电气工程概论第七章.ppt

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第第七七章章电电气气设设备备的的控控制制与与保保护护电气工程概论电气工程概论主要内容主要内容概述概述1操作电源操作电源2高压断路器的控制高压断路器的控制3电气设备的保护电气设备的保护4第一节第一节概述概述随着我国电力系统的快速发展，人们对供电随着我国电力系统的快速发展，人们对供电可靠性的要求也越来越高。

为了更好地保证安全、可靠性的要求也越来越高。

为了更好地保证安全、经济运行，电气设备的运行越来越依赖于继电保护经济运行，电气设备的运行越来越依赖于继电保护和控制技术。

和控制技术。

系统发生事故后，一方面要迅速找出发生事故系统发生事故后，一方面要迅速找出发生事故的电气元件，将其切除或报警；另一方面为防止事的电气元件，将其切除或报警；另一方面为防止事故扩大应对某些电气设备进行反事故操作。

这些任故扩大应对某些电气设备进行反事故操作。

这些任务由电力系统继电保护装置和自动控制装置来完成。

务由电力系统继电保护装置和自动控制装置来完成。

概述概述电力系统继电保护就是一门研究这种自动识别故障并排除电力系统继电保护就是一门研究这种自动识别故障并排除故障元件的自动装置的技术学科。

故障元件的自动装置的技术学科。

也就是说也就是说，继电保护装置是能反应电力系统中电气元件故，继电保护装置是能反应电力系统中电气元件故障或不正常运行状态并动作于断路器跳闸或发出指示信号的一种障或不正常运行状态并动作于断路器跳闸或发出指示信号的一种自动装置。

自动装置。

概述概述v电力系统继电保护的基本任务：

电力系统继电保护的基本任务：

自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏并保证非故障元件迅速使故障元件免于继续遭到破坏并保证非故障元件迅速恢复正常运行；恢复正常运行；反应电气元件的不正常工作状态并根据实际运行条件反应电气元件的不正常工作状态并根据实际运行条件做出不同反应。

做出不同反应。

概述概述v电力系统自动装置是针对电力系统的系统性事故采取相应电力系统自动装置是针对电力系统的系统性事故采取相应对策的自动操作装置。

对策的自动操作装置。

v基本任务基本任务：

是对系统性事故时电气元件的信息进行综合分析，按是对系统性事故时电气元件的信息进行综合分析，按控制要求对电气设备进行操作，以实现预期的控制目控制要求对电气设备进行操作，以实现预期的控制目标。

标。

第二节第二节操作电源操作电源Text在电力系统中，供给继电保护、自动装置、控制回路、在电力系统中，供给继电保护、自动装置、控制回路、信号回路以及事故照明、通信、远动装置等其他二次回路的工信号回路以及事故照明、通信、远动装置等其他二次回路的工作电源，称为操作电源。

作电源，称为操作电源。

什么是操作电源什么是操作电源一、操作一、操作电源的基本要求和分源的基本要求和分类1.1.对操作电源的基本要求对操作电源的基本要求（11）保证供电的可靠性。

）保证供电的可靠性。

（22）具有足够的容量。

）具有足够的容量。

（33）电压纹波系数小于）电压纹波系数小于55。

（44）使用寿命、维护工作量、设备投资、布置面积等应）使用寿命、维护工作量、设备投资、布置面积等应合理。

合理。

操操作作电电源源直流操作电源直流操作电源交流操作电源交流操作电源独立操作电源独立操作电源非独立操作电源非独立操作电源蓄电池式蓄电池式电源变换式电源变换式硅整流电容储能硅整流电容储能复式整流复式整流u按操作电源的性质按操作电源的性质：

u按操作电源的电压等级按操作电源的电压等级：

按其电压等级分为按其电压等级分为220V220V、110V110V、48V48V和和24V24V等等一、操作电源的基本要求和分类一、操作电源的基本要求和分类二、直流操作电源二、直流操作电源1.蓄电池直流操作电源蓄电池直流操作电源u蓄电池组是用得最多的一种直流操作电源。

由多蓄电池组是用得最多的一种直流操作电源。

由多个蓄电池串联而成，蓄电池的数目决定于直流系统个蓄电池串联而成，蓄电池的数目决定于直流系统电源的工作电压电源的工作电压u一般有一般有220V220V、110V110V、48V48V和和24V24V等几种等几种u蓄电池的容量则决定于直流负荷和放电时间蓄电池的容量则决定于直流负荷和放电时间二、直流操作二、直流操作电源源u根据蓄电池的两极和电解液所根据蓄电池的两极和电解液所用的物质分为用的物质分为u酸性蓄电池酸性蓄电池u碱性蓄电池碱性蓄电池u酸性蓄电池：

酸性蓄电池：

酸性蓄电池酸性蓄电池主要由正极板（又称正极板组）、负极板主要由正极板（又称正极板组）、负极板（又称负极板组）、电解液和容器组成。

其正极板的活性（又称负极板组）、电解液和容器组成。

其正极板的活性物质是二氧化铅，负极板的活性物质是灰色海绵状的金属物质是二氧化铅，负极板的活性物质是灰色海绵状的金属铅（又叫绒状铅），故酸性蓄电池又称为铅蓄电池铅（又叫绒状铅），故酸性蓄电池又称为铅蓄电池蓄蓄电池的工作方式池的工作方式“充放电充放电”方式方式“浮充电浮充电”方式方式在运行中大部分时间处于在运行中大部分时间处于放电状态（即供给负荷）放电状态（即供给负荷），充电设备定期地（一般充电设备定期地（一般1122昼昼夜充电一次）给蓄电池充电。

夜充电一次）给蓄电池充电。

充电时充电设备一边给蓄电池充电时充电设备一边给蓄电池充电一边供给正常的直流负荷充电一边供给正常的直流负荷浮充电方式则是指蓄电池经浮充电方式则是指蓄电池经常与浮充电设备并联运行，浮充常与浮充电设备并联运行，浮充电设备除供给正常负荷外，还不电设备除供给正常负荷外，还不断地以较小电流给蓄电池充电，断地以较小电流给蓄电池充电，使蓄电池的自放电得到补充使蓄电池的自放电得到补充按这种运行方式工作时，按这种运行方式工作时，必须频繁地充电，极板的有效必须频繁地充电，极板的有效物质损伤极快，在运行中若不物质损伤极快，在运行中若不按时充电、过充电或充电不足按时充电、过充电或充电不足等更易缩短蓄电池使用寿命，等更易缩短蓄电池使用寿命，且运行中操作比较复杂，故较且运行中操作比较复杂，故较少使用少使用当需要供给断路器操作机构当需要供给断路器操作机构的短时间合闸大负荷、事故照明的短时间合闸大负荷、事故照明以及浮充电设备因故障而退出运以及浮充电设备因故障而退出运行时，则由蓄电池供给负荷。

按行时，则由蓄电池供给负荷。

按照浮充电方式工作的蓄电池的使照浮充电方式工作的蓄电池的使用寿命较长用寿命较长（可达可达6688年以上年以上），且蓄电池组的运行管理简单且蓄电池组的运行管理简单整流操作电源2.2.整流操作电源整流操作电源u由硅整流器替代蓄电池组的操作电源由硅整流器替代蓄电池组的操作电源u优点：

节省投资，降低有色金属和器材消耗，运行维护简优点：

节省投资，降低有色金属和器材消耗，运行维护简单等单等u缺点：

整流直流系统受电力网电压的影响较大，一般要求缺点：

整流直流系统受电力网电压的影响较大，一般要求能有两个独立能有两个独立交流电源给硅整流器供电。

当电力系统发生交流电源给硅整流器供电。

当电力系统发生故障时，交流电压大幅度降低甚至消失时，硅整流器输出的故障时，交流电压大幅度降低甚至消失时，硅整流器输出的直流电压可能很低，以致无法保证直流系统正常工作直流电压可能很低，以致无法保证直流系统正常工作u解决方法：

般采用硅整流电容器储能等措施解决方法：

般采用硅整流电容器储能等措施三、交流操作电源三、交流操作电源u交流操作电源直接使用交流电源，利用每个电器元件交流操作电源直接使用交流电源，利用每个电器元件（线路、变压器等）本身都有的电流互感器供电。

（线路、变压器等）本身都有的电流互感器供电。

u采用交流操作电源可以使操作回路单元化，并可以减少采用交流操作电源可以使操作回路单元化，并可以减少二次回路之间的相互影响，从而简化二次接线，节省操作二次回路之间的相互影响，从而简化二次接线，节省操作电缆和占地面积，降低造价电缆和占地面积，降低造价u由于交流操作电源的可靠性不如直流操作电源，故目前由于交流操作电源的可靠性不如直流操作电源，故目前交流操作电源还仅限于在中、小型水电厂和变电站中应用交流操作电源还仅限于在中、小型水电厂和变电站中应用第三节第三节高压断路器的控制高压断路器的控制Text对断路器的控制对断路器的控制集中控制集中控制就地控制就地控制集中在主控制室内进行控制，集中在主控制室内进行控制，被控制的断路器与主控制室之被控制的断路器与主控制室之间一般都有几十米到几百米的间一般都有几十米到几百米的距离距离指在断路器安装地点进行控制，指在断路器安装地点进行控制，可以大大地减少主控制室的建可以大大地减少主控制室的建筑面积和节省控制电缆筑面积和节省控制电缆对主要设备采用集中控制。

如：

对主要设备采用集中控制。

如：

发电机、主变压器、母线分段发电机、主变压器、母线分段或母联、旁路断路器、或母联、旁路断路器、35kV35kV及及以上电压的线路以及高、低压以上电压的线路以及高、低压厂用工作与备用变压器等厂用工作与备用变压器等对对6610kV10kV线路以及厂用电动机线路以及厂用电动机等采用就地控制等采用就地控制一、控制开关和操动机构一、控制开关和操动机构u发电厂和变电站中常用的控制开关主要有两种类型。

发电厂和变电站中常用的控制开关主要有两种类型。

一种是跳、合闸操作都分两步进行，手柄有两个固一种是跳、合闸操作都分两步进行，手柄有两个固定位置和两个操作位置的控制开关；用于火力发电厂和有定位置和两个操作位置的控制开关；用于火力发电厂和有人值班的变电站中人值班的变电站中另一种是跳、合闸操作只用一步进行，手柄有一个另一种是跳、合闸操作只用一步进行，手柄有一个固定位置和两个操作位置的控制开关。

用于遥控及无人值固定位置和两个操作位置的控制开关。

用于遥控及无人值班的变电站中班的变电站中11控制开关控制开关一、控制开关和操一、控制开关和操动机构机构LW2LW2系列封闭式万能转换开关在发电厂和变电站中应系列封闭式万能转换开关在发电厂和变电站中应用很广，除了在断路器及接触器等的控制回路中用作控制用很广，除了在断路器及接触器等的控制回路中用作控制外，还在测量表计回路、信号回路、各种自动装置及监察外，还在测量表计回路、信号回路、各种自动装置及监察装置回路中用作转换开关。

装置回路中用作转换开关。

LW2LW2系列转换开关制成旋转式，系列转换开关制成旋转式，它从一种位置切换到另一种位置是通过将手柄向左或向右它从一种位置切换到另一种位置是通过将手柄向左或向右旋转一定角度来实现的旋转一定角度来实现的为了说明操作手柄在不同位置时，各触点通、断情为了说明操作手柄在不同位置时，各触点通、断情况，一般都列出触点图表况，一般都列出触点图表高压断路器的控制高压断路器的控制一、控制开关和操一、控制开关和操动机构机构22操动机构操动机构u操动机构是断路器本身附带操动机构是断路器本身附带的跳、合闸传动装置，其种类的跳、合闸传动装置，其种类很多，有电磁操动机构、弹簧很多，有电磁操动机构、弹簧操动机构、液压操动机构、气操动机构、液压操动机构、气压操动机构等，其中应用最广压操动机构等，其中应用最广的是电磁操动机构。

的是电磁操动机构。

u对于电磁型操动机构，合闸线圈回路不能利用控制开关触点对于电磁型操动机构，合闸线圈回路不能利用控制开关触点直接接通，必须采用中间接触器，利用接触器带灭弧装置的触直接接通，必须采用中间接触器，利用接触器带灭弧装置的触点去接通合闸线圈回路。

点去接通合闸线圈回路。

u与电气二次接线关系比较密切的是操动机构中跳、合闸与电气二次接线关系比较密切的是操动机构中跳、合闸线圈的电气参数。

线圈的电气参数。

二、二、对断路器控制回路的一般要求断路器控制回路的一般要求为了实现远距离控制，断路器的控制回路必须完整、可靠，为了实现远距离控制，断路器的控制回路必须完整、可靠，满足以下要求：

满足以下要求：

u操作完成后，应迅速自动断开合闸或跳闸回路以免烧坏线圈。

操作完成后，应迅速自动断开合闸或跳闸回路以免烧坏线圈。

u断路器既能在远