试论水电站的主设备(共45页).ppt

1、Lanzhou University of Technology第二章第二章 水电站的主设备水电站的主设备Lanzhou University of Technology2-1 概述n一、根本概念一、根本概念n1、一次设备：、一次设备：n直接用于生产、变换、输送和分配电能的直接用于生产、变换、输送和分配电能的n电气设备。电气设备。n1发电机发电机 2变压器变压器 3开关电器开关电器n4母线母线 5电力电缆电力电缆6输电线输电线n7避雷器避雷器 8互感器互感器 9电抗器电抗器Lanzhou University of Technology开关电器包括：开关电器包括：n断路器断路器circuit

2、breaker：在正常运行或故障下，：在正常运行或故障下，接通或断开电路。接通或断开电路。n隔离开关隔离开关(disconnecting switch)：检修时，隔离：检修时，隔离检修局部与带电局部；倒闸操作时，进行电路切换。检修局部与带电局部；倒闸操作时，进行电路切换。不能切断负荷电流与短路电流。不能切断负荷电流与短路电流。n负荷开关负荷开关(load switch)：开断负载电流和一定的过：开断负载电流和一定的过载电流。不能切断短路电流。载电流。不能切断短路电流。n熔断器熔断器(fuse)：负荷开关与熔断器配合使用时，可：负荷开关与熔断器配合使用时，可由熔断器切断过载及短路电流，由负荷开关

3、接通与由熔断器切断过载及短路电流，由负荷开关接通与断开负荷电流。断开负荷电流。Lanzhou University of Technology母线母线(bar)： 聚集和分配电能的作用。聚集和分配电能的作用。避雷器避雷器(lightning arrester)：保护电力系统和电气：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设备的绝缘，使其不受雷击所引起的过电压而损坏。坏。互感器：包括电流互感器互感器：包括电流互感器(current transformer)和和电压互感器电压互感器(potential transformer)电抗器电抗器(reactor)：主要限制短路电流。：

4、主要限制短路电流。Lanzhou University of Technology一、空芯式电抗器一、空芯式电抗器 二、铁芯电抗器二、铁芯电抗器三、饱和电抗器三、饱和电抗器四、直流电抗器四、直流电抗器Lanzhou University of Technology一、空芯式电抗器一、空芯式电抗器 二、铁芯电抗器二、铁芯电抗器三、饱和电抗器三、饱和电抗器四、直流电抗器四、直流电抗器一、空芯式电抗器一、空芯式电抗器 空芯式电抗器只有线空芯式电抗器只有线圈，没有铁芯，实质上就圈，没有铁芯，实质上就是一个空芯的电感线圈。是一个空芯的电感线圈。其空气磁路的磁导率小，其空气磁路的磁导率小，电感值也小。而且

5、不存在电感值也小。而且不存在饱和现象。其电感是个常饱和现象。其电感是个常数，不随通过电抗器的电数，不随通过电抗器的电流大小而改变。空芯电抗流大小而改变。空芯电抗器主要做限流用。电抗器器主要做限流用。电抗器装于出线端或母线间，当装于出线端或母线间，当线路或母线发生故障时，线路或母线发生故障时，短路电流受到限制，使母短路电流受到限制，使母线电压不致过低。线电压不致过低。Lanzhou University of Technology一、空芯式电抗器 二、铁芯电抗器三、饱和电抗器四、直流电抗器 铁芯电抗器由于有导磁率比空气大得多的铁芯，其电感铁芯电抗器由于有导磁率比空气大得多的铁芯，其电感值比空芯式

6、电抗器大。在容量相同时，铁芯式电抗器比空芯值比空芯式电抗器大。在容量相同时，铁芯式电抗器比空芯式电抗器体积要小，一般情况下，铁芯电抗器可分为：并联式电抗器体积要小，一般情况下，铁芯电抗器可分为：并联电抗器，消弧线圈，超动电抗器，电弧炉配套用串联电抗器，电抗器，消弧线圈，超动电抗器，电弧炉配套用串联电抗器，三相均衡用电抗器，进线电抗器，均流电抗器，滤波电抗器。三相均衡用电抗器，进线电抗器，均流电抗器，滤波电抗器。 铁芯式电抗器的结构与变压器十分相似，主要由铁芯和铁芯式电抗器的结构与变压器十分相似，主要由铁芯和线圈组成。但电抗器每相只有一个线圈。铁芯一般带有假设线圈组成。但电抗器每相只有一个线圈。

7、铁芯一般带有假设干个气隙的磁路。其铁柱是分段的，用绝缘板隔开形成气隙。干个气隙的磁路。其铁柱是分段的，用绝缘板隔开形成气隙。铁轭与铁柱电压紧装置通过螺标拉紧，形成整体。大容量铁铁轭与铁柱电压紧装置通过螺标拉紧，形成整体。大容量铁芯电抗器一般分为油浸式。小容量铁芯，电抗器一般做成干芯电抗器一般分为油浸式。小容量铁芯，电抗器一般做成干式。式。Lanzhou University of Technology一、空芯式电抗器 二、铁芯电抗器三、饱和电抗器四、直流电抗器饱和电抗器是利用铁芯，材料的饱和特性，以较小的直流功率来控制较大的交流负载的一种电器。电抗器根据结构不同可分为：扼流式饱和电抗器，自饱和

8、式电抗器。Lanzhou University of Technology一、空芯式电抗器 二、铁芯电抗器三、饱和电抗器四、直流电抗器Lanzhou University of Technology2. 一次系统：一次系统： 由一次设备依一定规律连接起来为完成电能的发、由一次设备依一定规律连接起来为完成电能的发、变、输、配任务而构成的电路，也称一次回路或变、输、配任务而构成的电路，也称一次回路或电气主接线。电气主接线。3. 二次设备：二次设备：指对一次设备的工作进行监视、测量、操作和控制指对一次设备的工作进行监视、测量、操作和控制的设备。如：测量表计、控制及信号器具、继电的设备。如：测量表计、

9、控制及信号器具、继电保护装置、自动装置和远动装置等。保护装置、自动装置和远动装置等。4. 二次系统：二次系统：表示二次设备相互连接关系的电路。表示二次设备相互连接关系的电路。Lanzhou University of Technology 2-2 高压断路器高压断路器n 高压断路器的用途高压断路器的用途n一是控制作用：即根据电网运行的需要，一是控制作用：即根据电网运行的需要，将局部电气设备或线路投入或退出运行；将局部电气设备或线路投入或退出运行；n二是保护作用：在电气设备或电力线路发二是保护作用：在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信号，

10、起动断路器，将故障局部设备或线路号，起动断路器，将故障局部设备或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障局从电网中迅速切除，确保电网中无故障局部的正常运行。部的正常运行。 Lanzhou University of Technology一、重要任务一、重要任务:熄灭电弧熄灭电弧1、电弧产生的过程、电弧产生的过程 当用断路器开断有电流通过的电路时，在当用断路器开断有电流通过的电路时，在开关触头别离的瞬间，由于触头间间隙很小，在开关触头别离的瞬间，由于触头间间隙很小，在外施电压作用下，触头间会形成很高的电场强度，外施电压作用下，触头间会形成很高的电场强度，当电场强度超过当电场强度超过3X106v/m

11、时，阴极触头外表在时，阴极触头外表在强电场作用下发射电子，发射的电子在触头电压强电场作用下发射电子，发射的电子在触头电压作用下产生碰撞游离，就形成了电弧。作用下产生碰撞游离，就形成了电弧。 在电弧产生的过程中，同时进行着带电质点在电弧产生的过程中，同时进行着带电质点的游离和去游离过程，在电弧稳定燃烧时，这两的游离和去游离过程，在电弧稳定燃烧时，这两个过程处于动平衡状态。当游离大于去游离，电个过程处于动平衡状态。当游离大于去游离，电弧继续燃烧；当游离小于去游离，电弧熄灭。弧继续燃烧；当游离小于去游离，电弧熄灭。Lanzhou University of Technologyn游离：游离：n在某种

12、条件下，气体分子别离为电子和正离子在某种条件下，气体分子别离为电子和正离子n的现象。的现象。n去游离：去游离：n自由电子和正离子相互吸引发生中和的现象。自由电子和正离子相互吸引发生中和的现象。n2、熄灭电弧的根本方法和措施、熄灭电弧的根本方法和措施n根本方法：消弱游离作用，加强去游离作用。根本方法：消弱游离作用，加强去游离作用。Lanzhou University of Technology熄灭电弧的根本措施熄灭电弧的根本措施1提高触头的开断速度提高触头的开断速度2吹弧吹弧 采用气体或油等绝缘介质吹弧，使电弧采用气体或油等绝缘介质吹弧，使电弧拉长拉长, 增大冷却面增大冷却面, 并强迫弧道中游离

13、介质并强迫弧道中游离介质扩散，流入新鲜介质扩散，流入新鲜介质, 以促使电弧熄灭。包以促使电弧熄灭。包括纵吹和横吹。括纵吹和横吹。3采用多断口采用多断口 降低每个断口的电压；多断口比单断降低每个断口的电压；多断口比单断口电弧拉长。口电弧拉长。Lanzhou University of Technology4在断路器断口两端并联电阻在断路器断口两端并联电阻 可以降低恢复电压数值及上升速度。可以降低恢复电压数值及上升速度。5增大绝缘介质气体压力增大绝缘介质气体压力 使气体密度增加，增大中和几率。使气体密度增加，增大中和几率。6将触头置于真空密室中将触头置于真空密室中 由于缺乏导电介质而使断路器分断由

14、于缺乏导电介质而使断路器分断时不能维持电弧。时不能维持电弧。7冷却电弧冷却电弧 用冷却绝缘介质降低电弧的温度，用冷却绝缘介质降低电弧的温度，消弱热发射和热游离作用以熄灭电弧。消弱热发射和热游离作用以熄灭电弧。Lanzhou University of Technology二、断路器的类型和结构二、断路器的类型和结构1、断路器的类型、断路器的类型按灭弧介质与绝缘方式分：按灭弧介质与绝缘方式分：1油断路器油断路器 a.多油断路器多油断路器 b.少油断路器少油断路器2压缩空气断路器压缩空气断路器3SF6断路器断路器4真空断路器真空断路器Lanzhou University of Technology

15、一、油断路器的产生一、油断路器的产生 二、多油断路器二、多油断路器 三、少油断路器三、少油断路器Lanzhou University of Technology一、油断路器的产生一、油断路器的产生二、多油断路器二、多油断路器 三、少油断路器三、少油断路器Lanzhou University of Technology西安华仪高压开关制造的多油断路器产品西安华仪高压开关制造的多油断路器产品nDW10-10型多油断路器型多油断路器为户外装置，主要用于为户外装置，主要用于户外户外10kV电网负荷操作，电网负荷操作，作为分、合负荷电流过作为分、合负荷电流过载及短路故障保护。载及短路故障保护。 断路器为

16、三相共箱，断路器为三相共箱，每相有一个简单的开断每相有一个简单的开断器，油作为灭弧和导电器，油作为灭弧和导电部份对地绝缘用，套管部份对地绝缘用，套管上出线，在靠边的两相上出线，在靠边的两相(A、C相相)装有一次串联装有一次串联自动过载脱扣器和延时自动过载脱扣器和延时装置，操作机构装置在装置，操作机构装置在箱盖前端于断路器本体箱盖前端于断路器本体连成一体。连成一体。Lanzhou University of Technology浙江西电高压电气的多油断路器浙江西电高压电气的多油断路器DW13-35型多油断路器型多油断路器Lanzhou University of Technology一、油断路器

17、的产生一、油断路器的产生二、多油断路器二、多油断路器三、少油断路器三、少油断路器Lanzhou University of Technology压缩空气断路器压缩空气断路器(亦简称空亦简称空气断路器气断路器)利用预先贮存的利用预先贮存的压缩空气来灭弧。压缩空压缩空气来灭弧。压缩空气不仅作为灭弧和绝缘介气不仅作为灭弧和绝缘介质，而且还作为传动的动质，而且还作为传动的动力。力。KW5系列空气断路器的实物图系列空气断路器的实物图优点：优点：断流容量大，灭弧时断流容量大，灭弧时间短，而且快速自动重合闸间短，而且快速自动重合闸时断流容量不降低，不易爆时断流容量不降低，不易爆炸和着火。炸和着火。缺点：缺点

18、：有色金属消耗量大，需有色金属消耗量大，需要装设压缩空气系统等辅助设要装设压缩空气系统等辅助设备和价格较贵。备和价格较贵。目前生产的空气断路器多采用常充目前生产的空气断路器多采用常充气式，即无论在合闸或分闸状态，气式，即无论在合闸或分闸状态，灭弧室内部都充满压缩空气，保证灭弧室内部都充满压缩空气，保证了触头间必要的绝缘强度。了触头间必要的绝缘强度。Lanzhou University of TechnologyZW6-12/630-16(20型户外真空断路器适用于型户外真空断路器适用于12kv及以下，交流及以下，交流50Hz的三相电力系统。主要用于的三相电力系统。主要用于农网和城网作分、合负荷

19、电流、过载电流及短路电农网和城网作分、合负荷电流、过载电流及短路电流之用，也可用于其他类似场所，还可作为城市市流之用，也可用于其他类似场所，还可作为城市市区区12kv级电网的分段开关。级电网的分段开关。真空断路器利用真空的高真空断路器利用真空的高介质强度来熄灭电弧和作介质强度来熄灭电弧和作为绝缘为绝缘真空断路器灭弧速度快，触头材真空断路器灭弧速度快，触头材料不易氧化、寿命长；体积小，料不易氧化、寿命长；体积小，检修维护方便，适用有频繁操作检修维护方便，适用有频繁操作的场所。的场所。近年来，真空断路器已在近年来，真空断路器已在35KV以下的配电装置中得到广泛的应以下的配电装置中得到广泛的应用。用

20、。ZW6-12/630-16(20真空断路器图真空断路器图Lanzhou University of Technology 我们知道，我们知道，SF6具有很高的绝缘性能和灭弧性能。具有很高的绝缘性能和灭弧性能。 SF6断路器具有其它断路器无法比较的优点，它在封断路器具有其它断路器无法比较的优点，它在封闭技术、枯燥、除水、监视、检验和测试方面有一些闭技术、枯燥、除水、监视、检验和测试方面有一些特殊的要求，仍然受到制造和使用部门的重视。特殊的要求，仍然受到制造和使用部门的重视。 自五十年代第一台自五十年代第一台SF6断路器问世后，开展很快。断路器问世后，开展很快。七十年代，在改进了灭弧装置，突破了

21、密封结构及水七十年代，在改进了灭弧装置，突破了密封结构及水分管理等技术问题后，分管理等技术问题后，SF6断路器已成为高压电器的断路器已成为高压电器的主要品种之一。主要品种之一。 Lanzhou University of Technology一、手动机构一、手动机构 二、电磁机构二、电磁机构 四 、弹簧机构 五、液压机构 三、气动机构 断路器进行分闸、合闸操作，断路器进行分闸、合闸操作，并保持在合闸状态是由操作并保持在合闸状态是由操作机构来实现的。机构来实现的。根据合闸能源的种类，操作根据合闸能源的种类，操作机构可分为以下几种类型。机构可分为以下几种类型。手动操作机构：靠人力作为手动操作机构：

22、靠人力作为合闸动力，这种机构的结构合闸动力，这种机构的结构简单，但合闸时间随操作人简单，但合闸时间随操作人员的体力不同而不同，且不员的体力不同而不同，且不能实现重合闸功能。只适用能实现重合闸功能。只适用于小容量的断路器。于小容量的断路器。Lanzhou University of Technology一、手动机构二、电磁机构电磁机构 三、气动机构三、气动机构四四 、弹簧机构、弹簧机构 五、液压机构五、液压机构 用电磁铁将电能变为机械能作为合闸用电磁铁将电能变为机械能作为合闸动力，用来远距离控制断路器。动力，用来远距离控制断路器。 这种机构简单，运行可靠，缺点是这种机构简单，运行可靠，缺点是需要

23、很大的直流电流几十到几百安，需要很大的直流电流几十到几百安，必须备有足够容量的直流电源。这将加必须备有足够容量的直流电源。这将加大变电所的投资，且给运行和维护带来大变电所的投资，且给运行和维护带来不使，再加电磁操动机构的结构笨重，不使，再加电磁操动机构的结构笨重，合闸时间较长，因此在超高压断路器中合闸时间较长，因此在超高压断路器中很少采用。很少采用。 Lanzhou University of Technology一、手动机构二、电磁机构 三、气动机构三、气动机构四 、弹簧机构五、液压机构利用压缩空气储能和传递能利用压缩空气储能和传递能量。其优点是功率大、动作量。其优点是功率大、动作迅速、合闸

24、没有强烈冲击，迅速、合闸没有强烈冲击，但结构较复杂，需要空气压但结构较复杂，需要空气压缩设备，所以只应用于空气缩设备，所以只应用于空气断路器上。断路器上。Lanzhou University of Technology一、手动机构二、电磁机构三、气动机构四 、弹簧机构五、液压机构 弹簧操动机构用事先储存在弹簧操动机构用事先储存在弹簧内的功能作为合闸能源，弹簧内的功能作为合闸能源，这种机构成套性强，不需要这种机构成套性强，不需要配备附加设备，但结构较复配备附加设备，但结构较复杂，加工工艺要求较高。杂，加工工艺要求较高。Lanzhou University of Technology一、手动机构二

25、、电磁机构 三、气动机构四 、弹簧机构五、液压机构液压操作机构是用液压油作液压操作机构是用液压油作为能源来进行操作的机构。为能源来进行操作的机构。液压油注入带有活塞的工作液压油注入带有活塞的工作缸中，推动活塞作功，使断缸中，推动活塞作功，使断路器进行合闸或分闸操作。路器进行合闸或分闸操作。液压操作机构的优点是操作液压操作机构的优点是操作用的高压油可以事先用油泵用的高压油可以事先用油泵储存在储压筒中，带动油泵储存在储压筒中，带动油泵的电动机只需的电动机只需1.5KW，机构，机构动作时速度快而平稳，因此动作时速度快而平稳，因此在在110Kv以上的少油断路器以上的少油断路器中广泛采用。中广泛采用。

26、Lanzhou University of Technology2、型号、型号断路器型号主要由以下七个单元组成。断路器型号主要由以下七个单元组成。第一单元产品名称有：第一单元产品名称有：S-少油断路器；少油断路器；D-多油断路多油断路器；器；K-空气断路器；空气断路器；L-六氟化硫断路器；六氟化硫断路器；Z-真空真空断路器；断路器；Q-产气断路器；产气断路器；C-磁吹断路器磁吹断路器如：如：SN4-20G/8000-3000少油断路器，少油断路器，N-户内式，户内式，设计序号设计序号4，额定电压，额定电压20 KV，改进型，额定电流，改进型，额定电流为为8000A，额定断流容量为，额定断流容量

27、为3000MVA。额定电压额定电压额定断流容量额定断流容量额定电流额定电流G-改进型改进型F-分相操作分相操作产品名称产品名称N-户内式户内式W-户外式户外式设计序号设计序号Lanzhou University of Technology三、断路器的技术参数三、断路器的技术参数1.1.额定电压额定电压UNUN：保证断路器正常长期工作的电压。：保证断路器正常长期工作的电压。2.2.额定电流额定电流ININ：指断路器在规定条件下，可以长期通过的：指断路器在规定条件下，可以长期通过的最大工作电流。最大工作电流。3.3.额定开断电流额定开断电流IbrnIbrn：在额定电压下能保证正常开断的最：在额定电

28、压下能保证正常开断的最大短路电流。大短路电流。4.4.额定断流容量额定断流容量SbrnSbrn：5.5.动稳定电流动稳定电流IesIes：说明断路器在冲击短路电流作用下，：说明断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力。在铭牌上以峰值和有效值表示。承受电动力的能力。在铭牌上以峰值和有效值表示。6.6.热稳定电流热稳定电流IthIth：说明断路器能在某一规定的短时间内：说明断路器能在某一规定的短时间内承受短路电流热效应的能力。承受短路电流热效应的能力。brnNbrnIUS3Lanzhou University of Technology7. 合闸时间：从发出合闸命令合闸线圈通电起至合闸时间：从

29、发出合闸命令合闸线圈通电起至断路器接通时为止所经过的时间。断路器接通时为止所经过的时间。8. 分闸时间分闸时间: 从发出分闸命令分闸线圈通电起至从发出分闸命令分闸线圈通电起至断路器开断至三相电弧完全熄灭时所经过的时间。断路器开断至三相电弧完全熄灭时所经过的时间。它为断路器固有分闸时间和电弧熄灭时间之和。一般它为断路器固有分闸时间和电弧熄灭时间之和。一般为为0.06-0.12S。分闸时间小于。分闸时间小于0.06S的断路器，称的断路器，称为快速断路器。为快速断路器。Lanzhou University of Technology四、对高压断路器的根本要求四、对高压断路器的根本要求n (1)工作可

30、靠。n (2)具有足够的开断能力。n (3)动作快速。n (4)具有自动重合闸性能。n (5)结构简单，经济合理。Lanzhou University of Technology2-3隔离开关隔离开关一、主要用途一、主要用途 保证高压装置中检修工作的平安，在需要检修的局保证高压装置中检修工作的平安，在需要检修的局部和其它带电局部之间用隔离开关形成一个可靠且部和其它带电局部之间用隔离开关形成一个可靠且明显的断开点，还可以用来进行电路的切换操作。明显的断开点，还可以用来进行电路的切换操作。二、操作准那么二、操作准那么1.隔离开关没有灭弧装置，所以不能开断负荷电流和隔离开关没有灭弧装置，所以不能开断负荷电流和短路电流，否那么将造成严重误操作。切勿短路电流，否那么将造成严重误操作。切勿“带电带电拉闸应拉闸应“先通后断或先通后断或“等电位状态下操作等电位状态下操作2.带有接地刀闸的隔离开关，应在对方断开的情况下带有接地刀闸的隔离开关，应在对方断开的情况下方能合上。方能合上。Lanzhou University of Technology三、类型三、类型1.按装设地点可分：户内式和户外式按装设地点可分：户内式和户外式2.按绝缘支柱数目可分：单柱式、双柱式、按绝缘支柱数目可分：单柱式、双柱式、三柱式三柱式3.按是否带接地刀可分：有接地刀闸隔离开按是否带接地刀可分：有接地刀闸隔离开关