发电厂电气部分-电气设备的结构和工作原理

2021年6月5日星期六发电厂电气部分-电气设备的结构和工作原理电气设备的结构和工作原理•�一、绝缘子a、作用：支持和固定裸载流导体，并使裸载流导体与地绝缘，或使装置中处于不同电位的载流导体之间绝缘。应具有足够的绝缘强度、机械强度、耐热性和防潮性。b、分类：按额定电压分：高压（500V以上）、低压（500V及以下）按安装地点分：户内（无伞裙）、户外（有伞裙）按结构形式分：支柱式、套管式、盘形悬式第一节绝缘子和母线•�•�•�•�基本概念：爬电：浮尘等污秽在绝缘子表面附着，形成通路被绝缘子两端的电压击穿；泄露距离：即爬电距离，指绝缘件表面最短的漏电距离，是绝缘件承受运行电压作用的两极间沿绝缘件外表面轮廓泄露电流流经的最短距离；闪络：在高压作用下，气体或液体介质沿绝缘子表面发生的破坏性放电；污闪：户外设备绝缘表面由于积污在一定气候条件下发生的闪络现象；电晕：当导体表面的电场强度超过空气分子的游离强度时，导体表面附近的空气分子被游离为离子，发出“嗤嗤”的放电声，在夜间并可看见紫蓝色的光；沿绝缘件表面放电叫闪络，内部放电叫击穿•�第一节绝缘子和母线C、主要结构部件绝缘件电工瓷：结构紧密均匀、绝缘性能稳定、机械强度高、不吸水钢化玻璃：机械强度高、尺寸小、质量轻金属附件（镀锌）作用：固定两者用水泥胶合剂胶合在一起，能够在超过额定电压15%的电压下可靠运行•�第一节绝缘子和母线一、绝缘子1、支柱绝缘子（1）户内式（3-35kv屋内配电装置）型号含义：•�1）外胶装式：铸铁底座和圆形铸铁帽均用水泥胶合剂胶装在瓷件的外表面，尺寸、质量大，机械强度高，电气性能低。（逐步被淘汰）•3•2•1•�2）内胶装式：将绝缘子的上、下金属配件均胶装在瓷件孔内。体积小、质量轻、电气性能好，机械强度低第一节绝缘子和母线•2•�第一节绝缘子和母线3）联合胶装式：上金属配件采用内胶装，下金属配件采用外胶装。尺寸小、泄露距离大、电气性能好、机械强度高。•�（2）户外式（6kv及以上屋外配电装置）1）针式空心可击穿结构，较笨重，易老化•第一节绝缘子和母线•1•2•3•5•�2）棒式实心不可击穿结构，尺寸小、质量轻、便于制造第一节绝缘子和母线•�复合材料绝缘子（硅/硅氟橡胶）伞套由硅橡胶为基体的高分子聚合物制成，具有良好的憎水性，抗污能力强，用来提供必要的爬电距离，并保护芯棒不受气候影响，具有很高的抗拉强度和良好的减振性以及抗疲劳断裂性。新材料•�一、绝缘子2、盘形悬式绝缘子用在35kv及以上屋外配电装置和架空线路上，在实际应用中组成绝缘子串。35kv不少于3片，110kv不少于7片，220kv不少于13片，330kv不少于19片，500kv不少于24片第一节绝缘子和母线•�一、绝缘子3、套管绝缘子用于母线在屋内穿过墙壁或天花板，以及屋内向屋外引出，或用于使用封闭外壳的电器的载流部分引出壳外。型号含义：第一节绝缘子和母线•�第一节绝缘子和母线（1）户内式（6-35kv,200-2000A）1）带导体型•�第一节绝缘子和母线2）母线型额定电压20kv及以下当负荷超过1000A时，广泛采用•�（2）户外型右端为户内部分，表面平滑，无伞裙，左端为户外部分，有伞裙•�•�•�二、母线：汇集和分配电能的导体。也叫汇流排发电厂和变电所中各种电压等级配电装置的主母线，发电机、变压器与相应配电装置之间的链接导体。1材料铜：铜具有导电率高、机械强度高、耐腐蚀等优点，但在工业上有很多重要用途，而且产量少，价格贵，铜母线只用在持续工作电流交大、且位置特别狭窄的发电机、变压器出口处，以及污秽对铜腐蚀较轻的场所。第一节绝缘子和母线•�第一节绝缘子和母线材料：铝：铝的导电率仅次于铜，且质轻、价廉、产量高，在屋内和屋外配电装置中广泛采用。铝合金：有铝锰合金和铝镁合金两种。铝锰合金母线载流量大，但强度较差，采用一定的补强措施后可广泛使用；铝镁合金母线机械强度大，但载流量小，焊接困难，使用范围较小。钢：钢的机械强度大，但导电性差，仅用在高压小容量电路（如电压互感器回路以及小容量厂用、所用变压器的高压侧）、工作电流不大于200A的低压电路、直流电路以及接地装置回路中。•�第一节绝缘子和母线2敞露母线1）矩形母线集肤效应大，每相2-4条并列使用。一般用在35kv一下、持续工作电流在4000A及以下配电装置。（趋肤效应：对于导体中的交流电流，靠近导体表面处的电流密度大于导体内部电流密度的现象。随着电流频率的提高，趋肤效应使导体的电阻增大，电感减小。）2）槽形母线集肤效应小，机械强度高，散热条件好。一般用于35kv一下、持续工作电流为4000-8000A配电装置。3）管形母线常用在110kV及以上，持续工作电流在8000A以上的配电装置中。优点：集肤效应小，电晕放电电压高（不易发生电晕），机械强度高，散热条件好。•�槽型母线•�•高压复合屏蔽绝缘铜（铝）管型母线•�•�第一节绝缘子和母线二、母线3封闭母线用外壳将母线封闭起来，用于单机容量在200MW以上的大型发电机组、发电机与变压器之间的连接线以及厂用电源和电压互感器等分支线。•�（1）全连式分相封闭母线组成1）载流导体2）支柱绝缘子3）保护外壳4）伸缩补偿装置5）密封隔断装置•一般用铝制成，采用空心结构以减小集肤效应。当电流很大时可采用水内冷圆管母线。•采用多棱边式结构以加长漏电距离，每个支持点可采用一个至四个绝缘子支持。一般采用三个绝缘子支持的结构，具有受力好、安装检修方便、可采用轻型绝缘子等优点。•由5～8毫米的铝板制成圆管形，在外壳上设置检修与观察孔。•在一定长度范围内设置焊接的伸缩补偿装置；在与设备连接处适当部位设置螺接伸缩补偿装置。•封闭母线靠近发电机端及主变压器接线端和厂用高压变压器接线端，采用大口径绝缘板作为密封隔断装置，并用橡胶圈密封，以保证区内的密封维持微正压运行的需要。•�•�（2）共箱式封闭母线其三相母线分别装设在支柱型绝缘子上，并用一个金属薄板制成的箱罩保护。用于单机容量200-300MW的发电厂的厂用电回路。•�•封闭母线•�•�第二节电力电缆和电抗器•一、电力电缆•�1、电力电缆的用途电力电缆主要用于：发电厂、变电站的进出线；跨越海峡、山谷及江河地区；大城市缺少空中走廊的地区；国防等特殊需要的地区优点：防潮、防腐、防损伤，不占地面、不占用空中走廊、不妨碍观瞻，基本不受外力和气象条件影响、运行安全可靠缺点：造价高、敷设麻烦、维护检修不便、难于发现和排除故障•�2、电力电缆的基本结构1).电缆线芯2).绝缘层3).保护层•1－导体；2－相绝缘；3－纸绝缘；•4－铅包皮；5－麻衬；6－钢带铠甲；•7－麻被；8－钢丝铠甲；9－填充物•传导电流。通常由多股铜绞线或铝绞线制成。根据导体的芯数，可分为单芯、双芯、三芯和四芯电缆。•使各导体之间及导体与包皮之间相互绝缘。使用的材料：橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、交联聚乙烯、聚丁烯、棉、麻、丝、绸、纸、矿物油、植物油、气体等。•保护导体和绝缘层，防止外力损伤、水分侵入和绝缘油外流。分内保护层和外保护层。内保护层由铝、铅或塑料制成，外保护层由内衬层和外被层组成。•�3、电力电缆的型号如CYZQ102220/1×4表示铜芯、纸绝缘、铅护套、铜带径向加强、无铠装、聚氯乙稀护套、额定电压220kV、单芯、标称截面积400mm²的自容式充油电缆。•1•2•3•4•5•6•7•—•8•ZR－阻燃，NH－耐火，ZA（IA）－本安，CY－自容式充油电缆•绝缘层代号。V－聚氯乙烯，Y－聚乙烯或聚烯烃，YJ－交联聚乙烯或交联聚烯烃，X－橡皮，Z－纸•导体代号。T－铜芯缺省表示，L－铝芯•内护层（护套）代号。V－聚氯乙烯，Y－聚乙烯，Q－铅包，L－铝包，H－橡胶，HF－非燃性橡胶，LW－皱纹铝套，F－氯丁胶•特征代号。统包型不用表示，F－分相铅包分相护套，D－不滴油，CY－充油，P－屏蔽，C－滤尘器用，Z－直流•铠装层代号。0－无，2－双钢带（24－钢带、粗圆钢丝），3－细圆钢丝，4－粗圆钢丝（44－双粗圆钢丝）•外被层代号。0－无，1－纤维层，2－聚氯乙烯护套，3－聚乙烯护套•额定电压。以数字表示，kV•�4、电力电缆的种类及特点（1）按电压等级分（2）按电缆导电线芯截面分（3）按电缆芯数分（4）按传输电能的形式分（5）按特殊需求分（6）按电缆绝缘材料和结构分•低压电缆（1kV及以下）；中压电缆（3、6、l0、35kV）；高压电缆（60kV及以上）。•2.5，4，6，110，16，25，35，50，70，95，120，150，185，240，300，400，500，625，800mm2。•单芯、双芯、三芯、四芯。•直流电缆和交流电缆。•输送大容量电能的电缆、阻燃电缆和光纤复合电缆等。•油浸纸绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆（简称塑力电缆）、交联聚乙烯绝缘电缆（简称交联电缆）、橡皮绝缘电缆、高压充油电缆等。•�4、电力电缆的种类及特点1).油浸纸绝缘电缆2).聚氯乙烯电力电缆3).交联聚氯乙烯电力电缆4).橡胶绝缘电力电缆5）.高压充油电力电缆6）.SF6气体绝缘电缆•主绝缘用经过处理的纸浸透电缆油制成，适用于35kV及以下的输配电线路。•优点：绝缘性能好、耐热能力强、承受电压高、使用寿命长•黏性浸渍电缆：将电缆以松香和矿物油组成的黏性浸渍剂充分浸渍，其额定电压为1～35kV。•不滴流电缆：采用与黏性浸渍电缆完全相同的结构尺寸，以不滴流浸渍剂的方法制造，敷设时不受高差限制。•主绝缘采用聚氯乙烯，内护套大多也是采用聚氯乙烯。主要用于6kV及以下电压等级的线路。•优点：电气性能好、耐水、耐酸碱盐、防腐蚀、机械强度较好、敷设不受高差限制，可垂直敷设。•缺点：塑料易老化，绝缘强度低，介质损耗大，耐热性能差，并且燃烧时会释放氯气，对人体有害，对设备有严重腐蚀作用。•1－线芯；2－聚氯乙烯绝缘；•3－聚氯乙烯内护套4－铠装层；5－填料；6－聚氯乙烯外护套•1－线芯；2－线芯屏蔽；3－交联聚乙烯绝缘；•4－绝缘屏蔽；5－保护带；6－铜丝屏蔽；•7－螺旋铜带；8－塑料带；9－中心填芯；•10－填料；11－内护套；12－铠装层；•13－外护层•主要绝缘材料为交联聚乙烯，用于1～110kV线路。在35kV及以下电压等级，交联聚乙烯电缆已逐步取代了油浸绝缘电缆。•优点：结构简单、外径小、质量小、耐热性能好、线芯允许工作温度高（长期90℃，短路时250℃）、比相同截面的油浸纸绝缘电缆允许载流量大、可制成较高电压级、机械性能好、敷设不受高差限制、安装工艺较为简便。缺点：抗电晕和游离放电性能差。•1－线芯；2－线芯屏蔽层；3－橡皮绝缘层；4－半导电屏蔽层；5－铜带屏蔽层；6－填料；7－橡皮布带；8－聚氯乙烯外护套•绝缘材料为橡皮，主要用于35kV及以下电力线路。•优点：柔软性好，弯曲方便，防水及防潮性能好，具有较好的耐寒性能、电气性能、机械性能、化学稳定性。缺点：耐压强度不高，耐热、耐油性能差且绝缘易老化，易受机械损伤。•特点：铅套内部有油道。油道由缆芯导线或扁铜线绕制成的螺旋管构成。在单芯电缆中，油道就直接放在线芯的中央；在三芯电缆中，油道则放在芯与芯之问的填充物处。•额定电压等级为110～330kV的单芯充油电缆最具有代表性。充油电缆的纸绝缘是用黏度很低的变压器油浸渍的，电缆的铅包内部有油道，里面也充满粘度很低的变压器油。在连接盒和终端盒处装有压力油箱，补偿电缆中油体积因温度变化而引起的变动，以保证油道始终充满油，并保持恒定的油压。•主绝缘为SF6气体，即将单相或三相导体封在充有SF6气体的金属圆筒中，带电部分与接地的金属圆筒间的绝缘由SF6气体来承担。•�4、电力电缆的种类及特点（1）刚性外壳（2）绕性外壳单芯电缆外壳材料一般采用非磁性铝合金，结构设计成同轴型。三芯电缆外壳采用钢管，三芯结构又可分为三芯均置和三芯偏置两种，均置结构用于输电管路中，外壳尺寸可以缩小；三芯偏置结构用于全封闭组合电器的母线筒中，出线比较方便。电缆导体采用铝管，长度一般为12～18米，相互连接采用插入