电力工程基础ppt课件.ppt
《电力工程基础ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电力工程基础ppt课件.ppt(110页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、电力工程基础ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能第一节第一节 电气设备的分类电气设备的分类n n一次设备一次设备一次设备一次设备直接直接生产、输送、分配和使用电能的设备,包括:生产、输送、分配和使用电能的设备,包括:(1 1)生产和转换电能的设备,如发电机和变压器等;)生产和转换电能的设备,如发电机和变压器等;(2 2)接通或断开电路的开关设备,如断路器、隔离开)
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;关、熔断器、接触器等;(3 3)将有关电气设备连接成电路的载流导体,如母线、)将有关电气设备连接成电路的载流导体,如母线、电缆等;电缆等;(4 4)变换电气量的设备,电压互感器和电流互感器;)变换电气量的设备,电压互感器和电流互感器;(5 5)保护电器,如电抗器和避雷器等;)保护电器,如电抗器和避雷器等;(6 6)接地装置,电力系统中有工作接地、保护接地和)接地装置,电力系统中有工作接地、保护接地和 防雷接地;防雷接地;n n二次设备二次设备二次设备二次设备在在电电力力系系统统中中为为了了能能对对电电气气一一次次设设备备和和系系
3、统统的的运运行行状状况况进进行行测测量、控制、保护和监察量、控制、保护和监察而需要一些专门的设备,包括:而需要一些专门的设备,包括:(1 1)测测量量表表计计。如如电电压压表表、电电流流表表、功功率率表表、电电能能表表、频率表等,用于测量一次电路中的电气参数。频率表等,用于测量一次电路中的电气参数。(2 2)继继电电保保护护及及自自动动装装置置。如如各各种种继继电电器器和和自自动动装装置置等等,用用于于监监视视一一次次系系统统的的运运行行状状况况,迅迅速速反反应应不不正正常常情情况并进行调节或作用于断路器跳闸,切除故障。况并进行调节或作用于断路器跳闸,切除故障。(3 3)直直流流设设备备。如如
4、直直流流发发电电机机、蓄蓄电电池池组组、硅硅整整流流装装置等,为保护、控制和事故照明等提供直流电源。置等,为保护、控制和事故照明等提供直流电源。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能第二节第二节 同步发电机同步发电机发电机将机械能转变为电能的机械水轮机水轮机风力机风力机蒸汽轮机蒸汽轮机燃气轮机燃气轮机柴油机柴油机 定子转子(a)转子定子(b)电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能第三节第三节 电力变压器电力变压器5变压器将一种电压的电能变换为另一种电压的电能的装置单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器 电力工
5、程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(一)变压器的工作原理(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。组组成。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(二)变压器的结构(二)变压器的结构 1 1 油浸式变压器油浸式变压器 2 2 干式变压器干式变压器 用环氧树脂浇注的变压器称为环氧树脂干式变压器。用环氧树脂浇注的变压器称为环氧树脂干式变压器
6、。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(三)变压器基本参数及性能指标(三)变压器基本参数及性能指标 1 1 基本参数基本参数 (1 1)额定电压)额定电压U U1N1N,U U2N2N,三相变压器指线电压;三相变压器指线电压;(2 2)额定容量)额定容量S SN N;(3 3)额定电流)额定电流I I1N1N,I I2N 2N,根据额定电压和额定容量计算得出;根据额定电压和额定容量计算得出;(4 4)额定频率)额定频率f fN N,我国规定工业用电频率为我国规定工业用电频率为50Hz50Hz;(5 5)阻抗电压(短路电压),通常以额定电压的百分数表示
7、)阻抗电压(短路电压),通常以额定电压的百分数表示 由变压器由变压器短路短路试验获得,其反映在变压器在额定负载下运行时,试验获得,其反映在变压器在额定负载下运行时,漏阻抗压降的大小,相应的有漏阻抗压降的大小,相应的有短路损耗短路损耗P Pk k(6 6)空载电流,通常以额定电流的百分数表示)空载电流,通常以额定电流的百分数表示 由变压器由变压器空载空载试验获得,相应的有试验获得,相应的有空载损耗空载损耗P P0 0(7 7)连接组号)连接组号 YY星形连接,星形连接,YNYN星形连接并有中性点引线,星形连接并有中性点引线,dd三角形连接,三角形连接,例例 YNd11YNd11电力工程基础电力工
8、程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能2 2 性能参数性能参数 (1 1)变压器负载运行,二次侧端电压变化率)变压器负载运行,二次侧端电压变化率 u%u%。变压器外特性变压器外特性电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(2 2)变压器损耗)变压器损耗p p。(3 3)变压器效率)变压器效率。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(四)变压器分类(四)变压器分类 电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能第四节第四节 电动机电动机电动机将电能变换为机械
9、能的装置异步电动机同步电动机特种电机电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能第五节第五节 高压断路器高压断路器 额额定定电电压压为为3kV3kV及及以以上上,能能够够关关合合、承承载载和和开开断断运运行行状状态态的的正正常常电电流流,并并能能在在规规定定时时间间内内关关合合、承承载载和和开开断断规规定定的的异异常常电电流流(如如短短路路电电流流、过过负负荷荷电电流流)的的开开关关电电器器称称为为高高压压断断路路器器。高高压压断断路路器器的的作作用用:电电力力网网正正常常工工作作和和发发生生故故障障时时开开断断和和关关合合电电路路。也也即即,控制(操作)作
10、用;控制(操作)作用;保护作用保护作用。n n 工作原理工作原理工作原理工作原理n n 断路器的基本技术参数断路器的基本技术参数断路器的基本技术参数断路器的基本技术参数n n 断路器的型号含义断路器的型号含义断路器的型号含义断路器的型号含义n n 断路器的类型断路器的类型断路器的类型断路器的类型电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能一、高压断路器的工作原理一、高压断路器的工作原理 1.电弧的电弧的概念概念 当开关电器开断电路时,电压和电流达到一定值时,触头当开关电器开断电路时,电压和电流达到一定值时,触头刚刚分离后,触头之间就会产生强烈的白光,称为电弧
11、。刚刚分离后,触头之间就会产生强烈的白光,称为电弧。2.电弧的电弧的本质本质 电弧的实质是一种电弧的实质是一种气体气体放电现象:绝缘气体(或绝缘油受热放电现象:绝缘气体(或绝缘油受热分解出气体)游离产生的自由电子导电。分解出气体)游离产生的自由电子导电。3.电弧放电的电弧放电的特征特征 (1)电弧由三部分组成:阴极区、阳极区和弧柱区;)电弧由三部分组成:阴极区、阳极区和弧柱区;(2)电弧温度很高)电弧温度很高,可达,可达5000-70005000-7000。C C;(3)电弧是一种自持放电现象;)电弧是一种自持放电现象;(4)电弧是一束游离的的气体)电弧是一束游离的的气体。电力工程基础电力工程
12、基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能4.4.电弧的电弧的危害危害 (1 1)电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时)电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间,加重了电力系统短路故障的危害。间,加重了电力系统短路故障的危害。(2 2)电弧产生的高温,将使触头表面熔化和蒸化,)电弧产生的高温,将使触头表面熔化和蒸化,烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。等危险。(3 3)由于电弧在电动力、热力作用下能移动,很容)由于电弧在电动力、热力作用下能移动,很容易造成飞弧短路和伤人,或引起事故的扩大。易造成飞弧短路
13、和伤人,或引起事故的扩大。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能5.5.电弧的电弧的形成形成弧柱中自由电子的主要来源弧柱中自由电子的主要来源(1 1)热电子发射)热电子发射 当断路器的动、静触头分离时,触头间的接触压力当断路器的动、静触头分离时,触头间的接触压力及接触面积逐渐缩小,接触电阻增大,使接触部位剧烈及接触面积逐渐缩小,接触电阻增大,使接触部位剧烈发热,导致阴极表面温度急剧升高而发射电子发热,导致阴极表面温度急剧升高而发射电子 ,形成热,形成热电子发射。电子发射。(2 2)强电场发射)强电场发射 开关电器分闸的瞬间,由于动、静触头的距离很小,开
14、关电器分闸的瞬间,由于动、静触头的距离很小,触头间的电场强度就非常大,使触头内部的电子在强电触头间的电场强度就非常大,使触头内部的电子在强电场作用下被拉出来,就形成强电场发射。场作用下被拉出来,就形成强电场发射。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(3 3)碰撞游离)碰撞游离 从阴极表面发射出的电子在电场力的作用下高速向阳极从阴极表面发射出的电子在电场力的作用下高速向阳极运动,在运动过程中不断地与中性质点(原子或分子)发生运动,在运动过程中不断地与中性质点(原子或分子)发生碰撞。当高速运动的电子积聚足够大的动能时,就会从中性碰撞。当高速运动的电子积聚
15、足够大的动能时,就会从中性质点中打出一个或多个电子,使中性质点游离,这一过程称质点中打出一个或多个电子,使中性质点游离,这一过程称为碰撞游离。为碰撞游离。(4 4)热游离)热游离 弧柱中气体分子在高温作用下产生剧烈热运动,动能很弧柱中气体分子在高温作用下产生剧烈热运动,动能很大的中性质点互相碰撞时,将被游离而形成电子和正离子,大的中性质点互相碰撞时,将被游离而形成电子和正离子,这种现象称为热游离。这种现象称为热游离。弧柱导电就是靠热游离来维持的。弧柱导电就是靠热游离来维持的。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能5.5.电弧的电弧的形成过程形成过程断路
16、器断开过程中电弧是这样形成的:触头刚分离时突然解断路器断开过程中电弧是这样形成的:触头刚分离时突然解除接触压力,阴极表面立即出现高温炽热点,产生除接触压力,阴极表面立即出现高温炽热点,产生热电子发热电子发射射;同时,由于触头的间隙很小,使得电压强度很高,产生;同时,由于触头的间隙很小,使得电压强度很高,产生强电场发射强电场发射。从阴极表面逸出的电子在强电场作用下,加速。从阴极表面逸出的电子在强电场作用下,加速向阳极运动,发生向阳极运动,发生碰撞游离碰撞游离,导致触头间隙中带电质点急剧,导致触头间隙中带电质点急剧增加,温度骤然升高,产生增加,温度骤然升高,产生热游离热游离并且成为游离的的主要因并
17、且成为游离的的主要因素,此时,在外加电压作用下,素,此时,在外加电压作用下,间隙被击穿间隙被击穿,形成电弧。,形成电弧。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能6.6.电弧的电弧的去游离过程:去游离过程:包括包括复合复合和和扩散扩散两种形式。两种形式。(1 1)复合)复合 复合是正、负带电质点相互结合变成不带电质点的现复合是正、负带电质点相互结合变成不带电质点的现象。由于弧柱中电子的运动速度很快,约为正离子的象。由于弧柱中电子的运动速度很快,约为正离子的10001000倍,所以电子直接与正离子复合的几率很小。一般情况下,倍,所以电子直接与正离子复合的几率
18、很小。一般情况下,先是电子碰撞中性质点时,被中性质点捕获变成负离子,先是电子碰撞中性质点时,被中性质点捕获变成负离子,然后再与质量和运动速度相当的正离子互相吸引而接近,然后再与质量和运动速度相当的正离子互相吸引而接近,交换电荷后成为中性质点。交换电荷后成为中性质点。还有一种情况还有一种情况就是电子先被固就是电子先被固体介质表面吸附后,再被正离子捕获成为中性质点。体介质表面吸附后,再被正离子捕获成为中性质点。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(2 2)扩散)扩散 扩散是弧柱中的带电质点逸出弧柱以外,进入周围扩散是弧柱中的带电质点逸出弧柱以外,进入周围
19、介质的现象。扩散有介质的现象。扩散有三种形式三种形式:温度扩散温度扩散:由于电弧和周围介质间存在很大:由于电弧和周围介质间存在很大温差温差,使,使得电弧中的高温带电质点向温度低的周围介质中扩散,得电弧中的高温带电质点向温度低的周围介质中扩散,减少了电弧中的带电质点;减少了电弧中的带电质点;浓度扩散浓度扩散:因为电弧和周围介质存在:因为电弧和周围介质存在浓度差浓度差,带电质,带电质点就从浓度高的地方向浓度低的地方扩散,使电弧中的点就从浓度高的地方向浓度低的地方扩散,使电弧中的带电质点减少;带电质点减少;利用吹弧扩散利用吹弧扩散:在断路器中采用:在断路器中采用高速气体吹弧高速气体吹弧,带走,带走电
20、弧中的大量带电质点,以加强扩散作用。电弧中的大量带电质点,以加强扩散作用。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能7.7.影响去游离的因素影响去游离的因素(1 1)电弧温度)电弧温度 电弧是由电弧是由热游离热游离维持的,降低电弧温度就可以减弱热游维持的,降低电弧温度就可以减弱热游离,减少新的带电质点的的产生。同时,也减小了带电质点离,减少新的带电质点的的产生。同时,也减小了带电质点的运动速度,加强了复合作用。通过的运动速度,加强了复合作用。通过快速拉长电弧,用气体快速拉长电弧,用气体或油吹动电弧,或使电弧与固体介质表面接触或油吹动电弧,或使电弧与固体介质
21、表面接触等,都可以降等,都可以降低电弧的温度。低电弧的温度。(2 2)介质的特性)介质的特性 电弧燃烧时所在电弧燃烧时所在介质介质的特性在很大程度上决定了电弧中的特性在很大程度上决定了电弧中去游离的强度,这些特性包括:导热系数、热容量、热游离去游离的强度,这些特性包括:导热系数、热容量、热游离温度、介电强度等。若这些温度、介电强度等。若这些参数值越大参数值越大,则去游离过程就越,则去游离过程就越强,电弧就越容易熄灭。强,电弧就越容易熄灭。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能(3 3)气体介质的压力)气体介质的压力 气体介质的压力对电弧去游离的影响很大
22、。因为,气体气体介质的压力对电弧去游离的影响很大。因为,气体的的压力越大压力越大,电弧中质点的浓度就越大,质点间的距离就越,电弧中质点的浓度就越大,质点间的距离就越小,复合作用越强,小,复合作用越强,电弧就越容易熄灭,电弧就越容易熄灭,如压缩空气如压缩空气。在高度的在高度的真空真空中,由于发生碰撞的几率减小,抑制了碰中,由于发生碰撞的几率减小,抑制了碰撞游离,而扩散作用却很强。因此,撞游离,而扩散作用却很强。因此,真空是很好的灭弧介质真空是很好的灭弧介质。(4 4)触头材料)触头材料 触头材料也影响去游离的过程。当触头采用触头材料也影响去游离的过程。当触头采用熔点高、导熔点高、导热能力强和热容
23、量大的耐高温金属热能力强和热容量大的耐高温金属时,减少了热电子发射和时,减少了热电子发射和电弧中的金属蒸汽,有利于电弧熄灭。电弧中的金属蒸汽,有利于电弧熄灭。除了上述因素以外,去游离还受除了上述因素以外,去游离还受电场电压电场电压等因素的影响。等因素的影响。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能8.8.交流交流电弧的电弧的特性特性 在在交交流流电电路路中中,电电流流瞬瞬时时值值随随时时间间变变化化,因因而而电电弧弧的的温温度度、直直径径以以及及电电弧弧电电压压也也随随时时间间变变化化,电电弧弧的的这这种种特特性性称称为为动动特特性性。由由于于弧弧柱柱的
24、的受受热热升升温温或或散散热热降降温温都都有有一一定定过过程程,跟跟不不上上快快速速变变化化的的电电流流,所所以以电电弧弧温温度度的的变变化化总总滞滞后后于于电电流流的的变化,这种现象称为电弧的变化,这种现象称为电弧的热惯性热惯性。交流电弧在交流电流自然过零时将交流电弧在交流电流自然过零时将自动熄灭自动熄灭,但在下半,但在下半周随着电压的增高,电弧又周随着电压的增高,电弧又重燃重燃。如果电弧过零后,电弧不。如果电弧过零后,电弧不发生重燃,电弧就此熄灭。熄灭交流电弧的发生重燃,电弧就此熄灭。熄灭交流电弧的关键关键在于电弧电在于电弧电流过零后,弧隙的流过零后,弧隙的介质强度的恢复过程介质强度的恢复
25、过程能否始终大于能否始终大于弧隙电弧隙电压的恢复过程压的恢复过程。电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能电力工程基础电力工程基础 第二章第二章 电气设备的原理与功能电气设备的原理与功能9.9.熄灭熄灭交流交流电弧电弧的的方法方法 本质本质:削弱游离过程,加强去游离过程:削弱游离过程,加强去游离过程(1 1)提高触头的分闸速度)提高触头的分闸速度(2 2)采用多断口)采用多断口(3 3)吹弧)吹弧(4 4)短弧原理灭弧)短弧原理灭弧(5 5)利用固体介质的狭缝狭沟灭弧)利用固体介质的狭缝狭沟灭弧(6 6)用耐高温金属材料作触头、优质灭弧介质)用耐高温金属
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电力工程 基础 ppt 课件
限制150内