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常用的高压电器有:高压变压器、高压熔断器、高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压开关柜、避雷器等。
变压器是依据电池感应的原理工作的;高压变压器主要使用于沟通电变配,有利于沟通电的输送和使用。
FE:也叫变压器空载铁损,变压器载空载状况下所需要的电能损耗,此时空
载电流很小,在原边绕组线圈上的电阻损耗无视不计。主要是变压器铁心在交变电流的反
复磁化下,产生的磁滞损耗、涡流损耗;它与变压器上所加的电压和频率的大小有关,所以能认为是固定的,不和所用电流的大小相关。
铜损P :也叫变压器短路损耗,变压器副边在短路的状况下,原边渐渐低加大输入电压,直道副边电流到达额定值,此时的变压器损耗。此时变压器由于工作在短路状态,工作电压可以认为很小,故铁损很小,可损耗无视不计。主要是变压器线圈电阻的损耗。它与所用负荷电流的大小相关。
短路阻抗Uk:在变压器短路损耗中,到达额定电流时的原边所加电压和原边的额定电压的比值的百分值称为短路阻抗。可用于计算变压器副边短路时短路电流的大小,短路阻抗的倒数就是导纳,乘以额定电流便是短路电流的大小。
接线组别:讲的是变压器原、副边绕组的连接方法,不同的连接组别,能够获得与输入电压不同相位差的输出电压〔以30度或其整倍数关系〕;如我局使用的10KV/-12,原、副边均星型连接,副边带中性线,原、副边电压同相位,-12表示时钟12点时长针和短针重合及同相位、长针和短针分别代表原、副边电压相位;那么-11表示时钟11点,副边电压相位超前原边30度〔一圈360度,每一点钟30度〕。
油浸式变压器的分接头在壳内,操作开关在变压器顶端的总部位置。分接头即高压绕组线圈的抽头,高压绕组电流小,接头简洁制作。
输供电的线路总有肯定的长度,有电压降,用电的总有首端和尾端分布,为了兼顾所有的用电户,输供电线路的首端电压比标称电压高5%、末端保证不低于标称电压高5%。分接开关设置+5%、额定、-5%以适应线路供电电压的大小,满足用电电压的相对稳定。
干式变压器的分接头分为+5%、+%、额定、-%、-5%五挡,分接头外露,用铜连接条来转变连接。
1〕油浸变压器属A级绝缘,耐热温度限制为105℃;国家标准中规定的线℃,就是考虑最高环境和温度为40℃为根底提出的。
由于环境和温度一般都低于40℃,所以变压器线℃的时间是很少的,这样的情况每年仅在七、八月份的某些日子里,一天中消灭几小时。消灭这样的情况时,不应当限制变压器的额定负荷,由于较短的时间内,温度105℃对线圈的绝缘没有直接的危害。
通常认为,线℃的时候,能够保证变压器具有在经济上合理的寿命。通常连续运行的中小型变压器,带40—70%的额定电流时,损失率很低,属经济运行状态。
假设最高油面温度到达或超过85℃、变压器外壳测温超过75-80℃就外表变压器过载,马上减负荷;
不能认为变压器温升越低越好。肯定的在允许电压下不导电的材料可以在肯定的温度下长时间运行,温升越低说明有效材料没有被充分的利用,或者说承受了不必要的太强的冷却方式。它们都是不经济的两种状况。
2〕干式变压器:额定容量100――16000KVA、35KV及以下;安全使用和寿命主要根据绕组绝缘,而绕组温度是绝缘损坏的重要的因素;绝缘等级F级155℃;空气自然冷却、可装配风冷装置,可使容量增加40%;
温度掌握系统,通过予埋在绕组中的PTC测温元件测取温度信号;空气自然冷却:155℃时报警、大于170℃时跳闸;
强迫风冷:大于110℃时,自动启动风机冷却;当温度降低到90℃时,自动停顿风机;假设温度连续上升,大于155℃时,出超温报警;大于170℃时跳闸;〔温度均有设定范围〕
Y/Y0-12变压器中线%;〔零序电流的增大引起零序电压的增大,电源中性点产生很大偏移,使得相电压大小不一,相电压间相位不等,负荷不能工作〕。
变压器短路电流不允许超出额定电流的25倍、时间不应超过t=900/k2秒〔k短路电流对额
对于800KVA以上的变压器,要装设气体继电器,它装在变压器和储油柜的连管上,它能快速反映变压器内部故障,或变压器油面降低和内部压力骤增时保护用,由于故障时,会使绝缘油和其他在允许电压下不导电的材料热分解产生气体和油的运动,时气体继电器动作;
500――1000kVA的或常常操作的高压侧可以装负荷开关或高压熔断器;500kVA以下,在低压侧计量,只装负荷开关、高压隔离开关;
是气体游离后持续放电的一种现象,其电流密度大〔几安-10kA/cm2〕、温度高
试验证明:当触头之间电压大于10-20V,电流大于80-100mA时,触头之间的空气隙便被击穿而形成电弧。
电弧的能量在极短的时间内释放,故释放的能量极大,能将四周的气温快速增高,甚至在不到1s的时间内将铜排或铝排溶化,且这么大的能量是在不太大的电流下释放的,因此大局部线路的保护设备没有反响。〔由此可知电弧短路正常情况下不会引起机房停机。〕
*s/cm3,*s/cm3,*s/cm3。如变压器1000kVA,通过电容补偿后的功率因数为1,短路阻抗为4%,则当变压器出线侧产生线对地电弧事故时,〔此时,〕,则电弧能量为〔1000/4〕=950Kw*s,。如承受100mm10mm铜排,。
当产生电弧事故时,事故点的电压的波形是一个平顶波形,按电弧电流波形产生相应的畸变,含有很高的高次谐波,用富里哀级数分析,电压中含有三次谐波,一般三次谐波大于正常时的5倍。〔在正常运作状况,即使线路中有大容量的荧光灯,三次谐波电压也不会超过10V。〕利用这个原理,只要能够测出三次谐波的电压,就能检测电弧事故。即在线路上引出三相星型连接的电压线圈,其二次侧线圈接成开口三角形,开口处的电压即是。
在开关断开之前,电路具有肯定电压与电流,该电路断开时将在断开点产生电弧。
在开关触头刚刚分开时,由于动、静触头之间的距离很近,触头之间形成电场强度很高的电场,触头间隙中因碰撞游离使开关触头间隙内带电质点(指正离子、负离子和自由电子)的数量足够多,间隙中的正离子、负离子和自由电子在触头外加电场作用下,分别向阴极或阳极运动,使触头间隙介质击穿而形成电弧,电弧为离子导电。
依据电弧是离子导电的根本概念,分析开关中电弧熄灭的条件时,应考虑弧柱区域内介质的游离与去游离速度以及外电路加至触头间电压大小两方面影响:
①当弧柱区的去游离速度远大于游离速度时,弧柱区内带电质点数目锐减,随着弧柱区内带电质点数量的削减,不能保证单位时间内有足够数量的带电质点运动到两极,维持一定的弧电流,将会使触头间电弧熄灭;
②当外电路加至触头间的电压过低时,因带电质点运动速度减慢,不能保证单位时间内弧柱区内有足够数量带电质点运动到触头的两极,维持肯定的弧电流时,触头间的电弧同样会熄灭。应当强调的是,上述两个条件不满足其中的任何一个条件,电弧均会熄灭。
沟通电弧的熄灭。沟通电弧熄灭是个简单的物理过程,为分析沟通电弧电流通过零值之后是否重燃,可将其灭弧条件用弧隙介质的击穿电压(Uds)和弧隙的恢复电压(Urec)两者之间的关系来表示。当电弧电流经过零值临时熄灭之后,假设弧隙的恢复电压(Urec)始终小于弧隙击穿电压(Uds),弧隙则不会再击穿,电弧将最终彻底熄灭,即熄灭沟通电弧的条件是弧隙介质的击穿电压(Uds)大于弧隙的恢复电压(Urec)。
利用气体吹动灭弧。承受冷却而未游离的低温气体吹动电弧时,吹动的气流带走大量带电质点和热量,形成强迫集中和降温,使弧柱区带电质点大量削减;横向吹动电弧的另一个作用是拉长电弧,增大电弧周长与截面之比,同样加强复合与集中。明显,利用气体吹动灭弧是使弧柱区的去游离速度远大于游离速度,即提高弧隙击穿电压的方法加速电弧熄灭。
承受多断口灭弧。在高压断路器中,将一相触头的断点制造成两个或多个串联的断口(一般不超过6个),当断路器断开时,多断点同时断开。当一相断路器触头选用n个断点时,在断路过程中形成n个电弧相串联的发弧方式。明显,承受多断口灭弧是利用降低每个断口的恢复电压的方法加速电弧熄灭的。
电弧与固体介质接触灭弧。当电弧与石英砂、瓷或石棉水泥等耐高温的固体介质接触时,固体介质外表的带电质点使电弧的复合速度大大加快,并能加速电弧降温,其实质是承受使弧柱区的去游离速度远大于游离速度,即提高弧隙击穿电压的方法加速电弧熄灭。(4)将电弧分为多个串联的短电弧灭弧。电弧分为多个串联短电弧,加速电弧熄灭的方法
又称之为金属灭弧栅灭弧,是低压电器通常承受的灭弧方法。利用金属灭弧栅加速熄弧,是当原有的一个电弧被多个金属栅片分为多个串联的短电弧后,弧电流再次经过零值时全部短电弧几乎同时熄灭。低压外电路电源的线V。电弧临时熄灭之后,外电路再加到每个短电弧的恢复电压远小于近阴极效应所要求的150~250V击穿电压,这时因弧隙介质的击穿电压大于弧隙的恢复电压而熄灭。因此,在多个串联短弧形成之后,当弧电流再一次经过零值时,利用降低每个断口恢复电压的方法使电弧彻底熄灭。
如:高压隔离开关GN6—10T/200、GW19—10;其中:G:隔离、N:户内〔W户外〕、
6:设计序号、10:标称电压10kV、T:统一设计〔G改进型、D带接地刀、K快分式〕、
隔离开关无特别的灭弧装置,因此它的接通或切断不允许在有负荷电流的状况下进展,否则断开隔离开关的电弧会烧毁设备,甚至造成短路故障。所以必要接通或断开隔离开关时,应先将高压电路中断路器分断之后才能进展。
隔离电源:使需要检修或分段的线路、设备和运行带电的线路、设备隔离开,在线路中构成一个明显的断开点、保证检修和工作的安全。有的隔离开关附有接地装置,供线路检修接地用。
开断小容量电路:如PT、避雷器、母线km空载架空线km空载架空线、高压负荷开关
其灭弧装置较简洁,主要用来分断熄灭肯定容量的负荷电流所发生的电弧。为保证对短路故障电流也能起作用,常承受带熔断器的。
隔离电源的作用同隔离开关。可用来分断肯定容量的负荷电流、变压器空载电流、长距离架空线或电缆线路和电容器组。
常串联高压熔断器使用,大范围的应用于10kV、500kVA及以下变压器和10kV、300kVar的高压电容器的保护和掌握。
熔断器以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路。是利用金属熔片,串联在被保护电路中,在故障电流消灭的状况下,熔片受热而熔化,将电路切断。
切断电路的过程中由于在线路电压影响下,往往产生猛烈的电弧,发生猛烈声、光效应。为了安全和有效熄灭电弧,通常将熔片装在一个在允许电压下不导电的材料制成的管壳内,里面充填灭弧材料,两端用导电材料联结,组成一个整体元件。
熔断器构造简洁、体积小、总量轻、价格低,并具有搞分断力量和良好的现流性能,与其他低压电器协作使用,给技术经济方面带来良好的效果。
电弧燃烧集中到填料中,使熔体电弧间隙进一步扩大,以至电弧不能连续燃烧,电弧熄灭,于是熔断器才真正切断电流,断开被保护的电路。
从灭弧的原理来讲,熔断器的熔体熔断时产生的金属蒸汽越少越好,也就是说熔体的截面积越小越好,这样电弧才易于熄灭。目前熔断器的熔体通常用电阻率小的铜材料制造成,由于银的价格贵。
铜的熔点较高,单独使用时,分断较小的故障电流时有相当困难。利用所谓的“冶金效应”,在高熔点的材料根底上,其局部地段引入低熔点材料,使高熔点金属在合金状态下呈现出易熔特性。
额定电压Un:熔断器的额定电压取决于线路的额定电压,它必需大于或等于线路的额定电压。在使用时应留意到线路的电压的最大值别超过熔断器标称电压的110%。额定电流In:熔断器在规定条件下可以连续使用而不可能会发生运行变化的电流。
额定功率损耗:熔断器通过额定电流时的功率损耗。不一样的熔断器,都规定
分断力量:在规定条件下,能在给定的电压下分断的预期分断电流值。对于一般工业用熔断器规定额定分断力量应大于50kA。
时间-电流特性:也称保护特性,它表示通过熔断器电流和熔断器弧前〔或熔断〕时间的函数关系。熔断时间-电流特性,一般是通过试验进展测绘。
限流特性:熔断器应拥有非常良好的限流特性,在实际分断的电流比预期短路电流小的多,限流特性由产品样本供给。该特性可以使得线路以及其中的电气设备所受的电动力降到很低。使整个电气系统得构造强度不需按最大短路电流计算,而可遵照限流电流值来考虑,使电气系统得牢靠性和经济性都能提高。
额定电压:依据安装饰得工作电压来选用,必需大于或等于工作电压。也可将两个熔断器串联,满足工作电压得要求,但安装饰得预期短路电流至少大于熔断器额定电流10倍以上。
I2t值:熔断器弧前I2t值应大于线t值应小于设备额定负荷的I2t值。
当熔断器和断路器串联,承受同一故障电流,只要熔断器的时间-电流特性处于断路器的脱扣特性的下方,就具有选择性协作;
高压熔断器高压熔断器用于对输电线路与变压器进展过流保护。10kV高压熔断器国内产品有户外跌落式RW4型和户内式RN1型和RN2型。RN1型最大切断容量可达200MVA,RN2型特地用作电压互感器的保护,它只有一种规格额定电流〔〕。
由于熔断器熔断过程产生电弧,而电弧带来高温,又延长了过负荷电流对电力系统作用时间,所以应当加速灭弧,而RN1和RN2的熔体为铜丝,熔体上多处焊有锡球。熔管为绝缘材料,管内填充石英砂,工作熔体紧固于上下管帽中。
熔化而渗透于铜丝,使Sn和Cu组合成熔点更低的合金而熔断,接着熔体和指示熔体熔断。由于熔体有多根而并接,所以当它们熔断时便产生了并行电弧,从而将粗弧变细。
熔丝必需分级装置,任何一级熔断时,不致使上一级同时熔断;末级熔丝在110%负荷时,不应损坏;电路接通时的瞬时冲击电流不应使熔丝熔断;正常工作时温度不应超过50℃;
高压断路器的种类非常之多,具体构造也不一样,但就其根本构造而言,可分为电路通断元件、绝缘支撑元件、基座、操动机构及其中间传动机构等几局部。
断路器中的电路通断元件是核心部件,它担当着接通或断开电路的任务。断路器的通断由操作机构掌握,分合闸操作是由操作机构经中间传动机构掌握动触头的运动而实现的。
电路通断元件最重要的包含接线端子、导电杆、触头和灭弧室等,这些元件均安装在绝缘支撑元件之上。绝缘支撑元件,起着固定通断元件的作用,并使其带电局部之间或带电局部与地之间绝缘。绝缘支撑元件安装在断路器的基座之上。
如:SN1—10G为户内少油10kV断路器;首位字母L为六***化硫;K空气;D多油;
如SN1—10G配以CS2型手动操作机构,手动操作来完成分合闸,具有过电流自动脱扣和远距离脱扣性能;
如GFC-10手车式高压开关柜,SN10—10配以CD10-10型手动、自动或遥控操作机构,需驻留操作电源;
断路器具有相当完善的灭弧构造和足够的断流力量,故障状况下和继电保护协作自动断开电路;
高压断路器是在正常和故障状况下接通或断开高压电路的专用电器。为保证高压断路器能在正常或故障的任何状况下,牢靠地接通与断开电路,要求高压断路器必需具有很完善的灭弧装置和快速动作的特性。
额定电压。断路器的额定电压是指其导电和载流局部允许承受的(线)电压等级。由于输电线路首、末端等处的运行电压不同,所以断路器所能承受的最高工作电压高于额定
电压值的10%~15%,例如断路器的额定电压为10kV时,。2)额定电流。断路器的额定电流是指在规定的环境和温度下,当断路器的绝缘和载流局部
额定短路开断电流。额定短路开断电流简称为额定开断电流,它是指断路器在频率为
额定峰值耐受电流(额定动稳定电流)。额定峰值耐受电流是说明断路器能承受短路电流电动力作用的性能,即断路器在闭合状态时能通过的不阻碍其连续正常工作的最大短路电流(峰值)。
额定短时耐受电流(额定热稳定电流)。额定短时耐受电流是说明断路器承受短路电流热效应的性能。额定短时耐受电流应等于额定短路开断电流值。
额定短路维持的时间(额定热稳定时间)。当额定短时耐受电流通过断路器的时间为额定短路维持的时间,断路器的各局部温度不超过短时所允许发热的最高温度,并且不发生触头熔接或其他阻碍正常工作的特别现象。额定短路维持的时间一般为2s。
额定短路关合电流(峰值)。保证断路器能关合短路而又不致于发生触头熔焊或其他损伤,所允许接通的最大短路电流称为额定短路关合电流。
分闸时间。处于合闸状态的断路器,从分闸回路承受分闸命令(脉冲)瞬间起,直到全部灭弧触头均分别瞬间的时间间隔。
燃弧时间。从首先分别主回路触头刚脱离电接触起,到断路器各极中触头间的电弧最终熄灭瞬间为止的时间间隔。
开断时间。从断路器承受分闸命令瞬间起,到断路器各极触头间的电弧最终熄灭瞬间为止的时间间隔。
4、高压断路器的选用:标称电压Ue、额定电流Ie、装置类别、如:户内/户外、L为六***化硫;K空气;D多油;Z真空;s为少油。
短路动稳定和热稳定校验;开断力量Idk或Sdk,Idk≥Id短路电流;
如SN1—10断路容量为200兆瓦;断路容量必需和电源系统的短路容量相适应,不然简洁引起爆炸;
欠电压保护特性:当主电路电压低于规定值范围时,有延时或无延时断开或闭合的保护性能;