电力工程基础知识设备篇.docx
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电力工程基础知识设备篇
电力工程基础知识--设备篇
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1电气设备概述
1.1一次、二次电路
一次电路也称“主电路”,是供配电系统中担负输送和分配电力这一主要任务的电路。
二次电路也称“二次回路”,是供配电系统中用来控制、指示、监测和保护一次电路及其中电气设备运行的电路。
1.2一次电路主要设备分类
1)变换设备
指按系统工作要求来改变电压、电流或频率的设备,例如变压器、电压互感器、电流互感器及变流、变频设备等。
2)控制设备
指按系统工作要求来通断电路的设备,例如各种高低压开关。
3)保护设备
指用来对系统进行电流和过压保护的设备,例如高低压熔断器、避雷器。
4)无功补偿设备
指用来补偿系统中的无用功率、提高功率因素的设备,例如并联电容器。
5)成套配电装置
指按一定的线路方案,将有关一次设备和二次设备组合为一体的电气装置,例如高低压开关柜、动力和照片配电箱等。
2变压器
2.1变压器分类
1)按功用分
有升压变压器和降压变压器,用户变电所都采用降压变压器。
2)按容量系列分
R8容量系列:
容量等级按照R8≈8
≈1.33的倍数递增的。
我国老变压器容量等级采用此系列。
例如:
100、135、180、240、320、420、560、750、1000KVA等。
R10容量系列:
容量等级按照R10≈10
≈1.26的倍数递增的。
我国现在生产的变压器容量等级都是采用这一系列。
例如:
100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000KVA。
3)按相数分
有单相和三相两大类,用户变电所通常都采用三相变压器。
4)按调压方式分
有无载调压和有载调压两大类,用户变电所通常采用无载调压。
5)按绕组导体材质分
有铜绕线组和铝绕线组两大类,用户变电所以往大多采用廉价的铝绕线组,如SL7型,现在一般采用更节能的S9、SC9等系列铜绕线组。
6)按绕组形式分
有双绕组、三绕组和自耦变压器,用户变电所一般采用双绕组变压器。
7)按冷却方式分
有油浸式、干式(树脂浇注成型、非包封空气自冷式)和充气式(SF6)等。
图
(1)S11系列油浸式变压器
图
(2)SCB10系列树脂浇注成型变压器
图(3)SGB10系列非包封空气自冷式变压器
其中油浸式又分油浸自冷式、油浸风冷式和强迫油循环式等。
用户变电所在以前大多采用油浸自冷式变压器,但现在油浸式主要用于临电和35KV及以上,现在用户变电所主流用SCB系列干式变压器,SGB系列使用率也在逐渐提升。
充气式体积小,便于移动,一般用于经常移动的电力试验或体积小的成套变电所。
8)按结构性能分
有普通变压器、全密封变压器和防雷变压器。
用户变电所大多采用普通变压器(油浸式、干式);
高层建筑使用全密封变压器较多;
多雷地区用户变电所适用防雷变压器。
9)油变和干变优缺点对比
油变优点是价格便宜,过载能力强,适用电压范围广,缺点是维护麻烦,防火要求高;
干变优点是维护简单,安装方便,自身阻燃性能好,缺点是价格高,过载能力差。
2.2变压器编号规则
3互感器
3.1电流互感器
1)电流互感器的作用
a)用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘
这样既可防止主电路高电压直接引入二次设备,又可防止二次设备的故障影响主电路,从而提高整个电路运行的安全性和可靠性。
b)用来扩大仪表、继电器等二次设备应用电流的范围
例如用一只5A的电流表,通过不同变流比的电流互感器就可以测量任意大的电流,这样可使二次设备的规格统一,有利于批量生产。
2)电流互感器的分类
按一次绕组的匝数分,有单匝式和多匝式;
按一次电压分,有高压式和低压式;
按用途分,有测量用和保护用;
按其准确等级分,测量用有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级,保护用有5P、10P两级;
按其绝缘和冷却方式分,有油浸式和干式,现在普遍使用的是干式。
3)电流互感器编号规则
例如:
LQJ-10型,LMZJ1-0.5型
3.2电压互感器
1)电压互感器的作用
用来使二次设备与主电路绝缘及扩大二次设备应用的电压范围。
2)电压互感器的分类
按相数分,有单相和三相两类;
按绕组绝缘和冷却方式分,有油浸式和干式(含环氧树脂浇注式)两类;
应用广泛的是单相树脂浇注式,例如:
JDZJ-10型。
3)电压互感器编号规则
4高压开关
4.1开关电器中的电弧问题
高低压开关在通断负荷电路,特别是通断存在短路故障的电路,就会在开关电器的触头间产生电弧。
电弧是一种具有强光和高温的电游离现在。
弧心温度可达5000℃以上。
1)电弧的产生
开关触头在分段负荷电路时之所以会产生电弧,内因是触头本身和周围介质中存在着大量可被游离的电子。
如果分段的触头间有存在足够大的电压(外因),则触头间有可能产生强烈的电游离从而形成电弧。
2)开关电器常用灭弧方法
a)速拉灭弧法
在开关电器中安装断路弹簧迅速拉长电弧,使弧隙的电场强度骤降,从而加速灭弧。
这是最基本的的灭弧法。
b)冷却灭弧法
降低电弧温度,可使电弧中的热游离减弱,从而有助于灭弧。
c)吹弧或吸弧法
利用外力(如油流、气流或电磁力)来吹动或吸动电弧,使电弧加速冷却,同事拉长电弧,降低电弧中的电场强度,从而加速灭弧。
d)长弧切短弧法
利用金属片将长弧切割成若干短弧,则电弧中的电压降将近似的增大若干倍,当外施电压小于电弧中的总电压降使,电弧就迅速熄灭。
e)粗弧切细弧法
将粗大电弧分散成若干平行细小电弧,使电弧与周围接触面增大,降低电弧温度从而加速电弧熄灭。
f)真空灭弧法
真空具有相当高的绝缘强度,装在真空容器内的触头分断时,在交流电流过零时即能熄灭电弧而不致复燃。
应用很普遍的真空断路器就是利用这一原理灭弧。
g)六氟化硫(SF6)灭弧法
SF6具有优良的绝缘性能和灭弧性能,其绝缘强度约为空气的3倍,其绝缘恢复速度约为空气的100倍,因此它能快速灭弧。
SF6断路器就是利用SF6气体做绝缘和灭弧介质的。
4.2高压隔离开关
1)高压隔离开关简介
主要用来隔离高压电源,以保证其他设备和线路的安全检修。
图(4)GN8-12户内式高压隔离开关
隔离开关没有专门的灭弧装置,因此它不允许带负荷操作。
2)高压隔离开关编号规则
4.3高压负荷开关
1)高压负荷开关简介
它具有简单的灭弧装置,因此能通断一定的负荷电流和过负荷电流,但不能通断短路电流,因此它必须与高压熔断器串联使用,借助熔断器来实现短路保护,切断短路故障。
负荷开关断开后与隔离开关一样具有隔离电源,保证安全检修的功能。
图(5)FN7-12DR高压负荷开关
2)高压负荷开发编号规则
4.4高压断路器
1)高压断路器简介
它不仅能用来通断正常负荷电流,而且能通断一定的短路电流,并能在短路保护的作用下自动跳闸。
高压断路器有相当完善的灭弧装置。
用户变电所限制主要用真空断路器,高层建筑中的变电所一般用SF6断路器。
2)高压断路器类型
a)高压少油断路器
主要型号SN10-10型是我国以前应用最广的一种断路器,现在已比较少使用该类型断路器。
图(6)SN10-10高压少油断路器
b)高压真空断路器
利用“真空”灭弧的一种断路器,其触头装在真空灭弧室内。
真空断路器具有体积小、重量轻、动作快、寿命长、安全可靠和便于维护检修等优点,但价格较贵,过去主要应用于频繁操作和安全要求较高的场所,而现在开始取代少油断路器广泛应用在35KV及以下的高压配电装置中。
图(7)VS1高压真空断路器
c)高压SF6断路器
SF6断路器利用SF6气体作为灭弧介质及触头断开间隙绝缘介质的一种断路器。
SF6断路器具有下列优点:
断流能力强、灭弧速度快、绝缘性能好、检修周期长,适用于频繁操作,而且没有燃烧爆炸危险。
但其要求加工精度高,对其密封性能要求更严,因此价格较贵。
SF6断路器主要用于需频繁操作及有易燃易爆危险的场所,特别适用于作全封闭组合电器。
图(8)LN2-12六氟化硫高压断路器
3)高压断路器操动机构
a)CD10型电磁操动机构
该操动机构能手动和远距离控制分闸合闸,适用于实现自动化,但它需要直流操作电源。
b)CT7型弹簧操动机构
该操动机构由交直流两用串励电动机使合闸弹簧储能,在合闸弹簧释放能量的过程中将断路器合闸。
弹簧操动机构可手动和远距离合闸,兵可实现一次自动重合闸,而且由于可交流操作,使保护盒控制装置简化,但其结构复杂,价格较贵。
4)高压断路器编号规则
5低压开关
5.1低压刀开关和负荷开关
1)低压刀开关
按操作方式分,有单投和双投两种;
按极数分,有单极、双极、三极三种;
按灭弧方式分,有带灭弧罩和不带灭弧罩两种。
带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流,不带灭弧罩的刀开关一般只能在无负荷情况下操作。
由于刀开关断开后有明显可见的断开间隙,因此可作隔离开关使用,所以刀开关也成为低压隔离开关。
图(9)低压刀开关
2)低压熔断器式刀开关
又称刀熔开关,由低压刀开关和低压熔断器相组合而成。
刀熔开关具有刀开关和熔断器的双重功能,采用这种组合开关,可以简化低压配电装置的结构,经济适用,因此广泛应用在低压配电装置上。
图(10)低压刀熔开关
3)低压负荷开关
由低压刀开关和熔断器以及灭弧外壳组合而成。
外装封闭式铁壳俗称铁壳开关,外装开启式胶盖的俗称胶壳开关。
因为其有灭弧罩,又有熔断器,因此既可带负荷操作,又能进行短路保护。
当熔断器熔断后,需更换熔体后方可恢复供电。
图(11)HK8开启式、HH12-200/3Z低压负荷开关
低压负荷开关编号规则如下:
5.2低压断路器
又称低压自动开关。
它既能带负荷通断电路,又能在短路、过负荷和欠电压的情况下自动跳闸,切断电路。
按灭弧介质分,有空气断路器和真空断路器;
按用途分,有配电用、电动机保护用、照明用和漏电保护用;
按保护性能分,有非选择型、选择性和智能诊断型;
按结构分,有万能式(框架式)和塑料外壳式(装置式)。
1)万能式低压断路器
万能式低压断路器,因其保护方案和操作方式较多,装设地点灵活,故有“万能”之称,一般用于低压配电系统作为总开关和保护电路。
图(12)DW16、DW45智能型
2)塑料外壳式低压断路器
其全部机构和导电部分都装在一个塑料外壳内,所以体积小,安全性好,一般用于工业和民用住宅中照片线路和小型动力设备、家用电器等的通断控制盒过负荷、短路和漏电保护
图(13)DZ20塑壳式低压断路器
低压断路器编号规则:
6高低压熔断器和避雷器
6.1高压熔断器
熔断器是一种应用极广的过电流保护电器,其主要功能是对电路及电气设备进行短路保护,但有的也具备过负荷保护的能力。
用户供配电系统中,室内广泛采用RN1,RN2等型高压管式熔断器,室外广泛采用RW4,RW10(F)等型高压跌开式熔断器。
图(14)RN1户内、RW10-10F户外高压熔断器
高压熔断器编号规则:
6.2低压熔断器
低压熔断器主要是串接在低压配电系统中进行短路保护,有的也能同时实现过负荷保护。
低压熔断器种类繁多,主要可分为密封管式、填料管式和自复式,自复式熔断器既能切断短路电流,又能在短路故障消除后自动恢复供电,无需更换熔体。
图(15)RM10、RT0低压熔断器
低压熔断器编号规则:
6.3避雷器
避雷器应与被保护设备并联,装在被保护设备电源侧。
避雷器按结构型式分,有阀式、排气式、保护间隙和金属氧化物4大类。
阀式避雷器中的FS型主要用于中小变配电所,FZ型则用于发电厂和大型变配电站;
排气式避雷器只能用于室外架空线路上;
保护间隙式避雷器只能用于室外且不重要的线路上;
金属氧化物避雷器是用来取代普通碳化硅阀式避雷器的。
图(16)FS4-10阀式避雷器
阀式避雷器编号规则:
排气式避雷器编号规则:
金属氧化物避雷器编号规则:
7高压成套设备
8低压成套设备
9箱变
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