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1、2007年2月15日,电力系统知识概述,中国电力行业现状,1998年，电力部撤消，国家电力公司则颁布了“国家电力公司系统公司制改组实施方案”，确定了“政企分开、省为实体”和“厂网分开、竞价上网”的主要改革思路。目前，电力行业被分为“发电”和“电网”两块，发电企业分别为华能集团、大唐集团、华电集团、国电集团、中电投集团 5大发电集团，当时基本含盖了我国所有发电厂。电网分为了“国家电网公司”和“南方电网公司”基本含盖国内所有电网。,电力系统发展方向,高电压、大系统大电厂、大机组高度自动化、信息化,对于高压绝缘的说明(内部过电压的分类及特点),内部过电压是电力系统内部原因引起的，根据引起原因分两类：
2、操作过电压 空载线路合闸过电压、空载线路分闸过电压、中性点不接地系统中的电弧接地过电压、切除空载变压器过电压暂时过电压 工频过电压、谐振过电压泄漏比距或爬距：为了防止浮尘等污秽在绝缘子表面附着,形成通路被绝缘子两端电压击穿,即爬电.故增大表面距离,即爬距,沿绝缘表面放电的距离即泄漏距离叫爬距.爬距=表面距离/系统最高电压.根据污秽程度不同,重污秽地区一般采用爬距为31毫米/每千伏.,电气设备分类,根据电气设备的作用不同，我们一般将电气设备分为一次设备和二次设备。,一次设备,通常把生产、变换、传输、分配和使用的设备，如发电机、变压器、母线和断路器等称为一次设备。,变压器,变压器中电力系统中的作用
3、是变换电压，以利于功率的传输。电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高送电的经济性，达到远距离送电的目的。而降压变压器则能把高电压变为用户所需要的各级使用电压，满足用户需要。变压器的主要技术数据：型式、额定容量、额定电压、额定电流、空载电流、空载损耗、允许温升、冷却方式、接线组别等。,1、相别：变压器可分为单相变（A、B、C相）和三相变两种。,三相油浸式电力变压器外形图 1-铭牌；2-信号式温度计；3-吸湿器；4-油表；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,油枕的作用：变压器
4、油有热胀冷缩的物理现象，加装油枕热胀不致使油从变压器中溢出，冷缩不致使油不足，同时有了油枕绝缘油和空气的接触面大大减小，因而使变压器内不易受到潮气的侵入，避免油变质。,瓦斯继电器：如果充油的变压器内部发生放电故障,放电电弧使变压器油发生分解,产生甲烷、乙炔、氢气、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙烷等多种特征气体，故障越严重，气体的量越大，这些气体产生后从变压器内部上升到上部的油枕的过程中，流经瓦斯继电器，推动瓦斯继电器内的一个挡扳，使继电器的常开接点闭合，作用于轻瓦斯保护发出警告信号，重瓦斯则直接启动继电保护跳闸，断开断路器，切除故障变压器。当然，油流和其他一些因发热产生的气体也可以使瓦斯继电器动
5、作。,压力释放器：压力释放阀装在一般装在变压器侧壁或油箱盖上，一旦发生故障，油箱内压力大到一定值时，压力释放阀动作，压力释放后，又可恢复密封。,2、绕组数与结构：电力变压器每相的绕组分为双绕组、三绕组或更多绕组等形式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等形式。普通变压器的原理图,3、绕组接线组别 电力系统采用的绕组连接方式只有星形“Y”和三角形“d”两种。在发电厂和变电站中，主变压器接线组别一般都采用YN，d11常规接线。,4、调压方式 为了保证供电质量，电压必须保持在允许的范围内。可以通过变压器的分接头开关切换，改变高压绕组的匝数，从而实现电压调整。切换方式有两种：一种
6、是不带电切换，称为无激磁调压（无载调压）；另一种是带电切换，称为有载调压。,带电滤油器的作用：有载分接开关由切换开关和分接选择器组成。有载分接开关的切换开关浸在单独的油室中。为防止切换开关油室中的污秽物进入变压器本体而影响变压器的绝缘性能，油室应与变压器本体隔离。随着用户对电压质量的要求越来越高，变压器分接开关每天动作的次数也越来越多。由于在切换开关切换中变压器油起熄灭电弧和绝缘的作用，每次切换后变压器油可能产生分解物和部分游离碳而导致变压器油劣化。通常厂家在设计分接开关时可能没有考虑油室中的变压器油的在线过滤，因此变压器检修规程要求分接开关每隔一二年需要换油和吊芯检查。,5、冷却方式 电力变
7、压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却,断路器的介绍 Circuit Breaker,功能：正常运行时，倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起控制作用。当发生故障时，在继电保护装置的作用下，快速切除故障，起保护作用。,断路器,高压断路器由以下五个部分组成：通断元件，中间传动机构，操动机构，绝缘支撑件和基座。通断元件是断路器的核心部分，主电路的接通和断开由它来完成。主电路的通断，由操动机构接到操作指令后，经中间传动机构传送到通断元件，通断元件执行命令，使主电路接通或断开。通断元件包括有触头、导电部分
8、、灭弧介质和灭弧室等，一般安放在绝缘支撑件上，使带电部分与地绝缘，而绝缘支撑件则安装在基座上。这些基本组成部分的结构，随断路器类型不同而异。断路器根据灭弧介质不同可分为：油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。,其主要参数如下：,（1）额定电压(标称电压)：它是表征断路器绝缘强度的参数，它是断路器长期工作的标准电压。为了适应电力系统工作的要求，断路器又规定了与各级额定电压相应的最高工作电压。对3220KV各级，其最高工作电压较额定电压约高15%左右；对330KV及以上，最高工作电压较额定电压约高10%。断路器在最高工作电压下，应能长期可靠地工作。（2）额定电流：它是表征断路器通过
9、长期电流能力的参数，即断路器允许连续长期通过的最大电流。（3）额定开断电流：它是表征断路器开断能力的参数。在额定电压下，断路器能保证可靠开断的最大电流，称为额定开断电流，其单位用断路器触头分离瞬间短路电流周期分量有效值的千安数表示。当断路器在低于其额定电压的电网中工作时，其开断电流可以增大。但受灭弧室机械强度的限制，开断电流有一最大值，称为极限开断电流。,（4）热稳定电流：断路器处于合闸状态下，在一定的持续时间内，所允许通过电流的最大周期分量有效值，此时断路器不应因短时发热而损坏。国家标准规定：断路器的额定热稳定电流等于额定开断电流。额定热稳定电流的持续时间为2S，需要大于2S时，推荐4S。（
10、5）动稳定电流：设备能承受其电磁力的作用而无电气或机械损伤的最大一次电流峰值称为额定动稳定电流。（6）固有合闸时间：从断路器操动机构合闸线圈接通到主触头接触这段时间.（7）固有分闸时间：断路器的分闸时间包括固有分闸时间和熄弧时间两部分。固有分闸时间是指从操动机构分闸线圈接通到触头分离这段时间。熄弧时间是指从触头分离到各相电弧熄灭为止这段时间。（8）操作循环：这也是表征断路器操作性能的指标。架空线路的短路故障大多是暂时性的，短路电流切断后，故障即迅速消失。因此，为了提高供电的可靠性和系统运行的稳定性，断路器应能承受一次或两次以上的关合、开断、或关合后立即开断的动作能力。此种按一定时间间隔进行多次
11、分、合的操作称为操作循环。,另外断路器参数有：合闸电阻值、工频耐压、操作冲击耐压、全波雷电冲击耐压等、断口电容器、操作机构闭锁压力等。西门子断路器,GIS 介绍,GIS全称为Gas Insulated Switchgear。它是由断路器、隔离开关、快速和慢速接地开关、电流互感器、电压互感器、母线和出线套管等元件，按电气主接线的要求依次连接，组成一个整体，并且全部封闭于接地的金属外壳中，壳内充满一定压力的SF6气体。,隔离开关 Isolator,隔离开关也是发电厂和变电站中常用的开关设备。它需要与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。,隔离开关也是发电厂和变
12、电站中常用的开关设备。它需要与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。同时也可用来作为接地闸刀。主要技术数据 额定电流、额定电压、极限通过电流、热稳定电流、爬电距离、动稳定电流、操动机构型号等。,隔离开关,主要功能：1)隔离电压。在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修安全。2)倒闸操作。投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作的安全。3)分、合小电流。因隔离开关具有一定的分、合小电感和电容电流的能力，一般可以用来进行以下操作：分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分、合励磁电流不超过2A的空载变压
13、器；关合电容电流不超过5A的空载线路。,消弧线圈,用途：消弧线圈是一种带铁芯的电感线圈。它接于变压器（或发电机）的中性点与大地之间，构成消弧线圈接地系统。正常运行时，消弧线圈中无电流通过。而当电网受到雷击或发生单相电弧性接地时，中性点电位将上升到相电压，这时流经消弧线圈的电感性电流与单相接地的电容性故障电流相互抵消，使故障电流得到补偿，补偿后的残余电流变得很小，不足以维持电弧，从而自行熄灭。这样，就可使接地迅速消除而不致引起过电压。挡位：消弧线圈电流通过有载开关调节并实现远方自动控制，采用予调节方式，即在正常运行方式情况下，根据电网参数的变化而随时调节消弧线圈的分接头到最佳位置。,电容器,1、
14、耦合电容 电力系统中通信用的高频弱电信号（如调度信号、高频保护信号等）以高压线路作为载波通道，耦合电容的作用就是为高频弱电信号提供通路，同时阻止高压工频电流，从而将强电和弱电系统隔离开来。我们都知道电容器的容抗与频率成反比，对高频信号它呈现低阻抗，而对工频信号则呈高阻抗，这就是其工作的基本原理。耦合电容下部可能装有电压抽取装置，其原理与电容式电压互感器相同。注意：相别2、并联电容器：因总的负载呈电感性，提高电源使用效率，提高功率因素,，进行无功补偿，提高补偿点的电压。注意：相别、连接方式、总容量、台数等。3、电容器放电线圈：放电线圈与电力电容器或电力电容器组并联，当电力电容器从回路切除时，作为
15、放电器件，把电容器上剩余电压在短时间内降到安全值。当电力电容器运行时，作为保护或测量器件。主要参数：放电容量、放电时间等。,电抗器,分为并联电抗器和串联电抗器,1、并联电抗器,作用：削弱空载或轻载时长线路的电容效应所引起的工频电压升高。改善沿线电压分布和轻载线路中的无功分布并降低线损。减少潜供电流，加速潜供电弧的熄灭，提高线路自动重合闸的成功率。有利于消除发电机的自励磁。,注意：相别、冷却方式、绝缘等级、短路阻抗、保护设备等。,2、串联电抗器,串联电抗器按结构可以分为干式和油浸,干式又分为干式铁心(主要用于户内),干式空心和半铁心(主要用于户外).现在还有一种叫磁屏蔽电抗器,应该属于干式电抗器
16、类.串联电抗器在回路中主要作用是抑制合闸涌流和限制谐波.注意：保护设备、电抗率等数据。,调相机,同步调相机的结构基本上与同步电动机相同，如果在输电线的受电端装一同步调相机，在电网负载重时，让其过励运行，减少输电线中滞后的无功电流分量，从而可减少线路压降；在输电线轻载的情况下，让其欠励运行，吸收滞后的无功电流，可防止电网电压上升，从而维持电网的电压在一定的水平上。同步调相机还有提高电力系统稳定性的作用。主要数据：额定容量、功率因数、转速、定子结线、冷却方式等。,二次设备,对一次设备和系统运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备，称为二次设备。如互感器、测量表计、继电保护装置等。,互感器,互感器是
17、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信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压和小电流，其一次测接在系统中，二次侧接测量仪表与继电保护装置等。互感器二次侧需可靠接地。,1、电压互感器,分类：电磁式和电容分压式电磁式特点：1）容量很小，类似一台小型的变压器，但要求很高的安全系数。2）二次侧仪表和继电器的电压线圈阻抗叫大，互感器在接近空载 的状态下运行。电磁式电压互感器的准确级，是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值。由于电压互感器误差与二次负荷有关，所以同一台电压互感器对应不同的准确级便有不同的容量。通常，额定容量是指对应于
18、最高准确级的容量。,电容式电压互感器电容式电压互感器实质上是一个电容分压器，220KV以上一定采用电容式电压互感器。,电容式电压互感器,500KV电压互感器只生产电容式 准确级：在规定一次电压和二次负荷变化的范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值。注：电压互感器二次侧严禁短路,2、电流互感器,准确级：在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值的最大电流误差。注：电流互感器二次侧严禁开路。配置原则：电压互感器位置：母线、35KV及以上线路、发电机、变压器。电流互感器位置：发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器。,避雷器,无论是电源线还是信号线及其他用途的金属导线，从保
19、护区外部与电子设备连接，当他们受到雷击感应或其他因素干扰时就会产生超出正常情况几十倍甚至上千倍的电流、电压及能量，从而损坏设备。避雷器的作用就是在最短的时间内纳秒级将感应雷击释放到安全地线上，而且不会终止电子设备的正常运转。避雷器与被保护设备的绝缘相并联。当出现过电压时，避雷器先于被保护设备放电。1.分类 目前使用的避雷器主要是阀式避雷器和金属氧化物避雷器，某些情况也使用排气式避雷器和保护间隙。,2.参数额定电压：避雷器两端之间允许施加的最大工频电压有效值。持续运行电压：允许施加于避雷器两端之间工频电压的有效值。残压：指定波形和标称幅值冲击电流过金属氧化物避雷器的压降。系统额定电压：避雷器安装
20、处的系统电压等级。,高压熔断器,主要功能.：当通过的电流超过规定值时使其熔体熔化而断开电路的保护电器。其功能主要是对电路及电路中的设备进行短路保护。主要参数：最大开断容量、熔丝型号、开断电流等。,结合滤波器,作用：结合滤波器与耦合电容器共同构成带通滤波器，通带为载波频率。另外，还有阻抗匹配以及隔离的作用。架空输电线路的波阻抗是400欧，电力电缆的波阻抗约为100，利用结合滤波器起阻抗匹配作用，以减小高频信号的衰减。确保继电保护能够正常运行。主要技术参数：额定容量、设备相别等。,阻波器,作用 高频频率信号只能有线传输，所以输电线路也作为高频通道的一部分，这样，输电线路里除了传送50HZ的工频电流以外还传送高频电流。为了使高频信号只能在指定的载波通道内传输而不穿越到相邻线路上去，采用了LC并联的阻波器，作用是通工频，阻高频。注意：绝缘性能以及动热稳定。,谢谢观赏！,
