电力设备基础知识

北京中科锐智电气有限公司BeijingCh-RaiseElectricCo.,Ltd.电力基础知识----

2第一部分：电力组成3电力组成---发电环节火力发电是指用煤(包括用油与天然气)为燃料的发电厂。一般分为火电与热电两种。水力发电是指把水的位能和动能转变成电能的发电厂。一般分为堤坝式与引水式。其它方式是指利用其它形式一次能源发电的方式。主要有地热发电、风力发电、太阳能发电、潮汐发电等。火电厂：在火电厂，燃料在锅炉燃烧，水被加热后产生的蒸汽全部都送到汽轮机，汽轮机带动发电机发出电能。做完功的蒸汽排入凝汽器中冷却成水，又重新送回锅炉开始新的循环。热电厂：在热电厂中，与火电厂不同的是要从汽轮机中抽出一部分做过功的蒸汽，供给热能用户(如冬季供暖)。其它蒸汽仍排入凝汽器中冷却成水，又重新送回锅炉开始新的循环。核能发电是利用核裂变能发电的发电厂。首先将核裂变能转化为热能，再按火力发电的方式，将热能转变为电能。它的原子核反应堆相当于火力发电中的锅炉。堤坝式：在河床上游修建拦河大坝，将水积蓄起来，抬高上游水位，形成发电能力。引水式：一般建筑在山区水流湍急的河道上或河床坡度较陡的地方，不需要修建拦河大坝，由引水渠道将上游的水引来发电。4水库水轮机汽轮机汽轮机汽轮机汽轮机水轮机锅炉锅炉核反应堆核反应堆水电站火电站核电站发电机变压器发电机变压器电动机电灯发电环节输电环节配电环节用电环节电力组成---电网结构电力组成---火力发电机组输煤皮带引风机过热蒸汽给水汽包渣斗冲灰沟送风机空气过热器省煤器空气预热器下降管水冷壁联箱喷燃器排粉机除尘器6电力组成---电压等级分类标准电压等级（kV）输送容量（MVA）输送距离（km）配电线路10（6）0.2~26~20352~1520~50输电线路11010~5050~150220100~500100~300330200~800200~6005001000~1500150~850750（1000）2000~2500500以上7电力组成---生产的基本要求保证可靠地持续供电供电的中断将使生产停顿、生活混乱，甚至危机人身与设备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先要满足可靠、持续供电的要求。保证良好的电能质量电力系统中各种发、输、配电设备和用电设备一般都是按额定频率与各种电压等级设计的。任何频率和电压的偏移都将影响这些设备的运行性能和效率，或进一步影响产品的质量、数量及电气设备的使用寿命。所以，规定了频率与电压质量标准并严格进行考核。保证系统运行的经济性电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗中占的比重约为1/3，而且电能在变换、输送、分配时的消耗绝对值也相当可观。因此，降低每生产一度电所消耗的能源和降低变换、输送、分配时的损耗，有极重要的意义。第一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故、设备损坏，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱等。第二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大量减产、使人民生活受到影响。第三级负荷：所有不属于第一、第二级的负荷，如工厂的附属车间、小城镇等。8电力组成---一次和二次的定义一次系统一次设备：是指直接生产、输送和分配电能的高电压、大电流的设备。包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、电力电缆、母线、输电线、电抗器、避雷器、高压熔断器、电流互感器、电压互感器等。一次接线：是指由一次设备连接在一起构成的电路，称为一次接线或主接线。二次系统二次设备：是指对一次设备进行监察、控制、测量、调整、和保护的低电压设备。包括测量仪表、控制与信号器具、继电保护装置、自动远动装置、操作电源、控制电缆、溶断器等。二次接线：是指由二次设备互相连接构成的电路，又称为二次回路。二次系统的基本任务：反映一次设备的工作状况，控制一次设备；当一次设备发生故障时，能将故障部分迅速退出工作，以保持电力系统处在最佳或安全运行状态。9电力组成---电网公司的概况区域电网公司成立时间注册资本管辖区域职责国家电网公司东北电网有限公司2003年9月25日272亿元辽宁、吉林、黑龙江及内蒙古自治区的赤峰、通辽地区的电网，供电面积110万平方公里，供电人口1.1亿。负责规划区域电网发展，经营管理区域电网和本区域内保留给电网企业的调峰、调频和事故备用电源，参与投资、建设和经营区域电网内输变电工程和调峰、调频电源工程。对区域电网实施调度管理，组织、指导、协调和指挥区域电网的安全、稳定、优质和经济运行。培育区域电力市场，管理区域电力调度交易中心。参与区域电网和其他电网间的电力电量交易。在制定发展战略、调整结构、电力市场与交易、电网调度等方面发挥主导作用。成为区域电网调度交易中心和战略规划、资本运营、科技开发等重大经营活动的决策与管理中心。华东电网有限公司2003年9月28日800亿元管理上海、江苏、浙江、安徽和福建，区域面积47.14万平方公里。华中电网有限公司2003年11月5日360亿元管辖范围包括湖北、河南、湖南、江西、四川和重庆市，覆盖面积为130万平方公里，供电人口有3.8亿华北电网有限公司2003年11月8日600亿元主要包括北京、天津、河北、山西、山东等全资企业和内部核算单位、保留及待转让的发电企业。西北电网有限公司2003年11月6日220亿元主要包括陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆等电网公司及所属有关单位。中国南方电网有限责任公司2003年12月600亿元包括广东、广西、海南、贵州、云南五省(区)电网公司，南方电网超高压输变电公司、鲁布革电厂天、生桥二级电站、广州抽水蓄能电厂。投资、建设和经营管理南方区域电网，经营相关的输配电业务，参与投资、建设和经营相关的跨区域输变电网和联网工程；从事电力购销业务，负责电力交易和调度，管理南方区域电网电力调度交易中心；从事国内外投融资业务；从事科学研究、技术开发、电力生产调度信息通信、咨询服务和培训等业务。10第二部分：配电基础知识11配电基础知识---配电线路作为电力传输的通道，线路在电力系统的使用是最为广泛的；

按敷设方式可以分为两类：架空线缆和电缆沟敷设线缆；按导电材料分为：铜线缆、铝线缆、铜包铝线缆；架空线缆还可以分为：绝缘电缆、裸电缆；等等。。。。。。。

主要参数：截面积、芯数、阻抗率、强度架空线在空中通过，存在不美观，电力通道较大等因素，且容易被超过车辆、施工等因素破坏，在110KV以下电压等级中，城市中已经较少采用；城市中现在大多采用电缆线路；110KV以上电压等级线路对绝缘要求较高，且传输距离较远，一般在主城区以外，仍采用架空线路。12线路在运行过程中，容易受到的干扰主要包括：1、长时间运行污染或老化造成的绝缘损坏；如绝缘瓷瓶污染后的会形成闪络等；2、自然现象引起的线路碰撞；如大风造成的线路搭接短路；雷击造成的过电流等；3、动物尤其是老鼠对电缆的啃咬造成的线路绝缘破损；4、机械外力破坏；如电缆沟被挖断，架空线被施工机械挂断等造成的截面短路和线路断路；5、其他损坏，如放风筝搭接等等；主要考虑的监测：1、电缆的运行温度；2、电缆的绝缘强度；3、电缆的电压、电流、功率因数、频率等电力参数；4、接地运行状态、故障点距离；配电基础知识---配电线路13配电基础知识---配电名词

开闭所：10KV进、10KV出电压没有变化，开闭所应有两回及以上的进线电源，其电源应取自变电站的不同母线或不同高压变电站，以提高供电可靠性。开闭所设计一般按单母线分段设计；当开闭所为不同用户供电时叫公用开闭所，所有权归电力局；只为一个用户使用叫专用开闭所，所有权归用户所有属用户投资；开闭所只有高压柜，没有低压柜；

配电室：带有低压负荷的配电场所，进线取之开闭所；配电室属用户投资，所有权归用户；配电室的主要一次设备有：高压柜、低压柜、变压器、电缆；14第二部分：配电一次设备15配电一次设备---高压开关柜高压开关柜是一种宽泛的说法，就目前我们的业务范围来说，更准确应该说是中压开关柜；开关柜最简单的比喻就是我们家里面常用的空开；因为要实现良好的绝缘及保证人的不易接触，将电缆、断路器或负荷开关、常用仪器整合到一起的一种设备，用以控制负荷端的电路通断；高压开关柜一般由三部分构成：电缆室、断路器室、仪表室；现在一般断路器都设置在中间部分，则称之为“中置柜”；我们的保护安装在仪表室前门上；接线在仪表室内16目前的高压开关柜大多使用可移开式断路器，简称手车式断路器，但仍有较多使用固定式断路器；一般可以通过型号识别：①②③④——⑤（⑥)①:结构形式；K,铠装式；X，箱式；J，间隔式②:断路器形式；Y,移开式；G，固定式；③:使用环境；N,户内使用；W，户外使用；④设计序号；如28,2等等；⑤

:电压等级；如12,24,42等（实际目前也就12KV、24KV、42KV，分别适用于10KV、20KV、35KV；35KV以上一般采用组合式开关柜GIS)例：KYN28-12(01),就是金属铠装手车式户内使用的12KV开关柜，设计序号28，方案号01；本页两面开关柜图片，上面图的为XGN2型，下面图为KYN28型⑥:方案号；针对不同的回路采用不同的方案编号，如01,02等配电一次设备---高压开关柜17开关柜结构示意仪表室接线示意图配电一次设备---高压开关柜18符号表示：手车式的符号表示方式固定式的符号表示方式上隔离刀，上接地下隔离刀，下接地断路器电流互感器手车式断路器电流互感器电缆接头电缆接头、PT配电一次设备---高压开关柜19断路器：可以开断短路电流；可以做频繁操作，可以和继电保护配合;三张图分别为固定式、手车式、户外式配电一次设备---高压断路器固定式手车式户外式20中高压断路器发展：油断路器----少油断路器—真空断路器—SF6断路器；如今，在35KV以上基本全部是SF6断路器；1KV以上基本都采用了真空断路器；无论是油断路器还是真空断路器，动静触头的分合都需要较大的操作力和较快的时间；操作上由最早的人工依靠杠杆操作，到后来发展成为电动机带动操作、电磁铁操作、弹簧操作、永磁操作；操作力越来越小，耗能也越来越低；配电一次设备---高压断路器2110KV20KV目前利用较多的是弹簧操作，发展方向是永磁操作；区别：电磁、电动、弹簧操作都需要分合闸分别控制，永磁只需要改变线圈磁性即可；电磁需要20KW的瞬间功率、弹簧只需要220W的瞬间功率；永磁最低只需30W的瞬间功率；配电一次设备---高压断路器22配电一次设备---电压互感器（PT）电压互感器和变压器很相像，都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。电压互感器注意事项：不能短路23配电一次设备---电流互感器（CT)电流互感器（Currenttransformer简称CT）[1]的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，CT用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。特别注意事项：不能开路24隔离刀闸：只能无电流开断；只具备电气隔离性能，不能用作频繁操作配电一次设备---隔离刀25负荷开关：只能开断额定电流；可以用作正常负荷下的频繁操作，一般配合熔断器使用；图中下部为熔断器；配电一次设备---负荷开关26配电一次设备---配电变压器油浸式变压器干式变压器未来发展：1、变容变压器；容量能够根据负荷大小调节；主要原理调整磁路的磁通大小、调整线圈结构的双侧匝数等等；一般需要人工干预；2、非晶变压器；采用非晶合金制作变压器铁芯，减少磁路损耗；降低铁损；3、高电压提升，配电网大量采用20KV电压等级，提高输电容量，减少线损；27配电一次设备---配电变压器常见容量（KVA)：小型配电常用：20、30、40、50、80、100、160、200、250、315、500、630、800、1250;中型及大型变电站常用：1600；2000、2500、3150、5000、6300、8000、10000、28配电一次设备---美式箱变美式箱变接线形式：一路或两路10KV进线；单台变压器，容量一般选用500KVA~800KVA;低压出线电缆4~6路。箱内主要部件：变压器、10KV环网开关、10KV电缆插头、低压桩头箱体等主要部件组成。它具体积小、有造价低便于安装等优点。优点：体积小占地面积小、便于安放、便于伪装，容易与小区的环境相协调。可以缩短低压电缆的长度，降低线路损耗，还可以降低供电配套的造价。缺点：供电可靠性低；无电动机构，无法增设配电自动化装置；无电容器装置，对降低线损不利；29配电一次设备---欧式箱变欧式箱变1）箱变的接线形式a、单台配变形式:两路10KV进线；单台变压器容量一般在500KVA~800KVA；低压出线电缆一般为4~6路。b、两台配变形式:两路10KV进线；两台变压器，每台变压器的容量500KVA~800KKVA;低压出线电缆一般为8~12路。2）箱变的主要部件变压器、10KV环网开关柜、低压电容器、低压开关等主要部件组成.3）优点：辐射较美式箱变要低，因为欧式箱变的变压器是放在金属的箱体内起到屏蔽的作用；可以设置配电自动化，4）缺点：体积较大，不利于安装，对小区的环境布置有一定的影响；30固定式柜GGDGGD型低压开关柜：优点：该开关柜具有机构合理，安装维护方便，防护性能好，分断能力高等，容量大，分段能力强，动稳定性强，电器方案适用性广等，可作为换代产品使用。

缺点：回路少，单元之间不能任意组合且占地面积大，不能与计算机联络。

配电一次设备---低压柜31抽屉式柜GCSGCS低压抽出式开关柜：具有较高技术性能指标、能够适应电力市场发展需要，并可与现有引进的产品竞争。根据安全、经济、合理、可靠的原则设计的新型低压抽出式开关柜，还具有分断、接通能力高、动热稳定性好、电气方案灵活、组合方便、系列性实用性强、结构新颖、防护等级高等特点，目前被广泛应用。

配电一次设备---低压柜32抽屉式柜MNSMNS系列产品特点：

◆设计紧凑：以较小的空间能合纳较多的功能单元。

◆结构通用性强，组装灵活：以25mm为模数的C型型材能满足各种结构形式、防护等级及使用环境的要求。

◆采用标准模块设计：分别可组成保护、操作、转换、控制、调节、指示等标准单元，用户可根据需要任意选用组装。

◆技术性能高。主要参数达到当代国际技术水平。

◆压缩场地。三化程度高，可大大压缩储存和运输预制作的场地。

◆装配方便。不需要特殊复杂性

配电一次设备---低压柜33配电一次设备---低压柜34抽屉的1/2、1/4是指的抽屉的宽度占整面柜抽屉可用宽度的比例，不是高度；高度跟开关柜的模数有关；一般的开关柜高度均为2260或2360mm；宽度为800mm，可用宽度大概在400-650mm；GCK的模数为25mm，抽屉高度最低为8个模数（即200mm