发电厂电气设备的选择及其校验9Word文档格式.docx
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1.7母线…………………………………………………………………8
1.8绝缘子……………………………………………………………………9
二、电气设备的选择原则…………………………………………………………10
2.1变压器…………………………………………………………………10
2.2断路器…………………………………………………………………11
2.3隔断开关…………………………………………………………………122.4互感器…………………………………………………………………12
2.5电抗器…………………………………………………………………13
2.6母线………………………………………………………………………13
2.7高压熔断器…………………………………………………………………13
2.8防雷保护装置…………………………………………………………………14
2.9绝缘子…………………………………………………………………………14
三、电气设备的选择和校验………………………………………………………14
（1）电流互感器的选择……………………………………………………………14
（2）电压互感器的选择……………………………………………………………15
谢辞…………………………………………………………………………………17
变电所电气设备的选择校验
摘要：
通过对变电所电气设备的构成介绍，了解变电所电气设备的选择原则以及校验过程。
变压器是变电所的主要设备，电压高低与绕组匝数成正比，电流则与绕组匝数成反比。
开关设备，它包括断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器等都是断开和合上电路的设备。
电压互感器和电流互感器，它们的工作原理和变压器相似，它们把高电压设备和母线的运行电压、大电流即设备和母线的负荷或短路电流按规定比例变成测量仪表、继电保护及控制设备的低电和小电流。
用来限制短路电流的限流电抗器一般选用NKL系列铝线电抗器或FF系列铝线分裂电抗器。
变电所还装有防雷设备，主要有避雷针和避雷器。
关键词：
变电所变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、分裂电抗器
前言：
变电所是连接发电厂、电网和电力用户的中间环节，主要有汇集和分配电力、控制操作、升降电压等功能。
把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电所是输电和配电的集结点，变电所主要分为：
升压变电所，主网变电所，二次变电所，配电站。
变电所是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。
一.变电所主要的电气设备
变电所的电气设备构成：
变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、架空母线、消弧线圈、并联电抗器、电力电容器、调相机等设备。
1.1变压器
⑴变压器的构成：
①铁芯：
用涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，用以构成耦合磁通的磁路，套绕组的部分叫芯柱，芯柱的截面一般为梯形，较大直径的铁芯叠片间留有油道，以利散热，连接芯柱的部分称铁轭。
②绕组：
是变压器的导电部分，用绝缘材料的铜线或铝线绕成圆筒形，然后将圆筒形的高、低压绕组同心地套在芯柱上，低压绕组靠近铁芯，高压绕组在外边，这样放置有利于绕组铁芯间的绝缘。
③分接开关：
利用改变绕组匝数的方法来进行调压。
将绕组引出的若干个抽头叫分接头，用以切换分接头的装置称分接开关；
分接开关又分为无载分接开关和有载分接开关，无载分接开关只能在变压器停电情况下，才能切换；
有载分接开关可以在带负荷情况下进行切换。
④保护装置：
a、储油柜（油枕）：
调节油量，减少油与空气间的接触面，从而降低变压器油受潮和老化的速度。
b、吸湿器（呼吸器）用以保持油箱内压力正常，吸湿器内装有硅胶，用以吸收进入油枕内空气中的水分。
c、安全气道（防爆筒）：
它的出口处装有玻璃或薄铁板，当变压器内部发生故障时，油气流冲破玻璃向外喷出，以降低油箱内压力，防止爆破。
d、气体继电器：
当变压器内部故障时，变压器油箱内产生大量气体使其动作，切断变压器电源，保护变压器。
e、净油器（热虹吸过滤器）：
利用油的自然循环，使油通过吸附剂进行过滤、净化，防止油的老化。
f、温度计：
用以测量监视变压器油箱内上层油温，掌握变压器的运行状况。
⑵变压器的冷却：
①油浸自冷式：
铁芯和绕组直接浸于变压器箱体的油中，变压器在运行中产生的热量经变压器油传递到油箱壁和散热器管，利用管壁和箱体的辐射和周围空气对流，把热量带走，从而降低变压器温升。
②油浸风冷式：
为了加快变压器油的冷却，在散热器上装有风扇，以加速空气的对流，使油迅速冷却，达到降低变压器温升的目的。
③强迫油循环风冷或水冷式：
装有特殊油泵，强迫油在散热器内循环，用风扇加速散热器冷却或利用特制设备将水通过散热器将变压器油内热量带走，达到冷却变压器的目的。
1.2断路器
⑴断路器的作用：
通过断路器将设备投入（接通）或退出（断开）运行。
当电气设备或线路发生故障时，由继电保护动作控制断路器，使故障设备或线路从电力系统中迅速切除，保证电力系统内无故障设备的运行。
⑵断路器的构成：
开断元件、支持绝缘的元件、传动元件、基座以及操动机构组成。
⑶断路器分类：
①按电压等级分类：
按电压等级分有高压断路器（10、35、110、220、330、500KV）和低压断路器（400V）。
②按灭弧介质分类：
少油或断路器（油仅用来灭弧，带电部分的绝缘用瓷或有机绝缘材料，用油少）、多油式断路器（油既作绝缘，又用来灭弧，用油多）、空气断路器（用压缩空气既作绝缘，又用来灭弧）、真空断路器、六氟化硫断路器（以SF6气体作灭弧和绝缘）以及自动产气和磁吹断路器等。
③按安装环境分类：
屋外式和屋内式。
⑷断路器的主要技术参数和运行基本要求：
①主要技术参数：
额定电流、额定电压、额定开断电流、分闸时间、合闸时间以及动稳定和热稳定电流等。
②运行基本要求：
工作可靠性、足够的开断能力、满足电力系统要求的分闸时间、能实现重合闸、结构简单、价格低。
1.3隔离开关
⑴隔离开关的作用：
将电气设备与带电部分隔离开，以保证电气设备能安全地进行检修或故障处理；
改变运行方式（如在双母线接线的电路中，可将设备或线路从一组母线切换至另一组母线上）
⑵隔离开关的分类
①按安装地点分类：
屋内型和屋外型
②按绝缘支柱数目分类：
单立柱式、双立柱式、三柱式。
③按用途分类：
输配电用、发电机引出线用、变压器中性点接地用和快分用四种。
④按断口两侧闭市接地刀情况分类：
单接地、双接地和不接地三种。
⑤按触头运动方式分类：
水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式。
⑥按现用操动机构分类：
手动、电动和气动操作等。
⑦按极数分为单极和三极隔离开关。
⑶对隔离开关的基本要求
①就有明显的断开点，易于鉴别是否与电源断开。
②断开点之间，应有可靠的绝缘，即就有足够的距离，在恶劣的气象条件下或过电压相间闪络的情况下，不致从断开点击穿，以保证检修人员的人身安全。
③运行中应有足够的热稳定和动稳定性，尤其不能因电动力作用而自动断开，否则将会造成重大事故。
④结构就尽量简单，动作可靠，对带有接地刀的隔离开关，必须有闭锁装置，保证先断开隔离开关再合上接地刀或先断开接地刀再合上隔离开关的操作要求。
1.4互感器
互感器是将高电压和大电流变换成适合仪表或保护装置使用的低电压和电流。
⑴作用：
①互感器与测量仪表配合，对设备和线路的电压、电流、功率等进行测量。
②互感器与继电器或保护装置配合，对电气设备、电力系统设备进行保护。
③互感器能使测量仪表、继电保护装置与电气设备的高电压隔离，保证运行值班员的人身安全和二次设备的安全。
④将电路的电压、电流变换成统一的标准值，以利仪表、继电器等二次设备标准化。
⑵互感器的分类
①电压互感器的类型
a、电磁式电压互感受器：
单相干式、三芯五柱式、单相油浸式及串级油浸式等。
b、电容式电压互感器：
单相油浸式，它由电容分压器和电磁单元构成。
②电流互感器的类型
①干式电流互感器：
贯穿式、母线式、支持式三种，用天发电机回路及开关柜中。
②油浸式电流互感器，多用于屋外配电装置。
③串级式电流互感器，几个中间电流互感器相互串联而成。
④次箱式电容型电流互感受器
消弧线圈
消弧线圈：
主要用于中性点不直接接地的电力系统中，当发生单相金属性接地故障时，补偿接地电容电流，使其值在允许的范围内。
是一个带有铁芯的电感线圈，铁芯具有间隙，以使得到较大的电感电流，线圈的接地侧有若干个抽头，以便在一定的范围内分级调节电感的大小。
消弧线圈一般接于变压器或发电机的中性点。
并联电抗器
并联电抗器的作用：
削弱空载或轻载线路中的电容效应，降低工频过电压；
同时利用其中性点经小电抗接地来补偿潜供电流，加速潜供电弧的熄灭。
1.5电力电容器
⑴并联补偿电容器主要用于增加无功功率以及提高受电端电压水平。
⑵串联补偿电容器用于220KV及以上的电力系统中，可以提高线路的输送容量、系统稳定性和合理分布并联线间电容等。
在110KV及以下的系统中，可以改善线路电压水平，提高配电网络输送能力。
⑶静止补偿器由电容器和可控饱和电抗器组成，兼有调相机及电容器的优点。
1.6调相机
调相机：
实际上它是一个空载运行的同步电动机，装于负荷中心的变电所，用以补充无功功率、改善功率因数。
1.7母线
⑴发电厂和变电所中各级电压配电装置的母线、各种电器之间的连接用导线以及发电机、变压器等电气设备与相应的配电装置之间的连接导线称母线。
⑵作用：
汇流、分配、传输电力。
⑶母线通常采用铝材；
持续电流较大时，而且位置又狭窄的变压器出线端以及环境对铝有腐蚀时，选用铜材；
110KV及以上的配电装置，当采用硬导线时，必须有足够的力学强度和安全系数，一般常用铝锰合金材料。
⑷导线（体）的截面形状
①矩形母线：
在35KV以上的屋外配电装置，大多数采用矩形截面母线，矩形母线散热较好。
②圆形线圈：
35KV以上的屋外配电装置中，大多数采用圆形截面母线。
因为圆形截面导线无电场集中的现象，不会引起电晕。
在110KV及更高电压的屋外配电装置中，一般采用钢芯铝芯铝绞线或管形母线。
③大电流母线：
对于大容量发电机，因工作电流很大，可采用多条矩形母线来增加载流量。
每条的截面相同，用母线厚度相同的距离，以利散热。
当每相三条矩形母线不能满足要求时，可采用槽形母线。
④水内冷母线：
载流能力比普通母线高几倍，用于水内冷发电机绕组中。
1.8绝缘子
⑴绝缘子作用：
用来支持导线，并使其绝缘的器件。
⑵绝缘子的分类
①按用途分：
高压绝缘子：
电站电器绝缘子和线路绝缘子。
低压绝缘子用于低压架空线路、低压布线、通信线路等。
②按主绝缘材料分：
瓷绝缘子、玻璃绝缘子、有机材料绝缘子和复合绝缘子。
③按结构分：
A型、B型和高压套管。
高压套管供导线穿过墙壁、箱壳等，并使导体与墙壁、箱、壳等绝缘。
高压套管分充液套管、充气套管、油浸纸套管和电容套管等。
二、电气设备的选择原则
2.1变压器
变压器容量的选择是一个全面、综合性的技术问题，没有一个简单的公式可以表示。
变压器容量的选择与负荷种类和特性、负荷率、需要率、功率因数、变压器有功损耗和无功损耗、电价（包括基本电价）、基建投资、（包括变压器价格及安装土建费用和供电贴费）、使用年限、变压器折旧、维护费以及将来的计划等因数有关。
⑴变压器容量的基本估算
变压器容量的基本估算主要有以下三种方面。
①利用计算负荷法估算
先求出变压器所要供电的总计算负荷，然后按下式估算。
变压器总容量=总计算负荷+考虑将来的增容裕量。
②利用最经济运行效果法估算
所选择的变压器，其最佳经济负荷和实际使用负荷相等或接近，即：
变压器容量约等于S/贝塔m,式中S--实际使用负荷，KVA;
贝塔m--所选择变压器最高效率时的负荷率。
按上式选择的变压器容量往往偏大，按最高效率相应的的负荷率贝塔m所选择的变压器在最高效率的工况下运行，不一定会使企业得到最好的经济效益。
这是由于没有综合考虑影响经济选择企业变压器的各种因数的缘故。
⑵按年电能损耗最小法选择变压器
该方法适用于不同的企业性质和生产班制及负荷曲线的场合，它是根据年电能损耗最小为原则来选择变压器容量的，因此，从节能角度看较合理。
计算结果表明，变压器容量应在使用负荷和最高经济负荷之间进行选择。
一班制企业，可按使用负荷选择变压器容量，也可略留裕量；
二班间断和三班间断的企业，可分别按比例使用负荷高一级和二级左右的容量选择变压器；
三班连续制企业，可按最经济负荷选择变压器。
然而该方法只考虑年电能损耗最小这一点，还未考虑其他因数，因此，还是不全面的。
按变压器年电能损耗最小和运行费用最低、
并综合考虑变压器装设的投资来确定变压器安装容量，才是经济合理的。
2.2断路器
断路器的选择内容包括：
（1）选择型式
断路器型式的选择，应在全面了解其使用环境的基础上，结合产品的价格和已运行设备的使用情况加以确定。
（2）选择额定电压
所选断路器的额定电压应大于或等于安装处电网的额定电压。
（3）选择额定电流
若实际使用地点的关键温度不同于给定标准值时，应注意对断路器额定电流进行修正。
（4）校核额定开断能力
（5）校核动稳定
（6）校验热稳定
2.3隔离开关
隔离开关选择方法可参照断路器，其内容包括：
①选择型式
②选择额定电压
③选择额定电流
④校核动稳定
⑤校验热稳定
2.4互感器
选择电流互感器时，首先要根据装设地点、用途等具体条件确定互感器的结构类型、准确等级、额定电流比；
其次要根据互感器的额定容量和二次负荷计算二次回路链接导线的截面积；
最后校验其动稳定和热稳定。
①结构和准确度的确定
②额定电压的选择
③额定电流的选择及额定电流比的确定
④二次回路链接导线截面积的计算
⑤热稳定校验
⑥动稳定校验
2.5电抗器
按额定电压选择
一般选择电抗器额定电压与安装处电网额定电压相同。
选择电抗器的额定电流必须大于可能流过电抗器的最大长期工作电流。
电抗器基本设有过载能力，选择时应有适度裕度。
2.6母线
母线的选择内容包括
①确定母线的材料、截面形状、布置方式
②选择母线的截面积
③校验母线的动稳定和热稳定
④对重要的和大电流的母线，校验其共振频率
⑤对110kv以上的母线，还应交验能否发生电晕
2.7高压熔断器
保护电压互感器的高压熔断器
保护电压互感器的高压熔断器，一般选择RN2型，其额定电压应高于或等于所在电网的额定电压（但限流式则只能等于电网电压），额定电流通常均为0.5A保护一般回路的熔断器
①熔体的额定电流应为回路负荷电流的1.5-2.5倍
②熔断器的额定电流应大于熔体的额定电流。
③上、下级熔断器的安-秒特性要互相配合。
2.8防雷保护装置
在发电厂中，户外布置的电力变压器、配电装置、发电机电压引出线，以及油处理室、露天油罐、主变压器修理间等，均应装设直击雷保护装置。
主厂房、主控制室和35kv以下的户内配电装置，一般不需设置直击雷保护装置，仅将其屋顶金属结构接地即可。
2.9绝缘子
支柱绝缘子应按安装地点和额定电压选择，并进行短路动稳定校验。
三、电气设备的选择和校验过程
（1）电流互感器的选择
3.1选型：
环境、安装条件。
3.2选规格（参数）：
①额定电压选择：
UN≥UNW，（1.1～1.5）UN≥UWM
②一次额定电流的选择I1nI1n≥（1.2～1.5）Ica
3.3．准确度的校验：
0.2级—精确测量
0.5级—计量仪表
1.0级—测量仪表
3级—指示仪表、继电器保护装置，负荷越大，准确度下降。
S2N≥S2S2=I22NR2
R2=KW1ΣRk+Kw2Rw+Rc
连接线一般采用铜线，其截面：
10m2≥AW≥1.5mm2
3.4动稳定效验:
3.5热稳定效验:
（KtsI1N）2t≥I2ssti
3.610%误差效验：
m＞mca=1.1Iop/I1n
（2）电压互感器的选择
①选型：
根据使用地点、安装条件、用途。
②一次侧额定电压的选择
a.1UIN＞UW＞0.9UIN
b、选准确度等数。
c、容量校验：
1）S2N≥S2
2）限流熔断器作保护用→不做短路稳定性校验。
3）取最大负载相作为校验依据。
小结：
1、电流互感器的选择。
（类型、规格）准确度选择、校验。
2、电压互感器的选择。
谢辞
本学期仿佛白驹过隙，在老师的谆谆教导下，我学到了很多有用的专业知识。
我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。
您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。
授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式。
感谢艾海提老师对我这学期这门课程的帮助与辅导。
通过这门课我了解了发电厂电气方面的知识以及发电厂是怎么运作的。
在写论文的同时锻炼了自己的查阅能力与思考能力。
再次感谢老师。
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