建筑电气第二章2

建筑电气主讲：谢陈磊2常用电器及设备上次课内容回顾2.2.1电力变压器2.2电力变压器与电动机1、概述功能2、工作原理接电源的叫初级绕组(也称一次绕组)，输出电能的叫次级绕组(或二次绕组)。变压比U1/U2≈E1/E2＝W1/W2变流比I1/I2≈W2/W13、变压器分类上次课内容回顾2.2.1电力变压器2.2电力变压器与电动机4、变压器型号(1)电力变压器型号含义如：SCB10-1000/10(2)预装式变电站主要产品型号含义5、三相变压器主要技术参数(1)额定容量以视在功率千伏安(kVA)来表示(2)额定电压(3)额定电流上次课内容回顾2.2.1电力变压器2.2电力变压器与电动机6、三常用电力变压器简介(1)油浸式变压器(2)干式变压器(3)非晶合金变压器(4)预装式变电站上次课内容回顾2.2.2电动机2.2电力变压器与电动机1、概述电机①发电机②电动机③控制电机2、电动机分类(1)直流电动机(2)交流异步电动机(3)交流同步电动机上次课内容回顾2.2.2电动机2.2电力变压器与电动机3、三相交流异步电动机(1)三相笼型异步电动机的构造(2)三相笼型异步电动机的工作原理旋转磁场的转速n0由下式决定：n0＝60f0/p(3)三相交流异步电动机型号含义如：Y200L2-2-374、常见小型低压三相交流异步电动机简介(1)Y系列三相异步电动机(2)Y2系列三相异步电动机高压电器是指在额定电压1kV以上的电力系统中，用于接通和断开电路、限制电路中的电压或电流以及进行电压或电流变换的电器。其功能是：根据电力系统安全、可靠和经济运行的需要，高压电器能断开和关闭正常线路和故障线路，隔离高压电源，起控制、保护和安全隔离的作用。2.3常用高压电器2.3.1概述2.3常用高压电器高压开关设备主要的分类方法有：(1)按结构形式分：单极式、三极式；(2)按安装地点分：户内式、户外式；(3)按组合方式分：元件、组合电器；(4)按照电流制式分：交流电器、直流电器；(5)按用途和功能分：开关电器、量测电器、限流电器、限压电器、成套设备。2.3.2高压电器分类2.3常用高压电器1、高压断路器(1)概述高压断路器是高压开关设备中最主要、最复杂的电器。广泛应用于电力系统的发电厂、变电所、开关站及用电线路上，承担着控制和保护的双重任务。高压断路器是指不仅可以长期承受分断、关合正常情况下高压电路中的空载电流和负荷电流，还可以在系统发生故障(或其它异常运行状态、欠压、过流等)时与保护装置及自动装置相配合，迅速切断故障电流，防止事故扩大，保证系统安全运行的自动开关设备。2.3.3常用高压电器简介2.3常用高压电器高压断路器主要功能有：ⅰ在关合状态时应为良好的导体，不仅对正常电流而且对规定的短路电流也能承受其发热和电动力的作用；ⅱ对地及断口间具有良好的绝缘性能；ⅲ在关合状态的任何时候刻，应能在不发生危险过电压的条件下，在尽可能短的时间内开断额定短路电流以下的电流；ⅳ于开断状态的任何时刻，应能在断路器触头不发生熔焊的条件下，在短时间内安全地关合规定的短路电流。2.3常用高压电器(2)高压断路器结构高压断路器主要由以下五部分组成：①通断元件：通断元件是断路器的核心，主电路的接通和断开由它来完成。通断元件包括有触头、导电部分、灭弧介质和灭弧室等，一般安放在绝缘支撑件上，使带电部分与地绝缘，而绝缘支撑件则安装在基座上。②中间传动机构：中间传动机构是把操动机构提供的分、合闸动力传递给通断元件行程机构的环节，一般由连杆组成。传动机构作用是在力的传递过程中改变力的大小和方向，以得到适合的特性配合。2.3常用高压电器③操动机构：操动机构是断路器完成分、合闸操作的动力能源，是断路器的重要组成部分。由合闸机构、维持机构和跳闸机构等组成，作用是使断路器处于合闸、分闸或维持状态。④绝缘支撑件：主要由瓷瓶绝缘子、触头、支撑绝缘瓷套、连接件、紧固件等组成，支持及固定带电裸导体并满足断路器的绝缘要求。⑤基座：系固定电器件的绝缘托板，起安装、支撑、保护、绝缘、隔离和连接作用。2.3常用高压电器(3)高压断路器主要技术参数①额定电压(标称电压)UN：指断路器长时间运行能承受的正常工作线电压。不仅是表征断路器绝缘强度的重要参数，也是断路器长期工作的标准电压。目前，国家标准规定高压断路器的额定电压有3，6，10，35，110，220，330和500kV等。为了适应电力系统工作的要求，断路器又规定了与各级额定电压相应的最高工作电压。对3～220kV各级，其最高工作电压为额定电压的1.15倍；对330kV及以上，最高工作电压为额定电压的1.1倍。断路器应能在最高工作电压下长期可靠地工作。2.3常用高压电器②额定电流IN：指在规定条件下，额定温升不超过允许值时，断路器可以长期通过的工作线电流。是表征断路器通过长期电流能力的参数，即断路器允许连续长期通过的最大电流。③额定开断电流INbr：指在额定电压下，规定的时间内断路器能可靠切断的最大电流的有效值。它是表征断路器开断能力的参数。2.3常用高压电器④额定断流容量SNbr：表征断路器切断能力的参数。在三相电路中，其大小等于额定电压乘以额定断开电流的√3倍。即：SNbr＝√3UN×INbr。⑤额定动稳定电流INs：也称额定峰值耐受电流(电动稳定电流、极限通过电流)。指断路器在合闸状态下或关合瞬间，断路器允许通过的电流最大峰值。是表征断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力，其值大小由导电及绝缘等部件的机械强度所决定。⑥额定关合电流INcl：指断路器能够可靠关合的电流最大峰值。是表征断路器关合电流能力的参数。2.3常用高压电器⑦额定热稳定电流(额定短时耐受电流)It和额定热稳定时间(额定短路持续时间)tt：热稳定电流指断路器处于合闸状态下，在规定时间内内，所允许通过电流的最大周期分量有效值，表征断路器承受短路电流热效应的能力，此时断路器不应因短时发热而损坏。国家标准规定：断路器的额定热稳定电流等于额定开断电流。额定热稳定电流的持续时间有1s、2s、4s三种，一般情况下选用为2s，需要大于2s时，推荐4s。2.3常用高压电器⑧合闸时间：合闸时间是指从断路器操动机构合闸线圈接通到通断元件完全接触所需用的时间。⑨分闸时间tkd：分闸时间是指从断路器操动机构分闸线圈接通到通断元件断开、三相电弧完全熄灭所需用的时间，其值为固有分闸时间(指从操动机构分闸线圈接通到触头分离所需时间)与熄弧时间(指从触头分离到各相电弧熄灭为止所需时间)之和，如图2.25所示。图2.25断路器分闸时间示意图2.3常用高压电器⑩操作循环：指断路器能在一定时间间隔内承受多次分、合操动的能力。是表征断路器操作性能的指标。我国规定断路器的额定操作循环如下：自动重合闸操作循环：分－θ－合分－t－合分非自动重合闸操作循环：分－t－合分－t－合分其中，分：表示分闸动作；合分：表示合闸后立即分闸的动作；θ：无电流间隔时间，即断路器断开故障电路，从电弧熄灭起到电路重新自动接通的时间，标准时间为0.3s或0.5s，也即重合闸动作时间；t：为强送电时间，标准时间为180s。2.3常用高压电器(4)型号含义国产断路器型号的一般含义如下：2.3常用高压电器如：SN10-10/3000-750为少油、户内式断路器，设计序号10，额定电压10kV，额定电流3000A，开断容量750MVA。DW6-35C/600为多油、户外、手车式断路器，设计序号36，额定电压35kV，额定电流600A。ZN28-12/1250-20为真空、户内式断路器，设计序号28，额定电压12kV，额定电流1250A，开断电流20kA。2.3常用高压电器(5)高压断路器分类①按灭弧装置，灭弧介质分，有：油断路器(少油断路器和多油断路器)；空气断路器；六氟化硫断路器；真空断路器：磁吹断路器等。②按操作机构性质分，有:电动操动结构断路器：液压操动结构断路器；气动操动结构断路器；弹簧储能操动结构断路器；手动操动结构断路器等。③按适用环境分，有:通用型断路器；隔爆型断路器等。2.3常用高压电器(6)主要产品简介①油断路器：油断路器是以绝缘油为灭弧介质。可分为多油断路器和少油断路器。在多油断路器中，油不仅作为灭弧介质，而且还作为绝缘介质，因此用油量多，体积大。在少油断路器中，油只作为灭弧介质，因此用油量少体积小，耗用钢材少。DW4-10型户外柱上多油断路器外形，如图2.26所示。图2.26DW4-10型柱上油断路器2.3常用高压电器a.多油断路器：开关触头在绝缘油中闭合和断开。油兼有灭弧和绝缘功能，油量多，有易燃易爆危险。体积大，维护麻烦。可频繁通断负荷。趋于淘汰。b.少油断路器：开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功能，油量少，易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。6～10kv多用。2.3常用高压电器②空气断路器：空气断路器是以压缩空气作为灭弧介质，此种介质防火、防爆、无毒、无腐蚀性，取用方便。空气断路器属于万能式断路器，靠压缩空气吹动电弧使之冷却，在电弧达到零值时，迅速将弧道中的离子吹走或使之复合而实现灭弧。空气断路器开断能力强，开断时间短，但结构复杂，工艺要求高，有色金属消耗多，因此，空气断路器一般应用在110KV及以上的电力系统中。③六氟化硫(SF6)断路器：六氟化硫断路器因采用SF6气体灭弧而得名。按灭弧方式，分单压式和双压式；按总体结构，分落地箱式和支柱瓷套式。2.3常用高压电器SF6断路器采用具有优良灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质，具有开断能力强、动作快、体积小等优点，但金属消耗多，价格较贵。近年来SF6断路器发展很快，在高压和超高压系统中得到广泛应用。尤其以SF6断路器为主体的封闭式组合电器，是高压和超高压电器的重要发展方向。LW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器④真空断路器开关触头在真空的容器内闭合和断开。灭弧能力强燃弧时间短，属高速断路器。开断能力强。结构简单，重量轻，体积小。寿命长，易维修。可频繁操作。无易燃易爆危险。由于开断速度高,易产生截流过电压,对变压器等感性负载易造成危害,应配置过电压吸收装置。真空断路器的发展状况目前国际上，真空断路器的设计、制造领域里逐步形成了以德国西门子公司为代表的空气绝缘产品和以ABB公司为代表的复合绝缘产品的两大派别。西门子公司的产品有3AF、3AG及3AH等系列产品。ABB公司的代表产品有VD4。国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类：2.3常用高压电器引进技术并国产化的产品。如ZN12-12，引进西门子3AF；ZN18-12，引进日本东芝公司VK系列产品；ZN21-12，引进比利时EIB公司的产品技术；ZN67-12，引进日本三菱电机VPR型真空断路器等。在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如：ZN63-12和ZN65-12分别效仿ABB的VD4和西门子3AH。自行设计的产品，如：ZN15-12，ZN28-12，ZN30-12等。2.3常用高压电器ZN63A-12(VS1)户内交流高压真空断路器2.3常用高压电器ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器2.3常用高压电器2.3常用高压电器（7）选择a.首先考虑工作条件,确定断路器的额定值。b.结合环境条件选用断路器的型号和规格。c.据短路电流进行断流容量,动、热稳定校验。d.尽量维修方便，价格便宜，运行费用少等。2.3常用高压电器2、高压熔断器高压熔断器在35kV以下小容量电力系统中，主要用于的变压器、电压互感器、电力电容器等设备的过载及短路保护。有时也有过负荷保护。(2)高压熔断器的组成熔断器主要由熔体、熔断体和底座等三部分组成：2.3常用高压电器①熔体：也称熔断件，俗称保险丝。它是熔断设备的核心，也是控制熔断特性的关键元件。其特点是熔点较低，导电性能好，不易氧化。熔体材料分为低熔点和高熔点两类：低熔点材料如铅和铅合金，只适用于低分断能力的熔断器；高熔点材料如铜、银，适用于高分断能力的熔断器。熔体的形状有丝状、栅状或片状，截面形状的改变直接影响熔断器的熔断特性。三相供电系统若用熔断器作电路