装场所分为户内式和户外式 3按组装方式分为装配式和成套式
5、装配式：即电器元件 成套式：制造厂根据一次接线的要求，将各种一次电器元件、二次回路以及连接件、绝缘支持件和辅助件等固定连接后安装在外壳内而构成的成套配电装置,10kV开关柜,10kV真空断路器,9,三、开关电器的主要性能参数 1.额定电压：在规定的正常使用和性能条件下，能够连续运行的最高电压。注意：开关设备的额定电压比电网额定电压高（1020）%。 2额定绝缘水平：承受各种过电压作用的性能，包括工频过电压、操作过电压、雷电冲击过电压 3额定电流：在规定的正常使用和性能条件下，开关电器主回路能够长期承载的电流有效值 4额定短时耐受电流：即额定热稳定电流，在规定的使用和性能条件下，在确定的短时间内
6、，开关在闭合位置所能承载的短路电流有效值 5额定峰值耐受电流：即额定动稳定电流，在规定的使用和性能条件下，所能耐受的短路冲击电流值,10,6额定短路开断电流：在规定的条件下能开断的最大短路电流（有效值） 7额定短路关合电流：在额定电压以及规定使用和性能条件下，开关能保证正常关合的最大短路峰值电流。 8自动重合闸性能 OtCOtCO O分闸操作； CO断路器合闸后无任何有意延时就立即进行分闸操作； t无电流时间，是指自动重合操作中，断路器开断时从所有相中电弧均已熄灭起到随后重新关合时任意一相中开始通过电流时的时间间隔。 t一强送电时间，一般取180s。,11,第三节 成套电器的类别与应用,一、成
7、套电器的类别 低压成套开关设备:低压电网 高压开关柜：335kV电网 SF6封闭式组合电器（GIS)：66KV及以上电网 预装式变电站： 35kV及以下电网,12,（一）低压成套开关设备 由一个或多个低压开关电器和相应的控制、保护、测量、信号、调节装置，以及所有内部的电气、机械的相互连接和结构部件组成的成套配电装置。,几面低压开关柜组合在一起,固定式低压开关柜一次接线（出线柜）,13,（二）高压开关柜 由高压断路器、负荷开关、接触器、高压熔断器、隔离开关、接地开关、互感器及站用电变压器，以及控制、测量、保护、调节装置、内部连接件、辅件、外壳和支持件等组成的成套配电装置。,母线室（A） 断路器室
8、（B） 电缆室（C） 继电仪表室（D）,断路器手车,14,（三）SF6封闭式组合电器（GIS） 72.5kV及以上电压等级的SF6气体绝缘金属封闭开关设备又称为封闭式组合电器（Gas Insulated Switchgear，简称GIS）。它一般用于户内，也可户外使用。,550kV GIS（出线间隔）结构与一次接线,1操作用接地开关；2接合装置；3主母线；4电流互感器；5主母线隔离开关；6断路器；7伸缩接头；8电流互感器；9线路侧隔离开关；10操作用接地开关；11伸缩接头；12避雷器；13气体套管；14线路侧隔离开关,15,（四）预装式变电站 将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接
9、线方案排成一体的工厂预制的紧凑式配电设备 包括箱式变电站和组合式变压器两类 成套性强、体积小、占地少、能深入负荷中心、对环境适应性强、安装方便、运行安全可靠等优点 适用于城市公共配电、高层建筑、住宅小区、公园、油田、工矿企业及施工现场等场所。,箱式变电站,组合式变压器,16,二、成套电器的应用 （1）在低压配电系统中，变配电站低压配电装置采用低压开关柜，生产车间、建筑物等用电集中的场所采用动力配电柜和配电箱。 （2）635kV变配电站中采用高压开关柜。 （3）66500kV系统中越来越多地采用GIS。 （4）用户供电系统广泛采用预装式变电站。,高压开关柜在35kV变电所中的应用,17,第四节
10、成套电器的基本技术要求,一、标准化 成套电器设计、制造以及用户订货的基本技术依据就是相应的技术标准。 国际标准（如IEC标准） 国家标准（GB） 行业标准：电力行业标准（DL）和机械行业标准（JB） GB 7251-2013低压成套开关设备和控制设备 GB 3906-2006335kV交流金属封闭开关设备 GB 7674-200872.5kV 及以上气体绝缘金属封闭开关设备 GBT 174672010高压低压预装式变电站,18,二、外壳防护 （1）防止人体触及或接近外壳内部的带电部分和触及运动部件，防止固体异物进入外壳内部； （2）防止水进入外壳内部达到有害程度； （3）防止外部因素（小动物、
11、气候和环境因素等）影响内部设备； （4）防止设备受到意外的机械冲击。 外壳防护等级 IP 特征字母 第一位特征字母 第二位特征字母 （外壳防护） （防固体侵入） （防水侵入） 如：IP54、IP23,19,三、绝缘配合 绝缘：利用绝缘材料和构件将不同电位的导体分隔开 绝缘材料（电介质）：包括固体绝缘材料（如云母、陶瓷、橡胶、塑料、纸）、液体绝缘材料（如矿物油、植物油）和气体绝缘材料（如空气、SF6气体）三大类。 电气设备的绝缘不仅要承受长期工作电压的作用，而且可能承受过电压的作用。 在工作电压和过电压作用下，绝缘会发生电导、极化、损耗、老化、放电、击穿等现象。 绝缘配合：根据电气设备的使用条件
12、及周围环境来选择电气设备的绝缘特性。,20,绝缘配合“三要素”：使用条件、使用环境、绝缘材料选用 额定绝缘电压：电器的最高工作电压（额定电压），如3.6、7.2、12、40.5、72.5、126、252、363、550kV。 外绝缘：空气间隙及电气设备固体绝缘的外露表面。外绝缘要承受大气、污秽、湿度、小动物等外界条件的影响。 电气间隙：电器的导电部件之间的最短空间距离。 对地电气间隙：电器的任何导电部件与接地部件间的电气间隙 爬电距离：电器中具有电位差的相邻两带电部件之间沿绝缘体表面的最短距离。 爬电比距：电气设备外绝缘的爬电距离与电气设备的额定电压（最高电压）之比。,21,四、“五防” l）
13、防止带负荷分、合隔离开关； 2）防止误分、误合断路器，负荷开关和接触器； 3）防止接地开关处在合闸位置时或带接地线关合断路器、负荷开关等； 4）防止带电时挂接地线或合接地开关； 5）防止误入带电间隔。 常用的联锁装置 1）机械类 包括机械联锁装置、程序锁和钥匙盒联锁装置等。 2）电气类 包括电气联锁、电磁锁和高压带电显示装置等。,22,五、导电回路的发热问题 导电回路：导体（母排）隔离开关（或隔离触头） 、断路器、电流互感器等一次电器元件构成 导电回路电阻=一次电器元件电阻+载流导体（母排）电阻+各接点的接触电阻 电接触包括固定接触和可分接触（如移开式高压开关柜和抽出式低压开关柜的一次隔离触头
14、） 电流流过导电回路母产生电阻损耗，且全部变为热能，一部分散失到周围空气中，另一部分则对母排和接点加热，使其温度升高。,23,对电接触的主要要求 （1）在长期工作中，要求电接触在长期通过额定电流时，温升不超过一定数值。 （2）对于一次隔离触头，在短时通过短路电流时，要求电接触不发生熔焊或触头材料的喷溅等。,24,六、内部故障 产生原因：金属封闭开关设备内部元器件缺陷或由于工作场所的环境恶劣，引起绝缘事故。典型的内部故障形式是母线短路。 后果：内部故障会在隔室内会产生电弧，电弧释放的能量加热气体使气体压力升高；其次，电弧在回路电动力的作用下从母线的电源侧向负荷侧运动，如果隔室或柜体间密封不严，被加热和游离的气体还会扩散到其它部分使事故范围不断扩大，严重时还会波及到整组的金属封闭开关设备，即所谓的“火烧连营”。 防护措施：设立压力释放活门；选择合适的电缆室尺寸，避免电缆交叉连接；采用绝缘封闭母线；完善联锁机构等。,
