輸變電電氣設(shè)備與輸電網(wǎng)知識(shí)

內(nèi)容預(yù)覽

輸變電電氣設(shè)備與輸電網(wǎng)知識(shí)

1.電氣設(shè)備組成

一次設(shè)備：直接生產(chǎn)和輸送電能的設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器、主母線、高壓互

感器、隔離開(kāi)關(guān)等）。

二次設(shè)備:對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制和保護(hù)的設(shè)備

圖1-1電氣設(shè)備組成：發(fā)電-輸電設(shè)備

2.一次設(shè)備

①生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備：

發(fā)電機(jī)-機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能;

電動(dòng)機(jī)-電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;

變壓器-電壓升高或降低，滿足輸配電需要。

②接通或斷開(kāi)電路的開(kāi)關(guān)電器：正常或事故時(shí)，將電路閉合或斷開(kāi)。

斷路器，正常時(shí)用來(lái)接通和斷開(kāi)負(fù)荷電流；故障時(shí)受繼電保護(hù)作用，將電路

自動(dòng)斷開(kāi)。

圖2-1斷路器

隔離開(kāi)關(guān)，將一次設(shè)備與帶電部分可靠隔離，沒(méi)有滅弧裝置，因此只有在斷

路器斷開(kāi)后，才能接通和斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)。

圖2-2隔離開(kāi)關(guān)

熔斷器，熔斷器是根據(jù)電流超過(guò)規(guī)定值一定時(shí)間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使

熔體熔化，從而使電路斷開(kāi)的原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于低

壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)及用電設(shè)備中，作為短路和過(guò)電流保護(hù)，是應(yīng)用最普遍的

保護(hù)器件之一。

圖2-3熔斷器

接觸器，接觸器是指工業(yè)電中利用線圈流過(guò)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使觸頭閉合，以

達(dá)到控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)

（常開(kāi)觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通電后,

會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作：常閉觸

頭斷開(kāi)；常開(kāi)觸頭閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在

釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復(fù)原：常閉觸頭閉合；常開(kāi)觸頭斷開(kāi)。

中國(guó)電力

圖2-4接觸器

③限制故障電流和防御過(guò)電壓的電器

電抗器■限制短路電流，維持母線殘壓。

避雷器■防御過(guò)電壓

二

一

二

二

二

二

二

二

.

圖2-5避雷器1

圖2-6避雷器2

④接地裝置：電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的工作接地或保護(hù)人身安全的保護(hù)接地，與地

中的接地網(wǎng)相連。

⑤載流導(dǎo)體：將電氣設(shè)備連接起來(lái)

母線，匯集和分配電能

架空線，終端線、聯(lián)絡(luò)線

電纜，城市、廠站內(nèi)部或附近、穿越江河或海峽時(shí)使用

母線

11（連接導(dǎo)

()OO

()()0

互感器

電流互感器電壓互感器

開(kāi)關(guān)電器

斷路器隔離開(kāi)關(guān)熔斷器

變壓器

發(fā)電機(jī)

中國(guó)電力:

圖2?1主要電氣一次設(shè)備的圖形符號(hào)

3.二次設(shè)備

①儀用互感器：將電路中的高電壓或大電流轉(zhuǎn)換成低電壓、小電流，供給儀

表和保護(hù)裝置使用。

電壓互感器PT;電流互感器CT

②測(cè)量表計(jì)：測(cè)量電路中的電氣參數(shù)。

電壓表；電流表；功率因數(shù)表

③繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置：迅速反應(yīng)不正常情況并進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)。

④直流電源設(shè)備：供給控制、保護(hù)和廠用直流負(fù)荷、事故照明的直流用電。

直流發(fā)電機(jī)組；蓄電池組；硅整流設(shè)備

⑤操作電器、信號(hào)設(shè)備及控制電纜。

4.輸變電電氣設(shè)備主要內(nèi)容

4.1電力變壓器

4.1.1電力變壓器的作用

電力變壓器室電力系統(tǒng)中廣泛使用的升壓和降壓設(shè)備，它的作用主要有：

①高壓輸電：

發(fā)電機(jī)輸出電壓受絕緣水平限制，最高為20KV左右，如果用這樣的電壓遠(yuǎn)

距離輸電，電流大，功率損耗大。

②在用戶端保證使用人員的安全，降低用電設(shè)備造價(jià)

351V及以上6Tgy380V/220y

-

0—GQI-----H3O配電變/a一用戶

發(fā)電機(jī)今匡.&電線

變壓器變壓器中國(guó)電力資料網(wǎng)

圖4?1電力變壓器圖示

4.1.2電力變壓器的分類

按用途分：升壓變壓器、降壓變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器、配電變壓器

按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓?/p>

按每相繞組的線圈數(shù)：雙繞組、三繞組、自耦、低壓分裂繞組

4.1.3電力變壓器的結(jié)構(gòu)

核心設(shè)備：鐵芯+繞組(本體)

外圍設(shè)備：

(1)油：絕緣和散熱

需要油的部位：本體、調(diào)壓開(kāi)關(guān)、引出線

結(jié)構(gòu)：

儲(chǔ)油（油枕）

吸濕（硅膠）

監(jiān)視油位（油枕、調(diào)壓開(kāi)關(guān)、套管）

監(jiān)視油溫

監(jiān)視油的分解，診斷內(nèi)部故障（瓦斯繼電器）

（2）冷卻系統(tǒng)：強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷（大容量變壓器）

風(fēng)扇

潛油泵（油流繼電器）

圖4?2電力變壓器的結(jié)構(gòu)

圖4-3電力變壓器實(shí)物照片

4.2開(kāi)關(guān)設(shè)備

4.2.1開(kāi)關(guān)電器的作用和種類

（1）作用：在正常情況下，由于檢修或改變運(yùn)行方式，將發(fā)電機(jī)、變壓器、

線路等接入電網(wǎng)或退出，起拴制作用。在故障時(shí)，迅速切斷故障部分，保證無(wú)故

障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。

（2）種類：

僅用來(lái)在正常工作情況下，斷開(kāi)或閉合正常工作電流。如：高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)、

低壓閘刀開(kāi)關(guān)、接觸器、磁力啟動(dòng)器。

僅用來(lái)斷開(kāi)故障情況下的過(guò)負(fù)荷電流或短路電流。如：高、低壓熔斷器。

既用來(lái)斷開(kāi)或閉合正常工作電流，也用來(lái)斷開(kāi)或閉合過(guò)負(fù)荷電流或短路電

流。如：高壓斷路器、低壓空氣開(kāi)關(guān)（能起控制和保護(hù)的作用）

不要求斷開(kāi)或閉合電流，只用來(lái)在檢修時(shí)隔離電壓。如：隔離開(kāi)關(guān)。

4.2.2電弧的形成與熄滅

（1）電弧產(chǎn)生的條件：電源電壓大于10~20V,電流大于80~100mA,動(dòng)靜

觸頭分離瞬間，觸頭間產(chǎn)生電弧。

觸頭分開(kāi)后，電路中有電流，電弧導(dǎo)電，電弧中有大量自由電子。

（2）電弧的危害

電弧的溫度很高，可達(dá)5000?7000度以上，常超過(guò)金屬的汽化點(diǎn)，可能燒

壞開(kāi)關(guān)電器的金屬觸頭。

燒壞開(kāi)關(guān)電器的絕緣。如，燒壞瓷絕緣的表面，甚至完全損壞，或者使有機(jī)

絕緣材料炭化，以致失去絕緣性能。

若電弧長(zhǎng)時(shí)間不熄滅，不僅燒壞開(kāi)關(guān)電器，而且造成系統(tǒng)事故，威脅電力系

統(tǒng)安全運(yùn)行。

（3）電弧產(chǎn)生的物理過(guò)程

電弧的產(chǎn)生和維持是觸頭間中性質(zhì)點(diǎn)（分子和原子）被游離的結(jié)果。游離就

是中性質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為帶電質(zhì)點(diǎn)。

4.2.3高壓斷路器熄滅交流電弧的基本方法

結(jié)構(gòu)：滅弧裝置+操縱機(jī)構(gòu)

（1）滅弧介質(zhì)具有較高的傳熱能力、介電強(qiáng)度、熱游溫度和熱容量。

按滅弧介質(zhì)和滅弧方式分為：多油、少油、壓縮空氣、SF6、真空

壓縮空氣1減緩電子運(yùn)動(dòng)速度壓力表

油（氫）7.5分解為H2油壓表，油位計(jì)

5F6100根強(qiáng)的吸附電子的能力壓力表（0.6MPa左右）

真空15降低電子濃度

LW8-40.5型中國(guó)電力資料網(wǎng)

圖4-4六氟化硫斷路器

⑵采用特殊金屬材料作滅弧觸頭：銅鋁和銀鴇合金

熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的金屬，減少熱電子發(fā)射°

⑶利用氣體或油吹動(dòng)電?。簲U(kuò)散和冷卻

空氣：2.3MPaSF6:0.3~0.6MPa

縱吹、橫吹、環(huán)吹

⑷采用多斷口熄弧：在相等的觸頭行程下，拉長(zhǎng)電弧

各斷口電壓分布基本相等的措施：斷路器加并聯(lián)電容

⑸采用強(qiáng)有力的分閘機(jī)構(gòu)，提高觸頭分離速度，拉長(zhǎng)電弧

操動(dòng)機(jī)構(gòu)：斷路器進(jìn)行合閘、分閘操作，并保持在合閘狀態(tài)，這些任務(wù)全靠

操動(dòng)機(jī)構(gòu)完成。

操動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作過(guò)程，實(shí)際上是使操動(dòng)元件（如合閘元件或分閘元件）獲得

動(dòng)能，再通過(guò)拐臂和連桿機(jī)構(gòu)，將動(dòng)能傳到觸頭，去實(shí)現(xiàn)合閘或分閘，操動(dòng)系統(tǒng)

中獨(dú)立于斷路器本體的那一部分，稱為操動(dòng)機(jī)構(gòu)。其它作為傳遞動(dòng)力的部分，稱

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

圖4-5隔離開(kāi)關(guān)不意圖

4.2.4隔離開(kāi)關(guān)

主要用途

沒(méi)有滅弧功能，隔離電壓，倒閘操作

分合小電流：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線

分、合勵(lì)磁電流不超過(guò)2A的空載變壓器

關(guān)、合電容電流不超過(guò)5A的空載線路

隔離開(kāi)關(guān)的種類

安裝地點(diǎn)：屋內(nèi)式和屋外式

絕緣支柱數(shù)目：?jiǎn)沃?、雙柱、三柱

中國(guó)電力資料網(wǎng)

圖4-4GW4型隔離開(kāi)關(guān)

4.3電力互感器

互感器包括電流互感器（TA或CT）和電壓互感器（TV或PT）o

（1）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓（100V）和

小電流（5A1A），使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、

價(jià)格便宜和便于屏內(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)

備和人身安全。

CT(電流互感器)

充油的：油位計(jì)

充SF6氣體的：壓力表

PT(電壓互感器)

充油的：油位計(jì)

4.4避雷器

監(jiān)視泄露電流

4.5阻波器

阻止高頻信號(hào)進(jìn)入廠站內(nèi)

高頻保護(hù)：線路保護(hù)的一種，電網(wǎng)故障時(shí)，線路兩端的收發(fā)訊機(jī)發(fā)出高

于工頻(50HZ)的信號(hào)，由阻波器限制該高頻只在本線路上傳輸。

懸掛式、支撐式

圖4-5阻波器

4.6電氣主接線及配電裝置

（1）各種電氣設(shè)備根據(jù)工作的要求和它們的作用，依一定次序用導(dǎo)線連接

成的電路，稱為電氣接線。

一次設(shè)備連接成的電路成為電氣主接線。

二次設(shè)備連成的電路稱為二次電路。

（2）配電裝置：

由開(kāi)關(guān)電器、保護(hù)和測(cè)量電器、母線和必要的輔助設(shè)備和建筑物組成的整體,

用來(lái)接受和分配電能的裝置。

按電氣設(shè)備裝設(shè)地點(diǎn)，分屋內(nèi)和屋外配電裝置。

圖4-5單母線