運維人員崗位培訓-電源-(理論第3章)交流供電系統(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 的額定電壓不應小于裝置的工作電壓，而最重要的參數是額定短路開斷電流Idmax及額定短路關合電流。 高壓交流供電系統 ① 額定短路開斷電流 Idmax。當裝置的工作電壓與斷路器的額定電壓相同時，當發生短路故障時，即在斷路器的額定電壓下，斷路器能可靠地切斷最大短路電流。對于斷路器的短路開斷電流 Idmax，地方供電部門均有明確的要求。 若裝置的工作電壓低于斷路器的額定電壓時，當發生短路故障時，其短路開斷電流不應大于斷路器的額定短路開斷電流。 高壓交流供電系統 ② 額定短路關合電流。對斷路器的額定短路關合電流（峰值）的要求：在額定電壓下所能閉合的最大短路電流。一旦斷路器在處于短路狀態下進行合閘時（采用自動重合閘裝置時的幾率較大），斷路器的觸頭應完好無損。實際應用中應多選用真空斷路器。 高壓交流供電系統 高壓隔離開關的選擇 高壓隔離開關的選擇應按額定電壓、額定電流、裝置的種類和短路時額定動穩定和熱穩定電流來選擇。隔離開關不帶滅弧裝置，故不能帶負荷操作。選用隔離開關必須同斷路器配合使用。 高壓負荷開關的選擇 高壓負荷開關因帶滅弧裝置，故可帶負荷操作。選擇的基本要求除同隔離開關外，對于不配置熔斷器的負荷開關應對其切斷能力進行校驗（同斷路器）。國內目前生產的負荷開關種類較多（帶滅弧裝置、真空式、產氣式、壓氣式），對于后二種需定期進行充氣（ SF6）。額定電流等級 125A、 200A、 63OA 。 高壓交流供電系統 互感器的選擇 互感器分為電流互感器和電壓互感器二種。它是作為高壓電氣計量、繼電保護不可缺少的電器設備?；ジ衅鞯臏蚀_度等級分為 、 、 、 10級。對于互感器準確度等級的選擇需根據負荷的要求來選用。電度計量儀表一般選用 （需根據地方供電部門的要求），繼電保護則選用 3級。 ①電流互感器選擇：其額定電壓必須和供電系統電壓相符，一次額定電流的選擇應使運行電流經常在 20％ — 100%In的范圍內。 10kV繼電保護用的電流互感器一次額定電流的選用一般不大于設備額定電流的 倍。 高壓交流供電系統 ② 電壓互感器選擇： 10kV及以下的電壓互感器按結構分為干式和油浸二大類。油浸電壓互感器有體積大、重量重且互感器的絕緣油在事故情況下易燃易爆的缺點；干式電壓互感器依靠空氣自然冷卻，具有體積小、重量輕、利于減小高壓柜的體積、防火阻燃及防爆等優點。環氧樹脂澆注絕緣的干式電壓互感器目前已在廣泛采用。 選擇電壓互感器時應按額定電壓、裝置類型、結構、準確度等級及副邊負荷確定。在供電系統容量較大的情況下，接于電壓互感器副邊的各相負載并不相同，應按其三相中最大的一相負荷來選取相應準確度等級的電壓互感器額定容量。選取的電壓互感器額定容量應大于副邊負荷。 第三章 交流供電系統 交流供電系統 第二節 高壓交流供電系統 第一節 交流供電系統概述 第三節 電力變壓器 第四節 低壓交流供電系統 電力變壓器 第三節 電力變壓器 變壓器是用來變換交流電壓、電流而傳輸交流電能的一種靜止電器設備。它是根據電磁感應的原理實現電能傳遞的。 變壓器就其用途分為電力變壓器、試驗變壓器、儀用變壓器及特殊用途的變壓器。其中電力變壓器是電力輸配電、電力用戶配電的必要的設備，本節進行重點介紹。 電力變壓器 電力變壓器的分類及型號 電力變壓器分類 電力變壓器按用途分類：升壓（發電廠 等）、聯絡（變電站間用 220kV/110kV或 110kV/）、降壓（配電用 35kV/ ）。 電力變壓器按相數分類：單相、三相。 電力變壓器按調壓方式分：無載調壓和有載調壓兩種，目前，通信局站大多采用無載調壓變壓器。 電力變壓器 電力變壓器按繞組分類：雙繞組（每相裝在同一鐵芯上，原、副繞組分開繞制、相互絕緣）、三繞組（每相有三個繞組原、副繞組分開繞制、相互絕緣）、自藕變壓器（一套繞組中間抽頭作為一次或二次輸出）。一般通信局（站）多采用雙繞組變壓器。 電力變壓器按絕緣介質分類：油浸變壓器（阻燃型、非阻燃型）、干式變壓器和充氣式三種；油浸變壓器又分油浸自冷式、油浸風冷式、油浸水冷式和油強制循環冷卻式四種。 電力變壓器 電力變壓器型號 例： SL7— 800 / 10，為三相鋁繞組油浸式電力變壓器，設計序號為 7，額定容量為 800kVA，高壓繞組電壓等級為 10kV。 電力變壓器 變壓器的結構組成 變壓器的主體部件是由鐵芯及鐵扼（構成閉環磁路）、線圈（原、副邊）、絕緣套管、引線四部分組成。對于油浸變壓器還有油箱、油枕，對于干式變壓器還帶有溫控器及冷卻風機。 1 －高壓套管； 2 －分接開關； 3 －低壓套管； 4 －氣體繼電器； 5 －安全氣道； 6 －儲油柜； 7 －油表； 8 －吸濕器； 9 －散熱器； 10 －銘牌； 11 －接地螺栓； 12 －油樣閥門； 13 －放油門；14 －活門； 15 －線圈； 16 －溫度計； 17 －鐵芯； 18 －凈油器； 19 －油箱； 20 －變壓器油 圖 油浸式電力變壓器結構示意圖 電力變壓器 油浸式電力變壓器的結構 圖 。 電力變壓器 干式電力變壓器的結構 干式電力變壓器是指鐵芯和線圈不浸在任何絕緣液中，直接敞開于空氣中，以空氣為冷卻介質的變壓器。 與油浸式電力變壓器相比，其最大特點是沒有油箱和油箱上繁雜的外部裝置，不用冷卻液（油）。 干式變壓器由鐵芯、線圈及風機、溫控器和保護外殼構成。 電力變壓器 1．干式變壓器的絕緣類型 空氣絕緣：與油浸變壓器相比，空氣絕緣干式變壓器絕緣性和散熱性較差。其絕緣材料一般采用 E級或 B級絕緣。 環氧樹脂澆注式：采用 F級絕緣環氧樹脂將高壓線圈、低壓線圈分別澆注成一個整體，具有機械性能高、電氣性能好、散熱性能好等特點。目前，這種干式變壓器較為常見。 環氧樹脂繞包式：繞組采用 F級絕緣環氧樹脂及玻璃纖維，對變壓器線圈分別繞包后固化制成 。 電力變壓器 圖 。 1 －鐵芯； 2 －溫控器； 3 －線圈； 4 －冷卻風機 圖 3. 2 干式電力變壓器外形結構示意圖 電力變壓器 干式變壓器的結構 (1)線圈 (2)鐵芯 (3)金屬防護外殼 (4)溫控系統 (5)風冷系統 電力變壓器 環氧樹脂澆注干式變壓器的特點 具有很高的機械強度、空載損耗小、抗短路及過載能力強、抗雷電沖擊性能好、局部放電量小、抗干裂性能好（采用玻璃纖維加強的薄絕緣結構）、熱熔性好、變壓器使用壽命長、噪聲低、具有防潮、抗濕熱、阻燃和自熄的特性，并具有溫度自動監測與保護，為變壓器的運行提供安全可靠的保障。屬于一種免維型的變壓器。目前干式變壓器除具有干接點輸出外，并已具有計算機通信接口的功能。 干式變壓器的保護等級共分為三級：① IP00— 不帶罩殼。 ② IP20— 帶罩殼（戶內型），外殼可防止大于 12mm的物體進入殼內。③ IP23— 帶罩殼（戶外型）。 電力變壓器 電力變壓器的連接與運行 電力變壓器的連接 1．星形連接（或稱 Y 形） 變壓器原繞組接成 Y 形接法時，一般是將三個繞組的末端接在一起，構成公共中性點，而三個首端則接通三相電源。副繞組接成星形時，末端接成中性點，首端獲得對稱的三相感應電動勢。首端與首端之間的電壓（流）稱為線電壓（流）。首端與中性點之間的電壓（流）叫作相電壓（流）。在對稱的三相交流電系統中，繞組接成 Y 形時，線電壓等于 倍的相電壓，線電流等于相電流。 3 圖 三相變壓器三角形接線法圖 電力變壓器 2．三角形（△）連接 三角形接法是將三相繞組的首端和末端相互連接成閉合回路，再從三個連接點引出三根線，接電源（原繞組）或負載（副繞組），如圖 所示。 電力變壓器 副繞組按△形法接線時，三根引出線接負載，三個相電勢是對稱的，輸出電壓相等。三個繞組中電勢之和等于零。如果有一相接反，則三個電勢之和就等于相電勢的兩倍，會燒毀負載。使用△接法，要求三相的負荷應相等，以保證三相繞組的電壓、電流平衡。 電力變壓器 雙繞組電力變壓器的接線組別 電力變壓器在高壓側分別用 Y、 D、 Z符號表示，在低壓側分別用 y、d、 z符號表示，有中性點引出時高壓用 YN、 ZN符號表示，低壓用 yn、 zn符號表示。 根據三相繞組的不同接線組合，可有 12種接線組別。我國原規定了5種接線組別： Y， Yn0(Y/Y012)； Y， Yn(Y/Y12)； YN， Yn(Y0/Y12)；Y， d11(Y/△ 11)； YN， d11(Y0/△ 11)。 Y， Yn0(Y/Y012)用于配電變壓器， Y， Yn0：一、二次繞組均為星形接法，二次繞組為中性點接地方式。 電力變壓器 電力變壓器的運行 變壓器的運行方式有允許、過載（在允許條件下）、并聯運行等方式。 允許運行方式 變壓器允許運行方式即額定運行方式，是指變壓器在額定條件下連續輸出銘牌容量的運行方式。額定條件包括規定的環境溫度、允許溫升、額定電壓、使用壽命。變壓器額定容量（銘牌容量）就是指它在規定的環境溫度條件下，室外安裝時，在額定的使用年限（一般規定為 20年）內所能連續輸出的最大視在功率。 電力變壓器 變壓器的過載運行 （ 1）變壓器的正常過負載。是指在不影響變壓器繞組的絕緣和不減少變壓器正常使用壽命的條件下，變壓器的高峰時間和冬季時間的過負載使用。變壓器在正常運行時，負荷一般不應超過其額定容量。但在滿足要求的情況下，變壓器也允許在數值不大或時間不長的情況下作過載運行。油浸式變壓器的過載能力相對較強，一般室內變壓器允許不超過額定容量的 20%運行；室外變壓器允許不超過額定容量的 30%運行。油浸式變壓器過載運行時，要注意變壓器的上層油的溫升不得超過 50℃ 。干式變壓器的過載能力較差，一般不允許過負荷運行。 電力變壓器 （ 2）變壓器的事故過負載。所謂變壓器的事故過負載，并非指變壓器發生事故情況下的過負載運行，而是指當兩臺變壓器并列運行時，其中有一臺變壓器發生故障，而又不能停電時，由未發生故障的一臺變壓器承擔兩臺變壓器所供的負載，這種過負載稱為事故過負載。當電力系統或用戶變電站發生事故時，為保證對重要設備的連續供電，變壓器允許短時間過負載的能力，稱為變壓器的事故過負載能力。 事故過負載會引起變壓器繞組絕緣溫度超過允許值，使絕緣老化速度比正常條件下快很多，因而會縮短變壓器的使用年限。但考慮到事故發生的機會少，而且變壓器平時往往欠負載運行，因此短時間的過負載不會引起絕緣的顯著損壞。 電力變壓器 變壓器事故過負載的倍數和允許持續時間，應按制造廠的規定執行。如無制造廠規定的資料時，對于油浸式及干式變壓器可參照表 。 表 油浸式電力變壓器允許事故過負載的倍數和時間 表 干式電力變壓器允許事故過負載的倍數和時間 電力變壓器 變壓器的并聯運行。 將兩臺或多臺變壓器的一次繞組并列到同一電網母線上，二次繞組也都并接到公共的二次母線上，這種運行方式叫變壓器的并列運行，其單線系統如圖 所示。 圖 變壓器并列運行單線系統圖 電力變壓器 變壓器在并列運行時，理想的運行情況是變壓器已經并聯上而還沒有帶負載時，各變壓器仍與單獨空載運行時一樣，只有空載電流，而各變壓器之間沒有環流存在。當加上負載后，各變壓器能夠按容量的大小成比例地分配負載，即容量大的變壓器多分擔負載，小容量的變壓器少分擔負載。為達到上述理想的運行情況，必須滿足下列條件： [1] 變壓器繞組的聯結組別必須相同 在變壓器并列運行中，如果聯結組別不相同的變壓器并列后，即便電壓的有效值相等，同樣在兩臺變壓器同相的二次側，也會出現很大的電壓差，（電位差）由于變壓器二次阻抗很小，將會產生很大的環流而燒毀變壓器。因此，不同接線組別的變壓器絕對不允許并聯。 電力變壓器 [2] 變壓器的一、二次側的額定電壓分別相等（電壓比相同，允許差值不得超過士 5 % ) 并列運行的變壓器如果電壓比不同，則并列變壓器二次側電壓不相等，相差大于允許值，會在繞組內產生較大循環電流，降低變壓器的輸出容量，嚴重時還會燒毀變壓器。 [3] 變壓器的容量比不能超過 3: 1 如果容量相差過多時，阻抗電壓也相差較大，容易使負載分配不合理，造成一臺變壓器過負載，另一臺變壓器不能滿負載，并列運行還是