供电系统基本知识

供电系统基本知识

供电系统基本知识2021/2/22第二页，共57页。一、电力系统电能传输和转换发电机升压变压器降压变压器用电设备热能,水能,核能转电能传输分配电能2021/2/22第三页，共57页。电力系统:由发电厂、输配电网络和用户共同组成的。电力系统特点:电力消费、输送、分配和使用在同一时间完成。2021/2/22第四页，共57页。一次设备：直接消费、输送和分配电能钓电气设备，如发电机、变压器、输电线、电力电缆、断路器、隔分开关、母线、避雷器、电流互感器、电压互感器等。一次系统：由这些设备连接在一起构成的电路，称为一次接线或称为主接线。描绘一次接线的图纸称为一次主接线图。2021/2/22第五页，共57页。二次设备：对一次设备的工作状况进展监视、测量、控制、保护、调节所必需的电气设备，如监控装置、继电保护装置、自动装置、信号器具等。通常还包括电流互感器、电压互感器的二次绕组引出线和站用直流电源。这些二次设备按一定要求连接在一起构成的电路，称为二次接线或二次回路。描绘二次接线的图纸称为二次接线图或二次回路图。控制系统信号系统测量与监察系统继电保护及自动装置系统操作电源系统2021/2/22第六页，共57页。1.1控制系统控制系统的作用：对变电站的开关设备进展就地或远方跳、合闸操作，以满足改变主系统运行方式及处理故障的要求。控制系统的构成:由控制器具(装置)、控制对象及控制网络构成。在实现了综合自动化的变电站中，控制系统控制方式包括远方控制和就地控制。远方控制有变电站端控制和调度(或集控中心)端控制方式。就地控制有操动机构处和保护(或监控)屏处控制方式。2021/2/22第七页，共57页。1.2信号系统作用：准确及时的显示出相应一次设备的运行工作状态，为运行人员提供操作、调节和处理故障的可靠根据。组成：信号发送机构、信号承受显示元件(装置)及其网络构成。状态信号实时登录信号断路器位置信号、各种其它开关位置信号、变压器档位信号等保护动作信号、装置故障信号、断路器监视的各种异常信号等2021/2/22第八页，共57页。1.3测量及监察系统作用：指示或记录电气设备和输电线路的运行参数，作为运行人员掌握主系统运行情况、故障处理及经济核算的根据。组成：由各种电气测量仪表、监测装置、切换开关及其网络构成。变电站常见的有电流、电压、频率、功率、电能等的测量和交流、直流绝缘监察。2021/2/22第九页，共57页。1.4调节系统作用：调节某些主设备的工作参数，以保证主设备和电力系统的平安、经济、稳定运行。组成：由测量机构、传送设备、自控装置、执行元件及其网络构成。常用的调节方式有手动、自动或半自动方式。2021/2/22第十页，共57页。1.5继电保护及自动装置系统作用：当电力系统发生故障时，能自动、快速、有选择地切除故障设备，减小设备的损坏程度，保证电力系统的稳定，增加供电的可靠性；及时反映主设备的不正常工作状态，提示运行人员关注和处理，保证主设备完好及系境的平安。2021/2/22第十一页，共57页。1.6操作电源系统作用：供给上述各二次系统的工作电源，断路器的跳、合闸电源，及其他设备的事故电源等。操作电源系统是由直流电源或交流电源供电，一般常由直流电源设备(包括蕾电池及充电机)和供电网络构成。2021/2/22第十二页，共57页。二、电力设备1.电力变压器2.高、低压配电柜3.刀开关及组合开关4.断路器〔空气开关〕5.熔断器6.交流接触器7.继电器8.控制按钮9.限位开关〔行程开关〕10.隔离变压器2021/2/22第十三页，共57页。讯号式温度计吸湿计储油柜安全气道油表气体继电器高压套管低压套管分接开关油箱铁芯绕组放油阀门

电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。电力变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。电力变压器2021/2/22第十四页，共57页。配电柜是一种成套开关设备和控制设备.它作为动力中心和主配电装置。主要用作对电力线路、主要用电设备的控制、监视、测量与保护。常设置在变电站、配电室等处。2.2配电柜2021/2/22第十五页，共57页。配电柜在用于大型供电系统时，会分设为不同层级，以便于更好的配电控制。通常来说，供电系统内会有一级、二级和低级，这三级配电设备。一级配电柜是供电系统的动力配电中心，它们会被安装在变电站内，负责将电能分配给二级配电柜。一级配电柜的功能要求其有较高的电气参数，因此一级配电柜的构造较为复杂，输出电路容量也较大。二级配电柜承接一级配电柜分配电能，并将其分配给就近的负荷。二级配电柜分为动力配电柜和电动机控制中心，两者的应用部位相反，动力配电柜应用在回路少、负荷分散的部位，而电动机控制中心应用于回路多、负荷集中的部位。低级配电柜是照明配电柜和动力配电柜，它们的布置较为分散、容量也较小，负责控制最低级的负荷配电。配电柜的分级2021/2/22第十六页，共57页。刀开关〔隔分开关〕2021/2/22第十七页，共57页。隔分开关刀开关称闸刀开关或隔分开关，它是手控电器中最简单而使用又较广泛的一种低压电器。刀开关在电路中的作用是：隔离电源，以确保电路和设备维修的平安；分断负载，如不频繁地接通和分断容量不大的低压电路或直接启动小容量电机。刀开关是带有动触头--闸刀，并通过它与底座上的静触头--刀夹座相楔合〔或别离〕，以接通〔或分断〕电路的一种开关。其中以熔断体作为动触头的，称为熔断器式刀开关，简称刀熔开关。等。2021/2/22第十八页，共57页。2.4空气开关空气开关是用来做电路保护的，一旦出现短路事故就会断开电路，因为采用空气作为灭弧介质，所以成为空气开关。

其根本原理是短路电流远大于正常负载电流，短路电流导致脱扣器脱扣，动触头在弹簧作用下与静触头分开，使得电路断开。2021/2/22第十九页，共57页。2.5漏电保护开关漏电保护开关又称漏电保护器，是一种新型的电气平安装置，其主要用处是：

〔1〕防止用电过程中的单相触电事故。

〔2〕及时切断电气设备运行中的单相接地故障，防止因漏电引起的电气火灾事故。

〔3〕防止由于电气设备和电气线路漏电引起的触电事故。2021/2/22第二十页，共57页。2.6熔断器熔断器作用：

当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。假设电路中正确地安置了熔断器，那么，熔断器就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路平安运行的作用图符号FU2021/2/22第二十一页，共57页。交流接触器简介下铁芯电动机线圈主触点按钮熔断器上铁芯交流接触器广泛用作电力的开断和控制电路。交流接触器利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用，从而起到远程控制或弱电控制强电的功能。

交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。

2021/2/22第二十二页，共57页。铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头M3~电机接触器工作原理2021/2/22第二十三页，共57页。继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，接触器的主触头可以通过大电流，而继电器的触头只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。中间继电器电压继电器电流继电器时间继电器速度继电器…...继电器类型：2.8继电器2021/2/22第二十四页，共57页。中间继电器中间继电器在控制电路中主要起中间过渡作用中间继电器和接触器的构造和工作原理大致一样。主要区别：接触器的主触点可以通过大电流；继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于机床的控制电路中。2021/2/22第二十五页，共57页。热继电器

热继电器的作用是电动机过负荷时自动切断电源，热继电器的构造是两片膨胀系数不同的金属片构成，电流过大时膨胀系数大的先膨胀，起到切断电源的作用。热继电器动作后有人工复位和自动复位。2021/2/22第二十六页，共57页。时间继电器简介时间继电器是电路中控制动作时间的设备。它利用电磁原理来实现触头的延时接通和断开。通电延时：当线圈通电时触头延时动作，线圈断电时使触头瞬时复位；断电延时：线圈断电时使触头延时复位，线圈通电时使触头瞬时动作。2021/2/22第二十七页，共57页。2.9控制按钮常开(动合)按钮电路符号SB常闭(动断)按钮SB电路符号复合按钮SB电路符号结构原理图及图符号结构原理图及图符号按钮是人为的操作、并具有弹簧经过认为操作可以自动复位的控制原件，是一种在控制回路中常用的主令器件。

控制按钮由按钮帽、复位弹簧桥式触点和外壳构成。动触点和上面的静触点组成常闭；和下面的静触点组成常开。按下按钮，常闭触点断开、常开触点闭合；松开按钮，在弹簧作用下各触点恢复原态。2021/2/22第二十八页，共57页。2.10限位开关〔行程开关〕

位置开关又称行程开关或限位开关，其作用是将机械位移转换成电信号，使电动机运行状态发生改变，即按一定行程自动停车、反转、变速或循环。工作原理：当运动机构的挡铁压到位置开关的滚轮上时，转动杠杆连同转轴一起转动，凸轮撞动撞块使得常闭触点断开，常开触点闭合；挡铁移开后，复位弹簧使其复位。2021/2/22第二十九页，共57页。2.11隔离变压器(双线圈变压器)隔离变压器属于平安电源，一般用来机器维修保养用起保护、防雷、滤波作用。隔离变压器是一种1/1的变压器。初级单相220V，次级也是单相220V。或初级三相380V，次级也是三相380V。首先通常我们用的交流电源电压一根线和大地相连，另一根线与大地之间有220V的电位差。人接触会产生触电。而隔离变压器的次级不与大地相连，它的任意两线与大地之间没有电位差。人接触任意一条线都不会发生触电，这样就比较平安。2021/2/22第三十页，共57页。

隔离变压器工作原理2021/2/22第三十一页，共57页。单相自耦变压器不具有隔离作用的自耦变压器

〔不属于平安电源!〕2021/2/22第三十二页，共57页。在测量交变电流的大电流时,为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流〔我国规定电流互感器的二次额定为5A或1A〕，另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用。它是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电流信息的传感器。2.12电流互感器2021/2/22第三十三页，共57页。交流电动机电动机直流电动机鼠笼式异步机他励、异励、串励、复励同步机绕线式2.13三相电动机<通用用电设备配电设计标准>(GB50055–)2021/2/22第三十四页，共57页。1机械对起动、调速及制动无特殊要求时，应采用笼型电动机，但功率较大且连续工作的机械，当在技术经济上合理时，宜采用同步电动机。2符合以下情况之一时，宜采用绕线转子电动机:1)重载起动的机械，选用笼型电动机不能满足起动要求或加大功率不合理时。2)调速范围不大的机械，且低速运行时间较短时。3机械对起动、调速及制动有特殊要求时，电动机类型及其调速方式应根据技术经济比较确定。当采用交流电动机不能满足机械要求的特性时，宜采用直流电动机;交流电源消失后必须工作的应急机组，亦可采用直流电动机。4变负载运行的风机和泵类等机械，当技术经济上合理时，应采用调速装置，并选用相应类型的电动机。电动机的选择2021/2/22第三十五页，共57页。笼型电动机笼型电动机是指转子的导电部分〔除矽钢片和轴以外〕就象一个逮老鼠的笼子，可以是铸铝的，也可以是用铜条焊接的，转子部分和电源没有连接，靠电磁感应产生感应电流，从而形成转矩。2021/2/22第三十六页，共57页。鼠笼型电动机的构造2021/2/22第三十七页，共57页。鼠笼电动机转子示意图2021/2/22第三十八页，共57页。2.13.2绕线转子电动机绕线型电动机，转子绕组是用绝缘导线绕制而成，用电刷和电源连接，一般通直流电〔叫励磁电压〕，改变励磁电压的大小，即可改变电机的力矩。

绕线式异步电动机的使用，一般是在一些需要较大起动转矩的场合，比方吊车〔起重机〕。它的原理就是改变转子绕组的电阻，以改变异步电动机的转差率，从而改变电动机的转矩的。它的定子直接接在三相交流电源上，而转子绕组一般串联上一定阻值的可变电阻上。当电动机启动时，可变电阻的阻值为最大值，在启动完成后，通过调节该阻值，最终使得该阻值为零。2021/2/22第三十九页，共57页。线绕转子电动机转子绕组与外部接线2021/2/22第四十页，共57页。绕线式异步电动机的起动

绕线式异步电动机转子绕组串入附加电阻后，既可以降低起动电流，又可以增大起动转矩。〔如以下图〕绕线式异步电动机的起动性能和调速性能都优于鼠笼式异步机，但其构造复杂，维修不易且造价较高。2021/2/22第四十一页，共57页。2.13.3同步电动机同步电动机〔synchronousmotor〕是转子转速与定子旋转磁场的转速一样的交流电动机。其转子转速n与磁极对数p、电源频率f之间满足n=60f/p。转速n决定于电源频率f，故电源频率一定时，转速不变，且与负载无关。具有运行稳定性高和过载才能大等特点。2021/2/22第四十二页，共57页。

由于同步电机可以通过调节励磁电流使它在超前功率因数下运行，有利于改善电网的功率因数，因此，大型设备，如大型鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机等，常用同步电动机驱动。低速的大型设备采用同步电动机时，这一优点尤为突出。同步电动机的构造2021/2/22第四十三页，共57页。同步电机与异步电机的根本区别是旋转的转子通入直流电流励磁2021/2/22第四十四页，共57页。NS+隐极式隐极同步电机示意图2021/2/22第四十五页，共57页。NSNS+凸极式2021/2/22第四十六页，共57页。三、专用术语1.接地2.中性点与零点3.重复接地2021/2/22第四十七页，共57页。

〔一〕接地：所谓接地，就是将设备的某一部位经接地装置与大地严密连接起来。〔二〕种

类

故障接地；

正常接地〔人为接地〕；

正常接地又分为：

工作接地〔兼作电流回路、保持零电位〕

平安接地〔只在故障时发挥作用〕〔一〕、接地的根本概念2021/2/22第四十八页，共57页。1、工作接地：是指正常情况下有电流流过，利用大地代替导线的接地，以及正常情况下没有或只有很小不平衡电流流过，用以维持系统平安运行的接地。2、平安接地：是正常情况下没有电流流过的起防止事故作用的接地，如防止触电的保护接地、防雷接地等。3、故障接地：是指带电体与大地之间的意外连接，如电力线路的接地短路、电气设备的碰壳接地等。2021/2/22第四十九页，共57页。2021/2/22第五十页，共57页。〔二〕、中性点〔线〕与零点〔线〕的区别中性点有电源中性点和负载中性点之分。它只是在三相电源或负载按Y形连接时才出现。对电源而言，凡三相线圈的尾端连接在一起的共同连接点，称电源中性点，简称中点；而由电源中性点引出的导线便称中性线，简称中线，常用“N〞表示。当电源中性点与接地装置有着良好连接时，该中性点便称零点；由零点N引出的导线称零线，常用“0〞表示〔有时也用“N〞表示〕。2021/2/22第五十一页，共57页。2021/2/22第五十二页，共57页。通常对220V单相回路的两根线，也将其中一根称为‘相线’或‘火线’，另一根称为‘零线’或‘地线’，严格的讲：假如电源侧〔三相配