【正文】 高壓電氣設(shè)備 第一節(jié)：電力系統(tǒng) 概念 電力系統(tǒng)：由發(fā)電廠、升降壓變電所、輸配電線路和用戶在電氣上連接的整體稱為電力系統(tǒng)。 第一節(jié)：電力系統(tǒng) 112 110KV 332 312 陸上 1 2 322 312 311 高變 313 柏變 311 311 312 312 311 柳變 柳北 (10000) (8000) 灘海 111 楊嶺 廟一聯(lián) 302 502 南化 (10000) (5000) 1 2 (3150) 3 345 354 501 502 311 545 110KV 35KV 10KV 運(yùn)行 廟變 545 554 35KV 河?xùn)| (10000) 唐南 (10000) 321 345 502 501 145 145 301 501 302 502 301 501 302 502 301 501 301 501 302 502 301 501 302 502 302 502 301 501 302 502 301 501 35KV 10KV 312 油田供電系統(tǒng)構(gòu)架 中性點(diǎn)運(yùn)行方式 — 中性點(diǎn)不接地 正常運(yùn)行情況 ⒈簡化等值電路 如圖相間及對地電容對稱分布，對地電容用集中電容表示，相間電容略。 ⒉電壓及電流關(guān)系分析 節(jié)點(diǎn)電壓定律Ｕ N＝ 0，相量圖：上圖 b ⒊ 結(jié)論 ⑴電源中性點(diǎn)與地同電位，各相的相電壓等于各相的對地電壓（不大的中性點(diǎn)位移電壓略）； 第二節(jié)：電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式 ⑵ 各相對地電容電流的大小相等Ｉ c0＝Ｕ x／Ｘ c， 它們的相量和為零 ，地中沒有電容電流通過 。 單相接地故障 ⒈ 簡化等值電路 假定 C相完全接地 ， 如下圖 。 ⒉ 電壓及電流關(guān)系分析 如上圖 b ⒊ 結(jié)論： ⑴中性點(diǎn)對地電壓升為相值（ Ｕ c）； ⑵故障相對地電壓為零，非故障相升為線值且相位改變 。 ⑶ 相對中性點(diǎn)電壓和線電壓仍不變，用戶不知； ⑷接地點(diǎn)流過 的電容電流是正常每相對地電容電流的３倍，即Ｉ c＝３Ｉ co 架空線路 ──Ｉ c＝ＵＬ／ 350 ＝ (～ )ＵＬ 103 (A) 電纜線路 ──Ｉ c＝ (A) 總接地電容電流： ⒋ 不完全接地 均比完全接地略有變化。 ⒌ 電網(wǎng)的工作狀態(tài)及處理 ⑴接地電流產(chǎn)生的弧光接地： ①Ｉ c＜５ A：瞬時(shí)性 → 自然熄滅； ②Ｉ c＞ 30A：穩(wěn)定性 → 燒毀設(shè)備 → 多相短路； ③Ｉ c＞５～ 10A：間歇性 → 串聯(lián)諧振過電壓 ,高達(dá) ～３～ x。 ⑵ 可以繼續(xù)工作不超過二小時(shí)，但應(yīng)采取必要措 施。用戶承受的線電壓正常；系統(tǒng)按線電壓絕緣；一次繞組為額定相電壓的電壓互感器飽和，超過 二小時(shí)易燒毀。 措施：通過監(jiān)察裝置發(fā)現(xiàn)、尋找、排除、轉(zhuǎn)移負(fù)荷。 消弧線圈的工作原理 ⒈ 正常運(yùn)行（理想）情況 Ｕ 0＝０ → Ｉ L＝０，消弧線圈不起作用。 ⒉ 單相接地故障 (如 C相完全接地 ) ⑴ 電壓及電流關(guān)系分析 ①電壓關(guān)系與不接地系統(tǒng)相同； ②在習(xí)慣規(guī)定方向下 ,Ｉ L和Ｉ C在接地處相互抵消而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。 中性點(diǎn)運(yùn)行方式 — 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 ⒊ 消弧線圈的簡單構(gòu)造原理 單相油浸式，帶分段氣隙鐵芯，分接頭有５～９檔，型號 XDJ(L)35。 適用范圍 35kV及以下接地電流不滿足中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)規(guī)定值時(shí)采用； 個別雷害嚴(yán)重的地區(qū) 110kV系統(tǒng)不得已采用 補(bǔ)償方式 ⒈ 完全補(bǔ)償 Ｉ L＝Ｉ C即１／ ωＬ＝３ ωＣ； 串聯(lián)諧振過電壓危及絕緣。 ⒉ 欠補(bǔ)償 Ｉ L＜Ｉ C； 切除線路或頻率下降可能諧振。 ⒊ 過補(bǔ)償 Ｉ L＞Ｉ C≯ 10A； ⒋ 補(bǔ)償容量的選擇 Ｑ ≥ cＵ x 5. 消弧線圈的安裝地點(diǎn) 發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)或廠變的中性點(diǎn)；變電所主變的中性點(diǎn)。 ⒈ 單相接地 中性點(diǎn)始終為地的零電位不位移，形成接地短路，巨大的短路電流使保 護(hù)動作斷路器迅速切除接地故障部分，避免接地點(diǎn)的電弧持續(xù)。 ⒉ 特點(diǎn) ⑴供電可靠性差，通過ＺＣＨ來糾正； ⑵Ｉ d(1)可能大于Ｉ d(3)且單相磁場對弱電干擾； ⑶不產(chǎn)生過電壓，設(shè)備絕緣水平低 20％，造價(jià)低。 中性點(diǎn)運(yùn)行方式 — 中性點(diǎn)直接接地 中性點(diǎn)不同接地方式的比較和應(yīng)用范圍 中性點(diǎn)不同接地方式的比較 供電可靠性 過電壓與絕緣水平 繼電保護(hù) 對通訊的干擾 系統(tǒng)穩(wěn)定性 中性點(diǎn)運(yùn)行方式的應(yīng)用范圍 1．直接接地系統(tǒng)： ⑴ 380／ 220V三相四線制系統(tǒng)； ⑵ 110kV及以上的系統(tǒng)。 2．不接地系統(tǒng)： ⑴ 380V三相三線制系統(tǒng)； ⑵ 接地電流不超過規(guī)定值的 60kV及以下高壓系統(tǒng)： ① ３～６ kV系統(tǒng)，Ｉ c≯ 30A，否則采用經(jīng)消弧線圈接地； ② 10kV系統(tǒng)，Ｉ c≯ 20A，否則采用經(jīng)消弧線圈接地； ③ 20～ 60kV系統(tǒng)，Ｉ c≯ 10A，否則采用經(jīng)消弧線圈接地； ④ 發(fā)電機(jī)電壓側(cè)系統(tǒng)Ｉ c≯ ５ A，否則采用經(jīng)消弧線圈接地。 第三節(jié)：高壓電氣設(shè)備 電氣設(shè)備的分類 一次設(shè)備： 生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的如變壓器、發(fā)電機(jī)。 第三節(jié)：高壓電氣設(shè)備 電氣設(shè)備的分類 一次設(shè)備： 保護(hù)電器：限制短路電流的電抗器、防御過電壓的避雷器 第三節(jié)：高壓電氣設(shè)備 電氣設(shè)備的分類 一次設(shè)備： 接通和斷開電能的開關(guān)設(shè)備：斷路器、負(fù)荷開關(guān)、熔斷器、隔離開關(guān) 、接觸器等 第三節(jié)：高壓電氣設(shè)備 電氣設(shè)備的分類 一次設(shè)備： 電壓互感器、電流互感器 第三節(jié)：高壓電氣設(shè)備 電氣設(shè)備的分類 二次設(shè)備： 各種計(jì)量、測量表計(jì) 繼電保護(hù)和自動裝置 操作電器、各類操作把手 直流電源設(shè)備：蓄電池組、硅整流等 第四節(jié)：高壓電氣設(shè)備的參數(shù) 額定電壓是國家根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的的需要，技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性，制造能力和產(chǎn)品系列性等各種因素所規(guī)定的電氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級。我國規(guī)定的額定電壓，按電壓高低和使用范圍分為三類。 第一類額定電壓 第一類額定電壓是 100V及以下的電壓等級，主要用于安 全照明、蓄電池及開關(guān)設(shè)備的直流操作電壓。直流為 12 48V；交流單相為 12V和 36V，三相線電壓為 36V。 額定電壓 第二類額定電壓 第二類額定電壓是 100～ 1000V之間的電壓等級。這類額定電壓應(yīng)用最廣、數(shù)量最多，如動力、照明、家用電器和控制設(shè)備等。 第三類額定電壓 第三類額定電壓是 1000V及以上的高電壓等級，主要用于電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電設(shè)備和用電設(shè)備。 第四節(jié)：高壓電氣設(shè)備的參數(shù) 額定電流 電氣設(shè)備的額定電流（銘牌中的規(guī)定值）是指在規(guī)定的周圍環(huán)境溫度和絕緣材料允許溫度下允許通過的最大電流值。當(dāng)設(shè)備周圍的環(huán)境溫度不超過介質(zhì)的規(guī)定溫度時(shí)，按照設(shè)備的額定電流工作，其各部分的發(fā)熱溫度不會超過規(guī)定值，電氣設(shè)備有正常的使用壽命。 說明：周圍環(huán)境溫度一般指 20℃ 。 第四節(jié)：高壓電氣設(shè)備的參數(shù) 額定容量 發(fā)電機(jī)、變壓器和電動機(jī)額定容量的規(guī)定條件與額定電流相同。變壓器的額定容量都是指視在功率（ kVA）值，表明最大一線圈的容量；發(fā)電機(jī)的額定容量可以用視在功率（ kVA）值表示，但一般是用有功功率（ kW）值表示，這是因?yàn)橥蟿影l(fā)電機(jī)的原動機(jī)（汽輪機(jī)、水輪機(jī)等）是用有功功率表示的；電動機(jī)的額定容量通常用有功功率（ kW）值表示，因?yàn)樗蟿拥臋C(jī)械的額定容量一般用有功功率表示。 第五節(jié)：變壓器 １、變壓器原理： 利用電磁感應(yīng)原理，把一種交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成相同頻率的的另一種或幾種交流電壓和電流，是一種靜止的電器。 電磁感應(yīng)：通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，而在回路中產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)；這樣產(chǎn)生電動勢稱為感應(yīng)電動勢，如果導(dǎo)體是個閉合回路，將有電流流過，其電流稱為感生電流；變壓器，發(fā)電機(jī)、各種電感線圈都是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作。 作用：僅改變交流電的電壓，進(jìn)行能量的傳遞，而不能產(chǎn)生能量，遵守能量轉(zhuǎn)換和守恒原理。 變壓器的原理 變壓器的原理 ? 變壓器由一次繞組和二次繞組和鐵芯組成。當(dāng)一次繞組加上交流電壓時(shí)，則一次繞組中產(chǎn)生電流，鐵芯中產(chǎn)生交變磁通。交變磁通在一次、二次繞組中感應(yīng)電動勢，一次、二次側(cè)的感應(yīng)電動勢之比等于一次、二次側(cè)匝數(shù)之比。當(dāng)二次側(cè)接上負(fù)載時(shí)，二次側(cè)電流也產(chǎn)生磁通，而主磁通由于外加電壓不變而趨于不變，隨之在一次側(cè)增加電流，使磁勢達(dá)到平衡，這樣，一次側(cè)和二次側(cè)通過電磁感應(yīng)而實(shí)現(xiàn)了能量的傳遞。 電力變壓器的結(jié)構(gòu) ? 每臺較大容量的變壓器 ， 一般是由鐵芯 、 繞組 、油箱 、 絕緣套管等主要部分組成 。 鐵芯和繞組是變壓器進(jìn)行電磁能量轉(zhuǎn)換的有效部分 ， 稱為變壓器的器身 。 油箱是油浸式變壓器的外殼 ，箱內(nèi)灌滿了變壓器油 ， 變壓器油起絕緣和散熱作用 。 絕緣套管是將變壓器內(nèi)部的高低壓引線引到油箱的外部 ， 不但作為引線對地的絕緣 ，而且擔(dān)負(fù)著固定引線的作用 ， 以下分述各部分的內(nèi)容 。 電力變壓器的繞組 ? 繞組是變壓器的電路部分 ， 由絕緣導(dǎo)線組成 。高低壓繞組在鐵芯柱上按同心圓筒的方式套裝 ，在一般情況下 ， 總是將低壓繞組放在里面靠近鐵芯處 ， 以利于絕緣 ， 把高壓繞組放在外面 ，高低壓繞組間 ， 低壓繞組與鐵芯柱之間留有絕緣間隙的散熱通道 。 ? 同心繞組按其結(jié)構(gòu)不同可分為圓筒形繞組 ， 螺旋形繞組 ， 連續(xù)式繞組 ， 糾結(jié)式繞組 、 同屏蔽式繞組等形式 。 電力變壓器的繞組 ? 容量稍大的變壓器的低壓繞組匝數(shù)很少 ，但電流卻很大 。 所以要求線匝的橫截面很大 ， 通常用很多根導(dǎo)線 （ 6根或更多 ）并聯(lián)起來繞 ， 螺旋形繞組每匝并聯(lián)導(dǎo)線數(shù)量較多 ， 而且是沿徑向一根壓著一根地疊起來繞 。 并聯(lián)的導(dǎo)線繞成一個螺旋 ，中間隔以溝道 。 當(dāng)螺旋形繞組并聯(lián)導(dǎo)線更多時(shí) （ 如 12根 ） 時(shí) ， 就把并聯(lián)導(dǎo)線分成兩組并排繞組 ， 形成雙螺旋式 。 電力變壓器的繞組 ? 為了減少大型變壓器在采用多股導(dǎo)線并繞時(shí)所產(chǎn)生的附加損耗 ， 繞組往往需要作換位處理 。 通常采用換位導(dǎo)線；所謂換位導(dǎo)線 ， 就是將多股分散的并繞導(dǎo)線 ，在繞制前 ， 先按照一定的規(guī)律 ， 360。 連續(xù)地進(jìn)行換位 。 在應(yīng)用時(shí) 。 把換位導(dǎo)線當(dāng)作一根導(dǎo)線來繞制 。 換位導(dǎo)線被廣泛使用于大容量電力變壓器 。 電力變壓器的繞組 ? 為了使繞組有效地散熱 ， 繞組設(shè)有散熱油道 。在雙繞組變壓器強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻系統(tǒng)中 。壓力油在高－低壓繞組之間 ， 有各自的流通路線 。 繞組中有縱向和橫向油道 ， 壓力油在油箱中按指定的導(dǎo)向有規(guī)律地定向流動 ， 保證所有的統(tǒng)組都有低溫冷卻油流過 ， 把熱量帶走 ， 使繞組得到有效的冷卻 ， 所以冷卻效果比較理想 。因此 。 目前大型變壓器幾乎都采用這種強(qiáng)迫導(dǎo)向冷卻的方式 。 電力變壓器的外殼 ? 變壓器鐵芯和繞組就放置在油浸式變壓器的外殼內(nèi)。外罩按變壓器容量的大小，結(jié)構(gòu)基本上有芯式和吊罩式兩種。大容量變壓器由于體積重量大，如采用吊芯式外罩結(jié)構(gòu)，在實(shí)際檢修中比較困難。因此，大型電力變壓器的外罩，都毫不例外地做成吊罩式。這種箱殼猶如一只鐘罩，故又稱鐘罩式油箱。當(dāng)變壓器鐵芯和繞組需進(jìn)行檢修時(shí)，吊去外面鐘罩形狀的外殼，即上節(jié)外罩，變壓器鐵芯和繞組便全部暴露在外了，可以作充分的檢修。 電力變壓器的外殼 ? 吊外罩顯然比吊鐵芯和繞組容易得多 ，不需要特別重型的起重設(shè)備 。 隨著變壓器技術(shù)的發(fā)展 ， 變壓器的性能和可靠性大大提高 ， 越來越多的大型變壓器采用全焊接結(jié)構(gòu)