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发电厂变电站电气设备引言发电厂变电站是一个重要的能源基础设施，主要用于将发电厂产生的电能变换为适合输送和分配的电能。
电气设备是发电厂变电站的核心组成部分，负责将电能进行各种电压等级的变换和保护。
本文将介绍发电厂变电站常见的电气设备及其功能。
主要电气设备发电变压器发电变压器是发电厂变电站中最重要的电气设备之一。
其主要功能是将发电机产生的低电压变换为高电压，以便输送到远距离的用户。
发电变压器一般由高压侧和低压侧组成，通过电磁感应的原理进行电能的变换。
高压断路器高压断路器是发电厂变电站中用于保护电力设备免受过电压和短路故障的电气设备。
当电力设备发生短路故障或过电压时，高压断路器会迅速切断电路，以防止更严重的设备损坏或事故发生。
低压断路器低压断路器是发电厂变电站中的另一种重要电气设备，用于保护低压电路和用户设备。
低压断路器一般是通过过载保护和短路保护来保护电力设备免受电流过载和短路故障的损害。
继电器继电器是发电厂变电站中一个重要的电气控制设备，用于控制和保护电力系统的运行。
继电器可以根据电力系统的工作状态，通过电磁吸合或释放的方式来控制电路的开关状态。
常见的继电器包括过流继电器、欠电压继电器和过温继电器等。
变压器保护装置变压器保护装置是用于对发电变压器进行保护的电气设备。
它可以监测变压器的电流、温度和油位等参数，并在发现异常情况时及时切断电路，以保护变压器免受损坏。
其他电气设备除了上述几种主要的电气设备外，发电厂变电站还包括其他一些辅助设备和辅助电气设备，如电流互感器、电压互感器、避雷器、接地装置等。
这些设备在保证电力系统的安全运行和电能的高效利用方面起到重要作用。
总结发电厂变电站电气设备是保证电力系统供电可靠性和安全性的关键设备。
发电变压器、高压断路器、低压断路器、继电器和变压器保护装置是发电厂变电站中常见的主要电气设备。
此外，还有一些辅助设备和辅助电气设备用于支持电力系统的正常运行和保护。
了解这些电气设备的功能和作用，有助于我们更好地理解和维护发电厂变电站。
发电厂及变电站电气设备1. 背景介绍发电厂和变电站是电力系统中重要的组成部分，负责将发电机产生的电能进行输送、分配和转换，以满足不同区域的用电需求。
其中，电气设备扮演着关键角色，包括发电机、变压器、开关设备等。
本文将介绍发电厂及变电站中常见的电气设备。
2. 发电机发电机是发电厂的核心部件，负责将机械能转化为电能。
根据不同的发电方式，发电机可以分为热力发电机、水力发电机、风力发电机等。
在热力发电厂中，发电机通常由蒸汽涡轮驱动，使发电机转子旋转，产生交流电能。
而在水力和风力发电厂中，利用水力或风力驱动发电机产生电能。
发电机主要由定子和转子两部分组成。
其中，定子为固定部分，包含电枢绕组，负责产生磁场。
转子则为旋转部分，包含永磁体或电磁绕组，在定子的磁场作用下产生感应电动势。
发电机的输出电压、电流和频率取决于转子的转速和定子的磁场。
3. 变压器变压器在发电厂及变电站中起到关键的电能转换和输送作用。
它能将高电压转换为低电压，或将低电压转换为高电压。
变压器主要由铁芯和绕组组成。
铁芯由硅钢片叠压而成，主要用于增加磁通密度和减少能量损耗。
绕组由导线缠绕而成，分为一次绕组和二次绕组。
一次绕组连接到输入电源，二次绕组则连接到输出负载。
变压器通过磁感应原理将输入电压的能量传递到输出电路中，保证电能的正常传输。
变压器可以根据功率级别分为干式变压器和油浸式变压器，根据使用场景可分为发电厂变压器和变电站变压器。
它们在电力系统中起到电压升降和电能输送的重要作用。
4. 开关设备开关设备用于控制、保护和隔离电力系统中的各个部分。
它们在发电厂及变电站中起到关键的安全性和可靠性保障作用。
常见的开关设备包括断路器、隔离开关和负荷开关。
断路器主要用于开关电路和保护电气设备，其内部配有电流保护和过压保护装置。
隔离开关用于隔离电气设备，确保设备的安全维护和修理。
负荷开关用于接通或切断负载电路，控制电气设备的供电状态。
开关设备的选型和设计要根据电力系统的需求及特点来确定。
第9章二次设备的选择及二次回路设计基础第一节二次设备的选择一、控制和信号回路的设备选择1．控制开关的选择控制开关应根据以下三个条件选择：（1）回路接线需要的触点数量及触点闭合图表。
（2）操作的频繁程度。
（3）回路的额定电压、额定电流和分断电流。
2．跳、合闸回路中的中间继电器的选择（1）跳、合闸位置继电器的选择。
音响或灯光监视的控制回路，跳、合闸回路中选择位置继电器的要求为：1）在正常情况下，通过跳、合闸回路的电流应小于其最小动作电流及长期热稳定电流。
2）当直流母线电压为85％额定电压时，加于继电器的电压不小于其额定电压的70％。
（2）跳、合闸继电器的选择。
跳闸或合闸继电器电流自保持线圈的额定电流，除因配电磁操作机构的断路器由于合闸电流大，合闸回路设有直流接触器，合闸继电器需按合闸接触器的额定电流选择外，其他跳、合闸继电器均按断路器的合闸或跳闸线圈的额定电流来选择，并保证动作的灵敏系数不小于1.5。
（3）自动重合闸继电器及其出口信号继电器的选择。
自动重合闸继电器及其出口信号继电器额定电流的选择应与其起动元件动作电流相配合，保证动作的灵敏度不小于1.5。
自动重合闸出口继电器及信号继电器，当其出口直接接至合闸线圈回路时，继电器的额定电流应按合闸接触器或断路器合闸线圈的额定电流来选择。
3．防跳继电器的选择（1）防跳继电器的选型。
电流起动电压自保持的防跳继电器，其动作时间应不大于断路器的固有跳闸时间。
DZK系列快速中间继电器的动作时间不大于15ms。
（2）防跳继电器的选择。
1）电流起动电压自保持的防跳继电器，其电流线圈的额定电流的选择应与断路器跳闸线圈的额定电流相配合，并保证动作的灵敏度不小于1.5。
自保持电压线圈按直流电源的额定电压选择。
2）电流起动线圈动作电流的整定可以根据1）所选用继电器线圈额定电流的80％整定。
这样整定能保证当直流母线电压降低到85％时继电器仍能可靠动作。
3）电压自保持线圈按80％额定电压整定为宜。
电气设备4类第一类：输变电设备输变电设备是电力系统中起着重要作用的设备，主要包括变压器、断路器、隔离开关等。
变压器是电力系统中用来改变电压水平的重要设备，主要用于变压、升压、降压等工作。
断路器是电力系统中用来切断和接通电路的设备，主要用于保护电力设备和人身安全。
隔离开关是电力系统中用来隔离和接通电路的设备，主要用于维护和检修电力设备。
第二类：发电设备发电设备是电力系统中用来将其他形式的能量转化为电能的设备，主要包括发电机、发电机组等。
发电机是将机械能转化为电能的设备，主要通过磁场与线圈的相互作用来实现能量的转换。
发电机组是由发电机、发动机和控制系统等组成的设备，主要用于发电。
第三类：配电设备配电设备是电力系统中用来将输变电设备产生的电能分配给用户的设备，主要包括开关柜、电缆、配电箱等。
开关柜是用来控制和保护配电系统的设备，主要用于电能的分配和控制。
电缆是将电能传输到用户端的设备，主要用于电能的输送。
配电箱是将电能从电缆引入用户用电设备的设备，主要用于电能的分配和保护。
第四类：用电设备用电设备是电力系统中用来将电能转化为其他形式能量的设备，主要包括电动机、电磁铁、电热水器等。
电动机是将电能转化为机械能的设备，主要用于驱动各种机械设备。
电磁铁是利用电磁力产生吸引力或排斥力的设备，主要用于控制和操作各种机械设备。
电热水器是利用电能将水加热的设备，主要用于供暖和热水供应。
总结：电气设备分为输变电设备、发电设备、配电设备和用电设备四类。
这些设备在电力系统中起着重要作用，使得电能能够从发电厂传输到用户端，并转化为其他形式的能量。
了解这些设备的基本原理和功能，对于维护和管理电力系统具有重要的意义。
只有保证这些设备的正常运行，才能确保电力系统的安全稳定运行，为人们的生活和生产提供可靠的电力供应。
因此，对于电气设备的研究和发展具有重要的意义。
第八章接地装置教学要求：掌握保护接地、保护接零的工作原理；了解影响接地电阻的因素及降低方法，了解接地系统。
接地是防止人身受到电击，保障电力系统正常运行，保护线路和设备免遭损坏，预防电气火灾，防止雷击和防止静电损害的基本措施。
电对人体的伤害是多方面的：电流通过人体会造成电击；电流的热效应会造成电灼伤；电流的化学效应会造成电烙印和皮肤金属化；电磁场能量对人体的辐射作用，会引起头晕、乏力、神经衰弱等症状；电火花会引起瓦斯及氢气爆炸，造成设备损坏和人身伤亡。
所以，必须研究电气安全技术，采取有效措施。
s8．1人体触电的概念及机理8.1.1 人体的触电8.1.1.1 触电发生的原因人体的不同部分，如手脚之间、两手之间或两脚之间受到电压的作用，在人体内产生电流造成伤害，甚至危及生命安全，叫做触电。
通常是人站在天然导电的地面上，手接触到带电体而发生触电。
统计表明，多数触电事故是由于直接接触或接近电路的裸带电部分而造成的。
另有约20%的事故则是由于电气设备的绝缘损坏致使金属外壳、基础构架等发生非正常带电而引发的。
前一类称为直接触电，防止的办法是采用电气隔离，并且正确地执行电气设备安全运行的组织措施和技术措施。
后一类称为间接触电，除了加强绝缘的定期监测和维修，便是采用接地保护的办法。
须知绝缘损坏并不都是由外部原因引发的偶然现象，任何绝缘的老化都是必然的，而老化的绝缘便随时可能出现绝缘故障。
8.1.1.2 电流对人体作用的机理电流通过人体内部，对人体的伤害程度与通过人体电流大小、电流通过人体的持续时间、电流通过人体的途径、电流的种类及人体的精神状态有关，而且各种因素之间有密切联系。
1．电流大小。
通过人体的电流越大，人体的生理反应越强烈，引起心室颤动所需的时间越短，致命的危险就越大。
对于工频电流，按照电流通过人体的大小不同，可以划分为以下三级：（1）感知电流。
引起人的感觉的最小电流称为感知电流。
实验资料表明，对于不同的人，感知电流也不同，成年男性的平均感知电流约为1.1mA，成年女性的平均感知电流约为0.7mA。
（2）摆脱电流。
人触电后能自动摆脱电源的最大电流称为摆脱电流。
实验资料表明，对于不同的人，摆脱电流也不同，成年男性的平均感知电流约为16 mA，成年女性的平均感知电流约为10.5mA。
（3）致命电流。
引起心室颤动的最小电流称为致命电流。
根据动物实验和统计分析得出的资料列入表8-1。
该资料考虑了通电时间的影响，表中，O是没有感觉的范围，A不引起心室颤动，B是容易产生严重后果的范围。
2．通电时间。
表8-1表明，通电时间愈长，愈容易引起心室的颤动，死亡的危险性增大。
这是因为，通电时间愈长，能量积累增加，引起心室颤动的电流减小。
3．电流途径电流通过心脏时会引起心室颤动，较大的电流还会使心脏停止跳动。
电流流过中枢神经，会引起中枢神经系统强烈失调而导致死亡。
电流通过头部会使人昏迷，若电流较大，会对脑产生严重伤害，使人昏迷而导致死亡。
因此，从左手到胸部是最危险的电流途径，从手到手、从手到脚也是很危险的电流途径。
4．电流种类直流电流、高频电流、冲击电流和静电电荷对人体都有伤害作用，其伤害程度一般较工频电流为轻。
电流的频率不同，对人体的伤害程度亦不同。
25~300HZ的交流电对人体的伤害程度最严重。
5．人体状况电流对人体的伤害程度与人体状况也有关系：电流对人体的作用，女性较男性敏感；小孩承受电击能力较成年人低；引起心室颤动的电流约与体重成正比。
6．人体电阻和安全电压人体电阻不是一个常数，它与电流途径、皮肤（干湿及破损）状况以及接触面大小有关，且随作用电压的大小而变。
在小电压时，皮肤具有绝缘保护作用，在电压升高时皮肤将逐渐发生击穿，并增加机体电解，使人体总电阻下降。
设电流途径为手一手或手一脚，皮肤具有一般的接触面积和平均干湿度。
当电压低于100V时，人体电阻平均值约为3000Ω，忽略站脚处地面电阻率的影响，则痉挛电压值约为3000×0。
02=60V。
即是说，在一般条件下，触电者不需别人帮助能自行脱开60V的触电电压,避免出现触电死亡事故。
若接触条件变坏(指皮肤潮湿、接触面加大)，即使人体电阻降至1300Ω,也不致于达到50mA的使心室纤颤的危险限值。
故一般可认为根据国际电工学会的推荐，该电压值现宜降至50V。
在特殊环境中，例如地水中或特别潮湿处，或地金属的地面上；地湿皮肤和大面积接触的情况下，人体电阻只有几百欧姆。
此时必须使用更低的安全电压规定值，例如36V、24V甚至12V。
8．2 保护接地8.2.1. 接地的分类所谓接地，既将电气设备的某些部分用导线（接地线）与埋在土壤中或水中的金属导体（接地体）相连接。
按照接地的作用,电气设备的接地主要有三种形式：（1）工作接地工作接地是为了使电气装置正常工作而将电气回路中的某一特定点接地，使之与地基本保持同电位。
如变压器中性点、电压互感器中性点等的接地。
（2）保护接地保护接地是将主要电气设备可能带电的金属部分进行接地，防备由于绝缘损坏使外壳带危险电压，以保护人身的安全。
如电气设备的金属外壳，钢或钢筋混凝土构架、杆塔，停电检修的电路等的接地。
由于绝缘故障有可能窜入高电压的低压回路一点接地，也具有保护接地的性质。
如电流互感器二次回路的一点接地。
（3）冲击接地其作用是将雷电流安全地泄入地中，消除过电压的危险影响。
如避雷针、避雷器和线路杆塔等的接地。
按照接地电流的波形，工作接地和保护接地属于工频接地，在电站共用一个统一的接地装置。
冲击接地常设置独立的集中接地装置，构成过电压保护装置的一部分。
8.2.2 基本原理未作保护接地时，当电气设备主绝缘损坏致使金属外壳等与带电部分相连通时，人一接触设备，既与故障相的对地电压接触，这对人体是非常危险的，如图8-1所示。
处于相电压下的金属外壳对人体安全构成的威胁还与系统中性点的运行方式有关。
在中性点不接地系统或经消弧线圈接地的系统中，通过触电者的电流将是单相接地的电容性电流（或过补偿的感性电流），其数值以安培计，故对人体构成威胁。
在中性点直接接地系统中，加于触电者的电压将是相电压，在高压系统中将导致人体的迅速烧毁。
当金属外壳等有保护接地之后时，情况便大不相同。
当电气设备绝缘损坏时，设备外壳上的对地电压为U d=I d R d式中，I d——单相接地电流R d——接地装置的电阻当人触及设备外壳时，接地电流将沿着接地体和人体两条通路流过，如图8-1所示，而通过人体的电流为I r=I d R d/(R r+R d)式中，R r——人体的电阻以图8-2为例，与外壳同电位并与土壤紧密接触的接地体，在向地中散流时，因土壤的电阻率很大，在设备附近形成一个倒漏斗形的地电位分布曲线。
靠近接地体附近的土壤中电流密度大，电位分布陡峭。
距接地体越远，电流密度越小，电压降也越小。
约在15—20m处地电位接近于零.最高电位U jd与接地电流I jd之比值叫做接地电阻R jd,即R jd=U jd/I jd (8-1)8.2.3 接触电压与跨步电压在发生接地故障（如电气设备主绝缘损坏致使金属外壳等与带电部分相连通）时，位于分布电位场内的人体所受到的电压有接触电压和跨步电压。
所谓接触电压U j，即人站在距设备0.8m处,手触外壳等带电部分,手脚之间所受的电压值。
即 U j=U jd—U （8-2）式中:U为触电者站脚处的电位由该式可见，接触电压的大小与接地电阻的大小有关，接地电阻愈小，接触电压就愈小。
接地保护之所以有效，不仅在于降低了带电外壳等的电位U jd，而且还因抬高了站脚处的电位U。
设备的接地即使非常好，在故障电源未切断前，接触电压也是存在的。
所谓跨步电压U k，即人在接地故障区域内行走，跨出0.8m步距的两脚所受到的电位差值。
即U K=U1—U2 (8-3)式中：U1、U2为两脚落地点的地面电位。
当人处于电场内有麻电的感觉时，不能奔跑逃离电场，而应该单脚跳或细步离开电场。
8.2.4 接地电阻最大允许值接地电阻由R= U jd/I jd来决定，这时的接地电压U jd应是能保证人身安全的数值。
1.对小接地电流系统在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中,一相绝缘损坏时的接地电流一般控制在10～30A以下，可以带故障运行2h。
此时为了不致出现过高的接触电压和跨步电压，应适当限制接地电压值。
当接地装置仅用于高压系统时，规定接地电压不超过250V，故一般应符合R≤250/I jd，接地电阻值一般不应大于10Ω。
当接地装置用于低压系统或高压系统共用时，考虑到人与低压设备接触的机会较多，需要更加降低接触电压和跨步电压,规定接地电压不超过120V，故一般应符合R≤120/I jd，接地电阻一般不应该超过4Ω。
在发电机或变压器的容量小于100kVA时，可放宽至10Ω。
高土壤电阻率地区，接地电阻允许升高，但不应超过：发电厂、变电站15Ω，其余30Ω。
2.对大接地电流系统在中性点直接地系统中，一相绝缘损坏时的接地电流很大，此时巨大的短路电流流过接地点必伴随着高接地电压。
但保护将速动作切除故障电路，接地电压的出现只是短暂的，致使人体触电的机遇很少，而且作用时间短。
故允许采用较大的接地电压和跨步电压值，并综合考虑电力系统运行的多方面要求，规定接地电压不超过2000V，故一般应符合R≤2000/I jd,当系统的计算单相短路电流大于4000A时，可取R≤0.5Ω。
高土壤电阻率地区，接地电阻允许升高，但不应超过5Ω。
3.对低压系统低压系统（主要是380/220V系统）的中性点一般采用直接接地。
并联运行电气设备的总容量为100kVA以上时，接地电阻一般不应大于4Ω；并联运行电气设备的总容量为100kVA及以下时，接地电阻一般不应大于10Ω。
高土壤电阻率地区，接地电阻允许升高，但不应超过30Ω。
8.3 保护接零8.3.1保护接零原理在中性点直接地系统中，无论高低电压，要发生单相接地时，都使一相电压经接地中性点与故障接地点形成单相短路回路。
但由于低压系统电压低，中性点和设备处接地装置阻值较大，单相短路电流偏小，常达不到保护所需要的动作值；此外，对低压设备，接地电压也略显过大。
针对低压设备保护接地存在：接地电流偏小和接地电压偏高的两个主要缺点，一般在380/220V低压系统中设置工作零线，将电气设备的金属外壳等与工作零线相连，构成保护接零。
它用零线短接了保护接地回路中的电阻Ro和Rs，因故接零保护可增大接地电流和减小接地电压。
它是保护接地的进一步发展。
图8-3（a）为保护接零图。
当电气设备绝缘损坏而发生碰壳短路时，形成了一个闭合的金属性短路回路，由于这个回路不包括接地体的接地电阻，所以短路电流比较大，使继电保护装置能够可靠动作。
另外，假定零线阻抗与相线阻抗（包括变压器或发电机每相绕组阻抗）持平，则相电压220V在相线与零线上各降落110V左右。
