最新发电厂一次系统电气设备及接线方式教学课件PPT幻灯片.ppt
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1、2-97内容内容n第一节第一节 发电厂和变配电所的主要电气设备发电厂和变配电所的主要电气设备n第二节第二节 发电厂和变配电所的电气主接线发电厂和变配电所的电气主接线n第三节第三节 中压配电网的接线方式中压配电网的接线方式n第四节第四节 低压配电网的接线方式低压配电网的接线方式3-974-975-976-977-978-979-97220kV变电站变电站( (一次设备一次设备) )10-97牧区输电线路牧区输电线路(一次设备一次设备)11-97接母线变压器接母线变压器12-97高压电器设备高压电器设备13-97高压电器设备高压电器设备14-97高压电器设备高压电器设备15-97高压一次设备高压一
2、次设备16-97高压一次设备高压一次设备17-97高压一次设备高压一次设备18-97 第一节第一节 发电厂和变配电所的主要电气设备发电厂和变配电所的主要电气设备变换:变换:控制:控制:保护:保护:调节:调节: 电气设备的电气设备的功能功能供电系统供电系统对电气设对电气设 备的备的共同共同性要求性要求 安全可靠的绝缘安全可靠的绝缘电气设电气设 备的备的发展趋势发展趋势 高可靠高可靠高性能高性能小型化小型化组合化(模块化)组合化(模块化)电子化电子化智能化智能化按供电系统工作要求来改变电压或电流按供电系统工作要求来改变电压或电流按供电系统工作要求来控制一次电路的通断按供电系统工作要求来控制一次电路
3、的通断用来对供电系统进行过电流和过电压等的保护用来对供电系统进行过电流和过电压等的保护用来补偿供电系统的无功功率,以提高系统的功率因数用来补偿供电系统的无功功率,以提高系统的功率因数一、概述一、概述 必要的载流能力必要的载流能力较高的通断能力较高的通断能力良好的机械性能良好的机械性能必要的电寿命必要的电寿命完善的保护性能完善的保护性能19-97高压开关器件高压开关器件分类分类 高压断路器高压断路器隔离开关隔离开关熔断器熔断器负荷开关负荷开关高压开关柜高压开关柜保证电力系统安全、可靠运行保证电力系统安全、可靠运行方便地实现维护和检修方便地实现维护和检修根据需要灵活地变更运行方式根据需要灵活地变更
4、运行方式作用作用 20-97功能:功能:不仅能通断正常负荷电流,而且能接通和承受一定时间不仅能通断正常负荷电流,而且能接通和承受一定时间的短路电流,并能在保护装置作用下自动跳闸,切除故障。的短路电流,并能在保护装置作用下自动跳闸,切除故障。二、高压电气设备二、高压电气设备弹簧操动机构弹簧操动机构 电磁操动机构电磁操动机构永磁永磁操动机构操动机构 操动机构:操动机构:( (按合闸所需按合闸所需能量分能量分) ) 类型类型( (按按灭弧介质分灭弧介质分) )油断路器油断路器SFSF6 6断路器断路器真空断路器真空断路器(一)高压断路器(一)高压断路器QF图形符号图形符号结构:结构:触头装置、灭弧室
5、、基座框架、传动机构(配操动机触头装置、灭弧室、基座框架、传动机构(配操动机构)构)以油作为灭弧介质以油作为灭弧介质 已逐步淘汰已逐步淘汰以以SFSF6 6气体作绝缘介质和灭弧介质,可频繁操作气体作绝缘介质和灭弧介质,可频繁操作利用利用“真空真空”作绝缘和灭弧介质,作绝缘和灭弧介质,可频繁操作可频繁操作交流或直流操作电源,合闸所需能量小交流或直流操作电源,合闸所需能量小直流操作电源,合闸直流操作电源,合闸所需所需能量大能量大直流操作电源,合闸直流操作电源,合闸所需所需能量小能量小21-97开关电器的电弧开关电器的电弧n电力系统中的各种开关电器(特别是断路器和熔断器)在电力系统中的各种开关电器(
6、特别是断路器和熔断器)在运行中的开断能力是标志其性能的基本指标。运行中的开断能力是标志其性能的基本指标。所谓开断能所谓开断能力,就是开关设备在切断电流时的灭弧能力。力,就是开关设备在切断电流时的灭弧能力。通断电路时,通断电路时,开关动静触头间都会不同程度地产生电弧。开关动静触头间都会不同程度地产生电弧。n电弧的产生对电力系统的安全运行有很大的影响:电弧的产生对电力系统的安全运行有很大的影响: (1)首先电弧延长了电路开断的时间。电弧是导电的,在)首先电弧延长了电路开断的时间。电弧是导电的,在开关分开载流电路时,触头间的电弧就延长了电流通过的开关分开载流电路时,触头间的电弧就延长了电流通过的时间
7、,这在短路时就使短路电流危害的时间延长,会对电时间,这在短路时就使短路电流危害的时间延长,会对电力系统中的设备造成更大的损坏。力系统中的设备造成更大的损坏。 (2)电弧的高温可能烧坏开关触头,烧坏电气设备及导线,)电弧的高温可能烧坏开关触头,烧坏电气设备及导线,还可能引起弧光短路,甚至引起火灾和爆炸事故。还可能引起弧光短路,甚至引起火灾和爆炸事故。 (3)强烈的弧光会严重损伤人的视力,甚至失明。)强烈的弧光会严重损伤人的视力,甚至失明。22-97开关电器电弧的常用熄灭方法开关电器电弧的常用熄灭方法 n(1)利用气体或油熄灭电弧。在开关电器中利用各种形式的利用气体或油熄灭电弧。在开关电器中利用各
8、种形式的灭弧室使气体或油产生巨大的压力并有力地吹向弧隙,电灭弧室使气体或油产生巨大的压力并有力地吹向弧隙,电弧在气流或油流中被强烈地冷却和去游离,并且其中的游弧在气流或油流中被强烈地冷却和去游离,并且其中的游离物质被未游离物质所代替,电弧便迅速熄灭。离物质被未游离物质所代替,电弧便迅速熄灭。n(2)采用多断口。高压断路器常制成每相有两个或多个采用多断口。高压断路器常制成每相有两个或多个串联串联的断口,使加于每个断口的电压降低,电弧易于熄灭。的断口,使加于每个断口的电压降低,电弧易于熄灭。 n(3)断路器断口加装并联电阻。在高压大容量断路器中,广断路器断口加装并联电阻。在高压大容量断路器中,广泛
9、利用弧隙并联电阻在主触头断开过程中的分流作用灭弧;泛利用弧隙并联电阻在主触头断开过程中的分流作用灭弧;还可有效地降低触头上的恢复电压数值及电压恢复速度;还可有效地降低触头上的恢复电压数值及电压恢复速度;并联电阻对切断小电感电流或电容电流时,可限制过电压并联电阻对切断小电感电流或电容电流时,可限制过电压产生。产生。n(4)采用新介质。例如采用新介质。例如SF6(六氟化硫六氟化硫)断路器和真空断路器断路器和真空断路器等。等。n(5)利用金属灭弧栅熄灭电弧利用金属灭弧栅熄灭电弧(将电弧分隔成许多串联的短弧将电弧分隔成许多串联的短弧后再进行灭弧后再进行灭弧 )。23-97n油断路器的分类油断路器的分类
10、n灭弧室灭弧室多油多油少油少油自能式自能式外能式外能式吹弧方式吹弧方式纵吹纵吹横吹横吹环吹环吹1. 油断路器油断路器纵横吹纵横吹其灭弧室装在一个接地金其灭弧室装在一个接地金属箱中属箱中,通常用油量较多,通常用油量较多,油既用作油既用作灭弧介质又用作灭弧介质又用作对地绝缘对地绝缘 其灭弧室装在与大地绝缘的油箱中。油箱既其灭弧室装在与大地绝缘的油箱中。油箱既可用金属做成,也可以用绝缘材料制成。油可用金属做成,也可以用绝缘材料制成。油仅作为灭弧介质和断口间绝缘用,而不作对仅作为灭弧介质和断口间绝缘用,而不作对地绝缘用,用油量少。地绝缘用,用油量少。 纵吹使电弧冷却变细,然后熄灭纵吹使电弧冷却变细,然
11、后熄灭;横吹是把电弧拉长切断而熄灭。横吹是把电弧拉长切断而熄灭。24-97SN10-10型少油断路器灭弧过程型少油断路器灭弧过程25-97熄弧性能比较熄弧性能比较n自能式:利用电弧自身的能量使油分解出气体,提高灭弧自能式:利用电弧自身的能量使油分解出气体,提高灭弧室中的压力,当吹弧口打开时,由于灭弧室内外的压力差室中的压力,当吹弧口打开时,由于灭弧室内外的压力差而在吹弧口产生高速油气流,对电弧进行气吹而使之熄灭。而在吹弧口产生高速油气流,对电弧进行气吹而使之熄灭。 n外能式:利用外界能量外能式:利用外界能量(通常是由油断路器合闸过程中被贮通常是由油断路器合闸过程中被贮能的弹簧提供能的弹簧提供)
12、在分断过程中推动活塞,提高灭弧室的压力在分断过程中推动活塞,提高灭弧室的压力驱动油气吹弧而熄灭电弧。也有称此为强迫油吹式灭弧室驱动油气吹弧而熄灭电弧。也有称此为强迫油吹式灭弧室 。n综合式灭弧室:它综合了综合式灭弧室:它综合了自能吹弧和外能吹弧自能吹弧和外能吹弧的优点,利的优点,利用电弧自身的能量来熄灭大电流电弧,利用外界能量来熄用电弧自身的能量来熄灭大电流电弧,利用外界能量来熄灭小电流电弧,并可改善分断特性。这种灭弧室结构稍复灭小电流电弧,并可改善分断特性。这种灭弧室结构稍复杂,但分断性能好。超高压少油断路器中大多数采用这种杂,但分断性能好。超高压少油断路器中大多数采用这种灭弧室。灭弧室。2
13、6-97典型的典型的油断路器油断路器 DW19 - 40.5型多油断路器1导电杆;导电杆;2绝缘套管;绝缘套管;3灭弧装灭弧装置;置;4横担;横担;5传动机构;传动机构;6提升提升杆;杆;7电流互感器;电流互感器;8油箱;油箱;9箱箱盖;盖;10变压器油变压器油 多油断路器的结构原理 27-97户内式户内式SN10-10少少油断路器油断路器上引上引出线出线绝绝缘缘筒筒下引下引出线出线支持瓷瓶支持瓷瓶绝缘绝缘拉杆拉杆支支架架户内式少油断路器的户内式少油断路器的结构外型结构外型 典型的油断路器典型的油断路器 28-97户外式户外式SW2-110型少油断路器型少油断路器户外式少油断路户外式少油断路器
14、的结构外型器的结构外型灭弧室灭弧室机构箱机构箱支持瓷瓶支持瓷瓶底座底座29-97n断路器结构断路器结构接地金属箱型接地金属箱型 绝缘子支持型绝缘子支持型 DW8-35型多油断路器型多油断路器接地金属箱型结构示意图接地金属箱型结构示意图断口断口金属箱金属箱绝缘套管绝缘套管操动机构操动机构接地金属箱型接地金属箱型-多油:灭弧室装在一个多油:灭弧室装在一个接地金属箱中接地金属箱中, 油既用作灭油既用作灭弧介质又用作对地绝缘弧介质又用作对地绝缘 30-97绝缘子支持型绝缘子支持型 绝缘子支持型结构示意图绝缘子支持型结构示意图SW2-63型少油断路器型少油断路器开断元件开断元件支持瓷瓶支持瓷瓶操动操动机
15、构机构少油:其灭弧室装在用绝缘材料制成的少油:其灭弧室装在用绝缘材料制成的与大地绝缘的油箱中。油仅作为灭弧介与大地绝缘的油箱中。油仅作为灭弧介质和断口间绝缘用,而不作对地绝缘用。质和断口间绝缘用,而不作对地绝缘用。 31-97断路器的积木组合方式断路器的积木组合方式n110kV 及以上电压等级的户外式少油断路器多采用开断电及以上电压等级的户外式少油断路器多采用开断电弧的单元断口(或称开断单元)串联、积木式组合的落地弧的单元断口(或称开断单元)串联、积木式组合的落地式总体结构。式总体结构。n标准开断单元的电压为标准开断单元的电压为55110kV。 例如:例如:SW6型少油断路器,开断单元为型少油
16、断路器,开断单元为55kV,属于这一系属于这一系列的列的220kV和和330kV的少油断路器将取双柱四断口和三柱的少油断路器将取双柱四断口和三柱六断口的结构,每极由四个和六个开断单元串联而成,各六断口的结构,每极由四个和六个开断单元串联而成,各断口上均断口上均并联电容器并联电容器以均匀开断时断口的电压分布;每以均匀开断时断口的电压分布;每极各用一个单独的液压操动机构操作。极各用一个单独的液压操动机构操作。 又如:又如:SW7-220型型220kV少油断路器,因开断单元为少油断路器,因开断单元为110kV,所以每极取单柱双断口的结构。所以每极取单柱双断口的结构。 32-97断路器的积木组合方式断
17、路器的积木组合方式SW2-63型少油断路器型少油断路器每相单柱单断口每相单柱单断口SW2-110型少油断路器型少油断路器每相单柱双断口每相单柱双断口33-97断路器的积木组合方式断路器的积木组合方式SW2-220型少油断路器型少油断路器每相双柱四断口每相双柱四断口断路器的积木组合断路器的积木组合方式示意图方式示意图34-97并联均压电容并联均压电容35-97油断路器小结油断路器小结n优点优点: : 结构简单,价格便宜结构简单,价格便宜n缺点:缺点:检修周期短检修周期短 维护工作量大维护工作量大 潜在火灾危险潜在火灾危险n被六氟化硫断路器取代的趋势(被六氟化硫断路器取代的趋势(110kV110k
18、V及以上及以上系统)系统)n被真空断路器取代的趋势(被真空断路器取代的趋势(10kV10kV电力系统)电力系统) 36-972. 六氟化硫断路器六氟化硫断路器 n六氟化硫(六氟化硫(SF6) 化学的性质:化学的性质: 无色、无嗅、无毒和不可燃的惰性气体无色、无嗅、无毒和不可燃的惰性气体 n六氟化硫断路器六氟化硫断路器主要优点主要优点 : 灭弧能力强灭弧能力强 ,介质强度高介质强度高 介质恢复速度特别快介质恢复速度特别快 (电负性气体)(电负性气体) 断路器允许开断的次数多,检修周期长断路器允许开断的次数多,检修周期长37-97六氟化硫断路器灭弧装置六氟化硫断路器灭弧装置按能量分按能量分外能外能
19、自能自能双压式灭弧装置双压式灭弧装置 单压式灭弧装置单压式灭弧装置 气吹式灭弧装置气吹式灭弧装置 旋弧式灭弧装置旋弧式灭弧装置 38-97自能式灭弧装置自能式灭弧装置n气吹灭弧装置气吹灭弧装置 优点:优点:结构简化,体积减小,减少了操动功结构简化,体积减小,减少了操动功 (降低为(降低为25%-30%) 利用电弧能量加热气体来建立吹弧所需压力差利用电弧能量加热气体来建立吹弧所需压力差 使用范围:使用范围:110220kV电力系统电力系统 n旋弧式旋弧式 灭弧装置灭弧装置电弧在磁场作用下快速转动而使电弧熄灭电弧在磁场作用下快速转动而使电弧熄灭 使用范围:使用范围:1035kV电力系统电力系统39
20、-97SF6断路器的外形结构断路器的外形结构40-97LW12-500LW12-500型落地罐式型落地罐式SF6断路器断路器金属罐金属罐盆式支持绝盆式支持绝缘子缘子绝缘套管绝缘套管罐式罐式SF6断路器剖面图断路器剖面图电流互电流互感器感器罐式罐式SF6断路器断路器41-97SF6断路器小结断路器小结n绝缘性能和灭弧性能绝缘性能和灭弧性能优良优良n单柱双断口的结构单柱双断口的结构 n检修周期长,无火灾的危险检修周期长,无火灾的危险 n在在110kV110kV及以上系统取代油断路器及以上系统取代油断路器42-973. 真空断路器真空断路器n利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质的断路器利用真空作为触头
21、间的绝缘与灭弧介质的断路器 。将触头装。将触头装在一个真空容器(即真空灭弧室)内(真空度在在一个真空容器(即真空灭弧室)内(真空度在105mm汞汞柱以上)。由于真空中不存在气体游离的问题,所以触头断柱以上)。由于真空中不存在气体游离的问题,所以触头断开时不会发生电弧,或者说触头一断开,电弧就熄灭,故可开时不会发生电弧,或者说触头一断开,电弧就熄灭,故可频繁操作。频繁操作。n真空灭弧室的真空度:真空灭弧室的真空度: 1.33102 1.33105 Pa 标准大气压的标准大气压的10-710-9倍倍 真空电弧的特点感性电路中,灭弧速度过快,则感性电路中,灭弧速度过快,则di/dt太大,可引起极高的
22、过电压,这太大,可引起极高的过电压,这对供电系统是不利的。因此,这对供电系统是不利的。因此,这“真空真空”不能是绝对的真空。实际上不能是绝对的真空。实际上能在触头离开时因高电场发射和热电发射产生一点电弧,称之为能在触头离开时因高电场发射和热电发射产生一点电弧,称之为“真真空电弧空电弧”,它能在电流第一次过零时熄灭。这样,燃弧时间既短(至,它能在电流第一次过零时熄灭。这样,燃弧时间既短(至多半个周期),又不至于产生很高的过电压。多半个周期),又不至于产生很高的过电压。43-97真空断路器实物图片真空断路器实物图片 绝缘套筒内有真绝缘套筒内有真空灭弧室及触头空灭弧室及触头上接线端子上接线端子下接线
23、端子下接线端子手车式框架手车式框架二次接线插头二次接线插头44-97真空断路器结构真空断路器结构 ZN12-12系列真空断路器系列真空断路器真空断路器结构外型图真空断路器结构外型图 绝缘子绝缘子操动操动机构机构真空灭真空灭弧室弧室绝缘拉杆绝缘拉杆传动传动机构机构45-97真空灭弧室真空灭弧室真空灭弧室真空灭弧室真空灭弧室的结构示意图真空灭弧室的结构示意图 导电杆导电杆触触头头动触杆动触杆波纹管波纹管屏蔽罩屏蔽罩外外壳壳金属盖金属盖46-97真空断路器小结真空断路器小结 n绝缘性能好绝缘性能好 ,触头的开距可以做得很小触头的开距可以做得很小 n只需配置操作功小的操动机构只需配置操作功小的操动机构
24、 n灭弧能力强灭弧能力强 ,适用于频繁操作的场合适用于频繁操作的场合 n结构简单,维修工作量小结构简单,维修工作量小 ,无火灾危险和无无火灾危险和无环境污染环境污染 n在在10kV电力系统中已有取代少油断路器的趋电力系统中已有取代少油断路器的趋势势 47-97熔断器时间电流熔断器时间电流特性特性IIr1tIr2O功能:功能:主要对高压线路及电气设备进行短路保护,有的也具主要对高压线路及电气设备进行短路保护,有的也具有过负荷保护功能。有过负荷保护功能。(二)高压熔断器(二)高压熔断器FU图形符号图形符号原理:原理:当所在电路电流超过规定值并经一定时间后,熔体当所在电路电流超过规定值并经一定时间后
25、,熔体熔化熔化汽化生弧汽化生弧灭弧灭弧( (电路分断电路分断) )保护特性:保护特性:也称时间也称时间电流特性电流特性 结构:结构:金属熔体、熔体支持件、熔管金属熔体、熔体支持件、熔管及灭弧材料及灭弧材料限流特性:限流特性:在短路电流尚未达到冲击在短路电流尚未达到冲击值之前就切断电路值之前就切断电路 流过熔断器的电流越大,熔断时流过熔断器的电流越大,熔断时间越短。间越短。具有反时限特点。具有反时限特点。类型:类型: 户内、户外高压限流熔断器户内、户外高压限流熔断器48-97n高压熔断器的典型结构高压熔断器的典型结构跌落式熔断器跌落式熔断器RW11-10跌落式熔断器绝缘瓷瓶绝缘瓷瓶熔断器熔断器管
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