《供配电系统 教学课件 ppt 作者 徐滤非第4章.电气设备.教学A》由会员分享，可在线阅读，更多相关《供配电系统 教学课件 ppt 作者 徐滤非第4章.电气设备.教学A（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、教学内容： 电气设备中电弧的产生及灭弧方法 高低压一次设备功能、结构、工作原理、选择与校验 电力变压器 互感器功能、结构、工作原理、选择与校验 电力线路结构、选择,重点内容： 主要电气设备功能、结构、工作原理、选择与校验,第4章 电气设备、电力线路及其选择,教学目的： 了解电弧产生和熄灭的基本知识 掌握高低压一次设备的工作原理、结构、操作要求、符号等 掌握变电所主变压器的选择方法 掌握互感器工作原理、选择与校验、常用接线方案 熟悉电力线路结构，掌握导线选择计算方法,第4章 电气设备、电力线路及其选择,学时安排：1014学时 作业布置：,第4章 电气设备、电力线路及其选择,学时安排及作业布置,一
2、次电路 一次设备,第4章电气设备,4.1 概 述,供配电系统的电气设备,用于发电、输电、变电、配电和用电的所有设备，包括发电机、变压器、控制电器、保护电器、测量仪表、电力线路和用电设备等,担负输送、变换和分配电能任务的电路称为主电路，也叫一次电路。一次电路中的所有电气设备称为一次设备,用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，称为二次电路。二次电路中的所有电气设备称为二次设备,第4章电气设备,4.1 概 述,本章主要介绍常用的高压和低压一次设备（也称为高压电器和低压电器）。一次设备可按其在一次电路中的功能再进行分类 ：,第4章电气设备,电弧的产生,电弧 开关电器在接通或开断有电流的电路时，
3、触头间就可能产生电弧。 电弧是一种气体放电现象，放电过程中伴随着高温和强光。,4.2 电气设备中电弧的产生及灭弧方法,产生电弧的游离方式,强场发射：开关触头分断电流的瞬间，触头间很强的电场使阴极表面的电子逸出，成为自由电子。,产生电弧的根本原因：触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子。,热电发射：当开关触头分断电流时，阴极表面由于大电流逐渐收缩集中而出现炽热的光斑，温度很高，可使其中电子获得巨大动能，逸出金属成为自由电子。,“电子崩”,第4章电气设备,电弧的产生,产生电弧的游离方式,碰撞游离：在强电场的作用下，间隙中的自由电子向阳极加速移动而获得动能，动能积累到一定数值后，碰撞中性质
4、点就会使中性质点游离，游离后新产生的电子和原有电子又将从电场获得动能，继续引起游离，使触头间隙中正离子和电子数目迅速增加，象“雪崩”一样，形成了所谓电子崩：,4.2 电气设备中电弧的产生及灭弧方法,第4章电气设备,电弧的产生,产生电弧的游离方式,热游离,热游离,上述几种游离方式的综合作用，使得触头在带电开断时产生电弧并得以维持。,电弧表面温度达 30004000 ，弧心温度可高达 10000 ，间隙中质点剧烈热运动而相互碰撞,4.2 电气设备中电弧的产生及灭弧方法,第4章电气设备,电弧的影响,延长开断时间,高温烧损触头,弧光短路,弧光伤眼,电弧的熄灭, 熄灭电弧的条件 去游离率大于游离率 熄灭
5、电弧的去游离方式 正负带电质点的“复合” 电弧中的电场强度越弱，电弧的温度越低电弧截面越小，则带电质点的复合越强 此外，复合与电弧接触的介质性质也有关 正负带电质点的“扩散” 扩散的原因：温度差；浓度差,4.2 电气设备中电弧的产生及灭弧方法,开关电器中常用的灭弧方法,第4章电气设备,速拉灭弧 冷却灭弧 吹弧灭弧 粗弧分细 长弧切短 狭沟灭弧 真空灭弧 六氟化硫灭弧,开关电器中最基本的灭弧方法,利用介质来降低电弧的温度，增强去游离来加速熄弧,利用气流、油流或电磁力来吹动电弧，使电弧拉长而场强降低，同时电弧冷却,将粗弧分成若干平行的细小电弧，增大了电弧与周围介质的接触面，改善了电弧的散热条件,将
6、长弧切成若干短弧，维持电弧燃烧的电压降增加,电弧在固体介质狭沟中燃烧，冷却条件改善,通常综合利用上述某几种灭弧方式组合。 电气设备的灭弧性能往往是衡量其运行可靠性和安全性的重要指标之一,4.2 电气设备中电弧的产生及灭弧方法,高压熔断器,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,熔断器:一种当所在电路的电流超过规定值并经一定时间后，使其熔体熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器。 功能：短路保护、（有的）过负荷保护 特点及应用：熔断器结构简单、价格低廉、维护方便，但其容量小、保护特性较差，因而仅使用在35kV及以下电压等级的小容量且不太重要的电气装置中 符号：,型号：,高压熔断器,第4章电气设备,
7、4.3 高压一次设备,高压熔断器,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,高压熔断器的结构及工作原理, RN1、RN2型户内高压管式熔断器,冶金效应 熔丝并联：粗弧分细 石英砂：冷却灭弧 指示器 “限流” 熔断器 RNl：高压线路和设备的短路保护，也能起过负荷保护的作用 RN2：电压互感器一次侧短路保护（0.5A）,高压熔断器,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,高压熔断器的结构及工作原理, XRNT、XRNP型高压限流熔断器,组成：瓷质熔管、丝状或片状熔体（纯铜或纯银 ）、高纯度石英砂、瓷芯柱、撞击器等,撞击器：当出现短路故障熔丝熔断时，与撞击器相连接和熔体并联的高阻钨丝（或康铜丝）流过大电
8、流而熔断，撞击器迅速弹出, 驱动连锁电器（常用负荷开关）的脱扣器而使开关跳闸或并发出熔断信号,高压熔断器,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,高压熔断器的结构及工作原理, RW4型户外高压跌开式熔断器,正常运行时，借熔丝张力拉紧使电路接通 线路上发生短路时，短路电流使熔丝熔断，形成电弧消弧管由于电弧烧灼而分解出大量气体，使管内压力剧增，并沿管道形成强烈的气流纵向吹弧，使电弧熄灭 熔丝熔断后，失去张力，回转跌开，造成明显可见的断开间隙 “非限流” 熔断器,高压熔断器,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,高压熔断器的结构及工作原理, RW10-10F负荷型户外高压跌开式熔断器,一般跌开式熔断器
9、的静触头上加装简单的灭弧室，因而能带负荷操作,高压熔断器,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,熔断器的工作特性,弧前电流时间特性,（保护特性 ）,反时限,高压限流熔断器限流特性,反映灭弧能力，它能将预期短路电流限制在较小的范围内,高压隔离开关,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,功能: 隔离电源, 安全检修 通断小电流：空载变压器、空载线路、电压互感器 、避雷器 结构特点： 具有明显可见的断开间隙 ； 无灭弧装置 注意事项：不能带负荷操作,符号：,高压隔离开关,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,型 号,高压隔离开关,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,结构,GN8-10,GN19-1
10、2,功能: 通断负荷电流和过负荷电流 隔离电源, 安全检修(结构有明显可见的断开间隙 ) 结构特点：隔离开关+简单的灭弧装置 注意事项：（一般）不能断开短路电流（与高压熔断器串联使用，借助熔断器来切断短路电流） 符号：,高压负荷开关,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,型号：,高压负荷开关,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,高压负荷开关,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,结构,作为分、合负载电流、过载电流及关合短路电流之用，与限流熔断器组合后的组合电器可以可靠开断直至短路电流的任何电流，负荷开关开断工作电流，熔断器开断短路电流，熔断器通过其撞击器使负荷开关分闸，联合开断工作电流与全短
11、路电流之间的任何过电流。,FN12-12型系列户内交流高压压气式负荷开关,高压负荷开关,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,FN3-12 系列,FN5-12系列,FN7-12系列,FZN16A-12户内高压真空负荷开关,FLN36型户内高压六氟化硫负荷开关,高压断路器,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,功能： 通断正常负荷电流 自动跳闸，切除短路故障。 结构特点： 有完善灭弧装置 无明显可见的断开间隙,符号：,一般与高压隔离开关配合一起使用，按系统要求完成各自不同的功能,高压断路器,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,型号：,断 流 容 量 MVA,高压断路器,第4章电气设备,4.3
12、高压一次设备,油断路器,多油断路器,少油断路器,真空断路器,SF6断路器,压缩空气断路器,磁吹断路器,油作为灭弧和绝缘用,油只作灭弧介质用,（目前在10、35kV电压等级中尚有使用）,利用真空作为绝缘和灭弧介质,利用SF6气体作灭弧和绝缘介质,利用磁场对电弧的作用而熄弧,利用压缩空气吹弧,现基本 无应用,断路器,高压开关柜,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置 高压开关设备 保护电器 监测仪表和母线 绝缘子 应用 用于610kV供配电系统中受电及配电的控制、监测和保护。35kV系统现也已开始大量采用 发电厂和变配电所中控制和保护
13、发电机、变压器、高压线路 大型高压交流电动机的起动和保护,高压开关柜,N户内型 W户外型,K铠装式 J间隔式 X箱 式 H环网式,一次线路方案编号,额定电压（kV）,结构型式,G固定式 Y移开式,操作机构,D电磁式 T弹簧式,设计序号,安装地点,高压开关柜,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,类型及型号：,固定式高压开关柜,高压开关柜,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,柜内所有电器部件都固定安装在不能移动的台架上,优点：构造简单，制造成本低，安装方便,不足：内部主要设备发生故障或需要检修时，必须中断供电，直到故障消失或检修结束后才能恢复供电,应用：企业中小型变配电所和负荷不是很重要的场所
14、,常用系列：GG-1A（F）、KGN、XGN、HXGN,手车式（移开式）高压开关柜,高压开关柜,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,将某些主要电器设备（如高压断路器、电压互感器或避雷器等）固定安装在可移动的手车上，另一部分电器设备则装置在固定的台架上,价格较高,当手车上安装的电器设备发生故障或需检修、更换时，可以随同手车一起移出柜外，再推入同类备用手车，即可恢复供电,主要用于大中型变配电所和负荷较重要、供电可靠性要求较高的场所,主要新产品有JYN系列、KYN等系列等,高压开关柜,气体绝缘全封闭组合电器,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,SF6全封闭组合电器,(Gas-insulated
15、swithgear，简称GIS),一座变电所中除变压器以外的一次设备经优化设计有机地组合成一个整体，并全部封闭在充以一定压力的SF6气体并接地的金属外壳内.,优点：集成度高，占地少；不受外界环境条件影响，可靠性高；无触电及火灾危险，安全性能好；不会发生噪声和无线电干扰；维护方便，检修周期长等。,缺点：制造工艺要求高；金属耗量大，价格昂贵；若发生故障，损失将十分严重。,应用:起始电压为60kV，主要用于布置场地特别狭窄地区（如狭谷、地下、城区变电所）,气体绝缘全封闭组合电器,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,SF6全封闭组合电器,运行在中国天生桥水电站的550kV GIS,运行在中国福建水口
16、电站的550kV HGIS,气体绝缘全封闭组合电器,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,柜式气体绝缘金属封闭开关设备(充气柜 C-GIS ),用于1035kV或更高电压输配电系统以接受或分配电能并对系统实行控制、保护、测量、监视、通讯等功能的新型开关设备.,优点：不受外界环境，如凝露、污秽、海拔高度、化学物质、小动物等的影响，无锈蚀、氧化程度很低，可靠性较高；占地面积少，可实现小型化；结构模块化，组合灵活；一次主接线可得到简化；二次部分功能增强，利于实现信息化等。,应用:适用于地铁工程、机场、水运码头、工作环境潮湿且狭小的工矿企业、多尘多沙地区、建筑物密集的市区等.,气体绝缘全封闭组合电器,第4章电气设备,4.3 高压一次设备,柜式气体绝缘金属封闭开关设备(充气柜 C-GIS ),XGN46-40.5（Z）型C-GIS进线柜,ABB-SafeRing充气柜,高压一次设备的选择与校验,第4章电气设备,4.3 高压一次设
