发电厂电气部分电气设备的结构和工作原理ppt课件.ppt
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1、2022年12月13日星期二,发电厂电气部分-电气设备的结构和工作原理,电气设备的结构和工作原理,一、绝缘子 a、作用:支持和固定裸载流导体,并使裸载流导体与地绝缘,或使装置中处于不同电位的载流导体之间绝缘。应具有足够的绝缘强度、机械强度、耐热性和防潮性。 b、分类:按额定电压分:高压(500V以上)、低压(500V及以下)按安装地点分:户内(无伞裙)、户外(有伞裙)按结构形式分:支柱式、套管式、盘形悬式,第一节 绝缘子和母线,基本概念:,爬电:浮尘等污秽在绝缘子表面附着,形成通路被绝缘子两端的电压击穿;泄露距离:即爬电距离,指绝缘件表面最短的漏电距离,是绝缘件承受运行电压作用的两极间沿绝缘件
2、外表面轮廓泄露电流流经的最短距离;闪络:在高压作用下,气体或液体介质沿绝缘子表面发生的破坏性放电;污闪:户外设备绝缘表面由于积污在一定气候条件下发生的闪络现象;电晕:当导体表面的电场强度超过空气分子的游离强度时,导体表面附近的空气分子被游离为离子,发出“嗤嗤”的放电声,在夜间并可看见紫蓝色的光;沿绝缘件表面放电叫闪络,内部放电叫击穿,第一节 绝缘子和母线,C、主要结构部件绝缘件 电工瓷:结构紧密均匀、绝缘性能稳定、机械强度高、不吸水 钢化玻璃:机械强度高、尺寸小、质量轻金属附件(镀锌) 作用:固定 两者用水泥胶合剂胶合在一起,能够在超过额定电压15%的电压下可靠运行,第一节 绝缘子和母线,一、
3、绝缘子1、支柱绝缘子(1)户内式(3-35kv屋内配电装置) 型号含义:,1)外胶装式:铸铁底座和圆形 铸铁帽均用水泥胶合剂胶 装在瓷件的外表面,尺寸、 质量大,机械强度高,电 气性能低。(逐步被淘汰),3,2,1,2)内胶装式:将绝缘子的上、 下金属配件均胶装在瓷件孔 内。体积小、质量轻、电气 性能好,机械强度低,第一节 绝缘子和母线,2,第一节 绝缘子和母线,3)联合胶装式:上金属配件采用内 胶装,下金属配件采用外胶装。 尺寸小、泄露距离大、电气性能 好、机械强度高。,(2)户外式(6kv及以上屋外配电装置)1)针式空心可击穿结构,较笨重,易老化,第一节 绝缘子和母线,1,2,3,5,2)
4、棒式实心不可击穿结构,尺寸小、质量轻、便于制造,第一节 绝缘子和母线,复合材料绝缘子(硅/硅氟橡胶) 伞套由硅橡胶为基体的高分子聚合物 制成,具有良好的憎水性,抗污能力强,用 来提供必要的爬电距离,并保护芯棒不受气 候影响,具有很高的抗拉强度和良好的减振 性以及抗疲劳断裂性。,新材料,一、绝缘子2、盘形悬式绝缘子 用在35kv及以上屋外配电装置和架空线路上,在实际应用中组成绝缘子串。35kv不少于3片,110kv不少于7片,220kv不少于13片,330kv不少于19片,500kv不少于24片,第一节 绝缘子和母线,一、绝缘子3、套管绝缘子 用于母线在屋内穿过墙壁或天花板,以及屋内向屋外引出,
5、或用于使用封闭外壳的电器的载流部分引出壳外。型号含义:,第一节 绝缘子和母线,第一节 绝缘子和母线,(1)户内式(6-35kv,200-2000A)1)带导体型,第一节 绝缘子和母线,2)母线型额定电压20kv及以下当负荷超过1000A时,广泛采用,(2)户外型 右端为户内部分,表面平滑,无伞裙,左端为户外部分,有伞裙,二、母线:汇集和分配电能的导体。也叫汇流排 发电厂和变电所中各种电压等级配电装置的主母线,发电机、变压器与相应配电装置之间的链接导体。1 材料铜:铜具有导电率高、机械强度高、耐腐蚀等优点,但在工业上有很多重要用途,而且产量少,价格贵,铜母线只用在持续工作电流交大、且位置特别狭窄
6、的发电机、变压器出口处,以及污秽对铜腐蚀较轻的场所。,第一节 绝缘子和母线,第一节 绝缘子和母线,材料:铝:铝的导电率仅次于铜,且质轻、价廉、产量高,在屋内和屋外配电装置中广泛采用。 铝合金:有铝锰合金和铝镁合金两种。铝锰合金母线 载流量大,但强度较差,采用一定的补强措施后可广泛使用;铝镁合金母线机械强度大,但载流量小,焊接困难,使用范围较小。钢:钢的机械强度大,但导电性差,仅用在高压小容量电路(如电压互感器回路以及小容量厂用、所用变压器的高压侧)、工作电流不大于200A的低压电路、直流电路以及接地装置回路中。,第一节 绝缘子和母线,2 敞露母线1)矩形母线 集肤效应大,每相2-4条并列使用。
7、一般用在35kv一下、持续工作电流在4000A及以下配电装置。(趋肤效应:对于导体中的交流电流,靠近导体表面处的电流密度大于导体内部电流密度的现象。随着电流频率的提高,趋肤效应使导体的电阻增大,电感减小。) 2)槽形母线 集肤效应小,机械强度高,散热条件好。一般用于35kv一下、持续工作电流为4000-8000A配电装置。3)管形母线 常用在110kV及以上,持续工作电流在8000A以上的配电装置中。优点:集肤效应小,电晕放电电压高(不易发生电晕),机械强度高,散热条件好。,槽型母线,高压复合屏蔽绝缘铜(铝)管型母线,第一节 绝缘子和母线,二、母线3 封闭母线 用外壳将母线封闭起来,用于单机容
8、量在200MW以上的大型发电机组、发电机与变压器之间的连接线以及厂用电源和电压互感器等分支线。,(1)全连式分相封闭母线 组成1)载流导体2)支柱绝缘子3)保护外壳4)伸缩补偿装置5)密封隔断装置,一般用铝制成,采用空心结构以减小集肤效应。当电流很大时可采用水内冷圆管母线。,采用多棱边式结构以加长漏电距离,每个支持点可采用一个至四个绝缘子支持。一般采用三个绝缘子支持的结构,具有受力好、安装检修方便、可采用轻型绝缘子等优点。,由58毫米的铝板制成圆管形,在外壳上设置检修与观察孔。,在一定长度范围内设置焊接的伸缩补偿装置;在与设备连接处适当部位设置螺接伸缩补偿装置。,封闭母线靠近发电机端及主变压器
9、接线端和厂用高压变压器接线端,采用大口径绝缘板作为密封隔断装置,并用橡胶圈密封,以保证区内的密封维持微正压运行的需要。,(2)共箱式封闭母线 其三相母线分别装设在支柱型绝缘子上,并用一个金属薄板制成的箱罩保护。用于单机容量200-300MW的发电厂的厂用电回路。,封闭母线,第二节 电力电缆和电抗器,一、电力电缆,1、电力电缆的用途,电力电缆主要用于:发电厂、变电站的进出线;跨越海峡、山谷及江河地区;大城市缺少空中走廊的地区;国防等特殊需要的地区 优点:防潮、防腐、防损伤,不占地面、不占用空中走廊、不妨碍观瞻,基本不受外力和气象条件影响、运行安全可靠 缺点:造价高、敷设麻烦、维护检修不便、难于发
10、现和排除故障,2、电力电缆的基本结构,1).电缆线芯2).绝缘层3).保护层,1导体;2相绝缘;3纸绝缘;4铅包皮;5麻衬;6钢带铠甲;7麻被;8钢丝铠甲;9填充物,传导电流。通常由多股铜绞线或铝绞线制成。根据导体的芯数,可分为单芯、双芯、三芯和四芯电缆。,使各导体之间及导体与包皮之间相互绝缘。使用的材料:橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、交联聚乙烯、聚丁烯、棉、麻、丝、绸、纸、矿物油、植物油、气体等。,保护导体和绝缘层,防止外力损伤、水分侵入和绝缘油外流。分内保护层和外保护层。内保护层由铝、铅或塑料制成,外保护层由内衬层和外被层组成。,3、电力电缆的型号,如CYZQ102 220/14表示铜芯、纸绝缘
11、、铅护套、铜带径向加强、无铠装、聚氯乙稀护套、额定电压220kV、单芯、标称截面积400mm的自容式充油电缆。,ZR阻燃,NH耐火,ZA(IA)本安,CY自容式充油电缆,绝缘层代号。V聚氯乙烯,Y聚乙烯或聚烯烃,YJ交联聚乙烯或交联聚烯烃,X橡皮,Z纸,导体代号。T铜芯缺省表示,L铝芯,内护层(护套)代号。V聚氯乙烯,Y聚乙烯,Q铅包,L铝包,H橡胶,HF非燃性橡胶,LW皱纹铝套,F氯丁胶,特征代号。统包型不用表示,F分相铅包分相护套,D不滴油,CY充油,P屏蔽,C滤尘器用,Z直流,铠装层代号。0无,2双钢带(24钢带、粗圆钢丝),3细圆钢丝,4粗圆钢丝(44双粗圆钢丝),外被层代号。0无,1
12、纤维层,2聚氯乙烯护套,3聚乙烯护套,额定电压。以数字表示,kV,4、电力电缆的种类及特点,(1)按电压等级分(2)按电缆导电线芯截面分(3)按电缆芯数分(4)按传输电能的形式分(5)按特殊需求分(6)按电缆绝缘材料和结构分,低压电缆(1kV及以下);中压电缆(3、6、l0、35kV);高压电缆(60kV及以上)。,2.5,4,6,110,16,25,35,50,70,95,120,150,185,240,300,400,500,625,800mm2。,单芯、双芯、三芯、四芯。,直流电缆和交流电缆。,输送大容量电能的电缆、阻燃电缆和光纤复合电缆等。,油浸纸绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆(简称塑力电
13、缆)、交联聚乙烯绝缘电缆(简称交联电缆)、橡皮绝缘电缆、高压充油电缆等。,4、电力电缆的种类及特点,1).油浸纸绝缘电缆2).聚氯乙烯电力电缆3).交联聚氯乙烯电力电缆4).橡胶绝缘电力电缆5).高压充油电力电缆6).SF6气体绝缘电缆,主绝缘用经过处理的纸浸透电缆油制成,适用于35kV及以下的输配电线路。 优点:绝缘性能好、耐热能力强、承受电压高、使用寿命长 黏性浸渍电缆:将电缆以松香和矿物油组成的黏性浸渍剂充分浸渍,其额定电压为135kV。 不滴流电缆:采用与黏性浸渍电缆完全相同的结构尺寸,以不滴流浸渍剂的方法制造,敷设时不受高差限制。,主绝缘采用聚氯乙烯,内护套大多也是采用聚氯乙烯。主要
14、用于6kV及以下电压等级的线路。 优点:电气性能好、耐水、耐酸碱盐、防腐蚀、机械强度较好、敷设不受高差限制,可垂直敷设。 缺点:塑料易老化,绝缘强度低,介质损耗大,耐热性能差,并且燃烧时会释放氯气,对人体有害,对设备有严重腐蚀作用。,1线芯;2聚氯乙烯绝缘;3聚氯乙烯内护套 4铠装层;5填料;6聚氯乙烯外护套,1线芯;2线芯屏蔽;3交联聚乙烯绝缘;4绝缘屏蔽;5保护带;6铜丝屏蔽;7螺旋铜带;8塑料带;9中心填芯;10填料;11内护套;12铠装层;13外护层,主要绝缘材料为交联聚乙烯,用于1110kV线路。在35kV及以下电压等级,交联聚乙烯电缆已逐步取代了油浸绝缘电缆。 优点:结构简单、外径
15、小、质量小、耐热性能好、线芯允许工作温度高(长期90,短路时250)、比相同截面的油浸纸绝缘电缆允许载流量大、可制成较高电压级、机械性能好、敷设不受高差限制、安装工艺较为简便。缺点:抗电晕和游离放电性能差。,1线芯;2线芯屏蔽层;3橡皮绝缘层;4半导电屏蔽层;5铜带屏蔽层;6填料;7橡皮布带;8聚氯乙烯外护套,绝缘材料为橡皮,主要用于35kV及以下电力线路。 优点:柔软性好,弯曲方便,防水及防潮性能好,具有较好的耐寒性能、电气性能、机械性能、化学稳定性。缺点:耐压强度不高,耐热、耐油性能差且绝缘易老化,易受机械损伤。,特点:铅套内部有油道。油道由缆芯导线或扁铜线绕制成的螺旋管构成。在单芯电缆中
16、,油道就直接放在线芯的中央;在三芯电缆中,油道则放在芯与芯之问的填充物处。,额定电压等级为110330kV的单芯充油电缆最具有代表性。充油电缆的纸绝缘是用黏度很低的变压器油浸渍的,电缆的铅包内部有油道,里面也充满粘度很低的变压器油。在连接盒和终端盒处装有压力油箱,补偿电缆中油体积因温度变化而引起的变动,以保证油道始终充满油,并保持恒定的油压。,主绝缘为SF6气体,即将单相或三相导体封在充有SF6气体的金属圆筒中,带电部分与接地的金属圆筒间的绝缘由SF6气体来承担。,4、电力电缆的种类及特点,(1)刚性外壳(2)绕性外壳,单芯电缆外壳材料一般采用非磁性铝合金,结构设计成同轴型。 三芯电缆外壳采用
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