电力基础知识.docx
- 文档编号:26435505
- 上传时间:2023-06-19
- 格式:DOCX
- 页数:39
- 大小:1.07MB
电力基础知识.docx
《电力基础知识.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电力基础知识.docx(39页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电力基础知识
一、石油设施电气装置场所分类
场所分类是根据易燃气体或蒸气存在的可能性决定的。
Ⅰ类场所是易燃气体或蒸气存在或可能存在于空气中,其数量足以产生爆炸或引燃混合物的场所。
Ⅰ类1区:
在该场所中
1、易燃气体或蒸气的可引燃浓度在正常工作条件下存在。
2、这种气体或蒸气的可引燃浓度因修理、维修操作或因泄漏而经常(频繁)存在。
3、设备故障或工艺误操作会释放出可引燃浓度的易燃气体或蒸气,同时也会引起电气设备故障而成为引火源。
此类场所通常包括:
挥发性易燃液体或液化的易燃气体从一个容器输送到另一个容器;应用易挥发溶剂的室内区域;含有易挥发性液体开口罐的场所;易燃气体易积聚,或挥发性易燃液体停放或积存而又通风不良的场所;室内制冷机的区域,其中挥发性易燃物质被存储在开口的盖封不严的,或易于破裂的容器内;在正常工作的过程中易燃气体或蒸气的可引燃浓度易于出现的所有其他场所。
Ⅰ类2区:
在该场所中
1、挥发性易燃液体或气体被处理、加工或应用,但这种液体、蒸气或气体通常限制在密闭容器或系统中,仅当这种容器或系统偶然断裂或设备异常工作时才逸出。
2、气体或蒸气的可燃浓度通常用正压通风来避免,当通风设备损坏或工作异常时才形成可引燃的浓度。
3、与Ⅰ类1区相邻的场所(且无密封挡板隔离),可引燃浓度的气体或蒸气有机会流通进入,除非采用净化的空气进行正压通风来防止这种流通,还需配备有效的通风故障防护措施。
这种类别通常包括下列场所:
采用挥发性易燃液体、气体或蒸气,但只有在万一发生故障或发生某些异常工作条件时才会形成可燃的场所。
在确定这一区域范围时,要考虑偶然逸出可燃气体数量、通风的充分性(自然通风或人工通风)、涉及的总面积以及与爆炸或火灾有关的工业记录等诸因素。
二、开关、控制器、保护器
1、高压开关
高压开关主要包括高压断路器、高压负荷开关和高压隔离开关。
高压开关用以完成电路的转换,有较大的危险性。
(1)高压断路器
高压断路器是高压开关设备中最重要、最复杂的开关设备。
高压断路器有强有力的灭弧装置。
既能在正常情况下接通和分断负荷电流,又能借助继电保护装置在故障情况下切断过载电流和短路电流。
.
断路器分断电路时,如电弧及时熄灭,不但断路器本身可能受到严重损坏,还可能迅速发展为弧光短路,导致更为严重的事故。
按照灭弧介质和灭弧方式,高压断路器可分为少油断路器、多油断路器、真空断路器、六氟化硫断路器、压缩空气断路器、固体产气断路器和磁吹断路器。
高压断路器必须与高压隔离开关串联使用,由断路器接通和分断电流,由隔离开关隔断电源。
因此,切断电路时必须先拉开断路器后拉开隔离开关:
接通电路时必须先合上隔离开关后合上断路器。
为确保断路器与隔离开关之间的正确操作顺序,除严格执行操作制度外,10kV系统中常安装机械式或电磁式联锁装置。
油断路器是有爆炸危险的设备。
为了防止断路器爆炸,应根据额定电压、额定电流和额定开断电流等参数正确选用断路器,并应保持断路器在正常的运行状态。
运行中断路器的操作机构、传动机构、控制回路、控制电源应保持良好。
(2)高压隔离开关
高压隔离开关简称刀闸。
隔离开关没有专门的灭弧装置,不能用来接通和分断负荷电流,更不能用来切断短路电流。
隔离开关主要用来隔断电源。
以保证检修和倒闸操作的安全。
隔离开关安装应当牢固。
电气连接应当紧密、接触良好;遇铜、铝导体连接须采用铜铝过渡接头。
隔离开关不能带负荷操。
拉闸、合闸前应检查与之串联安装的断路器是否在分闸位置。
(3)高压负荷并关
高压负荷开关有比较简单的灭弧装置,用来接通和断开负荷电流。
负荷开关必须与有高分断能力的高压熔断器配合使用,由熔断器切断短路电流。
高压负荷开关的安装要求与高压隔离开关相似。
高压负荷开关分断负荷电流时,有强电弧产生。
因此,其前方不得有可燃物。
2、低压控制电器
低压控制电器主要用来接通、断开线路和用来控制电气设备。
包括刀开关、低压断路器、减压起动器、电磁起动器等电器。
(1)控制电器一般安全要求
①电压、电流、断流容量,操作频率、温升等运行参数符合要求。
②结构型式与使用的环境条件相适应。
③灭弧装置(包括灭孤罩、灭弧触头,灭孤用绝缘板)完好。
④触头接触表面光洁,接触紧密,并有足够的接触压力;各极触头应当同时动作。
⑤防护完善、门(或盖)上的联锁装置可靠、外壳、手柄、漆层无变形和损伤。
⑥安装合理、牢固;操作方便,且能防止自行合闸:
一般情况下,电源线应接在固定
触头上。
⑦正常时不带电的金属部分接地(或接零)良好。
⑧绝缘电阻符合要求。
(2)刀开关
刀开关是手动开关。
包括胶盖刀开关,石板刀开关、铁壳开关、转扳开关、组合开关等。
刀开关没有或只有极为简单的灭弧装置,不能切断短路电流。
因此,刀开关下方应装有熔体或熔断器。
对于容量较大的线路,刀开关须与有切断短路电流能力的其他开关串联使用。
用刀开关操作异步电动机及其他有冲击电流的动力负荷时,刀开关的额定电流应大于负荷电流的3倍,并应该在刀开关上方另装一组熔断器。
刀开关所配用熔断器和熔体的额定电流不得大于开关的额定电流。
(3)低压断路器
低压断路器是具有很强的灭弧能力的低压开关。
低压断路器的合闸由人工操作;分闸可由人工操作,也可在故障情况下自动分闸。
低压断路器瞬时动作过电流脱扣器用于短路保护,其动作电流的调整范围多为额定电流的4-10倍。
其整定电流应大于线路上可能出现的峰值电流,并应线路末端单相短路电流的2/3。
长延时动作过电流脱扣器应按照线路计算负荷电流或电动机额定电流整定,因用于过载保护。
运行中的低压断路器的机构应保持灵活、各部应保持干净。
触头磨损超过原来厚度的1/3时,应予更换。
应定期检查各脱扣器的整定值。
(4)接触器
接触器是电磁起动器的核心元件。
接触器的额定电流应按电动机的额定电流和工作状态来选择。
接触器的额定电流应选为电动机的额定电流的1.3-2倍。
工作繁重者应取较大的倍数。
对运行中接触器应注意以下问题:
①工作电流不应超过额定电流,温度不得过高,分合指示应与接触器的实际状态相符,连接和安装应牢固,机构应灵活,接地或接零应良好,接触器运行环境应无有害因素。
②触头应接触良好、紧密,不得过热;主触头和辅助触头不得有有变形和烧伤痕迹;
触头应有足够的压力和开距;主触头同时性应良好;灭弧罩不得松动、缺损。
③声音不得过大;铁心应吸合良好;短路环不应脱落或损坏;铁心固定螺栓不得松动:
吸引线圈不得过热:
绝缘电阻必须合格。
3、低压保护电器
保护电器主要用来获取、转换和传递信号,并通过其他电器对电路实现控制。
熔断器和热继电器是最常见的属于低压保护电器。
(1)熔断器
熔断器有管式熔断器、插式熔断器、螺塞式熔断器等多种型式。
管式熔断器有两种,一种是纤维材料管,由纤维材料分解大量气体灭弧;一种是陶瓷管,管内填充石英砂,由石英砂冷却和熄灭电弧。
管式熔断器和螺塞式熔断器都是封闭式结构,电弧不容易与外界接触,适用范围较广。
管式熔断器多用于大容量的线路。
螺塞式熔断器和插式熔断器用于中、小容量线路。
熔断器熔体的热容量很小,动作很快,宜于用作短路保护元件。
在照明线路及其他没有冲击载荷的线路中,熔断器也可可用作过载保护元件。
熔断器的防护形式应满足生产环境的要求;其额定电压符合线路电压;其额定电流满足安全条件和工作条件的要求,其极限分断电流大于线路上可能出现的最大故障电流。
同一熔断器可以配用几种不同规格的熔体,但熔体的额定电流不得超过熔断器的额定电流。
熔断器各接触部位应接触良好。
爆炸危险的环境不得装设电弧可能与周围介质接触的熔断器;一般环境也必须考虑防止电弧飞出的措施。
不得轻易改变熔体的规格,不得使用不明规格的熔体。
(2)热继电器
热继电器也是利用电流的热效应制成的。
它主要由热元件、双金属片、控制触头等组成。
热继电器的热容量较大,动作不快,只用于过载保护。
热元件的额定电流原则上按电动机时额定电流选取:
对于过载能力较低的电动机,如果起动条件允许,可按其额定电流的60%-80%选取:
对于工作繁重的电动机,可按其额定电流的110%-125%选取。
对于照明线路,可按负荷电流的0.85-1倍选取。
三、电火花和电弧
1、电火花
电火花是电极间的击穿放电,大量电火花汇集起来既构成电弧。
电弧温度高达8000℃。
电火花和电弧不仅能引起可燃物燃烧,还能使金属熔化、飞溅,构成二次引燃源。
电火花分为工作火花和事故火花。
工作火花指电气设备正常工作或正常操作过程中会产生电火花。
例如,刀开关、断路器、接触器、控制器接通和断开线路时会产生电火花:
插销拔出或插入时的火花;直流电动机的电刷与换向器的滑动接触处、绕线式异步电动机的电刷与滑环的滑动接触处也会产生电火花等。
事故火花是线路或设备发生故障时出现的火花,包括短路、漏电、松动、接地、断线、分离时形成的及变压器、多油断路器等高压电气设备绝缘表面发生的闪络等。
事故火花还包括由外部原因产生的雷电火花、静电火花、电磁感应火花等。
2、电弧
(1)电弧现象
电力系统中的发电机、变压器及线路等,在正常情况下,由于检修或改变运行方式,需要将他们接入或退出。
在发生故障时,必须能迅速切断故障部分,使电力系统恢复正常运行。
为此,电力系统中必须装设一些开关电器,如断路器、隔离开关、熔断器、接触器
等。
当用断路器切断有电流的线路时,如果触头间的电压大于10-20伏,电流大予80~100毫安,,在切断电路的瞬间,触头间会产生强烈的白光,这种白光称为电弧
此时触头虽已分开,但由于触头间存在电弧,电路则仍处于通路状态。
待触头分开到足够长的距离,电弧熄灭后,电路才算真正断开。
电弧是高压断路器断开过程中不可避免的现象。
电弧是一种气体游离放电现象,电弧放电有以下的主要特征。
1)电弧的能量集中、温度很高、亮度很强。
10千伏少油断路器断开20千安的电流时,电弧功率高达一万千瓦以上。
这样大的能量几乎全部变成热能,造成电弧及其附近区域介质的极强烈的物理和化学变化。
2)2)电弧由三个部分组成,即阴极区、阳极区和弧柱区。
如图3-1所示。
在电弧的阴极和阳极上,温度常超过金属气化点。
在电弧孳生点,温度最高通常有明亮的极斑,称为阴极斑或阳极斑。
弧柱就是在阴极、阳极之间明亮的的光柱,弧柱的温度达六、七千度到一万度以上,弧柱的直径很小,一般只有几毫米到几厘米。
在弧柱周围温度较低、亮度明显减弱的部分称为弧焰。
电流几乎都从弧柱内流过。
电弧内的温度Th及电流密度δ的分布情况如图3-2,dh为弧柱直径,d1为弧焰直径。
弧焰
图3—1电弧
图3—2电弧温度Th及电流密度δ分布
3)电弧的气体放电是自持放电,维持电弧稳定燃烧的电压很低。
在大气中一厘米长直流电弧的弧柱只有15~30伏,在变压器油中也不过100-200伏。
4)电弧是一束游离的气体,质量极轻,容易变形。
在气体和液体的流动作用下,或在电动力的作用下,电弧能迅速移动、仲长或弯曲。
如果电弧长久不熄就会烧坏触头附近的绝缘,并延长了短路时间。
甚至使断路器内的压力不断增加,引起油断路器的爆炸。
(2)弧的形成
当断路器的触头刚分开时,由于触头间的距离很小,其间电压即使只有几百伏甚至几十伏,但电场强度却很大。
在阴极表面,由于热电子发射或强电场发射产生的自由电子,在这个强电场的作用下,逐渐加速运动,在弧隙中不断与气体原子碰撞,使中性原子产生碰撞游离,因而弧隙中自由电子的数量不断增加。
同时,电子与原子互相碰撞,电子的动能传递给气体原子,使弧隙中气体温度显著增加。
同时,电子与原子互相碰撞,电子的动能传递给原子,使弧隙中气体温度显著增加。
当温度超过几千度时,弧隙中热游离的主要因素。
在这两种游离的作用下,触头间有大量自由电子,于是原来绝缘的气体间隙就变成了导电的通道,使介质击穿而形成电弧。
(3)灭弧方法
1)利用气体吹动电弧灭弧
利用气体吹动电弧的方法可分为纵吹和横吹两种。
这是利用压缩空气注入弧道,使电弧受到强烈的冷却和拉长,而将电弧熄灭。
图3-8(a)为纵向吹动自弧。
当触头分开后,触头问的电弧受到压缩空气的猛烈吹拂,使弧柱强烈冷却,触头间的介质电强度得到迅速恢复,从而熄灭电弧。
图3-8(b)为横向吹动电弧。
在气流的横向吹动作用下,使电弧的长度和表面积增大,加强了冷却和去游离作用,灭弧效果好。
图3-8(c)为有绝缘灭孤栅的横向吹动电弧。
电弧在横向吹动作用下,进入绝缘灭弧栅,大大增加了电弧长度和表面积,同时,使电弧与固体介质紧密接触,电弧的去游离过程更加强烈,灭弧效果更好。
在油断路器中,是利用绝缘油在电弧高温作用下分解出来的气体吹动电弧,气体中含有70~80%的氢气,氢气具有良好的灭弧性能,并利用灭弧室各种不同的结构形式,促使气体纵吹或横吹灭弧。
2)采用多断口灭弧
高压断路器的触头常制成每相有两个或多个串联的断口,如图3-9所示。
每相断口数目的增多,将一个电弧分割成多个串联电弧,每个断口上的电弧电压降低,电弧易于熄灭,因而提高灭弧性能。
高压断路器的触头常制成每相有两个或多个串联的断口,如图3-9所示。
每相断口数日的增多,将一个电弧分割成多个串联电弧,每个断口上的电弧电压降低,电弧易于熄灭,因而提高灭弧性能。
.‘
l一固定触头,2一可动触头,3一电弧,4一滑动触头
5一触头的横担,6一绝缘杆,7一载流连接条
3)利用固体介质的狭缝或狭沟灭弧
电弧与固体介质紧密接触时,固体介质在电弧高温的作用下分解而产生气体,狭缝或狭沟中的气体受热膨胀压力增大,同时附着在固体介质表面的带电质点强烈复合,使去游离的效果显著。
4)将长电弧分成几个短电弧灭弧
这种方法常用于低压开关电器中,如图3-10所示。
在触头间发生的电弧,进入与电弧垂直放置的金属片栅内,将一个长电弧分成一串短电弧。
在交流电路中,当电流过零值时,r所有短弧同时熄灭,每一短电弧相应的阴极立刻恢复到150~250伏的介电强度,若所有阴极的介电强度的总和,大于触头上的外加电压时,电弧就不再重燃。
若用于直流电路时,则利用短电弧上的阴极和阳极电压降灭弧。
适当选择金属栅片的数目,使所有短电弧的阴极和阳极电压降均总和,大于触头上的外加电压时,电弧就迅速熄灭。
为了使电弧迅速进入栅内,可以利用磁吹动,如图3-10(b)所示,灭弧栅片是有缺口的钢片,电弧则在自己的磁通作用下,由位置A移向位置B。
(a)(b)
图3-10将长电弧分成几个短也弧
(a)金属片灭弧栅,(b)缺口钢片
1一静触头;2一动触头;3一栅片
四、危险物质和危险环境
1、危险物质
爆炸危险物质分为以下三类:
I类:
矿井甲烷:
II类:
爆炸性气体、蒸气、薄雾:
Ⅲ类:
爆炸性粉尘、纤维。
’
爆炸性气体、蒸气按引燃温度分为6组(表1.10)。
爆炸性粉尘、纤维按引燃温度分为3组(表1.11)。
表1.10气体、蒸气、薄雾按引燃温度分组
组别
T1
T2
T3
T4
T5
T6
引燃温度(℃)
T>450
450>T>300
300>T>20
200>T>135
135>T>100
100>T>85
表1.11粉尘、纤维按引燃温度分组
组别
Tll
T12
T13
引燃温度(℃)
T>270
270>T>200
200>T>140
爆炸性气体、蒸气按最小点燃电流比和最大试验安全间隙分为IIA级、IIB级、IIC级。
爆炸性粉尘、纤维按其导电性和爆炸性分为ⅢA级和ⅢB级。
2、危险环境
(1)气体、蒸气爆炸危险环境
1)0区指正常运行时连续出现或长时间出现或短时间频繁出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。
除了装有危险物质的封闭空间,如密闭的容器、贮油罐等内部气体空间外,很少存在O区。
2)1区指正常运行时可能出现(预计周期性出现或偶然出现)爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。
3)2区指正常运行时不出现j即使出现也只可能是短时间偶然出现爆炸性气体、蒸汽或薄雾的区域。
(2)粉尘、纤维爆炸危险环境
1)10区指正常运行时连续或长时间或短时间频繁出现爆炸性粉尘、纤维的区域。
2)ll区指正常运行时不出现,仅在不正常运行时短时间偶然出现爆炸性粉尘、纤维的区域。
(3)火灾危险环境
火灾危险环境分为21区、22区和23区,分别是有可燃液体、有可燃粉体或纤维和有可燃固体存在的火灾危险环境。
五、电气防爆
1、防爆型电气设备类型
防爆型电气设备有隔爆型(标志:
d)、增安型(标志:
e)、充油型(标志o)、充砂型(标志:
q)、本质安全型(标志:
i)、正压型(标志:
p)、无火花型(标志:
n)和特殊型(标志:
s)设备。
例如dⅡBT4是隔爆型、ⅡB级、T4组的防爆型电气设备。
2、危险环境的电气设备选型
应根据电气设备安装环境的类型和等级、电气设备的种类选用防爆型电气设备。
所选用的防爆电气设备的级别和组别不应低于该环境内爆炸性混合物的级别和组别。
下列三个表格是典型的选用例子。
表1-12气体、蒸气危险环境电气设备选型
爆炸危险环境区别
电气设备类别
0区
1区
2区
本质
安全
本质
安全
隔
爆
正
压
充
油
增
安
本质
安全
隔
爆
正
压
充
油
增
安
无火
花型
鼠笼型感应电动机
O
O
△
o
O
O
O
开关、断路器
O
o
熔断器
△
O
控制开关及按钮
o
O
o
O
O
o
O
操作箱、柜
o
O
o
o
固定式灯
o
o
O
移动式灯
△
o
表1-13粉尘、纤维危险环境电气设备选型
爆炸危险环境区别
电气设备类别
10区
11区
尘密
正压
充油
尘密
正压
IP65
IP54
配电装置
O
O
电动机
鼠笼型
O
o
O
带电刷
。
固定安装
o
o
o
o
电器和仪表
移动式
O
o
O
携带式
O
O
照明灯具
O
O
六、互感器
1、电流互感器、电压互感器
电流互感器:
把电路中的大电流变为小电流的电气设备,称为电流互感器。
电流互感器的一次侧绕组串接在一次电路中,二次侧额定电流一般设计成5A或1A。
所以一次侧绕组匝数少于二次侧绕组匝数。
二次侧绕组与测量仪表或继电器的电流线圈相串联。
电流互感器是电力系统中供测量和保护用的重要设备。
电压互感器:
将高电压变为低电压的电气设备称为电压互感器。
电压互感器的一次侧绕组并接在高压电路中,将高电压变为低电压,二次侧额定电压一般为100V,所以一次侧绕组匝数大于二次侧绕组匝数,二次侧绕组与测量仪表或继电器的电压线圈并联。
电压互感器是电力系统中供测量和保护用的重要设备。
电流互感器测量误差原因:
测量误差就是电流互感器的二次输出量与其归算到二次侧的一次输入量的大小不相等、幅角不相同所造成的差值。
因此测量误差分为数值(变比)误差和相位(角度)误差两种。
产生测量误差的原因包括电流互感器本身和运行使用条件两个方面:
(1)电流互感器本身造成的测量误差是由于电流互感器有励磁电流存在。
励磁电流是输入电流的一部分,它不传变到二次侧,故形成了变比误差。
励磁电流除在铁心中产生磁通外,还产生铁心损耗,包括涡流损失和磁滞损失。
励磁电流所流经的励磁支路是一具呈电感性的支路,励磁电流与二次输出量不同相位,这是造成角度误差的主要原因。
(2)运行和使用中造成的测量误差则是电流互感器铁心饱和和二次负载过大所致。
2、不同型号变压器性能比较
10kV级S7系列电力变压器技术数据
型号
额定容量(kVA)
额定电压
空载损耗(W)
负载损耗(W)
油(kg)
总体(kg)
高压
低压
S7—30/10
30
10、
6.3、
6
0.4
150
800
80
295
S7—50/10
50
190
1150
105
400
S7—63/10
63
220
1400
125
480
S7—80/10
80
270
1650
135
560
S7—100/10
100
320
2000
165
645
S7—125/10
125
370
2450
170
695
S7—160/10
160
460
2850
185
820
S7—200/10
200
540
3400
235
1010
S7—250/10
250
640
4000
265
1110
S7—315/10
315
760
4800
295
1310
S7—400/10
400
920
5800
365
1585
S7—500/10
500
1080
6900
395
1820
S7—630/10
630
1300
8100
545
2385
S7—800/10
800
1540
9900
655
2950
S7—1000/10
1000
1800
11600
850
3685
S7—1250/10
1250
2200
13800
1000
4340
S7—1600/10
1600
2650
16500
1100
5070
10kV级S9-M系列低损耗全密闭电力变压器技术数据
型号
额定容量(kVA)
冷却方式
空载损耗(W)
负载损耗(W)
油(kg)
总体(kg)
S9-M-315/10F
315
油
浸
自
冷
670
3650
230
1350
S9-M-400/10F
400
800
4300
270
1560
S9-M-500/10F
500
960
5100
300
1760
S9-M-630/10F
630
1200
6200
400
2320
S9-M-800/10F
800
1400
7500
450
2750
S9-M-1000/10F
1000
1700
10300
500
3260
S9-M-1250/10F
1250
1950
12800
550
3460
S9-M-1600/10F
1600
2400
14500
650
4150
S9-M-2000/10F
2000
2520
17800
1170
6090
S9-M-2500/10F
2500
2970
20700
1360
6920
S11-M·R系列卷铁芯全密封配电变压器技术数据
型号
额定容量(kVA)
空载损耗(W)
负载损耗(W)
油(kg)
总体(kg)
S11-M·R-30
- 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 基础知识