供电实验指导书+2

《工厂供电》实验指导书陈勃红编前言1．实验总体目标使学生掌握35~110千伏企业总降压变电站、6~10千伏车间变电站及高、低压配电系统的设计、运行问题，巩固和掌握工业企业供电系统及其组成相关的基础理论和基本知识，使学生具有设计工业企业供电系统的初步设计能力，具有对工业企业供电系统的运行维护能力和实际操作技能。⒉适用专业自动化⒊先修课程电路、电机拖动、电子技术、电气控制技术、计算机控制技术等⒋实验课时分配实验项目学时实验一10Kv变电站主结线及其电气设备的认识2实验二高压断路器的结构动作原理及特性分析2实验三单电源6~10kV线路过电流及电流速断继电保护4实验四GL型感应式反时限电流继电器的结构动作原理及特性分析4⒌实验环境（对实验室、机房、服务器、打印机、投影机、网络设备等配置及数量要求）高压开关成套设备、控制屏、保护屏、信号屏、直流屏微机监控装置、PC机⒍实验总体要求1.了解供电系统一、二次设备的结构特点、结线方式及工作原理2.学会调试各种继电器的基本技能3.掌握各种继电保护装置和自动装置的计算、调整、实际接线及工作原理4.对各个实验的动作情况进行观察、分析5.实验前应进行安全教育。供电实验室属强电实验室，设备通电时不得触及。实验设备发生故障时，应立即切断电源，并向指导教师报告，不得自行处理。学生未经指导教师允许，不得进行与本实验无关的操作。⒎本实验的重点、难点及教学方法建议弄清工作原理，掌握实际接线，观察分析实验动作情况，结合课堂理论教学内容，写出实验报告。目录实验一10Kv变电站主结线及其电气设备的认识3实验二高压断路器的结构动作原理及特性分析6实验三单电源6~10kV线路过电流及电流速断继电保护10实验四GL型感应式反时限电流继电器的结构动作原理及特性分析15实验五备用电源自动投入装置19实验六变电站10kV侧配电系统微机监控装置23实验一10KV变电站主结线及其电气设备的认识一、实验目的了解10KV变电站有哪些主要电气设备及其功能、操作规程，能按负荷级别拟定变电站主结线图，并与实际高压开关设备的安装接线建立对应关系二、实验类型（含验证型、设计型或综合型）综合型三、实验仪器高压开关柜GG-1A台9控制保护屏PK-1面10中央信号屏PK-1面1直流屏PK-1面1四、实验原理图2②单母线接线母线又称汇流排，是用来汇集、分配电能的硬导线，文字符号为W或WB设置母线可方便地把多路电源进线和出线通过电气开关连接在一起，提高供电的可靠性和灵活性。单母线接线又可分为单母线不分段接线、单母线分段接线。单母线不分段接线。当只有一路电源进线时，常用这种接线方式，如图2（a）所示。其每路进线和出线中都配有一组开关电器。断路器用于通断正常的负荷电流，并能切断1.一次系统主结线：10KV变电站主结线有线路—变压器组、单母线、单母线分段3种形式，主结线示意图如下：①在变配电所中，当只有一路电源进线和一台变压器时，采用线路—变压器组结线，图1所示。供电可靠性不高，它适用于小容量三级负荷、小型工厂或非生产性用户。图1短路电流。隔离开关有两种作用：靠近母线侧的称母线隔离开关，用于隔离母线电源和检修断路器；靠近线路侧的称线路侧隔离开关，用于防止在检修断路器时从用户侧反向送电和防止雷电过电压沿线路侵人，保证维修人员安全。这种接线当母线或母线侧隔离开关发生故障或进行检修时，必须断开所有回路及供电电源，从而造成全部用户供电中断。适用于对供电可靠性和连续性要求不高的中、小型三级负荷用户，或有备用电源的二级负荷用户。单母线分段接线。当有双电源供电时，常采用高压侧单母线分段接线，如图2b,c所示。分段开关可采用隔离开关或断路器；母线可分段运行，也可不分段运行。当采用隔离开关分段时（图2b），如需对母线或母线隔离开关检修，可将分段隔离开关断开后分段进行检修。当母线发生故障时，经短时间倒闸操作将故障段切除，非故障段仍可继续运行，只有故障段所接用户停电。该接线方式的供电可靠性和灵活性较高，可给二、三级负荷供电。若用断路器分段（图2c），除仍可分段检修母线或母线隔离开关外，还可在母线或母线隔离开关发生故障时，母线分段断路器和进线断路器能同时自动断开，以保证非故障部分连续供电。这种接线方式的供电可靠性高，运行方式灵活。除母线故障或检修外，可对用户连续供电，但接线复杂，使用设备多，投资大。它适用于有两路电源进线、装设了备用电源自动投人装置，分段断路器可自动投人及出线回路数较多的变配电所，可供电给一、二级负荷。本站采用单母线分段主结线方式，图2（C）所示。选用9台GG-1A高压开关柜（2台进线柜、4台引出线柜、2台PT柜、1台分段柜）。2．高压开关柜：高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，安装在高压配电室内，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压交流电动机的起动和保护之用，其中安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表以及母线和绝缘子等。高压开关柜有手车式（移开式）和固定式两大类，这些开关柜均装设功能完善的“五防”措施：防止误跳、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂接地线；防止1一母线；2一母线隔离开关（QS1，GN8-10型）；3一少油断路器（QF,SN10-10型）；4－电流互感器（TA．LQJ-10型）；5一线路隔离开关（QS2，GN6-10型）；6一电缆头；7一下检修门；8一端子箱门；9一操作板；10-断路器的手动操作机构（CS2型）；11一隔离开关的操动机构手柄；12一仪表继电器屏；13-仁检修门；14，15一观察窗日图3GG—1A（F）—07S型高压开关柜带接地线合隔离开关；防止人员误人带电间隔。①手车式（又称移开式）高压开关柜手车式高压开关柜有GBC,GFC,KYN、AN等型，这种开关柜的主要电气设备如断路器等是装在手车上的。断路器等设备需检修时，可将故障手车拉出，然后推人同类备用手车，即可恢复供电，因此采用手式开关柜，较之采用固定式开关柜，具有检修安全、供电可靠性高等优点，但价格较贵。②固定式高压开关柜固定式高压开关柜有GG-1A（F）、GG-10、GG-15、GSG-1A、KGN等型，由于比较经济，在一般中小型工厂中被广泛使用，但故障时需停电检修，且检修人员要进人带电间隔，检修好后方可供电，延长了恢复供电的时间。GG-IA(F)-07S型固定式高压开关柜的结构图如图3所示。3．二次系统：本站有控制屏、保护屏、中央信号屏、直流屏、智能仪表柜等设备。安装在主控室内。五、实验方法与步骤1．由实验指导教师介绍10KV变电站的主要电气设备及其功用。2．由实验指导教师对10KV少油断路器进行合、分闸操作，了解断路器的操作机构。3．操作LW—Z—1a.4.6a.40.20.20/F8万能转换开关的6个状态（预备合闸、合闸、合闸后、预备跳闸、跳闸、跳闸后），观察位置信号指示灯指示状况。六、注意事项未经老师同意不得擅自操作设备。七、思考题1.什么叫主结线？画出模拟变电站主结线图2.识别母线颜色与相序的对应关系3．掌握隔离开关与高压断路器的作用及其操作次序。实验二高压断路器的结构动作原理及特性分析一、实验目的了解10千伏少油断路器的主要结构及其组成和动作特性。二、实验类型（含验证型、设计型或综合型）验证型三、实验仪器少油断路器SN10—10I台1401电秒表个1单相刀闸个1四、实验原理1．主要结构SN10-10型少油断路器是我国统一设计、推广应用的一种新型少油断路器。按其断流容量分，有I、II、III型：I型的断流容量为Soc=300MVA；II型的断流容量为Soc＝500MVA;III型的断流容量为Soc=750MVA。图1是SN1O-10I型高压少油断路器的外形图，其油箱内部结构的剖面图如图2所示。SNLO-10型少油断路器由框架、传动机构和油箱等三个主要部分组成。油箱下部是铸铁制成的基座，其中装有操作断路器动触头（导电杆）的转轴和拐臂等传动机构。油箱中部是采用环氧树脂玻璃钢制成的绝缘桶，内部有灭弧室。灭弧室由六块三聚氰氨灭弧片构成三个横吹口及两个纵吹油道。油箱上部是铝帽，内有油气分离室。与上接线端相连的是插座式静触头，静触头由工作触头与耐弧触头组成。合闸时，导电杆首先接触的是耐弧触头，跳闸时，导电杆最后离开的也是耐弧触头，因此，无论断路器合闸或跳闸，电弧总是在耐弧触头与导电杆端部弧触头之间产生。为了使电弧能偏向耐弧触头，在灭弧室上部靠耐弧触头一侧嵌有吸弧铁片，利用电弧的磁效应把电弧引向耐弧触头，以减少工作触头的损坏。断路器的导电路径为：上接线端子→静触头→动触头（导电杆）→中间滚动触头→下接线端子。断路器的灭弧，主要依赖于如图3所示的灭弧室。图4是灭弧室的工作示意图断路器跳闸时，触头分断产生电弧，油被气化分解形成气泡，导致静触头周围的油压骤增，迫使逆止阀（钢珠）上升堵住中心孔。这时电弧在近乎封闭的空间内燃烧，从而使灭弧室内的油压迅速增大。当动触头继续向下运动，相继打开一、二、三道灭弧沟及下面的油囊时，油气流强烈地横吹和纵吹电弧，加之动触头向下运动，在灭弧室形成附加油流射向电弧，同时，动触头端部的弧根部分总是与下面的新鲜冷油有接触，进一步改善了灭弧条件。在油气流的横吹和纵吹以及机械运动引起的油吹等的综合作用下，电弧迅速熄灭。灭弧过程中产生的油气混合物在油箱上部的油气分离室旋转分离，气体从油箱顶部的排气孔排出，油滴则顺着内壁流回灭弧室。SN10-10等型少油断路器可配用CS2等型手动操作机构、CD10等型电磁操作机构或CT7、CT8等型弹簧储能操作机构。操作机构的选用应视负荷大小及操作电源情况而定。CD和CT型操作机构内部都有跳闸和合闸线圈，通过断路器的传动机构使断路器动作。电磁操作机构需要直流电源操作，弹簧操作机构可交、直流操作电源两用，它们都可以手动，也可以远距离跳、合闸。图1SN10-10型高压少油断路器1-铝帽；2一上接线端子；3一油标；4一绝缘简；5—下线端子；6－基座；7一主轴；8一框架；9一断路弹簧图2SN10-10型高压少油断路器的一相油箱内部结构1一铝帽；2一油气分离器；3-上接线端子；4一油标；5一插座式静触头；6一灭弧室；7一动触头（导电杆）；8一中间滚动触头；9一下接线端子；10一转轴；11一拐臂；12一基座；13一下支柱绝缘子；14一上支柱绝缘子；15一断路弹簧；16一绝缘筒；17一逆止阀；18一绝缘油图3SN10-10型高压少油断路器的灭弧室1一第一道灭弧沟；2一第二道灭弧沟；3一第只道灭弧沟；4一吸弧铁片2．断路器动作特性试验：测量分合闸时间。断路器的合闸时间，是指合闸接触器接通合闸电源起至断路器动、静触头刚则接触时止的这段时间，实际上是包括合闸接触器动作时间在内的一段时间。断路器的分闸时间，是在分闸线圈接通分闸电源起至动、静触头刚刚分离时止所需的这一段时间。它是断电器本身固有的，不包括其它的动作时间，但在实际运行山还要延长一段灭弧的时间。动作时间的试验方法，对低、中速动作的断路器，一般采用电秒表法测量；对高速的断路器则用电磁录波器如SC-10,SC-16型等进行测量。下面仅介绍使用电秒表的试验方法。五、实验方法与步骤合闸时间的测定方法1．试验接线采用401型电秒表时的试验接线，如图5所示。2．试验步骤（1）合上交、直流电源，给电秒表和断路器操作机构送电。（2）闭合单相刀闸DK，电秒表开始转动，同时合闸接触器动作，断路器合闸。（3）断路器主触头接通后，电秒表停走，它所指示的时间就是本次断路器的合闸时间。（4）拉开刀闸，记录时间值。（5）复位电秒表，然后重复试验三次。（6）计算出三次试验的平均值，即为该断路器的合闸时间。固有分闸时间的测定方法1．试验接线试验接线如图6所示。图4SN10-10型高压少油断路器的灭弧室工作意图l一静触头；2一吸弧铁片：3一横吹灭弧沟；4一纵吹油囊；5一电弧；6-动触头图5断路器合闸时间测定接线图图6断路器分闸时间测定接线图DK—单相刀闸；t—401型电秒表；GD—被试断路器；GD1—断路器辅助触点；HC—合闸接触器线