设备管理发电厂和变电站的主设备及主系统

4发电厂和变电站的主设备及主系统1.在发电厂和变电站中，根据电能生产、转换和分配的过程，有各种电气设备：1）生产和转换电能的设备（发电机、变压器、电动机）2）开关电器设备（断路器、隔离开关、熔断器）3）限制故障电流和防御过电压的电器（电抗器、避雷器）4）载流导体（母线、电缆）5）接地装置（分为工作接地、保护接地和防雷接地）6）互感器（CT、PT）7）继电保护装置8）直流设备（直流发电机组、蓄电池）

有些变电站还装有调整电压和无功功率的电力电容器、静止补偿装置或调相机。本章的三个内容：电气设备、电气主接线以及配电装置

2.

发电厂和变电站的电气主接线，是由多种一次设备组成的接受和分配电能的电路，又称为一次接线或电气主系统。

电气设备也可分为一次设备和二次设备：1）一次设备是直接生产和输送电能的设备（一次系统中的设备），如发电机、变压器、开关电器、载流导体、避雷器、互感器等。2）二次设备是对一次设备进行测量、监视和操作控制的设备（二次系统中的设备），如继电器、仪表及自动装置。3.

配电装置是用来接受和分配电能的电气装置。按主接线的要求，由开关设备、保护和测量电器、母线装置和必要的辅助设备构成，是发电厂和变电站的重要组成部分。4.2高压断路器具有足够的开断能力和尽可能短的动作时间，并且要有高度的工作可靠性。断路器最重要的任务就是熄灭电弧。在开关电器中广泛采用的灭弧方法主要有：1）利用气体或油吹灭电弧（冷却电弧）2）采用多断口（每相有两个或多个串联的断口，这样每个断口的电压降低，拉长了电弧，容易熄灭）3）在断路器断口两端并联电阻基本类型（按照断路器中所充介质来分）：油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器

电气设备4.3隔离开关

与断路器的不同之处在于没有灭弧装置，用于电路的连通或断开，一般必须在电路已被断路器断开的情况下才能操作。

主要用途是保证高压装置中检修工作的安全，在需要检修的部分和其它带电部分之间形成一个可靠且明显的断开点；还可用来进行电路的切换操作（对于电流较小的电路，例如经常见到的简单的开关、闸刀等）。电气设备4.6互感器互感器包括电流互感器（CT）和电压互感器（PT），联络一次和二次系统间的元件，主要用途是：1）将测量仪表、保护电器与高压电路隔离，保证二次设备和工作人员的安全2）将一次回路的高电压和大电流转化成二次回路的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化。电压互感器二次侧额定电压为100V，或100/根3V；电流互感器二次侧额定电流为5A或1A，以便选用监测设备。电气设备

电气设备—4.7互感器电流互感器(CurrentTransformer,即CT)电流互感器(CurrentTransformer,即CT)：

广泛应用的是电磁式电流互感器，一次绕组（匝数较少，流过的电流即为被测电路的负荷电流）串联在被测电路中，二次绕组接仪表与继电器（正常情况下，近于短路状态下运行）。

工作原理类似变压器。不同的是变压器铁心内的交变主磁通是由一次线圈两端交流电压产生的，而CT是由一次绕组内电流产生。额定互感比：一、二次额定电流之比，还可近似表示为二、一次匝数之比。根据是一、二次侧的电流乘匝数的值应该相等。（因此，为了把大电流转换到小电流用于测量或者保护，一次侧匝数较少，而二次侧匝数多。）

电气设备—4.6互感器电流互感器误差来源：CT本身存在激磁损耗和磁饱和等影响，使测得的电流在数值和相位上都和理想情况有差异。电流误差：二次电流乘以变比所得值与一次电流之差对于一次电流的百分数，指的是电流幅值上的误差。角度误差（也叫角差）：二次电流旋转180度后与一次电流的夹角。4.6互感器——CT电流互感器误差影响因素：1）一次电流的影响2）二次负荷阻抗的影响电流互感器的准确级：4.6互感器——CT准确级：在一定的二次负荷和额定电流时的最大容许误差。参见表4-1，我国CT准确级的误差限值，准确级是按照在额定电流附近工作时的允许电流误差的大小来取值的。电流互感器的分类：1）测量用：要求有较高的精度（0.5~1级），而当其通过故障电流时希望CT过早饱和，避免仪表受到短路电流的损害。2）继电保护用：在系统发生故障时工作。准确级常用的有5P（对应1级）和10P（对应3级）4.6互感器——CT电流互感器的额定容量：额定容量：二次绕组在额定电流和额定阻抗时输出的容量。CT使用在不同的准确级时，对应不同的额定容量。为了保证CT的准确级，二次侧所接负荷应不大于该准确级所规定的额定容量。电流互感器的接线：一次侧串联在被测电路中；二次侧接测量仪表、继电器及各种自动装置的电流线圈。电流互互感器器使用用的注注意事事项：：4.6互感器器——CT1）二次次回路路不准准开路路：当CT在运行行中需需拆除除连接接的仪仪表时时，必必须先先短接接其二二次绕绕组。。开路危危害：：二次感感应很很高的的电动动势危危及工工作人人员安安全及及设备备的绝绝缘；；铁心心损耗耗增大大发热热，导导致互互感器器损坏坏；铁铁心剩剩磁使使以后后的测测量误误差增增大2）联接接注意意极性性规定定：电流互互感器器使用用的注注意事事项：：同名端端：两个端端子上上同时时达到到最高高电位位或最最低电电位，，表示示为：：当从一一次绕绕组L1注入电电流时时，二二次绕绕组感感应的的电流流从K2流向K1，二者者的电电流方方法相相反。。这被被称为为减极极性。。采用减减极性性标号号法后后，经经CT接入入的的仪仪表表内内流流过过的的电电流流方方向向将将与与把把仪仪表表直直接接接接入入一一次次电电路路时时相相同同。。3）二二次次绕绕组组及及外外壳壳可可靠靠接接地地：：保证证设设备备、、人人身身安安全全的的重重要要措措施施，，可可防防止止一一次次绕绕组组击击穿穿后后，，高高电电压压传传到到二二次次侧侧。。电流流互互感感器器使使用用的的注注意意事事项项：：电压互感感器(PotentialTransformer,即PT)电气设备备—4.7电压互感感器2.电压互感感器(PotentialTransformer,即PT)：广泛应用用的是电电磁式和和电容分分压式电电压互感感器。一一次绕组组并联在在被测电电路中（（匝数较较多，阻阻抗很大大，因此此接入对对被测电电路没有有影响）），二次次绕组接接仪表与与继电器器（电压压线圈的的阻抗很很大，因因此PT在近似空空载下运运行）。。工工作原理理类似变变压器，，但容量量较小。。电气设备备—4.7电压互感感器电压互感感器误差差：电压误差差：二次电压压乘以额额定互感感比所得得值与一一次电压压实际值值之差对对于一次次电压的的百分数数，指的的是电压压幅值上上的误差差。对测量仪仪表的指指示和继继电器的的输入值值有直接接影响。。角度误差差（也叫叫角差））：二次电压压相量旋旋转180度后与一一次电压压相量的夹角。。只是给功功率型的的测量仪仪表和继继电器带带来误差差。电压互感感器误差差影响因因素：1）激磁阻阻抗的影影响2）二次负负荷阻抗抗的影响响电压互感感器的准准确级：：电气设备备—4.7电压互感感器电压互感感器的分分类：电压互感器电磁式PT电容式PT按安装地点户内式（35kV以下）户外式（35kV以上）相当于一个电容分压器。广泛应用于110～500kV中性点直接接地系统按相数单相式（35kV及以上）三相式（2kV以下）按绝缘浇注式（3～35kV）油浸式（110kV及以上）电气设备备—4.7电压互感感器电气设备备—4.7电压互感感器电压互感感器的接接线方式式：20kV以下中性性点不接接地或经经消弧线线圈接地地系统，，只能测测量线电电压只能测量量线电压压35～330kV3～15kV电压互感感器接线线的注意意事项：：1）二次绕绕组必须须有一点点接地（（保护接接地）：：电压互感感器的一一次线圈圈接于高高压系统统，如果果在运行行中，电电压互感感器的绝绝缘发生生击穿，，高电压压将窜入入二次回回路，这这时除损损坏二次次设备还还会威胁胁到电气气运行人人员的人人身安全全。因此此，为了了保障二二次设备备和人身身安全，，要求电电压互感感器的二二次回路路有一点点接地。。2）正确确定同同名端3）二次绕组不不能短路电气设备—4.7电压互感器4.8电气主接线电气主接线：：由高压电器设设备通过连接接线组成的汇汇集、分配和和输送电能的的电路，也称称为一次接线线或电气主系系统。是电力系统的的一个子系统统，其作用是是将电源发出出的电能通过过变压器将电电压升高（或或降低），再再通过不同的的接线方式输输送给用户或或下级变电所所。电气主接线图图：将电路中各种种电气设备用用规定的文字字符号和图形形符号绘制的的单线接线图图。4.8电气主接线对电气主接线线的基本要求求：对电气设备选选择、配电装装置的布置及及运行的可靠靠性和经济性性等都有重大大的影响，应应满足以下五五个方面的要要求：1）保证供电可可靠性和电能能质量；2）具有一定的的灵活性，适适应各种运行行状态；3）接线简单明明了；4）投资和运行行费的经济性性；5）留有发展的的余地。4.8电气主接线电气主接线的的基本接线形形式：发电厂和变电电站主接线的的基本环节是电电源和出线，，母线是联接接二者的中间间环节，起到汇集和和分配电能的的作用。采用母线的优优缺点：可使使接线简单明明了、运行方方便，有利于于安装和扩建建，但配电装装置占地面积积大，使用的的开关电器多多。无汇流母线的的接线的优缺缺点：使用开开关电器少，，占地面积小小，适于进出出线回路少的的场所。据此，主接线线的基本形式式可以概括的的分为两大类类：有汇流母线的接线形式和和无汇流母线的接线形式。。当然这两大大类里面又可可细分，分别别进行介绍。。有汇流母线的的接线：1）单母线接接线(只有一台发电电机或主变，，出线回路数数不多的中、、小型发电厂厂或变电站)4.8电气主接线——电气主接线的的基本接线形形式运行操作时的的顺序（操作作对象为最右边的的线路）：1）送电时：先合上隔离开开关K1、K2和K3，然后再闭合合断路器D1和D22）断电时：先跳开断路器器D1和D2，然后再拉开开隔离开关K1、K2和K3。优点：接线简单清晰晰，每一进出出线回路各自自连接一组断断路器和隔离离开关，互不不影响；正常常运行操作由由断路器进行行，易于实现现自动化、远远动化；保护护简单；占地地面积小；便便于维护、检检修；易于实实现“无人值班，少少人值守”。缺点：当母线、母线线隔离开关故故障或检修时时，必须断开开接在母线上上的全部电源源。此外，在在检修出线断断路器时，该该回路必须停停止工作2）单母线分段接接线(中小容量发电电厂的6～10kV接线和6～220kV变电站)4.8电气主接线线——电气主接线线的基本接接线形式优点：母线及母线线所连接的的设备检修修或故障，，只影响一一段母线及及所连接的的回路停电电，可靠