《中壓電氣設備選擇》課件

中壓電氣設備選擇本課件旨在全面介紹中壓電氣設備的選擇原則和方法。中壓電氣設備在電力系統(tǒng)中扮演著至關重要的角色，其合理選擇直接關系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經濟運行。通過本課程，您將了解中壓電氣設備的基本概念、類型、技術參數以及選擇要點，掌握各類設備的應用場景和保護配置，從而能夠在實際工程中做出科學合理的選擇，確保電力系統(tǒng)的可靠運行。課程簡介：中壓電氣設備的重要性電力系統(tǒng)核心中壓電氣設備是連接高壓輸電和低壓配電的關鍵環(huán)節(jié)，如同電力系統(tǒng)的“中樞神經”，負責電能的轉換、分配和控制。其性能直接影響電力系統(tǒng)的安全可靠運行。工業(yè)生產保障在工業(yè)生產中，中壓電氣設備為各類大型設備和生產線提供可靠的電力供應，是工業(yè)生產穩(wěn)定運行的重要保障。選擇合適的設備能夠提高生產效率，降低故障率。安全穩(wěn)定基石中壓電氣設備的安全性能是電力系統(tǒng)安全運行的基石。合理選擇和配置中壓電氣設備，能夠有效預防和控制電氣事故的發(fā)生，保障人身安全和設備安全。中壓電氣設備概述1定義通常指電壓等級在3kV至35kV之間的電氣設備，包括開關設備、變壓器、互感器、避雷器、電容器等。2作用用于電力系統(tǒng)的電能分配、控制、保護和測量，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。3應用廣泛應用于工礦企業(yè)、城市配電、軌道交通、新能源等領域。電壓等級劃分及應用范圍3kV主要應用于煤礦、石油、化工等行業(yè)的井下或防爆場所，為小型電動機和照明設備供電。6kV、10kV廣泛應用于工礦企業(yè)、城市配電站，為大型電動機、變壓器和配電柜供電。20kV、35kV主要應用于大型工礦企業(yè)、區(qū)域變電站和新能源發(fā)電站，用于遠距離輸電和集中供電。中壓開關設備類型斷路器用于切斷和接通正常負荷電流和短路故障電流，具有強大的開斷能力。負荷開關用于切斷和接通正常負荷電流，但不能開斷短路故障電流，通常與熔斷器配合使用。隔離開關用于隔離電源，不具備開斷負荷電流的能力，主要用于設備檢修時的安全隔離。接地開關用于將設備接地，釋放感應電荷，確保設備檢修時的安全。斷路器的選擇原則1額定電壓斷路器的額定電壓應大于或等于線路的額定電壓，確保斷路器能夠承受線路的正常運行電壓。2額定電流斷路器的額定電流應大于線路的最大負荷電流，確保斷路器能夠承受線路的正常運行電流。3開斷能力斷路器的開斷能力應大于或等于線路的短路電流，確保斷路器能夠可靠地開斷短路故障電流。4操作機構根據需要選擇合適的操作機構，如彈簧機構、液壓機構、電磁機構等，確保斷路器能夠快速可靠地動作。真空斷路器的特點及應用特點滅弧介質為真空，具有體積小、重量輕、壽命長、維護量小、開斷性能好等優(yōu)點。應用廣泛應用于工礦企業(yè)、城市配電、軌道交通等領域，特別適用于頻繁操作的場合。SF6斷路器的特點及應用特點滅弧介質為SF6氣體，具有開斷能力強、絕緣性能好、運行可靠等優(yōu)點，但存在SF6氣體泄漏的環(huán)境問題。應用主要應用于高壓和超高壓電力系統(tǒng)中，也適用于對開斷能力要求較高的中壓場合。隔離與接地開關隔離開關用于隔離電源，不具備開斷負荷電流的能力，主要用于設備檢修時的安全隔離。操作時必須在斷路器斷開后進行，以防止帶負荷拉閘。接地開關用于將設備接地，釋放感應電荷，確保設備檢修時的安全。操作時必須在隔離開關斷開后進行，以確保設備與電源完全隔離。負荷開關與熔斷器組合電器負荷開關用于切斷和接通正常負荷電流，但不能開斷短路故障電流。結構簡單，成本較低，適用于對開斷能力要求不高的場合。熔斷器用于保護線路和設備免受短路故障電流的損害，具有結構簡單、動作迅速、成本低廉等優(yōu)點。組合電器將負荷開關與熔斷器組合在一起，既能切斷和接通正常負荷電流，又能保護線路和設備免受短路故障電流的損害，具有結構緊湊、經濟實用等優(yōu)點。中壓配電柜的結構與類型1結構主要由柜體、開關設備、母線、測量儀表、保護裝置等組成。柜體起到支撐和保護內部設備的作用，開關設備用于控制和保護電力線路。2固定式開關設備固定安裝在柜體內，結構簡單，成本較低，但維護不便，適用于對維護要求不高的場合。3手車式開關設備安裝在可移動的手車上，維護方便，但結構復雜，成本較高，適用于對維護要求較高的場合。固定式配電柜特點開關設備固定安裝在柜體內，結構簡單，成本較低。優(yōu)點結構簡單、成本低廉、占地面積小。缺點維護不便、安全性較低、擴展性較差。應用適用于對維護要求不高、安全性要求不高的場合，如小型工礦企業(yè)、農村配電站等。手車式配電柜特點開關設備安裝在可移動的手車上，維護方便，安全性較高。優(yōu)點維護方便、安全性較高、擴展性較好。缺點結構復雜、成本較高、占地面積較大。應用適用于對維護要求較高、安全性要求較高的場合，如大型工礦企業(yè)、城市配電站等。氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)特點采用SF6氣體作為絕緣介質，將開關設備、母線、互感器等集成在一個金屬封閉的外殼內，具有體積小、可靠性高、維護量小等優(yōu)點。優(yōu)點體積小、可靠性高、維護量小、不受環(huán)境影響。缺點成本高昂、檢修困難、存在SF6氣體泄漏的環(huán)境問題。應用適用于對占地面積要求嚴格、可靠性要求高的場合，如城市中心區(qū)域、高層建筑等。固體絕緣開關設備(SIS)特點采用固體絕緣材料（如環(huán)氧樹脂）作為絕緣介質，將開關設備、母線、互感器等集成在一起，具有環(huán)保、安全、可靠等優(yōu)點。優(yōu)點環(huán)保、安全、可靠、體積小、免維護。缺點成本較高、技術尚不成熟。應用適用于對環(huán)保要求高、安全性要求高的場合，如城市中心區(qū)域、高層建筑等。配電柜的選型要點1額定電壓配電柜的額定電壓應大于或等于線路的額定電壓，確保配電柜能夠承受線路的正常運行電壓。2額定電流配電柜的額定電流應大于線路的最大負荷電流，確保配電柜能夠承受線路的正常運行電流。3開斷能力配電柜的開斷能力應大于或等于線路的短路電流，確保配電柜能夠可靠地開斷短路故障電流。4防護等級根據使用環(huán)境選擇合適的防護等級，如IP20、IP40、IP54等，確保配電柜能夠適應環(huán)境條件。母線系統(tǒng)及選擇單母線結構簡單、成本低廉，但可靠性較低，適用于對供電可靠性要求不高的場合。雙母線可靠性較高，但結構復雜、成本較高，適用于對供電可靠性要求較高的場合。單母線分段介于單母線和雙母線之間，兼顧了可靠性和經濟性，適用于對供電可靠性有一定要求的場合。母線材料及載流能力材料常用的母線材料有銅和鋁。銅的導電性好、機械強度高，但成本較高；鋁的導電性較差、機械強度較低，但成本較低。載流能力母線的載流能力與材料、截面積、散熱條件等因素有關。選擇母線時，應根據線路的負荷電流選擇合適的截面積，并考慮散熱條件，確保母線能夠安全運行。母線絕緣及防護絕緣母線需要進行絕緣處理，以防止相間短路和接地故障。常用的絕緣材料有絕緣漆、絕緣套管、絕緣板等。防護母線需要進行防護，以防止人員觸電和異物進入。常用的防護措施有安裝防護罩、設置圍欄等。電纜的選擇1額定電壓電纜的額定電壓應大于或等于線路的額定電壓，確保電纜能夠承受線路的正常運行電壓。2額定電流電纜的額定電流應大于線路的最大負荷電流，確保電纜能夠承受線路的正常運行電流。3絕緣材料根據使用環(huán)境選擇合適的絕緣材料，如聚氯乙烯（PVC）、交聯聚乙烯（XLPE）等，確保電纜能夠適應環(huán)境條件。4敷設方式根據敷設方式選擇合適的電纜結構，如直埋電纜、電纜溝電纜、電纜橋架電纜等，確保電纜能夠安全可靠地運行。電纜類型與結構類型常用的電纜類型有聚氯乙烯絕緣電纜、交聯聚乙烯絕緣電纜、橡皮絕緣電纜等。結構電纜的結構主要包括導體、絕緣層、屏蔽層、護套層等。導體用于傳輸電能，絕緣層用于隔離導體與大地，屏蔽層用于防止電磁干擾，護套層用于保護電纜免受外界環(huán)境的損害。電纜載流量計算1環(huán)境溫度環(huán)境溫度越高，電纜的載流量越低2敷設方式不同的敷設方式會影響電纜的散熱3電纜型號不同型號的電纜具有不同的載流量電纜的載流量是指電纜能夠安全通過的最大電流。計算電纜載流量時，需要考慮電纜型號、敷設方式、環(huán)境溫度等因素，并根據相關標準進行計算，確保電纜能夠安全可靠地運行。電纜載流量計算公式：I=K*sqrt(A/R)，其中I為載流量，K為系數，A為截面積，R為電阻率。電纜敷設方式及注意事項直埋敷設將電纜直接埋在地下，施工簡單、成本低廉，但維護不便，易受外界環(huán)境的影響。需要注意電纜的埋深、土壤的酸堿度、電纜的保護等。電纜溝敷設將電纜敷設在電纜溝內，維護方便、安全性較高，但成本較高。需要注意電纜溝的排水、通風、防火等。電纜橋架敷設將電纜敷設在電纜橋架上，維護方便、擴展性較好，但美觀性較差。需要注意電纜橋架的承載能力、防火等。變壓器的選擇1額定電壓變壓器的額定電壓應與線路的額定電壓相匹配，確保變壓器能夠正常運行。2額定容量變壓器的額定容量應大于或等于線路的最大負荷容量，并留有一定的裕量，以適應負荷的變化。3連接組別根據需要選擇合適的連接組別，如Yyn0、Dyn11等，以滿足不同的電力系統(tǒng)要求。4絕緣等級根據使用環(huán)境選擇合適的絕緣等級，確保變壓器能夠適應環(huán)境條件。變壓器類型及參數類型常用的變壓器類型有油浸式變壓器、干式變壓器、氣體絕緣變壓器等。油浸式變壓器散熱性能好、成本較低，但存在火災隱患；干式變壓器安全可靠、維護方便，但散熱性能較差、成本較高；氣體絕緣變壓器體積小、可靠性高，但成本高昂。參數變壓器的主要參數有額定電壓、額定容量、額定頻率、阻抗電壓、空載損耗、負載損耗等。這些參數是選擇變壓器的重要依據。變壓器容量的選擇負荷預測1計算容量2選擇容量3校驗容量4變壓器容量的選擇需要綜合考慮線路的負荷情況、負荷的增長趨勢、變壓器的運行條件等因素。選擇過大的容量會造成浪費，選擇過小的容量會導致變壓器過載運行，影響其壽命。一般來說，變壓器的負載率應在70%~80%之間。變壓器連接組別的選擇Yyn0適用于低壓側需要中性點接地的場合，如照明負載。Dyn11適用于低壓側不需要中性點接地的場合，如動力負載。Yd11適用于高壓側和低壓側都需要中性點接地的場合。變壓器的連接組別是指變壓器高壓側和低壓側繞組的連接方式。不同的連接組別具有不同的相位關系，適用于不同的電力系統(tǒng)要求。選擇合適的連接組別可以有效地抑制諧波、提高供電質量?；ジ衅鞯倪x擇1電壓互感器(PT)用于測量電壓，將高電壓轉換為低電壓，供測量儀表和保護裝置使用。2電流互感器(CT)用于測量電流，將大電流轉換為小電流，供測量儀表和保護裝置使用。3精度等級互感器的精度等級越高，測量誤差越小，價格也越高。根據需要選擇合適的精度等級。4變比互感器的變比應與線路的電壓和電流相匹配，確保測量儀表和保護裝置能夠正常工作。電壓互感器(PT)作用將高電壓轉換為低電壓，供測量儀表和保護裝置使用。參數主要的參數有額定電壓、變比、精度等級、容量等。選擇選擇電壓互感器時，需要考慮線路的額定電壓、精度等級、容量等因素，并根據相關標準進行選擇。電流互感器(CT)作用將大電流轉換為小電流，供測量儀表和保護裝置使用。參數主要的參數有額定電流、變比、精度等級、容量等。選擇選擇電流互感器時，需要考慮線路的額定電流、短路電流、精度等級、容量等因素，并根據相關標準進行選擇?；ジ衅鞯木鹊燃?0.2級用于高精度計量場合，如貿易結算。20.5級用于一般計量場合，如企業(yè)內部結算。31.0級用于保護裝置，如過電流保護?；ジ衅鞯木鹊燃壥侵富ジ衅髟陬~定條件下的測量誤差。精度等級越高，測量誤差越小，價格也越高。根據不同的應用場合，選擇合適的精度等級，既能滿足測量要求，又能降低成本。避雷器的選擇1額定電壓避雷器的額定電壓應大于或等于線路的額定電壓，確保避雷器能夠承受線路的正常運行電壓。2標稱放電電流避雷器的標稱放電電流應大于或等于線路的雷擊電流，確保避雷器能夠可靠地泄放雷擊電流。3殘壓避雷器的殘壓應低于設備的絕緣強度，確保設備免受雷擊電壓的損害。4安裝地點根據安裝地點選擇合適的避雷器類型，如變電站避雷器、線路避雷器等，確保避雷器能夠有效地保護設備。避雷器的類型及原理類型常用的避雷器類型有氧化鋅避雷器（MOA）、管型避雷器、閥型避雷器等。氧化鋅避雷器具有良好的非線性特性，是目前應用最廣泛的避雷器類型。原理當雷擊電壓超過避雷器的動作電壓時，避雷器迅速導通，將雷擊電流泄放到大地，從而保護設備免受雷擊電壓的損害。當雷擊電壓消失后，避雷器迅速恢復絕緣狀態(tài)，恢復正常運行。氧化鋅避雷器(MOA)特點具有良好的非線性特性、通流能力強、殘壓低、響應速度快、壽命長等優(yōu)點。原理利用氧化鋅壓敏電阻的非線性特性，在高電壓下迅速導通，將雷擊電流泄放到大地，從而保護設備免受雷擊電壓的損害。避雷器的安裝與維護安裝避雷器應安裝在被保護設備附近，連接線應盡可能短，接地線應良好接地。安裝時需要注意避雷器的方向和極性，確保安裝正確。維護避雷器需要定期進行檢查和維護，檢查其外觀是否完好、接地是否良好、絕緣電阻是否合格等。發(fā)現問題及時處理，確保避雷器能夠正常工作。電容器的選擇1額定電壓電容器的額定電壓應大于或等于線路的額定電壓，確保電容器能夠承受線路的正常運行電壓。2額定容量電容器的額定容量應根據線路的無功功率需求進行計算，確保電容器能夠滿足線路的無功功率補償要求。3連接方式根據需要選擇合適的連接方式，如星形連接、三角形連接等，以滿足不同的電力系統(tǒng)要求。4保護方式電容器需要進行保護，以防止過電壓、過電流等故障的損害。常用的保護方式有安裝熔斷器、安裝過電壓保護器等。電容器的作用及類型作用用于補償線路的無功功率，提高功率因數，降低線路損耗，提高電壓質量。類型常用的電容器類型有并聯電容器、串聯電容器、同步調相機等。并聯電容器是應用最廣泛的電容器類型。電容器容量的計算1功率因數目標功率因數越高，所需電容器容量越大2無功功率線路無功功率越大，所需電容器容量越大3有功功率線路有功功率越大，所需電容器容量越大電容器容量的計算需要根據線路的有功功率、無功功率、目標功率因數等因素進行計算，并根據相關標準進行計算，確保電容器能夠滿足線路的無功功率補償要求。計算公式：Qc=P*(tanφ1-tanφ2)，其中Qc為電容器容量，P為有功功率，φ1為補償前功率因數角，φ2為補償后功率因數角。電容器的保護過電流保護用于保護電容器免受過電流的損害，常用的保護方式有安裝熔斷器、安裝過電流繼電器等。過電壓保護用于保護電容器免受過電壓的損害，常用的保護方式有安裝避雷器、安裝過電壓保護器等。中壓電動機的選擇1類型根據不同的應用場合選擇合適的電動機類型，如異步電動機、同步電動機等。2功率電動機的功率應大于或等于設備的額定功率，并留有一定的裕量，以適應負荷的變化。3啟動方式根據電網容量和負荷特性選擇合適的啟動方式，如直接啟動、自耦變壓器啟動、軟啟動等。4防護等級根據使用環(huán)境選擇合適的防護等級，確保電動機能夠適應環(huán)境條件。電動機類型及特點異步電動機結構簡單、運行可靠、價格低廉，但功率因數較低、啟動電流較大。同步電動機功率因數高、效率高，但結構復雜、價格昂貴。電動機功率的選擇1設備功率設備所需的實際功率2效率電動機的效率影響所需功率3負載系數負載系數影響實際所需功率電動機功率的選擇需要根據設備的額定功率、負載系數、電動機的效率等因素進行計算，并留有一定的裕量，以適應負荷的變化。一般來說，電動機的負載率應在70%~90%之間。電動機的啟動方式直接啟動啟動電流大，對電網沖擊大，適用于小功率電動機。自耦變壓器啟動啟動電流較小，對電網沖擊較小，適用于中等功率電動機。軟啟動啟動電流最小，對電網沖擊最小，適用于大功率電動機。中壓電氣設備的技術參數1額定電壓設備能夠承受的最高電壓。2額定電流設備能夠安全通過的最大電流。3短路開斷電流設備能夠開斷的最大短路電流。4動穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流設備能夠承受的短路電流沖擊。額定電壓定義設備在正常運行條件下能夠承受的最高電壓。重要性選擇設備時，額定電壓必須大于或等于線路的額定電壓，否則設備可能損壞。額定電流定義設備在正常運行條件下能夠安全通過的最大電流。重要性選擇設備時，額定電流必須大于或等于線路的最大負荷電流，否則設備可能過載運行，影響其壽命。短路開斷電流定義設備能夠開斷的最大短路電流。重要性選擇設備時，短路開斷電流必須大于或等于線路的短路電流，否則設備可能無法開斷短路故障電流，導致電力系統(tǒng)事故。動穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流設備能夠承受的短路電流沖擊，主要用于考核設備的機械強度。熱穩(wěn)定電流設備能夠承受的短路電流發(fā)熱，主要用于考核設備的絕緣性能。中壓電氣設備的保護配置1過電流保護用于保護設備免受過電流的損害。2短路保護用于保護設備免受短路故障的損害。3差動保護用于保護變壓器、電動機等設備免受內部故障的損害。4絕緣監(jiān)測與過電壓保護用于監(jiān)測設備的絕緣狀況，防止過電壓的損害。過電流保護定義當線路電流超過設定值時，保護裝置動作，切斷電源。作用保護設備免受過電流的損害，防止設備過載運行，影響其壽命。配置通常采用過電流繼電器或熔斷器進行保護。短路保護定義當線路發(fā)生短路故障時，保護裝置動作，切斷電源。作用保護設備免受短路故障的損害，防止電力系統(tǒng)事故的發(fā)生。配置通常采用速斷保護、限時電流速斷保護等方式進行保護。差動保護定義通過比較設備兩側的電流，判斷設備是否發(fā)生內部故障，當發(fā)生內部故障時，保護裝置動作，切斷電源。作用保護變壓器、電動機等設備免受內部故障的損