高压电气基础知识培训PPT.ppt
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1、电气设备的基本认识,2023/10/6,1,电力系统基本概念,电力系统由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能,再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能,电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统,对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度,以保证用户获得安全、优质的电能。,2023/10/6,2,2023/10/6,3,一次系统:构成电能生产、输送、分配和使用的系统,称为一次系统.,二次系统:对一次系统进行保护、监控、测量、控制的系统,称为二次系统。,电气一次系统的设备称为
2、一次设备,电气二次系统的设备,称为二次设备。,电气设备,一次设备,二次设备,2023/10/6,4,电气一次设备,生产和转换电能的设备,开关电器。用来接通或断开电路。,限流电器,载流导体,补偿设备,仪用互感器,防御过电压设备,绝缘子,接地装置,开关电器。用来接通或断开电路。,限流电器,载流导体,补偿设备,仪用互感器,防御过电压设备,绝缘子,接地装置,生产和转换电能的设备,开关电器。用来接通或断开电路。,限流电器,载流导体,补偿设备,仪用互感器,防御过电压设备,绝缘子,接地装置,电气一次设备,生产和转换电能的设备,开关电器。用来接通或断开电路。,限流电器,载流导体,补偿设备,仪用互感器,防御过电
3、压设备,绝缘子,接地装置,2023/10/6,5,电气设备的基本参数,1、电气设备的额定电压,额定电压就是国家规定的电气设备标准的电压等级,是电气设备设计时所依据的电压值。额定电压决定了设备运行要求的绝缘水平。在这一电压下工作时,电气设备的技术经济性能能够达到最佳状态,保证可靠长期运行。,额定电压为1000伏以下电气设备称为低压设备,1000伏及以上的电气设备称为高压设备。,2023/10/6,6,我国的电压等级,220V、380V、6kV、10kV、35kV、(60kV)、110kV、220kV、330kV、500kV、1000kV、(800kV),和线路电压区别,2023/10/6,7,一
4、般我们习惯上称,3千伏35千伏称为中压,110千伏、220千伏称为高压,330千伏、500千伏称为超高压,700千伏、1000千伏称为特高压,220/380伏为低压,2023/10/6,8,2、电气设备的额定电流,电气设备的额定电流是指周围介质在额定环境温度时,其绝缘和载流导体及其连接的长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的最大电流值。,3、电气设备的额定容量,额定容量是电气设备在额定电压下工作所达到额定电流时的容量。变压器额定容量用视在功率(kVA)表示;发电机的原动机只能提供有功功率,所以一般以有功功率(kW)表示;当其额定容量用视在功率表示时,需表明功率因数。电动机也多用有功功率表示。
5、,2023/10/6,9,主要电气设备认识,2023/10/6,10,110kV变压器,2023/10/6,11,35kV变压器,2023/10/6,12,10kV油浸式变压器,2023/10/6,13,10kV干式变压器,2023/10/6,14,变压器的工作原理:变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。,2023/10/6,15,与电源相连的线圈,接收交流电能,称为一次绕组 用U1,I1,E1,N1表示;与负载相连的线圈,送出交流电能,称为二次绕组 用U2,I2,E2,N2表示;同时交链一次,二次绕组的磁通量的相量为
6、Fm,该磁通量称为主磁通;,变压器原理图(图3-1),2023/10/6,16,若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化,则有不计铁心损失,根据能量守恒原理可得 由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系:令 K=N1/N2,称为匝比(亦称电压比),则,2023/10/6,17,每台变压器都有一铭牌,上面标注着型号、额定值及其它数据,便于用户了解变压器的运行性能。,电力变压器产品型号 S11315/10 产品编号 额定容量 315kVA 使用条件 户外式额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%额定频率 50 Hz 器身吊
7、重 765kg相 数 三相 油 重 380kg联接组别 Y yno 总 重 1525kg制 造 厂 生产日期 图14电力变压器铭牌示意图,2023/10/6,18,单相变压器:三相变压器:,2023/10/6,19,1、星形联结 星形联结记作:“Y”或“y”2、三角形联结 三角形联结记作:“D”或“d”,2023/10/6,20,干式电力变压器特点 干式电力变压器承受热冲击能力强,过负载能力大、难燃、防火性能高、低损耗、局部放电量小、噪声低、不产生有害气体、不污染环境、对湿度、灰尘不敏感、体积小、不开裂、维护简便。因此,最适宜用于防火要求高,负荷波动大以及污秽潮湿的恶劣环境中。如:机场、发电厂
8、、冶金作业、医院、高层建筑、购物中心、居民密集区以及石油化工、核电站、核潜艇等特殊环境中。,2023/10/6,21,干式电力变压器型号及含义SCB101600/6SC:三相固体成型(环氧树脂)B:低压箔式线圈10:设计序号1600kVA:额定容量6kV:额定高压电压,2023/10/6,22,变压器的分类:按用途分类:升压变压器、降压变压器;按相数分类:单相变压器和三相变压器;按线圈数分类:双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器;按铁心结构分类:心式变压器和组式变压器;按调压方式分类:无载调压变压器、有载调压变压器;按冷却介质和冷却方式分类:油浸式变压器和干式变压器等;按容量大小分类:小型变
9、压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。,2023/10/6,23,变压器的附件:1-铭牌;2-信号式温度计;3-吸湿器;4-油标;5-储油柜;6-安全气道 7-气体继电器;8-高压套管;9-低压套管;10-分接开关;11-油箱;12-放油阀门;13-器身;14-接地板;15-小车,2023/10/6,24,变压器容量等级,30、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000、25000、315
10、00、40000、50000、63000、90000、120000、150000、180000、260000、360000、400000KVA容量为630KVA以下的变压器统称为小型变压器。800-6300KVA的变压器为中型变压器。8000-63000KVA的变压器为大型变压器。90000KVA以上的变压器为特大型变压器。,2023/10/6,25,互感器 互感器属于特种变压器,分电流互感器和电压互感器。电流互感器:将大电流转换成标准小电流(5A、1A),供测量、保护用。电压互感器:将高电压转换成标准低电压(100V),供测量、保护用。也 可用作电容器放电用、电源PT用。,2023/10/6
11、,26,1.电流互感器(CT)1.1 型号:LZZBJ9-10A(举例)L:电流互感器 Z:支柱式 Z:浇注式 B:带保护级 J:加强型 9:设计序号 10:额定电压(kV)A:结构代号 1.2 变比:一次电流/二次电流 二次电流:5A、1A;一次电流根据系统需求 变比:100/5、200/1、2000/5 复合变比:100200/5、200400/5 1.3 精度等级(根据互感器在回路中用途选)0.5/10P10、0.2/0.5/10P20、0.5/5P10/5P10 测量级:0.2S、0.2、0.5S、0.5(S扩大测量范围)保护级:5P、10P,表示5%和10%P表示保护 准确限值系数:
12、10、15、20、25、30(易被忽略),2023/10/6,27,举例:5P10表示当一次过流10倍时,该绕组的复合误差5%10P10表示当一次过流10倍时,该绕组的复合误差10%10P15表示当一次过流15倍时,该绕组的复合误差10%1.4 额定输出容量(易被忽略)设计院经常采用特殊CT额定输出容量,变相的达到指定互感器厂家和型号的目的。开关柜结构设计时,须考虑CT的外形尺寸和安装尺寸,2023/10/6,28,35kV户内油浸式电流互感器,2023/10/6,29,35kV户内电磁式电流互感器,2023/10/6,30,10kV电磁式电流互感器,2023/10/6,31,400V低压电流
13、互感器,2023/10/6,32,2.电压互感器(PT)2.1 型号:JDZ(X)10-3、6、10 J:电压互感器 D:单相 Z:浇注式 X:带剩余电压绕组 10:设计序号 3、6、10:额定电压(kV)2.2 变比 二次电压:100V;一次电压根据系统电压 JDZ10-10:10/0.1 10/0.1/0.1(V形接法)JDZX10-10:10/3/0.1/3/0.1/3 10/3/0.1/3/0.1/3/0.1/3(星形Y和开口三角形接法)2.3 精度等级 测量级:0.2、0.5S、0.5(S扩大测量范围)保护级:3P、6P,P表示保护,2023/10/6,33,型号 变比 精度等级 J
14、DZ10-10 10/0.1 0.5级 JDZ10-10 10/0.1/0.1 0.2/0.5 JDZX10-10 10/3/0.1/3/0.1/3 0.5/6P JDZX10-10 10/3/0.1/3/0.1/3/0.1/3 0.2/0.5/6P2.4 额定输出容量 不同型号PT,额定输出容量不同;相同型号PT,不同厂家,额定输出容量也可能不同;,2023/10/6,34,35kV户内油浸式电压互感器,2023/10/6,35,35kV户内电磁式电压互感器,2023/10/6,36,10kV电磁式电压互感器,2023/10/6,37,断路器1、断路器分类按内部绝缘介质分:少油断路器、真空断
15、路器、SF6断路器及磁吹断路器 按操作机构分:电磁、弹簧、永磁 2.技术参数2.1 额定电压(kV):12(24、40.5)2.2 额定电流(A):630、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、63002.3 额定短路开断电流(kA):16、20、25、31.5、40、50(额定短时耐受电流)额定短路开断电流:断路器能开断最大短路电流。,2023/10/6,38,2.4 额定峰值耐受电流(kA):40、50、63、80、100、130 额定短路关合电流:当断路器合闸到已短路的系统时,能关合的最大短路电流。2.5 额定短路电流持续时间:4s(3s、2s)2.6 机
16、械寿命 3万(永磁机构10万次)2.7 二次操作电压 DC220V/AC220V注意要点:一次参数:额定电压、额定电流、耐压、额定短路开断电流、开断次数、额定短路关合电流、额定短路电流持续时间;二次参数:控制和储能电压、过流脱扣线圈数量、防跳、闭锁 线圈、断路器内部二次原理图;其他参数:型号、安装方式、外形尺寸、安装尺寸、机械寿命,2023/10/6,39,35kV 户内ZN85手车式断路器,2023/10/6,40,35kV 户内ZN12固定式断路器,2023/10/6,41,10kV ZN63手车式断路器,2023/10/6,42,400V 框架断路器,2023/10/6,43,400V
17、塑壳断路器,2023/10/6,44,400V 微型断路器,2023/10/6,45,35kV 户内高压熔断器,2023/10/6,46,10kV 环网柜负荷开关熔断器,2023/10/6,47,避雷器、过电压保护器 用来限制过电压,使电力系统中电器设备免受大气过电压和内部过电压的危害。1.避雷器 复合外套金属氧化物避雷器,2023/10/6,48,根据使用场所不同分为:配电型(S):保护相应电压等级的开关柜、变压器、箱式变、电缆头等有关配电设备免受大气和操作过电压损坏;电站型(Z):保护发电厂、变电所中交流电器设备免受大气过电压和操作过电压的损坏;电机型(D):限制真空断路器或少油断路器投切
18、旋转电机时产生的过电压,保护旋转电机免受操作过电压的损坏;电容器型(R):抑制真空断路器或少油断路器操作电容器组产生的过电压,保护电容器组免受操作过电压的损坏。S型用于10KV配电线路(出线),Z型用于母线设备(PT柜)和主变10KV侧(进线),2023/10/6,49,35kV 户内高压避雷器,2023/10/6,50,10kV 户内高压避雷器,2023/10/6,51,10kV 户内过电压保护器,2023/10/6,52,高压交联聚乙烯电缆,2023/10/6,53,一、电缆的基本结构,2023/10/6,54,二、各部分的作用,半导体层的作用:电缆导体由多根导线绞合而成,它与绝缘层之间易
19、形成气隙,导体表面不光滑,会造成电场集中。在导体表面加一层半导电材料的屏蔽层,它与被屏蔽的导体等电位并与绝缘层良好接触,从而避免在导体与绝缘层之间发生局部放电,这一层屏蔽为内屏蔽层;同样在绝缘表面和护套接触处也可能存在间隙,是引起局部放电的因素,故在绝缘层表面加一层半导电材料的屏蔽层,它与被屏蔽的绝缘层有良好接触,与金属护套等电位,从而避免在绝缘层与护套之间发生局部放电,这一层屏蔽为外屏蔽层;,2023/10/6,55,电场分布原理,高压电缆每一相线芯外均有一接地的(铜)屏蔽层,导电线芯与屏蔽层之间形成径向分布的电场。也就是说,正常电缆的电场只有 从(铜)导线沿半径向(铜)屏蔽层的电力线,没有
20、芯线轴向的电场(电力线),电场分布是均匀的。在做电缆头时,剥去了屏蔽层,改变了电缆原有的电场分布,将产生对绝缘极为不利的切向电场(沿导线轴向的电力线)。在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。,没有应力管的电场分布,有应力管的电场分布,2023/10/6,56,外护层用途:防止电缆受潮,进水,绝缘受腐蚀,保护电缆内部。钢铠用途:保护电缆不被外力所伤和保护接地。导体:传导电流。,2023/10/6,57,铜屏蔽层的作用金属屏蔽层的作用,在正常运行时通过电容电流;当系统发生短路时,作为短路电流的通道,同时也起到屏蔽电场的作用。,由此可见,如果电缆中这
21、层外半导体层和铜屏蔽不存在,三芯电缆中芯与芯之间发生绝缘击穿的可能性非常大。,2023/10/6,58,三、电缆的型号含义,2023/10/6,59,四、外护层代号的含义,2023/10/6,60,五、户内终端头的制作,电缆终端头是将电缆与其他电气设备连接的部件,电缆中间头是将两根电缆连接起来的部件,电缆终端头与中间头统称为电缆附件。电缆附件应与电缆本体一样能长期安全运行,并具有与电缆相同的使用寿命。良好的电缆附件应具有以下性能:线芯联接好:主要是联接电阻小而且联接稳定,能经受起故障电流的冲击;长期运行后其接触电阻不应大于电缆线芯本体同长度电阻的1.2倍;应具有一定的机械强度、耐振动、耐腐蚀性
22、能;此外还应体积小、成本低、便于现场安装。绝缘性能好:电缆附件的绝缘性能应不低于电缆本体,所用绝缘材料的介质损耗要低,在结构上应对电缆附件中电场的突变能完善处理,有改变电场分布的措施。,2023/10/6,61,注意:剥除外护套时应根据电缆头附件的长度或设备需要的实际长度剥取。剥除时应做好标记,保证断口的光滑。,1、剥除外护套,2023/10/6,62,2、去除钢铠,自断口处3cm用扎丝扎紧钢铠,既能做标记又能使钢铠锯开后不散乱。锯钢铠时应小心不要锯到里面的绝缘。,2023/10/6,63,3、剥除内护套,自钢铠断口处3cm剥除内护套。取出电缆内的填充物。用PVC胶带把铜屏敝包紧。把线芯分开,
23、注意不要弄伤断口处电缆的绝缘。,2023/10/6,64,4、焊接接地线,用锉刀打磨钢铠后用电烙铁焊接接地线。然后再把一扁平接地线分成三股,在断口3cm处用铜丝扎紧于线芯铜屏蔽上。用电烙铁焊于铜屏蔽,焊接时不要伤了主绝缘。,2023/10/6,65,用电烙铁给接地线上镀锡,做一防潮段,防止潮气顺着接地线进入。用填充胶包绕自外护套向下5cm处开始向三岔口处包绕。注意把两根接地线分开绝缘。,2023/10/6,66,5、热缩分支手套,戴入分支手套,用烤把进行热缩,热缩时应从一端开始慢慢加热,向热缩处缓慢推进。不能同时热缩两端,以防止空气排不出来出现鼓泡,开裂。不能在三支手套处长时间烘烤,应为那是最
24、脆弱的地方。靠近电缆外护套处要热缩好,以防潮气从此进入。,2023/10/6,67,6、剥除铜屏蔽和外半导电体,自分支手套上端部2cm处做好标记剥除铜屏蔽。要把屏蔽层里的色带在分支手套上用胶带做好记号,以防弄错再自铜屏蔽2cm处做好标记剥除外半导体。注意剥铜屏蔽时不要损伤外半导体。注意剥外半导体时不要损伤主绝缘。制作电缆终端时剥除一小段屏蔽层主要目的是用来保证高压 对地的爬电距离的。剥除屏蔽层的长度以保证爬电距离;增强绝缘表面抗爬电能力为依据。,2023/10/6,68,7、剥除线芯绝缘和清理主绝缘,量取线鼻子孔深再加5mm处剥去主绝缘。用砂布打磨主绝缘表面,去除半导体粉尘。清洁主绝缘层表面
25、用不掉毛的浸有清洁剂的细布或纸擦净主绝缘表面的污物,清洁时只允许从绝缘端向半导体层,不允许反复擦,以免将半导电物质带到主绝缘层表面。,2023/10/6,69,8、安装应力管,先用干净的软布蘸酒精清理主绝缘表面,清洁时只允许从绝缘端向半导体层,不允许反复擦。再用硅脂均匀涂抹在线芯主绝缘上,用硅脂润滑界面,以便于安装,同时填充界面的气隙,消除电晕。,在半导体断口处主绝缘包绕1.5cm应力疏散胶至半导体全部包绕。开始安装应力管,2023/10/6,70,9、压接线鼻子和处理主绝缘,根据现场设备连接的实际位置确定各相电缆的长短用钢刷蘸些凡士林在线芯上擦拭再用钢锉挫平线鼻子上的压痕用酒精布擦拭主绝缘和
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