第四章 电气主接线优秀PPT.ppt
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1、第四章 电气主接线第一页,本课件共有59页Syllabus 大纲大纲目的目的Aims:Understand the use of buses as a means of conveyance of energy.母线的功能:传输电能的作用;母线的功能:传输电能的作用;Learn tools for the analysis of buses arrangement.学会分析电气主接线一般方法;学会分析电气主接线一般方法;Understand the purpose and application of elements of plants.理解发电厂中各种电气设备的功能与作用;理解发电厂中各种
2、电气设备的功能与作用;Be able to learn to know what different kinds of buses arrangement advantages and disadvantages.要求掌握各种不同主接线间的优缺点。要求掌握各种不同主接线间的优缺点。Understand the developing of buses arrangement,etc.了解不同主接线的发展过程等。了解不同主接线的发展过程等。第二页,本课件共有59页The Glance of Substations(1)变电站一瞥变电站一瞥第三页,本课件共有59页The Glance of Subs
3、tations(2)变电站一瞥变电站一瞥第四页,本课件共有59页The glance of substations(3)变电站一瞥变电站一瞥第五页,本课件共有59页对主接线的一般要求对主接线的一般要求The Demands of Bus ArrangementsEconomics经济经济经济性经济性技术性技术性Reliability可靠性可靠性(停电的影响停电的影响)Security安全性安全性(电网的危害)(电网的危害)Flexibility灵活性灵活性(方便性)(方便性)第六页,本课件共有59页电弧的形成过程电弧的形成过程游离的概念游离的概念:游离游离就是中性质点转化为带电质点的过程。电就
4、是中性质点转化为带电质点的过程。电弧的产生及维持是触头绝缘介质的中性质点(分子和原子)弧的产生及维持是触头绝缘介质的中性质点(分子和原子)被游离的结果。被游离的结果。电弧的实质:电弧的实质:电弧的形成过程就是气态介质或固态、液态电弧的形成过程就是气态介质或固态、液态介质高温气化后向介质高温气化后向等离子体态等离子体态的转化过程。因而,的转化过程。因而,电弧是一种游离的气体放电现象。电弧是一种游离的气体放电现象。高压断路器和隔离开关的原理高压断路器和隔离开关的原理The principle of Circuit breakers and isolatorsThe principle of Cir
5、cuit breakers and isolators 第七页,本课件共有59页游离的方式游离的方式强电场发射强电场发射The high electric field shoot热电子发射热电子发射The hot electricity shoot阴极表面发射出的电子和弧隙中原有的少数电子在强电场能的作用下,向阳极方向运动,并阴极表面发射出的电子和弧隙中原有的少数电子在强电场能的作用下,向阳极方向运动,并不断地与其他粒子(如气体原子、分子)发生碰撞,将中性粒子中的电子击出,游离成正离子和不断地与其他粒子(如气体原子、分子)发生碰撞,将中性粒子中的电子击出,游离成正离子和新的自由电子,新产生的电
6、子也向阳极加速运动,同样也会使它所碰撞的中性质点游离。新的自由电子,新产生的电子也向阳极加速运动,同样也会使它所碰撞的中性质点游离。碰撞游离连续进行就可能导致在触头间充满了电子和离子,从而介质被击穿,电流急剧增大出现光碰撞游离连续进行就可能导致在触头间充满了电子和离子,从而介质被击穿,电流急剧增大出现光效应和热效应而形成电弧。效应和热效应而形成电弧。电器触头分离瞬间,接触电阻突然加大而产生的高温及电弧燃烧,电器触头分离瞬间,接触电阻突然加大而产生的高温及电弧燃烧,使阴极表面出现强烈的炽热点,将阴极金属材料内的大量电子不断使阴极表面出现强烈的炽热点,将阴极金属材料内的大量电子不断逸出金属表面;逸
7、出金属表面;当触头刚分开时,触头间距离很小,则产生很强的电场强度当触头刚分开时,触头间距离很小,则产生很强的电场强度(3x106V/m 以上),阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头以上),阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。这种强电场发射是在弧隙间最初产生电子的主要空间的自由电子。这种强电场发射是在弧隙间最初产生电子的主要原因原因高压断路器和隔离开关的原理高压断路器和隔离开关的原理The principle of Circuit breakers and isolatorsThe principle of Circuit breakers and isolators 由
8、于在电弧燃烧过程中,弧柱中的电导很大,则电位梯度很小,电子不能由于在电弧燃烧过程中,弧柱中的电导很大,则电位梯度很小,电子不能获得必需的位能,于是碰撞游离已不可能。获得必需的位能,于是碰撞游离已不可能。然而电弧产生之后,弧隙的温度很高,中性质点不规则热运动然而电弧产生之后,弧隙的温度很高,中性质点不规则热运动速度增加,具有足够动能的互相碰撞游离出电子和正离子,这种现速度增加,具有足够动能的互相碰撞游离出电子和正离子,这种现象称为热游离。象称为热游离。碰撞游离碰撞游离The collision swims to leave热游离热游离 The heat swims to leave第八页,本课件
9、共有59页电弧的熄灭过程电弧的熄灭过程去游离的概念:去游离的概念:去游离去游离就是中性质点转化为带电质点过程。就是中性质点转化为带电质点过程。电弧中发生游离的同时,还进行着使带电质点减少的电弧中发生游离的同时,还进行着使带电质点减少的复合复合和和扩散扩散的去游离过程的去游离过程。高压断路器和隔离开关的原理高压断路器和隔离开关的原理The principle of Circuit breakers and isolatorsThe principle of Circuit breakers and isolators 第九页,本课件共有59页电弧的熄灭过程电弧的熄灭过程复合去游离:复合去游离:复
10、合复合是指正离子和负离子互相吸引,结合在一起,电荷互相中和的过是指正离子和负离子互相吸引,结合在一起,电荷互相中和的过程。程。两异号电荷要在一定时间内、处在很近的范围内才能完成复合过程,两异号电荷要在一定时间内、处在很近的范围内才能完成复合过程,两者相对速度越大,复合可能性就越小。两者相对速度越大,复合可能性就越小。因电子质量小,易于加速,其运动速度约为正离子的因电子质量小,易于加速,其运动速度约为正离子的10001000倍,所倍,所以电子与正离子直接复合几率很小。以电子与正离子直接复合几率很小。通常,电子在碰撞时,先附在中性质点上形成负电荷离子,速度大大减慢,通常,电子在碰撞时,先附在中性质
11、点上形成负电荷离子,速度大大减慢,而负离子与正离子的复合比电子与正离子间的复合容易得多。而负离子与正离子的复合比电子与正离子间的复合容易得多。高压断路器和隔离开关的原理高压断路器和隔离开关的原理The principle of Circuit breakers and isolatorsThe principle of Circuit breakers and isolators 第十页,本课件共有59页扩散去游离:扩散去游离:扩散扩散是指带电质点从电弧内部逸出而进入周围介质中的现象。是指带电质点从电弧内部逸出而进入周围介质中的现象。扩散去游离主要有:扩散去游离主要有:浓度扩散浓度扩散带电质点
12、将会由浓度高的弧道向浓度低的弧道周围扩散,使弧道中带电质点将会由浓度高的弧道向浓度低的弧道周围扩散,使弧道中的带电质点减少;的带电质点减少;温度扩散温度扩散弧道中的高温带电质点将向温度低的周围介质中扩散。弧道中的高温带电质点将向温度低的周围介质中扩散。电弧的熄灭过程电弧的熄灭过程高压断路器和隔离开关的原理高压断路器和隔离开关的原理The principle of Circuit breakers and isolatorsThe principle of Circuit breakers and isolators 第十一页,本课件共有59页电弧产生的根本原因:电弧产生的根本原因:就是开关电器
13、和灭弧介质中存在着可被游离的电子。就是开关电器和灭弧介质中存在着可被游离的电子。结论:电弧产生具有必然性。结论:电弧产生具有必然性。从前面所述电弧的形成机理可以得出,电弧的产生具有然性。从前面所述电弧的形成机理可以得出,电弧的产生具有然性。高压断路器和隔离开关的原理高压断路器和隔离开关的原理The principle of Circuit breakers and isolatorsThe principle of Circuit breakers and isolators 第十二页,本课件共有59页电弧的形成与熄灭过程电弧的形成与熄灭过程结论:结论:游离和去游离是电弧燃烧中的两个相反过程,
14、这两个过程的动游离和去游离是电弧燃烧中的两个相反过程,这两个过程的动平衡,将使电弧稳定燃烧。平衡,将使电弧稳定燃烧。若游离过程大于去游离过程,将会使电弧愈加强烈地燃烧;若游离过程大于去游离过程,将会使电弧愈加强烈地燃烧;反之,将会使电弧燃烧减弱,以致最终熄灭。反之,将会使电弧燃烧减弱,以致最终熄灭。开关电器中,为了加强灭弧能力,都采用开关电器中,为了加强灭弧能力,都采用各种措施减弱游离过程,加强去游离过程。各种措施减弱游离过程,加强去游离过程。从等离子体观点来看,也就是控制温度,使触头从等离子体观点来看,也就是控制温度,使触头间的介质由等离子体态转化为其他物态。间的介质由等离子体态转化为其他物
15、态。高压断路器和隔离开关的原理高压断路器和隔离开关的原理The principle of Circuit breakers and isolatorsThe principle of Circuit breakers and isolators 第十三页,本课件共有59页断路器的功能断路器的功能 Circuit Breakers Function A circuit breakers function is,like a fuse,to break a circuit path when a predetermined amount of current is passed.断路器的功能象一个
16、熔断器,当流过预先整定的电流时,断路器的功能象一个熔断器,当流过预先整定的电流时,会断开电路。会断开电路。A circuit breaker is a circuit protection device that will stop current in the circuit if there is a direct short,excessive current,or excessive heat.Unlike a fuse,a circuit breaker is reusable.The circuit breaker does not have to be replaced afte
17、r it has opened or broken the circuit.断路器是电路的保护装置,当电路发生直接短路、过流、断路器是电路的保护装置,当电路发生直接短路、过流、过热时会断开电路。不象熔断器,断路器是可以重复使用的。过热时会断开电路。不象熔断器,断路器是可以重复使用的。当断路器断开或切断电路时,不需要重新替换当断路器断开或切断电路时,不需要重新替换 第十四页,本课件共有59页隔离开关的功能隔离开关的功能Disconnect FunctionDisconnector in order to allow for maintenance and repair with a minimu
18、m of interruption.隔离开关是为了维护和检修电器设备造成最小中断而设置的。隔离开关是为了维护和检修电器设备造成最小中断而设置的。A mechanical switching device which,when open complies with the requirements specified for the isolating function.This device can carry currents in normal circuit conditions as well as currents in abnormal conditions for a speci
19、fied duration。当满足指定的操作顺序的情况下,隔离开关能够承受正常的负荷电流和一定时当满足指定的操作顺序的情况下,隔离开关能够承受正常的负荷电流和一定时间内的短路电流。间内的短路电流。Disconnector(working definition)device without onload making and breaking capacity.隔离开关装置没有关合容量和开断容量。隔离开关装置没有关合容量和开断容量。第十五页,本课件共有59页隔离开关的功能隔离开关的功能Disconnect Function隔离开关的操作原则:隔离开关的操作原则:u等电位等电位u小电流小电流(空载
20、的变压器、线路空载的变压器、线路)u“先通后断先通后断”第十六页,本课件共有59页主接线的类型基本形式主接线的类型基本形式The types of Bus Arrangements单元接线单元接线Block Connection桥形接线桥形接线Bridge Scheme角形接线角形接线Angle Connection其它其它Others单母线接线单母线接线Single bus scheme双母线接线双母线接线Double Bus Scheme一个半断路器线接线一个半断路器线接线Breaker and a Half Bus scheme其它其它Others无母线接线形式无母线接线形式Non Bu
21、s Arrangements有母线接线形式有母线接线形式Bus Arrangements主接线主接线Bus Arrangements第十七页,本课件共有59页电气主接线的主要元件电气主接线的主要元件Main elements of the main connectionCircuitbreakers断路器断路器 Literal Symbol文字符号文字符号Graphic Symbol图形符号图形符号DisconnectsorIsolator隔离开关隔离开关 Buses母线母线Terminationsforlinesortransformers负载或变压器负载或变压器第十八页,本课件共有59页母
22、线的功能母线的功能 Concept of BusIn actual substations,the buses are made of aluminum or copper bars or pipes and can be several meters long.在变电站中,母线是用作成条或棒的铝或铜制成的,一在变电站中,母线是用作成条或棒的铝或铜制成的,一般有几米或十几米长。般有几米或十几米长。功能:功能:主要起引接、传输和分配电能的作用。主要起引接、传输和分配电能的作用。The impedance of buses is very low,practically zero,so elect
23、rically the whole bus is at the same potential.Of course,there is line voltage between the buses of the individual phases.重要的是,母线的阻抗是相当小的,实际为零,当然母线各重要的是,母线的阻抗是相当小的,实际为零,当然母线各相之间存在着线电压。相之间存在着线电压。第十九页,本课件共有59页电气接线概念电气接线概念The concept of Bus ArrangementsSingle Line Diagrams do not show the exact electri
24、cal connections of the circuits.As the name suggests,SLDs use a single line to represent all three phases.在电气主接线中,常用单线图来表示三相完全对称的电力在电气主接线中,常用单线图来表示三相完全对称的电力系统。单线图来常用来表示整个三相。系统。单线图来常用来表示整个三相。They show the relative electrical interconnections of generators,transformers,transmission and distribution li
25、nes,loads,circuit breakers,etc.,used in assembling the power system.定义:定义:电气主接线主要表示发电机、变压器、输配电线,负电气主接线主要表示发电机、变压器、输配电线,负荷和断路器等组成电力系统的电气连接。荷和断路器等组成电力系统的电气连接。第二十页,本课件共有59页单母线接线单母线接线Single Line Diagram(SLDs)6 breaker 6 lines 1.0(breaker/line)本站有六条线路、六个断本站有六条线路、六个断路器,平均每条一个。路器,平均每条一个。Single bus,single b
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