发电厂变电所电气设备课件一. 电气设备的分类一次设备直接生产、输送、分配和使用电能的设备，包括：（1）生产和转换电能的设备，如发电机和变压器等；（2）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；（3）将有关电气设备连接成电路的载流导体，如母线电缆等；（4）变换电气量的设备，电压互感器和电流互感器；二次设备在电力系统中为了能对电气一次设备和系统的运行状况进行测量、控制、保护和监察而需要一些专门的设备，包括：（1）测量表计。
如电压表、电流表、功率表、电能表、频率表等，用于测量一次电路中的电气参数。
（2）继电保护及自动装置。
如各种继电器和自动装置等，用于监视一次系统的运行状况，迅速反应不正常情况并进行调节或作用于断路器跳闸，切除故障。
（3）直流设备。
如直流发电机、蓄电池组、硅整流装置等，为保护、控制和事故照明等提供直流电源。
一、变压器（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。
变压器中电力系统中的作用是变换电压，以利于功率的传输。
电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高送电的经济性，达到远距离送电的目的。
而降压变压器则能把高电压变为用户所需要的各级使用电压，满足用户需要。
变压器各组成部分的作用1、铁芯：变压器的铁芯是磁力线的通路，起集中强磁的作用，同时用以支持绕组。
2、绕组：变压器的绕组是电流的通路，靠绕组通入电流的通路，并借电磁感应作用产生感应电动势。
3、油箱：油浸式变压器主体放在油箱中，箱内充满变压器油。
4、温度器：装在油箱盖上的测温箱内，用来测量油箱内的上层油温。
5、冷却装置：将变压器在运行中产生热量散发出去的设备。
6、套管：是装在变压器高低压绕组的引线，引到油箱外部的绝缘装置，它既是引线对地(壳)的绝缘又担负固定引线的作用。
7、压力释放阀：若变压器过负荷或因故障而引起过电压，当油箱内的压力达到35KPa时，装在变压器顶盖上的压力释放阀便可靠地动作，及时释放压力，当压力恢复到正常值时，压力释放阀自动复位，变压器仍可运行。
8、呼吸器：呼吸器由一铁管和玻璃器组成，内装干燥剂(如硅胶)与油枕内的空间相连通，当油枕内的空气随变压器油的体积膨胀或收缩时，排出或吸入的空气都经过呼吸器，呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水份，对空气起到过滤的作用，从而保持油的清洁和绝缘水平。
9、防爆管：防爆管装在变压器顶盖上部油枕侧，管子一端与油箱连通，另一端与大气边通，管口用薄膜(划有刀痕的玻璃)封住，当变压器内部有故障时，油温升高，油剧烈分解产生大量气体，使油箱内压力剧增，此时，防爆管薄膜破碎油及气体由管口喷出，池压。
防止变压器的油箱爆炸或变形。
10、变压器油枕和防爆管之间的小边通管此小管使防爆管的上部空间与油枕的上部空间相连通，让两个空间内的压力相等，油面保持相同。
11、油枕：当变压器的体积，随着油温的变化而膨胀或缩小时，油枕起到储油和补油的作用，能保证油箱内充满油，同时由于装了油枕，变压器与空气的接触面减少，减绶了油的劣化速度，油枕的侧面，还装有油位计，可以监视油位的变化。
二.发电机同步发电机是根据导体切割磁力线感应电动势这一基本原理工作的。
因此，同步发电机应具有产生磁力线的磁场和切割该磁场的导体。
通常前者是转动的，称为转子，后者是固定的，称为定子同步电机的工作原理图1一定子；2—转子；3一滑环同步发电机定子绕组感应电动势的频率取决于它的极对数p和转子的转速n。
可见，同步发电机极对数p一定时，转速n与电枢电动势的频率f之间具有严格不变的关系。
亦即当电力系统频率f一定时，电机的转速亦为恒值，这就是同步电机的主要特点。
如果同步发电机作电动机运行，必须在定子绕组加以三相交流电源，电机内部便产生一个旋转磁场。
这时转子绕组加直流励磁，则转子将在定子旋转磁场的带动下，沿定子磁场的方向以相同的转速旋转，转子的转速仍由式（n=60f/p ）决定，同步电机无论是作为发电机使用，还是作为电动机使用，其转速和交流电频率之间都将保持严格不变的关系，也就是说，电枢磁动势为一同步旋转的旋转磁动势，它与转子同速同方向旋转，定子和转子磁动势之间保持相对静止并产生恒定的电磁转矩。
同步电机在恒定频率下的转速恒为同步速度，是同步电机和感应电机的基本区别之一。
同步发电机的结构采用旋转磁极式，按转子磁极的形状可分为隐极式和凸极式两种。
一般隐极式结构在汽轮发电机中采用，而凸极式结构则通常在水轮发电机中采用，如图7-3所示。
从图中可见，隐极式的气隙是均匀的，转子呈圆柱形。
凸极式的气隙是不均匀的，极弧底下气隙较小，极间部分较大。
（a）隐极式；（b）凸极式1一定子；2一隐极式转子；3一凸极式转子无论电机是隐极式或凸极式，其基本结构均包括定子和转子两大部分。
汽轮发电机的运行方式汽轮发电机的运行方式包括正常运行方式，进相运行方式以及不对称运行方式等，现简单叙述如下。
一、额定情况下的运行方式发电机按照制造厂铭牌规定数据运行的方式，称为额定运行方式。
在此方式下，可以长期连续运行。
发电机的额定数据，如转速、定子电压、定子和转子温度、振动幅度等，是制造厂的设计依据，只有严格控制其在允许值范围内，才能保障发电机安全而高效地运行。
二、发电机的允许运行方式发电机的定子电压、频率、功率因数等异于额定运行方式时，未经试验和明确前，规定如下。
1、发电机电压的规定在发电机各部分温度没有超过限额的情况下，定子电压在额定值的±5%范围内变化时，其额定容量不变，但当发电机定子电压低于额定电压95%运行时，其定子最大电流不允许超过铭牌定子电流的105%。
发电机定子电压最高不得大于额定电压的110%，最低值应根据稳定运行的要求来确定，一般不应低于额定值的90%。
2、发电机过负荷的规定发电机不允许在长期过负荷情况下运行，但在系统发生事故时，发电机允许事故过负荷。
过负荷数值最高为额定电流的115％，时间不超过15min，且应监视定子冷却水出水温度不得超过85℃。
3、发电机不平衡电流的规定发电机允许在三相不平衡负荷条件下运行，但定子各大一相定子电流不应大于额定电流。
如运行中发现超出上述规定，应立即降低定子电流，使其不超出上述规定，同时并应加强对发电机转子温度的监视。
不平衡电流，可分为正序、负序及零序三个分量，负序电流与发电机额定值之比不得大于0.08。
三.隔离开关GNl9-12(c)系列户内高压隔离开关是在设备检修时，造成明显的断开点，使检修设备和系统隔离，原则上隔离开关不能用于断路开负荷电流，保证高压电气装置检修工作的安全。
1、隔离电源，用隔离开关将需检修的电气设备与带电部分可靠隔离，有个明显的断开点，以保证检修人员的安全。
2、配合断路器倒换母线运行方式。
3、接通和断开允许的小电流电路。
其特点：它的结构简单，没有专门的灭弧装置，用此隔离开关只能分合允许的小电流电路，配合断路器倒换运行方式。
隔离开关又称（隔离）刀闸，是一种高压开关电器。
因为它没有专门的灭弧装置，故不能用来切断负荷电流和短路电流。
使用时应与断路器配合，只有在断路器断开时才能进行操作。
隔离开关在分闸时，动静触头间形成明显可见的断口，绝缘可靠。
一、隔离开关的作用隔离电源，保证检修工作的安全。
配合断路器，在电路中进行倒闸操作。
接通和断开小电流电路。
在某些终端变电所中，快分隔离开关与接地开关相配合，代替断路器的工作。
二、隔离开关的技术参数（1）额定电压指隔离开关长期运行时所能承受的工作电压。
（2）最高工作电压指隔离开关能承受的超过额定电压的最高电压。
（3）额定电流指隔离开关可以长期通过的工作电流。
（4）热稳定电流指隔离开关在规定的时间内允许通过的最大电流。
（5）极限通过电流峰值指隔离开关所能承受的最大瞬时冲击短路电流。
三、隔离开关的型号含义隔离开关型号、规格一般由文字符号和数字表示：第一单元：产品字母代号，隔离开关用G；第二单元：安装场所代号，户内用N，户外用W；第三单元：设计序列顺序号，用数字1、2、3、……表示；第四单元：额定电压，kV；第五单元：其他标志，如T表示统一设计，G表示改进型，D表示带接地刀闸，K表示快分型等。
第六单元：额定电流，A。
三.高压断路器1 柱式SF6断路器2.ZW32-12真空断路器3.罐式SF6断路器在正常运行时，用于接通或断开电路的负荷电流，故障时用来迅速断开故障电流，消除故障，起到控制和保护作用。
1、多油断路器：就是其中的变压器油不但是灭弧介质，而且还担负相间，相对地的绝缘作用。
2、少油断路器：就是其中的油仅作灭弧介质，而相间，相对地的绝缘一般由空气等其它介质承担。
(少油断路器的动作原理：少油断路器分闸后，导电杆与静触头接触，整个油箱带电，绝缘油仅为灭弧介质用，分闸后，导电杆与静触头分断，导电杆借助瓷套管与油箱绝缘。
)3、真空断路器是利用真空作为绝缘和灭弧手段的断路器。
4、磁吹断路器是外加磁场力作用下将电弧吹入灭弧室进行灭弧的。
5、高压断路器中的油起什么作用主要是用来熄灭电弧的，当断路器切断电流时，动触头与静触头之间产生电弧的高温作用，使油剧烈分解成气体，该气体中氢占7%左右，它能够迅速地降低弧柱温度并提高极间的绝缘强度。
一、高压断路器的基本技术数据（1）额定电压（kV）保证断路器长时间正常运行能承受的工作电压（线电压），我国采用的额定电压等级：3、6、10、35、60、110、220、330、500、750、1000kV等。
（2）最高工作电压（kV）通常规定，220kV及以下设备，其最高工作电压为额定电压的1.15倍；对于330kV及以上的设备规定为额定电压的1.1倍。
我国采用的最高电压有：3.5、6.9、11.5、40.5、69、126、252、363、550、825、1100kV等。
（3）额定电流（A）断路器在规定的基准环境温度下允许长期通过的最大工作电流有效值。
我国采用的额定电流有：200、400、630、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A等。
四.互感器电压互感器电流互感器(一)、互感器的作用是将电路中大电流变为小电流，将高压变为低压的电气设备，作为测量仪表和继电器的交流电源。
(1)、仪表和继电器等二次侧的设备与一次侧高压装置，在电气方面隔离，以保证工作人员的安全。
(2)、使测量仪表和纪电器实现标准化和小型化，能够采用低压小截面控制电缆远距离的测量和控制。
(3)、当一次侧电路发生短路时，能够保护测量仪表和继电器的电流线圈不受大电流的损坏。
注：为了确保在接触测量仪表和继电器时的安全，互感器二次绕组必须接地，因为接地后当一次侧绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表和继电器出现高电压，危及人身设备安全。
