电气设备原理及功能.ppt
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1、电气设备原理及功能电气设备原理及功能电气设备原理及功能电气设备原理及功能电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能 电气设备原理与功能电气设备原理与功能n n 电气设备的分类电气设备的分类电气设备的分类电气设备的分类n n 同步发电机同步发电机同步发电机同步发电机n n 电力变压器电力变压器电力变压器电力变压器n n 电动机电动机电动机电动机n n 高压断路器高压断路器高压断路器高压断路器n n 互感器互感器互感器互感器n n 隔离开关隔离开关隔离开关隔离开关电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能第一节第一节 电气设备的分类电气设备的分类n n一次设备一次设备一次设备一次设备直接生产、输送、分
2、配和使用电能的设备,包括:直接生产、输送、分配和使用电能的设备,包括:(1 1)生产和转换电能的设备,如发电机和变压器等;)生产和转换电能的设备,如发电机和变压器等;(2 2)接通或断开电路的开关设备,如断路器、隔离开)接通或断开电路的开关设备,如断路器、隔离开 关、熔断器、接触器等;关、熔断器、接触器等;(3 3)将有关电气设备连接成电路的载流导体,如母线、)将有关电气设备连接成电路的载流导体,如母线、电缆等;电缆等;(4 4)变换电气量的设备,电压互感器和电流互感器;)变换电气量的设备,电压互感器和电流互感器;(5 5)保护电器,如电抗器和避雷器等;)保护电器,如电抗器和避雷器等;(6 6
3、)接地装置,电力系统中有工作接地、保护接地和)接地装置,电力系统中有工作接地、保护接地和 防雷接地;防雷接地;n n二次设备二次设备二次设备二次设备在在电电力力系系统统中中为为了了能能对对电电气气一一次次设设备备和和系系统统的的运运行行状状况况进进行行测测量、控制、保护和监察而需要一些专门的设备,包括:量、控制、保护和监察而需要一些专门的设备,包括:(1 1)测测量量表表计计。如如电电压压表表、电电流流表表、功功率率表表、电电能能表表、频频率表等,用于测量一次电路中的电气参数。率表等,用于测量一次电路中的电气参数。(2 2)继继电电保保护护及及自自动动装装置置。如如各各种种继继电电器器和和自自
4、动动装装置置等等,用用于于监监视视一一次次系系统统的的运运行行状状况况,迅迅速速反反应应不不正正常常情情况况并并进进行行调调节或作用于断路器跳闸,切除故障。节或作用于断路器跳闸,切除故障。(3 3)直直流流设设备备。如如直直流流发发电电机机、蓄蓄电电池池组组、硅硅整整流流装装置置等等,为保护、控制和事故照明等提供直流电源。为保护、控制和事故照明等提供直流电源。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能第二节第二节 同步发电机同步发电机发电机将机械能转变为电能的机械水轮机水轮机风力机风力机蒸汽轮机蒸汽轮机燃气轮机燃气轮机柴油机柴油机定子转子(a)转子定子(b)电气设备的原理与功能电气设备的原理与功
5、能第三节第三节 电力变压器电力变压器6变压器将一种电压的电能变换为另一种电压的电能的装置单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(一)变压器的工作原理(一)变压器的工作原理 变压器是通过电磁感应原理,通过电磁耦合实现电能变压器是通过电磁感应原理,通过电磁耦合实现电能传递的一种静止电气设备,主要由铁芯及绕在铁芯上的绕传递的一种静止电气设备,主要由铁芯及绕在铁芯上的绕组组成。组组成。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(二)变压器的结构(二)变压器的结构 1 1 油浸式变压器油浸式变压器 2 2 干式变压器干式变压器 用环氧树脂浇注的变压器称为环氧树脂
6、干式变压器。用环氧树脂浇注的变压器称为环氧树脂干式变压器。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(三)变压器基本参数及性能指标(三)变压器基本参数及性能指标 1 1 基本参数基本参数 (1 1)额定电压)额定电压U U1N1N,U U2N2N,三相变压器指线电压;三相变压器指线电压;(2 2)额定容量)额定容量S SN N;(3 3)额定电流)额定电流I I1N1N,I I2N 2N,根据额定电压和额定容量计算得出;根据额定电压和额定容量计算得出;(4 4)额定频率)额定频率f fN N,我国规定工业用电频率为我国规定工业用电频率为50Hz50Hz;(5 5)阻抗电压(短路电压),通常以额定
7、电压的百分数表示)阻抗电压(短路电压),通常以额定电压的百分数表示 由变压器短路试验获得,其反映在变压器在额定负载下运行时,由变压器短路试验获得,其反映在变压器在额定负载下运行时,漏阻抗压降的大小,相应的有短路损耗漏阻抗压降的大小,相应的有短路损耗P Pk k(6 6)空载电流,通常以额定电流的百分数表示)空载电流,通常以额定电流的百分数表示 由变压器空载试验获得,相应的有空载损耗由变压器空载试验获得,相应的有空载损耗P P0 0(7 7)连接组号)连接组号 Y Y星形连接,星形连接,YNYN星形连接并有中性点引线,星形连接并有中性点引线,d d三角形连接,三角形连接,例例 YNd11YNd1
8、1 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能2 2 性能参数性能参数 (1 1)变压器负载运行,二次侧端电压变化率)变压器负载运行,二次侧端电压变化率u%u%。变压器外特性变压器外特性电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(2 2)变压器损耗)变压器损耗p p。(3 3)变压器效率)变压器效率。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(四)变压器分类(四)变压器分类 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能第四节第四节 电动机电动机电动机将电能变换为机械能的装置异步电动机同步电动机特种电机电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能第五节第五节 高压断路器高压断路器 额额定定电电压压为为3kV3
9、kV及及以以上上,能能够够关关合合、承承载载和和开开断断运运行行状状态态的的正正常常电电流流,并并能能在在规规定定时时间间内内关关合合、承承载载和和开开断断规规定定的的异异常常电电流流(如如短短路路电电流流、过过负负荷荷电电流流)的的开开关关电电器器称称为为高高压压断断路路器器。高高压压断断路路器器的的作作用用:电电力力网网正正常常工工作作和和发发生生故故障障时时开开断断和和关关合合电电路路。也也即即,控制(操作)作用;控制(操作)作用;保护作用。保护作用。n n 断路器的型号含义断路器的型号含义断路器的型号含义断路器的型号含义n n 断路器的基本结构断路器的基本结构断路器的基本结构断路器的基
10、本结构n n 断路器的型号含义断路器的型号含义断路器的型号含义断路器的型号含义n n 断路器的基本技术参数断路器的基本技术参数断路器的基本技术参数断路器的基本技术参数 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能一、断路器的型号含义一、断路器的型号含义1234567产品名称;产品名称;S S少油断路器,少油断路器,D D多油断路器,多油断路器,L L六氟六氟化硫(化硫(SF6SF6)断路器,)断路器,Z Z真空断路器,真空断路器,K K压缩空气断压缩空气断路器,路器,Q Q自产气断路器,自产气断路器,C C磁吹断路器磁吹断路器 安装地点;安装地点;N N户内户内型,型,W W户外型户外型 设计序号
11、设计序号 额定电压(或最高工额定电压(或最高工作电压)(作电压)(kVkV)补充特性:补充特性:C C手车式,手车式,G G改进型,改进型,W W防污型,防污型,Q Q防震型防震型 额定电流额定电流(A A)额定开断电额定开断电流(流(kAkA)例如:例如:ZN28ZN2812/125012/12502525,表示户内式真空断路,表示户内式真空断路器,设计序号为器,设计序号为2828,最高工作电压,最高工作电压12kV12kV,额定电流为,额定电流为1250A1250A,额定开断电流为,额定开断电流为25kA25kA。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能二、断路器的基本结构二、断路器的基本
12、结构:主要零部件:开关本体主要零部件:开关本体的底架、底座的底架、底座功能:整台产品的基础功能:整台产品的基础 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能支持绝缘件:主要零部件:瓷柱 瓷套管 绝缘管等构成的支柱本体 拉紧绝缘子等功能:保证开断元件有可靠的对地绝缘,承受开断元件的操作力及各种外力 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能传动元件:主要零部件:各种连杆 齿轮 拐臂 液压管道 压缩空气管道等功能:将操作命令及操作功传递给开断元件的触头和其它部件 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能开断元件:主要零部件:主灭弧室 主触头系统 主导电回路 辅助灭弧室 辅助触头系统 并联电阻功能:开断及
13、关合电力线路,安全隔离电源 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能操作机构:主要零部件:弹簧、液压、电磁、气动及手动机构的本体及其配件功能:为开断元件分合闸操作提供能量,并实现各种规定的操作 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能三、断路器的类型三、断路器的类型 按灭弧介质的不同分类按灭弧介质的不同分类 (1 1)油断路器)油断路器 采用绝缘油作为灭弧介质的断路器,逐渐被淘汰。采用绝缘油作为灭弧介质的断路器,逐渐被淘汰。(2 2)压缩空气断路器)压缩空气断路器 采用压缩空气作为灭弧介质及操作机构能源的断路器。采用压缩空气作为灭弧介质及操作机构能源的断
14、路器。(3 3)真空断路器)真空断路器 在真空中开断电流,利用真空的高绝缘强度来实现灭弧在真空中开断电流,利用真空的高绝缘强度来实现灭弧的断路器。的断路器。(4 4)六氟化硫()六氟化硫(SF6SF6)断路器)断路器 采用具有优良灭弧性能的采用具有优良灭弧性能的SF6SF6气体作为灭弧介质的断路器。气体作为灭弧介质的断路器。(1 1)油断路器)油断路器n 多油断路器多油断路器多多油油断断路路器器的的触触头头和和灭灭弧弧系系统统放放置置在在由由钢钢板板焊焊接接成成的的装装有有大大量量绝绝缘缘油油的的油油箱箱中中,其其绝绝缘缘油油既既是是灭灭弧弧介介质质,又又是是主主要要的的绝绝缘缘介介质质,承承
15、受受不不同同的的导导体体之之间间及及导导体体与与地地之之间间的绝缘。的绝缘。结结构构特特点点:结结构构简简单单,制制造造方方便便,便便于于在在套套管管上上加加装装电电流流互互感感器器,配配套套性性强强;耗耗钢钢、耗耗油油量量大大、体体积积大大、重重量量重;属自能式灭弧结构。重;属自能式灭弧结构。技技术术特特点点:额额定定电电流流不不易易做做得得很很大大;开开断断小小电电流流时时,燃燃弧弧时时间间较较长长;开开断断电电路路的的速速度度较较慢慢;油油量量多多,有有发发生生爆爆炸和火灾的危险性。炸和火灾的危险性。运行维护特点:运行维护简单;噪声低;检修周期短;运行维护特点:运行维护简单;噪声低;检修
16、周期短;需配备一套油处理装置。需配备一套油处理装置。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能n 少油断路器少油断路器少油断路器的触头和灭弧系统放置在装有少量绝缘油的绝少油断路器的触头和灭弧系统放置在装有少量绝缘油的绝缘筒中,其绝缘油主要作为灭弧介质,只承受触头断开时缘筒中,其绝缘油主要作为灭弧介质,只承受触头断开时断口之间的绝缘,不作为主要的绝缘介质。少油断路器中断口之间的绝缘,不作为主要的绝缘介质。少油断路器中不同相的导电部分之间及导体与地之间是利用空气、陶瓷不同相的导电部分之间及导体与地之间是利用空气、陶瓷和有机绝缘材料来实现绝缘。和有机绝缘材料来实现绝缘。结结构构特特点点:结结构构简简单
17、单,制制造造方方便便,可可配配用用各各种种操操动动机机构构;比比多多油油断断路路器器油油量量少少、重重量量轻轻;采采用用积积木木式式结结构构,便便于于制制成各种电压等级产品。成各种电压等级产品。技技术术特特点点:开开断断电电流流大大,10kV10kV等等级级可可通通过过加加并并联联回回路路以以提提高高额额定定电电流流;110kV110kV及及以以上上电电压压等等级级时时采采用用积积木木结结构构;全全开开断断时时间间较较短短;增增加加压压油油活活塞塞装装置置加加强强机机械械油油吹吹后后,提提高高开断小电流的能力;存在火灾危险。开断小电流的能力;存在火灾危险。运行维护特点:运行经验丰富,易于维护;
18、噪声低;油质运行维护特点:运行经验丰富,易于维护;噪声低;油质容易劣化;需配备一套油处理装置。容易劣化;需配备一套油处理装置。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能户外多油断路器户外多油断路器电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(2 2)压缩空气断路器)压缩空气断路器结结构构特特点点:结结构构比比较较复复杂杂,工工艺艺和和材材料料要要求求高高;有有色色金金属属消消耗耗量量大大、价价格格高高;需需要要装装设设专专用用的的空空气气压压缩缩系系统统;操动机构与断路器合为一体;体积和重量比较轻。操动机构与断路器合为一体;体积和重量比较轻。技技术术特特点点:额额定定电电流流和和开开断断电电流流都都
19、可可以以做做得得很很大大,适适合合开开断断大大容容量量电电路路;动动作作快快,全全开开断断时时间间短短;快快速速自自动动重合闸时断流容量不降低;无火灾危险。重合闸时断流容量不降低;无火灾危险。运行维护特点:维修周期长;噪声较大;无火灾危险;运行维护特点:维修周期长;噪声较大;无火灾危险;需要一套压缩空气装置作为气源;运行费用大。需要一套压缩空气装置作为气源;运行费用大。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(3 3)真空断路器)真空断路器结结构构特特点点:灭灭弧弧室室材材料料及及工工艺艺要要求求高高;体体积积小小、重重量量轻轻;触触头头不不易易氧氧化化;灭灭弧弧室室的的机机械械强强度度比比较
20、较差差,不不能能承承受受较大的冲击振动。较大的冲击振动。技技术术特特点点:可可连连续续多多次次操操作作,开开断断性性能能好好;灭灭弧弧迅迅速速,开开断断时时间间短短;开开断断电电流流及及断断口口电电压压不不易易做做得得很很高高;无无火火灾灾危危险险;开开距距小小,约约为为同同等等电电压压油油断断路路器器触触头头开开距距的的1/101/10左左右右;所所需需操操作作能能量量小小;开开断断时时产产生生的的电电弧弧能能量小;灭弧室的机械寿命和电气寿命都很高。量小;灭弧室的机械寿命和电气寿命都很高。运运行行维维护护特特点点:运运行行维维护护简简单单,灭灭弧弧室室不不需需要要检检修修;噪噪声低;运行费用
21、低;无火灾和爆炸危险。声低;运行费用低;无火灾和爆炸危险。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能ZW32-12真空断路器电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(4 4)SFSF6 6断路器断路器结结构构特特点点:结结构构简简单单,工工艺艺及及密密封封要要求求严严格格,对对材材料料要要求求高高;体体积积小小、重重量量轻轻;用用于于封封闭闭式式组组合合电电器器时时,可可大量节省占地面积。大量节省占地面积。技技术术特特点点:额额定定电电流流和和开开断断电电流流都都可可以以做做得得很很大大;开开断断性性能能好好,适适合合于于各各种种工工况况开开断断;SFSF6 6气气体体灭灭弧弧、绝绝缘缘性能好,
22、故断口电压可做得较高;断口开距小。性能好,故断口电压可做得较高;断口开距小。运运行行维维护护特特点点:维维护护工工作作量量小小;噪噪声声低低;检检修修周周期期长长;运行稳定,安全可靠,寿命长;可频繁操作。运行稳定,安全可靠,寿命长;可频繁操作。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能罐式罐式SF6SF6断路器断路器电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能瓷柱式瓷柱式SF6SF6断路器断路器电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能四、断路器的基本技术数据四、断路器的基本技术数据(1 1)额定电压()额定电压(kVkV)保保证证断断路路器器长长时时间间正正常常运运行行能能承承受受的的工工作作电电压
23、压(线线电电压压),我我国国采采用用的的额额定定电电压压等等级级:3 3、6 6、1010、3535、6060、110110、220220、330330、500500、750750、1000kV1000kV等。等。(2 2)最高工作电压()最高工作电压(kVkV)通常规定,通常规定,220kV220kV及以下设备,其最高工作电压为额定电及以下设备,其最高工作电压为额定电 压的压的1.151.15倍;对于倍;对于330kV330kV及以上的设备规定为额定电压的及以上的设备规定为额定电压的1.11.1倍倍 。我国采用的最高电压有:。我国采用的最高电压有:3.53.5、6.96.9、11.511.5
24、、40.540.5、6969、126126、252252、363363、550550、825825、1100kV1100kV等。等。(3 3)额定电流()额定电流(A A)断断路路器器在在规规定定的的基基准准环环境境温温度度下下允允许许长长期期通通过过的的最最大大工工作作电电流流有有效效值值。我我国国采采用用的的额额定定电电流流有有:200200、400400、630630、10001000、12501250、16001600、20002000、25002500、31503150、40004000、50005000、63006300、80008000、1000010000、1250012500
25、、1600016000、20000A20000A等。等。电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(4 4)额定开断电流()额定开断电流(kAkA)在在额额定定电电压压下下,断断路路器器能能可可靠靠开开断断的的最最大大电电流流有有效效值值,称称为为该该电电压压下下的的额额定定开开断断电电流流 。在在电电压压低低于于额额定定电电压压时时,开开断断电电流流可可以以比比额额定定开开断断电电流流大大,但但由由于于灭灭弧弧装装置置机机械械强强度度的的限限制制,开开断断电电流流有有个个极极限限值值,称称为为极极限限开断电流。开断电流。(5 5)额定关合电流()额定关合电流(kAkA)在在额额定定电电压压下下
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