电力系统一次设备_(培训教材)

变压器将发电机电压升到很高，才能将大量的 电能送往远处的用电地区，如35kV、66kV、 110kV、220kV、330kV、500kV等。而在用电
负荷处，再用降压变压器将电压降低到适当的 数值供用户电气设备使用。
2、变压器的工作原理
变压器的一次绕组与交流电源接通后，经绕组内流过交变电 流产生磁通，在这个磁通作用下，铁芯中便有交变磁通 ，即 一次绕组从电源吸取电能转变为磁能，由于电磁感应作用， 分别在一次、二次绕组产生频率相同的感应电动势。如果此 时二次绕组接通负载，在二次绕组感应电动势作用下，便有 电流流过负载，铁芯中的磁能又转换为电能。这就是变压器 利用电磁感应原理将电源的电能传递到负载中的工作原理。
目录
• 一、母线 • 二、变压器 • 三、断路器（开关） • 四、隔离开关（刀闸） • 五、高压熔断器 • 六、高压负荷开关 • 七、互感器 • 八、并联电容器 • 九、避雷设备 • 十、组合电器（GIS） • 十一、电力线路
● 电力系统：由发电、变电、输电、配电 和用电等环节组成的电能生产、传输、分 配和消费的系统。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
断路器内部简化图
5、断路器的分类 （1）油断路器：灭弧和绝缘介质是绝缘油。 （2）压缩空气断路器：灭弧和绝缘介质是压
缩空气。
（3）真空断路器：灭弧和绝缘介质是真空。 （4）SF6断路器：灭弧和绝缘介质是SF6。
（1）油断路器分为少油断路器和多油断路器两种。 • 少油断路器对地绝缘靠空气、套管以及其它的绝缘
（2）灭弧室：熄灭电弧的场所。
（3）灭弧用绝缘介质：起熄灭电弧的作用，一般有绝缘油、 压缩空气、真空、六氟化硫等；
（4）支撑用绝缘介质：用于支持运动机构、触头、灭弧室等， 一般有电工瓷、环氧树脂等。
（5）壳体：断路器的各个部分安装为一体。
（6）操动机构：推动动触头运动的机构。有手动、电磁、电 动、气动、弹簧、液压等。
（7）油枕
当变压器油的体积随着油的温度膨胀或减小时，油枕 起着调节油量、保证变压器油箱内油面平稳的作用。
如过没有油枕，油箱内的油面波动就会带来以下不 利因素：
• 一是油面降低时露出铁芯和线圈部分会影响散热 和绝缘；
• 二是随着油面波动空气从箱盖缝里排出和吸进， 而由于上层油温很高，使油很快地氧化和受潮， 油枕的油面比油箱的油面要小，这样，可以减少 油和空气的接触面，防止油被过速地氧化和受潮；
• 再者，由于变压器的电压调节是靠改变高压绕组的 抽头，即改变其匝数来实现的，因此把高压绕组安 置在低压绕组的外边，引线也较容易。
（3）分接开关
变压器调压是在变压器的某一绕组上设置分 接头，当变换分接头时就使带有分接头的变 压器绕组的匝数减少或增加，从而改变了变 压器绕组的匝数比。绕组的匝数比改变了， 电压比也相应改变，输出电压就改变，这样 就达到了调整电压的目的。
3、电力变压器的组成部分
（1）铁芯
铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一。 它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹件夹紧而成， 铁芯具有两个方面的功能：
• 在原理上，铁芯是构成变压器的磁路。它把 一次绕组的电能转化为磁能，又把该磁能转 化为二次绕组的电能，因此，铁芯是能量传 递的媒介体；
• 在结构上，它是构成变压器的骨架。在铁芯 柱周围套上带有绝缘的绕组线圈，并且牢固 地对铁芯柱支撑和压紧。
7、自藕变压器
(a)符号
(b)外形
(c)实际电路
三、断路器（开关） 1、高压断路器是发电厂、变电所一次系统中的重要 电气设备，它用来切断和接通负荷电路，以及切断 故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。
文字符号QF，图形符号
2、作用： （1）正常运行时，能够接通、切断正常负荷电流； （2）系统故障时，能够配合继电保护装置，切除故 障电流。
把低压绕级布置在高压绕组的里边的原因：
• 这主要是从绝缘方面考虑的。理论上，不管高压绕 组或低压绕组怎样布置，都能起变压作用。但因为 变压器的铁芯是接地的，由于低压绕组靠近铁芯， 从绝缘角度容易做到。如果将高压绕组靠近铁芯， 则由于高压绕组电压很高，要达到绝缘要求，就需 要很多的绝缘材料和较大的绝缘距离。这样不但增 大了绕组的体积，而且浪费了绝缘材料。
三相三柱式铁芯，三柱线圈各自为一相引出。 它是三相变压器最广泛应用的典型结构。
（2）绕组（线圈）
• 绕组是变压器最基本的组成部分，它与铁芯 一起构成了电力变压器的本体，是建立磁场 和传输电能的电路部分。
• 不同容量、不同电压等级的变压器，绕组形式也不一样。一 般电力变压器中常采用同心式和交叠式两种结构形式。
（11）冷却装置
油浸式变压器冷却装置包括散热器和冷却器，不带 强油循环的称为散热器，带强油循环的称为冷却器。
①散热器
②冷却器
（12）温度计
大型变压器都装有测量上层油温的带电接点 的测温装置，它装在变压器油箱外，便于运 行人员监视变压器油温情况。
4、电力变压器的分类 （1）按功能：分为升压变压器和降压变压器。 （2）按相数：分为单相和三相。 （3）按绕组结构：方式：分为无载调压和有载调压。 （5）按绕组绝缘及冷却方式：分为油浸式、干式和
充气式（SF6）等。 （6）按绕组导体材质：分为铜绕组和铝绕组。
5、变压器的型号表示
SFPSZ9—120000/220
6、变压器并联运行的条件 变比相等；短路电压相等；绕组接线组别相同。
3、断路器熄灭电弧的方法：
• 采用介质强度高的绝缘材料（比如绝缘油、 压缩空气、真空、六氟化硫等）；
• 用未游离介质填充触头之间（横吹、纵吹、 混合吹等）；
• 加快触头分离速度。 （参见“空气断路器灭弧过程动画演示 ”）
4、高压断路器的组成部分
（1）触头：是电流通断的重要部分，一般分为动触头和静触 头两部分：在开关进行分闸或合闸操作时，静触头不运动， 动触头运动。
• 母线按结构分为硬母线和软母线。
二、变压器
1、电力变压器的用途
• 变压器是一种把电压和电流转变成另一 种（或几种）同频率的不同电压电流的 电气设备。
• 变压器是电力系统中数量极多且地位十 分重要的电气设备。其功能是将电力系 统中的电能电压升高或降低，以利于电 能的合理输送、分配。
由于制造上的困难，发电机电压不可能很高（ 目前在20kV以下），所以在发电厂中要用升压
由一次设备相互连接，构成发电、输电、配电的电气 回路称为一次回路或一次接线系统。
二次设备：对一次设备的工作进行监测、控制、 调节、保护，以及为运行、维护人员提供运行状 况或信号的低压电气设备。
二次设备包括：测量仪表、继电器、操作开关、 按钮、自动控制设备、计算机、信号设备、控制 电缆以及提供这些设备能源的一些供电装置(如蓄 电池、硅整流器等)。
（6）油箱
油箱是油浸式变压器的外壳，器身就放置在灌满了变压器油的 油箱内。
油箱按变压器容量的大小，其结构基本上有两种型式：
①吊芯式油箱。
由于中小型变压器，器身相对外壳较轻。当器身需要检修时， 可以将箱盖打开，吊出器身，就可以进行详细的检查和必要的 修理。
②吊壳式油箱
随着变压器单台容量的不断增大，它的体积迅速增大，重量也 随之增加。目前大型电力变压器均采用铜导线，器身重量都在 200吨以上，而总重量均在300吨以上。这样庞大的变压器，对 起吊器身带来了很多困难。因此，大型电力变压器箱壳都做成 吊箱壳式，当器身要进行检修时，就吊出较轻的箱壳。
• 三是油枕的油在平时几乎不参加油箱内的循环， 它的温度要比油箱内的上层油温的低的多，油的 氧化过程也慢的多，因此有了油枕，可以防止油 的过速氧化。
（8）呼吸器（吸湿器）
• 油枕内的绝缘油通过呼吸器与大气连通，呼 吸器的作用是提供变压器在温度变化时内部 气体出入的通道，解除正常运行中因温度变 化产生对油箱的压力。
（9）防爆管
• 防爆管又名安全气道，装在油箱的上盖上， 由一个喇叭形管子与大气相通。防爆管的作 用是当变压器内部发生故障时，将油里分解 出来的气体及时排出，以防止变压器内部压 力骤然增高而引起油箱爆炸或变形。
• 防爆管的管口用薄膜玻璃板封住，为防止正 常情况下变压器内部与大气流通。
（10）瓦斯继电器
• 瓦斯继电器安装在变压器到油枕的连接管路上。
• 瓦斯继电器的作用：如果充油的变压器内部发生 放电故障,放电电弧使变压器油发生分解,产生甲烷、 乙炔、氢气、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙烷 等多种特征气体，故障越严重，气体的量越大， 这些气体产生后从变压器内部上升到油枕的过程 中，要流经瓦斯继电器，推动瓦斯继电器内的一 个挡扳，使继电器的常开接点闭合，作用于轻瓦 斯保护发出警告信号，重瓦斯则直接启动继电保 护跳闸，断开断路器，切除故障变压器。
• 同心式绕组是把高压绕组与低压绕组套在同一个铁芯上，一 般是将低压绕组放在里边，高压绕组套在外边，以便绝缘处 理。同心式绕组结构简单、绕制方便，故被广泛采用。
交叠式绕组又叫交错式绕组，在同一铁芯上，高 压绕组、低压绕组交替排列，绝缘较复杂、包扎工 作量较大。它的优点是力学性能较好，引出线的布 置和焊接比较方便、漏电抗较小，一般用于电压为 35KV及以下的电炉变压器中。
• 绝缘。变压器油具有比空气高得多的绝缘强度， 绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且 还可免受潮气的侵蚀。
• 散热。变压器油的比热大，常用作冷却剂，变压 器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热 膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器 散出，保证变压器正常运行。
• 消弧。在油断路器和变压器的有载调压开关上， 触头切换时会产生电弧，由于变压器油导热性能 好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体， 产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使 电弧很快熄灭。