变电站主要电气设备简介ppt课件.ppt

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1、变电站主要电气设备,变电站全景,一、变压器,变压器结构常见的两种变压器：,油浸式变压器,干式变压器,变压器的主体构造： 1、铁芯 2、绕组,变压器的结构铁芯、绕组、分接开关、绝缘、油箱、冷却器、保护装置,变压器结构,铁芯铁芯的作用：是变压器的主磁路铁芯的材料：0.350.5mm厚的硅钢片 铁芯形式：电力变压器主要采用芯式结构,变压器结构,绕组： 绕组是变压器的电路部分 铜或铝导线包绕绝缘纸以后绕制而成。,绕组是变压器的电路部分，采用铜线或铝线绕制而成，原、副绕组同心地套在铁芯柱上。,为便于绝缘，一般低压绕组在里，高压绕组在外，但大容量的低压大电流变压器，考虑到引出线工艺困难，往往把低压绕组套在

2、高压绕组的外面。,变压器结构,变压器的附件：1-铭牌； 2-信号式温度计；3-吸湿器； 4-油标；5-储油柜； 6-安全气道 7-气体继电器； 8-高压套管；9-低压套管； 10-分接开关；11-油箱； 12-放油阀门；13-器身； 14-接地板；15-小车,变压器结构,变压器工作原理,与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组;与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组;同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为m ,该磁通量称为主磁通;,变压器原理图（图3-1）,500kV电压等级变压器一般使用单相自耦变压器，220kV及以下一般使用三相三绕组变压器。冷却型式主要为强迫油循环风冷。,变压器

3、工作原理,若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化，则有不计铁心损失，根据能量守恒原理可得由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的、关系：令 K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比），则,变压器工作原理,额定容量SN： 它是变压器额定工作条件下输出能力的保证值，是额定视在功率，单位有：伏安（VA）或千伏安（kVA）或兆伏安（MVA）。一般容量在630kVA以下的为小型电力变压器；8006300kVA的为中型电力变压器；800063000kVA为大型电力变压器；90000kVA及以上的为特大型电力变压器；,变压器工作原理,变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的关系为：单相变压器：

4、三相变压器：,变压器工作原理,变压器三相绕组接线有两种：星形联结 记作：“Y”或“y”三角形联结 记作：“D”或“d”,变压器分类,变压器铭牌参数,变压器的铭牌参数： 每台变压器都有一铭牌，上面标注着型号、额定值及其它数据，便于用户了解变压器的运行性能。,电力变压器产品型号 SL7315/10 产品编号 额定容量 315kVA 使用条件 户外式额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%额定频率 50 Hz 器身吊重 765kg相 数 三相 油 重 380kg联接组别 Y yno 总 重 1525kg制 造 厂 生产日期 电力变压器铭牌示意

5、图,变压器铭牌参数,变压器的型号分两部分，前部分由汉语拼音字母组成，代表变压器的类别、结构特征和用途，后一部分由数字组成，表示产品的容量（KVA）和高压绕组电压（KV）等级。汉语拼音字母含义如下：第1部分表示相数。 D单相（或强迫导向）；S三相第2部分表示冷却方式。 J油浸自冷；F油浸风冷； FP强迫油循环风冷； SP强迫油循环水冷。第3部分表示电压级数。 S三级电压；无S表示两级电压其他：O全绝缘；L铝线圈或防雷；O自耦（在首位时表示降压自耦，在末位时表示升压自耦）；Z有载调压； TH湿热带（防护类型代号）；TA干热带（防护类型代号）,变压器铭牌参数,例：SCB10型脱硫干式变压器干式电力变

6、压器型号及含义SCB101600/6SC:三相固体成型 （环氧树脂）B:低压箔式线圈10:设计序号1600kVA:额定容量6kV:额定高压电压,二. 高压开关电器,高压断路器,开关电器,主要用来闭合与开断正常电路和故障电路或用来隔离高压电源。承担的任务：正常工作情况下，开合正常工作电流仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流既用来开合正常工作电流，又开合过负荷电流或短路电流只用来在检修时隔离电压,高压断路器,是电力系统中任务最繁重、地位最重要、结构最复杂的开关电器。对断路器的基本要求：足够的开断能力尽可能短的动作时间高度的工作可靠性 高压断路器的类型按安装地点分 -户内式、户外式按照使用的灭

7、弧介质分 - 油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等,SF6断路器,一般来说,SF6断路器主要由三部分组成：三个垂直瓷瓶单元，每一单元有一个气吹式灭弧室；弹簧操作机构及其单箱控制设备；一个支架及支持结构。每个灭弧室通过与三个灭弧室共连的管子填充SF6气体。,瓷柱式SF6断路器,1-并联电容； 2-端子； 3-灭弧室瓷套； 4-支持瓷； 5-合闸电阻； 6-灭弧室； 7-绝缘拉杆； 8-操动机构箱,瓷柱式SF6断路器,瓷柱式SF6断路器,瓷柱式SF6断路器,优点：,系列性强，结构简单，用气量少，单断口电压高、开断电流大、运动部件少，价格相对便宜，运行可靠性高和检修维护工作量小。,

8、缺点：,重心高，抗震能力较差，且不能加装电流互感器，使用场所受到一定限制。,瓷柱式SF6断路器,罐式SF6断路器,1套管；2支持绝缘子；3电流互感器；4静触头；5动触头；6喷口工作缸；7检修窗；8绝缘操作杆；9油缓冲器；10合闸弹簧；11操作杆,罐式SF6断路器结构,罐式SF6断路器,少油断路器,110kV少油断路器,220kV少油断路器,断路器就地操作箱,真空断路器,真空断路器的结构如图示。它由真空灭弧室（真空泡）、保护罩（屏蔽罩）、动触头、静触头、导电杆、开合操作机构、支持绝缘子、支持套管、支架等构成，其核心是真空灭弧室（真空泡）。我省常用VS1,VD4等信号。,二. 高压开关电器,隔离开

9、关,隔离开关,隔离开关具有一定的自然灭弧能力，常用在电压互感器与避雷器等电流很小的设备投入和断开上，以及一个断路器与几个设备的连接处，使断路器经过隔离开关的倒换更为灵活方便。,隔离开关的结构形式很多，户外刀闸按其绝缘支柱结构的不同可分为单柱式，双柱式和三柱式，常用产品结构形式一般为双柱式闸刀水平旋转和伸缩式。,隔离开关基本知识,隔离开关又名隔离刀闸，是高压电气装置中保证工作安全的开关电器。高压隔离开关在分闸状态有明显的间隙，并具有可靠的绝缘，在合闸状态能可靠的通过正常工作电流和短路电流。没有专门的灭弧装置，不能用来开断负荷电流和短路电流，隔离开关通常与断路器配合使用。,隔离开关基本知识,1隔离

10、开关的作用隔离电源：电气设备检修时，用隔离开关将需要检修的电气设备与带电的电源隔离，形成明显可见的断开点，以保证检修人员和设备的安全。倒换线路或母线：用隔离开关将电气设备或线路从一组母线切换到另一组母线上。关合与开断小电流电路：关合和开断电压互感器、避雷器电路；电容电流；空载电力线路；空载变压器等。,隔离开关基本知识,2、对隔离开关的基本要求： 具有明显的断点。 应有可靠的绝缘。 具有足够的热稳定、动稳定。 操作性能好。 结构简单、动作可靠。 带接地刀闸的隔离开关必须装设连锁机构。,隔离开关基本知识,3隔离开关的技术参数和型号额定电压（kV）最高工作电压（kV）额定电流（A）热稳定电流（kA）

11、极限通过电流峰值（kA）,隔离开关基本知识,产品名称：G隔离开关,安装地点；N户内型，W户外型,设计序号,补充特性：C瓷套管出线，D带接地刀闸；K快分型，G改进型，T统一设计,额定电流（A）,例如：GN1910/630，表示户内隔离开关，设计序号19，额定电压10kV，额定电流630A。,高压隔离开关的型号主要由以下六个单元组成：,额定电压（kV）,隔离开关基本知识,导电部分：绝缘部分：操动机构：传动机构：支持底座：,包括触头、闸刀、接线座。主要起传导电路中的电流，关合和开断电路的作用。,包括支持绝缘子和操作绝缘子。实现带电部分和接地部分的绝缘。,通过手动、电动、气动、液压向隔离开关的动作提供

12、能源。,由拐臂、联杆、轴齿或操作绝缘子组成。接受操动机构的力矩，将运动传动给触头，以完成隔离开关的分、合闸动作。,将导电部分、绝缘子、传动机构、操动机构等固定为一体，并使其固定在基础上。,隔离开关基本知识,5、隔离开关的操动机构手动操动机构 杠杆式用于额定电流小于3000A的隔离开关 蜗轮式用于额定电流大于3000A的隔离开关电动操动机构,由电动机、机械减速传动系统、电气控制系统及箱壳组成。 可进行远方控制，也可就地电动控制或利用手柄进行人力操作。,隔离开主要结构类型,1、隔离开关的种类按装设地点可分为户内式和户外式；按极数可分为单极和三极；按绝缘支柱数目可分为单柱式、双柱式和三柱式；按动作方

13、式可分为闸刀式、旋转式、插入式；按有无接地刀闸可分为带接地刀闸和不带接地刀闸；按操动机构可分为手动式、电动式、液压式；按用途可分为一般用、快分用和中性点接地用。,隔离开主要结构类型,2.户内高压隔离开关 GN1910系列插入式户内高压隔离开关,三相共底架结构，主要由静触头、基座、支柱绝缘子、拉杆绝缘子、动触头组成。三相平行安装。,静触头,拉杆绝缘子,支柱绝缘子,动触头,转轴,基座,隔离开主要结构类型,GN2212隔离开关,GN235隔离开关,GN2740隔离开关,隔离开主要结构类型,GN3010型隔离开关,隔离开主要结构类型,3户外式隔离开关按支柱绝缘子数目可分为双柱式、三柱式和单柱式。（1）

14、双柱式隔离开关GW4110型隔离开关,双柱单断口水平旋转式结构，广泛用于10220kV配电装置中。,隔离开主要结构类型,绝缘支柱,底座,轴承座,导电闸刀,触头,交叉连杆,接线端子,挠性导体,GW4-252III完善化改进型隔离开关GW4-126,145III完善化改进型隔离开关GW4-40.5高压隔离开关,开关由底座、棒式支柱绝缘子、导电闸刀、左右触头和传动部分等组成，也称为V型隔离开关。根据需要该隔离开关可配装接地闸刀，广泛用于35110kV电压等级中。,底座,棒式绝缘支柱,导电闸刀,接线端子,支承座,接地刀闸,GW5110D隔离开关,双柱水平伸缩式结构，闸刀水平伸缩，分合状态清晰，便于巡视

15、。隔离开关制成单极形式，由三个单极组成一台三相隔离开关。,绝缘支柱,底座,导电闸刀,操动机构,静触头,传动装置,GW11252型隔离开关,绝缘支柱,底座,传动装置,导电闸刀,静触头,操动机构,采用三柱双断口水平旋转开启式结构。,单柱式隔离开关,GW6220GD型单柱式隔离开关 隔离开关每极具有两个瓷柱，即支持瓷柱和操作瓷柱。 由于只有一个支持瓷柱，故称为单柱式。 静触头固定在架空硬母线或悬挂在架空软母线上。动触头固定在导电折架上。,底座,操动瓷柱,支持瓷柱,导电折架,传动装置,动触头,静触头,接地开关,220KV线路刀闸系列,断路器与隔离开关,110kV少油断路器,35kV隔离开关,三. 互感

16、器,电流互感器电压互感器,互感器,互感器能按一定的比例将高电压和大电流降低，以便用一般电气仪表直接进行测量。这样既可以统一电气仪表的品种和规格，提高准确度，又可以使仪表和工作人员避免接触高压回路，保证安全。 互感器除了用于测量外，还可以作为各种继电保护装置的电源。互感器分为电压互感器和电流互感器两种。 电流互感器能将电力系统中的大电流变换成标准小电流（5A或1A）。电压互感器能将电力系统的高电压变换成标准的低电压（100V或100/3V），供测量仪表和继电器使用。,电流互感器,电压互感器,互感器,电流互感器作用是将交流大电流变成小电流（5A或lA），供电给测量仪表和继电保护装置的电流线圈； 电

17、压互感器作用是将交流高电压变成低电压（100V或100/ V），供电给测量仪表和继电保护装置的电压线圈。 它们使测量仪表和保护装置标准化和小型化，使测量仪表和保护装置等二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身安全。,电流互感器,电流互感器结构及原理,电流互感器接线方式,电流互感器,35电流互感器,电流互感器,电压互感器原理,电容式电压互感器，此类型PT被广泛应用于110500KV中心点接地系统中,电磁式电压互感器，一般用在110kV及以下系统中。,电压互感器,电压互感器二次侧短路会产生大电流而烧毁电压互感器。 电流互感器在一次侧有电压无电流的情况下二次侧开路不会产生电压

18、，在一次侧有一定量的稳定电流时打开二次侧会产生一定值的电压，但不会很高。但是一次主回路一般都与开关相连，在开关接通或断开主回路电流时，主回路电流会有一个突变过程，根据V=L*di/dt（L是互感器电感量），此时若二次侧开路将会瞬间激发很高电压，容易发生危险。因此电流互感器不允许开路。,注意：电压互感器二次侧不允许短路！电流互感器二次侧不允许开路！ 为什么呢？,四. 补偿装置,补偿装置,作用 补偿电网中的电容、电感参数，或向电网提供容性或感性无功功率。分类串联补偿和并联补偿。补偿装置串联补偿装置和并联补偿装置。,无功补偿装置,变电所是无功功率的交换枢纽，它既是无功电源，整个电网4050电力电容器

19、安装在各级变电所内；又向负荷输送无功功率，同时变电所也消耗无功功率。有一个重要概念读者必须了解，电网有功损耗占有功负荷10以下，而无功功率损耗却占无功负荷的3050。,1、利用过激磁的同步电动机2、利用调相机做无功率电源3、异步电动机同步化4、电力容器作为补偿装置,并联电容器,电容器可分为纸膜电容器和金属化电容器。 电容器由外壳和芯子组成，芯子由若干个元件和绝缘件叠压而成，元件用电容器纸或膜纸复合，或用纯薄膜作介质和铝铂作极板卷制而成。 为适应各种电压，元件可按成串联或并联。电容器内部设有放电电阻，电容器从电网断开后能自行放电，一般情况，l0min后即可降至75V以下。,电容器的型号含义如下,

20、并联电容器补偿装置,补偿电容器组,限流电抗器,五.防雷设备与接地装置,防雷设备接地装置,基本概念,过电压 概念电气设备在运行中承受正常的工作电压， 但是由于某些原因，系统中某部分的电压可能升高，而且往往大大超过设备的最高允许电压值，这种电压升高就被称为过电压。分类,防雷设备,防雷设备避雷针与避雷线作用防止直击雷过电压组成接闪器、下引线（接地引线）和接地体避雷器作用防止感应雷过电压、侵入波以及内部过电压,感应雷过电压-雷闪击中电气设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电气设备上感应出的过电压 。,避雷针,避雷针,避雷线,避雷线,避雷器,避雷器,避雷器是用来限制过电

21、压，保护电气设备绝缘的电器。通常将它接于导线和地之，与被保护设备并联。 避雷器的类型主要有保护间隙，管型避雷器、阀型避雷器、氧化锌避雷器等。这里主要介绍氧化锌避雷器。,避雷器的结构、原理、特点,最简单的避雷器是保护间隙，它由主间隙和支持瓷瓶所组成。,保护间隙有一定限制过电压的效果，且结构简单、价廉，但它的气隙结构使得保护效果较差。有时不能可靠熄弧，发展成相间短路时，需由相应的断路器来切除。,金属氧化物避雷器,（1）结构简化、尺寸和重量减小。（2）保护特性好。（3）吸收过电压能量的能力大。（4）氧化锌避雷器特别适用于作直流保护、 电器保护。（5）氧化锌避雷器在用于波阻抗低的系统（多回线、电容器组

22、、电缆回路）中，性能优异。,目前在系统中广泛使用,安装在750kV兰州东变电站的抚顺电瓷制造有限公司750kV氧化锌避雷器,避雷器,避雷器,1000KV特高压避雷器,西瓷 抚瓷 廊坊,接地装置,工作接地保证电力系统正常运行所需要的接地。保护接地为了人身安全而设置的接地。防雷接地 针对防雷保护的需要而设置的接地。 仪控接地为了稳定电位、防止干扰而设置的接地。,六. 继电保护,作用自动装置,当发生故障时，作用于断路器跳闸，自动切除故障元件；当出现异常情况时发出信号。,继电保护的作用,自动装置的作用,用来实现发电厂的自动并列、发电机自动调节励磁、电力系统频率自动调节、按频率启动水轮机组；实现发电厂或

23、变电站的备用电源自动投入、输电线路自动重合闸及按事故频率自动减负荷等。,七. 电气主接线,电器设备的符号电气主接线形式,电气设备的符号,图形符号是用于表示电气图中电气设备、装置、元器件的一种图形和符号。 文字符号是电气图中电气设备、装置、元器件的种类字母和功能字母代码。文字符号的字母应采用大写的拉丁字母。文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两种。,主要电气设备的图形和文字符号,主要电气设备的图形和文字符号,电气主接线,一次设备按预期的生产流程所连成的电路，称为电气主接线。主接线表明电能的生产、汇集、转换、分配关系和运行方式，是运行操作、切换电路的依据，又称一次接线、一次电路主系统或主电路。用

24、国家规定的图形和文字符号表示主接线中的各元件，并依次连接起来的单线图，称电气主接线图。,某火电厂的电气主接线图,八. 配电装置,配电装置,按主接线图，由母线、开关设备、保护电器、测量电器及必要的辅助设备组建成接受和分配电能的电工建筑物，称为配电装置。配电装置是发电厂和变电站的重要组成部分。配电装置按电气设备的安装地点可分为： （1）屋内配电装置。全部设备都安装在屋内。 （2）屋外配电装置。全部设备都安装在屋外（即露天场地）。,配电装置分类,按电气设备的组装方式可分为装配式配电装置。电气设备在现场（屋内或屋外）组装。成套式配电装置。制造厂预先将各单元电路的电气设备装配在封闭或不封闭的金属柜中，构

25、成单元电路的分间。成套配电装置大部分为屋内型，也有屋外型。按电压等级分类10kV配电装置、35kV配电装置、110kV配电装置、220kV配电装置、500kV配电装置等。,配电装置,配电装置,母线排,KV配电柜,气体绝缘电气设备（GIS）Gas Insulated Switchgear,GIS由断路器、隔离开关、接地刀闸、互感器、避雷器、母线、连线和出现终端等部件组合而成，全部封闭在充SF6气体的金属外壳中。与传统敞开式配电装置相比，GIS具有下列突出优点。 1、大大节省占地面积和空间体积。 2、运行安全可靠。 3、有利于环保，使运行人员不受电场合磁场影响 4、安装工作量小、检修周期长。,气体

26、绝缘管道输电线亦可称为气体绝缘电缆（GIC），它与充油电缆相比具有如下优点： 1、电容量小。 2、损耗小。 3、传输容量大。气体绝缘变压器（GIT）与传统的油浸变压器相比，有以下主要优点： 1、GIT是防火防爆型变压器 2、GIT的噪声小于油浸变压器 3、气体介质不会老化，简化了维护工作,变电站设备辨识,练习,某220kV变电站SFSZ9-220/120000主变压器 电气符号：TM主变压器在输变电网络中承担变换电压等级的作用，利用电磁感应的原理来改变交流电压，升压变压器将低电压变换成能远距离输送的高电压，降压变压器将高电压变换成各级用户所需的低电压。,变压器瓷套管,硬母线,220kV母线 型

27、号 LGJ-300/20 电气符号：WB母线将各个电气间隔共同连接，其作用是汇集、分配和传送电能，使停送电操作灵活，并可方便母线上所连接的各个电气设备检修与投运。,220kv母线,龙门架,220kV高压断路器 型号 HPL-245E1 电气符号：QF高压断路器用来开断电力系统正常时的负荷电流和空载电流，还可以与继电保护与自动装置配合，快速切断短路电流。,操作机构箱,灭弧室,220kV隔离开关 型号 GW23A-252DW 电气符号：QS造成明显断开点，为设备检修创造可靠条件。无灭弧装置，所以不能开断负荷电流和故障电流。,支柱绝缘子,隔离开关静触头,隔离开关动触头,ABC三相联动杆,220kV电

28、流互感器 型号 LB6-220 电气符号：TA电流互感器起到变流和电气隔离作用。便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流。它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，将高电流按比例转换成低电流。,支柱绝缘子,110kV母线电压互感器 型号 JDCF-110W 电气符号：TV母线电压互感器把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。同时电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离，并使二次设备简单化。,220kV氧化锌避雷器 型号 Y10W-200/520 电气符号：F氧化锌避雷器利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电

29、压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。,均压环,避雷器本体,10kV电容器成套装置 电容器型号 BAMH2 12/3-6000-1*3W 串联电抗器型号 CKDGKL-10-120/415.7-6W电容器组用于补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗。成套装置中的电抗器可限制合闸涌流和高次谐波。,集合式电容器,电抗器 型号电抗器在电网中可以限制短路电流和高次谐波，维持母线有较高残压，图中所示的是母线串联电抗器，作用主要是限制主变低压侧母线短路电流对主变绕组的冲击。,电抗器B相,油浸式电抗器,2

30、20kV高频阻波器 型号 XZK-1000-1.0/31.5-B5 高频成套设备的组成之一。线路阻波器是串联在电力输电线上的重要设备，它为利用电力线传送高频保护和载波系统的分流信号构成通道；阻止高频信号向分支线传送，并抑制变电站对载波系统的分流影响，同时正常地转送工频电流。,220kV耦合电容器 型号 WCC220-5H高频成套设备的组成之一。利用电容元件Zc=1/2f c的通高频、阻工频特性，使强电和弱电通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止工频电流进入弱电系统，保证人身安全。带有电压抽取装置的耦合电容器还可抽取工频电压供保护及重合闸使用。,220kV结合滤波器 型号 JL-400-5-B8Z高频成套设备的组成之一。与耦合电容器配合使高压强电与高频设备进一步隔离，并抑制其它频率信号的干扰，又能使高频通路的输入阻抗与高频电缆的输入阻抗相匹配，以利于高频信号的传输。,耦合电容器,结合滤波器,220kV母线电压互感器 型号JDCF-220W2 电气符号：TV母线电压互感器把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。同时电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离，并使二次设备简单化。,谢谢！,