电力系统中的电器设备1ding.docx
- 文档编号:28433038
- 上传时间:2023-07-13
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:339.05KB
电力系统中的电器设备1ding.docx
《电力系统中的电器设备1ding.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电力系统中的电器设备1ding.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电力系统中的电器设备1ding
第十八章电力系统中的电器设备
(1)
17.1发电机2
17.1.1三相交流同步发电机2
17.1.2直流发电机3
17.2电力变压器3
17.2.1三相双圈(或三圈)变压器3
17.2.2三相电力自耦变压器17
17.2.3干式电力变压器18
17.2.4超导变压器………………………………………………………………………….16
17.2.5.电力变压器铭牌20
在电力系统中常用的电气设备有:
发电机、变压器、交-直-交变流器、高压开关电器、保护用电器、测量用电器、低压电器等。
17.1发电机
17.1.1三相交流同步发电机
1.汽轮发电机
由汽轮机带动的同步发电机,一般都是卧式结构,如图17-1、17-2所示。
图17-1隐极式汽轮发电机结构图
定子
转子
2.水轮发电机
由水轮机带动的同步发电机,一般都是立式结构,如图17-3、17-4所示。
定子
图17-4凸极式水轮发电机结构
转子
3.柴油发电机
由柴油机带动的同步发电机,一般都是卧式结构。
容量在几千千瓦以下的中、小型发电机组,如图17-5所示。
柴油机
发电机
定子
永磁外转子
电枢绕组
4.风力发电机
是近几年开发的由风叶带动的专用发电机,如图17-6所示。
17.1.2直流发电机
由原动力带动的直接产生直流电的发电机,一般容量较小,如图17-7所示。
17.2电力变压器
变压器是一种静止的高压电器,就其最基本的电磁原理而言,是与交流旋转电机相同的。
但结构和运行方式却截然不同。
17.2.1三相双圈(或三圈)变压器
三相双圈(或三圈)变压器主要由铁心、一次绕组、二次绕组、调压开关、保护装置、冷却系统、出线装置和油箱等组成。
如图17-8、17-9、17-10、17-11所示。
变压器
图17-8三相双圈变压器联接法原理图
(a)Y,yn;b)Y,d
变压器的联接组别的表示方法是:
大写字母表示一次侧(或原边)的接线方式,小写字母表示二次侧(或副边)的接线方式。
Y(或y)为星形接线,D(或d)为三角形接线,由于Y连接时还有带中性线和不带中性线两种,不带中性线则不增加任何符号表示,带中性线则在字母Y后面加字母n表示。
如中性线接地n后边要加0。
数字采用时钟表示法,用来表示一、二次侧线电压的相位关系,一次侧线电压相量作为分针,固定指在时钟12点的位置,二次侧的线电压相量作为时针。
例如,“11”表示变压器二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330°(或超前30°)。
常用变压器接线方式有4种基本连接形式:
“Y,y”、“D,y”、“Y,d”和“D,d”。
(a)(b)
图17-13叠片式铁心
(a)铁心成品;(b)铁心叠片
图17-11110/10kv大型三相双圈
变压器外形图
图17-12卷铁心
1.铁心
铁心是变压器中磁通穿过的路径,是联系一次绕组和二次绕组、进行电磁感应的中间环节。
对它的要求是:
导磁率要高;磁滞损耗和涡流损耗尽量小;加工方便。
目前常用的材料是高硅硅钢片,有热轧和冷轧硅钢片之分。
热轧硅钢片在各个方向上导磁率是一样的,而冷轧硅钢片在压延方向上导磁率最高,所以在裁剪冷轧硅钢片和叠装铁心时一定要注意硅钢片
n级
的排列方向。
图17-12是卷制铁心图,一般用于小型变压器。
图17-13是叠片式铁心,其中(b)图为铁心的各种叠片。
铁心叠好后要用夹件和和螺栓加紧,见图17-13(a)。
所用的硅钢片是厚度为0.3、0.35、0.5mm的板料或卷料,见图3-5。
在剪床或滚剪机上裁成规定的尺寸,再按叠积图叠成铁心。
2.绕组
(a)(b)(c)(d)(e)
图17-14常用绕组的外形图(a)园筒式(b)连续式(c)纠结式(d)螺旋式(e)箔筒式
一次绕组接在电源上,在铁心中产生磁通,磁通穿过二次绕组产生二次电压,完成电能从一次向二次传递的功能。
绕组的匝数和导线截面与端电压和电流有关,也就是与所传递的功率有关。
绕组的形式、结构、尺寸,材料也与电压等级、电流大小以及机械强度、散热和温度有关。
常用绕组的形式有:
(1)园筒式绕组
工艺性好,便于饶制,层间油道散热效率高,但端部支撑的稳定较差。
一般用于容量
为630kvA及以下、电压为1kv及以下的低压绕组。
(2)连续式绕组
能在大范围内适应容量和电压的要求,机械强度高,散热性能好,但对饶制技术要求较
高。
(3)纠结式绕组
与连续式绕组相似,但焊接头较多。
其线匝不是依次排列的,而是交叉纠结相连,绕
组的匝间电容较大,电压分布较好,用于高电压大容量变压器的绕组
图17-15绕制绕组
(4)螺旋式绕组
和连续式绕组相似,导线为多根并绕,绕
制象螺旋。
多用于大电流绕组和有载调压变压器调压绕组。
(5)箔筒式绕组
与多层圆筒式绕组相似,但一层为一
匝,金属箔的宽度等于绕组的高度。
它具有空间利用率好,可自动饶制,生产效率高等优点。
适用于中小型变压器的绕组。
图17-14是各种常用绕组的外形图。
绕组分接头及分接引线
3.调压开关(分接开关)
调压开关分无载开关和有载开关。
(1)无载开关(也称无激磁调压分接开关):
它的作用是在变压器的一次侧和二次侧均与电网开断的情况下,变换一次或二次绕组的
分接头,来改变其有效匝数,进行分级调压。
无载开关一般都放置在油箱盖上,分接触头在油箱里(绝缘要求)。
图17-17为无载开关与绕组连接示意图,图17-18是无载开关常用的绕组分接头,图17-19是立式无载开关,图17-20是10kv卧式无载开关。
A5
X
(a)
Z
C
Y
B
X
A
C
B
A
X1X2X3
Z1
Z2
Z3
Y1
Y2
Y3
(d)
(c)
(a)35kv立式(笼式)无载开关(b)10kv立式无载开关
图17-19立式无载开关
(a)卧式笼形无载开关(b)卧式条形无载开关
图17-2010kv卧式无载开关
(2)有载调压开关
它的作用是在变压器负载运行的情况下,变换一次或二次绕组的分接头,来改变其有效匝数,进行分级调压。
它与无载开关主要区别是:
它有分接头切换开关,触头上并有过渡电阻,用来限制和吸收被短路的分接线匝中的短路电流,防止电弧产生。
因为开关在调换时要发热,所以有载开关必须放置在油箱中,既有散热作用,又有绝缘作用。
图17-21变压器
绕组分接头
图17-21是有载开关常用的绕组分接头。
图17-22是35kV组合式有载分接开关外形图。
图17-23是35kV复合式有载分接开关外形图。
图17-2235kv三相组合式有载分接开关外形图
电动操
纵机构
4.保护装置
(1)储油柜
储油柜是一种油保护装置,用以缩小变压器油与空气接触的表面积,减少油受潮和氧化的程度,同时也给变压器油的热胀冷缩预留空间。
如图17-24为胶囊式储油柜结构原理图。
(2)
图17-25气体继电器
瓦斯继电器(气体继电器)
气体继电器安装在变压器油箱和储油柜的连管
中,是当变压器内部发生故障(如绝缘击穿、匝间短路、铁心事故等)产生气体时,或油箱漏油等使油面降低时,保护变压器用的。
当气体继电器中的气体达到一定容积后,使一对触点接通,发出报警讯号(也称轻瓦斯信号)。
当变压器内部发生严重故障时,大量的油流流向继电器,油流达到一定速度后,冲击继电器中的档板,使另一对触点接通,就可以发出报警讯号(也称重瓦斯信号),并直接接通断路器跳闸线圈,将变压器的电源切断。
如图17-25所示。
(3)净油器
净油器(或称热滤油器)是一种大型变压器自带的变压器油连续再生装置,内部充有吸收剂,利用热油的自然循环,除去油中的水分和杂质,降低油的酸价。
如图17-26所示。
(4)吸湿器
吸湿器通常与储油柜配合使用,是变压器内部和外部的唯一通道,内部充有吸收剂(同净油器),下部带有盛油器,用以清除吸入空气中的杂质和水分。
如图17-27所示。
电流互感器
图17-28释压器
(5)释压器
释压器装在油箱顶部,当变压器内部发生严重故障,油箱内压力达到0.5大气压时,流油和气体将冲开释压器的阀门,向外喷出,同时发出报警信号,可以避免发生油箱爆裂等事故,代替了原防爆管。
如图17-28所示。
5.出线装置(高、低压瓷套管)
出线瓷套管是将变压器内部绕组的导线引出变压器,以便与电网相连接,且与油箱保持绝缘。
瓷套管的结构见图17-29所示。
图17-29各种瓷套管
想想看!
!
!
!
你能说出下图变压器的内部结构吗?
你觉得正确吗?
强迫油循环水冷却器
6.冷却散热装置
变压器绕组的电阻损耗和铁心的涡流、磁滞损耗均转换为热量,必须散发到周围空间,使变压器内部温升维持在一定的数值,以保证变压器的使用寿命。
变压器的散热主要靠箱体和散热器,也就是靠对流散热。
散热器种类有:
管式散热器、片式散热器等自然散热(ONAN)、带风扇的扁管散热(ONAF)、强迫油循环风冷却器(OFAN)、强迫油循环水冷却器(OFWF)等,如图17-30、17-31所示。
(d)(e)
7.油箱
油箱是变压器器身和冷却介质的容器。
见图17-32和17-33所示。
分平顶油箱和拱顶油箱。
油箱应满足以下要求:
(1)在保证内部必要的绝缘距离的条件下,尽可能减小体积,以节约用油。
(2)应具有必要的密封(不能漏油)和真空强度(对高压变压器),以便能进行真空干燥。
(3)外部各种附件的布置应便于安装和维护。
散热器
水
潜油泵
油
水出口
油
水入口
(c)(d)(e)
图17-31变压器的几种冷却方式
(a)自然冷却;(b)油自然对流散热器吹风冷却;(c)强油循环吹风冷却;
(d)强油循环水冷却;(e)油水冷却器示意图
17.2.2.三相电力自耦变压器
b)
a)
X
在电力系统中当变比不大时还广泛的应用三相自耦变压器,外型和普通变压器相似。
所谓自耦变压器,就是一、二次绕组不仅有磁的连接,而且有电的连接,二次绕组是一次绕组的一部分。
自耦变压器分为降压自耦变压器和升压自耦变压器,原理及结构如图17-34所示。
图17-35干式开启式变压器
图17-34b)中I2、I1、I的关系如下:
I2=I1+I(I2和I1的相位差为180°)
通过容量(额定容量):
S2=U2I2=U2(I1+I)=U2I1+U2I
计算容量(电磁容量):
U2I--决定自耦变压器的尺寸、重量和铁心截面,及成本和价格。
U2I1--该容量直接由一次通过串联绕组(即N1-N2部分)传到二次.
可以看出计算容量永远小于通过容量,所以这样可以节约铜线、重量轻、体积小。
17.2.3.干式电力变压器
干式电力变压器的铁心和绕组都不浸在任何绝缘油中,它一般用于安全防火要求较高的场所。
常分为:
开启式;封闭式;浇注式。
1.开启式:
其器身与大气相连通,没有外壳,适用与比较干燥而洁净的室内环境。
2.封闭式:
有密封
的外壳,其器身不与大气相连通,可用于更恶劣的环境,目前
铁心
主要用于矿用隔爆型变压器。
也可以充以比空气绝缘性能更好的其它气体,如2-3个大气压的SF6气体。
3.浇注式:
将一次、二次绕组放在一定的摸具中,在真空的条件下,用环氧树脂或其他树脂作为主绝缘浇注而成。
有结构简单、体积小、防火、防爆、防潮、噪声低的优点,现在被大量用于制造小型户内变压器。
常用于箱式变电站中。
图17-35为开启干式电力变压器外形图,图17-36为浇注干式电力变压器外形结构图。
17.2.4.超导电力变压器
图17-3726kW高温超导变压器实物图
超导变压器的设计一般都采用与常规变压器一样的铁心结构,仅高、低压绕组采用超导绕组,超导绕组置于非金属低温容器中,铁心一般仍在室温条件下。
超导变压器的优点是同容量下,重量轻、体积小、效率高,故障时短路电流小。
20世纪80年代,法国首先研制出丝径小于1μm的极细丝超导线,同时采用铜镍等高阻值的导体做超导线的基底材料,使超导线的交流损耗大幅度下降,从而使得超导变压器的工程化、商业化有了前景。
图17-37为中科院电工研究所研制的26kW高温超导变压器。
图17-38电力变压器铭牌
17.2.5.电力变压器铭牌
电力变压器铭牌,如图17-38所示,所列主要数据如下:
型号(国家有变压器型号命名办法);
频率(我国频率为50赫兹,个别国家为60赫兹);
额定容量(KVA);
冷却方式[有自冷(AN)、油自冷、强迫油循环风冷(FP)、强迫油循环水冷(SP)];
连接组(常用的有“Y,y”、“D,y”、“Y,d”和“D,d”);
使用条件(户内、户外、特殊条件等);
最高环境温度(我国规定为40K);
运行方式(指连续运行、断续运行、短时运行);
阻抗电压(约为4%--11%左右,与变压器的容量有关)(它由变压器短路实验测得:
即将二次绕组短接,一次加可调电压,使一次、二次电流都达到额定值时的一次电压值,称阻抗电压。
对于变压器来说是一重要参数,它决定变压器的效率,变压器的制造成本、过流继电器的整定等,所以它的设计和制造对精度有一定的要求);
空载电流(变压器作空载试验时,将二次开路,一次加额定电压,铁心的励磁电
流称空载电流,主要产生铁心的损耗)(A);
效率(%)(电力变压器的效率一般在98%以上);
高压侧电压(包括额定电压和各分接头电压)(V);如图17-38中分接头有五各位置,
对应的电网电压分别是:
10500、10250、10000、9750、9500。
高压侧额定电流(A);
低压侧额定电压(V);
10KV级S9系列电力变压器技术数据
低压侧额定电流(A)。
图17-37S9-M系列10kV图17-38SZ6系列有载调压电力变压器
低损耗全密封变压器
35KV级SZ7系列有载调压电力变压器技术数据
思考题
1.变压器的结构有那些?
叙述它的功能。
2.什么是电力自耦变压器?
有什麽特点和优点?
3.变压器有那些冷却方式?
其基本原理是什麽?
4.什麽是变压器的绕组分接头?
什麽是变压器的分接开关?
分那些类?
原理是什麽?
5.变压器常用的绕组有那些?
6.什麽是三相变压器的连接组?
常用的连接组有那几种?
7.变压器的名牌上应有那些参数?
8.变压器的铁心是怎样作成的?
- 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:
- 电力系统 中的 电器设备 ding
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)