chap 2 发电厂及变电所的一次系统(new)

Chap 2 发电厂及变电所的 一次系统,2.1 概 述,发电厂：将各种形式一次能源通过发电设备转换为电能。 变电所：接受电能和分配电能，并能变换电压的场所。发电厂和电能用户之间的中间环节，同时还通过变压器将电压等级不同的电力网联系起来。,2.1.1 发电厂及变电所电气设备简述,2变压器 变换电能,1发电机 将机械能转换为电能的设备,3开关电器, 在正常工作情况下可靠地接通或断开电路； 在改变运行方式时灵活地进行切换操作； 在系统发生故障时迅速切除故障部分以保证非故障部分正常地运行； 在设备检修时隔离带电部分以保证工作人员的安全。,（1）开关电器的主要任务,开关电器的基本工作原理即熄灭电弧的原理。当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于1020kV，电流不小于80100mA，电器的触头间会产生电弧。 电弧是高温高导电率的游离气体，它不仅对触头有很大破坏作用，而且使断开电路的时间延长。,电弧放电:触头之间的气体因为游离而形成大量的自由电子(带负电荷)和正离子(带正电荷)，产生光和热，变为导电状态。,（2）开关电器的分类, 正常情况下用于切断或接通正常工作电流的开关，如负荷开关。, 没有开断短路电流的能力，不能作为电路中的保护开关，需与具有开断短路电流能力的断路器或熔断器配合使用：故障电流由断路器或熔断器开断，负荷开关则负责完成负荷电流的分合操作。 结构简单、制造容易且便宜，某些场合可取代常规断路器保护的方案。 种类多：油负荷开关、真空负荷开关、SF6负荷开关、产气式负荷开关、压气式负荷开关等。,使用较多,高压真空负荷开关,FW6-6、FW6-12型柱上高压油负荷开关,高压SF6 负荷开关, 故障情况下用于切断过负荷电流或短路电流的开关，如高、低压熔断器。, 工作时串联在被保护回路中，正常情况下的工作电流不会使熔体熔断。 当电流超过一定数值，熔体会产生热量而自行熔断，从而达到保护电网和设备的目的。 高压熔断器一般用在35kV及以下电压等级的小容量电网中，并配有简单灭弧装置。 广泛使用的是限流式熔断器和跌落式熔断器。,跌落式熔断器,限流式熔断器, 既可以用来切断或接通正常工作电流，也可以用来断开或闭合过负荷电流以及短路电流的开关，如高、低压断路器。, 发电厂和变电所中最重要的电器设备之一，它具有完善的灭弧装置。 正常运行时，用来接通和开断负荷电流；在某些电气主接线中，还担任改变主接线运行方式的任务。 故障时，用来开断短路电流，切除故障电流。, 不要求切断或连通电流，只在检修时来隔离电源的开关，如隔离开关。, 没有灭弧装置，必须在“等电位”的条件下操作，只能用来将待检修的电气设备与带电端隔离，不能用来开断负荷电流或短路电流。 一般与断路器配合使用。 分类方式及类型多样：户内（GN表示）、户外（GW表示）；单柱式、双柱式、三柱式；水平旋转式、垂直旋转式、摆动式、插入式；带接地刀闸、不带接地刀闸。,4互感器,5母 线,汇聚和分配电能。,6电抗器,限制短路电流，减轻开关电器的工作负担。 当短路发生后，可用电抗器维持电厂或变电所母线上的电压在一定水平上，以保证没有短路故障的其它支路上的用户能继续用电。,7电 缆,在大城市、发电厂和变电所内部或附近以及穿越江河、海峡时，采用电缆线路送电。 检修电缆线路费时，但优点显著：不需要在地面上架设杆塔，占用徒土地面积少，供电可靠，不易受外力破坏，对人身较安全。,500kV交联聚乙烯电缆结构,110kV交联电缆,VLV22-4等芯电缆,电缆捆,8架空线路,终端线是由发电厂或变电所将电能直接输送到用户的线路。 联络线是将发电厂（或变电所）与其它系统电源相连的线路。,9避雷器,保护电力系统和电气设备的绝缘，使其不受雷击所引起的过电压而损坏。,2.1.2 发电厂及变电所 电气设备的分类,1一次设备、一次系统,通常将直接在发、输、配、用电的主系统上所使用的设备称为一次设备。例如发电机、变压器、开关电器、母线、电缆和输电线路等。 由一次设备依一定规律连接起来为完成电能的发、变、输、配任务所所构成的电路，称为电气主接线，也称为一次回路或一次系统。,2二次设备、二次系统,对一次设备的工作进行测量、控制、监测、调节、保护，以及为运行维护人员提供运行工况或生产指挥信号所用的设备称为二次设备。例如测量表计、控制及信号器具、继电保护装置、自动装置、远动装置等。 二次设备按一定顺序和要求相互连接，构成的回路称为二次回路或二次系统。,2.2 高压设备,2.2.1 断路器,1分 类,2灭弧介质,（1）液体，主要是变压器油。 （2）气体，有一般空气、压缩空气和SF6气体。 （3）固体产气介质，如纤维板，有机玻璃等。 （4）真空。, S 少油断路器 D 多油断路器 K 空气断路器 Q 产气断路器 Z 真空断路器 L 六氟化硫断路器 C 磁吹断路器 安装条件 N户内 W户外,3具体介绍,（1）油断路器, 多油断路器, 元件都处于接地的金属油箱中。 油一方面用来熄灭电弧，另一方面又用作绝缘介质。 10kV及以下多油断路器一般都取三相共箱的结构形式；35kV及以上的，每相各一个油箱，称为分相式结构，又称为罐式。 用油量大、钢材消耗大、检修困难、造成爆炸及火灾的危险性大。,DW13-35系列户外高压多油断路器,多油,户外,设计序号,额定电压, 少油断路器, 变压器油只用来熄灭电弧和触头断口间的绝缘介质，不用作对地绝缘。 整个导电及灭弧系统直接装在绝缘油筒或不接地的金属油箱中。 对地绝缘主要采用固态绝缘体，如支柱瓷瓶、环氧树脂浇铸件等。 油的用量少得多。,SN10-10型户内 少油断路器,（2）磁吹断路器, 在触头分开时控制电弧使之进入灭弧栅中，在大气条件下熄灭电弧的断路器。 灭弧栅中，电弧电阻增大，电流减小，直至电路电压无法维持电弧，强迫电路被断开，是一种带限流作用的开断装置。 维护简便、无需辅助设备、不产生操作过电压、电气寿命较长、无火灾与爆炸危险；但体积大、成本较高，一般只适用于20千伏以下的电压等级。,（3）压缩空气断路器, 工作时，高速气流吹弧对弧柱产生强烈的散热和冷却作用，使弧柱热电离，并迅速减弱以至消失。电弧熄灭后，电弧间隙即由新鲜的压缩空气补充，介电强度迅速恢复。 主要构成部分是灭弧室，分为横吹和纵吹两种。 优点：空气资源丰富，静态绝缘强度随着压力的提高可超过油或别的气体介质及真空，动作迅速，无火灾危险，低温可靠操作，灭弧能力强，体积小，维护方便。 缺点：结构复杂、工艺要求高、费金属、噪声大。,（4） SF6断路器, SF6：性能最优良的一种灭弧介质和绝缘介质。惰性气体，化学性能稳定。 SF6气体灭弧能力强，介质恢复速度快，散热性能好，易于制成大开断容量的断路器。 可以适应系统各种运行方式，性能可靠、稳定。 容许开断次数多，检修周期长。 结构简单，体积小，噪音低。,LW8-40.5型户外高压六氟化硫断路器,在电力工业中，GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（Gas Insulated Switchgear），简称GIS，它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。 GIS的优点在于占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。, 介绍：电力工业中的GIS,（5） 真空断路器, 灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空。 体积小、质量轻、噪声小、易安装、不需要检修（灭弧室）、维护方便、不会引起火灾和爆炸危险。 配电网中应用较为普及，尤其适用于操作频繁的场。 灭弧能力很强，灭弧时间短，电气寿命长，而且由于绝缘强度高，触头开距行程短，操作能量小，动作快且机械寿命高。,2.2.2 互感器, 互感器的作用： （1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，并便于屏内安装。 （2）隔离高压电路。互感器一次侧和二次侧没有电的联系，只有磁的联系。使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。,1电压互感器（PT） 电气符号TV,（1）变比与误差,（2）分 类, 按安装地点分户内式（35kV以下）和户外式； 按相数分单相和三相式（10kV以下）； 按绕组数分双绕组和三绕组； 按绝缘分浇注式、油浸式、干式、充气式等。,常用的PT有四种准确等级：0.2，0.5，1，3。0.2级：主要用于精密的实验测量； 0.5及1级：常用于发电厂、变电所内配电盘上的仪表以及继电保护装置中，对计算电能的电度表应采用0.5级PT。,（3）PT工作特点及使用注意事项, 一次侧并接在线路中，其电压不受二次侧负荷影响。 正常情况下PT在接近于空载的状态下运行。PT在运行中，二次侧不允许短路，否则会在二次回路中产生很大的短路电流，损坏设备。 电压互感器的二次侧必须有一端接地，防止一、二次侧击穿时，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。 接线注意一、二次侧接线端子的极性，以保证测量的准确性。 电压互感器的一、二次侧通常都应装设熔丝作为短路保护，同时一次侧应装设隔离开关作为安全检修用。,2电流互感器（CT） 电气符号TA,（1）变比与误差,（2）准确度和10%误差曲线,准确度：在一定的二次负荷和额定电流值下的最大容许误差。CT准确度有0.2、0.5、1、3和10等五级，一般计算电能用电度表配用0.5级，电流表用1级。,（3）分 类, 按安装地点可分为户内式和户外式。10kV以下制成户内式；35kV及以上多制成户外式。 按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式。穿墙式节约穿墙套管；支持式则安装在平面或支柱上；装入式是套在35kV及以上变压器或多油断路器油箱内的套管上，故也称为套管式。 按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等。干式用绝缘胶浸渍，适用于低压户内；浇注式利用环氧树脂作绝缘，多用于35kV及以下；油浸式多为户外型。 按一次绕组匝数可分为单匝和多匝式。, 新型电流互感器按高、低压部分的耦合方式，可分为无线电电磁波耦合、电容耦合和光电耦合式，其中光电式电流互感器性能更佳。 新型电流互感器的特点是高低压间没有直接的电磁联系，使绝缘结构大为简化；测量过程中不需要消耗很大能量；没有饱和现象，测量范围宽，暂态响应快，准确度高；重量轻、成本低。,在四川省最重要的枢纽站500kV洪沟变电站安装调试的POSS-OCT光学电流互感器,在220kV舒平变电站现场运行的POSS-OCT光学电流互感器,（4）CT工作特点及使用注意事项, CT一次侧绕组串联在被测电路中，一次电流完全取决于被测电路中的负荷电流，与CT的二次负荷无关。二次侧与继电器或测量仪表串接。 正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。CT在运行中不允许二次绕组开路。对运行中的CT，当需要拆开所连接的仪表时，必须先要短接其二次绕组。不允许二次侧安装熔丝。 二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全； 接线时要注意极性。,2.3 发电厂及变电所的 电气主接线,2.3.1 概 述, 电气主接线图是由各种电气设备的图形符号和连接所组成的表示电能生产流程的电路图。 从主接线图可以了解各种电气设备的规范、数量、连接方式和作用，以及各电力回路的相互关系和运行条件等。 主接线选择的正确与否，对电气设备选择、配电装置布置、运行的可靠性、灵活性和经济性等都有重大影响。,（1）保证必要的供电可靠性和电能质量。 （2）简单明了，运行方便，使主要元件投入或切除时所需的操作步骤最少