第六章電氣設(shè)備原理與選擇ppt課件

1、第六章 電氣設(shè)備的原理與選擇.導(dǎo)體和電器選擇的普通條件 在發(fā)電廠和變電所得設(shè)計中，需選擇各種電器設(shè)備，并確定它們的型式和技術(shù)參數(shù)。選擇時應(yīng)從實踐出發(fā)，根據(jù)我國目前產(chǎn)品種類和供應(yīng)情況，在保證平安、可靠和留有裕度的前提下，力求經(jīng)濟，選擇適宜的設(shè)備。按正常任務(wù)條件選擇電器設(shè)備額定電壓和最高任務(wù)電壓所選電器的最高任務(wù)電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運轉(zhuǎn)電壓 電網(wǎng)的電壓動搖普通不超越額定電壓的1.15倍電氣設(shè)備的最高任務(wù)電壓為額定電壓的1.11.15倍.UN=Uns額定電流 電器的額定電流指在一定環(huán)境溫度下，長時間內(nèi)電器所能允許經(jīng)過的電流。IN=ImaxImax最大繼續(xù)任務(wù)電流Imax的計算方法：.T1T2G

2、1G2DL1DL2DL3DL4DL5PN1SN1發(fā)電機、變壓器、調(diào)相機回路：Imax=1.05Ie由于電壓下降5時，出力不變。假設(shè)變壓器有過負(fù)荷運轉(zhuǎn)的情況，按過負(fù)荷確定1.32倍的變壓器額定電流 練習(xí)：計算DL1、DL4、DL5的最大繼續(xù)任務(wù)電流主母線、母聯(lián)斷路器：Imax取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的Imax。DL6練習(xí)：計算DL6的最大繼續(xù)任務(wù)電流母線分段電抗器及分段斷路器：相鄰兩段母線上最大一臺發(fā)電機額定電流的5080。練習(xí)：計算DL3的最大繼續(xù)任務(wù)電流.出線：除思索正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)思索事故時由其它回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗 ：海拔對電器設(shè)備最高允許任務(wù)電壓的影響 當(dāng)電

3、器設(shè)備的安裝在制造廠規(guī)定的海拔高度以上時，由于海拔高度的添加，空氣密度和濕度相應(yīng)減少，使空氣間隙和瓷絕緣的放電特性下降，影響電器設(shè)備的外絕緣強度，制造廠規(guī)定的電器設(shè)備的最大任務(wù)電壓就要下降。對此須進展校正。實驗指出，海拔高度為10003500米范圍內(nèi)，按1/100米進展補償，即海拔每增高100米，電器設(shè)備最高允許任務(wù)電壓應(yīng)降低1。.環(huán)境溫度對允許繼續(xù)任務(wù)電流的影響 我國目前消費的電器，設(shè)計時取周圍介質(zhì)溫度40度。假設(shè)周圍環(huán)境溫度高于40度時，每增高1度，設(shè)備的允許電流按減少1.8%修正；假設(shè)周圍環(huán)境溫度低于40度時，每降低1度，設(shè)備的允許電流按添加0.5%修正；電器設(shè)備構(gòu)造、類型的選擇 選擇電

4、器時，應(yīng)思索電器的運轉(zhuǎn)環(huán)境。屋外配電安裝的電器，經(jīng)常遭到風(fēng)、雨、霧、露、積雪、薄冰、灰塵和有害氣體的影響，任務(wù)條件比屋內(nèi)配電裝置的電器差，因此電器常制成屋內(nèi)安裝和屋外安裝兩種。周圍環(huán)境污穢的地區(qū)、海邊、鹽湖區(qū)等，必需留意加強電器絕緣，采用特殊絕緣構(gòu)造的加強型電器，或選用額定電壓高一級的電器。.按短路情況校驗 短路熱穩(wěn)定校驗 短路電流經(jīng)過電器時，電器各部件溫度或發(fā)熱效應(yīng)應(yīng)不超越制造廠規(guī)定的短路時發(fā)熱最高允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件是：電動力穩(wěn)定校驗 電動力穩(wěn)定是指電器所能接受短路電流引起的機械效應(yīng)的才干。在校驗時，須用短路電流的最大幅值或有效值與制造廠規(guī)定的最大允許電流進展比較。It2t=Qkies

5、=ish.以下幾種情況不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定用熔斷器維護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定。2.采用有限流電阻的熔斷器維護的設(shè)備。其回路電流被電阻限制。3.裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器。短路電流計算條件 容量和接線 按本工程的最終容量計算，并思索本工程建成后510年的電力系統(tǒng)遠景開展規(guī)劃，按能夠發(fā)生最大短路電流的正常接線方式進展短路計算。.短路種類 普通按三相短路進展驗算。選擇短路計算點 在短路計算接線中，選擇經(jīng)過電器的短路電流為最大的點為短路計算點。1.兩側(cè)都有電源的設(shè)備，比較兩側(cè)短路電流大小，選擇電流大的作為短路計算點。2.母聯(lián)斷路器思索母線向備用母線充電時候可以流過的

6、短路電流。3.帶電抗器的出線，選擇短路點于電抗器后，以選擇輕型電器。.T1T2G1G2DL1DL2DL3DL4DL5PN1SN1DL6練習(xí)：請選擇如下圖電廠的短路點.短路計算時間 驗算熱穩(wěn)定的計算時間tktprtbrtk短路計算時間tpr繼電維護時間，普通思索后備維護時間tbr 斷路器的全開斷時間tbr tin tatin 斷路器固有分閘時間ta 斷路器開斷的電弧繼續(xù)時間.斷路器開斷時，電弧繼續(xù)時間，對少油斷路器為0.040.06 s ，對SF6和緊縮空氣斷路器約為0.020.04s。電器的開斷時間 開斷電器應(yīng)能在最嚴(yán)重的情況下開斷短路電流。電器的開斷時間選擇為tktprltintprl 主維

7、護動作時間.高壓斷路器的原理與選擇 斷路器轉(zhuǎn)有滅弧安裝，用于電路中切斷電流.電弧構(gòu)成的物理過程開關(guān)電器切斷有電流流過的線路時，觸頭間電壓大于1020伏，電流大于80100mA，切斷電路的瞬間，觸頭間會產(chǎn)生劇烈的白光，稱為電弧。電弧放電的特征能量集中，溫度很高，亮度很強。電弧由三部分組成：陰極區(qū)、陽極區(qū)、弧柱區(qū)。電弧的氣體放電是自持放電，維持電弧穩(wěn)定熄滅的電壓很低。電弧是一束游離氣體，質(zhì)量極輕，容易變形。.電弧的危害開關(guān)電器在開斷有電流的電路時，電弧的產(chǎn)生是不可防止的。電弧產(chǎn)生后，假設(shè)不能在13個周波內(nèi)盡快熄滅，將帶來很大的危害：電弧的溫度很高，可達50007000度以上，常超越金屬的汽化點，能

8、夠燒壞開關(guān)電器的金屬觸頭。燒壞開關(guān)電器的絕緣。如，燒壞瓷絕緣的外表，甚至完全損壞，或者使有機絕緣資料炭化，以致失去絕緣性能。假設(shè)電弧長時間不熄滅，不僅燒壞開關(guān)電器，而且呵斥系統(tǒng)事故，要挾電力系統(tǒng)平安運轉(zhuǎn)。.電弧產(chǎn)生的物理過程電弧的產(chǎn)生和維持是觸頭間中性質(zhì)點分子和原子被游離的結(jié)果。游離就是中性質(zhì)點轉(zhuǎn)化為帶電質(zhì)點。游離的過程有四種方式：強電場發(fā)射。當(dāng)觸頭剛分開時，觸頭間產(chǎn)生很強的電場強度E/s，大于310-6時，陰極外表電子就會被電場力拉出，而構(gòu)成觸頭間的自在電子。這種游離方式，稱為.熱電子發(fā)射。觸頭由金屬制成，常溫下，金屬內(nèi)部存在有大量的自在電子。隨著溫度升高，自在電子能量升高，運動加劇，有的電

9、子會跑出金屬外表，構(gòu)成熱電子發(fā)射。特別是電弧構(gòu)成后，弧隙間的高溫使陰極外表受熱會出線劇烈的只熱點，不斷發(fā)射出電子，在電場力作用下，不斷向陽極作加速運動。碰撞游離。陰極外表發(fā)射出的電子和弧隙中原有的少數(shù)電子在電場力作用下，向陽極方向運動，不斷地與其它粒子發(fā)生碰撞，如氣體原子、分子。只需電子的動能大于原子或分子的游離能，就可使束縛在原子核周圍的電子釋放出來，構(gòu)成自在電子和正離子，這種景象稱為碰撞游離。新產(chǎn)生的電子同樣會使所碰撞的中性質(zhì)點游離。碰撞游離延續(xù)進展，導(dǎo)致觸頭間充溢了電子和離子，具有很大的電導(dǎo)，在外加電壓作用下，觸頭間介質(zhì)能夠被擊穿而構(gòu)成電弧。.熱游離。電弧產(chǎn)生后，弧隙的溫度很高，在高溫作

10、用下，氣體的不規(guī)那么熱運動速度添加。具有足夠動能的中性質(zhì)點相互碰撞時，又能夠游離出電子和正離子，這種景象稱為熱游離。普通氣體開場發(fā)生熱游離的溫度為900010000；金屬蒸氣的游離溫度約為40005000。由于開關(guān)電器的電弧中總有一些金屬蒸氣，而弧心溫度總大于40005000，所以熱游離的強度足可維持電弧的熄滅。去游離的方式。電弧中發(fā)生游離的同時，還進展著使帶電質(zhì)點減少的去游離過程，去游離的主要方式為復(fù)合和分散.復(fù)合去游離。復(fù)合是指正離子和負(fù)離子相互吸引，結(jié)合在一同，電荷相互中和的過程。兩異號電荷要在一定時間內(nèi)，處在很近的范圍內(nèi)，才干完成復(fù)合過程，兩者相對速度值越大，復(fù)合的能夠性越小。由于電子

11、質(zhì)量小，易于加速，其運動速度約為正離子的1000倍，所以電子與正離子直接復(fù)合幾率很小。通常，電子在碰撞時，先附在中性質(zhì)點上，構(gòu)成負(fù)離子，速度大大減慢，而負(fù)離子與正離子的復(fù)合比電子與正離子間的復(fù)合容易得多。分散去游離。分散是指帶電質(zhì)點從電弧內(nèi)部逸出而進入周圍介質(zhì)中的景象，使弧道中帶電質(zhì)點減少。游離和去游離是電弧熄滅的兩個相反過程，游離過程使弧道中帶電離子添加，有助于電弧熄滅；去游離過程使弧道中帶電離子減少，有利于電弧熄滅。.高壓斷路器熄滅交流電弧的根本方法利用滅弧介質(zhì)介質(zhì)的傳熱才干、介質(zhì)強度、熱游離溫度和熱容量，這些參數(shù)越大，去游離作用越強，電弧越容易熄滅。類型滅弧能力（對比空氣）特性空氣斷路器

12、空氣空氣斷路器氫7.5倍絕緣油在高溫下分解出氫氣油斷路器SF6100倍負(fù)電性，吸附電子SF6斷路器真空15倍碰撞游離小、濃度差和溫度差大真空斷路器.采用特殊金屬資料作滅弧觸頭 采用熔點高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的耐高溫金屬作觸頭資料，可減少熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸氣，抑制游離作用。且還要有抗電弧、抗熔焊才干。常用銅、鎢合金和銀、鎢合金。利用氣體或油吹動電弧縱吹，橫吹，環(huán)吹，磁吹采用多斷口熄弧.每個斷口的恢復(fù)電壓減小每個斷口在電弧電流過零后都產(chǎn)生近陰極效應(yīng)，加起來的絕緣強度增大電弧拉長，降低弧隙的電場強度，并有助于冷卻和帶電離子分散增大斷路器觸頭的分別速度.高壓斷路器選擇 斷路器的種類和方式的選擇

13、 按滅弧介質(zhì)和滅弧方式分為：多油、少油、緊縮空氣、SF6、真空等 操動機構(gòu)作用：斷路器進展合閘、分閘操作，并堅持在合閘形狀，這些義務(wù)全靠操動機構(gòu)完成。 操動系統(tǒng)的動作過程，實踐上是使操動元件如合閘元件或分閘元件獲得動能，再經(jīng)過拐臂和連桿機構(gòu)，將動能傳到觸頭，去實現(xiàn)合閘或分閘，操動系統(tǒng)中獨立于斷路器本體的那一部分，稱為操動機構(gòu)。其它作為傳送動力的部分，稱傳動機構(gòu)。即操動系統(tǒng)由操動機構(gòu)和傳動機構(gòu)組成。 .類型特性適用場合手動機構(gòu) 人力直接作為合閘動力 電磁機構(gòu) 電磁鐵將電能變成機械能作為合閘動力的機構(gòu) 10kV、35kV氣動機構(gòu) 以壓縮空氣儲能和傳遞能量的機構(gòu) 空氣斷路器彈簧機構(gòu) 利用彈簧儲存的能

14、量進行合閘的機構(gòu) 廣泛應(yīng)用液壓機構(gòu) 利用高壓壓縮氣體（氮氣）作為能源，液壓油作為傳遞能量的媒介，注入帶有活塞的工作缸中，推動活塞作功，使斷路器進行合閘和分閘的機構(gòu) 少油斷路器.額定電壓選擇 UN = UNS高壓斷路器的額定電壓反映了相間、相對地及觸頭間隙的絕緣程度，為保證受端電壓程度，輸電線路的始端電壓高于線路額定電壓。因此國標(biāo)中對高壓電器，規(guī)定了對應(yīng)各級額定電壓的最高電壓。220KV及以下1.15Ue，330KV及以上1.1Ue額定電流選擇 IN = Imax .開斷電流選擇 斷路器的額定開斷電流INbr是闡明斷路器滅弧才干的參數(shù)，指在額定電壓下能夠開斷的最大電流，不應(yīng)小于實際開斷瞬間的短路

15、電流周期分量Ipt。 INbr = Ipt短路關(guān)合電流的選擇 斷路器合閘前，線路有短路缺點，斷路器在合閘過程中，動、靜觸頭在未接觸時，產(chǎn)生電弧，有短路電流流過，容易使觸頭熔焊和遭到電動力破壞。且斷路器在關(guān)合短路電流時，接通后又跳閘，此時還要可以切除短路電流。為保證斷路器在關(guān)合短路時的平安，其額定關(guān)合電流INcl 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值ish .INcl = ish 熱穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定校驗 .隔分開關(guān)的選擇 主要用途 隔離電壓。在檢修電氣設(shè)備時，用隔分開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離，構(gòu)成足夠大的、明顯可見的空氣絕緣間隔，以確保檢修平安。倒閘操作。用隔分開關(guān)配合斷路器，進展電路的切換操作，改

16、動運轉(zhuǎn)方式。 分合小電流。隔分開關(guān)沒有滅弧安裝，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流，但具有一定的分合小電感電流和電容電流的才干，普通可進展以下操作：.分、合避雷器、電壓互感器和空載母線分、合勵磁電流不超越2A的空載變壓器關(guān)、合電容電流不超越5A的空載線路。隔分開關(guān)的選擇 種類和方式的選擇 安裝地點：屋內(nèi)式和屋外式絕緣支柱數(shù)目：單柱、雙柱、三柱額定電壓選擇 UN = UNS.額定電流選擇 IN = Imax 熱穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定校驗 .互感器的原理與選擇 一、互感器的作用 互感器包括電流互感器TA CT和電壓互感器TV PT，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，用以分別向丈量儀表、繼電器的電流線圈

17、和電壓線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)和缺點情況。主要作用：將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈芬?guī)范的低電壓100V和小電流5A、1A，使丈量儀表和維護安裝規(guī)范化、小型化，并使其構(gòu)造輕巧、價錢廉價和便于屏內(nèi)安裝。.2.使二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身平安。二、電磁式電流互感器 AKwhPT任務(wù)原理: .AKwh特點: 一次繞組串聯(lián)在電路中，匝數(shù)很少。故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無關(guān)。2.二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，正常情況下，在接近于短路形狀下運轉(zhuǎn)。.變比: 額定電流比 ，一次、二次額定電流之比 電流互感器的

18、誤差： .z0 由于CT本身存在勵磁損耗和磁飽和等影響，一次電流和二次電流丈量值得數(shù)值和相位都有差別，即丈量結(jié)果有誤差。 電流誤差: 相位差: z2l.電流互感器的準(zhǔn)確級和額定容量CT的準(zhǔn)確級CT根據(jù)丈量時誤差的大小而劃分為不同的準(zhǔn)確級。準(zhǔn)確級是指在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時的最大電流誤差。準(zhǔn)確值電流誤差限值（）0.20.2（一次電流為額定電流的100120）0.50.5（一次電流為額定電流的100120）11（一次電流為額定電流的100120）33（一次電流為額定電流的50120）準(zhǔn)確值電流誤差限值（）5P1（一次電流為額定電流下）10P3（一次電流為額定電流下）穩(wěn)態(tài)維護電流互

19、感器的準(zhǔn)確級.CT的額定容量CT的額定容量是指CT在額定二次電流5A 1AIN2和額定二次阻抗ZN2下運轉(zhuǎn)時，二次繞組輸出容量由于CT的誤差和二次負(fù)荷有關(guān)。同一個CT在不同的二次負(fù)荷下，準(zhǔn)確級不同，額定容量也不同。如：SN2=10VA(ZN2=0.4歐)，當(dāng)Z2l0.4時，準(zhǔn)確級降為1級，對應(yīng)的額定容量為15VAZN2=0.6。.電流互感器的運轉(zhuǎn)參數(shù)對誤差的影響一次電流I1的影響一次電流I1在額定值IN時，磁導(dǎo)率接近最大，此時電流誤差和相角差最小。.二次負(fù)載阻抗及功率因數(shù)對誤差的影響 二次負(fù)載阻抗Z2l與誤差成正比，因此二次側(cè)接入的儀表或繼電器及銜接導(dǎo)線的總阻抗不能大于額定二次阻抗，以保證其準(zhǔn)

20、確級。CT二次繞組不允許開路z0z2l.z0z2l 正常運轉(zhuǎn)時：Z0 Z21, I2 I1 , I0 0 當(dāng)二次開路時：Z21, I2 0，I0 I1 此時E I2Z0 ，鐵心飽和，感應(yīng)出很高電壓。.電流互感器的分類和構(gòu)造原理按安裝地點分屋內(nèi)和屋外式。20KV及以下制成屋內(nèi)式，35KV及以上多制成屋外式。按安裝方式分為穿墻式、支持式、裝入式。按絕緣可分為干式、澆注式、油浸式等。按一次繞組匝數(shù)分為單匝式和多匝式。.電流互感器的選擇一次回路的額定電壓和電流的選擇UN1=UNSIN1=Imax二次額定電流的選擇 CT的二次額定電流有5A和1A兩種，普通弱電系統(tǒng)用1A，強電系統(tǒng)用5A。當(dāng)配電安裝間隔控

21、制室較遠，為能使電流互感器能多帶二次負(fù)荷或減小電纜截面，提高準(zhǔn)確級，應(yīng)盡量采用1A。.種類和方式的選擇 應(yīng)根據(jù)安裝地點屋內(nèi)、屋外和安裝方式如穿墻式、支持式、裝入式選擇其方式。準(zhǔn)確級和額定容量的選擇CT的準(zhǔn)確級不得低于所供丈量儀表的準(zhǔn)確級。CT二次側(cè)所接負(fù)荷S2應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量SN2。CT的接線方式：.AAAAABCABC單相接線星形接線.AABCWhUAUBUcIAIc-Ib不完全星形接線.熱穩(wěn)定校驗It2=QkCT的熱穩(wěn)定才干常以1s允許經(jīng)過的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流IN1的倍數(shù)Ki來表示。動穩(wěn)定校驗單匝式多匝式外部電動力內(nèi)部電動力ies=ishFal=0.51.73107ishL/a.三、電壓互感器的原理與選擇電壓互感器按其任務(wù)原理分為電磁式和電容分壓式兩種。電磁式電壓互感器任務(wù)原理其任務(wù)原理和變壓器一樣特點：容量很小，類似一臺小容量變壓器，但構(gòu)造上要求有較高的平安系數(shù)。二次側(cè)所接丈量儀表和繼電器的電壓線圈阻抗很大，互感器在近于空載形狀下運轉(zhuǎn)。.z0z2l正常運轉(zhuǎn)時，Z2l Z0二次短路時，.