2-电力系统设备（PPT82页)

1、1第第2章章 电力系统设备电力系统设备2.1 汽轮发电机汽轮发电机2.2 水轮发电机水轮发电机2.3 风力发电机风力发电机2.4 输变电设备输变电设备2.5 配电装置配电装置2.6 2.7 接地保护接地保护2 概述概述 生产和转换电能的设备。生产和转换电能的设备。 开关电器。开关电器。 限流电器。限流电器。 载流导体载流导体。 补偿设备。补偿设备。 仪用互感器。仪用互感器。 防御过电压设备。防御过电压设备。 绝缘子。绝缘子。 接地装置。接地装置。 一、一、电气一次设备分类电气一次设备分类32.4 输变电设备输变电设备 一、变压器一、变压器1、电力变压器的用途电力变压器的用途 变压器变压器是一种

2、把电压和电流转变成另一种（或几是一种把电压和电流转变成另一种（或几种）同频率的不同电压电流的电气设备。种）同频率的不同电压电流的电气设备。 变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的电气设备。其功能是将电力系统中的电能电压升电气设备。其功能是将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配。高或降低，以利于电能的合理输送、分配。456 二、母线二、母线 在变电所中各级电压配电装置的连接，以及变压在变电所中各级电压配电装置的连接，以及变压器等电气设备和相应配电装置的连接，大都采用器等电气设备和相应配电装置的连接，大都采用的裸导线。的裸导线。

3、母线的作用母线的作用：汇集、分配和传送电能。：汇集、分配和传送电能。 装设母线的装设母线的必要性必要性：在变电所中，进出线之间需：在变电所中，进出线之间需要一定的电气安全间隔，所以无法从一处同时引要一定的电气安全间隔，所以无法从一处同时引出多个回路；而采用母线装置才能保证电路接线出多个回路；而采用母线装置才能保证电路接线的安全性和灵活性，所以在复杂的系统中母线很的安全性和灵活性，所以在复杂的系统中母线很有必要。有必要。789 三、输电线路三、输电线路 电力线路电力线路 架空线路架空线路 导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等 电缆电缆 导线、绝缘层、保护层等导线、

4、绝缘层、保护层等10 一、架空线路一、架空线路导线导线避雷线避雷线杆塔杆塔绝缘子绝缘子金具金具111、导线、导线 导线导线：主要由铝、钢、铜等材料制成：主要由铝、钢、铜等材料制成 避雷线避雷线：一般用钢线：一般用钢线为增加架空线路的性能而采取的措施为增加架空线路的性能而采取的措施 多股线多股线 扩径导线扩径导线 分裂导线分裂导线 将每相导线分成若干根，相互间保持将每相导线分成若干根，相互间保持一定的距离一定的距离12特高压特高压6分裂导线分裂导线500kV四分裂导线四分裂导线220kV双分裂导线双分裂导线13分裂导线：分裂导线：（1）概念：在高压及超高压远距离输电线路中，往）概念：在高压及超高

5、压远距离输电线路中，往往一相导线由多根（有往一相导线由多根（有2根、根、3根、根、4根）组成型式，根）组成型式，称为分裂导线。它相当于加粗了导线的称为分裂导线。它相当于加粗了导线的“等效直径等效直径”，改善导线附近的电场强度，减少电晕损失。改善导线附近的电场强度，减少电晕损失。（2）作用：对于高压及超高压远距离输电线路，为）作用：对于高压及超高压远距离输电线路，为减小线路的电晕损耗及线路电抗减小线路的电晕损耗及线路电抗，以提高线路的输送，以提高线路的输送能力，降低对无线电通信的干扰。能力，降低对无线电通信的干扰。 电晕现象：电晕现象：在带电的高压导线周围会产生电场，如果在带电的高压导线周围会产

6、生电场，如果电场强度超过了空气击穿强度时，就使导线周围的空电场强度超过了空气击穿强度时，就使导线周围的空气电离而呈现局部放电现象，这种现象叫电晕现象。气电离而呈现局部放电现象，这种现象叫电晕现象。142、杆塔、杆塔按用途分：按用途分： 直线杆塔直线杆塔 耐张杆塔耐张杆塔 终端杆塔终端杆塔 转角杆塔转角杆塔 换位杆塔换位杆塔按材质分按材质分 木杆（很少采用）木杆（很少采用） 钢筋混凝土杆钢筋混凝土杆(水泥杆水泥杆) 铁塔铁塔15直线塔直线塔-悬挂导线悬挂导线16耐张塔耐张塔-承担线路横向的拉力承担线路横向的拉力17终端塔终端塔-电站出口第电站出口第1 1塔要承担第塔要承担第1 1跨的拉力跨的拉力

7、18跨越塔跨越塔-跨越江河或高山，比一般塔高跨越江河或高山，比一般塔高19转角塔转角塔20换位塔换位塔-线路线路3相换位相换位213、绝缘子、绝缘子 针式绝缘子：针式绝缘子：35kV以下线路以下线路 悬式绝缘子悬式绝缘子： 35KV及以上线路及以上线路3片片 60KV 5片片 110KV 7片片 220KV 13片片 330 19片片 一般一个绝缘子承担一般一个绝缘子承担10000V左右的电压，可根据绝缘子左右的电压，可根据绝缘子串上绝缘子的片数来判断线路电压等级串上绝缘子的片数来判断线路电压等级 棒式绝缘子：棒式绝缘子：替代整串的悬式绝缘子替代整串的悬式绝缘子 瓷横担绝缘子：同时起横担和绝缘

8、子的作用瓷横担绝缘子：同时起横担和绝缘子的作用22针式绝缘子针式绝缘子23悬式绝缘子悬式绝缘子-主要用于主要用于35kV及以上系统，根据及以上系统，根据电压等级的高低组成数目不同的绝缘子链。电压等级的高低组成数目不同的绝缘子链。24棒式绝缘子棒式绝缘子-起到绝缘和横担的作用，应用于起到绝缘和横担的作用，应用于1035kV农网。农网。254、金具、金具 架空线路上使用的所有金属部件架空线路上使用的所有金属部件 悬垂线夹悬垂线夹 耐张线夹耐张线夹 连接金具连接金具 防震金具防震金具26并沟线夹（接续金具）并沟线夹（接续金具）悬垂线夹悬垂线夹耐张线夹耐张线夹联结金具（联结金具（Z型挂板）型挂板） 金

9、具金具(保护保护)27 金具金具(保护保护)防振锤防振锤间隔间隔棒棒28 二、电缆线路二、电缆线路n电缆的结构电缆的结构l导体导体l绝缘层绝缘层l包护层包护层n导体导体：L或或T；单股或多股；单相或三相；圆形或扇形等；单股或多股；单相或三相；圆形或扇形等n绝缘材料绝缘材料：橡胶、沥青、聚氯乙烯、棉麻、绸、纸等。：橡胶、沥青、聚氯乙烯、棉麻、绸、纸等。目前大多用浸渍纸。主要是相间绝缘、相对地绝缘目前大多用浸渍纸。主要是相间绝缘、相对地绝缘n包护层包护层l内护层：铅、铝，聚乙烯等，保护绝缘等内护层：铅、铝，聚乙烯等，保护绝缘等l外护层：防止锈蚀外护层：防止锈蚀292.6 高压电器高压电器1、高压断

10、路器、高压断路器是发电厂、变电所一次系统中的重是发电厂、变电所一次系统中的重要电气设备，它用来切断和接通负荷电路，以及要电气设备，它用来切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。一、断路器一、断路器 文字符号文字符号QF，图形符号，图形符号2、作用：、作用：（1）正常运行时，能够接通、切断正常负荷电流；）正常运行时，能够接通、切断正常负荷电流；（2）系统故障时，能够配合继电保护装置，切除）系统故障时，能够配合继电保护装置，切除故障电流。故障电流。30根据电网运行的需要，将部分电气设备或线路投入根据电网运行的需要，将部分电气设备或

11、线路投入或退出运行。或退出运行。断路器断路器的图形的图形符号符号断路器的断路器的文字符号文字符号QFQF313、断路器熄灭电弧的方法：、断路器熄灭电弧的方法： 采用介质强度高的绝缘材料（比如绝缘油、压缩采用介质强度高的绝缘材料（比如绝缘油、压缩空气、真空、六氟化硫等）；空气、真空、六氟化硫等）； 用未游离介质填充触头之间（横吹、纵吹、混合用未游离介质填充触头之间（横吹、纵吹、混合吹等）；吹等）； 加快触头分离速度。加快触头分离速度。324、高压断路器的组成部分、高压断路器的组成部分（1）触头）触头：是电流通断的重要部分，一般分为动触：是电流通断的重要部分，一般分为动触头和静触头两部分：在开关进

12、行分闸或合闸操作头和静触头两部分：在开关进行分闸或合闸操作时，静触头不运动，动触头运动。时，静触头不运动，动触头运动。（2）灭弧室）灭弧室：熄灭电弧的场所。：熄灭电弧的场所。（3）灭弧用绝缘介质）灭弧用绝缘介质：起熄灭电弧的作用，一般有：起熄灭电弧的作用，一般有绝缘油、压缩空气、真空、六氟化硫等；绝缘油、压缩空气、真空、六氟化硫等；（4）支撑用绝缘介质）支撑用绝缘介质：用于支持运动机构、触头、：用于支持运动机构、触头、灭弧室等，一般有电工瓷、环氧树脂等。灭弧室等，一般有电工瓷、环氧树脂等。（5）壳体）壳体：断路器的各个部分安装为一体。：断路器的各个部分安装为一体。（6）操动机构）操动机构：推动

13、动触头运动的机构。有手动、：推动动触头运动的机构。有手动、电磁、电动、气动、弹簧、液压等。电磁、电动、气动、弹簧、液压等。331.1.通断元件通断元件2.2.绝缘支绝缘支撑元件撑元件3.3.操动机构操动机构4.4.基座基座触头触头灭弧装置灭弧装置34户外智能型快速永磁真空断路器户外智能型快速永磁真空断路器3536375、断路器的分类、断路器的分类（1）油断路器：灭弧和绝缘介质是绝缘油。）油断路器：灭弧和绝缘介质是绝缘油。（2）压缩空气断路器：灭弧和绝缘介质是压缩空气。）压缩空气断路器：灭弧和绝缘介质是压缩空气。（3）真空断路器：灭弧和绝缘介质是真空。）真空断路器：灭弧和绝缘介质是真空。（4）S

14、F6断路器：灭弧和绝缘介质是断路器：灭弧和绝缘介质是SF6。 38油断路器油断路器多油断路器多油断路器少油断路器少油断路器39真空断路器真空断路器40真空断路器41六氟化硫六氟化硫(SF6)断路器断路器4235kV户外SF6断路器43500kV户外户外SF6断路器断路器446. 高压断路器的高压断路器的技术技术参数参数（1）额定电压额定电压UN （线电压）（线电压）（2）额定电流额定电流IN（3）额定开断电流额定开断电流INbr（4）分闸时间分闸时间 对少油断路器为对少油断路器为0.040.06秒；秒； 对对SF6断路器和压缩空气断路断路器和压缩空气断路器约为器约为0.020.04秒；秒； 对

15、真空断路器约为对真空断路器约为0.015秒。秒。（5）合闸时间合闸时间 457、高压断路器的型号表示、高压断路器的型号表示461、高压隔离开关、高压隔离开关是一种是一种没有没有专门的灭弧装置专门的灭弧装置 的开的开关设备，灭弧能力非常弱。因此，关设备，灭弧能力非常弱。因此，不能用来开断不能用来开断负荷电流或短路电流。负荷电流或短路电流。二、隔离开关二、隔离开关 文字符号文字符号QS，图形符号，图形符号2、作用：、作用：（1）经过倒闸操作，将高压装置中需要停电的部分）经过倒闸操作，将高压装置中需要停电的部分与带电部分可靠地隔离，形成明显断开点，保证与带电部分可靠地隔离，形成明显断开点，保证其他设

16、备和线路检修的安全；其他设备和线路检修的安全；（2）可以用来操作一些小电流的电路，如电压互感）可以用来操作一些小电流的电路，如电压互感器、避雷器、空载母线、小容量的无负荷变压器、器、避雷器、空载母线、小容量的无负荷变压器、无负荷或小负荷线路等。无负荷或小负荷线路等。473、隔离开关分类、隔离开关分类（1）V型隔离开关型隔离开关48（2）二柱型隔离开关）二柱型隔离开关49（3）三柱型隔离开关）三柱型隔离开关50（4）剪刀型隔离开关）剪刀型隔离开关51524 、高压隔离开关与高压断路器配合的若干问题高压隔离开关与高压断路器配合的若干问题断路器与隔离开关串联使用断路器与隔离开关串联使用53(1) 隔

17、离开关串联在断路器两侧隔离开关串联在断路器两侧54(2) 操作隔离开关时应注意与断路器的操作顺序：操作隔离开关时应注意与断路器的操作顺序：先合母线（电源）侧的隔离开关，再合线先合母线（电源）侧的隔离开关，再合线路（负荷）侧的隔离开关，最后合上断路器；路（负荷）侧的隔离开关，最后合上断路器；操作顺序相反，先分断路器，再分线路侧操作顺序相反，先分断路器，再分线路侧的隔离开关，最后分母线（电源）侧的隔离开关。的隔离开关，最后分母线（电源）侧的隔离开关。551、高压熔断器、高压熔断器是最简单的保护电器，主要用于高是最简单的保护电器，主要用于高压输电线路、电压变压器、电压互感器等电器设压输电线路、电压变

18、压器、电压互感器等电器设备的过载和短路保护。备的过载和短路保护。三、高压熔断器三、高压熔断器 文字符号文字符号FU，图形符号，图形符号2、组成：、组成：熔件，触头（熔断熔件，触头（熔断器两边和导体接触的地方），器两边和导体接触的地方），外壳。有些大容量熔断器还外壳。有些大容量熔断器还有用于灭弧的石英砂或产气有用于灭弧的石英砂或产气纤维管。纤维管。56跌落式熔断器（跌落保险）跌落式熔断器（跌落保险）跌落保险是跌落保险是10kV配电线路分配电线路分支线和配电变压器最常用支线和配电变压器最常用的一种短路保护开关。的一种短路保护开关。它安装在它安装在10kV配电线路分支配电线路分支线上，可缩小停电范围

19、；线上，可缩小停电范围；因其有一个明显的断开点，因其有一个明显的断开点，具备了隔离开关的功能，具备了隔离开关的功能，给检修线路和设备创造了给检修线路和设备创造了一个安全作业环境，增加一个安全作业环境，增加了检修人员的安全感。了检修人员的安全感。571、高压负荷开关、高压负荷开关是一种功能介于高压断路器和高压是一种功能介于高压断路器和高压隔离开关之间的电器。高压负荷开关具有简单的灭隔离开关之间的电器。高压负荷开关具有简单的灭弧装置，因为能通断一定的负荷电流和过负荷电流。弧装置，因为能通断一定的负荷电流和过负荷电流。但是它不能断开短路电流，所以它一般与高压熔断但是它不能断开短路电流，所以它一般与高

20、压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。 。四、高压负荷开关四、高压负荷开关 文字符号文字符号QL，图形符号，图形符号原因：原因：断路器的综合价格较高（包括本身采购价格、断路器的综合价格较高（包括本身采购价格、建筑安装费用、配套设备、检修费用等），在某些建筑安装费用、配套设备、检修费用等），在某些场合下，采用断路器将存在投资浪费，因此负荷开场合下，采用断路器将存在投资浪费，因此负荷开关应运而生。关应运而生。5859602、作用：、作用：（1）具有简单的灭弧装置，可通断负荷电流，但）具有简单的灭弧装置，可通断负荷电流，但不能断开短路电流；不能断开短路电流

21、；（2）有明显的断开点，具有隔离开关的作用。）有明显的断开点，具有隔离开关的作用。3、应用实例、应用实例（1）与熔断器结合使用，可以完成断路器的功）与熔断器结合使用，可以完成断路器的功能，切断短路电流；能，切断短路电流；（2）多个高压负荷开关和一个断路器配合也可）多个高压负荷开关和一个断路器配合也可以切断短路电流，但是降低了供电可靠性。以切断短路电流，但是降低了供电可靠性。61 互感器互感器是一种电压电流变换设备，原理上相似于是一种电压电流变换设备，原理上相似于变压器。变压器。五、互感器五、互感器互感器的作用：互感器的作用：（1）量程转换）量程转换 变电站中各种测量、保护和监视设备都属于低压系

22、统变电站中各种测量、保护和监视设备都属于低压系统（二次部分），这些设备不能直接接入到变电站的高压（二次部分），这些设备不能直接接入到变电站的高压系统（一次部分）上，要通过互感器把高压设备上的大系统（一次部分）上，要通过互感器把高压设备上的大电压、大电流转换为各种仪器仪表能接受的小电压、小电压、大电流转换为各种仪器仪表能接受的小电压、小电流。电流。（2）高低压系统的隔离）高低压系统的隔离 高压互感器的原边是接在高压系统上的，经过互感器高压互感器的原边是接在高压系统上的，经过互感器把高压系统和二次回路隔离开来，可以有效地保证人员把高压系统和二次回路隔离开来，可以有效地保证人员和设备的安全。和设备的

23、安全。62 特点特点容量很小，类似一台小容量变压器；容量很小，类似一台小容量变压器；二次侧负荷比较恒定，所接测量仪表和继电器二次侧负荷比较恒定，所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，因此，在正常运行时，的电压线圈阻抗很大，因此，在正常运行时，电压互感器接近于空载状态。电压互感器接近于空载状态。63642、电流互感、电流互感 器：器：将交流大电流变成小电流将交流大电流变成小电流(5A或或1A)，供电给测量仪表和保护装置的电流线圈，供电给测量仪表和保护装置的电流线圈。 特点特点一次线圈串联在电路中，并且匝数很少；一次线圈串联在电路中，并且匝数很少；二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很二次线

24、圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。状态下运行。6566（1）电压互感器主要用于测量电压用，电流互感）电压互感器主要用于测量电压用，电流互感器是用于测量电流用。器是用于测量电流用。（2）电流互感器二次侧负载很小，相当于短路，）电流互感器二次侧负载很小，相当于短路，正常运行时正常运行时不允许开路不允许开路；电压互感器二次侧负载；电压互感器二次侧负载很大，相当于开路，正常运行时很大，相当于开路，正常运行时不允许短路。不允许短路。 3、电流互感、电流互感 器和电流互感器区别器和电流互感器区别674、互感器一、

25、二次绕组与系统的连接方式、互感器一、二次绕组与系统的连接方式 电压互感器电流互感器686970六、并联电容器六、并联电容器 shunt capacitor，原称移相电容器。主要用于补，原称移相电容器。主要用于补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率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。因数，改善电压质量，降低线路损耗。71集合式高压并联电容器成套装置集合式高压并联电容器成套装置72七、避雷器七、避雷器1、避雷针、避雷针防直击雷最常用的措施是装设避雷针，它是由防直击雷最常用的措施是装设避雷针，它是由金属制成，比被保护设备高，具有良好接地的金属制成，比被保护设

26、备高，具有良好接地的装置，起作用是将雷吸引到自己身上并安全导装置，起作用是将雷吸引到自己身上并安全导入大地，从而保护了附近比它矮的设备免受雷入大地，从而保护了附近比它矮的设备免受雷击。击。73742、避雷线、避雷线避雷线是悬挂在高空的接地导线，它和避雷针一避雷线是悬挂在高空的接地导线，它和避雷针一样，将雷电引向自身，并安全地将雷电导入大地。样，将雷电引向自身，并安全地将雷电导入大地。753、避雷器、避雷器避雷器是用来限制作用于电气设备上的大气过电压的避雷器是用来限制作用于电气设备上的大气过电压的一种防雷保护设备。避雷器并联在被保护设备附近。一种防雷保护设备。避雷器并联在被保护设备附近。762.

27、7 接地保护接地保护一、保护接地一、保护接地 RCIbIe对地绝缘电阻对地绝缘电阻分布电容分布电容当人触及外壳当人触及外壳,接地电流接地电流 Ie 将经过人体入地后将经过人体入地后, 再经其它两相再经其它两相对地绝缘电阻对地绝缘电阻R 及分布电容及分布电容C 回到电源。当回到电源。当R 值较低、值较低、C 较大时，较大时，Ib 将达到或超过危险值。将达到或超过危险值。77电气设备外壳有保护接地时电气设备外壳有保护接地时通过人体的电流：通过人体的电流：b00ebRRRII RCR0IbIeI0 利用接地利用接地装置的分流装置的分流作用来减少作用来减少通过人体的通过人体的电流。电流。将电气设备的金属外壳将电气设备的金属外壳(正常情况下是正常情况下是不带电的不带电的)接地。接地。 用于中性点不接地的低压系统用于中性点不接地的低压系统 78二、保护接地电阻二、保护接地电阻 由保护接地的原理可知，保护接地就是利用并联由保护接地的原理可知，保护接地就是利用并联电路中的小电阻（电路中的小电阻（接地电阻接地电阻Re)对大电阻（对大电阻（人体电人体电阻阻Rb）的强分流作用，将漏电设备